CN107547064A - 声表面波滤波器、双工器及多工器 - Google Patents

Abstract

良好地保持声表面波滤波器的频带内的衰减特性、同时改善频带外的衰减特性。声表面波滤波器(1)中，并联臂谐振器(16)具有IDT电极部和反射器(16c)，IDT电极部中的梳状电极(16a及16b)的每一个具有汇流条电极(161a及161b)、和这些所连接的电极指(162a及162b)，被配置成梳状电极(16a)的电极指(162a)与梳状电极(16b)的电极指(162b)交替地位于声表面波的传播方向，反射器(16c)被配置成：反射器电极指(162c)与电极指(162a及162b)平行地位于声表面波的传播方向的IDT电极部的两侧，最接近的电极指(162a或162b)与反射器电极指(162c)的间隔为电极指(162a或162b)的主间距的10％以上且20％以下。

Description

声表面波滤波器、双工器及多工器

技术领域

本发明涉及具有谐振器的声表面波滤波器、双工器及多工器。

背景技术

以往，在开发接收频带相比发送频带更位于高频带侧的分波装置(例如参照专利文献1)。

专利文献1所述的分波装置是具备了梯型的发送滤波器的双工器，该发送滤波器具有多个串联臂谐振器与多个并联臂谐振器。在发送滤波器中，并联臂谐振器包括：具有比串联臂谐振器的谐振频率低的谐振频率的第1谐振器；和具有比串联臂谐振器的谐振频率高的谐振频率且具有比串联臂谐振器及其他并联臂谐振器低的静电电容的第2谐振器。而且，通过将第2谐振器的谐振频率设为比梯型的发送滤波器的谐振频率高的频率，从而能够提高发送滤波器的高频带侧的通过区域内中的隔离特性。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/046892号

现有技术涉及的分波装置中，通过针对想要使信号电平衰减的频率设置高频抑制用的陷波器，从而对于该分波装置的频带内而言，能够使衰减特性良好、且确保所需的信号电平。另一方面，在这种分波装置中，由于会产生在频带外的陷波器设为抑制对象的频率以外的频率中衰减特性恶化这样的、所谓的信号电平的反弹，故存在滤波器的特性劣化的课题。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的在于，提供能够良好地保持声表面波滤波器的频带内的衰减特性、同时改善频带外的衰减特性的声表面波滤波器、双工器及多工器。

为了达成上述目的，本发明涉及的声表面波滤波器的一形态具备至少一个串联臂谐振器和至少一个并联臂谐振器，所述并联臂谐振器的至少一个具有：一对梳状电极组成的IDT(InterDigital Transducer，叉指型换能器)电极部；和配置在所述IDT电极部的两侧的反射器，所述IDT电极部中，所述一对梳状电极的每一个具有：汇流条电极和与所述汇流条电极连接的相互平行的多个第1电极指，所述一对梳状电极中的一方的所述第1电极指与所述一对梳状电极中的另一方的所述第1电极指被配置成交替地位于声表面波的传播方向，所述反射器具有相互平行的多个第2电极指，且被配置在所述声表面波的传播方向的所述IDT电极部的两侧，使得所述第2电极指位于与所述第1电极指平行的位置，最接近的所述第1电极指和所述第2电极指的间隔为所述第1电极指的主间距的10％以上且20％以下。

由此，对于声表面波滤波器的发送频带内或接收频带内而言，能使特定频率的信号电平充分衰减且可确保所需的信号电平，并且对于频带外而言，能够抑制因抑制特定频率的信号电平而产生的所谓的信号电平的反弹。因此，能够良好地保持声表面波滤波器的频带内的衰减特性、同时改善频带外的衰减特性。也就是说，能够抑制发送信号包含无用噪声，并且在接收信号包含无用噪声的情况下减小无用噪声的影响。

再有，所述并联谐振器的至少一个也可以是在所述声表面波滤波器的频带外的频率下形成衰减极的陷波器。

由此，通过将并联臂谐振器的至少1个作为陷波器来使用，从而无需使用其他元件，就能够良好地保持频带内的衰减特性、同时改善频带外的衰减特性。

还有，所述串联臂谐振器与所述并联臂谐振器也可以构成梯型滤波器。

由此，在被用作为谋求低损耗特性的发送侧滤波器的梯型滤波器中，通过改善频带外的衰减特性，从而能够使得频带内的损耗特性也变得更良好。因此，能够抑制发送信号包含无用噪声。

