CN103348591B - 梯型滤波器装置及弹性波谐振器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通频带的低频侧部分中的插入损耗小的梯型滤波器装置。串联臂谐振器的IDT电极中的变迹角度θ处于2°~14°的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及梯型滤波器装置及弹性波谐振器。
背景技术
以往,例如作为便携式电话机的RF电路的频带滤波器等,利用了梯型滤波器装置。作为这样的梯型滤波器装置的一个示例,例如在下述的专利文献1中记载着如下的梯型滤波器装置,即:通过被变迹加权后的弹性表面波谐振器构成并联臂谐振器,通过标准型的弹性表面波谐振器构成了串联臂谐振器。在专利文献1中记载着根据上述构成的梯型滤波器装置可抑制通频带内的脉动的宗旨。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-246911号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在专利文献1所记载的梯型滤波器装置中却存在不能充分减小通频带的低频侧部分中的插入损耗这样的问题。
本发明正是鉴于相关的问题点而完成的,其目的在于提供一种通频带的低频侧部分中的插入损耗小的梯型滤波器装置。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的梯型滤波器装置具备第1信号端子以及第2信号端子、串联臂、多个串联臂谐振器、并联臂、和并联臂谐振器。串联臂连接了第1信号端子以及第2信号端子。多个串联臂谐振器在串联臂中被串联地连接。并联臂连接了串联臂和接地电位。并联臂谐振器被设于并联臂。串联臂谐振器由弹性波谐振器构成,该弹性波谐振器具有压电基板和被形成在压电基板之上的IDT电极。IDT电极具有相互交错插入的第1梳齿状电极以及第2梳齿状电极。第1梳齿状电极以及第2梳齿状电极各自包括汇流条和与汇流条连接的多个电极指。在第1梳齿状电极以及第2梳齿状电极的每一个中,连结多个电极指的前端而形成的包络线与弹性波传播方向所构成的角的大小即变迹角度(apodizationangle)处于2°~14°的范围内。
在本发明所涉及的梯型滤波器装置的某特定的局面下,并联臂谐振器由弹性波谐振器构成,该弹性波谐振器具有压电基板和被形成在压电基板之上的IDT电极。并联臂谐振器的IDT电极具有相互交错插入的第3梳齿状电极以及第4梳齿状电极。第3梳齿状电极以及第4梳齿状电极各自包括汇流条和与汇流条连接的多个电极指。串联臂谐振器的变迹角度小于并联臂谐振器的变迹角度。在该构成下,由于并联臂谐振器的反谐振频率的阻抗变大,因此能够减小滤波器的插入损耗。
本发明所涉及的弹性波谐振器是具有压电基板和被形成在压电基板之上的IDT电极的弹性波谐振器。IDT电极具有相互交错插入的第1梳齿状电极以及第2梳齿状电极。第1梳齿状电极以及第2梳齿状电极各自包括汇流条和与汇流条连接的多个电极指。在第1梳齿状电极以及第2梳齿状电极的每一个中,连结多个电极指的前端而形成的包络线与弹性波传播方向所构成的角的大小即变迹角度处于2°~14°的范围内。
发明效果
在本发明所涉及的梯型滤波器装置中,串联臂谐振器中的变迹角度处于2°~14°的范围内。因此,能够减小通频带的低频侧部分中的插入损耗。
在本发明所涉及的弹性波谐振器中,变迹角度处于2°~14°的范围内。因而,能够减小谐振频率附近处的回程损耗。因此,通过将本发明所涉及的弹性波谐振器作为串联臂谐振器进行利用,从而能够实现通频带的低频侧部分中的插入损耗小的梯型滤波器装置。
附图说明
图1是实施了本发明的一实施方式所涉及的梯型滤波器装置的简图性电路图。
图2是实施了本发明的一实施方式中的弹性表面波谐振器的简图性俯视图。
图3是变形例中的弹性表面波谐振器的简图性俯视图。
图4是表示实施例1所涉及的梯型滤波器装置的插入损耗和比较例所涉及的梯型滤波器装置的插入损耗的曲线图。
