CN110235364A - 弹性波装置、双工器以及滤波器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够抑制IMD的产生且能够谋求进一步的小型化的弹性波装置。一种弹性波装置(1)，在具有压电性的基板(2)上设置有天线端子(3)、信号端子和多个谐振器(S1～S3、P1、P2)，多个谐振器(S1～S3、P1、P2)具有配置在串联臂的多个串联臂谐振器(S1～S3)，在多个串联臂谐振器(S1～S3)之中，最靠近天线端子(3)的串联臂谐振器(S1)的IDT电极的占空比小于剩余的串联臂谐振器(S2、S3)中的至少一个串联臂谐振器的IDT电极的占空比。
Description
技术领域
本发明涉及在串联臂设置有多个谐振器的弹性波装置、具有该弹性波装置的双工器以及滤波器装置。
背景技术
以往，使用了弹性波滤波器的双工器被广泛使用。弹性波滤波器是非线性器件。因此，在使用了弹性波滤波器的双工器中，存在容易产生交调失真(IMD：Inter ModulationDistortion)这样的问题。在下述的专利文献1记载的双工器中，在发送滤波器中，在最靠近天线端子的并联臂谐振器并联连接有电容器。通过并联连接电容器，从而最靠近天线端子的并联臂谐振器的谐振频率提高。由此，谐振频率位于2Tx-Rx频带的上端附近。因此，可减小提高了谐振频率的并联臂谐振器中的反射损耗，抑制了IMD的产生。与将并联臂谐振器、串联臂谐振器的IDT电极设为分割构造的技术相比，在专利文献1中，能够促进小型化。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-147175号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的双工器中，在发送滤波器中，在最靠近天线端子的并联臂谐振器并联地连接有电容器。因此，因为需要构成电容器，所以难以促进更进一步的小型化。此外，不得不与并联臂谐振器独立地构成电容器。
本发明的目的在于，提供一种能够抑制IMD的产生且能够促进进一步的小型化的弹性波装置。
本发明的另一个目的在于，提供一种具有本发明的弹性波装置的双工器以及滤波器装置。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备：具有压电性的基板；天线端子，设置在所述具有压电性的基板上，并与天线连接；信号端子，设置在所述具有压电性的基板上，并输入输出信号；以及多个谐振器，构成在所述具有压电性的基板上，并具有IDT电极，所述多个谐振器具有多个串联臂谐振器，所述多个串联臂谐振器配置在对所述天线端子和所述信号端子进行连接的串联臂，在所述多个串联臂谐振器之中，最靠近所述天线端子的串联臂谐振器的IDT电极的占空比小于剩余的串联臂谐振器中的至少一个串联臂谐振器的IDT电极的占空比。
在本发明涉及的弹性波装置的某个特定的方面中，最靠近所述天线端子的串联臂谐振器的IDT电极的占空比在所述多个串联臂谐振器的IDT电极的占空比之中最小。在该情况下，能够更加有效地抑制IMD的产生。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，所述剩余的串联臂谐振器具有谐振频率比最靠近所述天线端子的所述串联臂谐振器低的串联臂谐振器。在该情况下，能够确保对通带内的插入损耗变差的抑制、以及滤波器特性的陡峭性。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的方面中，在所述多个串联臂谐振器中，沿着弹性波传播方向的尺寸相对大的串联臂谐振器中的IDT电极的占空比大于沿着弹性波传播方向的尺寸相对小的串联臂谐振器的IDT电极的占空比。在该情况下，能够使弹性波装置更加小型。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，在所述多个串联臂谐振器之中，沿着弹性波传播方向的尺寸最大的串联臂谐振器的IDT电极的占空比在全部的所述谐振器的IDT电极的占空比之中最大。在该情况下，能够使弹性波装置更加小型。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，在所述多个谐振器之中，最靠近所述天线端子的谐振器是最靠近所述天线端子的所述串联臂谐振器。