CN1404221A - 声表面波滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种声表面波滤波器,包括在压电基板上设置着沿声表面波传输方向有3个梳形电极部103,104,105的声表面波滤波器部101。声表面波滤波器部101上设置不平衡信号端子及平衡信号端子111,112。上述3个梳形电极部103,104,105中至少有一个的相位与别的不同。分别设置反射器106,107,用来从两侧把上述梳形电极部103,104,105夹住。反射器106,107是接地的。本发明提供具有平衡一不平衡转换功能,能改善平衡信号端子111,112间的平衡度的声表面波滤波器。

Description

声表面波滤波器
技术领域
本发明涉及特别具有平衡—不平衡转换功能的声表面波滤波器。
背景技术
近年来人们关注携带式电话机等移动通信机的小型化,轻量化方面的技术进步,作为实现上述目的的手段,主要通过各构成元件的削减,小型化,加速开发复合多功能的元件。以这种状况为背景,使用在移动通信机的RF段的声表面波滤波器上添加平衡—不平衡转换功能、即所谓平衡—不平衡(balun)功能的部件近年来也被广泛研究,使之能以GSM(Global system for mobilecommunications)方式为中心得到使用。
所谓平衡—不平衡,当平行二线式馈线那样的平衡线路与同轴电缆那样的不平衡线路直接连接时,因为不希望不平衡电流流动时供电线(馈线)自体成为天线出现动作,从而在回路上阻止不平衡电流,整合平衡线路与不平衡线路的意思。
已有若干申请涉及持这样的平衡—不平衡转换功能的声表面波滤波器的专利。作为带平衡—不平衡转换功能的声表面波滤波器,如图12所示的那样的构造是众所周知的。
如图12所示的声表面波滤波器,其压电基板10上设置梳形电极部11(也叫帘状电极、Inter Digital Transducer、以下称为IDT),在IDT11的左右(沿弹性波的传输方向)各配置IDT12,13。
又,在上述声表面波滤波器中,分别配置用来将它们的各IDT11,12,13从左右夹住、反射出声表面波、使转换效率提高的各反射器14,15,此外还设置各平衡信号端子16,17及不平衡信号端子18。
这样的声表面波滤波器就称为3IDT型的纵耦合共振子型声表面波滤波器,它通过用各IDT11,12,13间的声表面波的变换具有平衡—不平衡转换功能。
对于有平衡—不平衡转换功能的声表面波滤波器,在平衡信号端子与不平衡信号端子的各自端子间的通过带域内的传输特性方面,要求振幅特性尽可能相等,且相位尽可能有180度反转,这被称为各自的振幅平衡度及相位平衡度。
振幅平衡度及相位平衡度由以下作分别定义:,把有上述平衡—不平衡转换功能的声表面波滤波器看成3入口的部件,例如把不平衡输入端子看作第一入口,平衡输出端子分别看作第二、第三入口时,振幅平衡度=A、A=|20log(S21)|-|20log(S31)|、相位平衡度=B-180、B=|∠S21-∠S31|。又,S21表示从第一入口向第二入口的传递系数,S31表示从第一入口向第三入口的传递系数,另外,上述各式中的||用来表示绝对值。这样的平衡度,在声表面波滤波器的通过带域内理想的振幅平衡度为0dB,相位平衡度为0度。
但是,在以往的有平衡—不平衡转换功能的声表面波滤波器的构成方面,存在着平衡信号端子间的平衡度差的问题。本发明的目的,为了解决上述问题,提供一种具有平衡—不平衡转换功能,且可改善平衡度的声表面波滤波器。
发明内容
为解决上述课题,本发明的声表面波滤波器,包括在压电基板上沿声表面波的传输方向设置着有3个IDT的纵耦合共振子型滤波器,在上述纵耦合共振子型滤波器上设置不平衡端子与平衡端子,设置上述3个IDT中至少一个相位与其它的不同,分别设置反射器,以便从两侧夹住上述3个IDT,上述反射器接地。
为解决上述课题,本发明的另一声表面波滤波器,包括在压电基板上沿声表面波的传输方向多个地相互组合设置着有3个IDT的纵耦合共振子型滤波器,在上述纵耦合共振子型滤波器上设置不平衡端子与平衡端子,设置上述3个IDT中至少一个相位与其它的不同,分别设置反射器,以便从两侧夹住上述3个IDT,上述反射器接地。
