專利名稱：用于級聯(lián)不同材料的濾波器的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及級聯(lián)多個濾波器。
背景技術(shù)：
在電信市場中、特別是在4G無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域中以及在現(xiàn)有無線系統(tǒng)中強烈需要性能比當前水平有改進的小型濾波器。由于4G系統(tǒng)以甚高速數(shù)據(jù)傳送為目標，所以它們需要比現(xiàn)有系統(tǒng)如GSM、CDMA和UMTS寬得多的帶寬。另一方面，4G系統(tǒng)中的有限頻率資源要求無線運營商公司設(shè)置盡可能窄的防護頻帶以實現(xiàn)最大用戶容量。組合這兩個問題意味著4G無線系統(tǒng)需要將不僅具有寬帶通或者阻帶而且具有陡峭過渡頻帶的小型RF濾波器用于它們的無線終端設(shè)備?；诼晫W(xué)材料的RF濾波器(諸如表面聲波(SAW)、薄膜體聲學(xué)諧振器(FBAR)和/ 或體聲波(BAW)濾波器)由于它們的小型大小和低成本而廣泛使用于各種無線系統(tǒng)的緊湊和便攜型終端設(shè)備中。然而這些濾波器的當前濾波器性能水平仍然遠離4G無線系統(tǒng)濾波器要求。一些非聲學(xué)微波技術(shù)型濾波器(諸如金屬型空腔濾波器或者電介質(zhì)濾波器)可以被設(shè)計成滿足針對這些應(yīng)用的濾波器性能要求，但是這些類型的設(shè)計具有超高成本并且造成物理上很大的濾波器。因而金屬型空腔濾波器和電介質(zhì)濾波器特別是對于應(yīng)用于大小和重量相當重要的無線終端中而言是不希望的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種濾波器，該濾波器包括至少一個第一濾波器， 每個第一濾波器為具有第一組濾波器參數(shù)的帶阻型濾波器，第一組濾波器參數(shù)是用來制作相應(yīng)第一濾波器的第一材料的函數(shù)；至少一個第二濾波器，每個第二濾波器具有第二組濾波器參數(shù)，第二組濾波器參數(shù)是用來制作相應(yīng)第二濾波器的第二材料的函數(shù)，每個第二濾波器為以下濾波器之一帶阻型濾波器；以及帶通型濾波器；其中至少一個第一濾波器中的至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器中的至少一個第二濾波器級聯(lián)在一起；其中第一材料和第二材料為不同材料；并且其中濾波器具有是第一材料和第二材料的函數(shù)的第三組濾波器參數(shù)。在一些實施例中，每個第一濾波器為濾波器響應(yīng)具有至少一個阻帶的窄帶帶阻型濾波器，每個阻帶具有相對于每個第二濾波器的過渡頻帶而言的陡峭過渡頻帶。在一些實施例中，第一材料具有比第二材料小的量值(magnitude)溫度系數(shù)，使得每個第一濾波器具有比每個第二濾波器少的依賴于溫度的頻率漂移。在一些實施例中，每個第二濾波器為以下濾波器之一寬帶帶通型濾波器；以及寬帶帶阻型濾波器。在一些實施例中，第二材料具有比第一材料高的機電(electro-mechanical)耦合系數(shù)。
在一些實施例中，每個第一濾波器具有以下內(nèi)容之一第一阻帶，布置于至少一個第二濾波器之一的通帶的低側(cè)邊緣；第一阻帶，布置于至少一個第二濾波器之一的阻帶的低側(cè)邊緣；第一阻帶，布置于至少一個第二濾波器之一的通帶的高側(cè)邊緣；第一阻帶，布置于至少一個第二濾波器之一的阻帶的高側(cè)邊緣；兩個阻帶，兩個阻帶中的第一阻帶布置于至少一個第二濾波器之一的通帶的低側(cè)邊緣，并且兩個阻帶中的第二阻帶布置于至少一個第二濾波器之一的通帶的高側(cè)邊緣；以及兩個阻帶，兩個阻帶中的第一阻帶布置于至少一個第二濾波器之一的阻帶的低側(cè)邊緣，并且兩個阻帶中的第二阻帶布置于至少一個第二濾波器之一的阻帶的高側(cè)邊緣。在一些實施例中，使用以下內(nèi)容中的任何一個制作每個第一濾波器表面聲波 (SAW)技術(shù)；薄膜體聲學(xué)諧振器(FBAR)技術(shù)；以及體聲波(BAW)濾波器技術(shù)；并且使用以下內(nèi)容中的任何一個制作每個第二濾波器SAW技術(shù)；FBAR技術(shù)；以及BAW濾波器技術(shù)。在一些實施例中，第一材料包括以下中的至少一個石英；Langasite ；SiO2/ ZnO/ 金剛石；SiO2AlN/ 金剛石；Li2B4O7 ；AlN/Li2B407 ；LiTaO3 ；LiNbO3 ；Si02/LiTa03 ；SiO2/ LiNbO3 ；AlN ；及其組合。