CN101534106B

CN101534106B - 声波滤波器

Info

Publication number: CN101534106B
Application number: CN2009101184660A
Authority: CN
Inventors: 大久保功太; 兼田泰文
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: JP4571200B2; US20090224854A1; JP2009218812A; CN101534106A; US8049583B2

Abstract

本发明涉及一种声波滤波器。声波滤波器包括压电基板；IDT(叉指换能器)，形成在所述压电基板上；以及反射器，位于IDT的两侧并且包括电极指，其中至少一个所述反射器的至少一个电极指包括位于声波的传播路径上的至少一个间隙。

Description

声波滤波器

技术领域

本发明总体上涉及声波滤波器，更具体地涉及具有之上形成有IDT(interdigital transducer，叉指换能器)和反射器的压电基板的声波滤波器。

背景技术

由于面向信息的社会的发展，对体积小、重量轻并且工作频率提高的便携式移动通信装置的增长的需求逐步增加。紧凑和轻便的声波滤波器用于满足这些增长的需求。具体地，越来越多的便携式电话采用其中发射频率和接收频率彼此接近的系统。由此要求在接近通带的频率处实现更大的衰减。

一种示例性声波滤波器是声表面波(surface acoustic wave，SAW)滤波器，其中由梳状电极组成的IDT和反射器设置在压电基板上。对SAW元件加电，由此激励声波。SAW滤波器能够处理45MHz到2.0GHz的无线电信号。SAW滤波器用于形成发射带通滤波器或接收带通滤波器。

图1A是常规双模式SAW滤波器的平面图，图1B是日本未审公开专利申请第2000-196399号中描述的双模式SAW滤波器的平面图。如图1A所示，三个IDT 2、4和6形成在可由例如铌酸锂(LiNbO₃)或钽酸锂(LiTaO₃)制成的压电基板22上。反射器8和10在SAW传播的方向上在两侧夹住IDT 2、4和6的排列。IDT 2、4和6以及反射器8和10是由例如铝(Al)的金属制成的。图1A和1B中为了简洁示出了故意减少了数量的电极指。

当电信号施加到双模式SAW滤波器时，声波被IDT激励并且在与电极指延伸的方向垂直的方向上传播。声波转换为声波频率的电信号。反射器8和10利用反射限制从IDT 2、4和6传播的声波，使得可以防止声波被衰减。实际上，反射器8和10反射位于通带之外的声波(寄生波，spurious waves)。寄生波叠加，并且劣化了双模式SAW滤波器的带外衰减。

如图1B所示，上述公开中示出了双模式SAW滤波器，其中反射器8和10的电极指在反射衰减区域B中离IDT越远则越短。反射衰减区域B具有与其中反射器8和10的电极指具有相同长度的反射区域A不同的反射率。这一差异造成随机反射，随机反射消除寄生波，并且增加了通带的低频侧和附近的衰减量。

发明内容

本发明的目的是提供一种声波滤波器，在通带的低频侧和附近处具有增加的衰减。

根据本发明的一个方面，提供了一种声波滤波器，其包括压电基板；IDT(interdigital transducer，叉指换能器)，形成在所述压电基板上；以及多个反射器，位于IDT的两侧并且包括多个电极指，其中所述反射器的至少一个的至少一个电极指包括位于声波的传播路径上的至少一个间隙。

本发明的目的和优点将通过权利要求中具体指出的元件和组合实现和获得。

应理解的是上述概括描述和随后的详细描述是示例性和说明性的，而不是对要求保护的本发明的限制。

附图说明

图1A和1B示意地示出了现有的双模式SAW滤波器；

图2示意地示出了根据第一实施方式的双模式SAW滤波器；

图3A、3B和3C示意地示出了第一实施方式的变形例；

图4示意地示出了根据第二实施方式的双模式SAW滤波器；

图5A和5B示意地示出了第二实施方式的变形例；

图6示意地示出了第三实施方式的双模式SAW滤波器的示例性连接；

图7示意地示出了第三实施方式的变形例的双模式SAW滤波器的示例性连接；

图8示意地示出了作为第四实施方式的基础的SAW滤波器；

图9A示意地示出了根据第四实施方式的示例2的双模式SAW滤波器；图9B和9C示出计算机模拟的结果；

图10A示意地示出了根据第四实施方式的示例3的双模式SAW滤波器；图10B和图10C示出了计算机模拟的结果；

图11示意地示出了作为第五实施方式的基础的SAW滤波器；

图12A示意地示出了根据第五实施方式的示例5的双模式SAW滤波器；图12B和12C示出了计算机模拟的结果；

图13示意地示出了作为第六实施方式的基础的SAW滤波器；

图14A示意地示出了根据第六实施方式的示例7的双模式SAW滤波器；图14B和14C示出了计算机模拟的结果；以及

图15A示意地示出了根据第六实施方式的示例8的双模式SAW滤波器；图15B和15C示出了计算机模拟的结果。

具体实施方式

[第一实施方式]