另外，为了达成上述目的，本发明涉及的双工器的一形态具备具有上述特征的声表面波滤波器。

由此，能够提供既能良好地保持频带内的衰减特性、又能改善频带外的衰减特性的双工器。因此，在具有发送侧滤波器及接收侧滤波器双方的双工器中，能够改善发送侧滤波器中的衰减特性，并且也能够改善从接收侧滤波器向发送侧滤波器的信号的回绕引发的衰减特性的劣化。即，减小接收信号包含的无用噪声的影响，能够进一步抑制发送信号包含无用噪声。

此外，为了达成上述目的，本发明涉及的多工器的一形态具备具有上述特征的声表面波滤波器。

由此，在进行多个频带中信号的发送、接收或收发的多工器中，既能良好地保持频带内的衰减特性、又能改善频带外的衰减特性。因此，能够抑制发送信号包含无用噪声，并且在接收信号包含无用噪声的情况下减小无用噪声的影响。

根据本发明，能够提供既能良好地保持声表面波滤波器的频带内的衰减特性、又能改善频带外的衰减特性的声表面波滤波器及多工器。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的双工器的构成的概念图。

图2是表示实施方式涉及的声表面波滤波器中成为陷波器的并联臂谐振器的构成的示意图，(a)为俯视图、(b)为(a)示出的单点划线处的向视剖视图。

图3是表示在实施方式涉及的声表面波滤波器中、相对于IDT电极部的主间距的IDT电极部与反射器的间隔的图。

图4A是表示实施方式涉及的声表面波滤波器的通过特性的图。

图4B是表示实施方式涉及的声表面波滤波器的通过特性的图。

-符号说明-

1 双工器

2 天线

10 第1滤波器(声表面波滤波器)

12a、12b、12c 串联臂谐振器

14a、14b、14c、16 并联臂谐振器

16a、16b 梳状电极

16c 反射器

20 第2滤波器(声表面波滤波器)

22a、22b 串联臂谐振器

24 并联臂谐振器

26 纵耦合型滤波器

30 压电基板

31 密接层

32 主电极层

33 保护层

161a、161b 汇流条电极

162a、162b 电极指(第1电极指)

161c 反射器汇流条电极

162c 反射器电极指(第2电极指)。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。其中，以下所说明的实施方式均表示本发明优选的一具体例。因此，以下的实施方式所表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接方式等仅为一例，其主旨并不对本发明加以限定。由此，关于以下的实施方式中的构成要素之中、表示本发明的最上位概念的独立权利要求未记载的构成要素，能够作为任意的构成要素来说明。

再有，各图仅为示意图，并非一定是严格地被图示的附图。各图中，对实质上相同的构成赋予相同的符号，并省略或简化重复的说明。

(实施方式)

以下，利用图1～图4B对实施方式进行说明。

[1.双工器的构成]

首先，对本实施方式涉及的双工器1的构成进行说明。图1是表示本实施方式涉及的双工器1的构成的示意图。

双工器1例如是通过700MHz-3GHz程度的频带的声表面波的双工器。

如图1所示，双工器1在端口1中被连接于天线2。双工器1具备第1滤波器10和第2滤波器20。第1滤波器10相当于本发明中的声表面波滤波器。

第1滤波器10设置于端口1与端口2之间。第1滤波器10在压电基板30(参照图2的(b))上具备串联臂谐振器12a、12b、12c及12d与并联臂谐振器14a、14b、14c及16。