在一些實施例中，第二材料包括以下中的至少一個石英；Langasite ；SiO2/ ZnO/ 金剛石；SiO2AlN/ 金剛石；Li2B4O7 ；AlN/Li2B407 ；LiTaO3 ；LiNbO3 ；Si02/LiTa03 ；SiO2/ LiNbO3 ；ZnO ；AlN ；及其組合。在一些實施例中，至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器使用以下的至少一個在封裝中級聯(lián)在一起將第一濾波器和第二濾波器直接電連接的鏈接；以及在封裝內(nèi)的共享連接點，第一濾波器和第二濾波器電連接到該共享連接點。在一些實施例中，濾波器還包括以下的至少一個用于匹配向濾波器的輸入和來自濾波器的輸出中的至少一個的電路匹配元件；用于匹配至少一個第一濾波器中的第一濾波器的電路匹配元件；用于匹配至少一個第二濾波器中的第二濾波器的電路匹配元件；以及用于匹配濾波器中的點的電路匹配元件，至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器在該點級聯(lián)在一起。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于制作濾波器的方法，該方法包括將至少一個第一濾波器與至少一個第二濾波器級聯(lián)在一起，每個第一濾波器是具有第一組濾波器參數(shù)的帶阻型濾波器，第一組濾波器參數(shù)是用來制作相應(yīng)第一濾波器的第一材料的函數(shù)，每個第二濾波器具有第二組濾波器參數(shù)，第二組濾波器參數(shù)是用來制作相應(yīng)第二濾波器的第二材料的函數(shù)，每個第二濾波器為以下濾波器之一帶阻型濾波器；以及帶通型濾波器；其中第一材料和第二材料為不同材料；并且其中濾波器具有是第一材料和第二材料兩者的函數(shù)的第三組濾波器參數(shù)。在一些實施例中，級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器，第一濾波器為濾波器響應(yīng)具有至少一個阻帶的窄帶帶阻型濾波器，每個阻帶具有相對于至少一個第二濾波器中的每個第二濾波器的過渡頻帶而言的陡峭過渡頻帶。在一些實施例中，第一材料具有比第二材料小的量值溫度系數(shù)，使得至少一個第一濾波器中的每個第一濾波器具有比至少一個第二濾波器中的每個第二濾波器少的依賴于溫度的頻率漂移。在一些實施例中，級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器，第二濾波器為寬帶帶通型濾波器；以及寬帶帶阻型濾波器。在一些實施例中，第二材料具有比第一材料高的機電耦合系數(shù)。在一些實施例中，級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器，其中使用以下的任何一個制作第一濾波器表面聲波(SAW)技術(shù)；薄膜體聲學(xué)諧振器(FBAR)技術(shù)；以及體聲波(BAW)濾波器技術(shù)；并且其中使用以下的任何一個制作第二濾波器SAW技術(shù)；FBAR 技術(shù)；以及BAW濾波器技術(shù)。在一些實施例中，每個第一濾波器具有以下之一第一阻帶，布置于至少一個第二濾波器之一的通帶的低側(cè)邊緣；第一阻帶，布置于至少一個第二濾波器之一的阻帶的低側(cè)邊緣；第一阻帶，布置于至少一個第二濾波器之一的通帶的高側(cè)邊緣；第一阻帶，布置于至少一個第二濾波器之一的阻帶的高側(cè)邊緣；兩個阻帶，兩個阻帶中的第一阻帶布置于至少一個第二濾波器之一的通帶的低側(cè)邊緣，并且兩個阻帶中的第二阻帶布置于至少一個第二濾波器之一的通帶的高側(cè)邊緣；以及兩個阻帶，兩個阻帶中的第一阻帶布置于至少一個第二濾波器之一的阻帶的低側(cè)邊緣，并且兩個阻帶中的第二阻帶布置于至少一個第二濾波器的阻帶之一的高側(cè)邊緣。在一些實施例中，級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器，其中使用第一材料制作第一濾波器，第一材料包括以下的至少一個石英；Langasite ；Si02/Zn0/金剛石；SiO2AlN/ 金剛石；Li2B4O7 ；AlN/Li2B407 ；LiTaO3 ；LiNbO3 ；Si02/LiTa03 ；Si02/LiNb03 ； AlN ；及其組合。