CN1414702A - 纵耦合型弹性表面波振子滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明能得到可有效抑制在比通带高的高频侧的寄生信号的纵耦合型弹性表面波振子滤波器。该滤波器在构成上具有以下特征：在石英基板(2)上形成第1、第2IDT(3、4)；在设置第1、第2IDT(3、4)的区域的表面波传播方向两侧形成反射器(5、6)；第1、第2IDT的相邻的电极指(3a₁、4a₁)的中心间距离L₁满足下面的式(1)；反射器(5、6)的各最内侧的电极指(5a₁、6a₁)与邻接的IDT(3、4)的最外侧的电极指(3a₂、4a₂)间的电极指中心间的距离L₂满足下面的式(2)。式(1)为：(0.35+n/2)λ＜L₁＜(0.55+n/2)λ，其中n＝0，1，2，3…。式(2)为(0.10+m/2)λ＜L₂＜(0.40+m/2)λ，其中m＝0，1，2，3…。

Description

纵耦合型弹性表面波振子滤波器

技术领域

本发明涉及例如在移动体通信系统中作为带通滤波器使用的纵耦合型弹性表面波振子滤波器，尤其涉及采用石英基板构成的纵耦合型弹性表面波振子滤波器。

背景技术

移动体通信系统的中频段(IF)的滤波器，随着通信系统的数字化，人们希望有更宽的频带特性。还希望有对温度变化的稳定性及急剧的频带外衰减特性，也希望不需要的寄生信号能够少些。

以往，作为所述IF用的带通滤波器，已知有采用石英基板的弹性表面波振子滤波器。作为这种振子滤波器，存在有在2个反射器之间沿弹性表面波传播方向构成多个交叉指型变换器(interdigital tranducer)(以下称IDT)形成的纵耦合型弹性表面波振子滤波器，以及在垂直于表面波传播方向的方向上配置2个IDT形成的横耦合型弹性表面波振子滤波器。

纵耦合型弹性表面波振子滤波器与横耦合型弹性表面波振子滤波器相比，具有容易宽频带化的优点。

但是，纵耦合型弹性表面波振子滤波器在频带特性上存在着经常发生不需要的寄生信号的问题。

图8表示采用已有的石英基板构成的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的特性。在这种弹性表面波振子滤波器中，通频带为246±0.08MHz，如箭头A所示，在249.3MHz附近有较大的寄生信号，又如箭头B所示，与寄生信号A相反，在比通频带低的低频带一侧也出现寄生信号。作为抑制寄生信号A、B的方法，向来采用多级级联连接构造，这是众所周知的。亦即，人们已经了解到，准备多级的纵耦合型弹性表面波振子滤波器，通过级联连接，这样可以抑制寄生信号A、B。但是，在多级级联连接的构造中，在①插入损失增大、②压电基板尺寸变大、③元件阻抗电容性的情况下，存在需要在级间设置阻抗调整用的线圈等种种问题。

另一方面，也考虑对IDT加权(weighting)以抑制寄生信号的方法。对于寄生信号A、B，在各频率上流入电极指的有效电流的分布示于图9(a)、(b)。从图9(b)可知，对于寄生信号B，在1个IDT内存在着电流极性反向的部分。因此，通过用间疏法等加大电极指的密度分布的加权方法，可以在1个IDT内使流动的电流相互抵消。

但是，如图9(a)所示，在寄生信号A的频率中，在1个IDT内只存在同极性的电流。因此，通过加权减低该寄生信号A的频率中的上述电流的大小是很困难的。也就是说，通过加权抑制上述寄生信号A是困难的。

本发明的目的在于提供属于采用具有良好的温度稳定性的石英基板的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的、低损耗且能有效抑制不需要的寄生信号的弹性表面波振子滤波器。

发明内容

权利要求1所述发明的纵耦合型弹性表面波振子滤波器，具备石英基板，在上述石英基板上沿着弹性表面波传播方向设置的多个IDT、以及设置上述多个IDT的部分的弹性表面波传播方向两侧上形成的反射器；彼此相邻的IDT的最相互靠近的电极指间的中心间距离记为L₁、上述反射器的最内侧的电极指的中心与邻近该反射器的交叉指型变换器的最外侧的电极指的中心之间的距离记为L₂时，下列关系式(1)、(2)成立，即