在该情况下，能够更有效地抑制IMD的产生。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，所述多个谐振器具有所述多个串联臂谐振器和连接在所述串联臂与接地电位之间的多个并联臂谐振器，并构成梯型滤波器。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的方面中，所述多个谐振器具有所述多个串联臂谐振器和设置在所述串联臂的纵向耦合谐振器型弹性波滤波器。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的方面中，所述信号端子是接收端子，所述弹性波装置是接收滤波器。
本发明涉及的双工器具备：第一带通型滤波器；以及第二带通型滤波器，与所述第一带通型滤波器公共连接于所述天线端子，所述第一带通型滤波器和所述第二带通型滤波器中的至少一者具有按照本发明构成的弹性波装置。
本发明涉及的滤波器装置具备：第一带通型滤波器，具有按照本发明构成的弹性波装置；以及至少一个带通型滤波器，公共连接于所述天线端子。在该情况下，按照本发明，能够提供一种能够抑制IMD的产生、且小型的、适合于CA(载波聚合)的滤波器装置。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置、双工器以及滤波器装置，能够有效地抑制IMD的产生，而且能够更进一步促进小型化。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的电极构造的俯视图。
图2是示出在本发明的第一实施方式中使用的单端口型弹性波谐振器的电极构造的俯视图。
图3是第一实施方式的弹性波装置的电路图。
图4是用于说明使用第一实施方式的弹性波装置的滤波器装置的电路图。
图5是示出串联臂谐振器S1以及为了比较而准备的弹性波谐振器的IMD特性的图。
图6是本发明的第二实施方式的弹性波装置的电路图。
图7是用于说明本发明的第三实施方式的弹性波装置的电极构造的俯视图。
图8是本发明的第三实施方式涉及的弹性波装置的电路图。
图9是用于说明作为本发明的第四实施方式的双工器的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此明确本发明。
另外，需要指出，在本说明书记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。
图1是示出本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的电极构造的俯视图。弹性波装置1具有基板2，该基板2具有压电性。具有压电性的基板2由LiTaO3或LiNbO3等的压电单晶构成。具有压电性的基板2也可以具有在支承基板上层叠了压电单晶膜的构造。此外，也可以代替压电单晶而使用压电陶瓷。在具有压电性的基板2上设置有天线端子3、作为信号端子的接收端子4、以及与接地电位连接的接地端子5～8。
图3是弹性波装置1的电路图。在弹性波装置1中，在连结天线端子3和接收端子4的串联臂中，相互串联地连接有多个串联臂谐振器S1、S2、S3。此外，在串联臂谐振器S1、S2之间的连接点和接地电位之间连接有并联臂谐振器P1。在串联臂谐振器S2、S3之间的连接点和接地电位之间连接有并联臂谐振器P2。即，弹性波装置1是作为多个谐振器而具有串联臂谐振器S1～S3以及并联臂谐振器P1、P2的梯型滤波器。
构成上述天线端子3、接收端子4、接地端子5～8、串联臂谐振器S1～S3以及并联臂谐振器P1、P2的电极材料没有特别限定。例如，可使用Cu、Al、Pt、Au、Mo、W等金属或以这些金属为主体的合金。此外，也可以使用层叠有多个金属膜的层叠金属膜。
另外，弹性波装置1被用作智能电话、便携式电话机等的接收滤波器。在本实施方式中，弹性波装置1是Band5的接收滤波器。
如图1以及图3所示，在多个串联臂谐振器S1～S3之中，串联臂谐振器S1是最靠近天线端子3的串联臂谐振器。此外，在多个谐振器之中，最靠近天线端子3的谐振器也是串联臂谐振器S1。