串联臂谐振器12a、12b、12c及12d串联地连接于端口1与端口2之间。再有，并联臂谐振器14a连接于串联臂谐振器12a与12b的连接点和基准端子(接地)之间。并联臂谐振器14b连接于串联臂谐振器12b与12c的连接点和基准端子(接地)之间。并联臂谐振器14c连接于串联臂谐振器12c与12d的连接点和基准端子(接地)之间。并联臂谐振器16连接于串联臂谐振器12a与12b的连接点和基准端子(接地)之间。并联臂谐振器14a、14b、14c及16相互并联地连接。由此，第1滤波器10构成串联臂谐振器12a与并联臂谐振器16、串联臂谐振器12b与并联臂谐振器14a、串联臂谐振器12c与并联臂谐振器14b、串联臂谐振器12d与并联臂谐振器14c所分别构成的组自端口1起连续地连接在端口1与端口2之间的梯型滤波器。在此，并联臂谐振器16被用作为陷波器。陷波器指的是在所期望的频率下使信号的插入损耗波形产生衰减极的元件。即，是指使得所期望的频率下的插入损耗无限大的元件。关于陷波器的构成，后面详述。

第1滤波器10例如被用作为发送侧的滤波器。第1滤波器10所连接的端口2连接于发送侧的其他电路。

第2滤波器20设置于端口1与端口3之间。第2滤波器20在压电基板30(参照图2的(b))上具备串联臂谐振器22a、22b、并联臂谐振器24、和纵耦合型滤波器26。串联臂谐振器22a、22b与纵耦合型滤波器26串联地连接于端口1与端口3之间。再有，并联臂谐振器24连接于串联臂谐振器22a与22b的连接点和基准端子(接地)之间。纵耦合型滤波器26虽然省略了图示，但构成为在信号的传播方向配置多级谐振器，且奇数级的谐振器彼此及偶数级的谐振器彼此分别并联地连接。

第2滤波器20例如被用作为接收侧的滤波器。第2滤波器20所连接的端口3连接于接收侧的其他电路。

串联臂谐振器12a、12b、12c及12d与并联臂谐振器14a、14b、14c及16的每一个如后面所详述的那样，由IDT(Inter Digital Transducer)电极部和设置在IDT电极部的两侧的反射器构成。串联臂谐振器12a、12b、12c及12d与并联臂谐振器14a、14b及14c的构成是同样的。并联臂谐振器16除了将IDT电极部与反射器的间隔限定为给定值以外，和串联臂谐振器12a、12b、12c及12d与并联臂谐振器14a、14b及14c的构成是同样的。因此，以下以并联臂谐振器16的构成为例来说明谐振器的构成。

[2.谐振器的构成]

接着，对谐振器的构成进行说明。在此，以并联臂谐振器16为例来说明。图2是表示本实施方式涉及的声表面波滤波器1中成为陷波器的并联臂谐振器16的构成的示意图，(a)是俯视图、(b)是(a)示出的单点划线处的向视剖视图。

如图2的(a)及(b)所示，并联臂谐振器16由形成在压电基板30上的、具有梳状形状的梳状电极16a及16b所组成的IDT电极部和反射器16c构成。

压电基板30例如由以给定的切角被切断的LiNbO₃的单晶体组成。压电基板30中，声表面波在给定的方向上传播。

如图2的(a)所示，压电基板30之上形成有对置的一对梳状电极16a及16b。梳状电极16a由相互平行的多个电极指162a和将多个电极指162a连接的汇流条电极161a构成。再有，梳状电极16b由相互平行的多个电极指162b和将多个电极指162b连接的汇流条电极161b构成。梳状电极16a与梳状电极16b构成为电极指162a与电极指162b交替地配置在IDT电极部的声表面波的传播方向上。其中，电极指162a及162b相当于本发明中的第1电极指。

再有，如图2的(b)所示，梳状电极16a及梳状电极16b成为密接层31与主电极层32被层叠的构造。

密接层31是用于使压电基板30与主电极层32的密接性提高的层，作为材料，例如能使用NiCr。密接层31的膜厚例如为10nm。

作为材料，主电极层32能使用例如Pt与含有1％Cu的Al的层叠膜，其膜厚例如分别为93nm与177nm。由此，能够简化制造工序，因而可实现低成本。

还有，反射器16c由相互平行的多个反射器电极指162c、和将多个反射器电极指162c的一端彼此及另一端彼此分别连接的反射器汇流条电极161c构成。反射器16c与上述的梳状电极16a及梳状电极16b同样，如图2的(b)所示，成为密接层31与主电极层32层叠的构造。其中，反射器电极指162c相当于本发明中的第2电极指。

