滤波器结构调控方法、装置和滤波器与流程

本技术涉及滤波器，具体涉及一种滤波器结构调控方法、装置和滤波器。

背景技术：

1、在保密通信中，为保证信号不易被侦察且具有高保密性，通常需要在非常窄的通信带宽内实现信号发送和接收，由于窄带的信号能量可以很高，宽频的干扰无法掩盖窄带信号的传输，因而具有很强的抗干扰能力，同时由于信号在极窄的带宽范围内，很难通过扫频的方式对信号快速定位、截获和破解，即使可以暂时截获，但窄带信号可以迅速在其他的极窄通信频段内切换，因而难以被真正截获。因此，窄带通信对通信系统来说至关重要，而满足一定相对带宽和有效带宽的滤波器是窄带通信的核心关键元器件。

2、此外，随着移动通信技术的不断发展，射频前端作为移动通信的核心组件，其对满足一定相对带宽和有效带宽的滤波器的需求也日益增长。

3、但滤波器由于受温度影响会导致频率温度系数发生变化，进而产生带宽漂移，影响有效带宽大小，同时，滤波器的机电耦合系数变化，会影响相对带宽大小。在实际使用时，要使窄带通信质量达到较好的效果，滤波器的相对带宽和有效带宽均需满足一定的要求，因此也需要频率温度系数和机电耦合系数满足一定的要求，但传统滤波器仅采用单晶结构，对单晶结构的调控会使滤波器的频率温度系数和机电耦合系数同步变化，两者相互影响使滤波器的有效带宽和相对带宽无法同时满足需求，进而影响窄带通信质量。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种滤波器结构调控方法、装置和滤波器，用以解决传统滤波器为单晶材料，其频率温度系数和机电耦合系数是同步变化的，两者相互影响使滤波器的有效带宽和相对带宽无法同时满足需求，进而影响窄带通信质量的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种滤波器结构调控方法，包括：

3、根据温度补偿层厚度变化引发的频率温度系数变化，确定最佳温度补偿层厚度；所述最佳温度补偿层厚度是所述频率温度系数为-20ppm/℃到20ppm/℃时的温度补偿层厚度；

4、根据压电单晶衬底切型变化引发的机电耦合系数变化，确定最佳压电单晶衬底切型；所述最佳压电单晶衬底切型是所述机电耦合系数为2.5％到3％时的压电单晶衬底切型；

5、根据所述最佳温度补偿层厚度和所述最佳压电单晶衬底切型，对滤波器的温度补偿层和压电单晶衬底进行调控。

6、在一个实施例中，所述根据温度补偿层厚度变化引发的频率温度系数变化，确定最佳温度补偿层厚度，包括：

7、若温度补偿层厚度变化引发谐振频率温度系数和反谐振频率温度系数均在-20ppm/℃到20ppm/℃的范围内变化，则确定此时温度补偿层厚度变化范围内的温度补偿层厚度为最佳温度补偿层厚度。

8、在一个实施例中，所述根据压电单晶衬底切型变化引发的机电耦合系数变化，确定最佳压电单晶衬底切型，包括：

9、根据压电单晶衬底切型为y切，欧拉角在(0°，0°～180°，0°)范围内变化引发的机电耦合系数变化，确定最佳压电单晶衬底切型。

10、在一个实施例中，所述根据压电单晶衬底切型变化引发的机电耦合系数变化，确定最佳压电单晶衬底切型，包括：

11、根据压电单晶衬底切型为x切，欧拉角在(90°，90°，80°～160°)范围内变化引发的机电耦合系数变化，确定最佳压电单晶衬底切型。

12、在一个实施例中，所述根据所述最佳温度补偿层厚度和所述最佳压电单晶衬底切型，对滤波器的温度补偿层和压电单晶衬底进行调控之后，包括：

13、根据叉指电极厚度变化和叉指电极金属化比变化引发的谐振品质因数变化，确定第一叉指电极厚度和第一叉指电极金属化比；所述第一叉指电极厚度和所述第一叉指电极金属化比为所述谐振品质因数取第一最大值时对应的叉指电极厚度和叉指电极金属化比，所述第一最大值为所述谐振品质因数的变化范围内的最大值；