可是，串联臂谐振器S1由单端口型弹性波谐振器构成。图2是示出单端口型弹性波谐振器的电极构造的俯视图。在弹性波谐振器11中，在IDT电极12的弹性波传播方向两侧设置有反射器13、14。IDT电极12具有彼此相互交替插入的多根第一电极指12a以及多根第二电极指12b。在弹性波谐振器11中，第一电极指12a与第二电极指12b的电极指中心间距离为电极指间距P。而且，将第一电极指12a、第二电极指12b的宽度方向尺寸设为宽度W。在此，所谓宽度方向尺寸，是第一电极指12a、第二电极指12b的沿着弹性波传播方向的尺寸。IDT电极12的占空比用W/P表示。即，占空比是金属化比。
图4是用于说明使用弹性波装置1的滤波器装置的电路图。在滤波器装置15中，弹性波装置1的天线端子3与天线16连接。而且，在接收端子4的后级连接有放大器17。
弹性波装置1的特征在于，在多个串联臂谐振器S1～S3之中，最靠近天线端子3的串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比小于剩余的串联臂谐振器S2、S3中的至少一个串联臂谐振器S2、S3的IDT电极的占空比。由此，能够抑制IMD的产生，且能够谋求小型化。参照图5，对此进行更具体的说明。
图5是示出串联臂谐振器S1的IMD特性和为了比较而准备的弹性波谐振器的IMD特性的图。图5的实线示出串联臂谐振器S1的IMD特性，虚线示出为了比较而准备的弹性波谐振器的IMD特性。
另外，串联臂谐振器S1的设计参数如下。
IDT电极的占空比＝0.45，电极指的对数＝80根，电极指交叉宽度＝100.1(μm)。由电极指间距P确定的波长λ＝4.325(μm)。
反射器的电极指的根数＝20根。
关于为了比较而准备的弹性波谐振器，除了将IDT电极的占空比设为了0.65以外，设为与上述串联臂谐振器S1相同。
根据图5明确可知，在Band5的2Tx-Rx频带的IMD特性中，与为了比较而准备的弹性波谐振器相比，在串联臂谐振器S1中改善了IMD特性。本申请的发明人在实验上发现，如果减小配置在串联臂的串联臂谐振器的IDT电极的占空比，则能够谋求IMD特性的改善。而且，对IMD造成最大的影响的是靠近天线端子3的谐振器。
因此，在弹性波装置1中，减小了多个串联臂谐振器中的最靠近天线端子3的串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比。即，使串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比小于剩余的串联臂谐振器中的至少一个串联臂谐振器S2、S3的IDT电极的占空比。因此，能够有效地改善IMD特性。
在前述的专利文献1中，通过在并联臂谐振器并联地连接电容器，从而谋求了IMD的改善。相对于此，在弹性波装置1中，不需要为了IMD的改善而连接追加的电容器。因此，能够谋求进一步的小型化，而且还能够简化制造工艺。
另外，优选地，最靠近天线端子3的串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比最好在多个串联臂谐振器S1～S3的IDT电极的占空比之中最小。由此，能够更加有效地抑制IMD的产生。
在专利文献1记载的双工器中，通过在并联臂谐振器并联地连接电容器，从而提高了谐振频率。因此，滤波器特性的低频侧的衰减极靠近通带，提高了陡峭性。
优选不使最靠近天线端子3的串联臂谐振器S1的谐振频率最低。即，最好使串联臂谐振器S2、S3中的至少一者的谐振频率比串联臂谐振器S1低。这是因为，若最靠近天线端子3的串联臂谐振器S1的占空比变小，则谐振频率变高，谐振频率处的阻抗变高。因此，谐振频率处的阻抗特性劣化。因而，若串联臂谐振器S1的谐振频率位于通带内，则插入损耗有可能变差。在本实施方式中，通过不使最靠近天线端子3的串联臂谐振器S1的谐振频率最低，从而可有效地抑制通带内的插入损耗的变差。更优选地，最好剩余的串联臂谐振器S2、S3具有谐振频率比串联臂谐振器S1低的串联臂谐振器。由此，能够实现确保陡峭性和抑制插入损耗的变差。
优选地，串联臂谐振器S1的谐振频率最好在通带外。由此，能够更加有效地抑制插入损耗的变差。不过，串联臂谐振器S1的谐振频率也可以位于通带内。
此外，串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比在多个串联臂谐振器S1～S3的IDT电极的占空比之中也可以不是最小的。不过，优选像上述的那样，串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比最好是最小的。