图2到图3C示意性地示出了根据第一实施方式的双模式SAW滤波器100。

参照图2，反射器8的多个电极指8a中的每一个都具有单个间隙9，反射器10的多个电极指10a中的每一个都具有单个间隙11。间隙9和11位于声波的传播路径上，在声波的传播路径上，IDT的交错的电极指横向上彼此交叠的。间隙9和11不反射声波，因而改变了反射器8和10的反射率。由此，声波的反射随机地发生，来自反射器8的寄生波和来自反射器10的寄生波相消，使得能够增加通带的低频侧和其附近的衰减量。

图3A到图3C示意地示出根据第一实施方式的图2所示的配置的变形例。

图3A示意性地示出了其中反射器8的多个电极指8a中仅一个具有一个间隙9，并且反射器10的多个电极指10a中仅一个具有一个间隙11。

图3B示出了另一示例性配置，其中反射器8和10的每一个的间隙排列为斜线以形成狭缝。更具体地，反射器8具有形成在电极指8a中的形成倾斜狭缝50的多个间隙9，并且反射器10具有形成在电极指10a中的形成倾斜狭缝60的间隙11。如果狭缝50和60与SAW传播的方向平行地延伸(垂直于电极指延伸的方向)，被电极指反射的声波是相同的。这导致寄生波被放大。从上述可见，狭缝50和60优选地与SAW传播的方向倾斜以产生随机反射并且使衰减增加。如果狭缝50和60是关于与SAW传播的方向垂直的方向彼此镜面对称的，则反射器8的反射和反射器10的反射彼此相同，并且寄生波增加。为了产生随机反射，优选地狭缝50和60不关于与SAW传播的方向垂直的方向彼此镜面对称。在狭缝50和60是彼此镜面对称的情况下，如果反射器8和10具有不同的电极节距，寄生波将被减少。为了更有效地产生随机反射，优选的是狭缝50和60不彼此平行，而是以不同角度与SAW传播的方向相交。

图3C示出了另一示例性配置，其中反射器8和10具有反射衰减区域B，在反射衰减区域B中，电极指8a和10a离IDT越远，反射器8和10的电极指8a和10a越短。在电极指8a和10a具有相等长度的反射区域A内发生的反射与在反射衰减区域B内发生的反射不同。由此，能够更有效地产生随机反射，使得与图2所示的配置相比，能够实现寄生波消除和衰减方面的改善。

可以改变图3A中所示的配置，在图3A中，反射器8的电极指8a中仅仅一个具有一个间隙9，并且反射器10的电极指10a中仅仅一个具有一个间隙11。例如，在SAW的传播路径上，反射器8和10之任意一个可以在一个电极指8a或10a上具有一个间隙。还可改变图3B所示的配置，在图3B中，反射器8和10分别具有狭缝50和60。例如，可以是反射器8和10之中的某一个具有狭缝50或者60。

[第二实施方式]

第二实施方式具有示例性配置，其中反射器8和10的每一个电极指都具有多个间隙。图4示出了根据第二实施方式的双模式SAW滤波器100。

参照图4，反射器8的每个电极指8a都具有两个间隙9，反射器10的每个电极指10a都具有两个间隙11。由此，电极指8a具有开放部分或区域8b，并且电极指10a具有开放部分或区域(open portion or region)10b。由于反射器8和10接地，开放指部分8b和10b具有与接地电势不同的电势。由此，能够改变反射器8和10的反射率，并且能够比第一实施方式产生随机反射更有效地产生随机反射。由此能够进一步增加通带的低频侧及其附近的衰减。

