CN1160308A - 纵向耦合型表面声波谐波滤波器 - Google Patents

Abstract

一种纵向耦合型SAW谐波滤波器，它包含：由压电材料制成的衬底；在衬底上形成的第一—第三组叉指形电极；沿着表面波传播方向形成于相对的两边的第一和第二反射器；第一—第三组叉指形电极中的每一个由一对梳状电极组成；第一组叉指形电极的电极指中心与第二组叉指形电极的电极指中心之间的中心距离L1和第二组叉指形电极的电极指中心与第三组叉指形电极的电极指中心之间的中心距离L2都设定为不同的数值。

Description

纵向耦合型表面声波谐波滤波器

本发明涉及纵向耦合型表面声波谐波滤波器，特别是涉及电极结构经过改进从而提高了选择性的纵向耦合型表面声波谐波滤波器。

近来，表面声波(SAW)滤波器在各种通信装置中作为宽带滤波器得到了应用。对于带通滤波器来说，要求其具有合适的通带宽度和较高的选择性。相应地，例如就用于射频(RF)波段的SAW滤波器而言，也需要设定所需的通带宽度并实现较高的选择性。

特别是对于按照CT-1、CT-1+和CT-2标准的无绳电话机中RF波段的SAW滤波器，虽然所需的衰减随电话机中的中频(IF)滤波器而变化，但是重要的是在距离中心频率±20MHz和±40MHz处使信号有足够大的衰减。因此需要选择性较高的滤波器。而且就IF滤波器而言，相邻信道之间的选择性特性是重要的指标。

另一方面，现在所知道的情况是，采用SAW谐振器的SAW滤波器在降低损耗、增加带外衰减程度和减少器件尺寸方面具有特别明显的优势。例如，已经提出了一种由多级连接方式的纵向耦合型SAW谐波滤波器组成的滤波器。通过在压电单晶衬底(由沿36度Y切割的X传播方向的LiTaO3单晶构成)沿表面波传播方向上等间隔地排列三组叉指形(ID)电极并在ID电极排列区域的相对的两侧沿表面波传播方向提供反射器电极形成了每个SAW谐波滤波器。这样布局的滤波器的损耗和尺寸都较小。

但是，在上述普通的纵向耦合型表面声波谐振滤波器中，无法使高于通带的止带中的衰减增加到足够的程度。

图7示出了由二级连接方式下的上述普通纵向耦合型表面声波谐振滤波器组成的滤波器插入损耗-频率特性的实例。在图7中，由实线A表示的特征曲线的基本部分通过放大插入损耗的刻度(即采用坐标轴右侧的刻度)画为用实线B表示的曲线。

图7所示的特征曲线，表示了由多级连接方式下的纵向耦合型表面声波谐振滤波器构成的结构的特性，它的带通设定为864-868MHz，由于ID电极的响应，在高于通带的频率处有一段上升(图7箭头C所指)，这表明在886-906MHz的范围内衰减得程度不够。

ID电极的上述响应由ID电极的内部反射引起。因此，响应的水平取决于薄膜厚度和电极的线宽。基于这个原因，为了降低ID电极不需要响应的水平，采取了在制造过程中增加电极指的膜厚或者减少线宽的方法以在上述范围内设定所需的衰减。

但是，如果增加电极指的膜厚，则会增加表面波在ID电极内传播的衰减，从而导致插入损耗的增加。如果增加电极指的线宽，则会增加每个电极指的电阻，从而也增加了插入损耗。

已知提高SAW滤波器选择性的普通设计方法有新相位权重方法和在ID电极部分形成中分的结构以限制ID电极内部反射的方法。

但是，在这些方法中，前者在设计带权重ID电极时会带来麻烦并且增加了要做薄的电极指的数量。因此这增加了ID电极的阻抗或长度。

后者采用电极指宽度是普通电极指宽度一半的中分的电极，即固体电极。因此，如果要在800MHz带宽以上的滤波器上使用，必须采用高级的工艺技术，例如干法刻蚀技术。主要是由于在固体电极和中分的电极混合布局下难以控制每个ID电极的电极指宽度，所以产率有所下降。

