CN101044678B - 平衡型声表面波滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种具有平衡-不平衡转换功能的SAW滤波器能够减小直射波关于通过导线传送到平衡接线端的电信号的影响。平衡型SAW滤波器(1)被构造成，第一滤波元件(3)的第三IDT(13)和第二滤波元件(4)的第八IDT(18)都具有第一和第二IDT分隔部分(13a，13b，18a，18b)。第一滤波元件(3)的第一IDT(11)、第一IDT分隔部分(13a)、第二IDT分隔部分(13b)和第五IDT15通过第一至第四导线(31-34)分别与第二滤波元件(4)的第六IDT(16)、第一IDT分隔部分(18a)、第二IDT分隔部分(18b)和第十IDT20连接。通过第一和第三导线(31、33)传送的电信号的相位与通过第二和第四导线(32、34)传送的电信号的相位差180°。

Description

平衡型声表面波滤波器
技术领域
本发明涉及具有平衡-不平衡转换功能的平衡型声表面波滤波器，具体地说，涉及一种具有第一和第二5-IDT型纵向耦合谐振SAW滤波元件的平衡型声表面波滤波器，所述各滤波元件排布成彼此级联连接的两段。
背景技术
在便携式通信装置中，比如移动电话中，各种声表面波(SAW)滤波器被广泛用作带通滤波器。特别是，随着移动电话的小型化和高性能化，所谓具有平衡-不平衡转换功能的平衡型SAW滤波器被用作RF(射频)段带通滤波器，这种滤波器连接到天线接线端。专利文献1公开了一种这类平衡型SAW滤波器的举例。
参照图3，专利文献1中公开的平衡型SAW滤波器100包括第一和第二纵向耦合谐振SAW滤波元件101和102，它们互相级联连接。第一纵向耦合谐振SAW滤波元件101具有第一至第五IDT111-115，它们沿声表面波的传播方向排列。在沿声表面波的传播方向排列的IDT111-115的相对的两端处，设置反射器116和117。
同样地，第二纵向耦合谐振SAW滤波元件102具有第六至第十IDT121-125，它们也是沿声表面波的传播方向排列，以及具有反射器126和127。
第二和第四IDT112和114它们的第一端彼此相互连接，使之连接到不平衡接线端131。第一、第三和第五IDT的第一端彼此相互连接。第一IDT111的第二端通过第一导线141与第六IDT121相连。类似地，第三和第五IDT113和115通过第二和第三导线142和143分别与第八和第十IDT123和125相连。另一方面，第七IDT122的第一端与第一平衡接线端132相连。IDT122的第二端与IDT124的第一端相互连接。IDT124的第二端与第二平衡接线端133相连。由于上述结构，使得专利文献1的SAW滤波器100能够减小尺寸，并且还能减小插入损失。
专利文献1：日本未审专利申请公开No.2000-91883。
发明内容
虽然在平衡型SAW滤波器100中的5-IDT型纵向耦合谐振SAW滤波元件101和102彼此级联连接，但相同相位的信号通过第一至第三导线141-143。
另一方面，如图3所示那样，使第二平衡接线端133与第九IDT124电连接的导线144，从第二和第三导线142和143之间跨越设置第一和第二导线141和142的区域向外延伸。另外，使第一平衡接线端132与第七IDT122连接的导线145布置在与设置第一至第三导线141-143的区域相隔开的区域中。
因此，由第一至第三导线141-143与第一和第二平衡接线端132、133之间的寄生电容所引起的直射波较大，而这些较大的直射波加到平衡接线端132、133上是不利的。另外，加到平衡接线端133上的直射波的大小明显大于加到平衡接线端132上的直射波的大小。因此，就出现平衡接线端132与133之间平衡程度变差的问题。
本发明的目的在于通过提供一种平衡型SAW滤波器来解决现有技术的这些问题，所述平衡型SAW滤波器具有第一和第二5-IDT型纵向耦合谐振SAW滤波元件，这些以及还有按互相级联的方式排布成两段，不仅用于减小尺寸和插入损失，而且还能减小直射波关于两个平衡接线端的影响。
