CN101521495A - 平衡滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及平衡滤波器。该平衡滤波器包括：连接在单个不平衡端子和两个平衡端子之间的两个声波滤波器、以及经由第一互联部和第二互联部而连接到所述两个声波滤波器的接地端子。所述第一互联部连接到所述两个声波滤波器，并且所述第二互联部在位于所述两个声波滤波器之间并沿着与所述两个声波滤波器排列的方向垂直的方向延伸的区域中连接到所述第一互联部。

Description

平衡滤波器

技术领域

本发明涉及具有不平衡-平衡转换功能的平衡滤波器。

背景技术

近年来，在减小尺寸、减轻重量以及提高频率的角度，小巧且轻便的表面声波(SAW)滤波器已经用作移动通信装置中的滤波器。现在要求减少部件的数量以实现移动通信装置的尺寸减小、重量减轻的进一步改善并且实现具有新功能的SAW滤波器。例如，已经提出了具有不平衡-平衡转换功能(巴伦功能)的平衡滤波器。平衡信号使用一对信号线，并且用这一对信号线之间的电势差定义数据。信号线上的信号具有相同的振幅和180度的相位差。不平衡信号用单个信号线相对于地电势的电势来定义数据。

在日本特开2003-528523号公报(文献1)和2003-124777号公报(文献2)中描述了具有不平衡-平衡转换功能的平衡滤波器。文献1中描述的平衡滤波器具有多个接地端子。文献2中描述的平衡滤波器在封装上具有6个电极焊盘。由此，难以进一步减少平衡滤波器的尺寸。如果仅使用一个接地端子，则平衡程度将降低，并且带通特性将恶化。

发明内容

本发明是考虑到上述情况而作出的，并且在平衡程度不降低并且带通特性不恶化的情况下提供尺寸减小的SAW滤波器。

根据本发明的一方面，提供了一种平衡滤波器，该平衡滤波器包括：连接在单个不平衡端子和两个平衡端子之间的两个声波滤波器；以及经由第一互联部和第二互联部而连接到所述两个声波滤波器的接地端子，所述第一互联部连接到所述两个声波滤波器，并且所述第二互联部在位于所述两个声波滤波器之间并沿与所述两个声波滤波器排列的方向垂直的方向延伸的区域连接到所述第一互联部。

附图说明

图1是根据第一比较例的平衡滤波器的示意性平面图；

图2是根据第一实施方式的平衡滤波器的示意性平面图；

图3是根据第二比较例的平衡滤波器的示意性平面图；

图4A和4B示出第一实施方式和第二比较例的带通特性；

图5A和图5B示出第一实施方式和第二比较例的振幅平衡程度与频率的关系；

图6A和图6B示出第一实施方式和第二比较例的相位平衡程度与频率的关系；

图7是具有WLP结构的平衡滤波器的示意性剖面图；

图8是根据第二实施方式的平衡滤波器的示意性平面图；

图9是根据第三实施方式的平衡滤波器的示意性平面图；

图10是根据第四实施方式的平衡滤波器的示意性平面图；以及

图11根据第五实施方式的平衡滤波器的示意性平面图。

具体实施方式

首先，说明根据第一比较例的平衡滤波器。

图1是根据第一比较例的平衡滤波器的示意性平面图。应注意，尽管实际使用了大量的电极指，但是为了简化，对于在下述的第一和第二比较例以及第一到第五实施方式中使用的IDT(叉指换能器)和反射电极，仅仅示出了梳状电极的少数电极指。参照图1，第一比较例的平衡滤波器1具有两个SAW滤波器14a和14b以及与SAW滤波器14a和14b串联连接的第一SAW谐振器16。SAW滤波器14a和14b以及第一SAW谐振器16由形成在压电基板12上的IDT和反射电极构成。平衡输出端子18a和18b分别连接到SAW滤波器14a和14b。不平衡输入端子22连接到第一SAW谐振器16。

第一互联部24连接到SAW滤波器14a和14b两者。两个接地端子26a和26b连接到第一互联部24，并且SAW滤波器14a和14b的IDT的对应的梳状电极接地。

如图1所示，第一比较例采用两个接地端子26a和26b。由于使用的接地端子的数量增加，所以在压电基板12上占据了用于接地端子的较大面积。这妨碍了平衡滤波器1减小尺寸。随后的实施方式旨在减小尺寸而不降低平衡程度和劣化带通特性。

