三星电子申请射频声表滤波器专利---ACOUSTIC RESONATOR FILTER

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日期:2022-09-10

专利总结:

移动通信设备,化学和生物测试设备以及其他电子设备使用小巧轻便的滤波器,振荡器,谐振元件和/或声学谐振器。

声学谐振器(例如体声波(BAW)滤波器)可以配置为这种小而轻的滤波器,振荡器,谐振元件和声谐振质量传感器以及其他组件,因为声学谐振器很小并且与介质滤波器,金属腔滤波器和波导相比具有改进的性能。这种声学谐振器可用于提供高性能(例如,宽通带宽)的射频滤波器组件,应用在现代移动设备的通信模块中。

声谐振滤波器包括声学谐振器滤波器的串联部分,串联部分包括至少一个串联的声学谐振器电连接,串联在第一和第二端口之间,声谐振器滤波器被配置成将射频(RF)信号从第一端口传递到第二端口,以及谐振器滤波器的并联部分, 所述并联部分包括多个并联声学谐振器,串联部分的一个节点与接地部分电连接,其中多个并联声学谐振器中每个的抗谐振频率之差小于多个并联声谐振器中每个谐振频率的差值。

如上图所示一个或多个串联声谐振器11和13之间的电连接节点,一个或多个并联声学谐振器21a和22a之间的电连接节点,以及串联部分10a和并联部分20a之间的电连接节点可以用具有相对较低电阻率的材料来实现,例如金(Au)、金锡(Au—Sn)合金, 铜(Cu)、铜锡(Cu—Sn)合金、铝(Al)、铝合金等,但具体实施方式并不局限于此。

一个或多个串联的声波谐振器11和13以及一个或多个并联 声波谐振器21a和22a都可以各自通过压电性能将射频信号的电能转换为机械能,并且可以通过压电性能将机械能转换为电能。随着RF信号的频率变得接近声谐振器的谐振频率,多个电极之间的能量传递率可以显著增加。随着RF信号的频率越来越接近声学谐振器的反谐振频率,多个电极之间的能量传递率可能会显著降低。声谐振器的反谐振频率可能高于声谐振器的谐振频率。

例如,一个或多个串联声学谐振器11和13以及一个或多个并联声学谐振器21和22a可以各自为薄膜体声学谐振器(FBAR)或固体安装的谐振器(SMR)型谐振器。

一个或多个串联声学谐振器11和13可以串联在第一和第二端口P1和P2之间电连接。随着RF信号的频率越来越接近谐振频率,RF信号在第一和第二端口P1和P2之间的通过率可能会增加。随着RF信号的频率越来越接近反谐振频率(anti-resonant frequency),第一和第二端口P1和P2之间的RF信号的通过率可能会降低。

一个或多个并联声学谐振器21和22a可以在一个或多个串联声学谐振器11和13与接地之间电并联连接。当RF信号的频率接近谐振频率时,RF信号到地面的通过率可能会增加,并且随着RF信号的频率更接近反谐振频率(anti-resonant frequency)时,可能会降低。

随着射频信号对地的通行率增加,第一端口和第二端口P1和P2之间的RF信号的通过率可能会降低。随着射频信号对地的通行率降低,第一端口和第二端口P1和P2之间的RF信号的通量可能会增加。

也就是说,RF信号在第一端口和第二端口P1和P2之间的通过率可以降低,因为RF信号的频率变得更接近于一个或多个并联声学谐振器21和22a的谐振频率或更接近一个或多个串联声学谐振器11和13的反谐振频率。

由于反谐振频率高于谐振频率,声学谐振器滤波器50a可以具有与一个或多个并联声学谐振器21和22a的谐振频率相对应的最低频率的通带宽,以及对应于一个或多个串联声学谐振器11和13的最高频率。

通带宽可以随着一个或多个并联声学谐振器21和22 a的谐振频率与一个或多个串联声学谐振器11和13的反谐振频率之间的差值而增加。然而,当差值明显较大时,通带宽可能会被分割,通带宽的插入损耗可能会增加。

当一个或多个串联声学谐振器11和13的谐振频率适当高于一个或多个并联声学谐振器21a和22a的谐振频率时,声学谐振器滤波器50a的带宽可以很大但不分裂,或者可以减小插入损耗。

在声学谐振器中,谐振频率和反谐振频率之间的差值可以根据kt(机电耦合因数)、声谐振器的物理性质,以及谐振频率和反谐振频率来确定,当声谐振器的尺寸或形状发生变化时,谐振频率和反谐振频率可能会一起改变。

由于声学谐振器滤波器50a的通带宽可能具有与通带宽的总频率成比例的特性,因此通带宽可能随着通带宽的总频率而变大。

然而,随着多个并联声谐振器21a和22a的数量增加,多个并联声谐振器21和22a之间的工艺分布参数可以增加或多样化。工艺分布参数可作为提高声学谐振器滤波器50 a的性能(例如,插入损耗、衰减特性、裙边特性和带宽跨度)的限制。

参见图2A,并联声学谐振器的反谐振频率fa2的阻抗曲线Z2,其受寄生电容器Cpara的影响;其不受寄生电容器Cpara的影响的阻抗曲线Z1的反谐振频率fa1。谐振频率fr2几乎不受寄生电容Cpara的影响。

参见图2C,当直流电压端施加正电压时,并联声学谐振器的反谐振频率fa2可以变为较高的反谐振频率fa3+,当直流电压端施加负电压时,反谐振频率fa 3−可能变为较低的反谐振频率fa3−。

反谐振频率fa2的移动距离可能取决于直流电压端子产生的直流电压的绝对大小。因此,直流电压的绝对幅度可以根据反谐振频率fa2和反谐振频率fa1之间的差值来确定。