專利名稱：具有電調(diào)及溫補(bǔ)功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及無線通信基站雙工器或多工器的射頻濾波器，尤其涉及一種具有電調(diào)帶寬功能及溫度補(bǔ)償功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器。
背景技術(shù)：
基站雙工器中包括發(fā)射端濾波器和接收端濾波器，兩個(gè)濾波器作用是隔離發(fā)射和接受信號(hào)、濾除頻段外信號(hào)的作用。對(duì)于多模通信就是多工器，所以多工器或雙工器就是多個(gè)不同通帶的濾波器組成。濾波器的性能好壞直接決定著無線系統(tǒng)接受和發(fā)射信號(hào)質(zhì)量的好壞。在無線通信領(lǐng)域，高通信頻率、高傳輸速率、高密集復(fù)用、多模通信和高集成化成為發(fā)展趨勢(shì)，這就對(duì)無線收發(fā)機(jī)的射頻濾波器的濾波特性有更高要求，包括高Q值、可集成化、 可以電調(diào)帶寬以及具有一定的溫度穩(wěn)定性等。目前，無線通信基站射頻前端設(shè)備中，有源器件都可以實(shí)現(xiàn)集成化、微芯片化，只有濾波器不能實(shí)現(xiàn)集成化微型化，在基站中濾波器功率容量都要求比較大，所以體積都比較大，目前主要使用的腔體濾波器，其功率可達(dá)上百瓦，體積在100*100*20mm3以上；也有的設(shè)備中使用介質(zhì)濾波器，其平均功率可達(dá)5瓦以上，體積在10*10*2mm3以上，這兩種濾波器體積相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)尺寸和工藝上都無法集成到射頻前端的芯片中。薄膜體聲波諧振器(簡稱FBAR)由于其高工作頻率、高品質(zhì)因素(Q值)、低溫度系數(shù)、高功率承載能力、可集成及小體積的特點(diǎn)，特別是其超高的Q值，使得其濾波滾降特性、 帶外抑制和帶內(nèi)插損，明顯優(yōu)于介質(zhì)或聲表濾波器，所以在無線通信領(lǐng)域正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。基于FBAR的雙工器或多工器由多個(gè)發(fā)射鏈路(Tx)和接收鏈路(Rx)組成，每路接收鏈路或發(fā)射鏈路由三個(gè)或三個(gè)以上的薄膜體聲波諧振器(FBAR )按照串聯(lián)、并聯(lián)和交叉連接的形式組成濾波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)一定的通帶濾波器。所以改變一個(gè)FBAR的諧振頻率就可以改變整個(gè)濾波器的通帶特性。基站需要較大的發(fā)射功率，但是現(xiàn)有技術(shù)中的FBAR濾波器體積微小，一般是 O. 2*0. 2*0. 002mm3左右，這樣單位體積下的就要承受很高的功率，所以在工作過程中FBAR 會(huì)有明顯的升溫，升溫過大導(dǎo)致FBAR的選頻特性發(fā)生漂移并超出了允許的范圍，而不能正常工作。雖然很多FBAR產(chǎn)品上設(shè)計(jì)了特殊的散熱技術(shù)，但是還是很難滿足基站FBAR長期工作在大功率的要求，這也是目前FBAR只能用于小功率的小型化直放站基站的原因。目前使用電信號(hào)連續(xù)或離散調(diào)整FBAR選頻帶寬的技術(shù)也還沒有。本專利提出一種帶有溫補(bǔ)補(bǔ)償技術(shù)的FBAR雙工器或多工器，這個(gè)溫度補(bǔ)償技術(shù)使用電調(diào)方式實(shí)現(xiàn)，一方面可以對(duì)FBAR雙工器或多工器的溫飄進(jìn)行溫度補(bǔ)償，滿足大功率長期穩(wěn)定工作的要求；另一方面可以用來實(shí)現(xiàn)濾波器帶寬的電調(diào)功能。該電調(diào)溫補(bǔ)技術(shù)屬于CMOS集成工藝技術(shù)，可以和FBAR集成在一個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)，所以具有形成微型化、大功率、電調(diào)FBAR雙工器或多工器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種FBAR溫度補(bǔ)償和電調(diào)的技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有基站大功率雙工器溫度漂移嚴(yán)重的缺點(diǎn)，也可以實(shí)現(xiàn)了濾波器帶寬的電信號(hào)連續(xù)調(diào)解問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決