图5是表示实施例2所涉及的梯型滤波器装置的插入损耗和比较例所涉及的梯型滤波器装置的插入损耗的曲线图。
图6是表示变迹角度与弹性表面波谐振器的回程损耗之间的关系的曲线图。
图7是表示各种变迹角度的1端口型弹性表面波谐振器的回程损耗的图。
具体实施方式
以下,关于实施了本发明的优选方式,以图1所示的梯型滤波器装置1为例进行说明。其中,梯型滤波器装置1仅仅是示例。本发明并不受梯型滤波器装置1任何限定。
图1是本实施方式所涉及的梯型滤波器装置的简图性电路图。如图1所示,梯型滤波器装置1具有第1信号端子以及第2信号端子11、12。第1信号端子以及第2信号端子11、12通过串联臂13而相连接。在串联臂13中,多个串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S3被串联地连接。
在串联臂13与接地电位之间连接有多个并联臂14~16。在各并联臂14~16中设有并联臂谐振器P1~P3。
串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S3以及并联臂谐振器P1~P3分别由1个或者多个弹性表面波谐振器构成。图2示出构成该串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S3以及并联臂谐振器P1~P3的弹性表面波谐振器20的简图性俯视图。
如图2所示,本实施方式的弹性表面波谐振器20是实施了变迹加权后的弹性表面波谐振器。具体而言,弹性表面波谐振器20具有压电基板21、和IDT电极22。压电基板21例如能由LiNbO3基板、LiTaO3基板、水晶基板等构成。
IDT电极22被形成在压电基板21之上。IDT电极22能通过从由Al、Pt、Au、Ag、Cu、Ni、Ti、Cr以及Pd构成的群组中选出的金属,或者包含从由Al、Pt、Au、Ag、Cu、Ni、Ti、Cr以及Pd构成的群组中选出的一种以上金属的合金等来形成。另外,IDT电极22例如也可以通过由上述金属、合金所形成的多个导电层的层叠体来构成。此外,也可在压电基板21的表面上,于IDT电极22的弹性表面波传播方向x的两侧设置一对反射器。
IDT电极22具有相互交错插入的一对梳齿状电极23、24。梳齿状电极23、24的每一个具有:汇流条23a、24a;多个电极指23b、24b;和多个虚拟电极23c、24c。电极指23b、24b与汇流条23a、24a连接。电极指23b、24b从汇流条23a、24a沿着与弹性表面波传播方向x垂直的交叉幅宽方向y而延伸。沿着弹性表面波传播方向x而交替地设置电极指23b、24b。虚拟电极23c、24c与汇流条23a、24a连接。虚拟电极23c、24c沿着交叉幅宽方向y而延伸。虚拟电极23c、24c的前端与电极指24b、23b的前端在交叉幅宽方向y上相对置。
在本实施方式中,对IDT电极22施加变迹加权。具体而言,连结多个电极指23b的前端而形成的第1包络线L1和连结多个电极指24b的前端而形成的第2包络线L2分别与弹性表面波传播方向x之间所构成的角的大小即变迹角度θ大于0°。具体而言,在串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S3中,变迹角度θ被设在2°~14°的范围内。并联臂谐振器P1~P3中的变迹角度θ大于串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S3中的变迹角度θ。当然,在本发明中,可以不对并联臂谐振器的IDT电极施加变迹加权。并联臂谐振器的IDT电极例如也可以是标准型的IDT电极。
此外,在本实施方式中,IDT电极22形成有一个极大点,该极大点是电极指23b、24b的交叉幅宽成为最大的点,例如也可以如图3所示那样电极指23b、24b的交叉幅宽成为最大的极大点形成有多个。