针对上述情况，本发明的一个目标是提供一种在不增加插入损耗的同时提供选择性高并且便于用改进过的设备进行大规模生产的纵向耦合型SAW谐波滤波器。

为了实现该目标，按照本发明的一个方面，提供了一种纵向耦合型SAW谐波滤波器，它包含由压电材料制成的衬底或者表面形成有压电薄膜的衬底以及在压电衬底上或者与压电薄膜接触的第一-第三组ID电极。第二和第三组ID电极沿第一组ID电极激发和接收表面波的传播方向形成于第一组ID电极的相对的两侧。滤波器还包含沿着提供有第一-第三组ID电极区域的表面波传播方向形成于相对的两侧的第一和第二反射器。第一-第三组ID电极由一对梳状电极组成，每个至少包含一个电极指。相互靠近的第一组ID电极的电极指中心与第二组ID电极的电极指中心之间的中心距离L1和相互靠近的第二组ID电极的电极指中心与第三组ID电极的电极指中心之间的中心距离L2都设定为不同的数值。

在本发明的纵向耦合型SAW谐波滤波器中，第一-第三组ID电极形成于由压电材料制成的衬底或者覆盖压电薄膜的衬底上并且在提供有第一-第三ID电极组的区域反面形成第一和第二反射器，中心距离L1和L2设定为不同的数值。通过采用由中心距离L1和L2确定的两种谐振模式实现高选择性的特性。通过以下对本发明较佳实施例的详细描述将会进一步理解这种效果。

按照本发明，可以采用LiTaO3、LiNbO3、石英等压电单晶体或者锆钛酸铅压电陶瓷作为形成上述压电衬底的材料。另一方面，作为上述形成有压电薄膜的衬底，可以通过在由绝缘陶瓷(例如氧化铝)或者其它绝缘材料制成的绝缘部件表面或者上述压电衬底的上表面形成ZnO、Ta2O5等的压电薄膜提供衬底。

第一-第三组ID电极可以在压电衬底上或者与压电薄膜接触形成。形成与压电薄膜接触的方法包括在压电薄膜上形成第一-第三组ID电极的方法和在衬底与压电薄膜之间形成第一-第三组ID电极的方法。

第一-第三组ID电极可以由合适的导电材料构成，例如Al或Al合金。第一-第三组ID电极中的每一组由至少包含一个电极指的梳状电极组成。梳状电极的电极指以互锁方式布置。

提供了第一和第二反射器以将表面波限定在第一和第二反射器之间的区域内。第一和第二反射器中的每一个通常包含若干垂直于表面波传播方向布置的电极指。第一和第二反射器也可以由合适的导电材料构成。比较好的是由与第一-第三组ID电极相同的材料构成，例如Al或Al合金。

本发明的纵向耦合型SAW谐波滤波器的特征在于，在包含以上述方式布置的第一-第三组ID电极以及第一和第二反射器的三电极组SAW谐波滤波器中设定了不同的纵向距离L1和L2。由下面对本发明实施例的描述可以清楚地看到，采用由两种中心距离确定的两种谐振模式可以改善滤波器的选择性。

比较好的是，按照本发明，如果第一和第二反射器中的每一个包含若干垂直于表面波传播方向布置的电极指，并且表面波的波长由反射器的电极间距确定为λ，则中心距离L1和L2设定为使得中心距离L1满足不等式(1)：

0+nλ≤L1≤1/2λ+nλ(1)

(n为整数)中心距离L2满足不等式(2)：

1/2λ+mλ≤L2≤(m+1)λ(2)

(m为整数)，以及中心距离L1和L2满足不等式(3)：

L1≠L2-1/2λ+kλ(3)

(k为整数)

因此将从下面对实施例的描述看到，可以提供设定所需要的带宽并且选择性提高的纵向耦合型SAW谐波滤波器。

按照本发明的另一个方面，提供了一种多电极组纵向耦合型SAW谐波滤波器，它包含由压电材料制成的压电衬底或者形成有压电薄膜的衬底以及第一-第X(X为大于等于4的整数)组形成于压电衬底上或者与压电薄膜接触的叉指数电极。第二-第X组叉指形电极沿着由第一组叉指形电极激发和接收的表面波传播方向形成。滤波器还包含沿着提供有第一-第X组ID叉指形电极区域的表面波传播方向形成于反面的第一和第二反射器。每一组叉指形电极由一对梳状电极组成，每个至少包含一个电极指。如果相邻的叉指形电极对的相邻端电极指之间的中心距离为L1，L2，…Lx-1，则中心距离满足方程(4)和(5)：