另外，如图2的(a)所示，反射器16c配置于IDT电极部的声表面波的传播方向的两侧。也就是说，反射器16c配置于IDT电极部的两侧，以使得反射器16c的反射器电极指162c与IDT电极部的电极指162a及162b平行。

在此，对梳状电极16a、16b及反射器16c的设计参数进行说明。声表面波谐振器中，波长是由构成梳状电极16a及16b的多个电极指162a及162b的反复间距来规定的。将电极指162a及162b的反复间距称为主间距λ_IDT。具体是，如图2的(b)所示，主间距λ_IDT是在梳状电极16a中从按给定间隔形成有多个的电极指162a之中的一个电极指162a的一端侧到与这一电极指162a邻接的其他电极指162a的一端侧为止的距离。其中，主间距λ_IDT也可以设为在梳状电极16b中从按给定间隔形成有多个的电极指162b之中的一个电极指162b的一端侧到与这一电极指162b邻接的其他电极指162b的一端侧为止的距离。

此外，如图2的(a)所示，梳状电极16a及16b的交叉宽度L是指梳状电极16a的电极指162a和梳状电极16b的电极指162b重复的电极指长度。再有，对数是多个电极指162a或162b的根数。

再者，IDT电极的占空比指的是：电极指162a及162b相对于电极指162a及162b的主间距λ_IDT所占的比例。更具体的是，如图2的(b)所示，若将梳状电极16a及16b的电极指162a及162b的宽度设为W、将电极指162a与电极指162b之间的宽度设为S，则梳状电极16a及16b的占空比指的是W/(W+S)。IDT电极的占空比W/(W+S)例如为0.5。

进而，如图2的(b)所示，反射器16c的主间距λ_REF指的是：在反射器16c中，从按给定间隔形成有多个的反射器电极指162c之中的一个反射器电极指162c的一端侧到与这一反射器电极指162c邻接的其他反射器电极指162c的一端侧为止的距离。

还有，IDT电极部与反射器16c的间隔X是指最接近于IDT电极部的反射器电极指162c和最接近于反射器16c的电极指162a或162b的距离。具体是，在图2的(a)中，在配置在IDT电极部的左侧的反射器16c中，是指最接近于反射器16c的IDT电极部的电极指162a和最接近于IDT电极部的电极指162a的反射器电极指162c的间隔。在配置在IDT电极部的右侧的反射器16c中，是指最接近于反射器16c的IDT电极部的电极指162b与最接近于IDT电极部的电极指162b的反射器电极指162c的间隔。

一般而言，IDT电极部与反射器16c的间隔X，为了维持与信号传播的相关，设计为与电极指162a和电极指162b的间隔S同等的大小。若将电极指162a及电极指162b的每一个的宽度W和电极指162a与电极指162b的间隔S设为相同的宽度，则电极指162a与电极指162b的间隔S例如为0.25λ_IDT。也就是说，IDT电极部与反射器16c的间隔X被设计为0.25λ_IDT。

本实施方式涉及的声表面波滤波器1中，IDT电极部与反射器16c的间隔X被设定为IDT电极部的主间距λ_IDT的10％以上且20％以下。其中，关于IDT电极部与反射器16c的间隔X，后面详述。

进而，如图2的(b)所示，梳状电极16a、16b及反射器16c被保护层33覆盖。保护层33是以保护主电极层32不受外部环境影响、调整频率温度特性、及提高耐湿性等为目的的层。保护层33例如是以二氧化硅为主成分的膜。保护层33的膜厚例如为25nm。

另外，构成密接层31、主电极层32及保护层33的材料未被限定为上述的材料。进而，梳状电极16a、16b及反射器16c也可以不是上述层叠构造。梳状电极16a、16b及反射器16c例如既可以由Ti、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Pd等金属或合金构成，也可以由上述的金属或合金所构成的多个层叠体来构成。再有，也可以不形成保护层33。