如以上说明的那样,在本实施方式中,串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S33中的变迹角度θ被设在2°~14°的范围内。因而,能降低串联臂谐振器S1、S2-1、S2-2、S3的回程损耗。其结果,能够降低通频带的低频侧部分中的插入损耗。此外,该效果是只要在多个串联臂谐振器之中的至少一个串联臂谐振器中变迹角度θ为2°~14°则可获得的效果。由此,在本发明中,不一定要在多个串联臂谐振器的全部串联臂谐振器中使变迹角度θ均为2°~14°,也可在一部分的串联臂谐振器中使变迹角度θ为2°~14°。
以下,关于该效果,基于具体例进行说明。
首先,作为实施例1,以下述的设计参数制作了具有与上述实施方式所涉及的梯型滤波器装置1实质相同的构成的梯型滤波器装置,并对插入损耗进行了测量。在图4中示出结果。另外,作为比较例,如下述的表2所示那样,制作了变迹角度与实施例不同的梯型滤波器装置,并对插入损耗进行了测量。在图4中示出结果。
(实施例1的设计参数)
压电基板:切割角为127.5°的LiNbO3基板;
电极构成:从压电基板侧起依次为NiCr膜(厚度10nm)、Pt膜(厚度33.3nm)、Ti膜(厚度10nm)、AlCu膜(厚度130nm)、Ti膜(厚度10nm);
在压电基板之上形成了厚度为623nm的SiO2膜,在SiO2膜之上形成了厚度为20nm的SiN膜。
[表1]
(比较例的设计参数)
压电基板:切割角为127.5°的LiNbO3基板;
电极构成:从压电基板侧起依次为NiCr膜(厚度10nm)、Pt膜(厚度33.3nm)、Ti膜(厚度10nm)、AlCu膜(厚度130nm)、Ti膜(厚度10nm);
在压电基板之上形成了厚度为623nm的SiO2膜,在SiO2膜之上形成了厚度为20nm的SiN膜。
[表2]
此外,“纵横比”是沿着交叉幅宽方向的尺寸相对于沿着IDT电极的弹性波传播方向的尺寸之比。
如图4所示,在串联臂谐振器中的变迹角度θ大于14°的比较例中,通频带的低频侧部分中的插入损耗大。与此相对,在串联臂谐振器中的变迹角度θ处于2°~14°的范围内的实施例1中,通频带的低频侧部分中的插入损耗小。
接下来,作为实施例2,制作了除仅使串联臂谐振器S3的变迹角度θ减小至2°~14°的范围内以外其他具有与上述比较例相同构成的梯型滤波器装置,并对插入损耗进行了测量。在图5中示出结果。
根据图5所示的结果可知,即使是仅使串联臂谐振器S3的变迹角度θ减小至2°~14°的范围内的情况,也能减小通频带的低频侧部分中的插入损耗。
根据以上的结果可知,通过将串联臂谐振器中的变迹角度θ设在2°~14°的范围内,从而能够降低通频带的低频侧部分中的插入损耗。
接下来,使变迹角度θ发生变化地,多样地制作了下述条件(1)~(3)的弹性表面波谐振器,并对回程损耗进行了测量。在图6中示出结果。根据图6所示的结果可知,通过将变迹角度θ设为14°以下,从而能够减小回程损耗。
条件(1):
压电基板:切割角为127.5°的LiNbO3基板;
电极构成:从压电基板侧起依次为NiCr膜(厚度10nm)、Pt膜(厚度33.3nm)、Ti膜(厚度10nm)、AlCu膜(厚度130nm)、Ti膜(厚度10nm);
在压电基板之上形成了厚度为623nm的SiO2膜,在SiO2膜之上形成了厚度为20nm的SiN膜。
交叉幅宽极大值的个数:2个
变迹率:0.9
对数:168
交叉幅宽:30.29
纵横比:0.10
反射器中的电极指的根数:20根
波长(λ):1.8930nm
条件(2):
压电基板:切割角为127.5°的LiNbO3基板;
电极构成:从压电基板侧起依次为NiCr膜(厚度10nm)、Pt膜(厚度33.3nm)、Ti膜(厚度10nm)、AlCu膜(厚度130nm)、Ti膜(厚度10nm);
在压电基板之上形成了厚度为623nm的SiO2膜,在SiO2膜之上形成了厚度为20nm的SiN膜。
交叉幅宽极大值的个数:2个
变迹率:0.7
对数:168
交叉幅宽:30.29
纵横比:0.10
反射器中的电极指的根数:20根
波长(λ):1.8930nm
条件(3):
