CN1118932C - 声表面波滤波器和多级声表面波滤波器 - Google Patents

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Abstract

压电衬底上，用IDT电极和位于其两边上的反射器电极构成的声表面波谐振器。两个所述声表面波谐振器位置相邻，使各声表面波的传播方向相互平行，使其声学耦合，构成具有用不同传播频率的多激励模式的声表面波滤波器。两个IDT电极的每一个的母线电极相互隔开，从这些母线电极的至少两点引出的引出电极相互电连接，用它为平衡输入和输出端的一边。结果，IDT电极的电极电阻值减小，使插入损耗减小。

Description

声表面波滤波器和多级声表面波滤波器
本发明涉及用于例如无线电通信设备中的高频波电路的声表面波滤波器。
由于声速为每秒几千米，波能有集中在传播介质表面上的多种性能，因此，用声表面波的(SAW)机电功能件在使硬件具有高密度方面受到人们注意。由于叉指式换能器(IDT)电极的发展和薄膜制造技术的进步使其能进一步改善，并特别适用于雷达延迟线和电视接收机的带通滤波器等方面。现在，SAW已广泛用作无线电通信设备中的接收和发送电路的RF和IF级滤波器。
近年来，由于各种移动装置采用数字式系统，使数字式便携式电话和无绳电话得到了巨大的发展。由于这些设备中用的通信系统有关于信号的幅度和相位的信息，所以IF级用的滤波器要求幅度特性的平坦度和群延迟偏转特性。为了区别相邻信道和规定信道的信号、还要求有优异的选择特性，具有窄转移带宽的急剧衰减也是一个主要条件。而且，近来IF滤波器前后级中的IC器件的平衡输入和输出也有进步，IF滤波器要求平衡的输入和输出。
一般说来，适用于IF级的SAW滤波器有已知的横向SAW滤波和纵向和横向模式耦合型两种SAW滤波器。横向SAW滤波器有优异的群延迟偏转特性，但是，它的插入损耗大、衰减特性差，元件尺寸大。另一方面，模式耦合型SAW滤波器具有急剧衰减特性，小的插入损耗，和小的元件尺寸，但它的群延迟偏转特性比横向模SAW滤波器的群延迟偏转特性差。纵向模式型SAW的特征是在通带附近的高频段边有大的假信号区，横模式型SAW滤波器的特征是有极窄的频带特性。从上述特性看，就移动通信设备用的IF滤波器而言、横(向)模式耦合型SAW滤波器的尺寸小，衰减特性优异，因此得到广泛应用。
以下说明常规的横(向)模式耦合型SAW滤波器。
图24是常规横模式耦合谐振器型SAW滤波器的结构图。图24中，部件241是单晶压电衬底。在压电衬底241上形成电极图形，能激励SAW。部件242a是压电衬底241上形成的IDT电极，在其两边上设置反射器电极242b和242c，形成能量密封型SAW谐振器。在压电衬底241上，由IDT电极243a和反射器电极243b和243c构成同样的SAW谐振器。而且，使这两个谐振器彼此邻近，由于在它们之间形成声学耦合，构成了SAW滤波器。
按上述结构构成的SAW滤波中，压电底上激励的两种SAW模频率由IDT电极的指状电极的横向宽度和相邻设置的两个SAW谐振器之间的距离确定，并确定滤波器的通带宽度。
上述结构的SAW滤波器中，可使带宽变得很窄，能够达到的滤波器的规定带宽(滤波器中心频率的正常带宽)最多为0.1％。为满足最新的数字式系统的需要，要求滤波器通过特性更宽的带宽并拓宽群延迟偏转特性的平坦带宽。
近来，前置和后置IF滤波器中的IC器件的平衡输入和输出已有改善。而且，严格要求IF滤波器平衡输入和输出。但是，如图24所示，常规SAW滤波器中，IDT电极242a、242a、243a的输入和输出级的指状电极的一边接地，这就不能构成平衡输入和输出滤波器。
而且，在IF滤波器与其前置级和后置级中的IC器件之间要求阻抗匹配，常规滤波器的输入和输出阻抗与IDT电极中包括的多对指状电极有关，IDT电极与滤波器特性密切相关，因此，不能在获得要求的阻抗值的同时又获得要求的滤波器特性。
为克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是：
(1)提供一种平衡型输入和输出结构，改善输入和输出端中平衡型端的平衡程度，实现小插入损耗；
(2)制成宽的通带宽度，使其相位和幅度特性平坦；
(3)提供有规定输入和输出阻抗的SAW滤波器。
为达到上述目的，本发明的SAW滤波器包括第1和第2声表面波谐振器，每个谐振器有设置于作为叉指式换能器电极的IDT电极两边上的反射器电极，所述谐振器位置相邻，在此位置中各声表面波的传播方向彼此平行，并声学耦合。
第1声表面波谐振器的第1IDT电极中包括的内母线电极与第2声表面波谐振器的第2IDT电极中包括的内母线电极是电隔离的。
所述第1IDT电极连到平衡型输入端，所述第2IDT电极连到平衡型输出端。
所述平衡型输端的一端电连到所述第1IDT电极的内母线电极的至少两处直接或间接引出的引出电极，所述平衡型输出端的一端电连接到所述第2IDT电极的内母线电极的至少两处直接或间接引出的引出电极，由此进行平衡工作。
用该结构，能获得例如具有平衡型输入和输出端，有插入损耗和良好平稳电平的SAW滤波器的主电极图形。
而且，为克服上述缺陷，按本发明的SAW滤波包括第1和第3声表面波谐振器，每个谐振器具有设置在IDT电极的两边上的反射电极作为叉指式换能器电极，所述谐振器设置于压电衬底上，其位置相邻，在该位置中各声表面波的传播方向相互平行。
第1和第3声表面波谐振器之间按相同的电极周期平行设置许多条线电极作为第1和第3声表面波谐振器的电极，所述多条线电极用母线电极与其它电极连接，构成有周期性结构的电极行，所述第1和第3声表面波谐振器位置与第2声表面波谐振器相邻，使其声音耦合，所述声表面波谐振器之间的相邻母线电极是电隔开的，所述第2声表面波谐振器的全部周期性结构电极接地。
假设构成第1和第3声表面波谐振器的IDT电极的指状电极的横向宽度为W1，构成第2声表面波谐振器的所述周期性结构电极性的条线电极长度为W2、W1与W2之间的关系式为1≤W2/W1。
用该结构使三个谐振频率之间的距离相等。达到输入和输出相等时，通常中的脉动减小，给出优异的异通特性。结果，能获得具有宽的带宽，平坦的通过特性和急剧的衰减特性的SAW滤波器。
而且，为克服上述缺陷，按本发明的SAW滤波器包括至少两个声表面波谐振器，每个谐振器具有作为叉指式换能器电极的在IDT电极两边上设置的反射器电极，其中至少两个所述谐振器设置在压电衬底上，所处的位置彼此相邻，各声表面波的传播方向彼此平行，使其声音耦合。
其特征是，至少一个IDT电极中包括多个指状电极，至少相邻指状电极按彼此相反的相位耦合，连接所述多个指状电极，使其不要消除各电荷。
用该结构，可获得有要求的输入和输出阻抗的SAW滤波器。
如上所述，按本发明，可提供小型SAW滤波器，它具有比常规谐振器小的插入损耗，平衡型输入和输出端中好的平衡度，或，它能提供平坦的滤波器通过特性和良好的附加频带衰减特性，或者，它具有要求的输入和输出阻抗。
图1是按本发明第1实施例的SAW滤波器的结构图；
图2是按本发明第1实施例的SAW滤波器的另一例的结构图；
图3是按本发明第1实施例的多级SAW滤波器的结构图；
图4是按本发明第1实施例的多级SAW滤波器的另一例的结构图；
图5是按本发明第2实施例的SAW滤波器的结构图；
图6是按本发明第2实施例的SAW滤波器的另一例的结构图；
图7是按本发明第2实施例的SAW滤波器的又一例的结构图；
图8是按本发明第2实施的多级SAW滤波器的结构图；
图9是按本发明第2实施例的多级SAW滤波器的另一例的结构图；
图10是按本发明第3实施例的SAW滤波器的结构图；
图11是说明按本发明第3实施例的SAW滤波的工作的激励模式的分布图；
图12是本发明第3实施例中W1＝W2＝W的情况下由SAW波长λ规定的W值的各模式的谐振频率的特性曲线图。
图13是按本发明第3实施例中的SAW滤波器的通过特性的对比例的实际测试曲线图；
图14是按本发明第3实施例中的谐振模式频率差的实际测试值与W2/W1的关系曲线图；
图15是展示按本发明第3实施例中的SAW滤波器的通过特性的实际测试曲线图；
图16是按本发明第3实施例中的SAW滤波器的另一例的结构图；
图17是按本发明第4实施例的SAW滤波器的结构图；
图18是按本发明第5实施例的SAW滤波器的结构图；
图19是按本发明第5实施例的SAW滤波器的电容等效电路图；
图20是按本发明第5实施例的SAW滤波器的另一例的结构图；
图21是按本发明第6实施例的SAW滤波器的另一例的结构图；
图22是按本发明第7实施例的SAW滤波器的另一例的结构图；
图23是按本发明第8实施例的SAW滤波器的另一例的结构图；
