具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”、“第三”等概念仅用于对相应内容进行区分，并非用于限定顺序或者相互依存关系。

需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

图1为本发明实施例提供的一种声波滤波器的结构示意图。如图1所示，该声波滤波器包括：两个声波带阻滤波器5、一个低通滤波器4和一个高通滤波器1。声波带阻滤波器5、低通滤波器4和高通滤波器1级联形成声波滤波器，其中，两个声波带阻滤波器5所阻断的频段不同。

本发明实施例中声波滤波器通过两个声波带阻滤波器5将所需求的通带频段夹逼而成；通过高通滤波器1，将不需要的低频信号抑制掉；通过低通滤波器4，将不需要的高频信号抑制掉。其中，声波带阻滤波器5可以为声表面波带阻滤波器，也可以为体声波带阻滤波器，此处不作限定。声波滤波器为声表面波滤波器或体声波滤波器。

其中，高通滤波器1可以是指允许截止频率以上的信号无衰减地通过的滤波器，也可以指高于截止频率的信号能正常通过，而低于截止频率的信号则被阻隔和衰减。所述截止频率可以指一个系统的输出信号能量开始大幅下降或大幅上升的边界频率，也可以指通带和阻带之间的分界频率，例如，在高通滤波器1中截止频率可以为其通带左边频点；所述通带可以是指声波滤波器中让信号相对无衰减通过的频率范围；阻带可以是指声波滤波器中信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围。

低通滤波器4可以是指允许截止频率以下的信号无衰减地通过滤波器，也可以指低于截止频率的信号能正常通过，而高于截止频率的信号则被阻隔和衰减；例如，在低通滤波器4中截止频率可以为其通带右边频点。

声波带通滤波器可以指让某一个范围的信号频率通过，滤除其余信号频率的滤波器，其中某一个范围的频率可以是指下限频率和上限频率范围之间的频率；下限频率可以指声波带通滤波器的通带左边频点，上限频率可以指声波带通滤波器的通带右边频点。声波带阻滤波器5与声波带通滤波器正好相反，可以指能够滤除下限频率和上限频率范围之间的信号频率，通过其余信号频率。

级联可以是指将多个对象依次串联连接在一起，例如，将声波带阻滤波器5、低通滤波器4和高通滤波器1依次串联连接在一起，形成声波滤波器。此处不对各个滤波器的串联连接顺序进行限定。

声波带阻滤波器5所阻断的频段可以指滤波器的阻带频段；所阻断的频段可以包含高通滤波器1和/或低通滤波器4的部分或全部过渡段；所述过渡段可以是指滤波器的通带与阻带之间所存在的一定频率范围的过渡带；所述过渡段内的频率不会被完全抑制，而会受到不同程度的衰减，也可以指，过渡段的频率曲线的斜率大小代表过渡段内的频率衰减的快慢程度，过渡段的频率曲线的斜率越大，频率衰减的越快，滤波器的滤波性能也越好。

两个声波带阻滤波器5所阻断的频段不同可以指所阻断的频段范围不重合。所阻断的频段范围不重合，才能够通过两个声波带阻滤波器5夹逼形成所需求的通带。此处不对两个声波带阻滤波器5所阻断的频段范围进行限定。本发明可以通过两个声波带阻滤波器5夹逼成任意宽带。此外，通过两个声波带阻滤波器5可以降低低通滤波器4和高通滤波器1Q值的要求。

本实施例中不对声波带阻滤波器5、低通滤波器4和高通滤波器1的具体结构进行限定。

本发明实施例提供的一种声波滤波器，通过将两个声波带阻滤波器、低通滤波器和高通滤波器相级联，设计了一种声波滤波器。利用上述方法设计的声波滤波器由于通过两个声波带阻滤波器夹逼成所需求通带，然后利用低通滤波器和高通滤波器抑制低频信号和高频信号，使得声波滤波器满足了任意频段的超宽带的需求，从而解决了常规SAW和BAW相对带宽无法做大的技术问题，提高了声波滤波器的性能，节约了声波滤波器的成本。

