CN1213536C - 纵向耦合谐振器型声表面波滤波器以及包括这种滤波器的通信设备 - Google Patents

纵向耦合谐振器型声表面波滤波器以及包括这种滤波器的通信设备 Download PDF

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Abstract

一种具有平衡一不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器可以提高幅度平衡和相位平衡。声表面波传播滤波器包括第一、第二和第三IDT。第二IDT位于三个IDT的中间并且有偶数个叉指电极。与第二IDT相邻的第一IDT的叉指电极的极性和与第二IDT相邻的第三IDT的叉指电极的极性相反。

Description

纵向耦合谐振器型声表面波滤波器 以及包括这种滤波器的通信设备
技术领域
本发明涉及一种纵向耦合谐振器型声表面波滤波器。尤其是，本发明涉及一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器。
背景技术
近来，移动电话的大小和重量在大幅度的减少。随着这种趋势，当移动电话中的各部件越来越多功能化时，用于移动电话中的部件的大小和数量也会减少。
基于上述所述的考虑，已经产生了各种类型的移动电话。在这些移动电话中，处于电话射频(RF)级的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器具有平衡—不平衡转换功能，或者所谓的对称—不对称转换功能。
图22是说明具有平衡—不平衡转换功能的传统纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的电极结构的示意图。
在这个滤波器中，第一、第二和第三IDT(叉指式换能器)101、102和103位于声表面波的传播方向。反射器104和105位于IDT 101、102和103所处的声表面波传播方向的两侧。当由每个IDT 101、102和103的叉指电极间距决定的波长是λI时，IDT 101和102的相互相邻的叉指电极的中心间距和IDT 102和103的相互相邻的叉指电极的中心间距都是0.75λI。增加IDT 102端部的叉指电极109和110的宽度可以减小IDT间的间隔。其结果是，可以减少由于体波的辐射所造成的损耗。在图22中，终端106和107是经过平衡的信号终端，而终端108是不平衡的信号终端。
在这样一个具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中，关于不平衡信号终端108和平衡信号终端106以及不平衡信号终端108和平衡信号终端107之间的通频带中的传播特性，幅度特性必须相同并且传播信号彼此之间具有180度的相位差。幅度特性相同的状态被认为是幅度平衡并且传播信号彼此之间具有180度的相位差的情况被认为是相位平衡。
当具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器被认为是一个具有诸如端口1作为不平衡输出端，端口2和3作为平衡输出端这样三个端口的设备时，幅度平衡和相位平衡是按照如下来规定的：
幅度平衡＝|A|
A＝|20logS21|-|20logS31|
相位平衡＝|B-180|
B＝|＜S21-＜S31|
在这个规定中，S21表示从端口1到端口2的传输系数，S31标是从端口1到端口3的传输系数。
理论上，在滤波器的通频带中，幅度平衡必须是0db并且相位平衡必须是0度。然而，在使用如图22所示的结构时，若想要获得具有平衡—不平衡转换功能的滤波器，因为IDT 102有奇数个叉指电极，与平衡信号终端106相连的叉指电极的个数比与平衡信号终端107相连的叉指电极的个数增加了不止一个。其结果是，带来了平衡程度被破坏的问题。滤波器的中心频率越高，其破坏程度越大。因此，像DCS滤波器和PCS滤波器，在这种具有中心频率为1.9GHz的滤波器中是不能获得有效平衡的。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供了一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，此滤波器的幅度平衡和相位平衡得到极大的改善。除此之外，本发明的优选实施例还提供了一个包括这样一个新型的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的通信设备。
本发明的第一方面提供一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，包括：彼此纵向耦合的第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器都包括一个压电衬底和位于声表面波传播方向的压电衬底上的第一、第二和第三IDT；与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的一个端部相连接的不平衡的信号终端；与第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的一个端部相连界的第一平衡的信号终端；与第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的另一个端部相连接的第二平衡的信号终端；与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的端部以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的端部相连的第一信号线；与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的端部以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的端部相连的第二信号线；其中通过第一信号线传播的电信号与通过第二信号线传播的电信号有180°的相位差。
本发明的第二方面提供一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，包括：彼此纵向连接的第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器都包括一个压电衬底和位于声表面波传播方向的压电衬底上的第一、第二和第三IDT；与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的一个端部相连接的不平衡的信号终端；第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT分成两部分，第一和第二平衡的信号终端分别连接所述第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的两部分；与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端相连的第一信号线，与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端相连的第二信号线；其中，通过第一信号线传播的电信号与通过第二信号线传播的电信号有180°的相位差。