图24是常规SAW滤波器的电极图形图；
以下将结合附图说明本发明的优选实施例。
(实施例1)
图1是按本发明第1实施例的SAW滤波器的结构图；
如图1所示，在单晶压电衬底11上形成有条结形周期结构的电极图形，能激励SAW。并在该单晶压电衬底11上用IDT电极12a和反射器电极12b，12c构成能量级型第1SAW谐振器。而且，在压电衬底11上，用IDT电极13a和反射器电极13b，13c构成第2SAW谐振器，而且，这两个谐振器的位置彼此邻近，在其间形成声学耦合，构成SAW滤波器。
图1所示本发明第1实施例的SAW与图24所示常规SAW的电极图形结构之间的主要差别是，图24所示常规的两个彼此位置相邻的谐振器的公用母线电极244在IDT电极部分电分开成按本发明第1实施例中的第1由母线14和第2内母线15。第1母线14属于第1SAW谐振器，和第2母线15属于第2SAW谐振器。用该母线分开结构，第1和第2SAW谐振器能有电气上完全独立的输入或输出级。即，第1SAW谐振器的平衡的输级由第1母线电极14和包括与所述指状电极耦合的指状电极的IDT电极14a连接构成的指状电极构成。按相同的方式，第2SAW谐振器的平衡输出级用包括第2母线电极15和与所述指状电极耦合的指状连接构成的指状电极的IDT电极13a构成。这里，本发明的第1IDT电极相当于IDT电极12a。本发明的第2IDT电极相当于IDT电极13a。
连接信号线，可构成上述的平衡电路，给设置于IDT电极外边的彼此耦合的第1母线电极14和第3母线电极14a之间的点加输入信号，从设置于IDT电极外边彼此耦合的第2母线电极15和第4母线电极15a之间的点取出输出信号。用该步骤，能达到输入与输出平衡的目的。从底方案发现，用以上连接时，插入损耗量为32dB。
就上述平衡型输入端的一端而言，连线由第1母线电极14的一点引出，并引到平衡型输端中的一端，已说明了连线由第2母线电极15的一点引出的情形。与此相反，下面将说明从第1和第2母线电极14，15的两点引出连线的情形。
就该插入损耗而言，从第1母线电极14的两点引出两根连线(即引出指状电极16a，16b)，构成输边的端，从第2母线电极15的两点引出两根连线(即引出指状电极17a，17b)，构成输边的端，能改善平衡型输入和输出端中的平衡程度，可使每端中形成的损失差减小，由上述的大插入损耗减小到2.8dB。这在重量为重要参数的小型便携式通信设备中使其在平衡型的输入和输端中有更小的损失和平衡度起到重要的作用。换言之，图1中，在IDT电极12a与反射器电极12b，12c之间的空间形成从第1母线电极14的两端向外引出的指状电极16a，16b，如图所示，连接这些指状电极的端部，取得上述作用。第2母线电极15两端的引出指状电极17a，17b也有相同的作用。认为引出指状电极16a，16b是由与第1母线电极14的两端部连接的其它电极有相同长度的指状电极和与这两个指状电极的前端连接的长度短的引出电极构成的。引出电极17a，17b的说明相同。
图2是图1所示本发明第1实施例的改变例，与图1中相同标记标示的零部件相同，该处省去对它们的说明。
在压电衬底11上引出指状电极16a与16b之间形成连接布线图21，其线宽宽于谐振器电极宽度。图2中还示出进一步说明的一部分构成平衡型输入和输出端和外边布线构件25a之间连接用的一根连线21a。
压电衬底11上形成引出指状电极17a与17b之间连接布线图22，其线宽宽于谐振器电极宽度。如同一图所示的，还要进一步说明的一部分，构成平衡型输出端与外边布线件26a之间的连接用的连接区22a。
母线电极14a向外伸出，构成平衡型输出端和外部布线件25b之间连接用的另一连接区23。母线电极15b也向外伸出，构成平衡型输出端与外部布线件26b之间连接用的另一连接区24。
上述结构能有效地确保有低插入损耗和平衡型输入和输出端的SAW滤波器的低插入损耗特性和优良的平衡度，并使滤波器特性稳定。
上面已结合图1和2说明了单级结构的SAW滤波器的实例。这种SAW滤波器能用在多级结构中。
图3是一个实例，在同一压电衬底31上的多个SAW滤波器连接构成多级连接SAW滤波器时，能大大改善阻带和过渡带中的特性，尽管插入损耗会有一些增大。图3所示两级级联连接的滤波器包括图1所示的IDT电极12a和反射器电极12b，12c构成的第1SAW谐振器，和用IDT电极13a和反射器电极13b，13c构成的第2SAW谐振器，这两个谐振器位置相邻，在压电衬底31上构成SAW滤波器32和有其同结构的SAW滤波器33，两个部件用连结连接。
图3中，第1级SAW滤波器32的输出边上的引出电极17a和17b用连线39a和39b分别连到下一级SAW滤波器33的输入边上的引出电极16a和16b。是第1级输出的另一输出的IDT电极的母线电极15a用连结40连到下一级的另一输出的IDT电极。
按该方式，即使在滤波器之间，在39a和29b两处连接IDT电极的一部分，也能减小多级工作时的插入损耗增大，并改善平衡型输入和输出端的平衡程度。
图3所示输入和输出边上多级滤波器的布线连接与图1所示相同，并有同样的作用和效果。
图4是用衬底41上形成的布线图实现级间和输入和输出布线的一个实例。
压电衬底41上，构成与图1，2和3所示SAW滤波器有相同结构的第1SAW滤波器42和第2SAW滤波器43。
第1SAW滤波器42的输出边上的引出电极17a和17b用形成第1级间连接电极44a、44b连到第2SAW滤波器43的输入边上的引出电极16a和16b级间连接电极44a，44b的宽度比压电衬底41上形成的谐振器电极的宽度宽。而且，用构成第2级间连接电极45连接第1滤波器的另一输出15a与第2滤波器43的另一输入14a，第2级间连接电极45的宽度比压电衬底41的谐振器电极的宽度宽。
用其宽度比压电衬底41上形成的谐振器电极的宽度宽的布线图46连接第1滤波器42的输入边上的引出电极16a和16b。而且，布线图48的一部分扩大构成与平衡型输入的外布线件47的一个连接区46a，而且，外边IDT电极的母线电极14a向外扩大，构成与平衡型输入端的外部布线件47b的连接区48a。
另一方面，用布线图46b连接第2滤波器输出边上的引出电极17a与17b之间的区域，布线图46b的线宽比压电衬底41上形成的谐振器电极的宽度宽。而且，所述布线图形的一部分还延长。构成与平衡型输出端的外边布线图47c的连接区46c，母线电极15a向外延长，构成与平衡型输出端的外部布线件47d的连接区48a。
用该图形结构，能提供具有低插入损耗和优良平衡度的平衡型多级SAW滤波器。
设置于图3所示级间连接电极44b，45上的外部布线44c，45a在滤波器特性的调节用的外部电路元件连接中有用。
而且，由于在多级中的输入和输出阻抗不匹配，因此会出现不能获得良好很传输特性的情况。
这种情况下，诸如电感的电抗元件可作为匹配元件连接到级间连接电极用以进行调节。为此，外部布线用的连接区域44c，45a是有用的。此外，采用这种结构，即在同一压电衬底上或分开的衬底上形成如螺旋形电感的电抗元件，并且连接到级间连接电极，因此，不需要额外的空间。从而，能容易地减小滤波器电路尺寸。调节用的电抗元件可连到级间连接区44c，45a之任一区，而另一区接地。根据实验，多电抗元件连接到第1连接区44c时，能观察到滤波器传输特性的性得到改进。
(实施例2)
图5是按本发明第2实施例的SAW滤波器的结构图。
图5所示的压电衬底51上形成有条线形周期结构的电极图形，能激励SAW。压电衬底51上形成由IDT电极52a和反射器电极52b，52c构成的能级型第1SAW谐振器。而且，还在压电衬底51上构成由IDT电极和反射器电极54b，54c构成的第3SAW谐振器。
这里要特别指出。带有反射器电极53b，53c的第1SAW谐振器与第3SAW谐振器之间形成的第2SAW谐振器的IDT电极部件有与反射器电极相同的结构，并用其长度与第1和第3SAW谐振器中的IDT电极51a，54a的指状电极宽度相同的周期性结构条线电极行53a构成。
换言之，即使第2SAW谐振器的电极部件结构与上述IDT电极52a，54a的结构不同，而变成周期性条线电极行53a，假若电极周期相同，SAW也能按完全相同的方式发送。而且，中心部分第2SAW谐振器的声波特性与IDT电极结构情况产生的声波特性不同。
上述三个SAW谐振器彼此位置相近，有声耦合。相邻部件的母线电极电气独立。从母线电极55的两端邻接到第1SAW谐振器中IDT电极的第2SAW，向外构成的第1和第2指状电极57a和57b在IDT电极52a与反射器电极52b，52c之间的空间中构成平衡型输入端的一部分。还从母线电极5b的两端邻接到第3SAW谐振器中IDT电极的第2SAW，朝外构成的第3和第4指状电极58a和58b在IDT电极54a与反射器电极54b，54c之间的空间中构成平衡型输出端的一部分。上述电极结构是按本发明的具有低插入损耗的平衡型输入和输出端的三模式SAW滤波的基本结构。