在一些實施例中，級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器，其中使用第二材料制作第二濾波器，第二材料包括以下的至少一個石英；Langasite ；Si02/Zn0/金剛石；SiO2AlN/ 金剛石；Li2B4O7 ；AlN/Li2B407 ；LiTaO3 ；LiNbO3 ；Si02/LiTa03 ；Si02/LiNb03 ； ZnO ；AlN ；及其組合。在一些實施例中，級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括使用以下至少一個在封裝中將至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器級聯(lián)在一起將第一濾波器和第二濾波器直接電連接的鏈接；以及共享連接點，第一濾波器和第二濾波器電連接到該共享連接點。在一些實施例中，級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括電路匹配向設(shè)備的輸入和來自濾波器的輸出中的至少一個；電路匹配至少一個第一濾波器中的第一濾波器；電路匹配至少一個第二濾波器中的第二濾波器；并且電路匹配濾波器中的點， 至少一個第一濾波器中的第一濾波器和至少一個第二濾波器中的第二濾波器在該點級聯(lián)
在一起。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于對信號濾波的方法，該方法包括向第一濾波器的輸入提供信號，第一濾波器是具有第一組濾波器參數(shù)的帶阻型濾波器，第一組濾波器參數(shù)是用來制作第一濾波器的第一材料的函數(shù)；使用第一濾波器對信號濾波，由此產(chǎn)生第一濾波器的輸出；向第二濾波器提供第一濾波器的輸出，第二濾波器具有第二組濾波器參數(shù)，第二組濾波器參數(shù)是用來制作第二濾波器的第二材料的函數(shù)，第二濾波器為帶阻型濾波器和帶通型濾波器之一；使用第二濾波器對第一濾波器的輸出濾波，由此產(chǎn)生第二濾波器的輸出；其中第一材料和第二材料為不同材料；并且其中第一濾波器與第二濾波器的組合具有是第一材料和第二材料兩者的函數(shù)的第三組濾波器參數(shù)。在查閱結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的下文描述時，本發(fā)明的其他方面和特征將變得為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所清楚。


現(xiàn)在將參照以下附圖描述
具體實施例方式
圖IA是一個高溫響應(yīng)和一個低溫響應(yīng)的寬帶帶通濾波器響應(yīng)對的圖形繪圖； 圖IB是一個高溫響應(yīng)和一個低溫響應(yīng)的寬帶帶組濾波器響應(yīng)對的圖形繪圖； 圖2A是一個高溫響應(yīng)和一個低溫響應(yīng)的窄帶帶通濾波器響應(yīng)對的圖形繪圖； 圖2B是一個高溫響應(yīng)和一個低溫響應(yīng)的窄帶帶阻濾波器響應(yīng)對的圖形繪圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的串聯(lián)級聯(lián)的兩個濾波器的框圖； 圖4A至4E是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的單獨濾波器的濾波器響應(yīng)和將單獨濾波器級聯(lián)的濾波器的通帶濾波器響應(yīng)的圖形繪圖5A至5C是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的單獨濾波器的濾波器響應(yīng)和將單獨濾波器級聯(lián)的濾波器的通帶濾波器響應(yīng)的圖形繪圖6A至6C是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的單獨濾波器的濾波器響應(yīng)和將單獨濾波器級聯(lián)的濾波器的帶阻濾波器響應(yīng)的圖形繪圖7A至7C是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的單獨濾波器的濾波器響應(yīng)和將單獨濾波器級聯(lián)的濾波器的帶阻濾波器響應(yīng)的圖形繪圖8是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的級聯(lián)濾波器和匹配網(wǎng)絡(luò)的框圖； 圖9A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在封裝中的兩個級聯(lián)濾波器之間的直接線焊連接的示意圖9B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在封裝中的兩個級聯(lián)濾波器之間的共享電路焊盤電連接的示意圖9C是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于兩個級聯(lián)濾波器的觸發(fā)器實施的示意圖； 圖10是用于實施本發(fā)明一些實施例的方法的流程圖；并且圖11是用于實施本發(fā)明一些實施例的另一方法的流程圖。