[第一实施方式]

图2是根据本发明的第一实施方式的平衡滤波器的示意性平面图。参照图2，第一实施方式的平衡滤波器10包括两个SAW滤波器14a和14b以及与SAW滤波器14a和14b串联连接的第一SAW谐振器16。两个SAW滤波器14a和14b中的每一个都是双模SAW滤波器。SAW滤波器14a和14b以及第一SAW谐振器16包括形成在压电基板12上的IDT组28和反射电极30，压电基板12例如是由钽酸锂(LiTaO₃)制成的。IDT组28和反射电极30例如可以由铝制成。平衡输出端子18a和18b分别经由第三互联部20连接到SAW滤波器14a和14b。不平衡输入端子22经由另一第三互联部20连接到第一SAW谐振器16。

在SAW滤波器14a中，在一对反射电极30之间形成有三个IDT，即IDT11、IDT12、以及IDT13。IDT11的梳状电极之一和IDT13的梳状电极之一连接到平衡输出端子18a，其他梳状电极连接到第一互联部24。IDT12的梳状电极之一连接到第一SAW谐振器16，另一梳状电极连接到第一互联部24。类似地，在SAW滤波器14b中，在一对反射电极30之间形成有三个IDT，即IDT21、IDT22、以及IDT23。IDT21的梳状电极之一和IDT23的梳状电极之一连接到平衡输出端子18b，而其他电极连接到第一互联部24。IDT22的梳状电极之一经由第三互联部20连接到第一SAW谐振器16，另一梳状电极连接到第一互联部24。即，第一互联部24连接到SAW滤波器14a和14b两者。

第一互联部24在区域X中连接到第二互联部32，所述区域X位于SAW滤波器14a和14b之间并且沿着与SAW滤波器14a和14b排列的方向垂直的方向延伸。单个接地端子26连接到第二互联部32。即，接地端子26经由第一互联部24和第二互联部32连接到SAW滤波器14a和14b。由此，IDT11、IDT12和IDT13中的每一个的梳状电极之一接地。类似地，IDT21、IDT22和IDT23中的每一个的梳状电极之一接地。互联部24具有关于SAW滤波器14a和14b之间的中心线A-A对称的图案。另外，平衡输出端子18a和18b关于中心线A-A彼此对称。

在第一SAW谐振器16中，在两个反射电极30之间设置有单个IDT31。IDT31的梳状电极之一连接到SAW滤波器14a和14b，而另一电极连接到不平衡输入端子22。

下面，将说明SAW滤波器14a和14b以及第一SAW谐振器16。在下文中，电极指对的数量是如下定义的：一对电极指由一个IDT的两个梳状电极之一的一个指和该IDT的另一梳状电极的一个指组成，这些电极指彼此相邻并且交错。孔径长度是两个相邻的交错电极指在横向上彼此交叠的部分的长度。在图2中，SAW滤波器14a具有85μm的孔径长度L1，IDT11、IDT12和IDT13分别具有12.5、24和12.5对电极指。SAW滤波器14b的结构与SAW滤波器14a类似。即，SAW滤波器14b具有85μm的孔径长度L2，IDT21、IDT22和IDT23分别具有12.5、24和12.5对电极指。第一SAW谐振器16具有50μm的孔径长度L3和120对电极指。

图3是根据第二比较例的平衡滤波器的示意性平面图。参照图3，在第二比较例的平衡滤波器1，第一互联部24和第二互联部32在SAW滤波器14b的侧面上连接。换句话说，第一互联部24和第二互联部32在SAW滤波器14b的相对于SAW滤波器14a的远侧连接。

图4A和图4B是第一实施方式和第二比较例的平衡滤波器的频率特性。更具体地说，图4A示出通带及其附近的频率特性，图4B示出更大范围的频率特性。各个曲线图中的横轴代表频率[MHz]，纵轴代表衰减[dB]。图4A和4B中的实线代表对第一实施方式的平衡滤波器的测量结果，虚线代表对第二比较例的平衡滤波器的测量结果。图4A示出第一实施方式和第二比较例在通带中具有大致相等的插入损失。图4B示出第一实施方式在并非通带频率的频率处具有比第二比较例的衰减更大的衰减。特别的是，与第二比较例相比，第一实施方式在比通带频率高的频率处具有大得多的衰减。

