CN106471737B - 梯子型滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在不导致大型化的情况下能够减少横模脉动的影响的梯子型滤波器。梯子型滤波器(1)具有串联臂谐振器和多个并联臂谐振器，多个并联臂谐振器具有与串联臂谐振器共同构成通带的第1并联臂谐振器、和第2并联臂谐振器，第2并联臂谐振器中的交叉宽度区域(C)与第1、第2汇流条(11、12)之间的间隙区域(D1、D2)的交叉宽度方向尺寸被设为比第1并联臂谐振器中的间隙区域的交叉宽度方向尺寸大，并且第2并联臂谐振器的谐振频率位于串联臂谐振器的谐振频率以上的频带。

Description

梯子型滤波器
技术领域
本发明涉及具有由弹性波谐振器构成的串联臂谐振器以及并联臂谐振器的梯子型滤波器。
背景技术
以往，移动电话机的RF段的频带滤波器等中使用梯子型滤波器。梯子型滤波器具有多个串联臂谐振器和多个并联臂谐振器。作为串联臂谐振器以及并联臂谐振器，一般使用的是弹性波谐振器。
另一方面，在下述的专利文献1中公开了利用所谓的活塞模式的弹性波谐振器。在IDT电极的前端设置宽幅部等，构成低声速区域。在交叉宽度区域，在IDT电极的中央区域的两侧设置上述低声速区域。并且，被设为是交叉宽度区域与汇流条之间为高声速区域的间隙区域。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-101350号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
在梯子型滤波器中，通过利用串联臂谐振器与并联臂谐振器的阻抗特性来形成通带。但是，仅仅利用串联臂谐振器与并联臂谐振器的谐振频率以及反谐振频率，难以得到充分的频带外衰减特性。
另一方面，在专利文献1所述的利用活塞模式的弹性波谐振器中，设置低声速区域，在低声速区域的外侧设置高声速区域即间隙区域。由此，横模脉动被抑制。但是，在这样的构造中，由于必须设置低声速区域，因此存在弹性波谐振器的面积变大的问题。
本发明的目的在于，提供一种即使不使谐振器大型也能够减少横模脉动的影响的梯子型滤波器。
-解决课题的手段-
本发明所涉及的梯子型滤波器具备：由弹性波谐振器构成的串联臂谐振器、和由弹性波谐振器构成的多个并联臂谐振器，上述多个并联臂谐振器具有：与上述串联臂谐振器共同构成通带的第1并联臂谐振器、和第2并联臂谐振器，各弹性波谐振器具有：第1汇流条、第2汇流条、和一端分别连接于上述第1汇流条以及第2汇流条的多根第1电极指以及多根第2电极指，在将于弹性波传播方向观察上述多根第1电极指和上述多根第2电极指时重合的部分设为交叉宽度区域、将上述交叉宽度区域与上述第1汇流条、第2汇流条之间的区域设为间隙区域时，上述第2并联臂谐振器中的上述间隙区域的交叉宽度方向尺寸被设为比上述第1并联臂谐振器中的上述间隙区域的交叉宽度方向尺寸大，上述第2并联臂谐振器的谐振频率位于上述串联臂谐振器的谐振频率以上的频带。
在本发明所涉及的梯子型滤波器的某个特定的方面，上述第2并联臂谐振器的谐振频率位于上述串联臂谐振器的反谐振频率以上的频带。
在本发明所涉及的梯子型滤波器的另一特定的方面，在将由上述第2并联臂谐振器的电极指间距规定的波长设为λ、将上述交叉宽度区域的沿着交叉宽度方向的尺寸设为L1时，L1＜7×λ。
在本发明所涉及的梯子型滤波器的又一特定的方面，在将由上述第2并联臂谐振器的电极指间距规定的波长设为λ、将上述交叉宽度区域的沿着交叉宽度方向的尺寸设为L1时，L1＜4×λ。
-发明效果-
根据本发明，在第2并联臂谐振器，设置充分的高声速区域，因此即使不形成低声速区域也能够得到良好的谐振特性。此外，由于第2并联臂谐振器的谐振频率被设为高至串联臂谐振器的谐振频率以上，因此能够改善频带外衰减特性。此外，能够将横模脉动从串联臂谐振器的谐振频率附近远离。因此，能够改善频带外衰减特性。
附图说明
图1(a)是表示本发明的第1实施方式中使用的第2并联臂谐振器的电极构造的俯视图，图1(b)是第2并联臂谐振器的示意性的正面剖视图。
图2是表示比较例的电极构造的俯视图。