另外，在多个串联臂谐振器S1～S3中，沿着弹性波传播方向的尺寸相对大的串联臂谐振器中的IDT电极的占空比最好大于沿着弹性波传播方向的尺寸相对小的串联臂谐振器的IDT电极的占空比。例如，在本实施方式中，如图1所示，与串联臂谐振器S2的沿着弹性波传播方向的尺寸相比，串联臂谐振器S3的沿着弹性波传播方向的尺寸大。在该情况下，优选地，串联臂谐振器S3的IDT电极的占空比最好大于串联臂谐振器S2的IDT电极的占空比。由此，能够谋求更进一步的小型化。这是由于以下的理由。若占空比变小，则金属化部分变少。在金属化部分中，声速慢。因此，若占空比变小，则金属化部分变少，声速变快。若声速变快(在电极指间距恒定的情况下)，则谐振频率或反谐振频率变高。因而，为了使谐振频率或反谐振频率保持恒定，需要增大电极指间距。因此，有可能导致弹性波谐振器的弹性波传播方向尺寸的大型化。
因而，像上述的那样，通过将沿着弹性波传播方向的尺寸相对大的串联臂谐振器S3中的IDT电极的占空比增大，从而能够谋求更进一步的小型化。
此外，优选地，在多个串联臂谐振器S1～S3之中，沿着弹性波传播方向的尺寸最大的串联臂谐振器S3的IDT电极的占空比最好在串联臂谐振器S1～S3以及并联臂谐振器P1、P2的IDT电极的占空比之中最大。由此，能够谋求弹性波装置的更进一步的小型化。
图6是本发明的第二实施方式涉及的弹性波装置的电路图。在弹性波装置21中，在对天线端子3和作为信号端子的接收端子4之间进行连接的串联臂，配置有串联臂谐振器S11、S12。在天线端子3与接地电位之间连接有并联臂谐振器P11。在串联臂谐振器S11、S12之间的连接点和接地电位之间连接有并联臂谐振器P12。在作为多个谐振器的串联臂谐振器S11、S12以及并联臂谐振器P11、P12之中，最靠近天线端子3的谐振器是并联臂谐振器P11。像这样，最靠近天线端子3的谐振器也可以不是串联臂谐振器S11，而是并联臂谐振器P11。
在该情况下，也只要多个串联臂谐振器S11、S12中的最靠近天线端子3的串联臂谐振器S11的占空比小于剩余的串联臂谐振器S12的IDT电极的占空比即可。另外，如图6所示，最靠近天线端子的串联臂谐振器S11以外的剩余的串联臂谐振器也可以是一个。
图7是用于说明第三实施方式的弹性波装置的电极构造的俯视图，图8是第三实施方式的弹性波装置的电路图。
在第三实施方式的弹性波装置31中，代替第一实施方式中的串联臂谐振器S3而设置有5IDT型的纵向耦合谐振器型弹性波滤波器32。即，在对天线端子3和作为信号端子的接收端子4进行连结的串联臂中，相互串联地连接有多个串联臂谐振器S1、S2和纵向耦合谐振器型弹性波滤波器32。在本实施方式中，弹性波装置31除了串联臂谐振器S1、S2以及并联臂谐振器P1、P2以外还具有纵向耦合谐振器型弹性波滤波器32作为多个谐振器。像这样，也可以在串联臂设置有纵向耦合谐振器型弹性波滤波器。
在该情况下，配置在串联臂的谐振器成为串联臂谐振器S1、S2以及纵向耦合谐振器型弹性波滤波器32。
在该第三实施方式中，也只要串联臂谐振器S1、S2中的最靠近天线端子3的串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比小于剩余的串联臂谐振器S2的IDT电极的占空比即可。由此，与第一实施方式的情况同样地，在第三实施方式中，也能够实现抑制IMD的产生。此外，因为不需要并联连接电容器，所以在弹性波装置31中也能够谋求小型化。
图9是用于说明作为本发明的第四实施方式的双工器的电路图。双工器41具有与天线42连接的公共端子43。在公共端子43作为第一带通型滤波器而连接有第一实施方式涉及的弹性波装置1。即，天线端子3与公共端子43连接。此外，在公共端子43还连接有第二带通型滤波器44。第二带通型滤波器44是具有发送端子45和输出端子46的发送滤波器。输出端子46与公共端子43连接。像这样，双工器41具备由弹性波装置1构成的作为第一带通型滤波器的接收滤波器和作为第二带通型滤波器44的发送滤波器。
