CN113169723A - 电声谐振器和rf滤波器 - Google Patents

Abstract

提供了一种与薄压电膜兼容并且提供附加自由度的电声谐振器。谐振器包括带有两个汇流条(ES，BB)和电极指(ES，EF)的IDT部分。IDT部分通过剪切而倾斜角度α，并且相对于压电轴(PA)整体旋转角度β。

Description

电声谐振器和RF滤波器

本发明涉及可以组合以建立可以在无线通信设备中使用的RF滤波器的电声谐振器。

电声谐振器可以被电组合，例如以梯形电路拓扑或格型电路拓扑的形式，以建立RF滤波器，诸如带通滤波器或带阻滤波器。这样的滤波器可以用于无线通信设备中。小型化的趋势要求较小的空间尺寸。越来越多的无线功能的趋势导致必须遵守更严格的规范。因此，存在一个普遍的问题，即，为滤波器提供谐振器，该谐振器具有符合规范的良好的电学和声学性能。

常规的电声谐振器可以包括声轨，声波可以在该声轨中传播。电极结构布置在压电材料上，并且由于压电效应而在电磁RF信号与在声轨中传播的声学RF信号之间转换。通常，期望具有单个声波模式。但是，在实际的换能器中，可能会激发杂散模式，从而使谐振器以及对应的RF滤波器的声学和电学性能恶化。

从US 2013/0051588 A1中，已知具有减小的损耗并且具有减小的声能横向发射和改进的性能和改进的横向模式抑制的电声换能器和对应的谐振器。

然而，发现，其中公开的技术措施在使用设置为薄膜的压电材料的新型电声谐振器中可能效果低下。

因此，期望有一种改进的电声谐振器，该电声谐振器提供具有良好的电学和声学性能并且与薄膜压电材料兼容的RF滤波器。

此外，对应的换能器应当具有抑制或消除的杂散模式、减少的声损耗、以及改善的介电强度以防止静电放电和改善的功率耐久性。

此外，期望在设计谐振器和滤波器时具有附加的自由度。具体地，期望获取较陡的通带或抑制带侧翼(rejection band flanks)。

为此，提供了根据独立权利要求的电声谐振器。从属权利要求提供了优选实施例和优选滤波器。

电声谐振器包括具有压电轴的压电材料、传播方向和电极结构。电极结构具有IDT部分(IDT＝叉指换能器)，该IDT部分带有两个汇流条和电极指。电极指在垂直于传播方向的方向上延伸。IDT部分倾斜。此外，倾斜的IDT部分相对于压电轴旋转。

在本谐振器中，压电材料和电极结构建立声轨。声轨是谐振器的为声波的传播而设置的区域。声波的传播方向建立了声轨和谐振器的纵向方向x。IDT部分的倾斜表示，与非倾斜谐振器相比，谐振器受到剪切使得电极指保持其方向延伸。但是，电极指的横向位置取决于电极指的纵向位置。相反，汇流条具有相对于纵向方向x旋转的延伸方向。汇流条可以布置在声轨的横向侧翼处。在基本上由压电材料的表面限定的平面中，横向方向基本上与纵向方向正交。

注意，“x”表示沿着纵向方向的位置。“y”表示沿着与纵向方向正交的横向方向的位置。

除了由于倾斜而引起的汇流条的延伸的旋转，对应的倾斜的IDT部分附加地相对于压电轴旋转角度β。

电极指的法线方向保持确定沿着纵向方向的传播方向x，因为该方向由该指的取向定义为垂直于该指的延伸的方向。然而，相对于压电轴的旋转导致该指和压电轴的非正交关系。

该旋转有可能降低电声耦合系数。

减小的电声耦合系数可能减小谐振器的零极点距离。

如果这样的谐振器被连接以分别建立带通滤波器或带阻滤波器，则零极点距离的减小会导致减小的带宽度或抑制带的减小的宽度。

此外，减小的零极点距离会导致通带或抑制带的陡峭侧翼。

因此，可以为带通滤波器或带阻滤波器的侧翼整形获取新的自由度。

旋转角度β可以等于或介于-45°与-5°之间，或者等于或介于-5°与5°之间，或者等于或介于5°与45°之间：-45°≤β≤-5°，或者-5°≤β≤5°，或者5°≤β≤45°。