本发明提供一种平衡型SAW滤波器，具有不平衡接线端和第一、第二平衡接线端。所述平衡型SAW滤波器包括：压电基板；第一纵向耦合谐振SAW滤波元件，该元件包含沿声表面波传播方向布置在所述压电基板上的第一至第五IDT，第二和第四IDT连接到不平衡接线端，处于中心的第三IDT有一对汇流条，其中的一个汇流条被分开，使第三IDT包含第一IDT分隔部分和第二IDT分隔部分；第二纵向耦合谐振SAW滤波元件，该元件包含沿声表面波传播方向布置在所述压电基板上的第六至第十IDT，第七和第九IDT分别连接到第一和第二平衡接线端，处于中心的第八IDT有一对汇流条，其中的一个汇流条被分开，使第八IDT包含第一IDT分隔部分和第二IDT分隔部分；第一导线，它将第一IDT与第六IDT相连；第二导线，它把第三IDT的第一IDT分隔部分与第八IDT的第一IDT分隔部分相连；第三导线，它把第三IDT的第二IDT分隔部分与第八IDT的第二IDT分隔部分相连；以及第四导线，它把第五IDT与第十IDT相连。将所述第一至第十IDT设置成，使得通过第一和第三导线传送的电信号的相位与通过第二和第四导线传送的电信号的相位相差180°。
按照本发明平衡型SAW滤波器的另一种方案，第一纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第三IDT的一端不与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件相连，第二纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第八IDT的一端不与第一纵向耦合谐振SAW滤波元件相连，所述第三IDT的端部和第八IDT的端部接地。
按照本发明平衡型SAW滤波器的又一种方案，第一纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第三IDT的一端不与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件相连，第二纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第八IDT的一端不与第一纵向耦合谐振SAW滤波元件相连，所述第三TDT的端部和第八IDT的端部电浮置。
在本发明的平衡型SAW滤波器中，第一5-IDT型纵向耦合谐振SAW滤波元件和第二5-IDT型纵向耦合谐振SAW滤波元件被布置成两段，彼此级联连接。在这种平衡型SAW滤波器中，第一纵向耦合谐振SAW滤波元件中心的第三IDT具有第一和第二IDT分隔部分，它们沿声表面波传播方向以分开的方式布置，而且类似地，第二纵向耦合谐振SAW滤波元件中心的第八IDT也具有第一和第二IDT分隔部分，它们沿声表面波传播方向布置以分开的方式布置。通过把第三IDT连接到第六IDT的第一导线和通过把第三IDT的第二IDT分隔部分连接到第八IDT的第二IDT分隔部分的第三导线传送的电信号的相位，与通过把第三IDT的第一IDT分隔部分连接到第八IDT的第一IDT分隔部分的第二导线和通过把第五IDT连接到第十IDT的第四导线传送的电信号的相位差180°。
因此，与第一平衡接线端相连的各IDT和与这些IDT相邻的IDT的邻接的最外电极指之间的极性关系跟与第二平衡接线端相连的各IDT和与这些IDT相邻的IDT的邻接的最外电极指之间的极性关系相同，因而实现第一和第二平衡接线端之间的良好平衡度。
按照本发明，在不与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件相连的第一SAW滤波元件中的第三IDT的一端和不与第一纵向耦合谐振SAW滤波元件相连的第二纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第八IDT的一端都接地的情况下，使各IDT的接地得到加强，从而达到小的插入损失.