本发明的第三方面提供一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，包括：第一、第二、第三和第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，各纵向耦合谐振器型声表面波滤波器都包括压电衬底和位于声表面波传播方向的压电衬底上的第一、第二和第三IDT；所述第一纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和所述第三纵向耦合谐振器型声表面波滤波器、所述第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和所述第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，分别二级纵向连接；与所述第一和第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的各自的第二IDT的一端相连接的不平衡的信号终端；与所述第三和第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的各自的第二IDT的一端相连接的第一和第二平衡的信号终端；与所述第一纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端以及所述第三纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端相连的第一信号线，与所述第一纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端以及所述第三纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端相连的第二信号线；与所述第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端以及所述第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端相连的第三信号线，与所述第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端以及所述第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端相连的第四信号线；其中，通过第一信号线传播的电信号与通过第二信号线传播的电信号有180°的相位差，并且通过第三信号线传播的电信号与通过第四信号线传播的电信号有180°的相位差。
本发明的第四方面提供一种包括上述任一方面所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的通信设备。
结合以下对本发明优选实施例详细说明的附图，有关本发明的上述和其它的原理、特性、特征将变得很清楚。
附图说明
图1示出了依据本发明的第一优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图2示出了根据本发明第一优选实施例的一个先决条件的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的电极结构的示意图。
图3示出了根据本发明第一优选实施例的另外一个先决条件的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图4示出了本发明的第一优选实施例和常用设备的幅度平衡和频率特性之间关系的曲线图。
图5示出了本发明的第一优选实施例和常用设备的相位平衡和频率特性之间关系的曲线图。
图6示出了本发明第一优选实施例的第一修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图7示出了本发明第一优选实施例的第二修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图8示出了本发明第一优选实施例的第三修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图9示出了本发明第一优选实施例的第四修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图10示出了本发明第一优选实施例的第五修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图11示出了依据本发明的第二优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图12示出了本发明第二优选实施例的修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图13示出了本发明第二优选实施例和传统设备的幅度平衡和频率之间关系的曲线图。
图14示出了本发明的第二优选实施例和传统设备的相位平衡和频率之间关系的曲线图。
图15示出了准备与本发明的第二优选实施例相比较的传统的滤波器的示意图。
图16示出了本发明的第二优选实施例的另一个修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图17示出了依据本发明的第三优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图18示出了本发明的第三优选实施例和传统设备的幅度平衡和频率之间关系的曲线图。
图19示出了本发明的第三优选实施例和传统设备的相位平衡和频率之间关系的曲线图。
图20示出了依据本发明的第四优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
图21示出了包括了根据本发明的实施例给出的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的通信设备的方框图。
图22示出了传统的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。
具体实施方式
在参考附图的同时，通过对本发明的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器优选实施例的描述阐明了本发明。
图1示出了依据本发明的第一优选实施例的最好用作PCS接收滤波器的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。在纵向耦合谐振器型声表面波滤波器200中，提供了一种在压电衬底200A上的如图1所示的电极结构。压电衬底200A最好使用40±5°Y-切断X-传播LiTaO3衬底。