汇流条可以沿着倾斜方向延伸，该倾斜方向相对于传播方向旋转了角度α1。倾斜方向可以旋转大于或等于-15°并且小于或等于15°的角度：-15°≤α1≤15°。

谐振器还可以包括具有两个汇流条和电极指的第二IDT部分、和/或具有其对应的电极指和汇流条的更多IDT部分。

应当注意，在具有多于一个IDT部分的谐振器的情况下，不同部分的汇流条可以电连接或不电连接。一个端口谐振器可以具有第一组连接的汇流条和第二组连接的汇流条。这两组在电气上对应于谐振器的电气连接。

如果是两端口谐振器或多端口谐振器(例如DMS谐振器)，则可以存在两组以上的电气隔离的汇流条。

第二IDT部分的汇流条可以沿着倾斜方向延伸，该倾斜方向相对于传播方向旋转角度α2。倾斜方向可以旋转大于或等于-15°并且小于或等于15°的角度：-15°≤α1≤15°。因此，第二段的旋转方向可以与第一IDT部分的旋转方向相反。

第二IDT部分的汇流条可以平行于传播方向延伸。

然后，第二IDT部分是非倾斜部分，该非倾斜部分的汇流条相对于压电轴旋转。旋转角度为β。

包括2个倾斜部分(通常具有不同倾斜角)的谐振器表示为断裂倾斜谐振器。

谐振器可以是旋转锯齿形倾斜谐振器。

锯齿形倾斜换能器包括具有大致不同的倾斜角的迭代重复的段，这些倾斜角具有可能交替的符号(正和负倾斜角)。

谐振器可以具有对称锯齿形图案。

谐振器的对称可以是平移对称、相对于镜平面或相对于点对称的反射对称。

谐振器可以包括两个倾斜的IDT部分和一个阻抗元件，该阻抗元件在横向方向上布置在IDT部分旁边。

倾斜通常需要压电材料的额外的面积消耗。但是，如果位置(例如，在具有至少两个段的谐振器旁边的“V”形区域中)用于放置附加的电路元件，则可以获取具有小空间尺寸的滤波器元件。这样的电路元件可以是无源元件(诸如电感元件、阻抗元件、电阻元件、信号线、相线等)以及包括这样的元件的电路。例如，阻抗匹配电路可以由这样的元件组成或者包括这样的元件。

电声谐振器可以选自SAW谐振器(SAW＝表面声波)、TC-SAW谐振器(TC＝温度补偿)、GBAW谐振器(GBAW＝引导体声波)和TF-SAW谐振器(TF＝薄膜)。

TC-SAW谐振器包括在电极结构上方或下方的温度补偿材料。温度补偿结构的材料的刚度参数被选择以使得能够减小或消除谐振器的特征频率的温度引起的漂移。对应的温度补偿结构可以包括氧化物，诸如氧化硅，诸如SiO₂。

GBAW谐振器包括波导结构，该波导结构布置在电极结构上方和/或下方，使得传播波在压电材料与对应波导层之间的界面处传播。

TF-SAW谐振器利用被提供为薄膜的压电材料。薄膜利用薄膜层沉积技术来提供，诸如CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)、溅射、MBE(分子束外延)等。

薄膜压电材料可以布置在载体衬底上。

电极结构可以选自未加权换能器、变迹换能器(apodized transducer)、倾斜换能器、断裂倾斜换能器和锯齿形倾斜换能器。在未加权换能器中，每对电极指基本上对电磁RF信号与声学RF信号之间的转换贡献相同的量。为此，沿着声轨的纵向方向，沿着相反极性的相邻电极指的横向方向的重叠可以相等。

相反，针对不同极性的不同对的相邻电极指，加权换能器对声波的总激励提供不同贡献。为此，相邻电极指的横向重叠可以沿着纵向方向不同。这样的加权换能器可以是变迹换能器。变迹换能器可以是正弦加权换能器或余弦加权换能器。

倾斜换能器在汇流条的延伸方向和电极指之间的角度偏离90°。通常，电极指的方向正交于压电材料的压电轴。电极指通常还正交于所需要的主声学模式的声波的传播方向。因此，在倾斜换能器中的汇流条的延伸不平行于声波的传播方向，即，不平行于纵向方向。