具體實施例方式由于希望小型化大小和低成本，所以表面聲波(SAW)、薄膜體聲學(xué)諧振器(FBAR) 和/或體聲波(BAW)技術(shù)濾波器在用于各種現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的緊湊和便攜型終端設(shè)備中已經(jīng)變成大量利用的部件?？梢允褂肧AW、FBAR和BAW技術(shù)來設(shè)計帶通型和帶阻型濾波器。 然而當前SAW、BAW和FBAR濾波器設(shè)計技術(shù)不能提供濾波器性能進一步改進(諸如更陡峭的過渡頻帶和更高的功率操縱能力)的濾波器解決方案。在SAW濾波器技術(shù)發(fā)展30年以上、FBAR濾波器技術(shù)發(fā)展15年并且BAW濾波器技術(shù)發(fā)展10年之后，可以認為已經(jīng)達到這些類型的設(shè)備的基本上接近最大濾波器性能。因此除非實現(xiàn)新材料，否則對于基于現(xiàn)有SAW、 FBAR和BAW濾波器設(shè)計技術(shù)的單襯底濾波器而言不可能出現(xiàn)大規(guī)模性能改進。用于制作具有高機電耦合系數(shù)的濾波器的材料適合于實施具有相應(yīng)寬過渡頻帶和寬阻帶或者寬通帶的帶阻或者帶通濾波器。然而這些材料通常由于大量值溫度系數(shù)而具有不良溫度穩(wěn)定性，這造成由這些材料制成的設(shè)備中的頻率響應(yīng)具有大的依賴于溫度的頻率響應(yīng)漂移。使用SAW、FBAR和BAW技術(shù)來設(shè)計的當前寬帶濾波器具有兩個特別麻煩的缺點并非足夠陡峭的過渡頻帶帶寬和大的依賴于溫度的頻率響應(yīng)漂移。圖IA圖示了對用于如下單襯底材料濾波器的帶通濾波器響應(yīng)的計算機仿真的例子，可以通過SAW、FBAR或者BAW技術(shù)中的任何一個技術(shù)制作該單襯底材料濾波器。沿著χ軸指示的頻率范圍是從 1. 30GHz至1. 55GHz。在y軸上的衰減范圍從IOdB至-100dB。圖IA中的第一濾波器響應(yīng) 10是在近似85°C的溫度操作的濾波器的頻率響應(yīng)。第一濾波器響應(yīng)10的3dB帶寬在為從1. 370GHz至1. 450GHz的近似0. 080GHz的范圍中。圖IA中的第二濾波器響應(yīng)12是在近似-40°C的溫度操作的相同濾波器的頻率響應(yīng)。第二濾波器響應(yīng)12的3dB帶寬在同樣為從1. 380GHz至1. 460GHz的近似0. 080GHz的范圍中。對于每個頻率響應(yīng)10、12，可見在通帶的任一側(cè)上的過渡頻帶相當大，例如對于圖IA中的濾波器響應(yīng)10，20dB下過渡帶寬在通帶的較低側(cè)上是從1. 360GHz至1. 370GH的近似0. OlOGHz,并且在通帶的較高側(cè)上是從 1. 460GHz至1. 470GHz的近似0. OlOGHz。在高溫與低溫濾波器響應(yīng)10與12之間的依賴于溫度的頻率響應(yīng)漂移(在衰減值相似時的頻率改變)近似等于0. OlOGHz0圖IB圖示了高溫帶阻濾波器響應(yīng)14和低溫帶阻濾波器響應(yīng)16，這些響應(yīng)示出了針對圖IA的濾波器響應(yīng)圖示的相似的隨溫度的頻率響應(yīng)漂移和相似寬的過渡頻帶。現(xiàn)有SAW、FBAR和BAW設(shè)計技術(shù)中幾乎沒有對過渡頻帶帶寬的變窄進一步改進的空間。目前，在這樣的濾波器中的最大可實現(xiàn)過渡頻帶陡峭度受濾波器中所用材料固有的Q 因子限制。高Q因子實現(xiàn)陡峭過渡頻帶濾波器特性。然而機電耦合系數(shù)高(這是一種實現(xiàn)高帶寬濾波器特性的材料性質(zhì))的材料一般具有比機電耦合系數(shù)低的材料低的Q因子。機電耦合系數(shù)高的材料也通常具有更不良的溫度穩(wěn)定性。因此寬帶型濾波器(諸如圖IA和IB 中所示濾波器)的過渡頻帶帶寬相對寬，并且濾波器響應(yīng)在操作溫度范圍上更明顯地變化。用于制作溫度系數(shù)低的濾波器的材料適合于實施依賴于溫度的頻率漂移低的帶阻或者帶通濾波器。