图5A和5B示出第一实施方式和第二比较例的振幅平衡程度与频率特性的关系。更具体地说，图5A示出在通带及其附近的振幅平衡程度与频率特性的关系，图5B示出更大范围内的这些特性。各个曲线图中的横轴代表频率[MHz]，纵轴代表振幅平衡程度[dB]。当振幅频率程度等于0[dB]时，平衡输出端子18a和18b的输出具有相等的振幅。图5A示出了第一实施方式(用实线表示)和第二比较例(用虚线表示)在通带中没有很大差别。图5B示出了与第二比较例相比，第一实施方式在比通带频率高的频率上大大改善了振幅平衡程度。

图6A和6B示出第一实施方式和第二比较例的相位平衡程度与频率特性的关系。更具体地说，图6A示出在通带及其附近的相位平衡程度与频率特性的关系，图6B示出更大范围内的这些特性。各个曲线图中的横轴代表频率[MHz]，纵轴代表相位平衡程度[°]。当相位平衡程度等于0[0°]时，平衡输出端子18a和18b的输出是180°异相。图6A示出第一实施方式(用实线表示)和第二比较例(用虚线表示)在通带中为大约180°异相(相位平衡程度为0[°])。图6B示出与第二比较例相比，第一实施方式在比通带频率高的频率处更接近同相状态(相位平衡程度为180[°])。

如图3所示，第二比较例的平衡滤波器构成如下：第一互联部24和第二互联部32在SAW滤波器14b的侧面上连接。由此，接地端子26和SAW滤波器14a之间的距离与接地端子26和SAW滤波器14b之间的距离不同。

相反，如图2所示，第一实施方式的平衡滤波器构成如下：两个SAW滤波器14a和14b分别设置在单个不平衡输入端子22和平衡输出端子18a之间以及单个不平衡输入端子22和平衡输出端子18b之间。单个接地端子26经由第一互联部24和第二互联部32连接到SAW滤波器14a和14b两者。第一互联部24连接到SAW滤波器14a和14b两者，第二互联部32在区域X连接到第一互联部24，所述区域X插在SAW滤波器14a和14b之间并且沿与SAW滤波器14a和14b排列的方向垂直的方向延伸。使用该配置，能够使得接地端子26和SAW滤波器14a之间的距离等于接地端子26和SAW滤波器14b之间的距离。相等的距离实现了连接到平衡输出端子18a和18b的相等寄生电容和相等寄生电感。由此，如图4A到图6B所示，与第二比较例相比，第一实施方式能够改善针对频率的振幅平衡程度和相位平衡程度并且改善带通特性。具体地说，在通带之外的频率，可以实现由于针对频率的振幅平衡程度而导致的衰减增大。

如图2所示，第一互联部24关于SAW滤波器14a和14b之间的中线A-A对称。第一互联部24的对称排列实现了连接到平衡输出端子18a和18b的相等寄生电容和相等寄生电感。由此能够进一步改善针对频率的振幅平衡程度和相位平衡程度，并改善带通特性。具体地说，在通带之外的频率，可以实现由于针对频率的振幅平衡程度而导致的衰减增大。

如图2所示，平衡输出端子18a和18b关于SAW滤波器14a和14b之间的中线A-A对称设置。这一对称排列实现了连接到平衡输出端子18a和18b的相等寄生电容和相等寄生电感。由此能够进一步改善针对频率的振幅平衡程度和相位平衡程度，并改善带通特性。具体地说，在通带之外的频率，可以实现由于针对频率的振幅平衡程度而导致的衰减增大。

如图2所示，第一SAW谐振器16设置在SAW滤波器14a、14b与不平衡输入端子22之间，并且串联连接到SAW滤波器14a和14b。在此配置中，当将第一SAW谐振器16的反谐振频率设定为接近通带并且在通带之外的频率时，可以使衰减极点接近于通带并且在通带之外。由此能够增加通带外衰减而不增加插入损耗。