图6是图5所示的三模式SAW滤波器用的本发明的平衡型输入和输出端的连接实例。
如图所示，用连线61a，61b连接第1SAW谐振器的第1指状电极57a和第2指状电极57b，构成平衡型输入端的一个输入端，连线62从外边IDT电极的母线电极55a引出，构成平衡型输入端的另一输入端。而且，用连线63a，63b连接第3SAW谐振器的第3指状电极58a和第4指状电极58b，构成平衡型输入端的一个输入端，从外边IDT电极的母线电极56a引出连线64，构成平衡型输入端的另一输出端。
图7是三模式SAW滤波器的平衡型输入和输出端的结构的另一实施例。
如图所示，第1SAW谐振器的第1指状电极57a与第2指状电极57b之间的区域用布线图71连接，布线图71的线宽比压电衬底51上形成的谐振器电极宽度宽。而且，图形71进一步延伸。构成与外部布线件75a的连接区71a，而且，IDT电极的母线电极55a向外延伸，构成与外部布线件75的连接区73，压电衬底51上形成第3SAW谐振器的第3和第4指状电极58a和58b之间的区域，构成谐振器电极，并用布线图72连接，布线图72的线宽比谐振器电极宽。布线图72进一步延伸延，构成与外部布线件76a的连接区72a、IDT电极的母线电极56a朝外延伸，构成与外部布线件76的连接区24。按这种结构，与第1实施例所述的SAW相同，有可能提供如第1实施例所述的、插入损耗进一步减小并容易与外部电路连接的三模式SAW滤波器。
图8展示如图5所示的级联台阶式连接的多个三模式SAW滤波器。
如图所示，压电衬底81上形成第1三模式SAW滤波器82和第2三模式SAW滤波器83。用连接线83a、83b和84将第1滤波器82的输出边上的3第和第4指状电极58a，58b和输出边上的母线电线56a台阶式连接到第2滤波器83的输入边上的第1和第2指状电极57a，57b和输入边上的母线电极55a。输入和输出电路的平行式连线与图6所示单级滤波器的布线结构完全相同。
图9是图8所示级联连接三模式SAW滤波器的级间结构的输入和输出结构的另一实例。
如图所示，压电衬底91上形成第1三模式SAW滤波器92和第2三模式SAW滤波器93。用级间连接电极94a，94b，和95级间连接两个滤波器，级间连接电极94a，94b和95的宽度比用设置于压电衬底91上的第1滤波器92的输出边上的第3和第4指状电极58a，58b，母线电极56a，和第2滤波93器的输入边上的第1和第2指状电极57a，57b，和输入边上的母线电极55a构成的谐振器电极的宽度宽。每个连接电极的一部分上形成的区域94c，95a便于用作连接外部元件，用于调节滤波器特性。输入电路和输出电路布线图与图7所示单级滤波器结构的输入和输出电路布线图完全相同。
如上所述，按实施例1和2，由于IDT电极的母线电极是电气独立的，因此，能实现平衡的输入和输出模式，用电极接地，使滤波器特性不受浮动电容影响，因此，能提高阻带和过渡带中的特性，而且，由于本发明的特征是引出电极结构，因而能明显降低插入损耗和提高平衡型输入和输出端中的平衡度。
实施例3中，用了一个平衡型三模式滤波器的实例，其中用的图5所示中心部分谐振器的IDT电极有与反射器电极结构相同的周期性结构的电极结构。即使该部分是与迄今用的电极结构相同的IDT电极结构，用本发明的平衡布线连接能按完全相同的方式精确提高滤波器特性。
(实施例3)
图10是按本发明SAW滤波器第3实施例的结构图。
图10中，部件101是单晶压电衬底。在压电衬底101上形成电极图形，能激励SAW。压电衬底101上形成用IDT电极102a和反射器电极102b，102c构成的能量级型第1SAW谐振器，还在压电衬底101上形成用IDT电极104a和反射器电极104b，104c构成的第3SAW谐振器。包括反射器电极103b，103c的第1SAW谐振器与第3SAW谐振器之间形成的第2SAW谐振器的电极部分有与反射器电极相同的结构。
如上所述，即使第2SAW谐振器的电极部件103a与上述IDT电极的结构不同，而变成周期性结构的条线电极行，若电极周期相同，SAW也能以完全相同的方式传送。而且，位于中心部分的SAW谐振器的声学特性与用IDT电极结构时的声学性能无差别。
而且，假定第1和第3SAW谐振器中IDT电极102a，104a的指状电极宽度为W1，构成第2SAW谐振器的IDT电极部件103a的条线长度为W2，并设定W1和W2之间的尺寸关系是W1≤W2。
上述三个SAW谐振器与另一个位置邻近的谐振器声音耦合。第1SAW谐振器中的IDT电极102a的指状电极连到平衡型输入端“IN”，第3SAW谐振器中IDT电极104a的指状电极连到平衡型输出端“OUT”。第2SAW谐顺中周期性结构的条线电极行103a接地。
以下说明有上述结构的SAW滤波器的工作。
图11是本实施例的SAW滤波器的激励模式分布曲线图。与图10中有相同标记指示的部件相同。图11(a)是图10所示SAW滤波器的电极结构图。由于第1至第3SAW谐振器的位置相近，在其间产生声音耦合，并激励出有图11(b)所示电位的第1，第2和第3模式。这里，由于位于中心的第3SAW谐振器的电极部件103a全部电接地，在中心第2模式电位分布的极性相反，所以，在与第1和第3模式相同的电平能获得强激励强度。当使第1级构成由有效利用三个激励模式构成的多级模式滤波器时，能获得有宽的频带宽度和急剧衰减特性的SAW滤波器。
图12是用波导路径模式分析得出的W1＝W2＝W时，每个模式的谐振频率变化与用SAW波长λ归一化的W值之间的关系曲线图。如图12所示，对某个给定的W值，第1模式与第2模式之间的频率差Δ/和第2模式与第3模式之间的频率差Δ2的值不同。即，看50系统，如图13所示，SAW滤波器的通过特性与三个谐振模式的峰值之间的距离不等，如曲线131所示。而且，即使输入和输出匹配时，如曲线132所示，频带中保留有脉动，滤波器特性变坏。
这里，图14中展示出构成第2SAW谐振器的电极部件103a的线条长度W2与第1和第3SAW谐振器中IDT电极102a的指状电极横差宽度W1之比的影响。图14中，展示出谐振模式中频率差(图13中的Δ1和Δ2)的实际测试值的归一化值与具有图10所示结构的本发明的SAW滤波器中W2/W1的关系曲线。图14展示的是第1和第3SAW谐振器的IDT指状电极横差宽度W1为6.5波长时，和组合间隙长度为1波长构成第2SAW谐振器的电极部件103a的线条长W2的变化。如图14所示，W2/W1约为1.13时Δ1与Δ2相等，即，三个谐振频率之间的距离相等。在允许范围内，W1与W2之间的尺寸关系可设定为1≤W2/W1≤1.3。特别是考虑到制造中的分散性，W1和W2的值可设定为1≤W2/W1≤1.16。
图15展示出W1＝6.5波长，W2＝7.5波长，W2/W1＝1.15时SAW滤波器的通过特性。图15中，数字151表示50欧系统中观察到的特性，152表示匹配时的特性。可以看出，与图13所示相比，通带中的脉动明显地降低，给出优异的通过特性。
如上所述，按本发明实施例3，三个SAW谐振器位置相邻，中心SAW谐振器的电极部件由线条构成，条线的周期性结构稍长于第1和第3SAW谐振器的IDT指状电极的横差宽度，全部线条接地。用该结构，能获得具有宽的频带宽度，平坦的通过特性和急剧衰减特性的SAW滤波器。
而且，由于IDT电极中心部分的母线电隔离，因此，有可能使第1SAW谐振器的IDT电极102a和第3SAW谐振器的SAW谐振器104a的IDT电极布线全部独立，从而制成SAW滤波器的平衡输入和输出。结果，滤波器特性不受浮动电容或与电极接地状态的影响，进一步改善阻带和过渡带的特性。此外，有可能将诸如IC的平衡型元件连接到滤波的前级和后级，而无需用如对特称-和不对称变换器的任何额外的外部电路，使整个电路的噪声特性得到改善。
图10中，第2SAW谐振器的电极部件103a经第3SAW谐振器的IDT电极104a和反射器电极104c之间的空间中存在的电极图形接地，但结构不限于此；也可经电极部件103a两边上的反射器电极103b，103c接地。
该实施例3中，用单级结构的SAW滤波器为例进行了说明。但是，如图16所示，用级联连接同一压电衬底161上的多个SAW滤波器162，163，构成多级连接型SAW滤波器时，尽管插入损耗有一定程度的增大，但能显著提高阻带和过渡带的特性，提供更优异的滤波器特性。这种情况下，最好使前级SAW滤波器的第1SAW谐振器电极连接到平衡型输入端，后级SAW谐振器的第3SAW谐振器电极连接到平衡型输出端。这里因为滤波器能容易地连接到诸如平衡型前端IC的外围电路，而不需确保布线接地，因此，能获得浮动电容影响更小的稳定的滤波器特性。