可选的，两个声波带阻滤波器5包括一个低频声波带阻滤波器2和一个高频声波带阻滤波器3。

其中，低频和高频是一个相对概念，在不同的技术领域中是不同的，例如，在调幅收音机中，声音电信号是低频，535KHz以上就是高频；对于人耳听音来说，低频是200-300Hz以下，高频是800-1000Hz以上。而本实施例中，低频和高频也是一个相对概念，如两个声波带阻滤波器5中所阻断频段低的声波带阻滤波器可以认为是低频声波带阻滤波器2，所阻断频段高的声波带阻滤波器可以认为是高频声波带阻滤波器3；又如，阻断低频的声波带阻滤波器5为低频声波带阻滤波器2，阻断高频的声波滤波器为高频声波带阻滤波器3。

本发明的声波滤波器可以认为是一种超宽带声波滤波器，其中，宽带可以是指声波滤波器的通带宽度大小，也可以指声波滤波器中可以允许信号通过的频率范围的宽度大小。

声波带通滤波器可以由高通滤波器1和低通滤波器4组合形成，但是这种设计方式会对高通滤波器1和低通滤波器4的参数Q值要求很高，不易于实现。通过低频声波带阻滤波器2和一个高频声波带阻滤波器3，将所需求通带频段夹逼而成，可以形成一个任意频段的声波带通滤波器，此时就可以不需要设计很高Q值要求的高通滤波器1和低通滤波器4，比较易于实现。所述Q值可以是指滤波器的品质因数，表示滤波器性能的一个参数，Q值的大小影响过渡段的斜率大小，例如，Q值越高，过渡段斜率越大，过渡段频率衰减越快，滤波器的滤波性能越好。

可选的，高通滤波器1、低频声波带阻滤波器2、高频声波带阻滤波器3和低通滤波器4依次串联连接形成声波滤波器。

其中，图2为本发明实施例提供的一种声波滤波器的结构示意图。如图2所示，将高通滤波器1、低频声波带阻滤波器2、高频声波带阻滤波器3和低通滤波器4依次串联连接在一起，形成一种声波滤波器。

图3A为本发明实施例提供的两个声波带阻滤波器的频率响应图；图3B为本发明实施例提供的声波滤波器的频率响应图；图3C为本发明实施例提供的声波滤波器叠加的频率响应图。在本实施例中，如图3A所示，可以通过低频声波带阻滤波器2和高频声波带阻滤波器3将所需求的通带频段夹逼而成，其中f_H为低频声波带阻滤波器2中的上限频率，其中f_L为高频声波带阻滤波器3中的下限频率，f_H与f_L所夹逼而成的频段可以为所需求的通带频段。

可选的，低通滤波器4的部分或全部过渡段和高通滤波器1的部分或全部过渡段分别位于各声波带阻滤波器5所阻断的频段内。

本实施例通过将低通滤波器4的部分或全部过渡段和高通滤波器1的部分或全部过渡段位于各声波带阻滤波器5所阻断的频段内，降低了对低通滤波器4和高通滤波器1Q值的要求。

其中，如图3B所示，低通滤波器4的部分过渡段和高通滤波器1的部分过渡段分别位于声波带阻滤波器5所阻断的频段内，将低通滤波器4和高通滤波器1的过渡段位于两个声波带阻滤波器5所阻断的频段内的部分尽可能多，以降低Q值要求。此外，设置低通滤波器4和高通滤波器1可以用于将两个声波带阻滤波器5所阻断的频段外所不需要的频率抑制掉。在本实施例中，此处不对所述过渡段位于所述所阻断的频段内的部分大小进行限定。

在本实施例中，两个声波带阻滤波器5的过渡段的陡峭度可以大于一定值，以更加准确地夹逼成所需频段。

可选的，低通滤波器4的部分或全部过渡段位于高频声波带阻滤波器3所阻断的频段内。

其中，示例性的，低通滤波器4的过渡段位于高频声波带阻滤波器3所阻断的频段内，可以降低低通滤波器4Q值的要求。

将低通滤波器4的部分或全部过渡段位于高频声波带阻滤波器3所阻断的频段内，也表示可以通过高频声波带阻滤波器3所阻断的频段的范围大小来决定低通滤波器4的过渡段大小，例如，高频声波带阻滤波器3所阻断的频段范围变大，则低通滤波器4的过渡段也可设定随之变大，其中低通滤波器4的过渡段变大表示其Q值变小，此时就可以不需要对低通滤波器4的Q值需求达到很高，相对来说较易于实现。