再有，并联臂谐振器16的构造未被限定为图2的(a)及(b)所记载的构造。例如，梳状电极16a、16b及反射器16c也可以不是金属膜的层叠构造，而是金属膜的单层。

还有，压电基板30未限于以给定的切角被切断的LiTaO₃、LiNbO₃的单晶体，也可以由其他材料构成。此时，压电基板30既可以由一种材料构成，也可以是材料不同的多个层被层叠而成的构造。例如，也可以是在压电体层之上按顺序层叠了低声速膜与高声速膜的构造。此时，低声速膜也可以利用膜厚为125μm的硅膜、高声速膜也可以利用膜厚670nm的以二氧化硅为主成分的膜。根据该构成，能够使得谐振频率及谐振频率下的Q值与单层使用压电基板30的情况相比有所提高。通过利用Q值高的该声表面波谐振器，从而能够构成插入损耗小的滤波器。

再有，串联臂谐振器12a、12b、12c及12d与并联臂谐振器14a、14b及14c的构成，和并联臂谐振器16大致相同。其中，串联臂谐振器12a、12b、12c及12d与并联臂谐振器14a、14b及14c中，IDT电极部与反射器16c的间隔X未被限定为IDT电极部的主间距λ_IDT的10％以上且20％以下。关于串联臂谐振器12a、12b、12c及12d与并联臂谐振器14a、14b及14c的构成，省略详细的说明。

[3.梯型滤波器的通过特性]

接下来，关于作为梯型滤波器的第1滤波器10的通过特性，一边表示模拟结果一边进行说明。图3是表示在本实施方式涉及的声表面波滤波器1中相对于IDT电极部的主间距λ_IDT的IDT电极部与反射器16c的间隔X的图。图4A及图4B是表示本实施方式涉及的第1滤波器10的通过特性的图。

如图3所示，将相对于IDT电极部的主间距λ_IDT的IDT电极部与反射器16c的间隔X设定为A～I。也就是说，将IDT电极部的主间距λ_IDT设为4.303，将IDT电极部与反射器16c的间隔X设为A：1.129μm、B：1.043μm、C：0.957μm、D：0.871μm、E：0.785μm、F：0.699μm、G：0.613μm、H：0.527μm、I：0.411μm。此时的IDT电极部与反射器16c的间隔X相对于IDT电极部的主间距λ_IDT的比率X/λ_IDT为A：26.2％、B：24.2％、C：22.2％、D：20.2％、E：18.2％、F：16.2％、G：14.2％、H：12.2％、I：10.2％。其中，在图4A及图4B中，舍弃少数点以下，表示为A：26％、B：24％、C：22％、D：20％、E：18％、F：16％、G：14％、H：12％、I：10％。

将关于上述A～I的通过特性表示于图4A及图4B。如图4A及图4B所示，通过设置了并联臂谐振器16，从而虽然在声表面波滤波器1的频带外的频率770MHz的近旁，插入损耗有所提高，但频率815MHz的近旁，能发现插入损耗的劣化(所谓的反弹)。而且，可知：对于该反弹而言，反弹得以抑制，以使得衰减量随着从上述的A缩小为I而增大，IDT电极部与反射器16c的间隔X的比率X/λ_IDT变成与近旁频率下的插入损耗同等。

在此，如图4A所示，IDT电极部与反射器16c的间隔X相对于IDT电极部的主间距λ_IDT的比率X/λ_IDT为A：26％、B：24％、C：22％的情况下，产生反弹过度增大的缺陷。再有，在IDT电极部与反射器16c的间隔X相对于IDT电极部的主间距λ_IDT的比率X/λ_IDT小于I：10％的情况下，IDT电极部与反射器16c的间隔X比能制造的间隔的界限还窄，有可能无法制造。

因此，为了将反弹抑制成与近旁的频率下的插入损耗同等，且稳定为IDT电极部与反射器16c之间产生空隙地形成IDT电极部及反射器16c，优选将IDT电极部与反射器16c的间隔X设定为IDT电极部的主间距λ_IDT的10％以上且20％以下。

[4.效果]

以上，根据本实施方式涉及的声表面波滤波器1，对于声表面波滤波器的发送频带内或接收频带内而言，能够使特定的频率的信号电平充分衰减且可确保所需的信号电平，并且对于频带外而言，通过能够抑制因抑制了特定的频率的信号电平而产生的所谓的信号电平的反弹。因此，能够良好地保持声表面波滤波器1的频带内的衰减特性、同时改善频带外的衰减特性。由此，能够抑制发送信号包含无用噪声，并且在接收信号包含无用噪声的情况下减小无用噪声的影响。