而且，由于各级中的输入和输出阻抗不匹配，所以，简单级联连接的SAW滤波器不会有好的传输特性。这种情况下，诸如电感的电抗元件作为匹配元件可连接到级间连接电极图164、165。这种情况下，为使平衡型输入和输出电路完全一致，要求在电极图164和165之间连接匹配元件。但是，实际上级间部分没有与输入和输出端的电连接，只有声学耦合。而且，假若一个电极图(例如，电极图165)直接接地，另一个电极图(例如，电极图164)经电抗元件接地，能实现与两电极图形之连有电抗元件时的相同的工作。而且，采用这种结构时，可在电极图形上制成接地布线，因而能减少连线。
(实施例4)
图17是按本发明SAW滤波器第4实施例的结构图。
图17中，部件171是单晶压电衬底。在压电衬底171上形成电极图形，能与第3实施例相同的方式激励SAW。压电衬底171上形成用IDT电极172a和反射器电极172b，172c构成的能量级型第1SAW谐振器。在压电衬底171上还形成用IDT电极173a和反射器电极173b，173c构成的能量级型第2SAW谐振器和用IDT电极174a和反射器电极174b，174c构成的能量级型第3SAW谐振器。而且，这三个SAW谐振器的位置相邻近，相互邻近的IDT电极的母线电极电气独立。并用公共母线连接反射器电极。第1SAW谐振器中的IDT电极172a的指状电极连接到平衡型输入端“IN”，第3SAW谐振器中IDT电极174a的指状电极连接到平衡型输出端“OUT”。第2SAW谐振器中IDT电极173a的指状电极全部接地。而且，假设第1和第3SAW谐振器中IDT电极172a、和174a的指状电极横差宽度为W1时，第2SAW谐振器中IDT电极173a的指状电极横差宽度是W2时，设定W1和W2的尺寸关系是W1≤W2。
就具有上述结构的SAW滤波器而言，中心部分的第2SAW谐振器的电极结构从上述第3实施例中的周期性结构的条线电极行变成IDT电极173a，但当按相同模式精确地进行SAW传输时，其基本工作与10图所示第3实施例的情形相同。而且，能按与第3实施例相同的方式使SAW滤波器的通过特性平坦并抑制阻带中的乱真信号。
按该实施例4，三个SAW谐振器的位置彼此相邻，构成中心第2SAW谐振器的全部IDT电极173接地，它们的横向宽度稍长于第1和第3SAW谐振器的IDT指状电极的横向宽度，由此能获得有宽的频带宽度和平坦的通过特性和急剧衰减特性的SAW滤波器。而且，由于IDT电极中心部分的母线电隔离，就有可能使第1SAW谐振器的IDT电极172a和第2SAW谐振器的SAW谐振器174a全部独立布线。因此，能实现SAW滤波器的平衡输入和输出。结果，滤波器特性不受浮动电容或电极接地状态的影响。能改善阻带和过渡带的特性。此外，可以将诸如IC的平衡型元件连接到滤波器的前级和后级，而不用诸如平衡-不平衡变换器的额外的外部电路，因此，改善了整个电路的噪声特性。
而且，实施例4中，级联连接多个SAW滤波器构成多级连接SAW虑波器时，能明显改善过渡带和阻带的特性。级联连接法和电抗元件(匹配元件)连接到级间部件的方法与图18所示第3实施例中的方法完全相同，而且对滤波器特性的影响也与第3实施例所述影响相同。
上述第3实施例中，如图10所示，按相位彼此相反的方式设置第1SAW谐振器的IDT电极102a和第2SAW谐振器的IDT电极104a。但是，发明不限于该结构，电极也可以按相同相位设置。甚至在这种情况下，只是附加频带乱真的存在模式稍有不同，而作用和效果无差别。就此而言，同样应用于第4实施例。
上述第3和第4实施例中，输入和输端是平衡型的，但是，它们不限于所述结构，这可以接地，输入和输出端的各单边分别用非平衡型。而且，任何一边接地时，能构成有平稳端-不平衡的端的SAW滤波器。
(实施例5)
图18是按本发明SAW滤波器实施例5的结构图。
图18中，部件181是单晶压电衬底。在压电衬底181上形成周期性结构的电极图形，能激励SAW。压电衬底181上形成用IDT电极182a和反射器电极182b，182c构成的能量级型第1SAW谐振器。还在压电衬底181上形成由IDT电极183a和反射器电极183b，183c构成的能量级型第2SAW谐振器。
如图18所示，连接3组第1、第2和第3分开电极184a、184b降184c构成了构成第2SAW谐振器用的IDT电极183a。这里，按相反的相位设置第1和第2分开的IDT电极184a和184b，按相同相位设置第2和第3分开的IDT电极184b和184c。后面将说明相同相位和相反相位。
这些电极组的连接方法说明如下。
第1分开的IDT电极184a和的下电极(外边母线电极)1841。和第2分开的IDT电极184b的上电极(里边母线电极)1842i经第1分开的IDT电极184a中包括的第5指状电极184a5和短连接电极184a6而互连。而且，连接第2分开的IDT电极184b的下电极(外边母线电极)1842。和第3分开的ID极184c的下电极(外边母线电极)18430。
用上述方法构成了构成第2SAW谐器用的IDT电极183a。
上述的分组方法是按里边母线电极的分割状态和外边母线电极的分割状态进行的。
即，由于分割上电极1843i和上电极1842i，分割成第3分开的IDT电极184c和第2分开的IDT电极184b。而且，由于分割下电极1842o和下电极1841o，分割成第2分开的IDT电极184b和第1分开的IDT电极184a。
并且第1和第2两个谐振器位置相邻，并且两个谐振器构成之间可声音耦合。
而且，IDT电极182a的上电极和下电极分别连接到平衡型输入端“IN”，构成IDT电极183a的第1分开的IDT电极184a匠下电极和第2分开的IDT电极184b的上电极连到一个平衡型输出端“OUT”，第2分开的IDT电极184b的下电极和第3分开的电极184c的下电极连接到另一平衡型输出端“OUT”，第1分开的IDT电极184a的上电极和第3分开的IDT电极184c的上电极接地，由此，构成平衡型输入和输出。
这里，对相同相位和相反相位进行了以上说明。
首先，说明了相邻的两个指状电极(一对指状电极)的位置结构关系。
按相同相位关系的相邻的两个指状电极是指所述两个指状电极之一连接到里边母线电极并由里向外延伸，另一指状电极连到外边母线电极并从外向里延伸，的这样一种连接关系。而按相反相位关系的相邻两个指状电极是指所述两个指状电极均连接到里边母线电极并由里向外延伸，或两个指状电极均连接到外边母线电极并由外向里延伸，这样的连接关系。这里，里边和外边母线电极的电荷不同，所述相邻两个指状电极之间的节距(两个中心之间的距离)是1/2λ，其中λ是激励的声表面波的波长。若指状电极之间的节距可以是(m+1/2)λ，m＝0、1、2、3…。在这种情况下，若节距是(m+1)λ，迪就表示与上述向相位关系和反相位关系完全相反。
实际上，观察图18所示第1分开的IDT电极184a时，例如，第1指状电极184a1和第2指状电极184a2是同相位关系，第4指状电极184a4和第5指状电极184a5也是同相位关系，而且第1分开的IDT电极184a中包括的全部指状电相是同相位关系。同样，第2和第3分开的IDT电极184b、184c中包括的全部指状电极是同相位关系。
之后，关于一对指状电极184a5和184b1，由于指状电极184a5连到外边母线电极184lo，指状电极184b1连接到外边母线电极1842o，它们是反相位关系。这些相邻的两个电极位于第1分开的IDT电极184a与第2IDT电极184b之间的分开点处。
而且，不用说，三组电极的上述位置关系的反相位或同相位是根据上述相邻两个指状电极的关系。这一点在其它实施例中也相同。
而且，以下将说明第5指状电极184a5的短长度方向的宽度。
图18中，结构中的第5指状电极184a5的宽度与所示的其它指状电极的宽度相同。但，并不限于此。其宽度当然也可以比其它指状电极的宽度宽。由此使指状电极的电阻值减小。而且，包括它的IDT电极的阻值也变小了，由此能减插入损耗。这也能适用于其它实施例。
关于上述按第5实施例构成的SAW滤波器的工作说明如下。
图19是按第5实施例的电容等效电路图，图中C1是构成第1SAW谐振器的IDT电极182a的电容量，Ca，Cb和Co是第1、第2和第3IDT电极184a，184b和184c的电容量、Ca、Cb和Cc含成为第2AW谐振器IDT电极183a的总电容C2。这里，假定IDT电极183a中包括的指状电极耦合数为n，第1、第2和第3分开的IDT电极184a、184b、184c的耦合数分别是na、nb、nc，其关系为n＝na+nb+nc。上述SAW滤波器中IDT电极182a，183a的电容量由电极的耦合数决定。假定IDT电极182a的耦合数为n，IDT指状电极耦合的电极容量是C，C1，Ca，Cd和Cc可分别表示于下：