(0.35+n/2)λ＜L₁＜(0.55+n/2)λ    ……(1)

其中n＝0，1，2，3…；而且，

(0.10+m/2)λ＜L₂＜(0.40+m/2)λ    ……(2)

其中m＝0，1，2，3…。

权利要求2所述发明的纵耦合型弹性表面波振子滤波器，在同一石英基板上形成两组特性不同的如权利要求1所述的纵耦合型弹性表面波振子滤波器，两组弹性表面波振子滤波器的输入输出分别在电气上并联连接。

权利要求3所述的发明中，上述多个IDT由第1、第2的IDT构成。

附图说明

图1是本发明第1实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的平面图。

图2表示图1所示实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的滤波器特性。

图3表示第1实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器中，IDT间的距离L₁及IDT与反射器间的距离L₂和寄生信号A的峰值的最小插入损失引起的衰减量之间的关系。

图4表示IDT与反射器间的距离L₂变化时的、IDT内的距离L₁引起的寄生信号A的峰值的最小插入损失造成的衰减量的变化。

图5是本发明第2实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的平面图。

图6表示在将两组纵耦合型弹性表面波振子滤波器并联连接形成的弹性表面波振子滤波器装置中，一方的纵耦合型弹性表面波振子滤波器不满足式(1)、(2)时的滤波器特性。

图7是本发明第2实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的滤波器特性图。

图8是已有的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的滤波器特性图。

图9(a)、(b)是表示在图8所示的寄生信号A、B出现的频率中，在IDT中流动的电流分布的示意图。

具体实施形态

下面参照附图对本发明的纵耦合型弹性表面波振子滤波器进行更加具体的说明。

图1是本发明第1实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的平面图。

纵耦合型弹性表面波振子滤波器1采用矩形的石英基板2构成。该弹性表面波振子滤波器1形成使弹性表面波在与矩形的石英基板2的长度方向平行地传播的结构。

在石英基板2上表面中央沿弹性表面波传播方向形成第1IDT3及第2IDT4。IDT3、IDT4分别具有相互交叉插入的一对梳形电极3a、3b、4a、4b。

另外，在设置第1、第2IDT3、4的区域的表面波传播方向的两侧，形成反射器5、6。反射器5、6是由光栅(grating)型反射器构成的，这里，多个电极指在两端短路。

在本实施例的弹性表面波振子滤波器1中，输入信号被提供给IDT3的一方的梳形电极3a。输出信号从第2IDT4的一方的梳形电极4a取出。又，梳形电极3b、4b连接于地线电位。

本实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器1具有以下特征，即第1、第2IDT间的距离L₁在(0.35+n/2)λ～(0.55+n/2)λ的范围内，且IDT3与反射器5之间的距离L₂及IDT4与反射器6之间的距离L₂在(0.10+m/2)λ～(0.40+m/2)λ的范围内。

又，在上述式(1)及式(2)中，n、m表示0或整数，λ是激振的表面波的波长。

又，所谓IDT3、4间的距离L₁表示IDT3、4的相互接近的电极指3a₁、4a₁的中心间的距离。同样，所谓距离L₂是表示IDT3的最外侧的电极指3a₂与反射器5的最内侧的电极指5a₁的中心间的距离、或IDT4的最外侧的电极指4a₂与反射器6的最内侧的电极指6a₁的中心间的距离。

本实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器1的滤波器特性示于图2。图2所示的特性，是石英基板采用5.5×1.2×0.4mm的尺寸，IDT3、4的电极指的数目为150对，反射器5、6采用电极指100支，距离L₁＝0.35λ，距离L₂＝0.55λ时的特性。

由图2可知，对于通频带245.92～246.08MHz中的响应，在249～250MHz频带中出现的寄生信号A比图8中显示的滤波器特性受到比较大的抑制。

下面说明如上所述通过设定距离L₁，L₂能够抑制寄生信号A的理由。

在形成通频带的谐振模式及成为寄生信号的原因的谐振模式的任何一个模式中，各振动模式的响应是以由于振动被关闭在反射器5、6之间而生成的驻波为依据的。因此，驻波的周期为接近λ/2的值(λ为IDT的电极指的周期)。

