CN1178385C - 压电滤波器 - Google Patents

Abstract

一种压电滤波器，包括具有第一输入部分和第一输出部分的第一三接头滤波器，具有与所述第一输出部分相连的第二输入部分和第二输出部分的第二三接头滤波器，以及接地部分。一个中继电容器，与所述第一输出部分、第二输入部分和接地部分相连；和一个附加电容，连接在所述第一输入部分和第一输出部分之间，或着连接所述第二输入部分和第二输出部分之间。

Description

压电滤波器

技术领域

本发明涉及压电滤波器，具体地说，涉及一种包括两个三接头滤波器的压电滤波器，所述两个三接头滤波器通过一个中继电容器级联分布。

背景技术

包含两个经中继电容器级联的三接头滤波器的压电滤波器用作移动通讯设备，如移动电话的中频波段滤波器。

图1表示这种压电滤波器的电路结构示意图。这种压电滤波器包括第一三接头滤波器1，该第一三接头滤波器的输出部分1a与第二三接头滤波器2的输入部分2a相连。中继电容器3连接在输出部分1a与接地部分1b之间以及接地部分2b和输入部分2a之间。

这种压电滤波器的必要特点包括衰减性和选择性。图1所示压电滤波器的选择性是不适宜的。该滤波器的波形如图2的A所示。在此种情况下，通频带的中心频率设定为10.7MHz。为了提高选择性，如图1所示，在第一三接头滤波器1的输入部分和输出部分1a之间连接一个如虚线所示的电容器Ci，在第二三接头滤波器2的输入部分2a和输出部分之间连接一个如虚线部分所示的电容器Co。

随之，提高了压电滤波器的选择性，如图2中的实线B和链线C所示。但是，通频带周围的衰减减弱。实线B表示这种压电滤波器的电容由下列方程限定时的衰减：

Ci＝Co＝5pF

锁线C表示这种压电滤波器的电容由下列方程限定时的衰减：

Ci＝Co＝10pF

发明内容

为解决上述问题，本发明的各优选实施例提供一种选择性很大地提高的压电滤波器，该滤波器在通频带周围没有任何衰减的减弱。

按照本发明的第一优选实施例，一种压电滤波器包括：第一三接头滤波器，它有第一输入部分和第一输出部分；第二三接头滤波器，它具有第二输出部分和与所述第一输出部分连接的第二输入部分，以及接地部分。一个中继电容器与所述第一输出部分、第二输入部分和接地部分相连，一个附加电容器Ca连接在所述第一输入部分和第一输出部分之间，或者连接在所述第二输入部分和第二输出部分之间。

两个三接头滤波器F1和F2通过中继电容器Cr以串联方式连接。附加电容Co可以连接在三接头滤波器F1或三接头滤波器F2中任何一个的输入部分和输出部分之间。但是，在此情况下，附加电容Co连接在三接头滤波器F2的输入部分和输出部分之间。另外，在本优选实施例中，附加电容Ci不连接在三接头滤波器F1的输入部分和输出部分之间。

图4表示压电滤波器的电容由下列方程定义时所得到的波形：

Ci＝0和

Co＝10PF

图4还表示压电滤波器的电容由下列方程定义时所得到的波形：

Ci＝Co＝0

首选通频带的中心频率为约10.7MHz。

如该图所示，通频带周围的衰减是合适的，有如公知的无附加电容器但有图2中虚线A所示特性之压电滤波器的情形一样。另外，本发明各优选实施例压电滤波器的选择性都是合适的，有如公知的在第一三接头滤波器的输入部分与输出部分之间具有附加电容Ci，并在第二三接头滤波器的输入部分与输出部分之间具有附加电容Co的压电滤波器的情形一样。这种情形的公知压电滤波器特性由图2中的实线B，以及由锁线C表示。

在图3中，附加电容器Co连接在三接头滤波器F2的输入部分和输出部分之间。不过，在附加电容器Ci连接在三接头滤波器F1的输入部分和输出部分之间的情况下，可以获得相同的效果。