C1＝n×c
Ca＝na×C＝C1×na/n＝C1×na/(na+nb+nc)
Cb＝nb×C＝C1×nb/n＝C1×nb/(na+nb+nc)
Cc＝nc×C＝C1×nc/n＝C1×nc/(na+nb+nc)而且，从图19的电容等效电路图，用Ca、Cb、Cc可将总电容C2用下式1表示：式1： C 2 = C C C b + C b C C + C C C a C a + C c = ( n a n b + n b n c + n c n a ) × C 1 ( n a + n c ) × n
例如，假设分开的IDT电极184a，184b，和184c的耦合数相等，即：na＝nb+nc＝n/3，则关系变成C2＝C1×1/2，C2的容量变成C1容量的一半。改变分开的IDT电极184a，184b，和184c的耦合数na，nb和nc。按等式(1)IDT电极183a的总电容变化范围是C1×1/4＜C2＜C1。即，用分开的IDT电极184a、184b、和184c的分割比来控制IDT电极183a的总电容。
而且，该情况下，第1、第2和第3分开的IDT电极184a，184b和184c的电极上的电荷不会相互抵消。由第1、第2和第3分开的IDT电极184a，184b和184c构成的SAW变成相位相同。所以，第2SAW谐振器与第1SAW谐振器有同样的谐振特性。而且，使第1和第2SAW谐振器的位置相邻，它们按常规系统相同的方式作为横向模组合谐振滤波器工作。
如上所述，按第实施例5，具有平衡型输入和输出的SAW滤波器在附加频带选择性与有窄的频带宽度方面有优异特性，而且，用按本发明的以分开的IDT电极为特征构成的IDT电极的电极结构，能控制SAW滤波器的输出阻抗。
第5实施例中，以构成第2SAW谐振器的ID极183a为基础进行了说明，构成IDT电极183a的有关第1，第2和第3分开的电极184a，184b，和184c是按以左至右的方式设置，以便于描绘，但放置顺序不限于上述顺序，可从右至左放置184a，184b和184c。IDT电极183a的电极图形可上下颠倒。这种情况下，如图20所示，连接3组第1、第2和第3分开的IDT电极204a，204b和204c构成在压电衬底201上构成第2SAW谐振器的IDT电极203a。按相反模式设置第1和第2分开的IDT电极204a和204b，按相同相位设置第2和第3分开的IDT电极204b和204c，连接第1分开的IDT电极204a的上电极和第2分开的IDT电极204b的下电极，连接第2分开的IDT电极204b的上电极和第3分开的ID极204c的上电极，构成IDT电极203a，IDT电极203a构成第2SAW谐振器。图20中，分开的IDT极204a，204b和204c牟放置顺序是从左放置204a、204b、和204c，但也可从右放置。这些情况下，只是电极结构中IDT电极的放置顺序不同，但SAW滤波器的性能与图18中所获得性能相同。
实施例5中，IDT电极182a的耦合数，和第1，第2和第3分开的IDT电极184a，，184b和184c的耦合总数分别相等。但是，它们不需使耦合数精确地相同，可任意设定第1，第2和第3分开的IDT电极184a，184b，和184c的耦合数的比例。而且设定IDT电极183c的分割数为3，任分割数也可以是其它数。而且，尽管IDT电极182a的电端是以平衡型为例，但是，上下电极中的任一个均可接地而构成不平稳的电端。这种情况下，能构成有平衡-不平衡端的SAW滤波器。已采用的结构中，反射器电极182b和183b，182c和183c是电分开的。但两个零件可以连接，并接地。而且，为构成第2SAW谐振器，尽管设计为用分开的IDT电极184a，184b和184c构成IDT电极183a，但它也能构成第1SAW谐振器，在这种情况下，第1和2SAW谐振器均能控制输入和输出边的阻抗。
(实施例6)
图21是本发明实施例6的SAW滤波器的电极图形的结构图。
图21中，部件211是单晶压电衬底，在所述压电衬底211上形成电板图形的周期性结构的线条，能激励SAW。压电衬底211上形成用IDT电极212a和反射器电极212b、212c构成的能量级型第1SAW谐振器。而且，在压电衬底211上形成用IDT电极谐振器。而且，在压电衬底211上形成用IDT电极213a和反射器电极213b，213c构成的能量级型第2SAW谐振器。
构成第2SAW谐振器的IDT电极213a用连接3组第1，第2和第3分开的IDT电极214a、214b和214c构成。第1、第2和第3分开的IDT电极214a，214b和214c均按相同相位设置，连接第1分开的IDT电极214a的上电极和第2分开的IDT电极的上电极，并连接第2分开的IDT电极214b的下电和第3分开的IDT电214c的下电极，形成构成第2SAW谐振器的IDT电极213a。并使第1和第2SAW谐振器的位置相邻，并在其间产生声学耦合，构成SAW滤波器。
而且，IDT电极212a的上下电极分别连到平衡平稳型输入端“IN”。构成IDT电极213a的第1分开的IDT电极214a的上电极和第2分开的IDT电极214b的上电极连接到平衡型输出端的一边“OUT”，第2分开的IDT电极214b的下电极和第3分开的IDT电极214c的下电极连接到平衡型输出端的另一边“OUT”。第1分开的IDT电极214a的电极和第3分开的IDT电极214c的下电极接地，构成平衡型输入和输出端。
上述构成的SAW滤波器中，第1SAW谐振器与第5实施例的第1SAW谐振器有相同的结构，第2SAW谐振器与第5实施例的第2SAW谐振器的差别仅仅是电极图形和前者的IDT电极213a的连接方法与后者的IDT183a的连接方法不同。甚至在这种情况下，分开的IDT电极214a，214b和214c上的电荷也不相互抵消，但由分开的IDT电极214a，214b，和214c构成的SAW相位相同，第2SAW谐振器与第1SAW谐振器有相同的谐振特性。因此，彼此靠近地设置第1和第2SAW谐振器，该实施例6的SAW滤波器以与实施例5相同的方式作为常规的横向模组合谐振器型滤波器工作。而且，具有平稳型输入和输出的SAW滤波器有附加频带选择性与窄频带的优异特性，并能控制SAW滤波器的输入和输出阻抗，因此，提供了第5实施例的SAW滤波器相同的效果。
第6实施例中，分开的IDT电极214a，214b，和214c设计成从左边为214a，214b和214c，但也可从右边起为该顺序。而且，IDT电极213a的分割数为3，也可以为其它任何数。IDT电极212a的电端以平衡型为例，但也可变为不平衡的电端，可以用上电极或下电极中任一个电极接地。这种情况下，可构成有平衡-不平衡电端的SAW滤波器。尽管结构是反射器电极212b和213b，212c和213c是电分开的，但两个部件也可连接并接地。而且，尽管确定由分开的IDT电极214a，214b和214c构成的IDT电极213a来构成第2SAW谐振器，但这也可构成第1SAW谐振器，或构成第1和第2两个谐振器。后面的情况下，能构成输入和输出阻抗可控的SAW滤波器。
(实施例7)
实施例5和6中，以用单级结构的SAW滤波器为例作了说明。但这SAW滤波器也可用于多级结构中。
图22是按本发明实施例7的SAW滤波器的多级结构的电极图形结构一个实例。图22中，部件221是单晶压电衬底。级联连接压电衬底上的多个SAW滤波器，构成多级连接SAW滤波器时，能显著改善阻带和过渡带的特性，尽管令出现插入损耗的某些增大。
图22中的两级级联连接滤波器包括第1SAW滤波器和第2SAW滤波器，第1SAW滤波器包括用IDT电极222a和反射器电极22b，222c构成的第1SAW谐振器和用IDT电极223a和反射器电极223b，223c构成的第2SAW谐振器，两个SAW谐振器位置相邻，第2SAW滤波器包括用IDT电极224a和反射器电极224b和224c构成的第3SAW谐振器和用IDT电极225a和反射器电极225b，225c构成的第4SAW谐振器，它们彼此相邻地设置，形成和压电衬底221上。构成第2SAW滤波器中的第4SAW谐振器的IDT电极225a用连接3组第1、第2和第3分开的IDT电极226a，226b和226c构成。按相反相位设置第1分开的IDT电极226a和第2分开的IDT电极226b，按相同相位设置第2分开的IDT电极226b和第3分开的IDT电极226c。之后，第1分开的IDT电极226a的下电极和第2分开的IDT电极226b的上电极互连，第2分开的IDT电极226b的下电极和第3分开的IDT电极226c的下电极连接，由此，形成了构成第4SAW谐振器的IDT电极225a。第1级SAW滤波器输出边上的引出电极之一用级间连接电极图227a连接到相对的下一级SAW滤波器的输入边上的相对引出电极，输出边上另一第1级IDT电极用级间连接电极图227b连接到输入边上另一个下级IDT电极，由此构成两级SAW滤波器。