在压电衬底上，第一、第二和第三IDT 201、202和203位于声表面波的传播方向上。反射器204、205位于声表面波传播方向的左侧和右侧，其中IDT 201、202和203位于声表面波的传播方向上。IDT 201、202和203和反射器204、205最好选用铝制的。
换句话说，纵向耦合谐振器型声表面波滤波器200是具有三个IDT的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器。
在图1中，为了简单说明，图中所示的电极的数目少于包括在设备中的实际的电极的数目。
每一个IDT 201和203的一个端部都是同不平衡信号终端212相连的。IDT202的一个端部同平衡信号终端210相连，并且它的另外一个端部同平衡信号终端211相连。
本发明优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器200的实例的详细结构如下所述：
叉指电极交叉宽度W＝78.8λI。
每一个IDT 201和203的叉指电极的数目＝40
IDT的波长λI＝2.03μm。
每一个反射器204和205的波长λR＝2.05μm。
每一个反射器204和205的叉指电极的数目＝100。
IDT的间隙＝0.77λI。在这种情况下，IDT之间的间隙大体上等于IDT的相互相邻的叉指电极的中心之间的距离。
IDT-反射器之间的间隙＝0.55λR。IDT-反射器之间的间隙大体上等于IDT和反射器的相互相邻的叉指电极的中心之间的距离。
IDT效率＝0.60。
反射器效率＝0.60。
电极-薄膜厚度＝0.08λI。
此外，如图1所示，在IDT 202的每一侧的叉指电极206和207的宽度比那些剩余的叉指电极宽一些。由于这种设置，IDT间的间隙减小了。
作为本发明第一实施例的特性，位于中间的IDT 202的叉指电极的总数目是偶数个，并且与IDT 202相邻的IDT 201的叉指电极201a被规定为一个信号电极，反之与IDT 202相邻的IDT 203的叉指电极203a被规定为一个接地电极。如这里所讲的，与中间第二个IDT 202相邻的、IDT 201右侧的和IDT 203左侧的叉指电极201a和203a具有相反的极性，下面将参考附图2和3介绍一下其中的原因。
如图22所示的传统的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器100中，当移去中间的IDT 102的一个叉指电极，如图2所示，中间IDT 102A的叉指电极的数目为偶数。另一方面，由于IDT 102A和IDT 103的间距增加了0.5λI，这样会减小由于体波的照射所造成的损耗。
这样，如图3所示，就会考虑到这样一个结构，在这种方案中第三个IDT 103向第二个IDT 102A移动了大约0.5λI。然而，在如图3所示的结构中，IDT 101和IDT 103之间有180°的相位差。
依据本发明的第一优选实施例，图4给出了纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的幅度平衡和频率之间的关系的曲线图。图5给出了相位平衡和频率之间的关系曲线图。在图4和图5中，实线表示本发明第一优选实施例的结果。此外，在图4和图5中，为了比较，虚线表示如图22所示的传统的滤波器的特征。
在这种情况下，除了传统的滤波器中的中间的IDT的一个叉指电极被移去之外，传统的滤波器和本发明第一实施例的滤波器具有相同的详细的结构。
用于PCS接收滤波器的通频带的范围大约在1930MHz和1990MHz之间。如图4所示，在通频带的范围之内，传统滤波器的最大的幅度平衡是3.2db，然而本发明第一实施例的滤波器的最大的幅度平衡是2.7db。也就是说，本发明第一实施例的幅度平衡提高了0.5db。此外，如图5所示，传统滤波器的最大相位平衡是21°，然而本发明第一实施例的最大相位平衡是17°。就是说，很显然，本发明第一实施例的相位平衡提高了4°。
在上面提到过，在本发明的该优选实施例中，中间第二IDT 102A的叉指电极的数目是偶数，并且与中间第二IDT 202相邻的第一IDT 201的叉指电极的极性和与IDT 202相邻的第三IDT 203的叉指电极的极性是相反的。这样，同传统的滤波器相比，很明显，本发明第一实施例提供了一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，此虑波器的幅度平衡和相位平衡得到极大的改善。
这个实施例优先使用了40±5°Y-切断X-传播LiTaO3的衬底。然而，用于本发明的衬底是不受LiTaO3衬底范围的限制的。举例来说，诸如64到72°Y-切断X-传播的LiNbO3衬底或者41°Y-切断X-传播的LiNbO3衬底任意一种衬底都可以使用，其它的适合的衬底也可以使用。
除此之外，在本发明的第一优选实施例中，平衡的信号是从中间第二IDT获得的。然而，如图6所示，平衡的信号可以从位于中间的IDT两侧的第一IDT 201和第三IDT 203中的每一个中获得。在图6中，分别同第一和第三IDT 201和203相连的终端213和214是平衡的信号，并且同中间第二IDT 202相连的终端215是不平衡的信号。
图7示出了本发明第一优选实施例的另一修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的电极结构的示意图。如图7所示，声表面波谐振器216是同第一和第三IDT以及终端212相连的。
图8也示出了本发明第一优选实施例的另一修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的电极结构的示意图。在如图8所示的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器217中，依据本发明第一优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器200为纵向两级相连结构。
此外，图9示出了本发明第一优选实施例的另一修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的示意图。在图9中，本发明第一优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器200是同一个具有3IDT型的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器219纵向相连的，滤波器219包括一个具有偶数个叉指电极的中间IDT 218。换句话说，在多级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中，像第一优选实施例中的，即使当第一实施例中的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器200只定义了一级滤波器时，也实现幅度平衡和相位平衡的极大提高。