图5A和5B示意地示出了第二实施方式的变形例。

图5A示出了示例性配置，其中反射器8具有两个狭缝50和52，并且反射器10具有两个狭缝60和62。反射器8具有开放指部分8b，反射器10具有开放指部分10b。优选地，狭缝50和52彼此不平行，以更有效地产生随机反射。在此情况下，狭缝50和52以不同角度与SAW传播的方向相交。狭缝60和62类似地排列。

图5B示出了示例性配置，其中反射器8和10具有反射衰减区域B，在反射衰减区域B中，电极指8a和10a离IDT越远，电极指8a和10a越短。从反射区域A的反射和从反射衰减区域B的衰减彼此不同。由此，与图4所示的配置相比，能够实现寄生波消除和衰减方面的改善。

图4到图5B示出一种配置，其中各电极指8a具有两个间隙，各电极指10a具有两个间隙。各电极指可以具有3个或更多个间隙。反射器8和10每一个具有3个或者更多个狭缝。图4所示的配置可以改变，使得电极指8a或者电极指10a具有多个间隙，或者可以改变使得反射器8或者反射器10具有多个狭缝。

[第三实施方式]

第三实施方式具有示例性配置，其中两个双模式SAW滤波器连接。

图6示意地示出了SAW滤波器，其中双模式SAW滤波器100和与双模式SAW滤波器100类似的另一个双模式SAW滤波器110级联。双模式SAW滤波器110由IDT 12、14以及16、以及反射器18以及20组成。端子24连接到位于双模式SAW滤波器100的中心的IDT 4，端子26连接到位于双模式SAW滤波器110的中心的IDT 14。端子24和26之一是输入端子，另一个是输出端子。IDT 2和IDT 12连接，IDT 4和IDT14连接。类似地，IDT 6和IDT 16连接。

图7示出了第三实施方式的变形例，其中双模式SAW滤波器100和110并联。IDT 4和IDT 14连接到端子24，IDT 2、6、12以及16连接到端子26。

在图6和图7所示的配置中，反射器8、10、18以及20分别具有狭缝50、60、70以及80。由此，激励的声波被反射器8和10随机地反射，双模式SAW滤波器100输出在通带的低频侧及其附近极大地衰减的电信号。类似地，双模式SAW滤波器110输出在通带的低频侧及其附近极大地衰减的电信号。

第三实施方式具有反射器，每个反射器具有一个狭缝，第三实施方式可以改变，使得每个反射器能够按照第一或第二实施方式的情况配置。

[第四实施方式]

第四实施方式是基于实验的，该实验旨在在改变单个双模式SAW滤波器的缝隙的数量的同时计算衰减量。

图8示意地示出了第四实施方式的基础的SAW滤波器。假设图8所示的SAW滤波器为示例1。如图8所示，双模式SAW滤波器120和谐振器130形成在压电基板22上。双模式SAW滤波器120由IDT 31、32、33以及34、以及反射器38以及40组成。谐振器130由IDT 30和位于IDT 30两侧的两个反射器28组成。电信号经由输入端子24施加到IDT 30，并且输出到IDT 31和34。声波在IDT 31和34激励，被IDT 32和33转换为电信号。最终，电信号经由分别连接到IDT 32和33的输出端子25和26输出。输出端子25和26是平衡输出端子，经由它们能够获得具有180度相位差的电信号。

反射器38和40中的每一个具有反射衰减区域B。在反射器38和40的每一个中，反射区域A具有20个电极指，反射衰减区域B具有18个电极指。IDT 31、32、33以及34的电极指的孔径长度W1，即SAW传播路径的宽度是158μm。

图9A示意地示出了双模式SAW滤波器，其中反射器38的每个电极指38a都具有一个间隙39，并且反射器40的每个电极指40a都具有一个间隙41。第四实施方式的示例2被限定为使得图8所示的双模式SAW滤波器120被图9A所示的双模式SAW滤波器120替代。间隙39和41的宽度是2μm。

图9B示出了通过计算机模拟获得的示例1和2的频率特性。图9C是通带的低频侧及其附近的频率特性的放大图。图9B和9C的横轴代表频率(MHz)，纵轴代表衰减(dB)。如图9C所示，示例2在约840MHz处具有衰减尖峰，比示例1的大了约2.0dB。

图10A示意性地示出了双模式SAW滤波器120的另一配置，其中反射器38的每个电极指38a都具有两个间隙39，并且反射器40的每个电极指40a都具有两个间隙41。第四实施方式的示例3被限定为使得图8所示的双模式SAW滤波器120被图10A所示的双模式SAW滤波器120替代。间隙39和41的宽度是2μm。

