CN101924532B - 表面声波器件 - Google Patents

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CN101924532B CN201010200112.3A CN201010200112A CN101924532B CN 101924532 B CN101924532 B CN 101924532B CN 201010200112 A CN201010200112 A CN 201010200112A CN 101924532 B CN101924532 B CN 101924532B
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Abstract

本发明公开了一种表面声波器件，其包括：第一滤波器和第二滤波器，它们都是包括至少为三的奇数个叉指换能器(IDT)的表面声波(SAW)滤波器；向其输入不平衡信号的不平衡端子；从其输出相位与所述不平衡信号相同的信号的第一平衡端子；以及从其输出相位与所述不平衡信号相反的信号的第二平衡端子。第一中央IDT的电极之一和第二中央IDT的电极之一共同连接到所述不平衡端子，所述第一中央IDT和所述第二中央IDT是所述奇数个IDT之一且分别位于所述第一滤波器和所述第二滤波器的中央。所述第一中央IDT的电极指数量是奇数；而所述第二中央IDT的电极指数量是偶数。

Description

表面声波器件
技术领域
本发明涉及表面声波器件。
背景技术
近些年，随着诸如移动电话这样的无线通信装置不断升级，要求作为部件的表面声波(SAW)器件具有将不平衡信号转换成平衡信号的功能，即平衡-不平衡转换器(balun)功能。平衡-不平衡转换器功能通过将两个SAW滤波器并联在一个不平衡端子与两个平衡端子之间来实现。通过使构建SAW滤波器的叉指换能器(IDT)的电极指的数量在各个滤波器之间彼此不同而减小带内插入损耗。WO2006/087875(文档1)公开了这种SAW器件。
在文档1所公开的SAW器件中，构建两个SAW滤波器的IDT的电极指的数量均是偶数或均是奇数。在这种情况下，通带中可能会产生陷波(notch)，且插入损耗可能会劣化。
发明内容
本发明正是考虑上述情形而作出的，提供了一种能够抑制带内陷波并减小插入损耗的表面声波器件。
本发明的一个方面提供了一种表面声波器件，该表面声波器件包括：第一滤波器和第二滤波器，它们都是包括至少为三的奇数个叉指换能器(IDT)的表面声波(SAW)滤波器；被输入不平衡信号的不平衡端子；输出相位与该不平衡信号相同的信号的第一平衡端子；以及输出相位与该不平衡信号相反的信号的第二平衡端子。第一中央IDT的电极之一和第二中央IDT的电极之一共同连接到所述不平衡端子，第一中央IDT和第二中央IDT是所述奇数个IDT之一且分别位于第一滤波器和第二滤波器的中央；位于第一中央IDT两侧的两个IDT中每一个内的电极之一共同连接到第一平衡端子；位于第二中央IDT两侧的两个IDT中每一个内的电极之一共同连接到第二平衡端子；所述第一中央IDT的电极指的数量是奇数；而所述第二中央IDT的电极指的数量是偶数。
本发明的目的和优点将通过权利要求中特别指出的元件和组合来实现和获得。
应当理解，上面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，并不对所要保护的本发明构成限制。
附图说明
图1是依照第一比较例的SAW器件的示意图；
图2是依照第一实施例的SAW器件的示意图；
图3是例示了第一实施例和第一比较例中的SAW器件的传输特性之间的比较的图表；
图4是依照第二实施例的SAW器件的示意图；
图5是依照第二比较例的SAW器件的示意图；
图6是依照第三比较例的SAW器件的示意图；
图7是依照第四比较例的SAW器件的示意图；
图8是例示了第二实施例和第二比较例中的SAW器件的传输特性之间的比较的图表；
图9是例示了第二实施例和第三比较例中的SAW器件的传输特性之间的比较的图表；
图10是例示了第二实施例和第四比较例中的SAW器件的传输特性之间比较的图表；
图11是依照第三实施例的SAW器件的示意图；
图12是例示了依照第三实施例的SAW器件的传输特性的图表；而