具有電調(diào)及溫補(bǔ)功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器，包括一個(gè)直流電壓源、一個(gè)可變電容管、一個(gè)薄膜體聲波諧振器、四個(gè)溫敏電阻和兩個(gè)高阻值電阻，四個(gè)溫敏電阻為等效電阻，分別為第一溫敏電阻、第二溫敏電阻、第三溫敏電阻和第四溫敏電阻，兩個(gè)高阻值電阻為第一高阻值電阻和第二高阻值電阻，四個(gè)溫敏電阻依次首尾相接成環(huán)構(gòu)成惠斯頓電橋。作為優(yōu)選，第一高阻值電阻和第二高阻值電阻的阻值均高于IM O，高阻值電阻的作用是將直流和交流信號(hào)隔開。作為優(yōu)選，第一溫敏電阻和第三溫敏電阻相接端點(diǎn)接直流電壓源的正極，第二溫敏電阻和第四溫敏電阻相接端點(diǎn)接直流電壓源的負(fù)極，第一溫敏電阻和第二溫敏電阻相接端點(diǎn)及第三溫敏電阻和第四溫敏電阻相接端點(diǎn)通過第二高阻值電阻接到可變電容管上一端，以第三溫敏電阻和第四溫敏電阻相接端點(diǎn)通過第一高阻值電阻接到可變電容管上的另一端，通過改變直流電壓源的輸出來改變電橋的輸出，從而改變可變電容管的偏壓及電容， 從而改變薄膜體聲波諧振器諧振頻率，實(shí)現(xiàn)薄膜體聲波諧振器的電調(diào)功能。作為優(yōu)選，四個(gè)溫敏電阻中第一溫敏電阻和第三溫敏電阻具有相同的溫度系數(shù)， 第二溫敏電阻和第四溫敏電阻具有相同的溫度系數(shù)。第一溫敏電阻和第三溫敏電阻的溫度系數(shù)與第二溫敏電阻和第四溫敏電阻的溫度系數(shù)具有相同的數(shù)值，但是變化方向相反，這樣最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的溫度補(bǔ)償功能。本發(fā)明利用惠斯頓電橋和可變電容管來調(diào)節(jié)FBAR的諧振頻率，克服了現(xiàn)有大功率基站FBAR雙工器溫漂嚴(yán)重的缺點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電調(diào)FBAR諧振頻率的功能，這個(gè)模塊可以實(shí)現(xiàn)單芯片集成，同時(shí)本發(fā)明擁有簡單方便的優(yōu)點(diǎn)。


圖I是FBAR溫度補(bǔ)償技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是實(shí)施例中FBAR諧振頻率隨溫度變化曲線。
圖3是補(bǔ)償之后FBAR的串聯(lián)諧振頻率隨溫度變化的示意圖。
圖4是補(bǔ)償之后FBAR的溫度系數(shù)隨溫度變化的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例
具有電調(diào)及溫補(bǔ)功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器，如圖I所示，包括直流電壓源101、第一溫敏電阻102、第三溫敏電阻103、第二溫敏電阻104、第四溫敏電阻105、第一高阻值電阻106、第二高阻值電阻107、可變電容管108和薄膜體聲波諧振器(FBAR)109。其中第一溫敏電阻102和第四溫敏電阻105具有相同的正溫度系數(shù)，第三溫敏電阻103和第二溫敏電阻104具有相同的負(fù)溫度系數(shù)，同時(shí)這四個(gè)溫敏電阻的溫度系數(shù)值是一樣的。通過如圖I所示的連接方式，四個(gè)溫敏電阻和直流電壓源101依次首尾相接成環(huán)構(gòu)成惠斯頓電橋，四個(gè)高阻值電阻為第一高阻值電阻106第二高阻值電阻107均高于IM Ω。第一溫敏電阻102和第三溫敏電阻103相接端點(diǎn)接直流電壓源101的正極，第二溫敏電阻104和第四溫敏電阻105相接端點(diǎn)接直流電壓源101的負(fù)極，第一溫敏電阻102 和第二溫敏電阻104相接端點(diǎn)及第三溫敏電阻103和第四溫敏電阻105相接端點(diǎn)通過第二高阻值電阻107接到可變電容管108上一端，以第三溫敏電阻103和第四溫敏電阻105相接端點(diǎn)通過第一高阻值電阻106接到可變電容管108上的另一端，通過改變直流電壓源101 的輸出來改變電橋的輸出，從而改變可變電容管108的偏壓及電容,從而改變薄膜體聲波諧振器諧振頻率，實(shí)現(xiàn)薄膜體聲波諧振器的電調(diào)功能。四個(gè)溫敏電阻105中第一溫敏電阻102和第三溫敏電阻103具有相同的溫度系數(shù)，第二溫敏電阻104和第四溫敏電阻105具有相同的溫度系數(shù)。第一溫敏電阻102和第三溫敏電阻103的溫度系數(shù)與第二溫敏電阻104和第四溫敏電阻105的溫度系數(shù)具有相同的數(shù)值，但是變化方向相反。當(dāng)外接溫度變化時(shí)，溫敏電阻的阻值發(fā)生變化，進(jìn)而使得惠斯頓電橋的輸出電壓發(fā)生變化，這一電壓通過第一高阻值電阻106和第二高阻值電阻107 連接到可變電容管108上，改變其容值，進(jìn)而改變與可變電容管串接的薄膜體聲波諧振器 (FBAR)的諧振頻率。同樣道理，通過改變直流電壓源101的電壓值，可以改變惠斯頓電橋的輸出電壓，進(jìn)而改變變?nèi)莨艿钠珘褐?，?dǎo)致其電容值變化，并最終改變FBAR的諧振頻率，實(shí)現(xiàn)電調(diào)FBAR諧振頻率的功能。圖2是本實(shí)施例中薄膜體聲波諧振器(FBAR)諧振頻率的溫度曲線，其串聯(lián)諧振頻率的溫度系數(shù)為-31. 5ppm/°C。圖3和圖4是本實(shí)施例進(jìn)行溫度補(bǔ)償后的結(jié)果。其中圖3是補(bǔ)償之后薄膜體聲波諧振器(FBAR)的串聯(lián)諧振頻率隨溫度變化的示意圖，圖4是補(bǔ)償之后薄膜體聲波諧振器 (FBAR)的溫度系數(shù)隨溫度變化的示意圖。