这样，如果通过变更IDT的电极指与反射器5、6的配置，即如果沿表面波传播方向变更它们的位置，则IDT内流动的电流也按照驻波的周期变化。又，驻波的周期因谐振模式的不同而有些差异，可以认为，通过IDT3、4与反射器5、6的配置，就能够减小作为寄生信号A的原因的谐振模式引起的响应。

图3表示在弹性表面波振子滤波器1中，使IDT3、4间的距离L₁变化时距离L₂会使寄生信号A发生怎样的变化。图3的纵轴表示上述寄生信号A的峰值的最小插入损失引起的衰减量(dB)。即意味着该衰减量越大对抑制寄生信号A越有利。

又，图3中分别以◆表示L₂＝0.8λ的情况，△表示L₂＝0.7λ的情况，▲表示L₂＝0.6λ的情况，●表示L₂＝0.5λ的情况，—表示L₂＝0.4λ的情况。

从图3看出，寄生信号A的电平与距离L₁有关，距离L₁越小，寄生信号A也小。

又可以看出，距离L₁大于0.85λ时寄生信号A减少。这是一般的弹性表面波元件的性质，距离L₁具有0.5λ的周期性，它表示寄生信号A变小的范围是以0.5λ的周期性出现的。从图3的曲线图可以看出，距离L₁在(0.35+n/2)λ＜L₂＜(0.55+n/2)λ的范围内，可以使寄生信号A减小。

同样，图3表示是寄生信号A相对于距离L₁的变化值、而图4是图3中表示的值相对于距离L₂的变化值。即，图4是表示使反射器与IDT的距离L₂变化时，寄生信号A随着距离L₁发生怎样的变化。图4的纵轴表示上述寄生信号A的峰值的最小插入损失引起的衰减量(dB)。即，该衰减量越大意味着对抑制寄生信号A越有利。

又，图4中分别以◆表示L₁＝0.45λ的情况，△表示L₁＝0.55λ的情况，▲表示L₁＝0.65λ的情况，×表示L₁＝0.75λ的情况，●表示L₁＝0.85λ的情况。

从图4可以看出，寄生信号A的电平与距离L₂有关。距离L₂也具有一般的弹性表面波元件的性质、即0.5λ的周期性，距离L₂与距离L₁的值无关，它表示寄生信号A变小的范围是以0.5λ的周期性出现的。从图4的曲线图可以看到，距离L₂在(0.1 0+m/2)λ＜L₂＜(0.40+m/2)λ的范围内，寄生信号A可减小。

即，从上述图3及图4的结果可以看到，为了抑制成为寄生信号A原因的谐振模式的响应，只要在构成距离L₁及距离L₂时满足上述式(1)及式(2)即可。

因此，如图2所示，在本实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器1中，形成距离L₁，L₂分别满足式(1)、(2)的结构，所以如图2所示，能有效地抑制寄生信号A。

图5是本发明的第2实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的平面图。

本实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器11，具有在同一石英基板12上形成两组第1实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器1的构造。且两组弹性表面波振子滤波器的特性是不同的。

以下，把上述两组纵耦合型弹性表面波振子滤波器分别记为第1、第2的弹性表面波振子滤波器部21、22。

为了在石英基板12上构成第1纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21，在中央领域形成第1、第2IDT13、14。在第1、第2IDT13、14的表面波传播方向两侧上形成反射器15、16。

又，为了构成第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部22，在第1纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21的侧方，沿表面波传播方向形成第1、第2IDT23、24。在设置第1、第2IDT23、24的区域的两侧，形成反射器25、26。

第1、第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21、22的输入及输出侧分别电气并联连接。即，IDT13、23的梳形电极13b、23a被共同连接，成为输入端。同样，IDT14、24的各一个梳形电极14b、24a被共同连接，成为输出端。又，梳形电极13a、14a、23b、24b被连接于地线电位。

上述第1、第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21、22，如上所述分别具有与第1实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器1同样的结构。

尤其是，使第1纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21与第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部22频带特性不相同，以此来实现宽频带化。