图3是实线表示第2并联臂谐振器的谐振特性、虚线表示为了比较而准备的间隙区域未被放大的弹性波谐振器的谐振特性的图。
图4是本发明的第1实施方式所涉及的梯子型滤波器的电路图。
图5是表示本发明的第1实施方式所涉及的梯子型滤波器的滤波器特性以及第1、第2并联臂谐振器和串联臂谐振器的谐振特性的图。
图6是表示本发明的第1实施方式的梯子型滤波器的滤波器特性和第2比较例的梯子型滤波器的滤波器特性的图。
图7是表示将本发明的第1实施方式的梯子型滤波器作为发送滤波器而具备的双工器中的发送特性以及第3比较例的发送特性的图。
图8是表示用于对横模脉动与谐振频率Fr之间的频率差ΔF进行说明的弹性波谐振器的谐振特性的图。
图9是表示交叉宽度区域的尺寸L1与ΔF/Fr的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的具体实施方式进行说明，从而使本发明清楚明了。
图4是本发明的第1实施方式所涉及的梯子型滤波器的电路图。梯子型滤波器1具有将输入端子2与输出端子3连结的串联臂。在该串联臂中，串联臂谐振器S1～S4被串联连接。设置多个并联臂以使得将串联臂与接地电位连结。在各并联臂设置并联臂谐振器P1～P4。并联臂谐振器P1～P3是本发明中的第1并联臂谐振器，与串联臂谐振器S1～S4共同形成通带。并联臂谐振器P4相当于本发明中的第2并联臂谐振器。
梯子型滤波器的通带是利用串联臂谐振器S1～S4的谐振特性和第1并联臂谐振器P1～P3的谐振特性而形成的。也就是说，通过并联臂谐振器P1～P3的谐振频率，构成位于通带的低频侧的衰减极。此外，通过串联臂谐振器S1～S4的反谐振频率，构成位于通带的高频侧的衰减极。
然而，仅仅利用这种串联臂谐振器S1～S4的谐振特性以及并联臂谐振器P1～P3的谐振特性，难以得到良好的频带外衰减特性。在本实施方式中，由于设置有第2并联臂谐振器P4，因此如以下详述那样，能够实现频带外衰减特性的改善。
串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P4由声表面波谐振器构成。
图1(a)是表示第2并联臂谐振器P4的电极构造的俯视图，图1(b)是第2并联臂谐振器P4的示意性的正面剖视图。
第2并联臂谐振器P4具有压电基板5。压电基板5由LiTaO3或者LiNbO3等压电单晶构成。然而，也可以取代压电单晶，使用压电陶瓷。
在压电基板5上形成图1(a)所示的电极构造。也就是说，形成IDT电极6、和被配置于IDT电极6的弹性波传播方向两侧的反射器7、8。
上述电极构造由Al、Cu、W、Pt、Au等适当的金属或合金构成。此外，这些电极构造也可以由将多个金属膜层叠而成的层叠金属膜形成。
反射器7、8是将多根电极指的两端短路而成的栅格型反射器。
IDT电极6具有第1汇流条11和第2汇流条12。第1汇流条11和第2汇流条12在弹性波传播方向延伸。第1汇流条11与多根第1电极指13的一端连接。第2汇流条12与多根第2电极指14的一端连接。多根第1电极指13以及多根第2电极指14在与弹性波传播方向正交的方向延伸。多根第1电极指13与多根第2电极指14相互间插合。在从弹性波传播方向来观察时，将第1电极指13与第2电极指14重合的部分设为交叉宽度区域。此外，将上述电极指13、14的延伸方向设为交叉宽度方向。在图1(a)中，在将弹性波传播方向上的电极指的尺寸定义为电极指的宽度时，多根第1电极指13以及多根第2电极指14的各电极指的宽度设为恒定。在将设置有IDT电极6的压电基板的表面的法线方向上的电极指的尺寸定义为电极指的厚度时，多根第1电极指13以及多根第2电极指14的电极指的厚度设为恒定。
在IDT电极6中，被图1(a)中的点划线A1和点划线A2夹着的矩形形状的区域为交叉宽度区域C。并且，在交叉宽度区域C的交叉宽度方向外侧形成间隙区域D1、D2。所谓间隙区域D1，是指第1汇流条11与交叉宽度区域C之间的矩形形状的区域。所谓间隙区域D2，是指第2汇流条12与交叉宽度区域C之间的矩形形状的区域。在间隙区域D1，仅第1电极指13位于沿着弹性波传播方向。因此，与交叉宽度区域C相比，间隙区域D1被设为高声速的区域。间隙区域D2也同样地，仅存在多根第2电极指14，因此是声速相对高的区域。另外，为了小型化，优选交叉宽度区域C的形状是矩形形状。但是，不是必须为矩形形状，在交叉宽度区域C，也可以对第1电极指13或者第2电极指14的交叉宽度方向的长度赋予变化。在该情况下，作为交叉宽度方向尺寸，使用第1、第2电极指的交叉部分的长度的相加平均值即可。