对于上述构成,沿声表面波的传输方向有3个IDT,上述纵耦合共振子型滤波器上设置不平衡端子及平衡端子,所以能发挥平衡—不平衡转换功能。又,上述构成中,分别设置反射器,以便从两侧夹住上述3个IDT,可减轻插入损失。
又,上述构成中,反射器接地,所以在使用有3个IDT的纵耦合共振子型滤波器时,可避免所述通过特性、平衡度以外的特性的劣化,同时改善平衡信号端子间的平衡度。
在上述声表面波滤波器中,对于纵耦合共振子型滤波器,经过串联及并联的至少一方,至少连接一个声表面波共振子就行了。
对于上述构成,由于至少连接一个声表面波共振子,所以能增大通过带域外的衰减量,提高滤波器的特性。
在上述声表面波滤波器中,反射器的电极指数量最好在20支到200支的范围内。反射器的电极指如不满20支,声表面波的反射效率降低,插入损失恶化,另一方面,如反射器的电极指超过200支,产生大型化的不方便了。
对于上述构成,由于把反射器的电极指数量设定在20支到200支的范围内,所以能避免通过带域内的特性恶化,并改善平衡度。
在上述声表面波滤波器中,如果反射器的波长为λR,则IDT与反射器的间隔最好设定在从0.4λR到0.6λR的范围内。IDT与反射器的间隔如偏离上述范围,则在通过带域内会产生不希望出现的脉动。
对于上述构成,由于IDT与反射器的间隔设定在从0.4λR到0.6λR的范围内,所以能抑制在输出信号中的通过带域内的脉动发生,改善传输特性。
在上述声表面波滤波器中,在纵耦合共振子型滤波器的3个IDT内,将夹住中央IDT的两侧的各IDT设定成相位相互反转。又,在使用多个的纵耦合共振子型滤波器的场合,至少一个纵耦合共振子型滤波器的3个IDT内,夹住中央的IDT的两侧的各IDT,最好设定成相互相位反转。
对于上述构成,使夹住中央的IDT的两侧的各IDT的相位相互反转,可更加确实地实现平衡—不平衡转换功能。
附图说明
图1表示本发明的实施形态的声表面波滤波器的概略构成图。
图2表示上述实施形态与比较例的频率-振幅平衡度的差的曲线图。
图3表示上述实施形态与比较例的频率-相位平衡度的差的曲线图。
图4表示上述实施形态与比较例声表面波滤波器的概略构成图。
图5表示上述实施形态与比较例的频率-振幅特性的差的曲线图。
图6表示上述实施形态的一变形例的声表面波滤波器的概略构成图。
图7表示上述实施形态的另一变形例的声表面波滤波器的概略构成图。
图8表示上述实施形态的又另一变形例的声表面波滤波器的概略构成图。
图9表示上述实施形态的又另一变形例的声表面波滤波器的概略构成图。
图10表示上述实施形态的又另一变形例的声表面波滤波器的概略构成图。
图11表示上述实施形态的又另一变形例的声表面波滤波器的概略构成图。
图12表示以往的声表面波滤波器的概略构成图。
符号说明
101声表面波滤波器部(纵耦合共振子型滤波器)
103,104,105IDT(梳形电极部)
106,107反射器
110不平衡信号端子
111,112平衡信号端子
具体实施方式
关于本发明的实施形态,如果不以图1而是以图11为主进行说明,情况就如下。图1中展示出与本发明相关的实施形态的声表面波滤波器。又,以本实施形态对以DCS接收用滤波器为例进行说明。
在本实施形态中,在以40±5°YcutX传输由LiTaO3构成的压电基板(未图示)上,纵耦合共振子型的声表面波滤波器部101,以及对着声表面波滤波器部101串联连接的声表面波共振子102,都是以铝(Al)电极用照相蚀版法分别形成的。
在上述声表面波滤波器部101,沿声表面波的传输方向分别形成IDT103,105,把中央的IDT104从两侧(图的左右)夹入。这样,上述3个IDT103,104,105沿着声表面波的传输方向形成有各IDT的纵耦合共振子型滤波器。
IDT具有带状的基端部和多个个电极指部,电极指部具有与基端部的一方的侧部垂直的方向上延伸的多个个互相平行的电极指,以在相互的电极指间组合的状态形成上述各电极指部,使上述各电极指部的电极指侧部相互对向。
在这样的IDT中,通过分别设定各电极指的长度及宽度,相邻各电极指的间隔,及表示电极指间插入状态的对面长度的交叉宽度,使信号变换特性及通过带域的设定成为可能。