图10B示出了通过计算机模拟获得的示例1和3的频率特性。图10C是通带的低频侧及其附近的频率特性的放大图。如图10C所示，示例3在约840MHz处具有衰减尖峰，比示例1的小了大约3.0dB。此外，833MHz和830MHz处的衰减比示例1的大了大约4.0dB。

如上所述，与各电极指中不形成间隙的结构相比，通过在反射器的各电极指中形成一个间隙能够获得大量衰减。此外，通过在反射器的各电极指中形成两个间隙能够增加衰减。

[第五实施方式]

第五实施方式是基于实验的，该实验旨在计算其中反射器的电极指具有间隙的并联的双模式SAW滤波器的衰减，并且计算其中反射器的电极指没有间隙的并联的双模式SAW滤波器的衰减。

图11示意性地示出了作为第五实施方式的基础并且被定义为示例4的SAW滤波器。参照图11，两个双模式SAW滤波器100和110和谐振器130、140以及150设置在压电基板22上。双模式SAW滤波器100和110与谐振器130并联。已经描述了双模式SAW滤波器100和110和谐振器130的配置。谐振器140由IDT 37和设置在IDT 37的两侧的反射器35组成。类似地，谐振器150由IDT 43和设置在IDT 43的两侧的反射器36组成。经由输入端子24施加到IDT 30的电信号被输出到IDT 4和14。施加到IDT 4的电信号激励声波。由此激励的声波被IDT 2和6转换为电信号，接着输出到IDT 37。最终，电信号经由输出端子25输出。类似地，施加到IDT 14的电信号经由IDT 12和16输出到IDT 43，并且最终经由输出端子26输出。

反射器8、10、18以及20每一个都具有反射衰减区域B。在各反射器中，反射区域A具有30个电极指，反射衰减区域B具有42个电极指。SAW传播路径的宽度W2是83μm。

图12A示意性地示出了双模式SAW滤波器100和110，其中每个反射器的每个电极指都具有单个间隙。第五实施方式的示例5被限定为使得图11所示的双模式SAW滤波器100和110被图12A所示的双模式SAW滤波器100和110替代。每个间隙的宽度是2μm。

图12B示出了通过计算机模拟获得的示例4和5的频率特性。图12C是位于通带的低频侧及其附近的频率特性的放大图。如图12C所示，示例5在约1780MHz处具有衰减的尖峰，比示例4的小了大约2.0dB。

如上所述，在反射器的电极指中形成的间隙增加了并联的双模式SAW滤波器中的衰减量。

[第六实施方式]

第六实施方式是基于实验的，实验旨在在改变反射器中的狭缝的数量的同时计算衰减量。

图13示意性地示出了作为第六实施方式的基础的、被定义为示例6的SAW滤波器。参照图13，已经描述了的双模式SAW滤波器100、110和120以及谐振器130形成在压电基板22上。如在图11的情况下，双模式SAW滤波器100和110并联到谐振器130。双模式SAW滤波器100的IDT 2和6连接到双模式SAW滤波器120的IDT 31，双模式SAW滤波器110的IDT 12和16连接到双模式SAW滤波器120的IDT 34。

反射器8和10的每一个都具有反射衰减区域B。反射区域A具有30个电极指，并且反射衰减区域B具有27个电极指。反射器18和20的每一个都具有反射衰减区域D。反射区域C具有30个电极指，并且反射衰减区域D具有24个电极指。双模式SAW滤波器100的SAW传播路径具有56μm的宽度W3，双模式SAW滤波器110的SAW传播路径具有18μm的宽度W4。

图14A示意性地示出了双模式SAW滤波器100和110，其中各反射器的各电极指具有一个间隙，并从而在各反射器中形成一个狭缝。第六实施方式的示例7被限定为使得双模式SAW滤波器100和110被图14A所示的双模式SAW滤波器100和110替代。各间隙的宽度为4μm。

图14B示出了通过计算机模拟获得的示例6和7的频率特性。图14C是通带的低频侧及其附近的频率特性的放大图。如图14C所示，示例7在约1880MHz处具有衰减的尖峰，比示例6的小约7.0dB。此外，示例7在1900MHz处具有衰减的尖峰，比示例6的小约4.0dB。

