CN102057571B - 弹性波双工器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种弹性波双工器。该弹性波双工器在压电基板上设置了第1滤波器和比其中心频率高的第2滤波器，以梯子型构成第1滤波器，在将串联臂谐振器中距天线端子最近的谐振器作为第1谐振器时，按照使第1谐振器的体波发射频率变得比低2滤波器的通带还高的方式，设定了构成第1谐振器的梳形电极的间距。

Description

弹性波双工器
技术领域
本发明涉及主要被用于移动通信设备的弹性波双工器。
背景技术
现有的弹性波双工器如图5所示公知一种如下的弹性表面波双工器：具备天线端子101、发送端子100、接收端子102及相位电路200，在压电基板1上由谐振器4、电感器5等以梯子型构成了发送滤波器2和接收滤波器3。
此外，作为与本申请的发明相关的现有技术文献信息，例如公知专利文献1。
以往，这样的弹性波双工器是在压电基板1上使用旋转Y切割钽酸锂而制作的。
近年来，在移动电话中使用了多种多样的系统。如WCDMA Band1系统等，针对发送频带1920MHz～1980MHz和接收频带2110MHz～2170MHz的频率距离很大这一情况，因为机电耦合系数不充分，故难以充分取得全双工频带的衰减量及隔离度。
【专利文献1】日本特开2007-142560号公报
发明内容
本发明提供一种提高了弹性波双工器的衰减量及隔离度的弹性波双工器。
本发明是一种在压电基板上设置了第1滤波器和第2滤波器的弹性波双工器。第1滤波器的通带比第2滤波器的通带低。以由串联臂谐振器和并联臂谐振器形成的梯子型构成第1滤波器，在将串联臂谐振器中距天线端子最近的谐振器作为第1谐振器时，按照使第1谐振器的体波发射频率变得比低2滤波器的通带还高的方式，设定了构成第1谐振器的梳形电极的间距。另外，在将从串联臂谐振器和并联臂谐振器中除去了第1谐振器后的谐振器作为第2谐振器时，按照使构成第2谐振器的至少一个谐振器的体波发射频率变得比第2滤波器的通带还低的方式，设定了构成第2谐振器的梳形电极的间距。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的弹性波双工器的构成图。
图2是用于说明本发明的实施方式1中的弹性波双工器的图。
图3是本发明的实施方式1中的压电基板的特性图。
图4是本发明的实施方式3中的弹性波双工器的构成图。
图5是现有的弹性波双工器的构成图。
图中：11-压电基板；12-发送滤波器；13-接收滤波器；14-串联臂谐振器；15-并联臂谐振器；16-第1谐振器；17-第2谐振器；18-梳形电极；30-电容器。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是示意性表示了本发明的实施方式1中的WCDMA Band1系统用的弹性波双工器的构成图。该基本构造为，在压电基板11上设置了第1滤波器(发送滤波器12)和第2滤波器(接收滤波器13)。以后，为了说明简单，将第1滤波器(发送滤波器12)记为发送滤波器12，将第2滤波器(接收滤波器13)记为接收滤波器13。
发送滤波器12是以由串联臂谐振器14、并联臂谐振器15及电感器20形成的梯子型的方式而构成的。在此，将在串联臂谐振器14中距天线端子101最近的谐振器作为第1谐振器16，将从串联臂谐振器14和并联臂谐振器15中除去了第1谐振器16后的谐振器作为第2谐振器17。各自的谐振器如图2所示，成为在梳形电极18的两侧配置了反射电极19的一端口型的谐振器。另外，将梳形电极18的间距称为P，将线宽称为W，将W/P称为占空比。在此，将第1谐振器16的梳形电极18的间距设为0.9230μm，将占空比设为0.65，将第2谐振器17的梳形电极18的间距设为0.9599μm，将占空比设为0.50。压电基板11使用5°Y切割X传播铌酸锂。因为作为压电基板11通过使用铌酸锂而能够增大在压电基板11上形成的谐振器的机电耦合系数，故可实现宽频带的滤波器。另外，在表1中示出了以WCDMA为代表的区域及其发送频带、接收频带及在各区域的双工器中优选的第1谐振器16的梳形电极18的间距的上限。
【表1】
Figure BPA00001269825800031
由此构成的弹性表面波谐振器，相对于规定频率激发、谐振弹性表面波，并且相对于一定频率以上的频率发射体波。该体波发射频率用Vt/2P表示。在此，Vt是压电基板11的慢的横波的传播速度，P是图2所示的间距。如旋转Y切割X传播铌酸锂一样，在使用慢的横波的传播速度与4024m/s相比为较慢传播速度的基板的情况下，由于体波发射频率接近于谐振器的反谐振频率，故有时会影响设备的特性。
即，如果为不是双工器形的普通滤波器，则即使体波发射频率接近串联臂谐振器的反谐振频率，也不会成为问题。但是，在图1的双工器的第1谐振器16的体波发射频率达到接收滤波器13的通带内的情况下，不会影响发送滤波器12的特性，但是由于从天线端子101入射来的一部分接收信号被第1谐振器16转换为体波，故消耗了能量，结果接收滤波器13的插入损耗变大。
相对于此，在本发明中，由于第1谐振器16的体波发射频率变得比接收滤波器13的通带还高，故可防止接收滤波器13插入损耗的增加。但是，如若只是单纯地提高频率，则第1谐振器16的谐振频率会变得比发送滤波器12的通带高得多，还会招致发送滤波器12插入损耗的增加。因此，通过增大梳形电极的占空比将谐振频率降低至发送滤波器12的通带附近，从而可防止插入损耗的增加。由于体波发射频率只依赖于间距而不依赖于占空比，故将体波发射频率向高频侧移动的同时能够得到期望的传输特性。
在图3中示出旋转Y切割X传播铌酸锂的旋转角和谐振器的机电耦合系数之间的关系。旋转角在-10～+30°的范围内，谐振器的机电耦合系数在14％以上。由于在构成滤波器的谐振器的机电耦合系数大时可实现滤波器的宽带化，故优选使用这些参数。
在本实施方式中，第1谐振器16的体波发射频率为2180MHz，变得比接收滤波器13的通带2110～2170MHz还高。通过采用这样的构成，可防止接收滤波器13插入损耗的劣化。
此外，为了将体波发射频率充分地移动到高频侧，优选第1谐振器16的梳形电极的占空比在0.6以上，相反地，在超过0.7时作为谐振特性的Q值下降了，故优选0.6～0.7。
(实施方式2)
因为实施方式2的弹性波双工器的主要构成与实施方式1相同，故省略说明，以下只说明不同点。
在从天线端子101至发送端子的信号路径中，由于接收频率的信号因第1谐振器16而衰减，故在以后的谐振器中几乎不会出现体波放射对接收滤波器13插入损耗的影响。因此，为使构成第2谐振器17的至少一个串联臂谐振器14的体波发射频率变得比接收滤波器13的通带还低，而设定了第2谐振器17中的上述至少一个串联臂谐振器14的间距。由此，因为不会引起插入损耗的劣化、除了由以往的谐振特性引起的衰减增加之外由体波转换引起的损耗也增加，故可提高发送滤波器12的全双工频带即接收滤波器13通带中的衰减量、也可提高从发送端子发送但并不到达接收端子的信号即隔离特性。
在本实施方式中，构成第2谐振器17的至少一个谐振器的体波发射频率为2096MHz，变得比接收滤波器13的通带2110～2170MHz还低。通过采用这样的构成，从而在发送端子和天线端子101的路径之间，通过了由第2谐振器17所构成的发送滤波器12的接收频带的一部分信号被转换为体波。由此，由于被发射至压电基板11内，故可谋求发送滤波器12的衰减量及隔离特性的提高。
此外，因为当第2谐振器17的梳形电极的占空比变得比0.45小时因电极电阻的增加会引起插入损耗的增大，故优选在0.45以上。相反地，因为当占空比变得比0.55大时难以得到伴随着体波转换带来的衰减量增加的效果，故优选占空比为0.45～0.55。
(实施方式3)
图4是本发明的实施方式3中的弹性波双工器的构成图，在第1谐振器16并联连接有电容器30。在为使第1谐振器16的体波发射频率变得比接收频带高而缩窄了第1谐振器16的梳形电极的间距的情况下，与此同时，第1谐振器16的反谐振频率也变高。由此，第1谐振器16的反谐振频率在接收频带内，产生在接收滤波器13的频带内不需要的缺口，接收滤波器13的插入损耗劣化。因此，通过相对于第1谐振器16并联连接电容器30，从而控制成使第1谐振器16的反谐振频率降低得比接收频带还低，因而可实现期望特性的接收滤波器。
上述的实施方式对弹性表面波双工器进行了说明，但是由于即使在设置了梳形电极的压电基板11上形成绝缘膜(未图示)、在压电基板11和绝缘膜的边界传播弹性波的弹性边界波设备中，也能够发生向与弹性表面波设备同样的体波的转换，故即使在弹性边界波双工器中也能得到同样的效果。
另外，关于电极的材料，只要是以从下述组中选择出的1种作为主体的材料或这些合金，就能够得到本发明的效果，该组由Al、Cu、Au、Pt、Ta、W、Ag、Ni、Mo、NiCr、Cr及Ti组成。尤其是Al或Ti等密度低的金属，由于弹性波的音速快，故在与慢的横波的音速接近的金属中也能得到本发明的效果。
【产业上的可用性】
本发明所涉及的弹性波双工器既能防止接收滤波器的插入损耗的劣化，又能谋求发送滤波器的全双工频带的衰减量及隔离特性的提高，在主要被移动通信设备使用的弹性波双工器是有用的。