可选的，高通滤波器1的部分或全部过渡段位于低频声波带阻滤波器2所阻断的频段内。

将高通滤波器1的过渡段位于低频声波带阻滤波器2所阻断的频段内，可以通过低频声波带阻滤波器2所阻断的频段的范围大小来决定高通滤波器1的过渡段大小，例如，低频声波带阻滤波器2所阻断的频段范围变大，则高通滤波器1的过渡段也可设定随之变大，其中高通滤波器1的过渡段变大表示其Q值变小，此时就可以不需要高通滤波器1的Q值需求达到很高，相对来说较易于实现。

图3C为高通滤波器1、低频声波带阻滤波器2、高频声波带阻滤波器3和低通滤波器4这四个声波滤波器的输出相叠加之后的频率响应图。低通滤波器4和高通滤波器1的Q值的大小，可以基于图3C中除通带外的频段的带外抑制要求和低频声波带阻滤波器2、高频声波带阻滤波器3所阻断的频段的大小确定。

本发明中的声波带阻滤波器可以包括谐振器，此处不对谐振器的结构进行限定。

在一个实施例中，本发明中可以以叉指换能器结构为基本结构形成谐振器，本发明不对叉指换能器结构的谐振器的实现方式进行限定。图4A为本发明实施例提供的一种叉指换能器结构的谐振器的结构示意图。如图4A所示，叉指换能器结构的谐振器是构成SAW的基本单元，可以用于将声信号转换为电信号；叉指换能器结构的谐振器可以由交替连接在两个汇流条上的多条金属电极组成，其具有频率选择性，例如可以通过设计不同波长的叉指换能器结构的谐振器得到不同频率的SAW。

在一个实施例中，图4B为本发明实施例提供的一种空气隙型薄膜体谐振器的结构示意图，如图4B所示，空气隙型薄膜体谐振器由电极、压电薄膜层以及硅衬底构成，是构成BAW的基本单元。其中，压电薄膜层位于两片电极之间，压电薄膜层可以用于声电信号的转换，且压电薄膜层的压电材料可以有效提高Q值等；其中一电极与硅衬底之间含有空气隙，空气隙可以用于提高谐振器的谐振频率，降低插入损耗。需要注意的是，本发明实施例对构成BAW的谐振器结构不作限定，空气隙型薄膜体谐振器是其中之一。

可选的，若所构成的声波滤波器为SAW，则声波带阻滤波器5包括至少一个以叉指换能器结构为基本结构的第一谐振器。此处不对以叉指换能器结构为基本结构所形成的第一谐振器进行限定。如双模声波结构的第一谐振器或多模结构的第一谐振器。需要注意的是，若所构成的声波滤波器为BAW，则第一谐振器可以为空气隙型薄膜体谐振器。

需要注意的是，第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器中的“第一”、“第二”和“第三”仅用于区分不同的谐振器，不对相应内容进行限定。

在本实施例中，不对声波带阻滤波器5的设计方式进行限定。例如，声波带阻滤波器5包括至少一个叉指换能器结构的第一谐振器和至少一个电感。在声波带阻滤波器5包括一个叉指换能器结构的第一谐振器和一个电感时，所述电感的一端与第一谐振器的一端相连，第一谐振器的另一端与地相连，所述第一谐振器和所述电感相连端和所述电感的另一端可以作为声波带阻滤波器5的输入端和输出端；在声波带阻滤波器5包括至少两个叉指换能器结构的第一谐振器和一个电感时，各所述第一谐振器和电感按照上述连接方式连接后依次串联连接。

示例性的，图5A为本发明实施例提供的一种高频声波带阻滤波器的设计原理图。如图5A所示，高频声波带阻滤波器3包括五个叉指换能器结构的第一谐振器(如图中X49、X66、X69、X68和X67)和4个电感。

图5B为本发明实施例提供的一种高频声波带阻滤波器的S参数曲线图。其中，如图5B所示，横坐标为高频声波带阻滤波器3的频率，纵坐标为高频声波带阻滤波器3信号的衰减量。图中m1的横坐标为2.2GHz，m2的横坐标为2.28GHz；S21曲线中m1和m2的纵坐标表示通带的插入损耗，插入损耗可以表示在信号或者电源的传输中由于高频声波带阻滤波器3的接入而发生功率的损耗，m1的纵坐标为-0.968dB，m2的纵坐标为-27.532dB；m1的横坐标2.2GHz为高频声波带阻滤波器3的下限频率；S11曲线中m1和m2的纵坐标表示通带的回波损耗，回波损耗可以表示信号在传输时遇到波阻抗不均匀时对信号形成反射，使信号传输损耗增大、信号变形等，由信号反射引起的衰减形成的损耗，m1的纵坐标为-25.759dB，m2的纵坐标为-1.624dB。