LS＝L1＝L3＝L5(4)

LA＝L2＝L4＝L6(5)

如果表面波的波长由反射器的电极间距确定为λ，则中心距离LS和LA满足不等式(6)和(7)：

0+nλ≤LS≤1/2λ+nλ(6)

(n为整数)

1/2λ+mλ≤LA≤(m+1)λ(7)

(m为整数)，或者不等式(8)和(9)：

1/2λ+nλ≤LS≤(n+1)λ(8)

(n为整数)

0+mλ≤LA≤1/2λ+mλ(9)

(m为整数)，以及中心距离LS和LA满足不等式(10)：

LS≠LA-1/2λ+kλ(10)

(k为整数)

因此可以提供设定所要带宽并且选择性提高的纵向耦合型SAW谐波滤波器。

按照本发明的另一个方面，提供了一种纵向耦合型SAW谐波滤波器器件，它包括衬底和若干按照本发明的纵向耦合型SAW谐波滤波器。若干纵向耦合型SAW谐波滤波器形成于衬底上并以串联的方式连接。即，可以在一块衬底上形成若干纵向耦合型SAW谐波滤波器并以串联方式连接。在这种方式下，可以提供选择性进一步改善的滤波器。

按照本发明的另一个方面，提供了一种纵向耦合型SAW谐波滤波器器件，它包含一个按照本发明的纵向耦合型SAW谐波滤波器和形成于同一衬底上并与其电学连接的至少另一个纵向耦合型SAW谐波滤波器、侧向耦合型SAW谐波滤波器和采用SAW谐振器的陷波器。

如上所述，本发明的SAW谐波滤波器器件可以与其它任何SAW谐波滤波器、陷波器等电学连接。在这种情况下，比较好的是使其它器件构造在组成SAW滤波器器件的压电衬底上。在这种方式下，可以提供更小的集成式SAW谐波滤波器器件。

图1为表示本发明一个实施例的SAW谐波滤波器结构的平面示意图；

图2为表示具有如图1所示结构但中心距离L1和L2相同并且反射器的电极指为零的普通SAW谐波滤波器频率特性的示意图；图3为表示在具有如图1所示结构的SAW谐波滤波器中中心距离L＝L1＝L2与相对谐振频率的示意图；

图4为解释具有如图1所示电极结构并按照本发明的实施例布置的SAW谐波滤波器操作原理的示意图；

图5为表示图11A所示作为本发明第二实施例的SAW谐波滤波器器件插入损耗-频率特性的示意图；

图6为表示当采用减薄和加重方法时图11A所示SAW谐波滤波器器件插入损耗-频率特性的示意图；

图7为表示普通SAW谐波滤波器插入损耗-频率特性实例的示意图；

图8A和8B为形成ID电极部分的平面示意图，它示出的是增加电极指后中心距离明显变化的情形；

图9A和9B为形成ID电极部分的平面示意图，它示出的是去除一个电极指后中心距离明显变化的情形；

图10为平面示意图，它示出的是ID电极组的相邻对的相邻端电极指由电极材料连接的情形；

图11A和11B为表示本发明第二和第三实施例的SAW谐波滤波器器件的平面示意图；以及

图12为表示本发明第四实施例的SAW谐波滤波器器件的示意图。

现借助较佳实施例描述本发明。

参见图1，在矩形压电衬底11上构造了表示本发明实施例的SAW谐波滤波器10。在该实施例中，压电衬底11由36度Y-切割的X传播方向的LiTaO3构成。

构成第一组ID电极的一对梳状电极14a和14b形成于压电衬底11中央部分。梳状电极14a接地而梳状电极14b与输入/输出终端22相连。梳状电极14a和14b包含以互锁方式布置的电极指。

第二和第三组ID电极形成于沿由梳状电极14a和14b构成的第一ID电极组的表面波传播方向上的相对的两边上。第二ID电极组由梳状电极12a和12b构成而第三ID电极组由梳状电极13a和13b构成。