此外，如在图4用虚线所示，在公共端子51不仅可以连接有作为第一带通型滤波器的弹性波装置1，还可以公共连接有通带不同的两个以上的带通型滤波器52、53。在该情况下，能够构成适合于载波聚合(CA)的捆绑型的滤波器装置。另外，在用于载波聚合(CA)等的情况下，只要在公共端子51公共连接有弹性波装置1和通带不同的至少一个以上的带通型滤波器即可。
另外，虽然在第一实施方式～第三实施方式中说明了关于接收滤波器的实施方式，但是本发明涉及的弹性波装置也可以应用于发送滤波器。即，在发送滤波器中，最影响IMD特性的也是最靠近天线端子的谐振器。因此，也能够将本发明应用于在串联臂具有多个串联臂谐振器的发送滤波器。
附图标记说明
1、21、31：弹性波装置；
2：具有压电性的基板；
3：天线端子；
4：接收端子；
5～8：接地端子；
11：弹性波谐振器；
12：IDT电极；
12a、12b：第一电极指、第二电极指；
13、14：反射器；
15：滤波器装置；
16：天线；
17：放大器；
21：弹性波装置；
32：纵向耦合谐振器型弹性波滤波器；
41：双工器；
42：天线；
43、51：公共端子；
44：第二带通型滤波器；
45：发送端子；
46：输出端子；
52、53：带通型滤波器；
P1、P2、P11、P12：并联臂谐振器；
S1～S3、S11、S12：串联臂谐振器。
Claims (11)
1.一种弹性波装置，具备：
具有压电性的基板；
天线端子，设置在所述具有压电性的基板上，并与天线连接；
信号端子，设置在所述具有压电性的基板上，并输入输出信号；以及
多个谐振器，构成在所述具有压电性的基板上，并具有IDT电极，
所述多个谐振器具有多个串联臂谐振器，所述多个串联臂谐振器配置在对所述天线端子和所述信号端子进行连接的串联臂，
在所述多个串联臂谐振器之中，最靠近所述天线端子的串联臂谐振器的IDT电极的占空比小于剩余的串联臂谐振器中的至少一个串联臂谐振器的IDT电极的占空比。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
最靠近所述天线端子的串联臂谐振器的IDT电极的占空比在所述多个串联臂谐振器的IDT电极的占空比之中最小。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述剩余的串联臂谐振器具有谐振频率比最靠近所述天线端子的所述串联臂谐振器低的串联臂谐振器。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述多个串联臂谐振器中，沿着弹性波传播方向的尺寸相对大的串联臂谐振器中的IDT电极的占空比大于沿着弹性波传播方向的尺寸相对小的串联臂谐振器的IDT电极的占空比。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述多个串联臂谐振器之中，沿着弹性波传播方向的尺寸最大的串联臂谐振器的IDT电极的占空比在全部的所述谐振器的IDT电极的占空比之中最大。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述多个谐振器之中，最靠近所述天线端子的谐振器是最靠近所述天线端子的所述串联臂谐振器。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述多个谐振器具有所述多个串联臂谐振器和连接在所述串联臂与接地电位之间的多个并联臂谐振器，并构成梯型滤波器。
8.根据权利要求1～6中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述多个谐振器具有所述多个串联臂谐振器和设置在所述串联臂的纵向耦合谐振器型弹性波滤波器。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述信号端子是接收端子，所述弹性波装置是接收滤波器。
10.一种双工器，具备：
第一带通型滤波器；以及
第二带通型滤波器，与所述第一带通型滤波器公共连接于所述天线端子，
所述第一带通型滤波器和所述第二带通型滤波器中的至少一者具有权利要求1～9中的任一项所述的弹性波装置。
11.一种滤波器装置，具备：
第一带通型滤波器，具有权利要求1～9中的任一项所述的弹性波装置；以及
至少一个带通型滤波器，公共连接于所述天线端子。
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