图15A示意地示出了双模式SAW滤波器100和110，其中各反射器的各电极指具有两个间隙，并从而在各反射器中形成两个狭缝。第六实施方式的示例8被限定为使得图13所示的双模式SAW滤波器100和110被图15A所示的双模式滤波器100和110替代。

图15B示出了通过计算机模拟获得的示例6和8的频率特性。图15C是通带的低频侧及其附近的频率特性的放大图。如图15C所示，示例8在约1880MHz处具有衰减的尖峰，比示例6的小了大约14.0dB。另外，示例8在约1885MHz处具有衰减的尖峰，比示例6的小了大约25.0dB，并且在约1900MHz处具有衰减的尖峰，比示例6的小了大约18.0dB。

如上所述，每个反射器中形成一个狭缝增加了衰减量。在各反射器中形成两个狭缝进一步增加了衰减量。

第一到第六实施方式是示例性双模式SAW滤波器。本发明不限于这些双模式SAW滤波器，而是包括与双模式SAW滤波器和边界声波滤波器不同的声波滤波器。

此处记载的示例和条件语言意在教导目的，以帮助读者理解本发明和发明人贡献的推进技术的概念，并且应被理解为不限于对具体记载的示例和条件，说明书中这些示例的组织也不涉及本发明的优劣。尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但应理解可以对其进行各种变化、替换和替代而不偏离本发明的实质和范围。

Claims

1.一种声波滤波器，该声波滤波器包括：

压电基板；

叉指换能器，形成在所述压电基板上；以及

多个反射器，位于所述叉指换能器的两侧并且包括多个电极指，其中至少一个所述反射器的至少一个电极指包括位于声波的传播路径上的至少一个间隙，

其中所述至少一个反射器的所述至少一个电极指包括位于所述声波的传播路径上的多个间隙。

2.根据权利要求1所述的声波滤波器，其中所述电极指离所述叉指换能器越远，所述电极指越短。

3.根据权利要求1所述的声波滤波器，其中所述声波滤波器是双模式表面声波滤波器。

4.根据权利要求1所述的声波滤波器，其中所述声波滤波器包括级联的多个双模式声波滤波器。

5.根据权利要求1所述的声波滤波器，其中所述声波滤波器包括并联连接的多个双模式声波滤波器。

6.根据权利要求1所述的声波滤波器，其中多个所述反射器的电极指包括位于声波的传播路径上的多个间隙。

7.一种声波滤波器，所述声波滤波器包括：

压电基板；

叉指换能器，形成在所述压电基板上；以及

其中所述至少一个反射器的所述多个电极指具有间隙，并从而形成相对于所述声波的传播方向倾斜的一个狭缝。

8.根据权利要求7所述的声波滤波器，其中所述至少一个反射器的所述多个电极指具有所述间隙，并从而形成相对于所述声波的传播方向倾斜的多个狭缝。

9.根据权利要求8所述的声波滤波器，其中倾斜的所述多个狭缝以不同角度与声波的传播方向相交。

10.根据权利要求7所述的声波滤波器，其中多个所述反射器的电极指具有间隙，并从而在各反射器中形成相对于所述声波的传播方向倾斜的一个狭缝。

11.根据权利要求7所述的声波滤波器，其中多个所述反射器的电极指具有所述间隙，并从而在各反射器中形成相对于所述声波的传播方向的多个倾斜狭缝。

12.根据权利要求10所述的声波滤波器，其中所述反射器中的倾斜的所述狭缝相对于与所述声波的传播方向垂直的方向不彼此镜面对称。

13.根据权利要求11所述的声波滤波器，其中所述反射器中的倾斜的所述狭缝相对于与声波的传播方向垂直的方向不彼此镜面对称。

14.根据权利要求10所述的声波滤波器，其中所述反射器中的狭缝以不同角度与所述声波的传播方向相交。

15.根据权利要求11所述的声波滤波器，其中所述反射器中的狭缝以不同角度与所述声波的传播方向相交。

16.根据权利要求7所述的声波滤波器，其中所述电极指离所述叉指换能器越远，所述电极指越短。

17.根据权利要求7所述的声波滤波器，其中所述声波滤波器是双模式表面声波滤波器。

18.根据权利要求7所述的声波滤波器，其中所述声波滤波器包括级联的多个双模式声波滤波器。

19.根据权利要求7所述的声波滤波器，其中所述声波滤波器包括并联连接的多个双模式声波滤波器。