如图2所示，第一实施方式的平衡滤波器配备有两个平衡输出端子18a和18b、单个不平衡输入端子22以及单个接地端子26。即，本平衡滤波器具有4个外部端子。相反，第一比较例的平衡滤波器具有两个平衡输出端子18a和18b、单个不平衡输入端子22、以及两个接地端子26a和26b。即，第一比较例具有5个外部端子。第一实施方式减少了外部端子数量，并且所需要的由外部端子占据的区域减小。由此，根据第一实施方式，能够实现比第一比较例的平衡滤波器小的平衡滤波器。

在第一实施方式中，两个SAW滤波器14a和14b分别是双模SAW滤波器。由此，如图2所示，位于输入侧并连接到SAW滤波器14a和14b的第三互联部20和位于输出侧并连接到SAW滤波器14a和14b的第三互联部20按插入SAW传播方向的方式分别设置在SAW滤波器14a和14b的两侧。换句话说，第一互联部24具有在SAW传播方向的两侧连接到SAW滤波器14a和14b的部分。由此，优选的是，第一互联部24在与SAW传播方向的两侧相对应的SAW滤波器14a和14b的两侧连接到SAW滤波器14a和14b，并且在SAW滤波器14a和14b之间彼此连接。使用此配置，SAW滤波器14a和14b可以更可靠地接地。如上所述，优选的是第一互联部24具有关于中线A-A对称的设置。即，优选的是，互联部24具有形成在线A-A上的部分。还优选的是，第一互联部24被设置为尽可能多地包围SAW滤波器14a和14b。

如图7所示，第一实施方式的平衡滤波器可以具有晶片级封装(WLP)结构，图7示出沿着通过IDT组28和外部端子的线截取的剖面。参照图7，平衡滤波器10具有WLP结构，该WLP结构具有压电基板12，压电基板12具有主表面，在该主表面上形成有IDT组28、反射电极30、第三互联部20、第一互联部(未示出)以及第二互联部(未示出)。在压电基板12的主表面设置有例如可以由环氧树脂制成的树脂部38，以形成分别位于IDT组28上方的腔体36。在第三互联部20上形成有例如可以由铜制成的列电极40以穿透树脂部38。在列电极40上设置焊接凸点42。列电极40和焊接凸点42的组合在平衡滤波器10的倒装芯片安装中用作将IDT组28连接到外部电路的外部端子。这些外部端子对应于平衡输出端子18a和18b、不平衡输入端子22和接地端子26。在压电基板12的背面设置有例如可以由氧化铝(Al₂O₃)制成的绝缘膜44。通过将绝缘膜44附着到压电基板12的背面，其中绝缘膜44具有比压电基板12的厚度大的厚度并且在SAW传播方向上具有比压电基板12的线性热膨胀系数小的线性热膨胀系数，可以改善平衡滤波器10的温度特性。

本发明不限于图2所示的第一实施方式的结构，其中第一互联部24和第二互联部32在第三互联部20上方跨过第三互联部20。第三互联部20可以在第一互联部24和第二互联部32的上方跨过第一互联部24和第二互联部32。在第一互联部24和第三互联部20之间、以及和在第二互联部32和第三互联部20之间，可以插入有绝缘部件，以防止互联部24和20电连接在一起，并且防止互联部32和20电连接在一起。

如图7所示，WLP结构的平衡滤波器10具有设置在压电基板12上方并且用于倒装芯片安装的焊接凸点42。由此，平衡滤波器10可以通过倒装芯片安装而安装在底基板上，从而即使在安装之后也可以减小尺寸。

[第二实施方式]

图8是根据本发明的第二实施方式的平衡滤波器的示意性平面图。参照图8，在SAW滤波器14a、14b与不平衡输入端子22之间没有设置第一SAW谐振器16。图8所示的平衡滤波器的其他结构与图2所示的结构相同。