作为另一种可供选择的方式，在不与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件相连的第一纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第三IDT的一端和不与第一纵向耦合谐振SAW滤波元件相连的第二纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第八IDT的一端都是电浮置的情况下，无需在所述第三和第八IDT的这些端部处提供接地垫片。因此，这有益于减小压电基板的尺寸。
附图说明
图1是表示本发明第一实施例平衡型声表面波(SAW)滤波器的平面示意图；
图2表示图1所示平衡型SAW滤波器的衰减量-频率特性；
图3是一种普通示例的平衡型SAW滤波器中的平面示意图。
参考标号
1        平衡型SAW滤波器
2        压电基板
3        第一纵向耦合谐振SAW滤波元件
4        第二纵向耦合谐振SAW滤波元件
5        不平衡接线端
6，7     第一和第二平衡接线端
11-15    第一至第五IDT
13a，13b 第一和第二IDT分隔部分
13c，13d 汇流条部分
16-20    第六至第十IDT
18a，18b 第一和第二IDT分隔部分
18c，18d 汇流条部分
21a，21b 反射器
22a，22b  反射器
31-34     第一至第四导线
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的示例性实施例。
图1是本发明一种实施例平衡型声表面波(SAW)滤波器的平面示意图。本实施例的平衡型SAW滤波器1用作接收EGSM的通频带滤波器。所述接收EGSM的通频带滤波器的通频带在925-960MHz之间。
所述平衡型SAW滤波器1包括压电基板2。在本实施例中，所述压电基板2是40±5°、Y切割、X传播的LiTaO3基板。
作为另一种可供选择的方式，本发明中的压电基板可以是不同结晶角的压电单晶基板，或者可以是压电陶瓷基板。作为压电单晶基板的举例为，64°-72°、Y切割、X传播的LiNbO3基板，以及41°、Y切割、X传播的LiNbO3基板。
压电基板2上设置有多个电极，构成第一纵向耦合谐振SAW滤波元件3和第二纵向耦合谐振SAW滤波元件4.第一和第二纵向耦合谐振SAW滤波元件3和4排布为互相级联连接的两段.
第一纵向耦合谐振SAW滤波元件3包括第一至第五IDT11-15，它们沿声表面波的传播方向布置于压电基板2上。在布置IDT11-15的区域的相对两端设置有反射器21a和21b。
第二IDT12和第四IDT14各自的第一端彼此互相连接，连接到不平衡接线端5。另一方面，IDT12和IDT14的第二端接地。第一IDT11和第五IDT15各自的第一端接地，而它们的第二端分别与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件4中所包含的第六IDT16和第十IDT20电连接。
处于中心的第三IDT13被分开成为沿声表面波传播方向排列的两个分隔部分。具体地说，第三IDT13具有第一分隔部分13a和第二分隔部分13b，它们沿着声表面波传播方向排列。这里的IDT13有一对汇流条，其中之一是公用汇流条，另一个则被分成为IDT分隔部分13a和13b。换句话说，所述这另一个汇流条被分成两部分，使配置有一个汇流条部分13c的那部分确定第一IDT分隔部分13a，而配置有另一汇流条部分13d的那部分确定第二IDT分隔部分13b。
将所述汇流条部分13c和13d布置成，使之位于最接近第二纵向耦合谐振SAW滤波元件4的那一侧。
本实施例中，在第一纵向耦合谐振SAW滤波元件3中声表面波的传播方向与在第二纵向耦合谐振SAW滤波元件4中声表面波的传播方向彼此平行。
第二纵向耦合谐振SAW滤波元件4包含第六至第十IDT16-20，它们沿声表面波的传播方向布置。在沿沿声表面波的传播方向布置IDT16-20的区域的相对两端设置有反射器21a和21b。如上所述，第六IDT16和第十IDT20各自的第一端通过第一和第四导线31和34分别与第一和第五IDT11和IDT15电连接。