已经发现，即使在TF-SAW谐振器中，倾斜或变迹谐振器也可以有效地减少不需要的横向模式。

此外，还发现，与未加权谐振器相比，谐振器的间隙区域中的衍射效应对谐振器性能的影响更为严重，这是因为，声波与间隙区域之间的相互作用在对应的几何形状中得到了增强。因此，提供即使在间隙区域中也可以对应于均匀声学阻抗的均匀横向速度分布的违反直觉的方法使间隙区域中的不期望的声学效应最小化。

因此，可以通过上述措施获取与薄膜压电材料兼容的改进的电声谐振器。

断裂倾斜换能器沿着声轨具有倾斜角不同的段。因此，断裂倾斜换能器具有至少两个段。在一个段中，倾斜角可以为0°。这样的段对应于常规的非倾斜谐振器的段。

锯齿形倾斜换能器包括具有大致不同倾斜角并且具有可能交替的符号的迭代地重复的段。正和负倾斜角都是可能的。

电声谐振器可以选自单端口谐振器、两端口谐振器、多端口谐振器和DMS谐振器(DMS＝双模式SAW)。

单端口谐振器只有一个端口要连接到外部电路环境。两端口谐振器具有两个端口要连接到外部电路环境。两个端口之一可以是用于接收电磁RF信号的输入端口。相应的另一端口可以是用于向外部电路环境提供电磁RF信号的输出端口。

DMS谐振器可以被建立为单端口谐振器或两端口谐振器。在DMS谐振器中，可以传播一个以上的声学主模式。DMS谐振器可以包括第一IDT(IDT＝叉指换能器)和第二IDT。

谐振器可以具有单个换能器或多个换能器。谐振器的一个或多个换能器可以布置在声反射器的元件(例如，布拉格反射镜的元件)之间。

一个或多个换能器可以加权、变迹、倾斜、断裂倾斜或锯齿形倾斜。但是，也可以使若干换能器倾斜以使得声轨中的多个换能器建立断裂倾斜或锯齿形倾斜激励结构。

谐振器的IDT可以布置在谐振器的反射器结构之间。

可以在RF滤波器中使用所描述的谐振器。

对应地，RF滤波器可以包括如上所述的电声谐振器。

RF滤波器可以是带通滤波器或带阻滤波器，并且可以在无线通信设备的前端电路中使用。RF滤波器可以具有梯形拓扑或格型拓扑。

在梯形滤波器拓扑中，一个或多个串联谐振器在输入端口与输出端口之间的信号线中串联电连接。一个或多个并联谐振器可以布置在将信号线电接地的一个或多个分流路径中。

格型滤波器拓扑可以具有输入端口和输出端口。输入端口可以包括第一输入端子和第二输入端子。输出端口可以包括第一输出端子和第二输出端子。如果一个谐振器将第一输入端子电连接到第二输出端子，则将获取格型滤波器拓扑。获取经由第一谐振器和第二谐振器传播的信号的信号交叉。