如图8所示，在区域X的角度，第二实施方式具有与第一实施方式的结构类似的结构。更具体地说，第二实施方式具有位于SAW滤波器14a和14b之间并沿着与SAW滤波器14a和14b排列的方向垂直的方向延伸的区域X。第一互联部24和第二互联部32在区域X中连接在一起。由此，即使在SAW滤波器14a、14b与不平衡输入端子22之间没有设置第一SAW谐振器16，第二实施方式也能够使连接到平衡输出端子18a和18b的寄生电容和寄生电感相等，并且改善取决于频率和带通特性的振幅平衡和相位平衡。具体地说，在通带之外的频率，可以实现由于针对频率的振幅平衡程度而导致的衰减增大。

第二实施方式的平衡滤波器仅具有一个接地端子26，因此能够实现平衡滤波器的小型化。

[第三实施方式]

图9是根据本发明的第三实施方式的平衡滤波器的示意性平面图。参照图9，第二SAW谐振器46a位于SAW滤波器14a和平衡输出端子18a之间并且串联连接到SAW滤波器14a。类似地，另一个第二SAW谐振器46b位于SAW滤波器14b和平衡输出端子18b之间并且串联连接到SAW滤波器14b。第三实施方式的其他结构与图2所示的第一实施方式的结构相同。

如图9所示，第一互联部24和第二互联部32在位于SAW滤波器14a和14b之间并且沿着与SAW滤波器14a和14b排列的方向垂直的方向延伸的区域X中彼此连接。由此，如在第一实施方式的情况，在其中第二SAW谐振器46a、46b设置在SAW滤波器14a、14b与平衡输出端子18a、18b之间并且串联连接到SAW滤波器14a和14b的结构中，可以使得连接到平衡输出端子18a和18b的寄生电容和寄生电感相等。由此，第三实施方式能够改善取决于频率和带通特性的振幅平衡和相位平衡。具体地说，在通带之外的频率，可以实现由于针对频率的振幅平衡程度而导致的衰减增大。

当将第二SAW谐振器46a和46b的反谐振频率设定在接近通带并且在通带之外的频率时，能够形成接近通带并且在通带之外的衰减极点。由此能够增加通带之外的衰减而不增加插入损耗。

另外，第三实施方式的平衡滤波器10可以小型化，因为仅采用一个接地端子26，与第一实施方式一样。

[第四实施方式]

图10是根据本发明的第四实施方式的平衡滤波器的示意性平面图。参照图10，第一SAW谐振器16a位于SAW滤波器14a和不平衡输入端子22之间并且串联连接到SAW滤波器14a。第一SAW谐振器16b位于SAW滤波器14b和不平衡输入端子22之间并且串联连接到SAW滤波器14b。第四实施方式的其他实施方式与图2所示的第一实施方式的结构相同。

根据第四实施方式，与第一实施方式一样，第一互联部24和第二互联部32在位于SAW滤波器14a和14b之间并在与SAW滤波器14a和14b排列的方向垂直的方向上延伸的区域X中彼此连接。由此，如第一实施方式的情况，在其中第一SAW谐振器16a、16b设置在SAW滤波器14a、14b和平衡输出端子18a、18b之间并且串联连接到SAW滤波器14a和14b的结构中，可以使得连接到平衡输出端子18a和18b的寄生电容和寄生电感相等。由此，第四实施方式能够改善取决于频率和带通特性的振幅平衡和相位平衡。具体地说，在通带之外的频率，可以实现由于针对频率的振幅平衡程度而导致的衰减增大。

当将第一SAW谐振器16a和16b的反谐振频率设定为接近通带并且在通带之外的频率时，能够形成接近通带并且在通带之外的衰减极点。由此能够增加通带之外的衰减而不增加插入损耗。

另外，第四实施方式的平衡滤波器10可以小型化，因为仅采用一个接地端子26，与第一实施方式一样。

[第五实施方式]

图11是根据本发明的第五实施方式的平衡滤波器的平面图。参照图11，第二SAW谐振器46a设置在SAW滤波器14a和平衡输出端子18a之间并且串联连接到SAW滤波器14a。类似地，第二SAW谐振器46b设置在SAW滤波器14b和平衡输出端子18b之间，并且串联连接到SAW滤波器14b。第一SAW谐振器16a设置在SAW滤波器14a和不平衡输入端子22之间并且串联连接到SAW滤波器14a。类似地，第一SAW滤波器16b设置在SAW滤波器14b和不平衡输入端子22之间，并且串联连接到SAW滤波器14b。第五实施方式的其他实施方式与图2所示的第一实施方式的结构相同。