图13是例示了第二实施例和第三实施例中的SAW器件的衰减特性之间的比较的图表。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的实施例。
[比较例]
将首先对依照本发明的比较例的SAW器件进行描述。
图1是例示了依照第一比较例的SAW器件100a的构成的顶视图。SAW器件100a包括一个输入端子(不平衡端子10)和两个输出端子(第一平衡端子12和第二平衡端子14)。向不平衡端子10输入一不平衡信号。从第一平衡端子12输出了与输入到不平衡端子10的信号相位相同的信号。从第二平衡端子14输出了与输入到不平衡端子10的信号相位相反的信号。
第一平衡端子12和不平衡端子10之间连接有第一滤波器20a，它是SAW滤波器。第一滤波器20a包括布置在表面声波的传播方向上的三个IDT以及位于这些IDT两侧的一对反射器。此后，将位于中央(第一中央IDT)的IDT称为第一输入IDT22a，而将位于第一输入IDT22a两侧的另外两个IDT称为第一输出IDT26。在每个IDT中，在压电基板上形成彼此相对的一对梳齿电极，使得这些梳齿电极彼此啮合。两个梳齿电极之一充当输入电极或输出电极，而另一个充当接地电极。将第一滤波器20a中的反射器称为第一反射器30。
在第一输入IDT22a中，输入电极23a连接到不平衡端子10，而接地电极24a接地。在两个第一输出IDT26中，接地电极27接地，输出电极28共同连接到第一平衡端子12。为了输出与输入信号相位相同的信号，在第一输出IDT26中，将接地电极27的电极指放置成与第一输入IDT22a中的输入电极23a的电极指贴近，或者将输出电极28的电极指放置成与第一输入IDT22a中的接地电极24a的电极指贴近。在第一输入IDT22a中，输入电极23a的电极指的数量与接地电极24a的相同，且该IDT的电极指的总数是偶数。
第二平衡端子14和不平衡端子10之间连接有第二滤波器40a，它是SAW滤波器。第二滤波器40a的构成与第一滤波器20a的相同，包括三个IDT(一个第二输入IDT42a和两个第二输出IDT46)以及一对反射器(第二反射器50)。在第二输入IDT42a(第二中央IDT)中，输入电极43a连接到不平衡端子10，而接地电极44a接地。在两个第二输出IDT46中，接地电极47接地，而输出电极48共同连接到第二平衡端子14。为了输出与输入信号相位相反的信号，在第二输出IDT46中，将接地电极47的电极指放置成与第二输入IDT42a中的接地电极44a的电极指贴近，或者将输出电极48的电极指放置成与第二输入IDT42a中的输入电极43a的电极指贴近。在第二输入IDT42a中，输入电极43a的电极指的数量与接地电极44a的相同，且该IDT的电极指的总数是偶数。
SAW器件100a充当DMS(双模SAW)滤波器，具有通过包括并联到输入端子的第一滤波器20a和第二滤波器40a将不平衡信号转换成平衡信号的功能。而且，通过将第一输入IDT22a的电极指的数量布置为与第二输入IDT42a的不同，可以减小通带内的插入损耗。
然而，在依照第一比较例的SAW器件100a中，第一输入IDT22a和第二输入IDT42a的电极指的数量均是偶数。在这种构成中，可能在通带内产生陷波，插入损耗劣化。在第一输入IDT22a和第二输入IDT42a的电极指的数量均是奇数时，存在相同的可能性。
在下面的实施例中，将对能够解决上述问题并减小插入损耗的SAW器件进行描述。
[第一实施例]
图2是例示了依照第一实施例的SAW器件100A的构成的顶视图。SAW器件100A的基本构成与依照第一比较例的SAW器件100a相同。因而，相同的部件被分配了相同的标号，且其描述被省略。
依照第一实施例的SAW器件100A的第一滤波器20A中的第一输入IDT22A的构成不同于第一比较例的第一滤波器20a中的第一输入IDT22a。更具体而言，输入电极23A的电极指的数量大于接地电极24A的电极指的数量，且该IDT中电极指的总数是奇数。在第二输入IDT42A中，输入电极43A的电极指的数量与接地电极44A的相同，且与第一比较例相同，该IDT的电极指的总数是偶数。也就是说，在该实施例中，连接到输出与输入信号相位相同的信号的端子的SAW滤波器中的输入IDT的电极指的数量是奇数，而连接到输出与输入信号相位相反的信号的端子的SAW滤波器中的输入IDT的电极指的数量是偶数。