溫度系數(shù)低的材料通常也具有低耦合系數(shù)。低耦合系數(shù)低造成窄帶濾波器。石英是晶體設(shè)備技術(shù)中的溫度最穩(wěn)定襯底之一并且具有很高的Q，但是它的耦合系數(shù)很小，例如在一些SAW實施方式中為0. 11%。這樣，石英對于設(shè)計具有很陡峭過渡頻帶的窄帶型濾波器而言頗為合適。圖2A圖示了對用于如下單襯底材料濾波器的帶通濾波器響應(yīng)的計算機仿真的例子，可以已經(jīng)通過SAW、FBAR或者BAW技術(shù)中的任何一個技術(shù)制作該單襯底材料濾波器。 頻率和衰減范圍與上文討論的圖IA相似。圖2A中的濾波器的第一頻率響應(yīng)20是在近似 85°C的溫度操作的頻率響應(yīng)。第一濾波器響應(yīng)20的3dB帶寬在從1. 442GHz至1. 450GHz 的近似0.008GHz的范圍中。圖2A中的第二濾波器響應(yīng)22是在近似-40°C的溫度操作的相同濾波器的頻率響應(yīng)。第二濾波器響應(yīng)22的3dB帶寬在從1. 443GHz至1. 45IGHz的近似0. 008GHz的范圍。3dB帶寬對于用耦合系數(shù)高的材料制作的設(shè)備而言為圖1中所示3dB帶寬的近似1/10。對于頻率響應(yīng)20、22中的每個，可以認為在通帶的任一側(cè)上的過渡頻帶尤其相對于圖IA的寬帶濾波器響應(yīng)的過渡頻帶而言相當小。例如圖2A的濾波器響應(yīng)的20dB 下過渡帶寬是在通帶的較低側(cè)上從1. 442GHz至1. 443GHz而在通帶的較高側(cè)上從1. 450GHz 至1. 451GHz的近似0. OOlGHz0過渡頻帶帶寬對于用耦合系數(shù)高的材料制作的設(shè)備而言為圖IA中所示過渡頻帶帶寬的近似1/10。在濾波器響應(yīng)20與22之間的依賴于溫度的頻率響應(yīng)漂移(在衰減值相似時的頻率改變)近似等于0. 002GHz。這對于用耦合系數(shù)更高的材料制作的設(shè)備而言為圖IA中所示依賴于溫度的頻率響應(yīng)漂移的近似1/5。圖2B圖示了帶阻濾波器響應(yīng)，該帶阻濾波器響應(yīng)示出了相似的隨溫度的頻率響應(yīng)漂移和相似窄的過渡頻帶。與圖1A、1B、2A和2B的例子關(guān)聯(lián)的濾波器響應(yīng)參數(shù)在性質(zhì)上僅為舉例。在設(shè)計用于任何給定應(yīng)用的濾波器時涉及到的參數(shù)因?qū)嵤┒悺Ｒ环N改進用耦合系數(shù)高的材料制作的SAW濾波器中的大的依賴于溫度的頻率響應(yīng)這一缺點的方式是在耦合系數(shù)高的材料之上沉積SiA薄膜。SiO2具有與用于SAW設(shè)計的耦合系數(shù)高的材料的溫度系數(shù)相反的溫度系數(shù)。因此，SiO2薄膜補償耦合系數(shù)高的材料的高溫度系數(shù)。然而這一過程不利地影響可實現(xiàn)的濾波器性能，因為SiO2膜減少組合的涂有 SiO2的耦合系數(shù)高的材料的有效耦合系數(shù)，因而減少SAW濾波器的可實現(xiàn)最大帶寬。此外， 由于SiA膜引起的質(zhì)量加載效果而減少SAW在組合襯底上的相速率，這在SAW設(shè)備的物理實施中對應(yīng)于電極指的寬度減少。這對于高頻(>2GHz) SAW濾波器設(shè)計而言是不希望的。在本發(fā)明的一些實施例中，提供一種對于防護頻帶減少的特殊型1900MHz CDMA和 /或1. 5GHz至2. 5GHz WiMAX無線系統(tǒng)而言適合的濾波器解決方案。這些無線系統(tǒng)將從具有低插入損耗、高功率操縱能力和很窄過渡頻帶的高性能濾波器中受益。另外希望用于這樣的應(yīng)用的濾波器低成本并且很緊湊，使得它們可以使用于諸如蜂窩電話、具有無線功能的PDA計算機等無線終端中。盡管一些防護頻帶減少的特殊型1900MHz CDMA和/或1. 5GHz 至2. 5GHz WiMAX無線系統(tǒng)可以從如這里描述的濾波器解決方案的實施例中受益，但是將理解本發(fā)明的實施例可以適用于在其他頻帶中操作的其他通信標準。一般而言，對于SAW、FBAR和BAW制作的濾波器，使用耦合系數(shù)高的材料(K2>2%)來設(shè)計插入損耗要求低(<3dB)的寬帶帶通型濾波器或者寬帶帶阻型濾波器(3%或者以上)。 所用材料的耦合系數(shù)越高，濾波器的最大帶寬就越寬。然而耦合系數(shù)高的材料通常具有比耦合系數(shù)低的材料大的量值溫度系數(shù)。