而且，构成第1SAW滤波器中第1SAW谐振器的IDT电极222a的上电极和下电极分别连接到平衡型输入端“IN”。而且，构成第2SAW滤波器中的第4SAW谐振器的IDT电极225a中，第1分开的IDT电极226a的下电极和第2分开的IDT电极226b的上电极连接到平衡型输出端的一边OUT，第2分开的IDT电极226b的下电极和第3分开的IDT电极225c的下电极连到平衡型输出端的另一边OUT，第1分开的IDT电极226a的上电极和第3分开的IDT电极226c的上电极接地。构成平稳型输入和输出端。
但是，由于多级的输入和输出阻抗不匹配，用简单的级联连接多个SAW滤波器，不能获得所规定的良好传输特性。这种情况下，可将诸如电感的电抗元件作为匹配元件连接到级间连接电极以进行调节。也可采用这样一种结构，即，在同一压电衬底221或分开的压电衬底上，形成以螺旋形电感为代表的电抗元件，并将它连接到级间连接电极，由此，能容易地减小滤波器的尺寸，而无需额外的空间。调节用的电抗元件，可连接到第1级间连接电极图227a和227b中的任何一个，而另一个级间电极连接图可接地。根据实验，如图22所示，将电抗元件228连接到级间连接电极图227a，以改善滤波器传输特性的对称性。
用上述结构，有该实施例7中平衡型输入和输出的SAW滤波器具有窄频带特性，用级间连接电极图227a，227b连接两个SAW滤波器，可使附加频带选择性比单级滤波器的附加频带选择性更尖镜，还能控制SAW滤波器的输出阻抗。
第7实施例中，构成第2SAW滤波器中第4SAW谐振器用的IDT电极225a中，构成IDT电极225a的第1、第2和第3分开电极226a、226b，和226c设置成以左为226a、226b和226c，以简化描绘，但这个顺序也可以右边起。IDT电极225a的电极图形的上下可以颠倒。
实施例7中，IDT电极225a的分开数为3，但也可以设定为其它数。以平衡型为例的IDT电极222a的电端也可以使上电极或下电极接地而变成不平衡型电端。这种情况下，能构成有平衡-不平衡端的SAW滤波器。IDT电极225a可以是实施例6中的IDT电极213a。这些情况下，IDT电极234a只有电极结构不同，能获得与图22所示SAW滤器特性相同的SAW滤波器特性，尽管采用这种结构，反射器电极222b和223b，222c和223c是电分开的，两个元件可以连接并接地。而且，尽管确定用分开的IDT电极226a，226b和226c构成的IDT电极225a构成第4SAW谐振器，它可以构成第1SAW谐振器，或同时构成第1和第4两个SAW谐振器。后一种情况下，能控制SAW滤波器的输入和输出阻抗。而且，SAW的级数为两级，但级数可以更大，这时，滤波器特性尖锐，附加频带选择性更好。
(实施例8)
图23是按本发明实施例8的SAW滤波器电极图形结构图。图23中，部件231是单晶压电衬底。在所述压电衬底231上形成电极图形，能激励SAW。压电衬底231上形成由IDT电极232a和反射器电极232b、232c构成的能量级型第1SAW谐振器。而且，在压电衬底231上形成用DT电极234a和反射器电极234b，234c构成的第3SAW谐振器。第1与第3SAW谐振器之间形成第2SAW谐振器的电极部件233a带有的反射器电极233b，233c有相同结构，作为反射器电极。而且，甚至与第2SAW谐振器的电极部件223a的结构不是IDT电极结构，但是周期性条线电极行时，若电极周期相同，SAW可以按完全相同的方式传播，因此，处于中心部分的第2SAW谐振器的声学性能与IDT电极结构的声学性能没有差别。
而且，构成第3SAW的IDT电极234a由连接3组第1、第2和第3分开的IDT电极235a、235b和235c构成。按相反相位设置第1和第2分开IDT电极235a和235b；按相同相位位置第2和第3分开IDT电极235b和235c，第1分开的IDT电极235a的下电极和第2分开的IDT电极235b的上电极连接；第2分开的IDT电极235b的下电极和第3分开的IDT电极235c的下电极连接，形成构成第3SAW谐振器的IDT电极234a。
上述3个SAW谐振器位置彼此相邻，相邻部件的母线电极电气独立。构成第1SAW滤波器中的第1SAW谐振器的IDT电极232a的下电极分别连接到平衡型输入端“IN”。而且，构成第3SAW谐振器的IDT电极234a中。而且，构成第3SAW谐振器的IDT电极234a中，构成IDT电极234a的第1分开的IDT电极235a的下电极和第2分开的IDT电极235b的上电极连接到平衡型输出端的一边OUT，第2分开的IDT电极235b的下电极和第3分开的IDT电极235c的下电极连接到平衡型输出端的另一边OUT，第1分开的IDT电极235a的上电极和第3分开的IDT电极235c的上电极接地，构成平衡型输入和输出端，第2SAW谐振器中周期性结构的条线电极线233a接地。
如上所述，按本发明实施例8的SAW滤波器的特征是按与SAW传播方向平行的方向设置3个相邻的SA谐振器，并使其间声学耦合，而使其具有滤波器特性。
同时，用本发明的构成SAW滤波器中第2SAW谐振器的IDT电极233a代表日本特许公开8-51334中由本发明人公开的SAW多模滤波器中的IDT电极，并有所述日本特许公开8-51334所述滤波器相同的工作。即，按3级构成SAW谐振器，滤波器有宽的频带宽度，附加频带选择性优异，能控制SAW滤波器的输出阻抗。
第8实施例中，构成第3SAW谐振器的IDT电极234a中，构成IDT电极234a的第1、第2和第3IDT电极235a、235b和235c设计成从左边顺序为235a、235b和235c，以便于描绘，但该顺序也可以是从右边起。IDT电极234a的电极图形也可以上下颠倒。IDT电极234a可以是实施例6所示的IDT电极213a的结构。这些情况下，IDT电极234a只是电极结构不同，但SAW滤波器特性与图23所示相同。
而且，IDT电极234a的分割数给定为3，但也可以是任何其它的数。以平衡型为例的IDT电极232a的电端也可以用上电极或下电极接地而变成不平衡型电端。这种情况下，能构成具有平衡-不平衡端的SAW滤波器。尽管采用这种结构，反射器电极232b和233b，232c和233c是电分开的。两个元件接地。而且，尽管规定用分开的IDT电极235a、235b和235c构成的IDT电极234a构成第3SAW谐振器，它也能构成第1SAW谐振器，或构成第1和第3两个SAW谐振器。后一种情况下，SAW滤波器的输入和输出阻抗可控。
该实施例8中，所述IDT电极233a经设置于其右边上的IDT电极232a与反器电极232c之间的电极图接地。但是，也可经设置于其左边上的IDT电极233a与反射器电极233c之间的电极图接地，或换成经设置于IDT电极234a与反射电极234b或234c中任一个之间的电极图接地。尽管采用了这种结构，即，每个SAW谐振器上的反射器电极232b和233b，232c和233c是电分开的，它们可以分别连接并接地。而且，IDT电极233a可以经反射器电极232b，232c，233b，233c，234b和234c中任一个电极而接地。IDT电极233a的电极结构可以与IDT电极232a的电极结构相同。这种情况下SAW还按相同方式传播国，并能获得与该实施例8相同的滤波器特性。而且，尽管说明了构成第3SAW谐振器的分开的IDT电极234a，但它也能构成第1SAW谐振器，或构成这两个SAW谐振器。后一种情况下，SAW谐振器的输入和输出阻抗可控。尽管第1至第3SAW谐振器结构相同，但它们的结构也可以不同。实施例8的SAW滤波器可以是两级级联连接，这种情况下，附加频带选择特性会更尖锐。
本发明中的压电衬底最好用具有优异温度特性的ST切割晶体，但也可用诸如LiTaO3，LiNbO3，Li2B4O7，La3Ga3SiD14等衬底。电极材料用密度较小的铝膜，其厚度易于控制，但也能用金电极。
而且，本发明不仅适用于上述的SAW谐振器。也适用于(是一种SAW，或伪表面波的)SSBW(表面除障碍波(Surface Skimming Balk Wave)。

Claims (44)