图10示出了本发明第一优选实施例的另一修改实例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的电极结构的示意图。在如图10所示的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器220中，在第一、第二和第三IDT 221、222和223中排列了具有窄间距的叉指电极部分N1至N4。特别的，IDT 221中的窄间距的叉指电极部分N1被排列为IDT 222端部的叉指电极部分的间距比IDT 221剩余部分的叉指电极间距窄。同样的，在IDT 222的每一端部都有窄间距的叉指电极部分N2和N3。此外，IDT 223与IDT 222相邻的一端有窄间距的叉指电极部分N4。如这里所讲的，在IDT相邻近的区域，即使在排列具有相对窄的叉指电极间距的窄间距叉指电极时，类似于第一优选实施例通过排列剩余的部分，也可以极大的提高幅度和相位平衡。
图11示出了依据本发明的第二优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的电极结构的示意图。。
本发明的第二优选实施例涉及AMPS接收滤波器。
同本发明的第一优选实施例类似，如图11所示的电极结构优先使用40±5°Y-切断X-传播LiTaO3衬底来构成本发明第二优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器300。
在纵向耦合谐振器型声表面波滤波器300中，第一纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301和第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器302彼此纵向连接。第一和第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301和302具有相同的结构。
同本发明的第一优选实施例类似，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器包括位于声表面波传播方向上的第一、第二和第三IDT 303、304和305以及反射器306、307，并且第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器包括位于声表面波传播方向上的第一、第二和第三IDT 308、309和310以及反射器311、312。反射器306、307、311、312位于IDT的滤波器301、302的右侧和左侧。第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301的第一和第三IDT 303、305的每一端部都是同第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器302的第一和第三IDT 308、310的每一端部通过第一和第二信号线316、317相连的。IDT 304的一个端部是同终端313相连的。IDT 309的一个端部是同终端314相连的，并且它的另外一个端部是同终端315相连的。IDT 303、304和305、308、309、310的剩余端部是同地电位相连的。
终端314和315是平衡的信号终端。终端313是不平衡的信号终端。滤波器300的详细结构在下面介绍：
叉指电极交叉宽度W＝49.0λI。
第一IDT303和308的叉指电极的数目＝24
第二IDT 304和309的叉指电极的数目＝34
第三IDT 303和308的叉指电极的数目＝25
IDT的波长λI＝4.49μm。
反射器的波长λR＝4.64μm。
反射器的叉指电极的数目＝120。
IDT的间隙＝0.79λI。
IDT-反射器之间的间隙＝0.47λR。
IDT效率＝0.73。
反射器效率＝0.55。
电极-薄膜厚度＝0.08λI。
在本发明的这个优选实施例中，中间的第二IDT 304和309的每一个端部上的叉指电极304a、304b、309a和309b的宽度加宽，以减少相邻的IDT之间的间距。
在这个优选实施例中，和第一优选实施例相同，IDT 304和309的叉指电极的数目都是偶数。此外，与IDT 304相邻的IDT 303和305的叉指电极303a和305a以及与IDT 309相邻的IDT 308和310的叉指电极308a和310a都被规定为接地电极。
在第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301中，IDT 303和305与IDT301有180°的相位差。这样，当IDT 303和305并行相连而构成单极滤波器时，不可能获得滤波器的特征曲线。然而，同时，在第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器302中，IDT 308和310与IDT 309有180°的相位差。结果是，因为从IDT308和310传向IDT 309的声表面波彼此之间是同相的，所以通过将第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301和302相连而获得滤波器的特征曲线。换句话说，通过第一信号线316传播的电信号与通过第二信号线317的电信号具有180°的相位差。
图13示出了本发明第二优选实施例幅度平衡和频率之间关系的曲线图。图14示出了相位平衡和频率之间关系的曲线图。在图13和图14中，实线表示本发明第二优选实施例的结果，并且虚线表示如图15所示的用来作比较的传统设备的结果。
在如图15所示的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器401中，除了第一IDT的叉指电极的数目是24，第二IDT的叉指电极的数目是35，第三IDT的叉指电极的数目是24以外，第一、第二和第三IDT的叉指电极具有相同的数目。
用于AMPS接收滤波器的通频带的范围大约在860MHz和894MHz之间。
在通频带的范围之内，传统滤波器的最大的幅度平衡是1.9db，然而本发明第二优选实施例的滤波器的最大的幅度平衡是0.9db。因此，很显然，本发明第二优选实施例的幅度平衡提高了1.0db。
此外，传统滤波器的最大相位平衡是17°，然而本发明第一实施例的最大相位平衡是8°。本发明第二优选实施例的相位平衡提高了9°。
如上所述，下述的原因导致了幅度和相位平衡的提高：第二IDT有偶数个叉指电极，并且通过第一信号线316传播的电信号和通过第二信号线317传播的电信号有180°的相位差。其结果是，与中间第二IDT相邻的第一和第三IDT的叉指电极被规定为接地电极，并且与终端315相连的叉指电极309a和IDT 308的叉指电极308b之间的距离B(见附图11)实际上同与终端314相连的叉指电极309b和IDT 310的叉指电极310b之间的距离C是相等的。相反，如图15所示的传统的设备，在图中所标出的在第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中的相邻的IDT间的叉指电极之间的距离D和E相差大约0.5λI。
