CN1351420A - 表面声波滤波器和含有该滤波器的通讯设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有抑制在纵向连接的表面声波元件的级间接合处所产生的并联电容量能力的表面声波滤波器,由此每个元件的阻抗将很难变得有电容性。表面声波滤波器包括一个压电基片、两个具有在表面声波传播方向中的压电基片上形成的多个叉指式变换器(IDT)的纵向耦合谐振器型的表面声波元件、作为纵向耦合谐振器型的表面声波元件的输入/输出端子的电极极板,和用于电气连接纵向耦合谐振器型的表面声波元件的布线图案。两个纵向耦合谐振器型的表面声波元件通过布线图案相互纵向连接的。至少有一个电极极板安置在两个纵向连接表面声波元件之间。

Description

表面声波滤波器和含有该滤波器的通讯设备
技术领域
本发明涉及适用于移动通讯设备，例如移动电话，的表面声波滤波器。特别地，本发明涉及纵向耦合谐振器型的布线结构的表面声波滤波器。
背景技术
作为一种在移动通讯设备，例如移动电话，的RF级使用的传统带通滤波器，表面声波滤波器已为人们所熟知。通常，这种带通滤波器所要具备的特性包括低损耗特性、高衰减、宽带等诸如此类的特性。这样，为了改进表面声波滤波器的这些特性，就产生了很多发明。
例如，为了在纵向耦合谐振器型的表面声波滤波器中获得高衰减，有一种广泛采用的方法被用于由纵向连接多个纵向耦合谐振器型的表面声波元件来构成的纵向耦合谐振器型的表面声波滤波器中(日本未实审专利申请公布号5-335881，etc.)。在这种方法中，因为多个表面声波元件是相互纵向连接，这将引起通频带中插入损耗的增加。另一方面，在通频带外可以获得高衰减。
然而，当构成一个通过如上所述纵向连接纵向耦合谐振器型的表面声波元件而具有宽通带宽的滤波器时，在通频带中的波和电压驻波比(VSWR)都会变得很大。下面，这个问题的原因将结合图6进行说明。
图6是由纵向连接两个纵向耦合谐振器型的表面声波元件而构成的传统表面声波滤波器100的俯视图。在图中，参考编码138表示LiTaO3或相类似的压电基片。参考编码101和102表示安置在压电基片138上的纵向耦合谐振器型表面声波元件。表面声波元件101由一个IDT(叉指式变换器)103、两个在IDT 103每侧构成的IDT 104和105，以及两个构成在IDT 104、103和105配置的每侧的反射器106和107。表面声波元件102以同样的方式由IDT 108、109和110，以及反射器111和112构成。这两个表面声波元件101和102相互纵向连接构成了表面声波滤波器100。
滤波器100通过焊线129到136电气连接在外壳137的焊接区123到128上。焊接区124作为输入端子使用，焊接区127作为输出端子使用，而焊接区123、125、126和128作为接地端子使用。另外，在压电基片138上，对应于外壳137上形成的焊接区123到128，形成了电极极板113到120。电极极板114作为输入端子使用，电极极板119作为输出端子使用，而电极极板113、115、116、117、118和120作为接地端子。此外，为了纵向连接表面声波元件101和102，用于连接IDT104和109的电极极板121以及用于连接IDT 105和110的电极极板122在压电基片138上形成。
在具有上述配置的表面声波滤波器100中，在作为接地端子的电极极板116和电极图形121与122之间以及作为接地端子的电极极板117和电极图形121与122之间分别产生并联电容量。当在接地端子和传输通过信号的电极图形之间产生并联电容量时，从级间接合处看来，每个元件的阻抗趋向电容性。