例如42Y-X LiTaO3 (視為耦合系數(shù)高的材料)具有耦合系數(shù)K2=4. 7%和溫度系數(shù)-45ppm/°C。另一方面，ST-石英(視為耦合系數(shù)低的材料)具有耦合系數(shù)K2=O. 1 和在室溫的溫度系數(shù)0ppm/°C。一般而言，在由耦合系數(shù)高的材料制成的濾波器中由于溫度變化所致的頻率漂移大于由耦合系數(shù)材料低的材料制成的濾波器。而且，耦合系數(shù)高的材料通常具有比耦合系數(shù)低的材料差的Q因子。由42Y-X LiTaO3制成的 SAff諧振器具有范圍從1000至2000的Q，而由ST石英制成的SAW諧振器可以具有10，000 以上的Q。由不同材料制成的諧振器的Q因子之差表現(xiàn)為濾波器過渡頻帶的陡峭度之差。與耦合系數(shù)高的材料對照，耦合系數(shù)低的材料(K2<2%)用于窄帶型帶通或者帶阻濾波器設(shè)計。由于上文提到的高Q和小溫度系數(shù)這些特性，這些耦合系數(shù)低的材料類型的窄帶帶通或者帶阻濾波器總是具有比耦合系數(shù)高的材料類型的寬帶帶通或者帶阻濾波器更陡峭的過渡頻帶和更小的依賴于溫度的頻率漂移。因此耦合系數(shù)低的材料經(jīng)常用于更窄頻帶類型的濾波器設(shè)計。 下表1包括可以用于制作SAW、BAff和FBAR設(shè)備的不同材料(材料名稱)的列表， 并且還具體定義相應(yīng)材料可以用來制作的設(shè)備類型(濾波器類型)。表1也包括表中的每種材料的聲波速率(速率)、機電耦合系數(shù)(耦合系數(shù)(K2))和在室溫的溫度系數(shù)(在室溫的溫度系數(shù))。 表1 - SAW、FBAR和BAW設(shè)備中所用材料。
權(quán)利要求
1.一種濾波器，包括至少一個第一濾波器，每個第一濾波器是具有第一組濾波器參數(shù)的帶阻型濾波器，所述第一組濾波器參數(shù)是用來制作相應(yīng)第一濾波器的第一材料的函數(shù)；至少一個第二濾波器，每個第二濾波器具有第二組濾波器參數(shù)，所述第二組濾波器參數(shù)是用來制作相應(yīng)第二濾波器的第二材料的函數(shù)，每個第二濾波器是以下之一 帶阻型濾波器；以及帶通型濾波器；其中所述至少一個第一濾波器中的至少一個和所述至少一個第二濾波器中的至少一個級聯(lián)在一起；其中所述第一材料和所述第二材料是不同材料；并且其中所述濾波器具有是所述第一材料和所述第二材料兩者的函數(shù)的第三組濾波器參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器，其中每個第一濾波器是濾波器響應(yīng)具有至少一個阻帶的窄帶帶阻型濾波器，每個阻帶具有相對于每個第二濾波器的過渡頻帶而言的陡峭的過渡頻帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的濾波器，其中所述第一材料具有比所述第二材料小的量值溫度系數(shù)，使得每個第一濾波器具有比每個第二濾波器少的依賴于溫度的頻率漂移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一權(quán)利要求所述的濾波器，其中每個第二濾波器是以下之一寬帶帶通型濾波器；以及寬帶帶阻型濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一權(quán)利要求所述的濾波器，其中所述第二材料具有比所述第一材料高的機電耦合系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一權(quán)利要求所述的濾波器，其中每個第--濾波器具有以下之一第--阻帶，布置于所述至少--個第-二濾波器之--的通帶的低側(cè)邊緣處；第--阻帶，布置于所述至少--個第-二濾波器之--的阻帶的低側(cè)邊緣處；第--阻帶，布置于所述至少--個第-二濾波器之--的通帶的高側(cè)邊緣處；第--阻帶，布置于所述至少--個第-二濾波器之--的阻帶的高側(cè)邊緣處；兩個阻帶，所述兩個阻帶中的第一阻帶布置于所述至少一個第二濾波器之帶的低側(cè)邊緣處，并且所述兩個阻帶中的第二阻帶布置于所述至少一個第二濾波器之一的所述通帶的高側(cè)邊緣處；以及兩個阻帶，所述兩個阻帶中的第一阻帶布置于所述至少一個第二濾波器之一的阻帶的低側(cè)邊緣處，并且所述兩個阻帶中的第二阻帶布置于所述至少一個第二濾波器之一的所述阻帶的高側(cè)邊緣處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一權(quán)利要求所述的濾波器，其中 使用以下的任何一個制作每個第一濾波器表面聲波(SAW)技術(shù)；薄膜體聲學(xué)諧振器 (FBAR)技術(shù)；以及體聲波(BAW)濾波器技術(shù)；并且使用以下的任何一個制作每個第二濾波器SAW技術(shù)；FBAR技術(shù)；以及BAW濾波器技術(shù)。