又，第1、第2的纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21、22分别与第1实施例同样，采用使距离L₁、L₂满足式(1)及式(2)的结构，因此可有效地减低不要的寄生信号A。下面参照图6及图7对此加以说明。

现在，为了进行比较，采用与纵耦合型弹性表面波振子滤波器11同样的构成，但第1纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21中的距离取，L₁＝0.96λ，L₂＝0.62λ，第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部22中的距离L₁，L₂分别取L₁＝0.63λ，L₂＝0.80λ。这时，由于是在n、m＝0的情况下，所以在第1纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21，满足式(1)及式(2)，但第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部22不满足式(1)。

如上所述准备的纵耦合型弹性表面波振子滤波器的滤波器特性示于图6。

从图6加以看到，以箭头C表示的寄生信号A大的情况。这可以认为，是由于第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部不满足式(1)，即使在两个元件并联连接的弹性表面波滤波器中，出现的图8所示的寄生信号A也大。

而作为第2实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器11，第1的弹性表面波振子滤波器部21中的距离L₁、L₂分别取L₁＝0.93λ及L₂＝0.63λ，在第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部22中，距离L₁、L₂分别为L₁＝0.51λ，L₂＝0.80λ。即第1、第2纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21、22在构成上都满足式(1)及式(2)。这第2实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器11的滤波器特性示于图7。

从图7可以看到，在并联连接第1、第2的纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21、22形成的本实施例的纵耦合型弹性表面波振子滤波器11中，寄生信号C被有效抑制。即，在纵耦合型弹性表面波振子滤波器部21、22的任何一个中，图8中的寄生信号A都被抑制，所以，能够抑制寄生信号C。

在上述实施例中，在表面波的传播方向上配置有第1、第2IDT3、4、13、14、23、24，作为多个IDT，可以配置3个以上的IDT。

在权利要求1所述发明的纵耦合型弹性表面波振子滤波器中，相邻的IDT间的相互接近的电极指的中心间的距离L₁满足式(1)，并且，反射器的最内侧的电极指和与反射器邻接的IDT的最外侧的电极指的中心间的距离L₂在构成上满足式(2)，所以能有效地抑制出现在比通频带频率高的一侧的不要的寄生信号。因此，能够提供插入损失几乎不增加，采用温度稳定性良好的石英基板且滤波器特性良好的纵耦合型弹性表面波振子滤波器。这样，就能够提供适用于移动体通信系统的IF滤波器，容易适应通信系统数字化的带通滤波器。

权利要求2记载的发明中，在同一石英基板上配置两组频带特性不同的、权利要求1所述发明的弹性表面波振子滤波器，它们的输入输出分别在电气上并联连接，所以能提供宽频带的滤波器。而且，两组纵耦合型弹性表面波振子滤波器在结构上都满足式(1)及式(2)，因此在两组滤波器中出现在比通频带高的高频侧的寄生信号能够得到有效抑制，所以能够提供宽频带的，而且也是不需要的寄生信号得到抑制的，滤波器特性良好的带通滤波器。

Claims (3)

1.一种纵耦合型弹性表面波振子滤波器，其特征在于，

具备

石英基板、

在所述石英基板上沿着传播弹性表面波的方向设置的多个交叉指型变换器、以及

形成于设置所述交叉指型变换器的部分的弹性表面波传播方向的两侧上的反射器；

相邻的交叉指型变换器的最相互靠近的电极指间的中心距离记为L₁、所述反射器的最内侧的电极指的中心与靠近该反射器的交叉指型变换器的最外侧的电极指的中心间的距离记为L₂时，下列关系式(1)、(2)得到满足，即

(0.35+n/2)λ＜L₁＜(0.55+n/2)λ    …(1)其中，n＝0，1，2，3…，而且

(0.10+m/2)λ＜L₂＜(0.40+m/2)λ    …(2)其中，m＝0，1，2，3…。

2.一种纵耦合型弹性表面波振子滤波器，其特征在于，

在同一石英基板上，形成两组特性不同的如权利要求1所述的纵耦合型弹性表面波振子滤波器，两组弹性表面波振子滤波器的输入输出在电气上分别并联连接。

3.如权利要求1或2所述的纵耦合型弹性表面波振子滤波器，其特征在于，多个交叉指型变换器是第1、第2交叉指型变换器。

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