1、压电衬底上的声表面波滤波器，其特征在于，包括第1和第2声表面波谐振器，每个谐振器有在IDT电极两边上的反射电极作为叉指式换能器电极，所述两个谐振器按与各表面波传播方向平行的方向彼此相邻地设置，并声学耦合，
第1声表面波谐振器中第1IDT电极中包括的里边母线电极和第2声表面波谐振器中第2IDT电极中包括的里边母线电极相互电隔开，
所述第1IDT电极连接到平衡型输入端，所述第2IDT电极连接到平衡型输出端，
所述平衡型输入端之一端电连接到从所述第1IDT电极的里边母线电极的至少两处直接或间接引出的引出电极，所述平稳型输出端之一端电连接到从所述第2IDT电极的里边母线电极的至少两处直接或间接引出的引出电极，由此进行平衡的工作。
2、如权利要求1的声表面波滤波器，其特征在于，引出电极形成在IDT电极与所述反射器电极之间的空间内。
3、如权利要求1的声表面波滤波器，其特征在于，连接IDT电极与所述反射器电极之间的空间里形成的两个引出电极，构成所述平衡型输入端的一端或所述平衡型输出端的一端，构成所述IDT电极中包括的外边母线电极，所述平衡型输入端的另一端或所述平衡型输出端。
4、如权利要求1、2或3之任一项的声表面波滤波器，其特征在于，IDT电极与所述反射器电极之间的空间中形成的两根引出电极之间的区域用布线图连接，其布线宽度比所述压电衬底上形成的引出电极的宽度宽，
所述布线图形中进一步扩大的位置是作为所述平衡型输入或输出端之一端的连接区；和
所述IDT电极中包括的外边母线电极的向外方向扩大的位置是作为所述平衡型输入或输出的另一端的连接区。
5、一种多级声表面波滤波器，其特征在于，包括在同一压电衬底上形成的如权利要求2的声表面波滤波器的多级，
前级声表面波滤波器的输出边上的引出电极之一连接到下一级输入边上相对的引出电极，前级声表面波滤波器的输出边上的引出电极之另一电极连接到下一级输入边上相对的引出电极，所述前级声表面波滤波器的剩余的一个输出边电极连接到所述下一级声表面波滤波器的剩余的一个输入边电极。
6、如权利要求5所述的多级声表面波滤波器，其特征在于：
前级声表面波滤波器的输出边上的引出电极之一、下一级的输入边上的相对的相出电极、前级声表面波滤波器的输出边上的引出电极之另一电极以及下一级输入边上对着的引出电分别用第1级间连接电极连接，第1级间连接电极的宽度比所述引出电极的宽度宽，
所述前级声表面波滤波器的剩余的一个输出边电极和所述下一级声表面波滤波器的剩余的一个输入边电极分别用第2级间连接电极连接，所述第2级间连接电极的宽度比所述引出电极的宽度宽，
第1级声表面波滤波器的输入边上的两个引出电极之间用布线图连接，布线宽度比所述压电衬底上形成的所述引出电极的宽度宽，所述布线图中进一步扩大的部分作为所述平衡型输入端之一端的连接区，所述第1级声表面波滤波器的所述IDT电极中包括的所述外边母线电极的向外扩大部分是作为所述平衡型输入端的另一端的连接部分，和
下一级表面声滤波器的输出边上两根引出电极之间用布线图连接，所述布线的线宽比所述压电衬底上形成的所述引出电极的宽度宽，所述布线图中进一步扩大的部分是作为所述平衡型输出端之一端的连接区，所述下一级声表面波滤器的所述IDT电极中包括的所述外边母线电极的向外扩大部分是作为所述平衡型输出端之另一端的连接区。
7、如权利要求6的多级声表面波滤波器，其特征在于，第1与第2级间连接电极之间经电抗元件而连接。
8、如权利要求6的多级声表面波滤波器，其特征在于，第1和第2级间连接电极之一接地，另一个经电抗元件接地。
9、如权利要求6的多级声表面波滤波器，其特征在于，所述第1级间连接电极经电抗元件接地，第2级间连接电极接地。
10、声表面波滤波器，其特征在于，包括第1和第3声表面波谐器，每个谐振器具有在IDT电极两边上作为叉指式换能器电极的反射器电极，所述两个谐振器位于各声表面波的传播方向相互平行的位置中，
多条线电极，具有的长度基本上与所述第1和第3表面波谐振器之间按与其相同的电极周期平行设置的IDT电极的指状电极的横向宽度相等，所述多条线电极的两端部用母线电极互连，形成包括周期性结构电极行的第2声表面波谐振器，
所述第1、第2和第3声表面波谐振器位置彼此邻近，使其声学耦合，第1和第2引出电极构成平衡型引出端的一部分，该平衡型引出端是两边上在反射器电极之间从第1声表面波谐振器的IDT电极的里边母线是极的两端按外边方向形成的，和
第3和第4引出电极构成平衡型输出端的一部分，该平衡型输出端是在两边上的反射器电极之间，从第3声表面波谐振器的IDT电极的里边母线电极的两端按外边方向形成的，由此，构成平衡型工作。
11、如权利要求10的声表面波滤波器，其特征在于，所述声表面波谐振器的所述第1和第2引出电极连接，构成平衡型输入端的一个输入端，
所述第1声表面波谐振器的IDT电极外边上的母线电极构成平衡型输入端的另一输入端，
连接所述第3声表面波谐振器的第3和第4引出电极，构成平衡型输出端的一个输出端，
第3声表面波谐振器的IDT电极外边上的母线电极构成平衡型输出端的另一输出端。
12、如权利要求10或11的声表面波滤波器，其特征在于，所述声表面波谐振器的所述第1与第2引出电极之间用布线图连接，其布线线宽比压电衬底上形成的引出电极的宽度宽，所述布线图的一部分进一步扩大，构成平衡型输入端的一部分的连接区，第1声表面波谐振器的IDT电极的外边上的母线电极按外部分向扩大，构成平衡型输入端的另一部分的连接区，
13、多级声表面波滤波器，包括在同一压电衬底上构成的如权利要求10的声表面波滤波器的多级，前级声表面波滤波器的连接到下一级的声表面波滤波器的相对的第1和第2引出电极的第3和第4引出电极，分别与连接到所述下一级声表面波滤波器的剩余输入边电极的所述前级声表面波滤波器的剩余输出边电极连接。
14、如权利要求13所述的多级声表面波滤波器，其特征在于：前级声表面波滤波器的第3和第4引出电极和下一级的相对的引出电极用第1级间连接电极连接，所述连接电极的宽度比所述压电衬底上的所述引出电极的宽度宽，
所述前级和下一级的另一输出边电极和输入边电极用其宽度比所述引出电极宽的第2级间连接电极连接，
第1级声表面波滤波器的第1和第2引出电极之间的空间用其线宽度比所述压电衬底上形成的所述引出电极的宽度宽的布线图连接，所述布线图的一部分进一步扩大，构成所述平衡型输端之一端的连接区，所述第1级声表面波滤波器的IDT电极的外边母线向外扩大，构成平衡型输入端的另一连接区，和
下一级声表面波滤波器的第3和第4引出电极之间的空间用其线宽度比所述压电守底上形成的所述引出电极的宽度宽的布线图连接，所述布线图的一部分再扩大，构成平衡型输出端之一端的连接区，所述下一级声表面波滤波器的IDT电极外边上的所述外边母线电极的一部分向外扩大，构成平衡型输出端的另一端的连接区。
15、如权利要求14的多级声表面波滤波器，其特征在于，第1和第2级间连接电极之间经电抗元件连接。
16、如权利要求14的多级声表面波滤波器，其特征在于，第1和第2级间连接电极之一接地，另一连接电极经电抗元件接地。
17、如权利要求14的多级声表面波滤波器，其特征在于，所述第1级间连接电极经电抗元件接地，第2级间连接电极接地。
18、如权利要求10至12之任一项的声表面波滤波器，其特征在于，所述两边声表面波谐振器是由IDT电极两边上的反射器电极构成，其构形与第1和第3声表面波谐振器基本相同，所述IDT电极接地。
19、如权利要求13至17之一项的声表面波滤波器，其特征在于，所述两个声表面波谐振器是由IDT电极两边上的反射器电极构成，其构形与第1和第3声表面波谐振器的构形基本相同，所述IDT电极接地。
20、如权利要求10和18任一项所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述第1电极中包括的第1母线电极和所述第3电极中包括的第3母线电极相互隔开，并位置相对，
第2声表面波谐振器具有多条线电极，在相对的第1和第3母线电极之间形成连接这些多条线电极两端之一的电极，和连接两端之其它端的电极，
所述第1和第3声表面波谐振器与第2表面在声波谐振器位置相邻并声学耦合，
平衡型输入端之一个输入端用电连接从所述第1母极上至少两处引出的引出电极之间面构成，和
平衡型输出端之一输出端用电连接从所述第3母线电极上至少两处引出的引线电极之间而构成，由此进行平衡工作。
21、如权利要求10所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述声表面波谐振器的相邻母线电极电气隔开，所述第2声表面波谐振器的全部周期性结构电极接地，
假设构成第1和第3声表面波谐振器的IDT电极的指状电极的横向宽度为W1，构成第2声表面波谐振器的所述周期性结构电极的线条长度为W2，W1与W2之间尺寸的关系为1＜W2/W1。