与梳状电极14a和14b一样，梳状电极12a与12b对和梳状电极13a与13b对包含以互锁方式布置的电极指。但是在具有较多数量电极指的第一ID电极组梳状电极14a的同一侧面上放置具有数量较少电极指的梳状电极12b和13b。

梳状电极12b和13b共同与输入/输出端21连接而梳状电极12a和13a接地。

反射器15a和15b形成于沿构造有第一-第三ID电极组的区域的表面波传播方向上的相对的两边上。反射器15a和15b中的每一个都包括以等间距放置的电极指并且沿垂直于表面波传播方向延伸。

上述梳状电极12a、12b、13a、13b、14a和14b以及反射器15a和15b通过在压电衬底11上形成Al或Al合金并用光刻或刻蚀方法处理该薄膜形成。

本发明的特征在于位于第一和第二ID电极组相邻端电极指之间的距离L1取值在前面提及的不等式(1)确定的范围内，位于第一和第三ID电极组相邻端电极指之间的距离L2取值在前面提及的不等式(2)确定的范围内，而中心距离L1和L2设定为满足上述不等式(3)。不等式(3)中的符号λ表示由反射器15a和15b的电极指间距确定的波长(见图1)。

在本实施例的SAW谐波滤波器中，由于中心距离L1和L2设定为满足上述条件，所以与普通的SAW谐波滤波器相比，提高了选择性。以下将描述本实施例的SAW谐波滤波器的工作原理和设计条件。

首先描述通用纵向耦合型SAW谐波滤波器的工作原理。

普通三电极组纵向耦合型SAW谐波滤波器与本实施例相比，除了上述中心距离L1和L2之间的关系不同以外，结构上是相同的。因此现在借助图1描述普通纵向耦合型SAW谐波滤波器的工作原理。在普通三电极组纵向耦合型SAW谐波滤波器中，位于第一ID电极组(梳状电极14a和14b)和第二ID电极组(梳状电极12a和12b)相邻端电极指之间的距离L1和位于第一ID电极组(梳状电极14a和14b)和第三ID电极组(梳状电极13a和13b)相邻端电极指之间的距离L2是相等的，即L1＝L2＝L。

图2示出了中心距离L1和L2相等的普通三电极组纵向耦合型SAW谐波滤波器中反射器电极的电极指数量为零时的频率特性。箭头D指示的峰对应因第一和第二ID电极组之间多重反射或者第一和第三组ID电极之间多重反射引起的谐振模式，而箭头E指示的峰对应ID电极内部的谐振模式。

作为普通的纵向耦合型SAW谐波滤波器，通过采用由箭头D和E指示的两个谐振模式已经实现了纵向耦合型双模式滤波器。通过采用这些谐振模式和另一种谐振模式实现了纵向耦合型三重模式滤波器，该另一个谐振模式的频率低于加上反射器15a和15b时的箭头E所指频率，由反射器15a和15b之间的多重反射引起。

图7示出了根据上述原理设计的两串联的普通纵向耦合型谐波滤波器的典型特性。如上所述，具有这种结构的滤波器损耗较小但是在高于通带频率处的选择性不能令人满意。即，高于中心频率20-30Mhz的频段减最大为25dB。

上述谐振模式D和E的谐振频率由中心距离L(＝L1＝L2)决定。图3示出了以中心距离L作为参数的谐振模式D和E的相对位置。图3表示谐振模式D和E的相对位置对用作参数的中心距离L的关系。图3示出的特性为SAW滤波器的特性，它设置了一定数量的第一ID电极组的电极指(即梳状电极14a和14b电极指的数量设定为57)、一定数量的第二ID电极组的电极指(即梳状电极12a和12b电极指的数量设定为31)、一定数量的第三ID电极组的电极指(即梳状电极13a和13b电极指的数量设定为31)，并将反射器15a和15b电极指的数量设定为零，它采用36度Y切割的X方向传播的LiTaO3衬底作为压电衬底11，SAW滤波器的中心频率为866Mhz。

由图3可见，谐振模式E的谐振频率与中心距离L无关，但是谐振模式D的谐振频率随着L值的增加而减小。当中心距离L约等于0.45λ时，谐振模式D就开始转换为谐振模式E。随着中心距离L值的进一步增加，谐振模式D完全转换为谐振模式E并且在高频一侧出现新的谐振模式D。