14、根据所述第一叉指电极厚度和所述第一叉指电极金属化比，对滤波器的叉指电极进行调控。

15、在一个实施例中，所述根据所述最佳温度补偿层厚度和所述最佳压电单晶衬底切型，对滤波器的温度补偿层和压电单晶衬底进行调控之后，包括：

16、根据叉指电极厚度变化和叉指电极金属化比变化引发的反谐振品质因数变化，确定第二叉指电极厚度和第二叉指电极金属化比；所述第二叉指电极厚度和所述第二叉指电极金属化比为所述反谐振品质因数取第二最大值时对应的叉指电极厚度和叉指电极金属化比，所述第二最大值为所述反谐振品质因数的变化范围内的最大值；

17、根据所述第二叉指电极厚度和所述第二叉指电极金属化比，对滤波器的叉指电极进行调控。

18、在一个实施例中，所述对滤波器的叉指电极进行调控之后，包括：

19、利用piston结构对滤波器的叉指电极进行调控，以提升谐振品质因数和反谐振品质因数。

20、第二方面，本技术实施例提供一种滤波器结构调控装置，包括：

21、最佳温度补偿层厚度确定模块，用于：根据温度补偿层厚度变化引发的频率温度系数变化，确定最佳温度补偿层厚度；所述最佳温度补偿层厚度是所述频率温度系数为-20ppm/℃到20ppm/℃时的温度补偿层厚度；

22、最佳压电单晶衬底切型确定模块，用于：根据压电单晶衬底切型变化引发的机电耦合系数变化，确定最佳压电单晶衬底切型；所述最佳压电单晶衬底切型是所述机电耦合系数为2.5％到3％时的压电单晶衬底切型；

23、滤波器结构调控模块，用于：根据所述最佳温度补偿层厚度和所述最佳压电单晶衬底切型，对滤波器的温度补偿层和压电单晶衬底进行调控。

24、第三方面，本技术实施例提供一种滤波器，采用第一方面所述的滤波器结构调控方法得到，包括：温度补偿层、压电单晶衬底和叉指电极；

25、所述温度补偿层生长在所述压电单晶衬底上，所述叉指电极埋入所述温度补偿层内。

26、在一个实施例中，所述温度补偿层的材料为二氧化硅，所述压电单晶衬底的材料为钽酸锂，所述叉指电极的材料为铝、铜、铂、金和钼中的一种；

27、所述温度补偿层的厚度大于波长的0.2倍，所述波长为所述叉指电极激发的声表面波波长；

28、所述压电单晶衬底的切型为y切，欧拉角为(0°，120°～135°，0°)或x切，欧拉角为(90°，90°，110°～125°)；

29、所述叉指电极的厚度为所述波长的0.04倍或0.05倍，所述叉指电极的金属化比为0.45。

30、本技术提供的滤波器结构调控方法、装置和滤波器，根据温度补偿层厚度变化引发的频率温度系数变化，确定最佳温度补偿层厚度，根据压电单晶衬底切型变化引发的机电耦合系数变化，确定最佳压电单晶衬底切型，根据最佳温度补偿层厚度和最佳压电单晶衬底切型，对滤波器的温度补偿层和压电单晶衬底进行调控。本技术由于采用了温度补偿层与压电单晶衬底的复合结构，且最佳温度补偿层厚度是频率温度系数为-20ppm/℃到20ppm/℃时的温度补偿层厚度，最佳压电单晶衬底切型是机电耦合系数为2.5％到3％时的压电单晶衬底切型，因此，能够通过分别调控温度补偿层厚度和压电单晶衬底切型，将频率温度系数变化和机电耦合系数变化分离开，避免两者同时变化产生的相互干扰，实现将温度补偿层厚度调控为最佳温度补偿层厚度，将压电单晶衬底切型调控为最佳压电单晶衬底切型，使得滤波器的机电耦合系数为2.5％到3％，同时频率温度系数为-20ppm/℃到20ppm/℃，从而使得滤波器有效带宽满足需求，同时使得滤波器的相对带宽为0.5％到1％，提高窄带通信质量。