本发明涉及微机电系统领域，具体地，涉及一种微机电系统滤波器。
背景技术：
随着5g通信滤波系统的发展，微机电系统滤波器因其小尺寸、低成本、高滤波性能等优越特性成为了一种最具发展前景的滤波器技术。现有技术中存在基于微机电系统的滤波器件(申请号为cn201910649705.9的中国专利)，该专利提出了一种级联电感电容和声学滤波器的混合滤波器。
现有技术的不足之处是：对微机电系统谐振器本身的性能要求较高，进而提高了滤波器的成本和加工难度，而本发明对微机电系统谐振器性能并没有特殊的要求；一般基于微机电系统谐振器的滤波器很难达到较宽的带宽，这是由微机电谐振器自身的特性导致的，然而本发明所提出的匹配网络3具有拓宽通带带宽的能力，这对于微机电系统滤波器有着重大的意义；常规的滤波器性能很难通过优化得到显著的提升，而本发明所提出的二阶滤波器能够很好的改善一阶滤波器的带宽、边带陡峭程度以及带外抑制性；常规的滤波器往往由多个谐振器构成，这就存在着某一个谐振器异常导致整体滤波器失灵的风险，而本发明所提出的滤波器仅需一到两个谐振器，大大的降低了这方面的风险，且提高了整体滤波器的功率容量；在很多微机电系统与集总元件混合的滤波器中，良好的带宽、边带陡峭性以及带外抑制性等滤波性能很难同时实现，往往需要牺牲某一项指标来达到设计要求,而本专利所提出的拓扑网络可以通过调整集总元件的参数值来轻松实现各方面性能都优异的滤波器，使得该滤波器具有极强的实用性。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微机电系统滤波器。
根据本发明提供的一种微机电系统滤波器，包括谐振网络以及连接在谐振网络左右两端的匹配网络，左右两端的匹配网络相同；
所述谐振网络包括并联连接的谐振器和电感l0；
所述匹配网络包括一串联电感ls、一并联电感lp以及一并联电容cp，其中：串联电感ls一端与谐振器串联连接，另一端作为输入输出端口；
并联电感lp和并联电容cp的一端与谐振器串联连接，另一端接地。
优选地，所述谐振网络与连接在谐振网络两端的匹配网络形成一整体网络，整体网络的两端分别连接一sma接头。
优选地，所述并联电容cp采用贴片电容。
优选地，所述并联电感lp采用贴片电感。
优选地，所述串联电感ls、并联电感lp以及并联电容cp组成一产生传输极点的lc带通滤波器。
优选地，谐振网络能够实现具有一定带宽和两个较深传输零点的带通滤波响应。
优选地，匹配网络的频率响应能够与谐振网络的频率响应结合。
优选地，所述整体网络包括一个或者多个，当有多个整体网络时，多个整体网络之间串联连接。
优选地，所述匹配网络由集成电容和集成电感封装形成。
优选地，谐振器通过金属电极连接到所述封装形成的匹配网络上。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明通过采用并联电感l0，从而使得微机电系统并联谐振网络具有带通滤波响应，且在通带的两侧各有一个传输零点来优化滤波性能。
(2)本发明通过采用匹配网络组成一阶宽通带滤波器，解决了微机电系统并联谐振网络通带较窄的问题。与此同时，通过改变匹配网络中集总元件的值，通带的带外抑制性和边带陡峭程度将得到显著的改善。
(3)本发明通过采用电容电感组成的拓扑网络结构，解决了常规基于声波谐振器的滤波器需要多个谐振器的问题，从而大大降低了因某一谐振器故障导致整体滤波器失灵的风险，同时也提高了滤波器的功率容量。
(4)本发明通过采用级联两个一阶宽通带滤波器来实现具有更优性能的二阶宽通带滤波器。相较于上述的一阶宽通带滤波器，二阶宽通带滤波器具有更宽的带宽，更陡峭的边带以及更深的带外抑制。此外，二阶宽通带滤波器拥有更多可以调节的集总元件，用来改善滤波器的滤波性能。
(5)本发明可以通过调整集总元件的参数值来轻松实现各方面性能优异的滤波器，使得该滤波器具有极强的实用性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1a为并联谐振网络结构示意图。
图1b为谐振网络频率响应示意图。
图2a为匹配网络结构示意图。
图2b为匹配网络频率响应示意图。
图3a为谐振网络和匹配网络结合的拓扑结构示意图。
图3b为拓扑结构频率响应示意图。
图4a为二阶宽通带微机电系统滤波器示意图。
图4b为二阶宽通带微机电系统滤波器对应频率响应示意图。
图5a为一阶滤波器使用表面安装集总元件的实现图。
图5b为二阶滤波器使用表面安装集总元件的实现图。
图6为微机电系统滤波器封装结构示意图。
图中示出：
1-微机电系统谐振器
2-并联谐振网络
3-匹配网络
4-一阶宽通带滤波器
5-二阶宽通带滤波器
6-贴片电容
7-贴片电感
8-接地过孔
9-sma接头
10-金属电极
11-集成电容
12-集成电感
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1a是由微机电系统谐振器1和一个并联电感l0组成的并联谐振网络。微机电系统谐振器1可以是任意常用的微机电系统谐振器，它自身将产生一个传输极点和一个传输零点。当该谐振器与一个电感l0并联时，将引入一个额外的传输零点，从而使得所形成的并联谐振网络2在拥有一个传输极点的同时在传输极点的两侧分别拥有一个传输零点。因此，如图1b所示，并联谐振网络2可以实现具有一定带宽和两个较深传输零点的带通滤波响应。