相反，在本发明的上述实施例中，正如从以下图4中将会看到的，通过将中心距离L1和L2设定为不同的数值激发了两种谐振模式D的谐振。

图4示出了这样一种情况下的试验结果，它设置了一定数量的第一ID电极组的电极指(即梳状电极14a和14b电极指的数量设定为57)、一定数量的第二ID电极组的电极指(即梳状电极12a和12b电极指的数量设定为31)、一定数量的第三ID电极组的电极指(即梳状电极13a和13b电极指的数量设定为31)，并将反射器15a和15b中的每一个电极指的数量设定为150。

图4所示的特性F和G用作与本发明的实施例进行比较。通过将L1＝L2＝0.25λ获得了特性F而将L1＝L2＝0.62λ获得了特性G。另一方面，通过将距离L1和L2设定为不同的数值(L1＝0.25λ，L2＝0.62λ)获得了图4所示的特性H。

就图4所示的特性F和G而言发生了两种谐振模式。频率较高的峰对应上述的谐振模式D而频率较低的峰对应上述的谐振模式E。在图4所示的特性F和G中，谐振模式E发生于反射器截止带的末端，从而使峰凹凸不平。

相反，在图4所示的特性H中，基本上没有谐振模式E但是出现了两个谐振模式D。较高频谐振模式D由中心距离L2确定的第一ID电极组(梳状电极14a和14b)与第二ID电极组(梳状电极13a和13b)之间的多重反射引起而较低频谐振模式D由中心距离L1确定的第一ID电极组(梳状电极14a和14b)与第三ID电极组(梳状电极12a和12b)之间的多重反射引起。

而且通过调整第一-第三电极组的电极互锁宽度和/或增加外部匹配电路可以提供具有图4中I指示的令人满意的特性的双模式滤波器。

具有图4中H和I指示的特性的SAW谐波滤波器的带宽由中心距离L1和L2之间的数值差确定并且可以通过调整这些距离任意选择，以下借助图3对此进行描述。

例如，将中心距离设定为L1＝0.25λ以设置基准谐振频率(就相对值而言为0MHz，由图3中的箭头J指示)，在该距离下，梳状电极12a和12b以及梳状电极14a和14b之间发生谐振模式D。就该频率而言，如果L2＝0.62λ，则在梳状电极13a和13b之间以及梳状电极14a和14b之间发生频率大10MHz的谐振模式D，在图3中它用箭头K表示。通过采用这两种谐振模式，可以获得带宽从800-900MHz的带通滤波器。

为了增加带宽，中心频率L1的数值可以设定为大于上述值或者将中心距离L2设定为小于上述值。相反，为了减少带宽，可以减小中心距离L1或者增加中心距离L2。在图3所示的特性条件下，从理论上讲可以实现滤波器的最大带宽为40MHz。

就图3所示的条件而言，通过选定中心距离L1＝0.12λ和L2＝0.25λ可以获得同样的滤波器。但是在该滤波器中，由于相互间的相位关系，对应0.12λ中心距离的谐振模式D和对应0.25λ中心距离的谐振模式D并不耦合。该滤波器作为一种双模式滤波器，其中对应0.25λ中心距离的谐振模式D和谐振模式E互相耦合。

因此，就波长λ而言，需要选择中心距离L1和L2使其满足上述不等式(1)和(2)。

L1＝L2-1/2λ+kλ(11)

(k为整数)

如果满足方程(11)，则两个谐振模式D的差为零并且相位差为180度，从而无法形成双模式滤波器。因此将中心距离L1和L2的数值确定为满足不等式(1)-(3)。

中心距离L1和L2之间的关系决定了一定的相位关系。因此，如果去除了沿表面波传播方向上外端梳状电极的其中一个电极指或者增加一个电极指，则必须在确定中心距离L1和L2之间关系时考虑它们对相位的影响。

如果图1所示结构的改变方式是增加一个梳状电极12b的电极指(如图8A所示)，或者增加一个梳状电极14b的电极指(如图8b所示)，则中心距离改变为L’1(＝L1-1/2λ)。但是在这种情况下，表面波的相位关系没有改变，从而使得最终的滤波器特性不发生变化。