压电滤波器最好还包括用于输入信号的输入端和用于输出信号的输出端，其中附加电容器Ca的值至多是输入端与输出端之间电容Cb值的1.5倍。

第一三接头滤波器最好还包括第一压电基底，在第一压电基底一个主表面上的第一分电极、第一压电基底另一主表面上面对所述第一分电极的第一公用电极；以及第二三接头滤波器还包括第二压电基底、在第二压电基底一个主表面上的第二分电极，以及第二压电基底另一主表面上面对第二分电极的第二公用电极。第一压电基底和第二压电基底可以层叠并彼此连接，并且可将附加电容器设在所述第一压电基底或第二压电基底中的任何之一上，也可设在与第一分电极或第二分电极相连的终端电极之间。

这就是说，当压电滤波器包括彼此层叠的压电基底时，可以在第一三接头滤波器或第二三接头滤波器任何之一的压电基底上提供附加电容器。从而，可以所得的压电滤波器为袖珍的。

第一三接头滤波器最好还包括第一压电基底，处于第一压电基底一个主表面上的第一分电极，和处于第一压电基底另一主表面上的面对第一分电极的第一公用电极，而且第二三接头滤波器还包括第二压电基底，处于第二压电基底一个主表面上的第二分电极，和处于第二压电基底另一主表面上的面对第二分电极的第二公用电极。第一压电基底和第二压电基底可以层叠并且彼此连接。可以在第一压电基底的外部连接一个第一保护性外衬，该外衬可以包括第一输入端电极和与第一分电极相连的第一中继端电极，以及与第一公用电极相连的第一接地端电极。可以在第二压电基底的外部连接第二保护性外衬，该外衬可以包括第一输出端电极和与第二分电极相连的第二中继端电极，以及与第二公用电极相连的第二接地端电极。可以在在第一输入端电极与第一中继端电极之间，或者在第一输出端电极与第二中继端电极之间提供附加电容器。

这就是说，所述压电滤波器包括两个三接头滤波器，每个滤波器有一个与其外部层叠并连接的保护性外衬。在任何一个所述保护性外衬中提供附加电容器。在本发明的各优选实施例中，附加电容器最好提供于表面安装型压电滤波器的封装内。与使附加电容器提供于三接头滤波器上的情形相比，此类压电滤波器更易于制造，并能抑制不理想震动的产生。

最好可将中继端电极和接地端电极分别设置在第一保护性外衬和第二保护性外衬中任何之一的顶面和底面上，从而彼此面对。可将中继电容器设在所述中继端电极和接地端电极之间。

这就是说，所述中继电容器被提供于表面安装型压电滤波器的封装的一个保护性外衬中。因此，可以做成任何中继电容器。

通过下面参考附图对本发明优选实施例的详细描述，将使本发明的其它特点、要点、特性和优点将变得更加清晰。

附图说明

图1表示公知压电滤波器的电路结构；

图2表示公知压电滤波器的滤波特性；

图3表示本发明优选实施例压电滤波器的电路结构；

图4表示本发明优选实施例压电滤波器的滤波特性与公知压电滤波器的滤波特性间的比较；

图5A表示本发明优选实施例压电滤波器的特性如何随附加电容的变化而变化；

图5B也表示本发明优选实施例压电滤波器的特性如何随附加电容的变化而变化；

图5C也表示本发明优选实施例压电滤波器的特性如何随附加电容的变化而变化；

图6是本发明优选实施例压电滤波器实例的透视图；

图7是沿图6中X-X线所取压电滤波器的截面图；

图8是图6中所示压电滤波器的分解透视图；

图9是图6中所示压电滤波器之第一三接头滤波器的透视图；

图10是图6中所示压电滤波器之第二三接头滤波器的透视图；

图11A表示本发明优选实施例中所用第一保护性外衬的顶面；

图11B表示本发明优选实施例中所用第一保护性外衬的底面；

图12A表示本发明优选实施例中所用第二保护性外衬的顶面；

图12B表示本发明优选实施例中所用第二保护性外衬的底面；

图13是本发明另一优选实施例的第二三接头滤波器的透视图。

具体实施方式

图6、7、8、9和10表示根据本发明第一优选实施例的压电滤波器。这种压电滤波器最好是表面安装型晶片，它包括：基本为矩形的片状第一三接头滤波器F1，基本为矩形的片状第二三接头滤波器F2，用于连接第一和第二三接头滤波器F1和F2的框架形粘结层S，层叠并连接到第一三接头滤波器F1外部的第一保护性外衬K1，和层叠并连接到第二三接头滤波器F2外部的第二保护性外衬K2。