首先，在具有宽通带宽的表面声波滤波器中，阻抗趋向电容性。如图6中所示的传统滤波器，在纵向连接的表面声波元件的级间接合处产生并联电容量的结构中，阻抗更加趋向电容性。因而，在通频带和VSWR内的波都变得更加大，这就是说滤波器的特性被降低了。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种具有在纵向连接的表面声波元件的级间接合处，能够减少产生并联电容量趋向的宽通带的表面声波滤波器，由此每个元件的阻抗将很难变得有电容性。
为了这个目标，根据本发明的一个方面，提供了一种表面声波滤波器，包括压电基片、多个具有在表面声波传播方向中的压电基片上形成的多个叉指式变换器(IDT)的纵向耦合谐振器型的表面声波元件、作为纵向耦合谐振器型的表面声波元件的输入/输出端子的电极极板，和用于电气连接多个纵向耦合谐振器型的表面声波元件的布线图案。在这个滤波器中，至少多个纵向耦合谐振器型的表面声波元件中有一对是通过布线图案相互纵向连接的，并且至少有一个电极极板安置在纵向连接表面声波元件之间。
在这样的配置中，因为至少有一个电极极板是作为输入/输出端子配置在纵向耦合表面声波元件之间，在表面声波元件的级间接合处产生的并联电容量就可以抑制。
另外，根据本发明的另一方面，提供了一种应用了上述滤波器结构的表面声波滤波器。在这个滤波器中，至少有一个纵向耦合谐振器型的表面声波元件是输入平衡类型或输出平衡类型，因此可以获得平衡-不平衡转换功能。
当将第一方面滤波器结构应用于具有平衡-不平衡转换功能的滤波器中时，在级间接合处产生的并联电容量可以被抑制，因而提高了平衡-不平衡转换中的平衡性，这是本结构可以获得的附加优点。
此外，根据本发明的另一方面，提供一种包括有根据第一和第二方面之一制成的表面声波滤波器的通讯设备。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例设计的表面声波滤波器的示意俯视图；
图2是示出在第一实施例的表面声波滤波器和传统表面声波滤波器之间频率特性的差异图表；
图3是示出在第一实施例的表面声波滤波器和传统表面声波滤波器之间电压驻波比的差异图表；
图4是根据本发明第二实施例设计的表面声波滤波器的示意俯视图；
图5是根据本发明第三实施例设计的通讯设备的框图；
图6是传统表面声波滤波器的示意俯视图。
具体实施方式
〔第一实施例：图1到3〕
根据本发明第一实施例设计，将合并在特殊移动通信扩展组(EGSM)通讯设备中的接收滤波器作为实例的滤波器将结合图1到3进行描述。
图1是接收滤波器的示意俯视图。在图中，在40±5°Y-切割X-传播LiTaO3的压电基片231上，形成有两个相互纵向连接来构成表面声波滤波器200的纵向耦合谐振器型的表面声波元件201和202。
纵向耦合谐振器型的表面声波元件201由一个IDT(叉指式变换器)203、在IDT 203每侧设置的IDT 204和205，以及两个设置在配置的IDT 204、203和205每侧的反射器206和207。定位在IDT 203和204之间以及IDT 203和205之间的少数电极指针的间距制作得比IDT剩余指针的间距要更加窄。这些指针被称为窄距电极指针。表面声波元件202以与表面声波元件101相同的方式由IDT 208、IDT 209和210，以及反射器211和212构成。为了简要说明，虽然实际的表面声波滤波器有更加多的电极指针，但在图1中只展示了小部分的电极指针。
在压电基片213上形成的表面声波滤波器200安置在外壳232中，来通过焊线225到230与在外壳232上形成的焊接区219到224电气连接。焊接区220作为输入端子使用，焊接区223作为示出端子使用，并且焊接区219、221、222和224作为接地端子使用。另外，在压电基片231上，对应于外壳232上形成的焊接区，形成了电极极板213到216。电极极板214作为输入端子使用，电极极板215作为输出端子使用，而电极极板213和216作为接地端子。此外，为了纵向连接表面声波元件201和202，连接IDT 204和209的电极极板217以及连接IDT 205和210的电极极板218在压电基片231上形成。