在本发明的第二优选实施例中，与第二IDT相邻的第一IDT的右边的叉指电极以及与第二IDT相邻的第三IDT的左边的叉指电极都是接地电极。然而，即使当这些电极都构成信号电极，也可以获得同样的优点。
如上所述，在第二优选实施例中，第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301和302彼此纵向连接，第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301和302包括具有偶数个叉指电极的第二IDT。此外，通过第一信号线316传播的电信号与通过第二信号线317传播的电信号有180°的相位差。在这种方案中，中间第二IDT的叉指电极的极性和与第二IDT相邻的第一和第三IDT的叉指电极的极性相同。幅度平衡和相位平衡都得到了很大的提高。
同时，依据如图10所示的第二优选实施例，在窄间距叉指电极用在如图11所示的在结构上彼此相邻的两个IDT之间的情况下，就会获得表示平衡已被提高的特征曲线。
图12示出了本发明第二优选实施例的修改实例的示意图。这个改进的实例与如图11所示的第二优选实施例的结构不同，第二优选实施例中的第一级和第二级声表面波滤波器301、302是关于图12中的Z轴是对称的。然而，在图12所示的修改实例中，第一级和第二级声表面波滤波器301、302是关于图12中的点Y对称的，也就是说，点Y是包括整个声表面波滤波器301、302的电极结构的中心。
图16示出了本发明第二优选实施例的另一个实例的示意图。在这个改进的实例中，第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301和302是彼此纵向相连的。和第二实施例不同，在第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器321中，中间第二IDT被分成两部分。剩余的部分大体上还是和第二优选实施例相同。这样，用于第二优选实施例的相同的附图标记同样用于修改实例的相同部分，由此可以省去这部分的说明。
第二IDT 322有叉指式电极322a和两个其叉指电极插入到叉指式电极322a的叉指电极中的叉指式电极322b和322c。换句话说，被规定为第二IDT 322的一对叉指式电极被分成了与平衡信号终端314和315相连的两个叉指式电极322b和322c。在这种情况下，在第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器301中，IDT303与IDT 305有180°的相位差。在第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器321中，第一IDT 308与第二IDT 310有180°的相位差。在这个方案中，通过信号线316传播的电信号与通过信号线317传播的电信号有180°的相位差。这样，IDT 308的叉指电极的极性和与IDT 322相邻的叉指电极的极性相同。其结果是，和本发明的第二优选实施例一样，这个滤波器中的幅度和相位平衡有很大的提高。
图17示出了依据本发明的第四优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的电极结构的示意图。
除了下述几点之外，本发明的第四优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器600具有和第二优选实施例相同的结构。
在这个优选实施例中，在第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中，第一、第二和第三IDT的叉指式电极的数目是确定的，第一IDT 603和608的叉指式电极的数目都是24，第二IDT 604和609的叉指式电极的数目都是35，第三IDT 605和610的叉指式电极的数目都是24。
第四优选实施例中，在特性上，与IDT 604相邻的第一IDT 603的叉指式电极的极性603a和与IDT 604相邻的第三IDT 605的叉指式电极605a的极性相反。除此之外，与IDT 609相邻的第一IDT 608的叉指式电极608a的极性和与IDT 609相邻的第三IDT 610的叉指式电极610a的极性相反。
当仅仅考虑第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器601时，每一IDT 603和605与IDT 604有180°的相位差。这样，当IDT 603和605并行相连而构成单极滤波器时，不可能获得滤波器的特征曲线。然而，同时，在第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器602中，IDT 608和610与IDT 609有180°的相位差。结果是，因为从IDT 608和610传向IDT 609的声表面波彼此之间是同相的，所以当第一级滤波器和第二级滤波器相连时，可获得滤波器的特征曲线。
终端615是不平衡的信号终端，终端616和617是平衡的信号终端。
在图18中，实线表示本发明第四优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的幅度平衡和频率特性之间的关系。在图19中，实线表示相位平衡和频率特性之间关系。为了比较，虚线表示如图15所示的传统设备的结果。
如图19，在AMPS接收滤波器的通频带范围之内，传统滤波器的最大的幅度平衡是1.9db，然而本发明第四优选实施例的滤波器的最大的幅度平衡是1.2db。因此，幅度平衡提高了0.7db。此外，如图19所示，传统滤波器的最大相位平衡是17°，然而本发明第四优选实施例的最大相位平衡是11°。因此本发明第四优选实施例的相位平衡提高了6°。
换句话说，在本发明的第四优选实施例中，具有三个IDT的第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器彼此纵向连接。此外，与中间第二IDT相邻的第一和第三IDT的叉指式电极的极性是相反的。在这种方案中，幅度平衡和相位平衡得到很大的提高。
图20示出了依据本发明的第五优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的电极结构的示意图。第五优选实施例使用了具有第一、第二和第三IDT的三IDT型的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器901、902、903。在每一个纵向耦合谐振器型声表面波滤波器902、903和904中，中间第二IDT有偶数个叉指电极，并且与中间第二IDT相邻的右端IDT以及左端IDT的叉指电极的极性相同。举例说明，在纵向耦合谐振器型声表面波滤波器901中，第一IDT 907的叉指电极907a和与第二IDT 908相邻的第三IDT 909的叉指电极909a具有相同的极性。
尽管纵向耦合谐振器型声表面波滤波器901、902和903具有相同的结构，但只有纵向耦合谐振器型声表面波滤波器902保留了第二IDT 910。