Claims (5)

1.一种弹性波双工器，在压电基板上设置了第1滤波器和第2滤波器，其中，
所述第1滤波器的通带比所述第2滤波器的通带低；以由串联臂谐振器和并联臂谐振器形成的梯子型构成所述第1滤波器，将所述串联臂谐振器中距天线端子最近的谐振器作为第1谐振器，按照使所述第1谐振器的体波发射频率变得比所述第2滤波器的通带还高的方式，设定构成所述第1谐振器的梳形电极的间距，
将从所述串联臂谐振器和所述并联臂谐振器中除去了所述第1谐振器后的谐振器作为第2谐振器，按照使构成所述第2谐振器的至少一个谐振器的体波发射频率变得比所述第2滤波器的通带还低的方式，设定构成所述第2谐振器的所述至少一个谐振器的梳形电极的间距，
所述压电基板由旋转Y切割X传播铌酸锂构成。
2.根据权利要求1所述的弹性波双工器，其中，
与所述第1谐振器并联地追加了电容器。
3.根据权利要求1所述的弹性波双工器，其中，
所述压电基板使用了-10～+30°旋转Y切割X传播铌酸锂。
4.根据权利要求1所述的弹性波双工器，其中，
将构成所述第1谐振器的梳形电极的占空比设为0.6～0.7。
5.根据权利要求1所述的弹性波双工器，其中，
将构成所述第2谐振器的梳形电极的占空比设为0.45～0.55。
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