现在基于仿真来描述依照第一实施例和第一比较例的SAW器件的传输特性的比较。在该仿真中，压电基板的构成和电极的构成在第一实施例和第二比较例中是相同的。参数的细节如下面的表1所示。
[表1]
  压电基板   42°Y-X LiTaO3
  电极   铝(膜厚170nm)
  IDT节距(滤波器)   1.96μm～2.19μm
  反射器节距(滤波器)   2.26μm
  反射器数量(滤波器)   50
滤波器(20和40)中的输入IDT(22和42)与输出IDT(26和46)的电极指的数量以及这两个滤波器的孔径如下。在计算电极指数量时，彼此相对的两个电极指被看成是一对。当对数是整数时，电极指的数量是偶数。当对数是带小数的数时，电极指的数量是奇数。第二和第三实施例以及第二至第四比较例中的参数如表2所示，且稍后对它们进行描述。此后，在SAW器件的传输特性的比较中，第一实施例和第一比较例的参数基于仿真，而其他参数(第二和第三实施例以及第二至第四比较例的参数)基于测量值。
[表2]
  第一和第二比较例   第三和第四比较例   第一实施例   第二实施例   第三实施例
 第一输入IDT   27对   27.5对   24.5对   24.5对   22.5对
 第一输出IDT   11.5对   11.5对   11.5对   11.5对   11.5对
 第二输入IDT   27对   27.5对   21对   21对   23对
 第二输出IDT   11.5对   11.5对   12.5对   12.5对   11.5对
  孔径   100μm   100μm   83μm   83μm   83μm
图3是例示了两个传输特性之间的比较的图表。横坐标表示频率，纵坐标表示衰减。在图表中由箭头指示的点处，与第一比较例相比，第一实施例中的陷波受到了抑制。如上所述，根据第一实施例的SAW器件100A可以抑制带内陷波并减小插入损耗。
[第二实施例]
第二实施例是谐振器组合到滤波器的SAW器件的示例。
图4是依照第二实施例的SAW器件100B的顶视图。与第一实施例相同的部件被分配了相同的标号且其详细描述被省略。第一谐振器70连接在不平衡端子10与第一滤波器20B之间以及不平衡端子10与第二滤波器40B之间。第一谐振器70包括一对IDT72以及位于IDT72两侧的反射器74。同样，包括IDT82和反射器84的第二谐振器80连接在第一平衡端子12与第一滤波器20B之间。包括IDT92和反射器94的第三谐振器90连接在第二平衡端子14与第二滤波器40B之间。通过将谐振器组合到滤波器可以减小带外噪声(增大衰减)。
第二实施例中第一滤波器20B和第二滤波器40B的构成与第一实施例(图2)相同。因而，在第一输入IDT22B中，输入电极23B的电极指的数量大于接地电极24B的电极指的数量且该IDT中的电极指的总数是奇数。在第二输入IDT42B中，输入电极43B的电极指的数量与接地电极44B的相同，且该IDT中的电极指的总数是偶数。
下面将给出依照这些比较例(第二至第四比较例)至第二实施例的SAW器件的构成的描述。在下面的比较例中，两个滤波器(第一滤波器20和第二滤波器40)中输入IDT(第一输入IDT22和第二输入IDT42)的构成不同于第二实施例，但是其他基本构成与第二实施例相同。
图5是依照第二比较例的SAW器件100b的顶视图。在第一输入IDT22b中，输入电极23b的电极指的数量与接地电极24b的相同，在第二输入IDT42b中，输入电极43b的电极指的数量与接地电极44b的相同，且每个IDT中的电极指的总数都是偶数。
图6是依照第三比较例的SAW器件100c的顶视图。在第一输入IDT22c中，接地电极24c的电极指的数量与输入电极23c的相同，在第二输入IDT42c中，接地电极44c的电极指的数量与输入电极43c的相同，且每个IDT中的电极指的总数都是奇数。
图7是依照第四比较例的SAW器件100d的顶视图。与第三比较例相同，在第一输入IDT22d和第二输入IDT42d中，IDT中的电极指的总数是奇数。然而，输入电极23d的电极指的数量大于接地电极24的电极指的数量，且输入电极43d的电极指的数量大于接地电极44d的电极指的数量。