RF滤波器还可以包括非倾斜和/或相对于压电轴的非旋转谐振器。

然后，通过将允许宽的带宽的常规谐振器(具有未旋转和倾斜IDT部分)与如上所述的谐振器组合在一起，可以获取频率相关衰减，从而局部增加了侧翼陡度。

RF滤波器可以是双工器(例如，多路复用器)的传输滤波器或接收滤波器。

上述谐振器减少了不希望的声学模式，并且为设计者提供了附加的自由度，从而获取了与良好的电学和声学特性以及薄膜压电材料兼容的谐振器。

随附的示意图示出并且解释了所提供的谐振器的主要方面以及优选实施例的细节。为了简单起见，一些附图未示出形成谐振器所必需的声反射器或其他元件。

图1示出了相对于压电轴旋转的倾斜IDT部分。

图2示出了旋转的断裂倾斜谐振器。

图3示出了旋转锯齿形倾斜IDT。

图4示出了电声谐振器的第一实施例的示意图，该电声谐振器具有与x轴围成不同角度的两个IDT部分。

图5示出了仅在图4中示意性示出的IDT部分的更多细节。

图6示出了与x轴围成不同角度的两个IDT部分的另一实施例。

图7示出了形成锯齿形布置的四个后续IDT部分。

图8至图11示意性地示出了电路连接相对于彼此倾斜的两个后续IDT部分的不同方式。

图12和图13示出了经由不同无源元件连接的两个后续IDT部分。

图14示出了倾斜IDT部分，其中汇流条平行于波传播方向(x轴)定向并且产生不同长度的短截指(stub finger)。

图15示出了以不同角度倾斜到x轴但带有两个公共汇流条的两个IDT部分的布置，这两个公共汇流条平行于波传播方向(x轴)取向，并且短截指的长度不同。

图16示出了布置在两个反射器之间的单端口谐振器的两个倾斜IDT部分。

图17示意性地示出了以相同倾斜角倾斜的两个纵向声学耦合的后续IDT部分。

图18示意性地示出了以不同倾斜角倾斜的两个纵向声学耦合的后续IDT部分。

图19示出了DMS谐振器的可能布局。

图20示出了具有三个IDT的DMS滤波器的另一实施例，其中每个IDT在同一IDT内包括多个不同倾斜IDT部分。

图21示出了连接到DMS谐振器的可能的梯形电路拓扑。

图1示出了相对于压电轴PA旋转的倾斜叉指换能器IDT。换能器IDT可以布置在压电材料上。该材料具有压电轴PA。

电极指EF的延伸方向y表示为横向方向。纵向方向x在电极结构根据其被取向的平面内并且正交于横向方向。当谐振器有效时，纵向方向也是声波的传播方向。

即使谐振器是TF-SAW谐振器，谐振器的倾斜也会减少不需要的波模式。应当注意，倾斜不会改变电极指的方向或传播方向。

谐振器相对于压电轴的旋转导致旋转的电极指方向、旋转的传播方向、和减小的电声耦合因子。

通常，由α表示的角度是指由于IDT部分的剪切而引起的倾斜角。标记为β的角度是指整个IDT部分的电极结构的旋转。

图2示出了两个倾斜IDT部分IS1、IS2的组合，称为断裂倾斜IDT。这两个IDT部分具有由其倾斜方向SD1、SD2或不同倾斜方向定义的不同倾斜角。然而，所有电极指是平行的，并且这两个部分相对于压电轴PA以相同的旋转角度β旋转。

这两个部分IS1、IS2相对于平行于电极指方向的t镜平面对称。

图3示出了旋转锯齿形倾斜叉指换能器。存在两组倾斜部分。这两组具有平移对称性。在每个组中，这些部分具有镜平面对称性。每个部分根据两个倾斜方向之一进行倾斜。整个谐振器以旋转角度β共同旋转。示出了具有反射器指FI的声反射器LL。

图4以简化的图示示出了包括两个相邻IDT部分IS1和IS2的本发明的简单实施例。第一IDT部分IS1沿着第一倾斜方向SD1延伸，该第一倾斜方向SD1包括相对于x轴的角度α1，其中x轴是声波的传播方向。直接相邻的第二IDT部分IS2包括相对于x轴的倾斜角α2，其中α1不等于α2。第二IDT部分IS2平行于第二倾斜方向SD2延伸。为清楚起见，每个倾斜方向与相应谐振器部分IS相邻。倾斜角α可以具有介于0度到30度之间的绝对值。优化的倾斜角α取决于压电材料和所示出的布置是其一部分的SAW器件的期望特性来选择。

图5示出了示例性IDT部分IS，其示出了其最重要的部分。IDT部分IS包括两个汇流条BB、BB'，电极指EF从这两个汇流条BB、BB'延伸以交替地相互交叉。电极指EF垂直于x轴定向并且形成平行于倾斜方向SD延伸的重叠区域。倾斜角α在x轴与倾斜方向SD之间测量。汇流条BB可以平行于倾斜方向定向，或者备选地偏离这种平行取向。未示出的是在优选IDT部分设计中存在于布置在重叠区域与相应汇流条之间的非重叠区域中的短截指。如果汇流条BB的取向偏离倾斜方向的取向，则非重叠区域产生具有三角形形状(例如，如图14或图15所示)。优选地，两个相邻电极指EF之间的重叠沿着IDT部分IS的整个长度是相同的，并且更优选地在所有IDT部分IS中是相同的。

图6示出了两个相邻IDT部分IS1、IS2如何相对于彼此布置的另一实施例。在该断裂倾斜谐振器中，第一IDT部分IS1包括相对于x轴的倾斜角α1，而第二IDT部分IS2平行于x轴延伸，使得第二IDT部分IS2的倾斜角α为0。此外，所示出的两个IDT部分的长度是不同的，但是也可以相同。