示例性的，图6A为本发明实施例提供的一种低频声波带阻滤波器的设计原理图。如图6A所示，低频声波带阻滤波器2包括五个叉指换能器结构的第一谐振器和4个电感。

图6B为本发明实施例提供的一种低频声波带阻滤波器的S参数曲线图。其中，如图6B所示，m1的横坐标为1.7GHz，m2的横坐标为2.2GHz，m3的横坐标为1.5GHz；S21曲线中m1的纵坐标为-0.664dB，m2的纵坐标为-0.899dB，m3的纵坐标为-20.037dB；m1的横坐标1.7GHz为低频声波带阻滤波器2的上限频率；S11曲线中m1的纵坐标为-37.399dB，m2的纵坐标为-23.876dB，m3的纵坐标为-1.943dB。

可选的，低通滤波器4包括至少一个叉指换能器结构的第二谐振器。

其中，若所构成的声波滤波器为SAW，则低通滤波器4包括至少一个叉指换能器结构的第二谐振器和至少一个第一谐振电路，其中第一谐振电路可以由一个极性电容和一个电感并联形成。在低通滤波器4包括一个第一谐振电路和一个第二谐振器时，所述第一谐振电路的一端与第二谐振器的一端相连，第二谐振器的另一端与地相连；所述第二谐振器和所述第一谐振电路相连端和所述第一谐振电路的另一端可以作为低通滤波器4的输入端和输出端；在低通滤波器4包括至少两个叉指换能器结构的第二谐振器和至少两个第一谐振电路时，各所述第一谐振电路和各所述第二谐振器，分别按照一个第二谐振器并联，一个第一谐振电路串联，一个第二谐振器并联，一个第一谐振电路串联……的方式串联形成低通滤波器。需要注意的是，若所构成的声波滤波器为BAW，则第二谐振器可以为空气隙型薄膜体谐振器。

示例性的，图7A为本发明实施例提供的一种低通滤波器的设计原理图。如图7A所示，低通滤波器4包括五个叉指换能器结构的第二谐振器和4个第一谐振电路。

图7B为本发明实施例提供的一种低通滤波器的S参数曲线图。其中，如图7B所示，m1的横坐标为2.2GHz，m2的横坐标为2.35GHz；S21曲线中m1的纵坐标为-1.856dB，m2的纵坐标为-26.898dB；m1的横坐标2.2GHz为低通滤波器4的截止频率；S11曲线中m1的纵坐标为-28.059dB，m2的纵坐标为-0.933dB。

可选的，高通滤波器1包括至少一个叉指换能器结构的第三谐振器。

其中，在本实施例中，若所构成的声波滤波器为SAW，则高通滤波器1包括至少一个叉指换能器结构的第三谐振器和至少一个第二谐振电路，其中第二谐振电路可以为π型LC滤波电路，π型LC滤波电路可以由三个极性电容和两个电感组成。高通滤波器1包括一个叉指换能器结构的第三谐振器和一个第二谐振电路时，所述第二谐振电路的一端与第三谐振器的一端相连，第二谐振电路中两个电感的一端与电容相连，另一端与地相连；所述第三谐振器的另一端和所述第二谐振电路的另一端可以作为高通滤波器1的输入端和输出端；在所述高通滤波器1包括至少两个叉指换能器结构的第三谐振器和两个第二谐振电路时，各所述第三谐振器和第二谐振电路按照上述连接方式连接后依次串联连接。需要注意的是，若所构成的声波滤波器为BAW，则第三谐振器可以为空气隙型薄膜体谐振器。

示例性的，图8A为本发明实施例提供的一种高通滤波器的设计原理图。如图8A所示，高通滤波器1包括三个叉指换能器结构的第三谐振器和两个第二谐振电路。

图8B为本发明实施例提供的一种高通滤波器的S参数曲线图。其中，如图8B所示，m1的横坐标为1.5GHz，m2的横坐标为1.7GHz，m3的横坐标为2.25GHz；S21曲线中m1的纵坐标为-25.616dB，m2的纵坐标为-1.132dB，m3的纵坐标为-0.436dB；m2的横坐标1.7GHz为高通滤波器1的截止频率；S11曲线中m1的纵坐标为-2.12dB，m2的纵坐标为-32.873dB，m3的纵坐标为-33.144dB。