8 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一權(quán)利要求所述的濾波器，其中所述第一材料包括以下的至少一個石英；Langasite ；Si02/Zn0/ 金剛石；SiO2AlN/ 金剛石；Li2B4O7 ；AlN/Li2B407 ； LiTaO3 ；LiNbO3 ；Si02/LiTa03 ；Si02/LiNb03 ；AlN ；及其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一權(quán)利要求所述的濾波器，其中所述第二材料包括以下的至少一個石英；Langasite ；Si02/Zn0/ 金剛石；SiO2AlN/ 金剛石；Li2B4O7 ；AlN/Li2B407 ； LiTaO3 ；LiNbO3 ；Si02/LiTa03 ；Si02/LiNb03 ；ZnO ；AlN ；及其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一權(quán)利要求所述的濾波器，其中所述至少一個第一濾波器中的第一濾波器和所述至少一個第二濾波器中的第二濾波器使用以下的至少一個在封裝中級聯(lián)在一起將所述第一濾波器和所述第二濾波器直接電連接的鏈接；以及在所述封裝內(nèi)的共享連接點，所述第一濾波器和所述第二濾波器電連接到所述共享連接點。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一權(quán)利要求所述的濾波器，還包括以下的至少一個 用于匹配向所述濾波器的輸入和來自所述濾波器的輸出中的至少一個的電路匹配元件；用于匹配所述至少一個第一濾波器中的第一濾波器的電路匹配元件； 用于匹配所述至少一個第二濾波器中的第二濾波器的電路匹配元件； 用于匹配所述濾波器中的點的電路匹配元件，所述至少一個第一濾波器中的第一濾波器和所述至少一個第二濾波器中的第二濾波器在所述點級聯(lián)在一起。
12.一種用于制作濾波器的方法，包括將至少一個第一濾波器與至少一個第二濾波器級聯(lián)在一起，每個第一濾波器是具有第一組濾波器參數(shù)的帶阻型濾波器，所述第一組濾波器參數(shù)是用來制作相應(yīng)第一濾波器的第一材料的函數(shù)，每個第二濾波器具有第二組濾波器參數(shù)，所述第二組濾波器參數(shù)是用來制作相應(yīng)第二濾波器的第二材料的函數(shù)，每個第二濾波器是以下之一 帶阻型濾波器；以及帶通型濾波器； 其中所述第一材料和所述第二材料是不同材料；并且其中所述濾波器具有是所述第一材料和所述第二材料兩者的函數(shù)的第三組濾波器參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)所述至少一個第一濾波器中的第一濾波器和所述至少一個第二濾波器中的第二濾波器，所述第一濾波器是濾波器響應(yīng)具有至少一個阻帶的窄帶帶阻型濾波器，每個阻帶具有相對于所述至少一個第二濾波器中的每個的過渡頻帶而言的陡峭的過渡頻帶。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或者13所述的方法，其中所述第一材料具有比所述第二材料小的量值溫度系數(shù)，使得所述至少一個第一濾波器中的每個第一濾波器具有比所述至少一個第二濾波器中的每個第二濾波器少的依賴于溫度的頻率漂移。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)所述至少一個第一濾波器中的第一濾波器和所述至少一個第二濾波器中的第二濾波器，所述第二濾波器是以下之一 寬帶帶通型濾波器；以及寬帶帶阻型濾波器。