图2a由两个相同的匹配网络3组成。每个匹配网络3具有一个串联电感ls，一个并联电感lp和一个并联电容cp，其本质上是一个可以产生一个传输极点的lc带通滤波器。由这两个匹配网络3组成的拓扑网络可以获得工作在与图1a并联谐振网络2同样频率的带通滤波响应，如图2b所示。本发明提出的这种匹配网络3具有拓宽通带带宽的能力，将该频率响应与图1的频率响应结合后，可以有效地扩大并联谐振网络2的通带带宽。
图3a是将图1a和图2a结合之后的拓扑结构，也是本发明所提出的一阶宽通带微机电系统滤波器4。图1a所形成的通带带宽在结合了图2a的匹配网络3后，得到了进一步的拓宽，从而使得图3a所示的一阶微机电系统滤波器可以实现图3b中具有宽通带、陡峭边带以及良好带外抑制的带通频率响应。此外，通过改变匹配网络中集总元件(ls、lp和cp)的值还可以进一步调整该滤波器的性能，比如带外抑制深度，边带陡峭性、通带宽度以及插入损耗等。例如，增大ls和lp可以获得较宽的带宽，而其中lp又对带外抑制效果有较大的影响，减小lp将会实现更深的带外抑制。因此，通过合理地调整集总元件的值，可以同时实现宽通带、高带外抑制性等滤波性能。
图4a为本发明提出的二阶宽通带微机电系统滤波器5。将两个一阶带通滤波器4进行级联之后，所产生的通带响应将得到进一步的优化。相比于一阶带通滤波器4，级联后的二阶滤波器5具有更宽的通带带宽、更陡峭的边带以及更深的带外抑制效果，如图4b所示。此外，级联后的二阶滤波器拥有更多可调的集总元件(ls1、lp1、cp1、ls2、lp2和cp2)从而具有更高的设计自由度，而且滤波器的功率容量也得到了很大的提高。通过调整这些集总元件，该滤波器将产生不同程度的带通滤波响应以适用于现实应用中不同的滤波要求。
本发明提出的匹配网络3能够有效地增宽滤波器通带带宽，该拓扑结构将极大的改善微机电系统谐振器的滤波性能。此外，本发明所提出的二阶滤波拓扑结构将使得通带拓宽效果将进一步提高，同时也会进一步改善边带陡峭程度，带外抑制性等。传统的滤波器往往由多个谐振器组成，而本发明提出的拓扑网络结构极大地减少了所需谐振器的数量，从而有效降低因某一个谐振器异常而影响整体滤波器性能的风险。此外，本发明所提出的一阶和二阶滤波器相比于传统的t型结构滤波器具有更大的功率容量。
图5a和b分别为本发明所提出的一阶和二阶滤波器使用表面安装集总元件(surfacemounteddevices，smd)的实现图。匹配网络3由相应的贴片电容6和贴片电感7来实现，并通过接地过孔连接底面的共同地。两边的sma接头9分别连接滤波器的输入和输出。为了进一步缩小滤波器的尺寸，兼容芯片电路集成，本发明所提出的滤波器还可以通过集成无源器件(integratedpassivedevices，ipd)来实现，如图6所示。谐振器通过金属电极10连接到由集成电容11和集成电感12封装而成的匹配网络3中，得到一个滤波器封装器件。通过集成无源器件技术所得到的封装器件可以完美的集成于特定的集成电路中，极大的降低了滤波器的占用空间和加工成本，且有效的提高了滤波器的稳定性。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
1.一种微机电系统滤波器，其特征在于，包括谐振网络以及连接在谐振网络左右两端的匹配网络，左右两端的匹配网络相同；
所述谐振网络包括并联连接的谐振器和电感l0；
所述匹配网络包括一串联电感ls、一并联电感lp以及一并联电容cp，其中：串联电感ls一端与谐振器串联连接，另一端作为输入输出端口；
并联电感lp和并联电容cp的一端与谐振器串联连接，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的微机电系统滤波器，其特征在于，所述谐振网络与连接在谐振网络两端的匹配网络形成一整体网络，整体网络的两端分别连接一sma接头。
3.根据权利要求1所述的微机电系统滤波器，其特征在于，所述并联电容cp采用贴片电容。
4.根据权利要求1所述的微机电系统滤波器，其特征在于，所述并联电感lp采用贴片电感。
5.根据权利要求1所述的微机电系统滤波器，其特征在于，所述串联电感ls、并联电感lp以及并联电容cp组成一产生传输极点的lc带通滤波器。
6.根据权利要求1所述的微机电系统滤波器，其特征在于，谐振网络能够实现具有一定带宽和两个较深传输零点的带通滤波响应。
7.根据权利要求1所述的微机电系统滤波器，其特征在于，匹配网络的频率响应能够与谐振网络的频率响应结合。
8.根据权利要求2所述的微机电系统滤波器，其特征在于，所述整体网络包括一个或者多个，当有多个整体网络时，多个整体网络之间串联连接。
9.根据权利要求1所述的微机电系统滤波器，其特征在于，所述匹配网络由集成电容和集成电感封装形成。
10.根据权利要求9所述的微机电系统滤波器，其特征在于，谐振器通过金属电极连接到所述封装形成的匹配网络上。
技术总结