图9A示出了在图1所示结构中去除梳状电极12a其中一个电极指的布局，而图9B示出了同一结构中去除梳状电极14a其中一个电极指的布局。在这些布局中，中心距离L″1＝(L1+1/2λ)。但是，最终的滤波器特性没有变化。

借助图8和9描述了距离L1明显变化的情形。但是就中心距离L2而言，也可以作相同的描述。即，中心距离L1和L2的每一个都设定为接地的两个相邻端电极指中心之间的距离或者连接输入端的电极指的中心与连接输出端的电极指中心之间的距离。

当中心距离满足上述方程(1)-(3)表示的条件时，可以利用与梳状电极相同的材料在位于这些电极相邻端的梳状电极12a和14a之间建立电学连接和/或者位于这些电极相邻端的梳状电极13a和14a之间建立电学连接。图10示出了一种结构实例，其中梳状电极12a和14a的相邻电极指互相连接。

在图10所示结构中，位于这些电极相邻端的梳状电极12a和14a的电极指之间的空隙可以填充与梳状电极相同的导电材料。

由图8A，8B，9A，9B和图10可见，必须确定本发明的中心距离L1和L2从而在第一ID电极组的表面波与第二和第三表面波ID电极组的表面波之间保持相同的相位关系。

以下借助试验结果描述本发明的SAW谐波滤波器。

图5示出了用于CT-2系统的无绳电话组中的RF滤波器的特性，该滤波器的中心频率为866Mhz。

具有图5所示特性的滤波器设计为如图11A所示的两级纵向耦合型SAW谐波滤波器。如图11A所示，SAW谐波滤波器32和33构造在矩形压电衬底34上。SAW谐波滤波器32的电极结构与图1所示的SAW谐波滤波器10的结构相同。因此，与图1所示对应的ID电极和反射器用相同的标号表示并且不再赘述。

SAW谐波滤波器33的结构也与SAW谐波滤波器32的相同。因此，SAW谐波滤波器33的电极在SAW谐波滤波器32电极的标号数上加上30表示，并且不再赘述。

如图11A所示，SAW谐波滤波器32的梳状电极14b与SAW谐波滤波器33的梳状电极44b相连，从而使SAW谐波滤波器32和33串联。

具体而言，SAW谐波滤波器32和33中的每一个的构造方式为：将Al制电极部件的膜厚设定为表面波波长的3.6％并形成梳状电极和反射器，将第一-第三ID电极组的电极指数目设定为65、37、37，将反射器15a、15b、45a和45b的电极指的数量设定为150，使中心距离L1＝0.30λ而L2＝0.64λ，以及采用36度Y切割的X传播方向的LiTaO3作为压电衬底34。

在两级纵向耦合型SAW谐波滤波器器件31中，由图5可见，获得-4dB带宽为13MHz左右，即1.5％的相对带宽，并且在通带附近的频率范围内改善了选择性。而且在866MHz+20MHz处满足了足够大的衰减，获得了30dB的较大衰减。图5所示特性曲线M表示由L表示的特性的主要部分，插入损耗在坐标系上经过了放大，即采用右边的坐标刻度来表示插入损耗。

图6示出了通过将熟知的减薄和加重方法结合起来的上述SAW谐波滤波器器件31的改进特性。特性曲线O表示插入损耗在坐标上放大后的特性曲线N的基本部分。由图6可见，通过将减薄和加重方法结合起来，可以进一步改善通带附近截止带内的衰减，并且在866MHz+20MHz处实现了45dB的较大衰减。

由图5和6的特性曲线可见，本发明可以被用来改善高于通带的截止带内的衰减而仍然使电极指形成为固体电极，从而无需制造需要采用高级工艺技术的中分面电极结构。因此可以在不降低成品率的前提下适于更高频操作。

当图11A所示的SAW谐波滤波器32和33以上述方式两级时，SAW谐波滤波器32的梳状电极12b和13b可以与如SAW谐波滤波器33的梳状电极43b和42b相连如图11B所示。