如图9所示，第一三接头滤波器F1包括相互之间以预定距离间隔地分布在压电基底11的顶面上的分电极12和分电极13，压电基底11最好由压电陶瓷或压电单晶制成。第一三接头滤波器F1还包括一个设置在压电基底11的底面上并与分电极12和13面对的公用电极14。这些分电极12和13以及公用电极14限定一个双模式滤波器，利用厚度扩展器的振动俘获能量。该图中设在压电基底11底面上的公用电极14如投影图所示。分电极12连接到端电极12a，用以输入信号，其中端电极12a设在压电基底11的一个角上。分电极13连接到端电极13a，端电极13a用于提供中继，并设在压电基底11的另一个角上，与设置端电极12a的角对角相对。公用电极14与两个提供接地并设在压电基底11纵向侧大致中心部位的端电极14a相连。

如图10所示，第二三接头滤波器F2包括相互之间以预定距离间隔地分布在压电基底21的底面上的分电极22和分电极23，压电基底21最好由压电陶瓷或压电单晶制成。第二三接头滤波器F2还包括一个设置在压电基底21的顶面上并与分电极22和23面对的公用电极24。有如第一三接头滤波器F1的情形那样，分电极22和23以及公用电极24限定一个双模式滤波器，利用厚度扩展器的振动俘获能量。该图中设在压电基底21底面上的分电极22和23如投影图所示。分电极22连接到端电极22a，用以输出信号，其中端电极22a设在压电基底21的一个角上，并且分电极23连接到端电极23a，端电极23a用于提供中继，并设在压电基底21的另一个角上。端电极23a和端电极13a沿厚度方向设在对应的位置。公用电极24与两个提供接地并设在压电基底21纵向侧大致中心部位的端电极24a相连。端电极24a和端电极14a用于接地，它们沿滤波器的厚度方向设在对应的位置。

第一三接头滤波器F1和第二三接头滤波器F2层叠在一起，并通过框架形粘结层S连接。因为粘结层S有一个敞口S1，所以在F1和F2之间限定了一个振动空间。

图11A中所示的第一保护性外衬K1连接到第一三接头滤波器F的外部，它包括一个绝缘基底，该基底最好由非压电材料制成，如陶瓷或耐热树脂，而且其中还有一个凹陷31，用以限定振动空间，如图11B所示。在保护性基底K1的顶面上设置电容电极33，它与用于接地的两个端电极相连。在保护性基底K1的底面(凹陷31的表面)上，设有与所述电容电极33面对的电容电极34。电容电极34与用于中继的两个端电极35相连，在保护性基底K1的两个角部设有两个端电极35。在保护性外衬K1的底面上、在电容电极34附近设置电容电极36。电容电极36与用于输入信号的端电极37相连，该端电极37设在所述保护性外衬K1的另一个角部。

如图7所示，在电容电极33和34之间设置中继电容器Cr，彼此面对，并在电容电极34和36之间提供附加电容Ca，电容电极34和36彼此接近地位于第一保护性外衬K1的底面上。最好由介电常数与三接头滤波器F1和F2的介电常数接近的材料制成所述保护性外衬。

第二保护性外衬K2还包括一个非压电绝缘基底，有如第一保护性外衬K1的情形一样。第二保护性外衬K2中有一个凹陷，用于限定振动空间，如图12A所示。在保护性外衬K2一个纵向侧边的一端设置用于输入信号的外电极42。在保护性外衬K2另一个纵向侧边的一端设置用于输出信号的外电极43，使与外电极42面对。外电极42和43从各纵向侧边延伸至第二保护性外衬K2的底面。在保护性外衬K2纵向侧边的大致中心部位分布一对用于接地的外电极44，从而从该边延伸到其底面。在保护性外衬K2纵向侧边的另一端，分布一对用于中继的外电极45，从而从纵向侧边延伸到其底面。

外电极42至45在压电滤波器的纵向侧边上连续分布，以致限定出沿压电滤波器厚度方向延伸的带。因此，暴露在三接头滤波器F1端面的端电极2a和第一保护性外衬K1的端电极37通过外电极42连接，以输入信号。三接头滤波器F1的端电极13a、三接头滤波器F2的端电极23a和保护性外衬K1的端电极35通过外电极45连接，用以中继。三接头滤波器F1的端电极14a、三接头滤波器F2的端电极24a和保护性外衬K1的端电极32通过外电极44连接，用以接地。暴露在三接头滤波器F2端面的端电极22a与外电极43相连，以输出信号。