從中可知，該實(shí)施例中溫度補(bǔ)償技術(shù)將薄膜體聲波諧振器(FBAR)的溫度系數(shù)由原先的-31. 5ppm/°C降低到小于5. 6 ppm/°C。本發(fā)明利用惠斯頓電橋和可變電容管108來調(diào)節(jié)薄膜體聲波諧振器(FBAR) 109 的諧振頻率，克服了現(xiàn)有大功率基站薄膜體聲波諧振器(FBAR) 109雙工器溫漂嚴(yán)重的缺點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電調(diào)FBAR諧振頻率的功能，這個(gè)模塊可以實(shí)現(xiàn)單芯片集成，同時(shí)本發(fā)明擁有簡單方便的優(yōu)點(diǎn)。總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.具有電調(diào)及溫補(bǔ)功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器，其特征在于包括一個(gè)直流電壓源(101 )、一個(gè)可變電容管(108)、一個(gè)薄膜體聲波諧振器(109)、四個(gè)溫敏電阻和兩個(gè)高阻值電阻，四個(gè)溫敏電阻為等效電阻，分別為第一溫敏電阻(102)、第二溫敏電阻(104)、 第三溫敏電阻(103)和第四溫敏電阻(105)，兩個(gè)高阻值電阻分別為第一高阻值電阻(106) 和第二高阻值電阻(107)，第一溫敏電阻(102)、第二溫敏電阻(104)、第三溫敏電阻(103)、 第四溫敏電阻(105)依次首尾相接成環(huán)構(gòu)成惠斯頓電橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電調(diào)及溫補(bǔ)功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器， 其特征在于所述的第一高阻值電阻(106)和第二高阻值電阻(107)的阻值均高于IM Q。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有電調(diào)及溫補(bǔ)功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器，其特征在于第一溫敏電阻(102)和第三溫敏電阻(103)相接端點(diǎn)接直流電壓源(101)的正極， 第二溫敏電阻(104)和第四溫敏電阻(105)相接端點(diǎn)接直流電壓源(101)的負(fù)極，第一溫敏電阻(102)和第二溫敏電阻(104)相接端點(diǎn)及第三溫敏電阻(103)和第四溫敏電阻(105) 相接端點(diǎn)通過第二高阻值電阻(107)接到可變電容管(108)上一端，以第三溫敏電阻(103) 和第四溫敏電阻(105)相接端點(diǎn)通過第一高阻值電阻(106)接到可變電容管(108)上的另一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的具有電調(diào)及溫補(bǔ)功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器， 其特征在于所述的四個(gè)溫敏電阻(105)中第一溫敏電阻(102)和第三溫敏電阻(103)具有相同的溫度系數(shù)，第二溫敏電阻(104)和第四溫敏電阻(105)具有相同的溫度系數(shù)，第一溫敏電阻(102)和第三溫敏電阻(103)的溫度系數(shù)與第二溫敏電阻(104)和第四溫敏電阻 (105)的溫度系數(shù)具有相同的數(shù)值，但是變化方向相反，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的溫度補(bǔ)償功能。
全文摘要
本發(fā)明屬于通信設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有電調(diào)帶寬功能及溫度補(bǔ)償功能的大功率容量薄膜體聲波諧振器，包括輸入端子、輸出端子、一個(gè)直流電壓源、四個(gè)溫敏電阻、二個(gè)高阻值電阻、一個(gè)可變電容管和一個(gè)薄膜體聲波諧振器。當(dāng)外接溫度變化時(shí)，由直流電壓源和四個(gè)溫敏電阻構(gòu)成的惠斯頓電橋的輸出電壓也同時(shí)發(fā)生改變，以此改變可變電容管的容值，進(jìn)而調(diào)節(jié)薄膜體聲波諧振器的諧振頻率，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。通過改變直流電壓源電壓來改變變?nèi)莨茈娙?，從而?shí)現(xiàn)電調(diào)FBAR諧振頻率的功能，本發(fā)明克服了現(xiàn)有大功率基站FBAR雙工器溫漂嚴(yán)重的缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)FBAR連續(xù)電調(diào)功能，同時(shí)擁有簡單方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03H9/17GK102594292SQ20121004573
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者吳愛華, 張家琦, 董樹榮, 黃永文 申請(qǐng)人:浙江瑞能通信科技有限公司