压电基板:切割角为127.5°的LiNbO3基板;
电极构成:从压电基板侧起依次为NiCr膜(厚度10nm)、Pt膜(厚度33.3nm)、Ti膜(厚度10nm)、AlCu膜(厚度130nm)、Ti膜(厚度10nm);
在压电基板之上形成了厚度为623nm的SiO2膜,在SiO2膜之上形成了厚度为20nm的SiN膜。
交叉幅宽极大值的个数:1个
变迹率:0.9
对数:168
交叉幅宽:30.29
纵横比:0.10
反射器中的电极指的根数:20根
波长(λ):1.8930nm
此外,在本实施方式中,作为实施了本发明的梯型滤波器装置的一个示例,以将弹性表面波谐振器作为并联臂谐振器、串联臂谐振器利用的梯型滤波器装置为例进行了说明。但本发明所涉及的梯型滤波器装置并不限于此。在本发明所涉及的梯型滤波器装置中,串联臂谐振器、并联臂谐振器也可以是弹性边界波谐振器。另外,本发明所涉及的弹性波谐振器可以是弹性表面波谐振器,也可以是弹性边界波谐振器。
图7是表示各种变迹角度的1端口型弹性表面波谐振器的回程损耗的图。在图7中,以θ=6°所示的曲线图表示变迹角度为6°的情况下的回程损耗。以θ=10°所示的曲线图表示变迹角度为10°的情况下的回程损耗。以θ=14°所示的曲线图表示变迹角度为14°的情况下的回程损耗。以θ=17°所示的曲线图表示变迹角度为17°的情况下的回程损耗。以θ=27°所示的曲线图表示变迹角度为27°的情况下的回程损耗。以θ=35°所示的曲线图表示变迹角度为35°的情况下的回程损耗。
根据图7所示的结果可理解为:当变迹角度过大时,在谐振频率附近,即在梯型滤波器装置的通频带所属的1800MHz~1900MHz的频率带中,回程损耗周期性地反复增减。该回程损耗的周期性增减被认为是导致梯型滤波器装置的通频带的低频侧部分中的插入损耗增大的一个原因。而且可知:通过将变迹角度设在规定的范围内,从而能够减小1800MHz~1900MHz的频率带中的回程损耗的周期性增减。由此认为:通过将串联臂谐振器中的变迹角度设在优选的范围,从而能够降低梯型滤波器装置的通频带的低频侧部分中的插入损耗。
此外,当变迹角度过大时,在1800MHz~1900MHz的频率带中,回程损耗周期性地反复增减是本发明的发明人们最先发现的。
符号说明
1...梯型滤波器装置
11...第1信号端子
12...第2信号端子
13...串联臂
14~16...并联臂
20...弹性表面波谐振器
21...压电基板
22...IDT电极
23、24...梳齿状电极
23a、24a...汇流条
23b、24b...电极指
23c、24c...虚拟电极
P1~P3...并联臂谐振器
S1、S2-1、S2-2、S3...串联臂谐振器
L1...第1包络线
L2...第2包络线
Claims (1)
1.一种梯型滤波器装置,具备:
第1信号端子以及第2信号端子;
串联臂,连接所述第1信号端子以及所述第2信号端子;
多个串联臂谐振器,在所述串联臂中被串联地连接;
并联臂,连接了所述串联臂和接地电位;和
并联臂谐振器,被设于所述并联臂,
所述串联臂谐振器由弹性波谐振器构成,该弹性波谐振器具有压电基板和被形成在该压电基板之上的IDT电极,该IDT电极具有相互交错插入的第1梳齿状电极以及第2梳齿状电极,该第1梳齿状电极以及第2梳齿状电极各自包括汇流条和与该汇流条连接的多个电极指,在所述第1梳齿状电极以及所述第2梳齿状电极的每一个中,连结多个所述电极指的前端而形成的包络线与弹性波传播方向所构成的角的大小即变迹角度处于2°~14°的范围内,
所述并联臂谐振器由弹性波谐振器构成,该弹性波谐振器具有压电基板和被形成在该压电基板之上的IDT电极,所述并联臂谐振器的所述IDT电极具有相互交错插入的第3梳齿状电极以及第4梳齿状电极,该第3梳齿状电极以及第4梳齿状电极各自包括汇流条和与该汇流条连接的多个电极指,
所述串联臂谐振器的变迹角度小于所述并联臂谐振器的变迹角度。
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