图7示出了后续IDT部分IS的锯齿形布置。示出了四个IDT部分IS1至IS4，但是通常可以通过三个或更多个IDT部分来实现锯齿形布置。每个IDT部分IS包括被围在相应IDT部分的倾斜方向与x轴之间的倾斜角α。每个IDT部分可以具有不同倾斜角。每个IDT部分的长度对于所有IDT部分可以相等。而且，该长度对于两个相邻IDT部分可以不同，或者对于所有IDT部分可以不同。

每个IDT部分包括相对于x轴的倾斜角α，其中两个后续IDT部分IS的倾斜角是不同的。如图7所示，IDT部分的锯齿形布置可以整体上平行于x轴延伸，但是锯齿形拓扑也可以相对于x轴以一定角度延伸。这表示，不仅IDT部分倾斜，而且整个锯齿形布置也可以相对于x轴倾斜。

此外，尽管IDT部分的对称布置是优选的，但是该布置也可以不具有对称元件。

如已经说明的，不同IDT部分IS可以电连接或不电连接。但是，在所有情况下，一条轨道内的不同IDT部分属于同一谐振器。

图8至图11在相应框图中示例性地示出了用于电连接布置在两个反射器LL之间的声轨内的两个相邻IDT部分IS的四种不同可能性。该图仅示意性地绘制，并且未示出任何几何细节，诸如IDT部分IS1、IS2中的至少一个的倾斜角。

图8示出了在一个声轨内的两个相邻IDT部分IS1、IS2。两个IDT部分共用一个汇流条。另一汇流条被分开，使得每个IDT部分具有其自己的汇流条部分，该汇流条部分与另一IDT部分的汇流条部分分开。所得到的结构是第一和第二端子TE1、TE2之间的第一和第二IDT部分IS1、IS2的电串联连接。

图9示出了两个IDT部分，它们具有与图8所示相同的汇流条布置，但电路不同。IDT部分的每个汇流条或汇流条部分具有其自己的电端子TE，该电端子TE可以将IDT部分IS1、IS2并联或串联电路连接。

图10示出了一种布置，其中两个所示的IDT部分IS1、IS2中的每个在叉指换能器的两侧具有其自己的汇流条，使得在两个IDT部分之间不存在电流接触。尽管如此，两个IDT部分的四个端子允许两个IDT部分的任意相互电路连接。

图11示出了共享两个汇流条的两个相邻IDT部分的最简单布置。两个IDT部分IS1、IS2共用第一和第二汇流条。每个汇流条在该布置的相应侧耦合到相应端子TE。

图8至图11所示的布置可以表示单端口谐振器，而图10也可以被电路连接为两端口谐振器。

具有不同倾斜角α的每两个后续IDT部分IS1、IS2形成V形布置。存在V形布置的内支路之间有一些空间，以用于在其中布置诸如无源元件PE等元件。

图12示出了这种布置的非常通用的描绘，该布置使用V形布置的两个支路之间的空闲空间。无源元件PE可以互连到IDT部分中的一个或两个，或者互连到SAW器件或SAW器件布置在其中的电路的任何其他元件。无源元件可以是例如电容或电感或其组合，例如以形成匹配电路。

图13示出了具有串联电路连接在第一和第二端子TE1、TE2之间的两个IDT部分的布置。此处，无源元件(或更一般而言：元件或电路，例如，匹配电路)将连接到端子TE1的第一汇流条和相对的汇流条互连。但是如上所述，与SAW器件的任何元件的任何其他互连也是可能的。无源元件PE可以用作SAW器件的匹配元件。匹配电路元件的这种连接对于所有电路(例如，图9至图11中的变型)也是可能的。

通过放置SAW器件或电路的任何元件来使用V形布置的两个支路之间的空闲空间的布置，产生对可用空间的更好利用。然后，由于用于附加元件(例如，无源元件PE)的空间在衬底表面上的另一位置处被节省，因此可以减小SAW器件的面积。

图14示出了包括一个叉指换能器的IDT部分IS。换能器包括第一和第二汇流条BB1、BB2。电极指EF从每个汇流条延伸以在重叠区域OR中相互交叉。在电极指EF的尖端与未连接到该电极指EF的汇流条之间，布置有短截指ST。从而，重叠区域与相应汇流条BB之间的非重叠区域被填充有短截指或电极指EF的非重叠部分。