另一方面，第七和第九IDT17、19各自的第一端接地，而它们的第二端分别与第一平衡接线端6和第二平衡接线端7电连接。换句话说，所述平衡型SAW滤波器1因具有不平衡接线端5和第一及第二平衡接线端6、7而实现平衡-不平衡转换功能。
第八IDT18与第三IDT13类似，它被分开成为沿声表面波传播方向排列的两个分隔部分。具体地说，IDT18具有第一和第二分隔部分18a和18b。与上述类似地，一个汇流条被分成为两部分，它们确定IDT分隔部分18a和18b。
有如从图中所能看到的，确定第一IDT分隔部分18a的汇流条部分18c和确定第二IDT分隔部分18b的汇流条部分18d彼此分开一个间隙。汇流条部分18c和18d布置在IDT18的最接近于第一纵向耦合谐振SAW滤波元件3的一侧。
换句话说，将IDT13和IDT18设置成，使汇流条部分13c、13d和汇流条部分18c、18d跨过第一和第二纵向耦合谐振SAW滤波元件3、4之间的间隔彼此相对。第三IDT13的第一IDT分隔部分13a借助第二导线32与第八IDT的第一IDT分隔部分18a电连接。此外，第三IDT的第二IDT分隔部分13b借助第三导线33与第八IDT的第二IDT分隔部分18b电连接。
由适宜的电极材料构成所述IDT11-15和16-20、反射器21a、21b，以及导线31-34。本实施例中这些部件都由Al构成。
本实施例中的各IDT彼此邻接，各IDT的邻接侧设置有窄间距电极指部分N.例如，在IDT11和IDT12互相邻接处，在接近IDT12一侧的IDT11的多个电极指的间距比其余电极指的间距窄.具有相对较窄间距的多个电极指的这部分称为窄间距电极指部分N.
相应地，由于IDT13的相对两侧设置有IDT12和IDT14，所以，IDT13具有两个窄间距电极指部分N，它们分别设置在相邻于IDT12的一侧和IDT14的一侧。类似地，在其余各IDT彼此相邻的那里，在邻接的IDT中都设置有窄间距电极指部分N。
这些窄间距电极指部分N可以减轻各IDT之间的不连续性。此外，所述纵向耦合谐振SAW滤波元件3和4具有三种谐振模式的组合，以得到所期望的带域特性，所述三种谐振模式包括一次模式和三次模式，以及谐振点与IDT之间间隔有关的谐振模式。通过提供所述窄间距电极指部分N，可使各IDT间的间隔得到进一步的调节，从而能够得到宽带滤波特性。不过，本发明中也并非必须提供窄间距电极指部分N。
将不平衡接线端5处的阻抗设定为50Ω，而将平衡接线端6和7处的阻抗设定为150Ω。
本发明的特征在于，将IDT11-15和16-20布置成，使通过第一和第三导线31和33传送的电信号相位与通过第二和第四导线32和34传送的信号的相位差180°。因此，在具有被排布成互相级联连接的两段的第一和第二纵向耦合谐振SAW滤波元件3、4的平衡型SAW滤波器1中，由传送给第一和第二平衡接线端6和7的电信号中的直射波引起的不利成分明显地减少。
因此，在从平衡接线端6和7输出的信号是要被比如由连接为后级的平衡混合器IC所差动放大的情况下，可使从混合器IC输出的信号中的同步信号的相位明显地减小。这将根据具体的实验例予以详细的描述。
IDT11-15和反射器21a和21b以如下方式形成于所述压电基板2上。
电极指交叉的宽度：150μm。
IDT11-15中电极指的数目：按IDT11-15的顺序，25(4)/(4)28(4)/(4)42(4)/(4)28(4)/(4)25。括弧中的数字值表示窄间距电极指部分N中电极指的数目，不在括弧中的那些数字值表示除所述窄间距电极指部分N中那些电极指以外的电极指数目。例如，对于IDT11的25(4)表示：IDT11除了它的窄间距电极指部分N中的之外有25个电极指，而窄间距电极指部分N中有4个电极指。另一方面，IDT12在它的一个窄间距电极指部分N中有4个电极指，中央有28个电极指，而另一个窄间距电极指部分中有4个电极指。
各反射器中的电极指数目：80
金属化比率：0.70
电极膜的厚度：0.082λI(其中的λI表示由除窄间距电极指部分N中那些之外的电极指的间距所确定的波长)
对第二纵向耦合谐振SAW滤波元件4中的IDT16-20以及反射器22a和22b的说明与对第一纵向耦合谐振SAW滤波元件3中的IDT11-15以及反射器21a和21b的说明相同。