图12为表示本发明第四实施例的纵向耦合型SAW谐波滤波器的平面示意图。作为本发明第一-第三实施例，已经描述了将本发明应用于包含三组ID电极的纵向耦合型SAW谐波滤波器。但是，本发明也可以应用于多重电极组型SAW谐波滤波器，例如图12所示的具有四组以上的ID电极。

即，在图12所示的SAW谐波滤波器中，多组ID电极53-58沿表面波传播方向放置，并且沿着提供有ID电极组53-58形成区的表面波传播方向的相对的两边上放置反射器59和60。作为构成压电衬底52、ID电极53-58和反射器59、60的材料，可以采用与第一-第三实施例相同的材料。

在包含四组ID电极53-58以上的纵向耦合型SAW谐波滤波器51中，ID电极和反射器的形成满足下列方程(4)和(5)以及不等式(6)-(10)，从而获得了与第一-第三实施例的SAW谐波滤波器相同的优点。

即，ID电极53-58的形成使得ID电极组相邻端中心之间的距离满足以下方程：

LS＝L1＝L3＝L5(4)

LA＝L2＝L4＝L6(5)而且如果由反射器59和60的电极指间距确定表面波波长为λ，则选定中心距离Ls和LA使得满足以下的不等式：

0+nλ≤LS≤1/2λ+nλ(6)

(n为整数)

1/2λ+mλ≤LA≤(m+1)λ(7)

(m为整数)或者以下的不等式：

1/2λ+nλ≤LA≤(n+1)λ(8)

(n为整数)

0+mλ≤LS≤1/2λ+mλ(9)

(m为整数)而且中心距离LS和LA选定为满足以下的不等式：

LS≠LA-1/2λ+kλ(10)

(k为整数)

按照本发明，在采用第一-第三组ID电极的纵向耦合型SAW谐波滤波器中，中心距离L1和L2被设定为不同的数值。这使得可以提供采用由中心距离L1和L2确定的两种谐振模式并具有较高选择性的双模式纵向耦合型SAW谐波滤波器。

即，在普通的纵向耦合型SAW谐波滤波器中，由于在截止带内ID电极的响应，所以在高于通带的截止带内衰减不够大。相反，在上述新型双模式纵向耦合型SAW谐波滤波器中，中心距离L1和L2设定为不同的数值，并且激发了两个由这些距离确定的谐振模式，因此有效地改善了高于通带截止带内的衰减。

按照本发明，如上所述，只将电极指之间的中心距离L1和L2设定为不同的数值就足够了，并且无需高级的工艺技术。因此，可以获得与普通SAW谐波滤波器一样的产量。如果还采用熟知的减薄和加重方法，则可以进一步改善其选择性。

而且，和具有三组ID电极的纵向耦合型SAW谐波滤波器一样，如图12所示，可以构造具有四组以上ID电极的纵向耦合型SAW谐波滤波器。而且在这种情况下，通过使中心距离满足权利要求3的限定而获得如权利要求1和2所述实施例的优点。

多个本发明的纵向耦合型SAW谐波滤波器可以串联在一块压电衬底上或者将本发明的SAW谐波滤波器与不同的SAW元件(例如SAW谐波滤波器或陷波器)连接在一块衬底上。在这种方式下，可以提供适于各种用途的纵向耦合型SAW谐波滤波器作为集成器件。而且在这种情况下不管连接方式如何，本发明的纵向耦合型SAW谐波滤波器都可以在足够高的选择性下运行。

Claims (5)

1.一种纵向耦合型SAW谐波滤波器，其特征在于包含：

衬底；

在所述衬底表面放置的第一-第三组叉指形电极；

所述第二和第三组数字叉指形沿所述第一组叉指形电极激发和接收表面波的传播方向形成于所述第一组叉指形电极的面对的两边上；

沿着提供有所述第一-第三组叉指形电极区域的表面波传播方向形成于面对的两边上第一和第二反射器；

所述第一-第三组叉指形电极中的每一个由一对梳状电极组成，每个所述梳状电极至少包含一个电极指；以及

相互靠近的所述第一组叉指形电极的电极指中心与所述第二组叉指形电极的电极指中心之间的中心距离L1和相互靠近的所述第一组叉指形电极的电极指中心与所述第三组叉指形电极的电极指中心之间的中心距离L2都设定为不同的数值；