所示出的叉指换能器的另一特征是重叠区域OR的取向，该取向平行于该IDT部分的倾斜方向。与先前描述的布置相反，汇流条不平行于倾斜方向。因此，重叠区域OR沿着倾斜方向LA取向，并且LA相对于线性延伸的汇流条倾斜。这表示，IDT部分的每个非重叠区域是梯形或三角形。然后，短截指ST必须具有各种长度以完全填充非重叠区域GU。然而，中轴之一可以平行于x轴定向，使得除了不可避免的横向间隙和可选的短截指ST之外，不与该IDT部分IS相邻地形成非重叠区域GU。

图15示出了两个这样的IDT部分IS1、IS2的布置，每个IDT部分相对于x轴具有不同倾斜角α。这两个相邻IDT部分共享其汇流条BB1、BB2，使得每个公共汇流条具有线性和笔直的延伸部，该延伸部可以平行于x轴但不平行于两个IDT部分中的任何一个的倾斜方向而布置。在此，在重叠区域OR与相对的汇流条BB之间的示意性示出的非重叠区域GU也被填充有短截指ST。

根据一种变型，非重叠区域GU可以被连续的金属层覆盖，该连续的金属层可以通过相应地构造一个或多个汇流条而形成。然后，相应汇流条部分具有三角形形状。

由至少一个IDT部分形成的谐振器布置在两个反射器LL之间的声轨内。由于在声轨中仅存在一个倾斜谐振器，因此SAW器件形成单端口SAW谐振器。

图16是具有两个倾斜IDT部分以形成V形布置的单端口谐振器的另一描绘。同样，在此，每个汇流条BB1、BB2由两个IDT部分IS2、IS2共用，并且线性地延伸，并且可以平行于x轴布置或不平行于x轴布置。这表示，梯形(例如，三角形)非重叠区域形成在重叠区域OR1、OR2与相邻汇流条BB之间。在图16中，重叠区域OR被示出为两条虚线之间的区域。同时，虚线是在重叠的电极指的尖端与相对的短截指之间的指间隙的位置。优选地，横向间隙尽可能小。利用当前可用技术，可以实现100nm至500nm的小间隙。

在所示谐振器的两侧，放置有相应声反射器LL1、LL2，以将声能围在它们之间。虚线延伸到相应反射器的一部分中，这表示，尽管电短路，但是每个声反射器LL的反射器指仍部分地相互交叉。备选地，间隙不必延伸到反射器中使得每个反射器指连接到两个反射器汇流条。

从图16还可以看出，由指重叠部分的横向长度定义的孔在y方向上在指到指之间沿着x轴偏移或变化。但是，该偏移足够小，使得当与x轴平行来看时，在谐振器的开始或端部处相对于最外孔具有最大偏移或变化的孔仍然相互重叠。这表示，IDT部分的不同端部之间的耦合仍然足够高以允许谐振器进行适当的操作。

图17和图18示出了可以形成DMS滤波器的一部分的两个相邻IDT部分IS1、IS2。虽然图17的IDT部分以相同倾斜角倾斜，使得它们在图18中共享相同倾斜方向SD，但是在根据本发明的断裂倾斜设计中，这两个IDT部分以不同倾斜角布置。所示箭头表示两个IDT部分之间的纵向声耦合。取决于图18中的倾斜角，与非断裂结构相比，肯定存在产生更高耦合的倾斜角。

在所有实施例中，具有不同倾斜角α的每两个后续IDT部分IS1、IS2形成V形布置。因此，V形布置的内支路之间的一些空闲空间被保留，从而允许在其中布置诸如无源元件PE等电路元件。

图19示出了包括三个叉指换能器IDT1至IDT3的DMS滤波器的示意性框图，每个叉指换能器IDT包括如上所述的IDT部分IS，使得DMS滤波器具有断裂倾斜设计。IDT部分的每个倾斜角可以不同。倾斜角α1和α2可以根据关系式α1＝-α2交替变化，以形成IDT部分的规则对称锯齿形布置。反射器LL每个布置在DMS滤波器的声轨的两个侧面(纵向)端部处。

然而，形成DMS结构的谐振器的叉指换能器不限于每个仅包括一个IDT部分。因此，每个谐振器可以包括以相应倾斜角倾斜的两个或更多个IDT部分，其中不同IDT部分可以具有不同倾斜角。