22、如权利要求18所述的声表面波滤波器，包括第1、第2声表面波谐振器，每个谐振器具有IDT电极两边上作为叉指式换能器电极的反射器电极，位于压电衬底上的所述谐振器位置彼此相邻，该位置中各声表面波的传播方式彼此平行，使其声学耦合，所述声表面波谐振器之间的相邻母线电极电隔开，所述第1与第3谐振器之间设置的所述第2声表面波谐振器的全部IDT电极接地，
假设构成第1和第3声表面波谐振器的IDT电极的指状电极的横向宽度为W1，第2声表面波谐振器的IDT电极的指状电极的横向宽度为W2，W1与W2的尺寸关系是1＜W2/W1。
23、如权利要求21或22的声表面波滤波器，其特征在于，W1和W2的尺寸关系设定为1＜W2/W1≤1.3。
24、在压电衬底上的声表面波滤波器，包括至少两个声表面波谐振器，每个谐振器具有IDT电极两边上的作为叉指式换能器电极的反射器电极，所述至少两个谐振器放置在压电衬底上彼此邻近的位置，该位置中各声表面波的传播方向相互平行，使其声学耦合，
其特征在于，至少一个IDT电极中包括多个指状电极，至少一对相邻的指状电极处于彼此相位相反和/或在同一相位的关系，并且所述多个指状电极连接使其各自的电荷不被抵消。
25、如权利要求24所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述至少一对相邻的指状电极是彼此相位相反的关系，所述多个指状电极连接使其各自的电荷不被抵消。
26、如权利要求25的声表面波滤波器，其特征在于，所述IDT电极有里边母线电极和外边母线电极，
按相反相位关系的所述相邻指状电极对是指(1)所述相邻指状电极之间的节距是(m+1/2)×λ，其中λ是激励的声表面波的波长，m＝0，1，2，……，并且，所述相邻指状电极均连接到里边母线电极，(2)，所述相邻指状电极之间的节距是(m+1/2)×λ，并且，所述相邻指状电极均连接到外边母线电极，或(3)，所述相邻指状电极之间的节距是(m+1)×λ，两个所述相邻指状电极的一边指状电极连到所述里边母线电极另一边指状电极连接到外边母线电极。
27、如权利要求25的声表面波滤波器，其特征在于，至少一个IDT电极由第1，第2和第3分开的IDT电极构成，
所述第1和第2公开的IDT电极位置相邻相位相反的位置上的一对指状电极和所述第2和第3分开的IDT电极相邻和相位相同的位置上的一对指状电极，和第1分开的IDT电极的外边母线电极和第2分开的IDT电极的里边的母线电极连接，第2分开的IDT电极的外边母线电极和第3分开的IDT电极的外边母线电极连接。
28、如权利要求27的声表面波滤波器，其特征在于，第3分开的IDT电极按所述至少一个IDT电极保持的母线电极分割点为基础分割成多组，
有相同相位关系的所述相邻指状电极对是指(1)，所述相邻指状电极之间的节距是(m+1/2)×λ，式中A是激励的声表面波的波长，m＝0，1，2……，两个所述相邻指状电极之一边指状电极连接到所述里边母线，另一边指状电极连接到所述外边母线电极，(2)，所述相邻指状电极之间的节距是(m+1)×λ，和两个相邻指状电极与连接到里边母线电极，或(3)，所述相邻指状电极之间的节距是(m+1)×λ，和两个所述相邻电极均连接到外边母线电极。
29、如权利要求25的声表面波滤波器，其特征在于，所述至少一个IDT电极用第1，第2和第3分开的IDT电极构成，
所述第1和第2分开的IDT电极相邻并相位相反的位置上的指状电极对，和所述第2和第3分开的IDT电极位置相邻和相位相同的位置上的指状电极对，以及第1分开的IDT电极的里边里线电极和第2分开的IDT电极的外边母线电极连接，并且，第2分开的IDT电极电极的里边母线电极和第3分开IDT电极的里边母线电极连接。
30、如权利要求24所述的声表面波滤波器，其特征在于所述至少一个IDT电极中包括的多个指状电极之任一对相邻指状电极相位相同，并连接所述多个指状电极，使各电荷不抵消，
用第1，第2和第3分开的IDT电极构成至少一个IDT电极，
连接第1和第2分开的IDT电极的里边母线电极，连接第2和第3分开的IDT电极的外边母线电极。
31、如权利要求30的声表面波滤波器，其特征在于，所述按相对相位关系的相邻指状电极对是指：(1)，相邻指状电极之间的节距是(m+1/2)×λ，式中λ是激励的声表面波的波长，m＝O，1，2，……，两个所述相邻指状电极之一边指状电极连接到所述里边母线电极，另一边指状电极连接到所述外边母线电极，(2)所述相邻指状电极之间的节距是(m+1)×λ，和两个相邻指状电极均连接到里边母线电极，或(3)，所述相邻指状电极之间的节距是(m+1)×λ，和两个相邻指状电极的连接至外边母线电极。
32、如权利要求27至30之任一项的声表面波滤波器，其特征在于，用所述分开的IDT电极构成的IDT电极的电端是平衡型。
33、如权利要求27至30之任一项的声表面波滤波器，其特征在于，所述第2分开的IDT电极的所述里边电极和外边电极连接到平衡型正负电端，不与第1和第3分开的IDT电极中的正负电端之任一端连接的电极接地。
34、如权利要求25的声表面波滤波器，其特征在于，改变所述分开的IDT电极的分割比，使所述IDT电极总容量可变，以控制输入和输出阻抗。
35、压电衬底上的多级声表面波滤波器，包括多个通过级间连接电极图形而级联连接的声表面波滤波器的多极，所述声表面波滤波器具有两个声表面波谐振器，每个谐振器具有IDT电极两边上的反射器电极，所述谐振器在多个位置彼此相邻，在这些位置中各声表面波的传播方向相互平行使其声学耦合，
其特征在于，在至少一个所述IDT电极中包括有多个指状电极，所述侧IDT电极是所述多级声表面波滤波器的顶级的上IDT电极和底级的下IDT电极，其中，至少一对相邻指状电极是相位相反关系和/或是同一相位关系，其中所述多个指状电极以其电荷不相互抵消的方式连接。
36、如权利要求35所述的多级声表面波滤波器，其特征在于，至少一对相邻指状电极为相反相位关系，并且，其中所述至少一个侧IDT电极由3个或更多的分开IDT电极构成。
37、如权利要求36的多级声表面波滤波器，其特征在于，至少一边IDT电极用第1，第2和第3分开的IDT电极构成，
在所述第1和第2分开的IDT电极彼此相邻，有相反相位关系的位置中指状电极耦合，在第2和第3分开的IDT电极相邻，相位相同关系的位置中指状电极耦合，而且，第1分开的IDT电极的外边母线电极和第2分开的IDT电极的里边母线电极连接，第2分开的IDT电极的外边母线电极和第3分开的IDT电极的外边母线电极连接。
38、如权利要求36的多级声表面波滤波器，其特征在于，至少一边IDT电极用第1，第2和第3分IDT分开的IDT电极构成，
在第1和第2分开的IDT电极彼此相邻，有相反相位关系的位置中指状电极耦合，在所述第2和第3分开的IDT电极彼此相邻，有相同相位关系的位置中指状电极耦合，而且，第1分开的IDT电极中的里边母线电极和第2分开的IDT电极中的里边母线电极和第2分开的IDT电极中的外边母线电极连接，并且，第2和第3分开的IDT电极的里边母线电极连接。
39、如权利要求35所述的多级声表面波滤波器，其特征在于，所述任意对相邻指状电极为相同相位关系，并且
连接第1和第2分开的IDT电极的里边母线电极，连接第2和第3分开的IDT电极的外边母线电极。
40、如权利要求37至39之任一项的多级声表面波滤波器，其特征在于，用所述分开的IDT电极构成的IDT电极的电端是平衡型。
41、如权利要求37至39之任一项的多级声表面波滤波器，其特征在于，所述第2分开的IDT电极的输入电极和输出电极分别连接到平衡型正、负电端没与第1和第3分开的IDT电极中的正负电极之任一电极连接的电极接地。
42、如权利要求40或41的多级声表面波滤波器，其特征在于，所述级间连接电极图设置于多级中，它的一部分接地，另外的部分经电抗元件接地。
43、声表面波滤波器，包括3个声表面波谐振器，每个具有IDT两边上的反射器电极，在压电衬底上位置相邻，在该位置中各声表面波的传播方向相互平行，并使其声学耦合，其特征是，三个声表面波谐振器在中心全部接地，构成位于外边的所述声表面波谐振器的IDT电极做成电独立，而且，位于外边的至少一个声表面波谐振器的IDT电极中包括的多个指状电极中的至少相邻指状电极的耦合是有相反相位关系，连接所述多个指状电极，使各电荷不相互抵消。
44、多级声表面波滤波器，包括用压电衬底上形成的多个级间连接电极图形而级联连接的如权利要求43的声表面波滤波器的多极。
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