在上述声表面波滤波器101沿声表面波的传输方向分别形成反射器106,107,从两侧(图的左右)对IDT103,104,105夹住。上述各反射器106,107,用于将传输来的声表面波沿其传输方向反射出去,它具有互相对向的平行的一对基端部,及通过这些基端部的多个个相互平行配置的电极指。
如从图1看到的那样,IDT103与IDT104相互对向的部分,及IDT104与IDT105相互对向的部分的数支电极指(窄间隔电极指)的间隔,做得比IDT的其他部分小,(见图1的108与109处)。这样,减低了插入损失。端子111与112是平衡端子,端子110是不平衡端子。
不平衡信号端子110经信号线113连接到声表面波共振子102的一方的电极指部。声表面波共振子102的另一方的电极指部经各信号线114,115被连接到声表面波滤波器101的IDT103,105上。声表面波共振子102在上述相互介入的各电极指部的两侧装有反射器。
平衡信号端子111,112经信号线116,117连接到中央部2分割的IDT104上。这样,IDT104以与声表面波的传输方向相垂直、在IDT104通过中心部的假象线作为对称轴形成线对称的构成。
IDT104,包括有偶数的电极指的电极指部104a,及在声表面波传输方向的中心部沿二个同方向的一对电极指。这样,在一对电极指之间,通过上述假象线。电极指部104a呈浮动状态。
这以后,在IDT104上,对着电极指部104a的电极指的侧部,面对面地装入一对的各电极指部104b,104c,它们在电气上相互绝缘,而且以上述假象线为对称轴设置得相互对称。因此,各平衡信号端子111,112分别对各电极指部104b,104c连接。
又,各IDT103,105,以上述假想线上的IDT104的中心点为对称点,形成相互点对称即相互反转的关系。这样,设定各IDT103,104,105中至少一个的相位与别的不同,即各IDT103,105相互反相位,上述声表面波滤波器部101就可发挥平衡—不平衡转换功能。
作为本实施形态的特征点,在有上述声表面波滤波器部101的声表面波滤波器中,各反射器106,107是接地的。
声表面波滤波器部101的详细设计,如果由窄间隔电极指的间隔决定的波长设定为λI2(108,109处),由其他电极指的间隔决定的波长为λI1,则:
交叉宽度W:59.6λI1
IDT的电极指支数(按103,104,105的顺序):19(3)/(3)26(3)/(3)19支(括号内是小间隔电极指的支数)
IDT波长λI1:2.15μm、λI2:1.91μm
反射器波长λR:2.18μm
反射器的电极指支数:100支
IDT-IDT间隔:0.500λI2
IDT-反射器间隔:0.470λR
Duty:0.67(IDT、反射器共)
电极膜厚:0.096λ
声表面波共振子102的设计如下所示
交叉宽度W:60.9λ
IDT的电极指支数:150支
波长λ(IDT,反射器共):2.10μm
反射器的电极指支数:30支
IDT-反射器间隔:0.50λ
Duty:0.67(IDT、反射器共)
电极膜厚:0.098λ
上述“间隔”指的是相邻的2支的各电极指的宽度方向上的中心间距离。
以下就有关本实施形态的作用、效果进行说明。在本实施形态的构成中的、平衡信号端子间的振幅平衡度(amplitude balance)与频率的关系曲线展示在图2,相位平衡度与频率的关系曲线展示在图3、图4表示的作为比较例的构成的振幅平衡度、相位平衡度也一起画在图2、图3中。对于图4表示的作为比较例的实施形态,除了反射器106a,107a不接地外,构成全部相同。又,实施形态与比较例的振幅特性对频率的关系曲线展示在图5上。DCS接收用滤波器中的通过带域的频率范围为1805MHz~1880MHz。
这个范围内的振幅平衡度,如果在比较例中为-2.50dB~+1.75dB(偏差4.25dB、偏差越小振幅平衡度越好),与此对应,实施形态中为-2.20dB~+1.50dB(偏差3.70dB),那么可获得大约0.55dB的振幅平衡度的改善。
相位平衡度,如果在比较例中为+1.0度~+12.5(偏差11.5度、偏差越小相位平衡度越好),与此对应,实施形态中为+2.0度~+10.0度(偏差8.0度),那么可获得大约3.5度的相位平衡度的改善。此时的振幅特性几乎不变化。(即,本实施形态既能避免振幅特性的劣化,又能改善平衡度)。如果不是信号电极,或者是不接地的浮电极,那就要考虑是否有电位不稳定,平衡度恶化的问题。