DMS滤波器可以具有通常交替地连接到第一和第二端子的三个以上的叉指换能器。

无源元件可以互连到一个或两个IDT部分，或者互连到SAW器件的任何其他元件或SAW器件布置在其中的电路的任何其他元件。无源元件可以是例如电容或电感。同样，它可以是具有电感值和ac电容值的元件。具体地，它可以是元件的组合，例如电路，例如匹配电路。它可以通过在空闲衬底表面之上进行结构化金属化来形成。备选地，可以在衬底上的V的每两个支路之间布置离散无源元件。无源元件可以连接到一个支路、两个支路，或者仅布置在支路之间，以仅使用空闲空间而不连接到V或另一IDT部分的汇流条。如果连接到谐振器，则无源元件可以用作SAW器件的匹配元件。

通过放置SAW器件或电路的任何元件来使用V形布置的两个支路之间的空闲空间的布置，产生对可用芯片面积的更好利用。然后，由于用于附加元件(例如，无源元件)的空间在衬底表面上的另一位置处被节省，因此可以减小SAW器件的面积。

图20示出了包括至少三个叉指换能器IDT1、IDT2和IDT3的DMS滤波器的另一实施例。第一叉指换能器IDT1包括两个IDT部分IS1、IS2，每个IDT部分具有相对于纵向方向的倾斜角α1、α2(其可以等于零，因此省略了其在图中的表示)。在该实施例中，第一倾斜角α1大于0并且大于第二倾斜角α2，第二倾斜角α2可以如图所示为零，或者可以不为0。

第二叉指换能器IDT2包括三个IDT部分IS3至IS5，每个IDT部分IS包括相对于纵向方向的相应倾斜角。与第二IDT部分IS2一样，第三IDT部分IS3以优选为零的低倾斜角布置。这允许第二和第三IDT部分之间的最大纵向声耦合，并且因此允许第一和第二叉指换能器IDT1和IDT2之间的最大耦合。作为第二换能器IDT2的第二IDT部分并且布置在第二叉指换能器IDT2的中间的第四IDT部分IS4的倾斜角α4大于第三IDT部分IS3的倾斜角(也未明确示出)并且大于第五IDT部分IS5的倾斜角。

在图的右侧上的第三叉指换能器IDT3包括两个IDT部分IS6和IS7，每个IDT部分包括相对于纵向方向的相应倾斜角α6、α7(也未明确示出)。最右IDT部分IS7的倾斜角α7大于第六IDT部分IS6的倾斜角α6。

结果，彼此面对的每个叉指换能器IDT的最外IDT部分可以具有小的倾斜角或零倾斜角。彼此直接相邻的两个最外IDT部分的倾斜角也可以相等但不为零。因此，在第一和第二或第二和第三叉指换能器IDT之间的两个相邻最外IDT部分平行地或几乎平行地延伸。在图中，最外IDT部分IS2、IS3、IS5和IS6的倾斜角被示出为零，但这不是如上所述的本发明的必要特征。

通过这种布置，相邻叉指换能器之间的纵向声耦合最大，如图中的双侧箭头所示。

如果两个相邻最外IDT部分将相对于彼此倾斜，则耦合将减少。因此，图20所示的DMS滤波器的布置结合了用于横向模式抑制的倾斜取向的优点和两个相邻谐振器的最外IDT部分之间的高纵向声耦合的优点。在该实施例中，每个当前倾斜角α可以与其他使用的倾斜角不同。但是，优选的是设计相对于中间换能器或中间IDT部分具有高对称性的DMS滤波器。如果具有相同对称元件的IDT部分的倾斜角的绝对值相等且长度相等，则可以实现换能器的对称布置。

例如，如图20所示，DMS滤波器的IDT部分可以具有不同长度。优选地，具有最小倾斜角的最外IDT部分的长度小于其他IDT部分的长度，但是它们需要足够长以确保相邻IDT之间的最佳纵向声耦合。此外，可以将谐振器分成与所示的两个或三个IDT部分相比更多的IDT部分，使得相应的叉指换能器可以包括四个或更多个IDT部分。短的IDT可以只有一个IDT部分。

在设计特定DMS滤波器时，可以使用所有可能变化来增加自由度。可以对滤波器进行优化，以获取更好的滤波器性能或更好地利用芯片面积。通常必须进行权衡，这可以通过可能的变化来优化。

SAW滤波器的进一步变化是可能的，其本身是本领域已知的，并且可以有利地改善SAW器件。通过在电极指的设计中增加模式形成特征，可以将在SAW滤波器的声轨中传播的模式形成为纯活塞模式。这样的特征可以包括在指尖端处的附加质量负载或在其尖端处的更大的指宽度。不同间隙长度可以减少不必要的横向模式。优选地，横向间隙尽可能小。利用当前可用技术，可以实现100nm到500nm的小间隙。