附图标记911表示不平衡的信号终端，附图标记912和913表示平衡的信号终端。
第一级、第二级、第三级和第四级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器901、902、903和904中的每一级，其中的第一IDT与第三IDT有180°的相位差。举例说明，在纵向耦合谐振器型声表面波滤波器901中，第一IDT 907与第三IDT 909就有180°的相位差。
在第五优选实施例中，与第二、第三和第四优选实施例相似，滤波器的幅度平衡和相位平衡得到很大的提高。此外，在第五优选实施例中，输出阻抗实际上提高了四倍。
图21示出了包含有依据本发明的另外一个优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的通信设备示意图。
在图21中，天线61和天线转换开关62相连。声表面波滤波器64和放大器65在天线转换开关62和接收部分的混频器63之间相连接。放大器67和声表面波滤波器68在天线转换开关62和接收部分的混频器66之间相连接。如这里说讲的，当放大器65适用于平衡信号时，本发明各个优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器正合适用做声表面波滤波器64。
如上所述，依据本发明的各个优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中，中间第二IDT有偶数个叉指电极。除此之外，与第二IDT相邻的第一和第三IDT的叉指电极具有相反的极性，第一和第三IDT位于第二IDT的右侧和左侧。这样，在平衡信号终端间的幅度平衡和相位平衡得到很大的提高。结果是，本发明的优选实施例提供了一种具有很好平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器。
进一步，在依据本发明其它优选实施例的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中，具有第一、第二和第三IDT的第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器彼此纵向连接。第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的端部和一对平衡信号终端相连。在这种方案中，通过第一信号线传播的电信号与通过第二信号线传播的电信号有180°的相位差，第一信号线与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的端部以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的端部相连，第二信号线与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的端部以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的端部相连。结果是，与第一和第三IDT都相邻的第二IDT的叉指电极的极性和与第二IDT相邻的第一和第三IDT的叉指电极的极性相同。这样，滤波器中的幅度平衡和相位平衡可以有效的提高。
根据本发明的优选实施例，在至少第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的一个中，当第二IDT有偶数个叉指电极时，幅度平衡和相位平衡可以得到更大的提高。
在本发明的各个优选实施例中，纵向耦合谐振器型声表面波滤波器具有上述的平衡—不平衡转换功能并且一对平衡的信号终端间的平衡得到很大的提高。因此，当生产包含纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的通信设备时，即使减少设备的尺寸也可以极大的提高通信设备的特性。

Claims (19)

1、一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，包括：
彼此纵向耦合的第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器都包括一个压电衬底和位于声表面波传播方向的压电衬底上的第一、第二和第三IDT；
与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的一个端部相连接的不平衡的信号终端；
与第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的一个端部相连接的第一平衡的信号终端；
与第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的另一个端部相连接的第二平衡的信号终端；
与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的端部以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的端部相连的第一信号线；
与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的端部以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的端部相连的第二信号线；
其中通过第一信号线传播的电信号与通过第二信号线传播的电信号有180°的相位差。
2、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中的至少一个的第二IDT有偶数个叉指电极。
3、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的压电衬底是由TiTaO3和LiNbO3中的一种构成的。
4、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器都进一步包括位于声表面波传播方向上设置第一、第二和第三IDT的区域的左侧和右侧的反射器。
5、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，在第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中，第二IDT的每一侧的叉指电极的宽度大于第二IDT剩余的叉指电极的宽度。
6、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，在第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中，与第二IDT相邻的叉指电极具有相反的极性。
7、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器都进一步包括在第一和第三IDT之间相连的声表面波谐振器以及一个终端。