图3是表示上述第2并联臂谐振器P4的谐振特性与比较例的弹性波谐振器的谐振特性的图。实线表示第2并联臂谐振器P4的谐振特性。虚线是比较例的弹性波谐振器的谐振特性。
图2中通过俯视图来表示上述比较例的电极构造。如图2所示，在比较例的弹性波谐振器中，IDT电极106具有：第1、第2汇流条111、112、多根第1电极指113以及多根第2电极指114。将图1(a)与图2对比可知，在比较例的弹性波谐振器中，间隙区域的交叉宽度方向尺寸被设为较短，比交叉宽度区域的交叉宽度方向尺寸相比非常短。与此相对地，在图1(a)所示的实施方式中，间隙区域D1、D2的交叉宽度方向尺寸被设为与作为高声速层的交叉宽度区域C的交叉宽度方向尺寸同等程度。由此，通过对称性，能够增大通过高声速层而限制主模式的能量。因此，通过能量的限制，能够确保良好的谐振器特性。另外，也可以使间隙区域D1的交叉宽度方向尺寸与间隙区域D2的交叉宽度方向尺寸不同。
由于如上述那样间隙区域D1、D2的交叉宽度方向尺寸被设为较大，因此即使不设置低声速区域，如图3所示，在第2并联臂谐振器P4，也能够得到良好的谐振特性。也就是说，与虚线所示的比较例的谐振特性相比，能够增大反谐振频率下的阻抗相对于谐振频率下的阻抗的比即峰谷比。
此外，在图3的实线所示的谐振特性中，出现了箭头E所示的横模脉动，但该横模脉动的频率位置被设为比反谐振频率高的位置。因此可知，通过选择第2并联臂谐振器P4的谐振频率的位置，能够形成难以产生横模脉动E的影响的滤波器特性。此外，由于也可以不设置由宽幅部构成的低声速区域，因此在第2并联臂谐振器P4中也难以导致大型化。通过不设置宽幅部，能够加宽电极指的宽幅部与相邻的电位不同的电极指的缝隙，因此IDT电极的耐电压能够变高。
在本实施方式的梯子型滤波器1中，第2并联臂谐振器P4如上述那样构成，并且第2并联臂谐振器P4的谐振频率比串联臂谐振器S1～S4的谐振频率高。由此，能够实现梯子型滤波器的频带外衰减特性的改善。参照图5～图7来对此进行说明。
图5中，通过虚线F1以及点划线F2来表示上述实施方式的梯子型滤波器的滤波器特性。另外，虚线F1是点划线F2所示的滤波器特性的放大图。
此外，一并表示第1并联臂谐振器P1～P3、第1～第4串联臂谐振器S1～S4以及第2并联臂谐振器P4的谐振特性。
在本实施方式中，通过第1并联臂谐振器P1～P3的谐振频率，形成通带的低频侧的衰减极。此外，通过串联臂谐振器S1～S4的反谐振频率，衰减极被设置于通带高频侧。电就是说，通过第1并联臂谐振器P1～P3和串联臂谐振器S1～S4来形成通带。另一方面，第2并联臂谐振器P4的谐振频率比串联臂谐振器S1～S4的谐振频率更被配置于反谐振频率以上的频带。因此，在梯子型滤波器1中，能够实现比通带高频侧的衰减极更位于高频侧的频带外衰减量的放大。并且，在第2并联臂谐振器P4中，所述的横模脉动存在于比反谐振频率高的频率位置，因此横模脉动不位于梯子型滤波器1的通带内。因此，也难以产生通带的滤波器特性的恶化。
因此可知，在梯子型滤波器1中，由于具备上述第2并联臂谐振器P4，因此能够实现频带外衰减量的放大，能够得到良好的滤波器特性。
更优选地，第2并联臂谐振器P4的谐振频率最好处于串联臂谐振器S1～S4的反谐振频率以上的频带。由此，能够更有效地减少横模脉动的影响。
图6是表示上述实施方式的梯子型滤波器的滤波器特性、和为了比较而除了不具备第2并联臂谐振器P4以外同样构成的第2比较例的梯子型滤波器的滤波器特性的图。实线表示上述实施方式的结果，虚线表示第2比较例的梯子型滤波器的滤波器特性。
根据图6可知，在本实施方式的梯子型滤波器中，与不具有第2并联臂谐振器的第2比较例的梯子型滤波器相比，能够放大频带外衰减量。