在倾斜IDT部分中，由电指重叠部分的横向长度定义的孔在y方向上在电极指之间沿着纵向方向偏移。但是，该偏移足够小，使得当相对于纵向方向来看时，在谐振器的开始或端部处相对于最外孔具有最大偏移或变化的孔仍然相互重叠。这表示，IDT部分的不同端部之间的耦合仍然足够高以允许谐振器进行适当的操作。

图21示出了RF滤波器的可能的梯形电路拓扑。RF滤波器具有第一端口P1和第二端口P2。第一端口P1可以是用于从外部电路环境接收RF信号的输入端口。第二端口可以是用于将滤波后的RF信号提供给外部电路环境的输出端口。

在两个端口P1、P2之间的信号路径中，DMS谐振器DMS、第一串联谐振器SR1和第二串联谐振器SR2串联电连接。两个并联的分流路径将信号路径接地。在一个分流路径中，连接有并联谐振器PR。在另一并联路径中，连接有阻抗元件IE。阻抗元件可以包括声学上不活动的IDT结构以建立电容元件。电容元件可以用于改善通带侧翼。

DMS谐振器DMS包括四个倾斜和旋转IDT部分。

第一串联SR1谐振器包括常规(即，非旋转、非倾斜)IDT部分。

第二串联谐振器SR2包括级联(2×2)旋转和倾斜IDT部分。

并联谐振器PR包括级联(2×3)旋转和倾斜IDT部分。级联的程度是两个。并联级联的程度是3个。因此，在并联谐振器PR中包含有2×3＝6个IDT部分。

附图标记清单

β：相对于压电轴的旋转角度

BB、BBl、BB2：汇流条

SD、SD1、SD2：倾斜方向

IDT、IDT1、……：叉指换能器

IS、IS1、IS2、……：IDT部分

P1、P2：第一、第二滤波器端口

α：x轴与倾斜方向之间的角度

LL：声反射器

ES：电极结构

GU：非重叠区域

TE：IDT部分的端子

ST：短截指

EF：电极指

FI：反射器指

DMS：双模式SAW滤波器

OR：重叠区域

P：滤波器端口

PA：压电轴

PE：无源元件

x：纵向方向、SAW的传播方向

y：横向方向

Claims (13)

1.一种电声谐振器，包括

·压电材料，具有压电轴，

·传播方向，

·电极结构，具有带有两个汇流条和电极指的IDT部分，

其中

·所述电极指垂直于所述传播方向延伸，

·所述IDT部分是倾斜的，

·倾斜的所述IDT部分相对于所述压电轴旋转。

2.根据前述权利要求所述的谐振器，其中

·所述汇流条沿着相对于所述传播方向旋转角度α1的倾斜方向延伸，

·-15°≤α1≤15°。

3.根据前述权利要求之一所述的谐振器，还包括具有两个汇流条和电极指的第二IDT部分。

4.根据前述权利要求所述的谐振器，其中所述第二IDT部分的所述汇流条

·沿着相对于所述传播方向旋转角度α2的倾斜方向延伸，并且-15°≤α2≤155°

或者

·与所述传播方向平行。

5.根据前述权利要求之一所述的谐振器，是旋转锯齿形倾斜谐振器。

6.根据前述权利要求所述的谐振器，具有对称锯齿形图案。

7.根据前述权利要求之一所述的谐振器，包括两个倾斜的IDT部分和在横向方向上布置在所述IDT部分旁边的阻抗元件。

8.根据前述权利要求之一所述的声谐振器，选自SAW谐振器、TC-SAW谐振器、GBAW谐振器、TF-SAW谐振器。

9.根据前述权利要求之一所述的电声谐振器，其中所述电极结构选自未加权换能器、变迹换能器、倾斜换能器、断裂倾斜换能器、锯齿形倾斜换能器。

10.根据前述权利要求之一所述的电声谐振器，选自单端口谐振器、两端口谐振器、DMS谐振器。

11.一种电声滤波器，包括根据前述权利要求之一所述的谐振器。

12.根据前述权利要求所述的RF滤波器，具有梯形拓扑或格型拓扑。

13.根据前述权利要求之一所述的RF滤波器，还包括非倾斜和/或相对于所述压电轴的非旋转谐振器。

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