压电滤波器包括三接头滤波器F1、三接头滤波器F2和附加电容Ca(＝Ci)，所述两三接头滤波器F1和F2通过中继电容器Cr以串联布置的方式连接，所述附加电容Ca(＝Ci)连接在三接头滤波器F1和F2其中之一的输入部分和输出部分之间，如图3所示。本优选实施例中，附加电容Ca连接在三接头滤波器F1的输入部分与输出部分之间。

在第一优选实施例中，附加电容Ca(＝Ci)连接在第一三接头滤波器F1的输入部分与输出部分之间。但在第二优选实施例中，可将附加电容Ca(＝Co)连接在第二三接头滤波器F2的输入部分与输出部分之间。另外，在第一优选实施例中，保护性外衬K1和K2都具有凹陷31和41。但在本优选实施例中，保护性外衬K1和K2可以利用框架形粘结层S连接，其中保护性外衬K1和K2可以没有凹陷31和41。

图13表示本发明第三优选实施例的三接头滤波器F3，该滤波器可以用于本发明的压电滤波器。这个三接头滤波器F3譬如可以用作图8中所示三接头滤波器F2的替换品。

三接头滤波器F3包括压电基底51，它最好由压电陶瓷或压电单晶制成，还包括分电极52和53，它们按预定间隔距离分布在压电基底51底面上。三接头滤波器F3还包括一个公用电极54，设在压电基底51顶面上，并与分电极52和53面对。这些分电极52和53及公共电机54限定一个双模式滤波器，利用厚度扩展器的震动俘获能量。该图还把设在压电基底51底面上的分电极52和53表示成一个投影曲线。分电极52与设在压电基底51一个角上的端电极52a相连，用以输出信号；分电极53与设在另一个角上的端电极53a相连，用以中继。公用电极54与设在压电基底51一个纵向侧边中心处的端电极54a相连，用以接地。

在压电基底51另一个纵向侧边的中心处，设有由图13中的虚线表示的非极化部分55。在非极化部分55的附近，设置从端电极52a和端电极53a延伸的电容电极52b和53b。在这些电容器电极52b和53b之间提供附加电容器Ca。

本优选实施例中，在三接头滤波器F3中提供附加电容Ca。因此，保护性外衬K1不需要电容器电极36和端电极37。

在上述各优选实施例中，三接头滤波器最好采用厚度扩展振动模式。但也可以采用利用其它振动模式如剪切振动模式的不同类型的三接头滤波器。

本发明的压电滤波器不限于包含彼此层叠的滤波器和保护性外衬的晶片型压电滤波器。例如，所述压电滤波器可以包括两个设置在保护性外衬上的滤波器和一个密封于其上的盖帽，用以密封滤波器。

虽然上面参考优选实施例描述了本发明，但应该理解，可以对它做各种变化和改型，而不致脱离本发明范围的前提下，所附各权利要求将覆盖落入本发明范围和实质之内的所有变化和改型。

Claims (5)

1.一种压电滤波器，包括：

第一三接头滤波器，它具有第一输入部分和第一输出部分；

第二三接头滤波器，它具有第二输出部分和与所述第一输出部分相连的第二输入部分；

接地部分；

一个中继电容器，与所述第一输出部分、第二输入部分和接地部分相连；

一个附加电容器，连接在所述第一输入部分和第一输出部分之间，或者连接在所述第二输入部分和第二输出部分之间。

2.如权利要求1所述的压电滤波器，其特征在于，还包括：

用于输入信号的输入端；

用于输出信号的输出端，

其中所述附加电容的值至多是输入端和输出端之间电容值的1.5倍。

3.如权利要求1所述的压电滤波器，其特征在于，所述第一三接头滤波器还包括第一压电基底，在第一压电基底一个主表面上的第一分电极，以及在第一压电基底另一主表面上的面对第一分电极的第一公用电极。

4.如权利要求3所述的压电滤波器，其特征在于，所述第二三接头滤波器还包括第二压电基底，处于第二压电基底一个主表面上的第二分电极，以及处于第二压电基底另一主表面上的面对第二分电极的第二公用电极。

5.如权利要求4所述的压电滤波器，其特征在于，所述第一压电基底和第二压电基底彼此层叠并连接在一起。

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