下面将基于测量值给出依照第二实施例以及第二至第四比较例的SAW器件的传输特性之间的比较的描述。诸如压电基板和电极的材料之类的参数与表1所示的相同。每个滤波器中输入IDT和输出IDT的电极指的数量以及两个滤波器之间的孔径如表2所示。第二实施例的每个参数都与第一实施例的相同。第二比较例的每个参数都与第一比较例的相同。第三和第四比较例的大多数参数与第一和第二比较例的相同，但是与第一比较例的不同之处在于输入IDT22和42的电极指的数量是27.5对。
在第二实施例中，第一谐振器70、第二谐振器80和第三谐振器中IDT对的数量、IDT节距、反射器数量、反射器节距以及谐振器的孔径如下：
[表3]
  第一谐振器   第二谐振器   第三谐振器
 IDT对的数量(第二实施例)   200对   102.5对   90对
  IDT节距(第二实施例)   2.13μm   2.13μm   2.12μm
  反射器数量(第二实施例)   10   10   10
  反射器节距(第二实施例)   2.13μm   2.13μm   2.12μm
  孔径(第二实施例)   70μm   75μm   64μm
同样，第二至第四比较例的谐振器的参数如下所示：
[表4]
  第一谐振器   第二谐振器   第三谐振器
 IDT对的数量(第二至第四比较例)   200对   100对   100对
  IDT节距(第二至第四比较例)   2.13μm   2.12μm   2.12μm
  反射器数量(第二至第四比较例)   10   15   15
  反射器节距(第二至第四比较例)   2.13μm   2.12μm   2.12μm
  孔径(第二至第四比较例)   70μm   74μm   74μm
图8至10是例示了第二实施例和第二至第四比较例中SAW器件的传输特性之间的比较的图表。图8示出了第二实施例和第二比较例之间的比较，图9示出了第二实施例和第三比较例之间的比较，图10示出了第二实施例和第四比较例之间的比较。如每个图所示，与第二至第四比较例相比，第二实施例中的陷波受到了抑制。如上所述，根据第二实施例的SAW器件100B，可以抑制带内陷波并减小插入损耗。
[第三实施例]
与第二实施例相同，第三实施例是谐振器组合到滤波器的SAW器件的示例。
图11是依照第三实施例的SAW器件100C的顶视图。SAW器件100C的基本构成与依照第二实施例的SAW器件100B相同。因而，与第二实施例相同的部件被分配了相同的标号，且其详细描述被省略。
SAW器件100C的第一滤波器20C中的第一输入IDT22C的构成不同于第二实施例的第一滤波器20B的第一输入IDT22B。更具体而言，与第二实施例相同，第一输入IDT22C中电极指的总数是奇数，但是接地电极24的电极指的数量大于输入电极23C的电极指的数量。其他构成(第一输出IDT26、第二滤波器40C、第一谐振器70、第二谐振器80和谐振器90的构成)与第二实施例的相同。
下面将基于测量值来描述SAW器件100C的传输特性。诸如压电基板和电极材料之类的参数如表1所示，第一滤波器20C和第二滤波器40C的参数如第三实施例中的表2所示。谐振器的参数如下所示：
[表5]
  第一谐振器   第二谐振器   第三谐振器
 IDT对的数量(第三实施例)   200对   112对   90对
  IDT节距(第三实施例)   2.13μm   2.13μm   2.12μm
  反射器数量(第三实施例)   10   10   10
  反射器节距(第三实施例)   2.13μm   2.13μm   2.12μm
  孔径(第三实施例)   70μm   75μm   68μm
图12是例示了SAW器件100C的传输特性的图表。与第二实施例一样，依照第三实施例的SAW器件100C可以抑制带内陷波并减小插入损耗。
图13是表明第二实施例与第三实施例中SAW器件之间的传递特性和衰减特性之比较的图表。如图所示，第二实施例和第三实施例在传递特性方面的差别微小。然而，第二实施例在衰减特性方面优于第三实施例。因此，当第一滤波器20中的第一输入IDT22的电极指的数量是奇数时，优选地使连接到不平衡端子10的输入电极23的电极指的数量大于另一电极(接地电极24)的电极指的数量。