8、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，在第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的每一个中，每一个第一、第二和第三IDT都包括相对于包括在第一、第二和第三IDT的其它叉指电极部分要窄的窄间距叉指电极部分。
9、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器具有相同的结构。
10、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，在第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的每一个中，与中间第二IDT相邻的第一和第三IDT的叉指电极都被规定为接地电极。
11、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，在第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的每一个中，第二IDT的叉指电极的极性和与第二IDT相邻的第一和第三IDT的叉指电极的极性相同。
12.如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器彼此对称。
13、如权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，在第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的每一个中，第二IDT都被分成两部分。
14、一种包括根据权利要求1所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的通信设备。
15.一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，包括：
彼此纵向连接的第一级和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器都包括一个压电衬底和位于声表面波传播方向的压电衬底上的第一、第二和第三IDT；
与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的一个端部相连接的不平衡的信号终端；
第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT分成两部分，第一和第二平衡的信号终端分别连接所述第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第二IDT的两部分；
与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端相连的第一信号线，与第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端以及第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端相连的第二信号线；
其中，通过第一信号线传播的电信号与通过第二信号线传播的电信号有180°的相位差。
16.如权利要求15所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，第一级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和第二级纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中的至少一个的第二IDT有偶数个叉指电极。
17.一种具有平衡—不平衡转换功能的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，包括：
第一、第二、第三和第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，各纵向耦合谐振器型声表面波滤波器都包括压电衬底和位于声表面波传播方向的压电衬底上的第一、第二和第三IDT；
所述第一纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和所述第三纵向耦合谐振器型声表面波滤波器、所述第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器和所述第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，分别二级纵向连接；
与所述第一和第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的各自的第二IDT的一端相连接的不平衡的信号终端；
与所述第三和第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的各自的第二IDT的一端相连接的第一和第二平衡的信号终端；
与所述第一纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端以及所述第三纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端相连的第一信号线，与所述第一纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端以及所述第三纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端相连的第二信号线；
与所述第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端以及所述第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第一IDT的一端相连的第三信号线，与所述第二纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端以及所述第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的第三IDT的一端相连的第四信号线；
其中，通过第一信号线传播的电信号与通过第二信号线传播的电信号有180°的相位差，并且通过第三信号线传播的电信号与通过第四信号线传播的电信号有180°的相位差。
18.如权利要求17所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器，其特征在于，第一、第二、第三和第四纵向耦合谐振器型声表面波滤波器中的至少一个的第二IDT有偶数个叉指电极。
19、一种包括根据权利要求15至权利要求18中任一项所述的纵向耦合谐振器型声表面波滤波器的通信设备。
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