图7是表示将上述实施方式的梯子型滤波器1作为发送滤波器而具备的双工器中的发送特性的图。图7的实线表示实施方式的结果，虚线表示第3比较例的结果。在第3比较例中，除了未设置第2并联臂谐振器P4以外，与上述实施方式同样地构成。根据图7可知，根据本实施方式，在较宽的频率范围，与第3比较例相比，能够放大频带外衰减量。
根据图6以及图7可知，在梯子型滤波器1中，通过设置第2并联臂谐振器P4，此外第2并联臂谐振器的谐振频率被设为高达串联臂谐振器S1～S4的谐振频率以上，因此能够大幅度地改善频带外衰减特性。
另外，在第2并联臂谐振器P4中，上述间隙区域D1、D2最好足够大，优选地，在将交叉宽度区域的交叉宽度方向尺寸设为L1时，最好设为L1＜7×λ，更加最好设为L1＜4×λ。以下对此进行说明。另外，λ是由弹性波谐振器的电极指间距规定的波长。
图8是用于对第2并联臂谐振器P4中的谐振频率Fr与横模脉动E的频率位置的差ΔF进行说明的谐振特性的图。也就是说，所谓频率差ΔF，是表示从横模脉动E的谐振频率Fr以什么程度频率偏离的尺度。
图9是表示使上述交叉宽度区域的交叉宽度方向尺寸L1变化的情况下的ΔF/Fr的变化的图。根据图9可知，若L1为7λ以下，则能够使ΔF/Fr为2％以上。也就是说，能够有效地使横模脉动远离谐振频率。因此，在较宽的频率范围，能够得到没有脉动的影响的频带外衰减特性。此外，若L1为4λ以下，则能够使ΔF/Fr为4.0％以上，能够使横模脉动进一步远离。因此，在更宽的频率范围，能够得到没有脉动的影响的良好的衰减特性。
另外，在本发明的梯子型滤波器中，串联臂谐振器以及第1并联臂谐振器的级数并不被特别限定。此外，也可以设置多个第2并联臂谐振器。进一步地，在设置多个第2并联臂谐振器的情况下，也不必使第2并联臂谐振器的谐振特性全部相等。进一步地，设置第2并联臂谐振器的并联臂的位置也可以从上述实施方式的情况下的位置变更。
-符号说明-
1...梯子型滤波器
2...输入端子
3...输出端子
5...压电基板
6...IDT电极
7、8...反射器
11...第1汇流条
12...第2汇流条
13...第1电极指
14...第2电极指
106...IDT电极
111、112...第1、第2汇流条
113...第1电极指
114...第2电极指
C...交叉宽度区域
D1、D2...间隙区域
P1～P3...第1并联臂谐振器
P4...第2并联臂谐振器
S1～S4...第1～第4串联臂谐振器

Claims (4)

1.一种梯子型滤波器，具备：
由弹性波谐振器构成的串联臂谐振器；和
由弹性波谐振器构成的多个并联臂谐振器，
所述多个并联臂谐振器具有：与所述串联臂谐振器共同构成通带的第1并联臂谐振器、和第2并联臂谐振器，
各弹性波谐振器具有：第1汇流条、第2汇流条、和一端分别连接于所述第1汇流条以及第2汇流条的多根第1电极指以及多根第2电极指，在将于弹性波传播方向观察所述多根第1电极指和所述多根第2电极指时重合的部分设为交叉宽度区域、将所述交叉宽度区域与所述第1汇流条、第2汇流条之间的区域设为间隙区域时，所述第2并联臂谐振器中的所述间隙区域的交叉宽度方向尺寸被设为比所述第1并联臂谐振器中的所述间隙区域的交叉宽度方向尺寸大，
所述第2并联臂谐振器的谐振频率位于所述串联臂谐振器的谐振频率以上的频带，
所述第2并联臂谐振器具有位于比所述通带高的频带内的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的梯子型滤波器，其中，
所述第2并联臂谐振器的谐振频率位于所述串联臂谐振器的反谐振频率以上的频带。
3.根据权利要求1或者2所述的梯子型滤波器，其中，
在将由所述第2并联臂谐振器的电极指间距规定的波长设为λ、将所述交叉宽度区域的沿着交叉宽度方向的尺寸设为L1时，L1＜7×λ。
4.根据权利要求3所述的梯子型滤波器，其中，
在将由所述第2并联臂谐振器的电极指间距规定的波长设为λ、将所述交叉宽度区域的沿着交叉宽度方向的尺寸设为L1时，L1＜4×λ。
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