其中所述第一和第二反射器中的每一个包含若干大致垂直于表面波传播方向布置的电极指，并且表面波的波长由所述反射器的电极间距确定为λ而所述中心距离L1满足不等式方程(1)：

    0+nλ≤L1≤1/2λ+nλ  (1)

    (n为整数)

所述中心距离L2满足方程(2)：

    1/2λ+mλ≤L2≤(m+1)λ (2)

    (m为整数)，以及

所述中心距离L1和L2满足不等式(3)：

    L1≠L2-1/2λ+kλ       (3)

    (k为整数)

2.如权利要求1所述的纵向耦合型表面声波谐振滤波器，其特征在于所述衬底由压电衬底或者包含压电薄膜的衬底组成。

3.一种多电极组纵向耦合型SAW谐波滤波器，其特征在于包含：

衬底；

第一-第X组(X为大于等于4的整数)组形成于所述衬底的压电表面的叉指形电极；

所述第二-第X组叉指形电极沿着由所述第一组内部电极激发和接收的表面波传播方向形成；

沿着提供有所述第一-第X组叉指形电极区域的反面方向衬底上的第一和第二反射器；以及

所述叉指形电极的每一组由一对梳状电极组成，每个梳状电极至少包含一个电极指；

其中相邻的所述叉指形电极对的相邻端电极指之间的中心距离为L1，L2，…Lx-1并且中心距离满足方程(4)和(5)：

    LS＝L1＝L3＝L5  (4)

    LA＝L2＝L4＝L6  (5)

表面波的波长由所述反射器的电极间距确定为λ，中心距离LS和LA满足不等式(6)和(7)：

    0+nλ≤LS≤1/2λ+nλ  (6)

    (n为整数)

    1/2λ+mλ≤LA≤(m+1)λ    (7)

    (m为整数)，

或者不等式(8)和(9)：

    1/2λ+nλ≤LS≤(n+1)λ  (8)

    (n为整数)

    0+mλ≤LA≤1/2λ+mλ  (9)

    (m为整数)，以及

中心距离LS和LA满足不等式(10)：

    LS≠LA-1/2λ+kλ  (10)

    (k为整数)

4.一种电子元件，其特征在于包括：

衬底；

若干放置于衬底上并以串联的方式连接的纵向耦合型SAW谐波滤波器，每个所述纵向耦合型SAW谐波滤波器包括：

在所述衬底表面放置的第一、第二和第三组叉指形电极；

所述第二和第三组数字叉指形沿所述第一组叉指形电极激发和接收表面波的传播方向形成于所述第一组叉指形电极的面对的两边上；

沿着提供有所述第一-第三组叉指形电极区域的反面方向的衬底上的第一和第二反射器；

所述第一-第三组叉指形电极中的每一个由一对梳状电极组成，每个所述梳状电极至少包含一个电极指；以及

相互靠近的所述第一组叉指形电极的电极指中心与所述第二组叉指形电极的电极指中心之间的中心距离L1和相互靠近的所述第一组叉指形电极的电极指中心与所述第三组叉指形电极的电极指中心之间的中心距离L2都设定为不同的数值。

5.一种表面声波谐波滤波器器件，其特征在于包含：

纵向耦合型表面声波谐波滤波器，它包含：

在所述衬底表面放置的第一-第三组叉指形电极；所述第二和第三组数字叉指形沿所述第一组叉指形电极激发和接收表面波的传播方向形成于所述第一组叉指形电极的面对的两边上；沿着提供有所述第一-第三组叉指形电极区域的表面波传播方向形成于面对的两边上第一和第二反射器；所述第一-第三组叉指形电极中的每一个由一对梳状电极组成，每个所述梳状电极至少包含一个电极指；以及相互靠近的所述第一组叉指形电极的电极指中心与所述第二组叉指形电极的电极指中心之间的中心距离L1和相互靠近的所述第一组叉指形电极的电极指中心与所述第三组叉指形电极的电极指中心之间的中心距离L2都设定为不同的数值；

至少一个纵向耦合型表面声波谐波滤波器、一个横向耦合型表面声波谐波滤波器和陷波器，该陷波器包括一个放置在衬底上的表面声波谐振器并电学连接于所述纵向耦合型表面声波谐振滤波器上。

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