表面声波元件201和202的电极指针的数量和间距如下设置。由窄距电极指针的间距确定的波长为λ2，并且由其他电极指针的间距确定的波长为λ1。
交叉幅W为35.8λ1。IDT 204、203和205的电极指针的数量在排序序列中为25(4)、(4)27(4)、和(4)25。.圆括号中给出的数字表示IDT 204、203和205的窄距电极指针的数量。IDT波长λ1为4.19μm，IDT波长λ2为3.89μm，而反射器波长λR为4.29μm。反射器的数量为100。IDT电极指针的中心之间的距离，也就是，波长λ1的电极指针和波长λ2的电极指针之间的间隙为0.25λ1+0.25λ2，并且波长λ2的电极指针之间的间隙为0.50λ2。IDT-反射器间隙为0.50λR。IDT占空度为0.73，而反射器占空度为0.55。电极材料为铝，并且电极膜厚度为0.08λ1。
作为本实施例的特征配置，作为表面声波滤波器200的输入和输出端子的电极极板214和215配置在纵向连接的纵向耦合谐振器型的表面声波元件201和202之间。更特别地，电极极板214和215配置在由相对的表面声波元件201和202以及连接表面声波元件201和202的布线图案217和218封闭的区域内。而且，作为接地端子使用的电极极板配置在相对的表面声波元件201和202的外面。
如本实施例所示，在纵向连接的纵向耦合谐振器型的表面声波元件201和202之间配置的电极极板是作为输入/输出端子使用的极板，取代了传统技术配置中的接地端子。用这样的配置，布线图案和作为接地端子的电极极板可以物理地相互隔离。因此，可以有效抑制在表面声波元件的级间接合处产生的并联电容量。
图2和3都示出在本实施例的表面声波滤波器200和图6所示的传统表面声波滤波器之间频率特性的差异图表和它们之间的电压驻波比(VSWR)的差异图表；
在两个图中，实线代表本实施例的表面声波滤波器200的特性，而虚线代表传统表面声波滤波器的特性。在图2中，展示了本实施例的滤波器中通频带内的波是很小的。在图3中，明显地，本实施例的VSWR较小，并且从通过电平到4dB的通频带宽大约为0.4MHz宽。
而输入电极极板214和输出电极极板215配置在纵向连接表面声波元件201和202之间，作为接地端子的电极极板配置在表面声波元件之外。这样，在本实施例的配置中，通过连接单个电极极板，焊线的数量可以减少，这是一个附加优点。在本实施例的滤波器中，在980到1020MHz的衰减特性有了改善(如图2所示)。这看来是在电极极板214和215以及布线图案217和218之间产生的寄生电容充当起桥接电容之故。本发明也能提供改善滤波器衰减特性的优点。
如上所述，在本实施例的表面声波滤波器中，即使当它是具有宽通带宽的EGSM接收滤波器，在通频带中的波和VSWR也很小，因此每个元件的阻抗很难变得有电容性。
在本实施例中，输入电极极板和输出电极极板都配置在两个表面声波元件之间。然而，只有其中的一个可能配置在元件之间。另外，在本实施例中，压电基片上的电极极板通过焊线与外壳上的焊接区相连。同样的优点在通过使用焊点倒装焊接得到的表面声波滤波器中也能获得。另外，这个实施例使用40±5°Y-切割X-传播的LiNbO3的压电基片。而本发明也可使用其他类型的基片，例如64到72°Y-切割X-传播的LiNbO3的基片和41°Y-割线X-传播的LiNbO3的基片。而且，本发明使用的表面声波滤波器中包括通过使用三个IDT构成的3-IDT-类型表面声波元件。同样的优点在使用包括有两个、五个或更多IDT的多-电极-类型表面声波元件也能获得。另外，即使当设计参数，例如级中电极指针的交叉宽度和电极指针的数量改变，也能容易地获得同样的优点。
〔第二实施例：图4〕