图9为本发明实施例提供的一种声波滤波器的S参数曲线图。图9为上述所设计的各个声波滤波器级联后的S参数曲线图，图中m1的横坐标为1.694GHz，m2的横坐标为2.198GHz，m3的横坐标为1.559GHz，m4的横坐标为2.262GHz；S21曲线中m1的纵坐标为-1.246dB，m2的纵坐标为-1.731dB，m3的纵坐标为-21.978dB，m4的纵坐标为-21.093dB。其中，该声波滤波器的通带范围为1694MHz-2198MHz，左右近端抑制为±[email protected]。通带范围为1694MHz-2198MHz可以表明该声波滤波器的下限频率为1694MHz，上限频率为2198MHz，通带带宽为504MHz；中心频率f₀可以表示滤波器通带中间的频率，一般可以由f₀＝(f_L+f_H)/2计算得到中心频率为1946MHz。信道与信道之间需有一定频率范围的间隔，可以用相对带宽表示，例如，窄带的相对带宽小于1％，宽带的相对带宽在1％到25％之间，超宽带的相对带宽大于25％；所述相对带宽可以通过通带带宽与中心频率之比来计算，故该声波滤波器的相对带宽约为25.9％，约在25％以上。

需要注意的是，在发明中，不对低通滤波器4和高通滤波器1的设计方式进行限定。例如，图10为本发明实施例提供的一阶LC低通电路的结构示意图，如图10所示，低通滤波器4也可以采用一阶LC低通电路、二阶LC低通电路……或n阶LC低通电路来实现低通滤波。其中，二阶LC低通电路可以由两个一阶LC低通电路依次串联形成，以此类推，n阶LC低通电路可以由n个一阶LC低通电路依次串联形成；阶数越高，其滤波器边缘陡峭度越好，滤波效果也就越好；所述陡峭度可以是指滤波器过渡段曲线的斜率，例如，阶数越高，斜率越高，滤波器从通带到阻带的过渡段频率范围也就越小，从而滤波器滤波效果也就越好。其中，n为正整数。

图11为本发明实施例提供的一阶LC高通电路的结构示意图，如图11所示，高通滤波器1也可以采用一阶LC高通电路、二阶LC高通电路……或m阶LC高通电路来实现高通滤波。其中，同样的，二阶LC高通电路可以由两个一阶LC高通电路依次串联形成，以此类推，m阶LC高通电路可以由m个一阶LC高通电路依次串联形成。其中，m为正整数。

图12为本发明实施例提供的一种高通滤波器的结构和波形示意图，如图12所示，高通滤波器1可以包括三个电容和两个电感。

图13为本发明实施例提供的一种带阻滤波器的结构和波形示意图，如图13所示，带阻滤波器包括三个第一谐振电路、两个电感和两个电容。

图14为本发明实施例提供的一种低通滤波器的结构和波形示意图，如图14所示，低通滤波器4包括三个电感和两个电容。

图15为本发明实施例提供的滤波器的结构示意图，如图15所示，将图12、图13和图14中的滤波器，按照高通滤波器1、带阻滤波器、带阻滤波器和低通滤波器4的顺序级联形成滤波器。

本发明提供的声波滤波器解决常规SAW(声表面波滤波器)和BAW(体声波滤波器)相对带宽无法做大的技术问题，提高了SAW和BAW的性能，节约了SAW和BAW的成本。本发明提供的声波滤波器引入了带阻滤波器的设计理念，用于突破一般带通滤波器无法实现的超宽带的需求，增加高通低通结构，以实现远端抑制，并在任意频段均可推广，可推广性强。采用现有的溅射工艺，方案简单可行。

以下对本发明进行示例性描述：

(1)通过两个声波带阻滤波器，将所需求通带频段夹逼而成，同时满足近端带外抑制需求。

(2)通过一个低通滤波器，将不需要的高频信号抑制，以达到高频远端抑制要求。

(3)通过一个高通滤波器，将不需要的低频信号抑制，以达到低频远端抑制要求。

(4)将1个低通滤波器，1个高通滤波器，2个带阻滤波器级联，构成任意频段宽带滤波器。

(5)通过传统的制作工艺，将设计加工完成。

(6)验证结果与设计一致。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。