在第五实施方式中，与第一实施方式一样，第一互联部24和第二互联部32在位于SAW滤波器14a和14b之间并且沿着与SAW滤波器14a和14b排列的方向垂直的方向延伸的区域X中彼此连接。串联连接到SAW滤波器14a、14b的第二SAW谐振器46a、46b设置在SAW滤波器14a、14b和平衡输出端子18a、18b之间。第五实施方式能够改善取决于频率和带通特性的振幅平衡和相位平衡。具体地说，在通带之外的频率，可以实现由于针对频率的振幅平衡程度而导致的衰减增大。

当将第二SAW谐振器46a和46b以及第一SAW谐振器16a和16b的反谐振频率设定为接近通带并且在通带之外的频率时，能够形成接近通带并且在通带之外的衰减极点。由此能够增加通带之外的衰减而不增加插入损耗。

另外，第五实施方式的平衡滤波器10可以小型化，因为仅采用一个接地端子26，与第一实施方式一样。

第一到第五实施方式对SAW滤波器14a和14b采用双模SAW滤波器。然而，本发明不限于双模滤波器，而可以使用其中沿SAW传播方向排列有多个IDT组28的多模滤波器。SAW滤波器14a和14b可以由边界声波滤波器或其他类型的声波滤波器代替。与上述实施方式的情况一样，这些变型也能够改善取决于频率和带通特性的振幅平衡和相位平衡。本发明包括其中输入端子是平衡端子、而输出端子是不平衡端子的变型。

本发明不限于具体公开的实施方式，而是包括不脱离本发明的范围的其他实施方式和变型例。

Claims (9)

1.一种平衡滤波器，该平衡滤波器包括：

连接在单个不平衡端子和两个平衡端子之间的两个声波滤波器；以及

经由第一互联部和第二互联部而连接到所述两个声波滤波器的接地端子，

所述第一互联部连接到所述两个声波滤波器，并且

所述第二互联部在位于所述两个声波滤波器之间并沿着与所述两个声波滤波器排列的方向垂直的方向延伸的区域中连接到所述第一互联部。

2.根据权利要求1所述的平衡滤波器，其中，所述第一互联部关于所述两个声波滤波器之间的线对称。

3.根据权利要求1所述的平衡滤波器，其中，所述两个平衡端子关于所述两个声波滤波器之间的线对称。

4.根据权利要求1所述的平衡滤波器，该平衡滤波器还包括设置在所述两个声波滤波器与所述不平衡端子之间并且串联连接到所述两个声波滤波器的第一谐振器。

5.根据权利要求1所述的平衡滤波器，该平衡滤波器还包括：设置在所述两个声波滤波器中的一个声波滤波器与所述不平衡端子之间并且串联连接到所述两个声波滤波器中的所述一个声波滤波器的第一谐振器、以及设置在另一声波滤波器与所述不平衡端子之间并且串联连接到所述另一声波滤波器的另一第一谐振器。

6.根据权利要求1所述的平衡滤波器，该平衡滤波器还包括：设置在所述两个声波滤波器中的一个声波滤波器与所述两个平衡端子中的一个平衡端子之间并且串联连接到所述两个声波滤波器中的所述一个声波滤波器的第二谐振器、以及设置在另一声波滤波器与另一平衡端子之间并且串联连接到所述另一声波滤波器的另一第二谐振器。

7.根据权利要求1所述的平衡滤波器，其中，所述接地端子是单个接地端子。

8.根据权利要求1所述的平衡滤波器，其中：

所述两个声波滤波器是多模滤波器；

所述第一互联部具有在所述两个声波滤波器中的每一个声波滤波器的两侧连接到所述两个声波滤波器的部分；并且

所述第一互联部的所述部分在所述两个声波滤波器之间彼此连接。

9.根据权利要求1所述的平衡滤波器，该平衡滤波器还包括：

压电基板，所述两个声波滤波器和所述第一互联部形成在所述压电基板上；以及

用于倒装芯片安装并且设置在所述第一互联部上的凸点。

Images