图4示出根据本发明第二实施例设计的表面声波滤波器的示意俯视图。这个滤波器由纵向连接的两个纵向耦合谐振器型的表面声波元件301和302形成。滤波器的基本构造和第一实施例中的滤波器相同。在特性上，在第二实施例中，对应于第一实施例滤波器的IDT208的IDT308被分为两个部分来获得平衡的输出，这也称为平衡-不平衡转换功能。在具有这种结构的表面声波滤波器中，类似地，通过配置输入/输出电极极板，就是说，本实施例中的输入电极极板314，在纵向连接的表面声波元件之间，元件级间接合处的并联电容性的产生可以抑制。在这样的方式下，在具有平衡-不平衡转换功能的表面声波滤波器中，当级间接合处的并联电容性减少时，抗阻很难变成有电容性。除了这个优点外，还有平衡端子的平衡改进的优点。
在表面声波滤波器300中，从后级表面声波元件302引出的电极极板315和316配置在表面声波元件302之外。而类似于第一实施例，板极可以配置在表面声波元件301和302之间。另外，在本实施例中，仅有表面声波元件302的IDT 308被分开来获得平衡-不平衡转换功能。而，即使在通过其他配置实现平衡-不平衡转换功能的表面声波滤波器中，类似地，也能获得平衡端子的平衡改进的优点。
〔第三实施例：图5〕
下面，将结合图5来描述根据本发明第三实施例设计的通讯设备。图5是该通讯设备的框图。
如图中所示，第三实施例的通讯设备包括天线30、与天线30连接的天线共用器31、传输电路和与天线共用器31相连的接收电路。传输电路由对经过振荡器32振荡并由分配器分离的传输信号进行过滤的级间滤波器34、放大传输信号的功率放大器35、防止接收信号传送到传输侧的隔离器36，等诸如此类组成。接收电路由对来自天线30的接收信号进行放大的低噪声放大器37、对接收信号进行滤波的级间滤波器38，等诸如此类构成。这样，在混合了接收信号和本地信号后，混合器39输出IF信号。
在具有这样配置，例如接收电路的级间滤波器38，的通讯设备中，使用了本发明的表面声波。
如上所述，在根据本发明设计的表面声波滤波器中，至少有一个电极极板是作为输入/输出端子配置在纵向连接的表面声波元件之间，并且作为接地端子的电极极板配置在相对表面声波元件之外。这样的配置能够抑制在表面声波元件的级间接合处产生的并联电容量。因此，即使在具有宽通带宽的表面声波滤波器中，每个元件的阻抗也将很难变得有电容性。
另外，在具有平衡-不平衡转换功能的表面声波滤波器中，通过使用本发明的配置，有改进平衡端子平衡的优点。
然而对于上述本发明的较佳实施例，本领域的熟练技术人员可以在由下述权利要求所规定的本发明范畴中，做出不同的改变。

Claims (3)

1、一种表面声波滤波器，包括：
压电基片；
多个具有在所述压电基片上在表面声波传播方向上形成多个叉指式变换器的纵向耦合谐振器型的表面声波元件；
作为所述纵向耦合谐振器型的表面声波元件的输入/输出端子的电极极板；和
用于电气连接多个所述纵向耦合谐振器型的表面声波元件的布线图案；
其特征在于，至少在所述纵向耦合谐振器型的表面声波元件中有一对是通过所述布线图案进行纵向连接，并且至少有一个所述电极极板安置在所述纵向连接表面声波元件之间。
2、一种表面声波滤波器，包括：
压电基片；
多个具有在所述压电基片上的表面声波传播方向上形成多个叉指式变换器的纵向耦合谐振器型的表面声波元件；
作为所述纵向耦合谐振器型的表面声波元件的输入/输出端子的电极极板；和
用于电气连接多个所述纵向耦合谐振器型的表面声波元件的布线图案；
其特征在于，至少在多个所述纵向耦合谐振器型的表面声波元件中有一对是通过所述布线图案进行纵向连接，并且至少有一个所述纵向耦合谐振器型的表面声波元件是平衡输入型或平衡输出型，至少有一个所述电极极板安置在所述纵向连接表面声波元件之间。
3、一种通讯设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1或2所述的表面声波滤波器。
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