如上面说明的那样,在实施形态中,在有平衡—不平衡转换功能的如图1的构成的声表面波滤波器中,由于反射器106,107接地,可得到比比较例的声表面波滤波器平衡信号端子111、112间的平衡度获得改善的声表面波滤波器。
又,在实施形态中,如图6所示,把反射器106b,107b连接到与它相邻的IDT103,105的接地的基端部103a,105a侧,则上述反射器106b,107b接地也可获得同样的效果。在这场合,不在压电基板上设置新的电极部分也能让106b,107b接地,所以不增大声表面波滤波器的尺寸也能得到本发明的效果。
在实施形态中展示了用3个IDT的3IDT型纵耦合共振于型滤波器的例子。但获得本发明的效果并不取决于IDT的数量,2IDT型与5IDT型以上的多电极型的纵耦合共振子型滤波器中也能得到同样的效果。
但是,用多电极滤波器的场合,片状的压电基板上的折回增多,出现图案设计复杂化的缺点。为此,如实施形态说明的那样,最好采用3IDT的纵耦合共振子型滤波器。
另外,在本实施形态中都把声表面波共振子102用串联连接的构成进行说明的,但即使是声表面波共振子并联连接或串联、并联两方连接,也能得到本发明的效果。还有,在不连接声表面波共振子的构成中也可获得本发明的效果,但这种场合通过带域外的衰减量不充分,所以还是连接声表面波共振子为好。
又,在别的有平衡—不平衡转换功能的声表面波滤波器中也可以同样得到本发明的效果。例如图7所示,在3IDT型纵耦合共振子型滤波器中,左右的各IDT203,205上连接平衡信号端子111,112的构成,还有如图8所示的、在中央部的IDT304的两侧的各电极指部分别连接平衡信号端子111,112的构成中也能够得到同样的效果。还有如图9所示,分2段纵向连接3IDT型纵耦合共振子型滤波器的构成,也能得到同样的效果。
进而看图10,采用2个3IDT型纵耦合共振子型滤波器、构成有平衡—不平衡转换功能的声表面波滤波器的场合,还有把它如图11那样用2段纵向连接的构成中,也能得到同样的效果。
又,由于反射器接地,所以也有避免出现IDT与反射器相邻处焦电破坏的效果。
在本实施形态中,从采用以40±5°YcutX传输由LiTaO3构成的压电基板获得效果的原理同样可知,本发明不限于压电基板,64~72°YcutX传输由LiNbO3、41°YcutX传输由LiNbO3等构成的压电基板也能得到同样的效果。
本发明的声表面波滤波器,如上所述,在构成中包括:在压电基板上沿声表面波的传输方向有3个IDT的纵耦合共振子型滤波器,设置在3个IDT两侧的反射器,及平衡信号端子,上述反射器是接地的。
在上述构成中,由于上述反射器接地,不但避免了对于通过特性的平衡度以外的特性的劣化,而且能实现改善平衡信号端子间的平衡度的效果。

Claims (6)

1.一种声表面波滤波器,其特征在于,
在压电基板上设置沿声表面波的传输方向有3个梳形电极部的纵耦合共振子型滤波器,
在所述纵耦合共振子型滤波器上设置不平衡端子及平衡端子,
设置所述3个梳形电极部中至少一个的相位与其它的不同,
分别设置反射器,以便从两侧夹住所述3个梳形电极部,
所述反射器接地。
2.一种声表面波滤波器,其特征在于,
在压电基板上多个相互组合地设置沿声表面波的传输方向有3个梳形电极部的纵耦合共振子型滤波器,
在所述纵耦合共振子型滤波器上设置不平衡端子及平衡端子,
设置所述3个梳形电极部中至少一个的相位与其它的不同,
分别设置反射器,以便从两侧夹住所述3个梳形电极部,
所述反射器接地。
3.如权利要求1所述的声表面波滤波器,其特征在于,
对于纵耦合共振子型滤波器,经串联及并联的至少一方,至少连接一个声表面波共振子。
4.如权利要求1所述的声表面波滤波器,其特征在于,
反射器具有从20支到200支的电极指范围。
5.如权利要求1所述的声表面波滤波器,其特征在于,
如果反射器的波长为λR,则梳形电极部与反射器的间隔设定在从0.4λR到0.6λR的范围内。
6.如权利要求1所述的声表面波滤波器,其特征在于,
在纵耦合共振子型滤波器的3个梳形电极部内,将夹住中央梳形电极部的两侧的各梳形电极部设定成相位相互反转。
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