如图1所示，IDT11-13和15与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件4的IDT16-18和20关于假想的中心线对称，所述假想中心线延伸通过第二纵向耦合谐振SAW滤波元件3和4之间的中心，并平行于声表面波传播的方向。不过，第四IDT14和第九IDT并不关于所述假想中心线对称。
图2表示本实施例平衡型SAW滤波器1的衰减量-频率特性。如图2所示，通频带内插入损失的最大值保持低于一个较小的值1.66dB。
本实施例中的各纵向耦合谐振SAW滤波元件可以像上面所述那样减少通频带内的插入损失。
另外，比如图1中的IDT16和IDT17的相邻的最外电极指的极性为-和+，IDT17和IDT18的相邻的最外电极指的极性为-和-，IDT18和IDT19的相邻的最外电极指的极性为-和-，以及IDT19和IDT20的相邻的最外电极指的极性为+和-。
因此，与第一平衡接线端6相连的IDT16和18，以及与所述IDT16和18相邻的IDT17的相邻最外电极指之间的极性关系是和与第二平衡接线端7相连的IDT18和20，以及与所述IDT18和20相邻的IDT19的相邻最外电极指之间的极性关系相同的。相应地，这就实现第一和第二平衡接线端6和7之间的高度平衡。
在上述实施例中，虽然不与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件相连的第三IDT的端部，以及不与第一纵向耦合谐振SAW滤波元件相连的第八IDT的端部都接地，但这些端部也可选择是电浮置的。在这些端部为电浮置的情况下，无需在第三和第八IDT的这些端部处提供接地垫片。因此，这有益于减小压电基板的尺寸。

Claims (3)

1.一种平衡型SAW滤波器，包含不平衡接线端和第一、第二平衡接线端，所述平衡型SAW滤波器包括：
压电基板；
第一纵向耦合谐振SAW滤波元件，该元件包含沿声表面波传播方向布置在所述压电基板上的第一至第五IDT，第二和第四IDT连接到不平衡接线端，第三IDT有一对汇流条，其中的一个汇流条被分开，使第三IDT包含第一IDT分隔部分和第二IDT分隔部分；
第二纵向耦合谐振SAW滤波元件，该元件包含沿声表面波传播方向布置在所述压电基板上的第六至第十IDT，第七和第九IDT分别连接到第一和第二平衡接线端，第八IDT有一对汇流条，其中的一个汇流条被分开，使第八IDT包含第一IDT分隔部分和第二IDT分隔部分；
第一导线，它把第一IDT与第六IDT相连；
第二导线，它把第三IDT的第一IDT分隔部分与第八IDT的第一IDT分隔部分相连；
第三导线，它把第三IDT的第二IDT分隔部分与第八IDT的第二IDT分隔部分相连；以及
第四导线，它把第五IDT与第十IDT相连；其中
在第一纵向耦合谐振SAW滤波元件中声表面波的传播方向与在第二纵向耦合谐振SAW滤波元件中声表面波的传播方向彼此平行，
将所述第一至第十IDT设置成，使得通过第一和第三导线传送的电信号的相位与通过第二和第四导线传送的电信号的相位相差180°。
2.如权利要求1所述的平衡型SAW滤波器，其中，第一纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第三IDT的一端不与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件相连，第二纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第八IDT的一端不与第一纵向耦合谐振SAW滤波元件相连，所述第三IDT的端部和第八IDT的端部接地。
3.如权利要求1所述的平衡型SAW滤波器，其中，第一纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第三IDT的一端不与第二纵向耦合谐振SAW滤波元件相连，第二纵向耦合谐振SAW滤波元件中的第八IDT的一端不与第一纵向耦合谐振SAW滤波元件相连，所述第三IDT的端部和第八IDT的端部电浮置。
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