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二材料具有比所述第一材料高的機電耦合系數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中級聯(lián)所述至少一個第一濾波器和所述至少一個第二濾波器包括級聯(lián)所述至少一個第一濾波器中的第一濾波器和所述至少一個第二濾波器中的第二濾波器，其中使用以下任何一個制作所述第一濾波器 表面聲波(SAW)技術(shù)； 薄膜體聲學(xué)諧振器(FBAR)技術(shù)；以及體聲波(BAW)濾波器技術(shù)； 其中使用以下任何一個制作所述第二濾波器 SAff技術(shù)； FBAR技術(shù)；以及 BAW濾波器技術(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中每個第--濾波器具有以下之一第--阻帶，布置于所述至少--個第-二濾波器之--的通帶的低側(cè)邊緣處；第--阻帶，布置于所述至少--個第-二濾波器之--的阻帶的低側(cè)邊緣處；第--阻帶，布置于所述至少--個第-二濾波器之--的通帶的高側(cè)邊緣處；第--阻帶，布置于所述至少--個第-二濾波器之--的阻帶的高側(cè)邊緣處；兩個阻帶，所述兩個阻帶中的第一阻帶布置于所述至少一個第二濾波器之帶的低側(cè)邊緣處，并且所述兩個阻帶中的第二阻帶布置于所述至少一個第二濾波器之一的所述通帶的高側(cè)邊緣處；以及兩個阻帶，所述兩個阻帶中的第一阻帶布置于所述至少一個第二濾波器之一的阻帶的低側(cè)邊緣處，并且所述兩個阻帶中的第二阻帶布置于所述至少一個第二濾波器的所述阻帶之一高側(cè)邊緣處。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)所述至少一個第一濾波器中的第一濾波器和所述至少一個第二濾波器中的第二濾波器，其中使用所述第一材料制作所述第一濾波器，所述第一材料包括以下的至少一個石英；Langasite ；Si02/Zn0/ 金剛石；Si02/A1N/ 金剛石；Li2B4O7 ；AlN/Li2B407 ；LiTaO3 ； LiNbO3 ；Si02/LiTa03 ；Si02/LiNb03 ；AlN ；及其組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至19中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中級聯(lián)至少一個第一濾波器和至少一個第二濾波器包括級聯(lián)所述至少一個第一濾波器中的第一濾波器和所述至少一個第二濾波器中的第二濾波器，其中使用所述第二材料制作所述第二濾波器，所述第二材料包括以下的至少一個石英；Langasite ；Si02/Zn0/ 金剛石；Si02/A1N/ 金剛石；Li2B4O7 ；AlN/Li2B407 ；LiTaO3 ； LiNbO3 ；Si02/LiTa03 ；Si02/LiNb03 ；ZnO ；AlN ；及其組合。
21. 一種用于對信號濾波的方法，包括向第一濾波器的輸入提供信號，所述第一濾波器是具有第一組濾波器參數(shù)的帶阻型濾波器，所述第一組濾波器參數(shù)是用來制作所述第一濾波器的第一材料的函數(shù)； 使用所述第一濾波器對所述信號濾波，由此產(chǎn)生所述第一濾波器的輸出； 向第二濾波器提供所述第一濾波器的所述輸出，所述第二濾波器具有第二組濾波器參數(shù)，所述第二組濾波器參數(shù)是用來制作所述第二濾波器的第二材料的函數(shù)，所述第二濾波器是帶阻型濾波器和帶通型濾波器之一；使用所述第二濾波器對所述第一濾波器的所述輸出濾波，由此產(chǎn)生所述第二濾波器的輸出；其中所述第一材料和所述第二材料是不同材料；并且其中所述第一濾波器與所述第二濾波器的組合具有是所述第一材料和所述第二材料兩者的函數(shù)的第三組濾波器參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的一些實施例提供一種濾波器，該濾波器具有至少一個第一濾波器，每個第一濾波器是具有第一組濾波器參數(shù)的帶阻型濾波器，第一組濾波器參數(shù)是用來制作至少一個第一濾波器的第一材料的函數(shù)；以及至少一個第二濾波器，每個第二濾波器具有第二組濾波器參數(shù)，第二組濾波器參數(shù)是用來制作至少一個第二濾波器的第二材料的函數(shù)，每個第二濾波器是帶阻型濾波器和帶通型濾波器之一。至少一個第一濾波和至少一個第二濾波器然后級聯(lián)在一起以形成濾波器。第一材料和第二材料是不同材料。級聯(lián)濾波器具有是第一材料和第二材料兩者的函數(shù)的新的第三組濾波器參數(shù)。本發(fā)明的其他實施例包括一種用于制作濾波器的方法和一種使用這樣的級聯(lián)濾波器來濾波的方法。
文檔編號H03H3/00GK102498665SQ201080026686
公開日2012年6月13日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者C-Y.賈 申請人:巖星比德科有限公司