在第一至第三实施例中，优选地使位于第一输入IDT22两侧的第一输出IDT26的电极指数量、孔径长度和电极节距中的至少一个不同于位于第二输入IDT42的两侧的第二输出IDT46。在第一滤波器20和第二滤波器40具有对称布置时平衡看上去良好，但是实际上，可以通过将输入IDT(22和42)以外的部件设计为不对称来减小插入损耗。
在第二和第三实施例中，优选地使包括在第二谐振器80中的IDT的电极指的数量、孔径长度和电极节距中的至少一个不同于包括在第三谐振器90中的IDT。通过将连接到两个滤波器20和40的平衡端子一侧的两个谐振器设计为不对称，可以更大程度地减小插入损耗。
第一滤波器20、第二滤波器40、第一谐振器70、第二谐振器80以及第三谐振器90可以形成在不同基板上，但是优选地形成在同一压电基板上。第一至第三实施例中，LiTaO3用作压电基板，但是可以使用由其他材料(例如，LiNbO3)构成的基板。Al电极被用作电极，但是可以使用由其他材料(例如，Cu)构成的电极。在第一至第三实施例中，通过以DMS滤波器为例来进行描述。然而，可以将本发明应用于其他多模滤波器。在第一至第三实施例中，包括在第一滤波器20和第二滤波器40中的IDT的数量均是3，但是可以使用大于3的其他奇数。
此处陈述的所有示例和条件语言都旨在教学目的，帮助读者理解发明人贡献的发明和概念以促进现有技术的进一步发展，旨在被解读为并不限制这种具体陈述的示例和条件，并且说明书中的这些示例的组织也并不与本发明的劣势和优势的展示相关。尽管已经详细描述了本发明，但是应当理解，可以在不偏离本发明的主旨和范围的情况下，做出各种改变、替换和变更。

Claims (8)

1.一种表面声波器件，该表面声波器件包括：
第一滤波器和第二滤波器，它们都是包括至少为三的奇数个叉指换能器IDT的表面声波SAW滤波器；
被输入不平衡信号的不平衡端子；
输出相位与所述不平衡信号相同的信号的第一平衡端子；以及
输出相位与所述不平衡信号相反的信号的第二平衡端子，
其中，第一中央IDT的电极之一和第二中央IDT的电极之一共同连接到所述不平衡端子，所述第一中央IDT和所述第二中央IDT是所述奇数个IDT之一且分别位于所述第一滤波器和所述第二滤波器的中央；
位于所述第一中央IDT两侧的两个IDT中每一个内的电极之一共同连接到所述第一平衡端子；
位于所述第二中央IDT两侧的两个IDT中每一个内的电极之一共同连接到所述第二平衡端子；
所述第一中央IDT的电极指数量是奇数；而
所述第二中央IDT的电极指数量是偶数，
其中，位于所述第一中央IDT两侧的两个IDT与所述第一中央IDT相分离，位于所述第二中央IDT两侧的两个IDT与所述第二中央IDT相分离。
2.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中，作为构成所述第一中央IDT的电极之一且连接到所述不平衡端子的电极的电极指数量大于所述第一中央IDT的另一电极的电极指数量。
3.根据权利要求1或2所述的表面声波器件，其中，在位于所述第一中央IDT两侧的两个IDT与位于所述第二中央IDT两侧的两个IDT之间，电极指数量、孔径长度和电极节距中的至少一个彼此不同。
4.根据权利要求1或2所述的表面声波器件，其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器形成在同一压电基板上。
5.根据权利要求1或2所述的表面声波器件，该表面声波器件还包括：
第一谐振器，其连接在所述不平衡端子与所述第一滤波器之间以及所述不平衡端子与所述第二滤波器之间；
第二谐振器，其连接在所述第一平衡端子与所述第一滤波器之间；以及
第三谐振器，其连接在所述第二平衡端子与所述第二滤波器之间。
6.根据权利要求5所述的表面声波器件，其中，所述第一谐振器、所述第二谐振器和所述第三谐振器都包括IDT以及位于该IDT两侧的反射器。
7.根据权利要求6所述的表面声波器件，其中，包括在所述第二谐振器中的IDT的电极指数量、孔径长度和电极节距中的至少一个与所述第三谐振器的不同。
8.根据权利要求1或2所述的表面声波器件，其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器是多模滤波器。
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