另外，在上述实施方式中，虽然将第1滤波器10的并联臂谐振器16用作为陷波器，但也可以在第2滤波器20设置作为陷波器起作用的并联臂谐振器。该情况下，第2滤波器20相当于本发明中的声表面波滤波器。再有，也可以在第1滤波器10及第2滤波器20的双方都设置作为陷波器起作用的并联臂谐振器。

(变形例)

以下，对实施方式的变形例进行说明。上述的实施方式中，虽然对利用具备了作为陷波器起作用的并联臂谐振器的第1滤波器10的双工器1进行了说明，但本实施方式涉及的声表面波滤波器未被限定为使用于双工器，例如也可以使用于多工器。多工器进行多个频带中信号的发送、接收或收发。既可以作为多工器的发送侧滤波器而利用本实施方式涉及的声表面波滤波器，也可以作为接收侧滤波器而利用本实施方式涉及的声表面波滤波器。再有，作为陷波器起作用的并联臂谐振器也可以适宜地变更IDT电极部与反射器的间隔X，以便抑制不同的频率。

由此，在进行多个频带中信号的发送、接收或收发的多工器中，能够既良好地保持频带内的衰减特性、又改善频带外的衰减特性。因此，能够抑制发送信号包含无用噪声，并且在接收信号包含无用噪声的情况下减小无用噪声的影响。

例如，该多工器也可以是发送用具有与两种频带对应的两个滤波器、接收用具有与两个频带对应的两个滤波器的四工器(quadruplexer)。

(其他实施方式)

另外，本发明并未被限定为上述的实施方式所记载的构成，例如也可以如以下所示的变形例那样适宜地加入变更。

例如，在上述实施方式中，声表面波滤波器设为将700MHz-3GHz作为通过频带的滤波器，但未限于此，声表面波滤波器也可以是将其他频带设为接收频带的滤波器。再有，声表面波滤波器既可以是接收滤波器、发送滤波器的任一个，也可以是收发均能够进行的收发滤波器。

还有，上述实施方式中，虽然采取了作为梯型滤波器的发送侧的滤波器具备作为陷波器的并联臂谐振器的构成，但未限于此，也可以采取接收侧的滤波器具备作为陷波器的并联臂谐振器的构成。另外，未限于梯型滤波器，也可以是在其他型的滤波器具备作为陷波器的并联臂谐振器的构成。此外，陷波器未限于并联臂谐振器，也可以是串联臂谐振器，还可以是其他元件。

此外，针对上述的实施方式及变形例实施本领域的技术人员能想到的各种变形而得到的方式、或在不脱离本发明的主旨的范围内将上述实施方式及变形例中的构成要素及功能任意地组合而实现的方式也包含于本发明中。

本发明能够利用于利用了声表面波滤波器的多工器、发送装置、接收装置等的通信设备等中。

Claims (5)

1.一种声表面波滤波器，具备至少一个串联臂谐振器和至少一个并联臂谐振器，

所述并联臂谐振器的至少一个具有：一对梳状电极组成的叉指型换能器电机部即IDT电极部；和配置在所述IDT电极部的两侧的反射器，

所述IDT电极部中，所述一对梳状电极的每一个具有：汇流条电极和与所述汇流条电极连接的相互平行的多个第1电极指，所述一对梳状电极中的一方的所述第1电极指与所述一对梳状电极中的另一方的所述第1电极指被配置成交替地位于声表面波的传播方向，

所述反射器具有相互平行的多个第2电极指，且被配置在所述声表面波的传播方向的所述IDT电极部的两侧，使得所述第2电极指位于与所述第1电极指平行的位置，

最接近的所述第1电极指和所述第2电极指的间隔为所述第1电极指的主间距的10％以上且20％以下。

2.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其中，

所述并联臂谐振器的至少一个是在所述声表面波滤波器的频带外的频率下形成衰减极的陷波器。

3.根据权利要求1或2所述的声表面波滤波器，其中，

所述串联臂谐振器与所述并联臂谐振器构成梯型滤波器。

4.一种双工器，具备权利要求3所述的声表面波滤波器。

5.一种多工器，具备权利要求1～3中任一项所述的声表面波滤波器。