CN1524343A - 表面声波器件 - Google Patents

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Abstract

一种表面声波器件，能够降低通带中的插入损耗并且实现窄波段特性，该表面声波器件包括：压电基板；交指型变换器，形成在所述压电基板上，并且包括至少一个用于驱动表面声波的驱动电极；以及反射器，布置在所述交指型变换器的两侧。每个反射器都构成得包括：开路电极块，具有多个电独立的电极指；和短路电极块，具有在端部被共通地电短路的多个电极指。

Description

表面声波器件
技术领域
本发明涉及表面声波器件，更具体来说，涉及可以实现通带外侧的衰减特性和窄波段特性并且优选用作滤波器的表面声波器件。
背景技术
近来，包括便携式电话、无绳电话和收音机在内的无线电设备正在不断地变得更小和更轻，而它们的用途却在迅速地扩展。对于这些无线电设备的高频电路，使用滤波器元件作为决定性的关键器件。
因此，与对无线电设备的更小尺寸和更轻重量的要求相对应，也需要更小且更轻的滤波器元件。作为使滤波器元件更小和更轻的结构，使用了表面声波器件。
当使用表面声波器件作为滤波器时，关键问题是降低插入损耗和增加通带外侧的衰减量，以便允许必要的信号通过并且去除不必要的信号。另外，当为了缩小无线电设备主体而减少元件的数量时，表面声波器件所需的特性也变得关键了。
图1的结构示例中的表面声波器件包括：交指型变换器(IDT)1，以及反射器2和3，这些由设置在压电基板100上的电极指图案形成。
在图1的示例中，交指型变换器(IDT)1包括3个独立的IDT(这些在下面被称作驱动电极1-1、1-2、1-3)，并且驱动电极1-1和1-2并联连接到输入端子IN。驱动电极1-3连接到输出端子OUT。驱动电极1-1、1-2与输入端子IN以及驱动电极1-3与输出端子OUT分别由引线连接，所述引线连接到电极焊盘4。
在图1的示例中，反射器2和3置于交指型变换器1的两侧，构成了常规的栅状电极。
在该结构中，用于实现更窄波段的一种可能的方法就是增加交指型变换器1的电极指的数量。不过这将增加插入损耗。另一种实现更窄波段的方法是：通过减小反射电极2和3的反射系数来减小阻带宽度，但这也趋向于相应地增加插入损耗。
发明内容
基于对前述问题的考虑，本发明人继续对实现更窄波段而不增加插入损耗的表面声波器件的结构进行研究和开发，并且发现：在不增加插入损耗的条件下可以增加通带外侧的衰减，并且可以通过将反射电极2和反射电极3形成为具有不同反射系数的块来实现窄波段中的精细滤波特性。
因此，基于该发现，本发明的目的是提供一种表面声波器件，其可以降低通带中的插入损耗并且表现出良好的窄波段特性。
用于实现本发明上述目的的表面声波器件的第一方面包括：压电基板；交指型变换器，形成在所述压电基板上，并且包括至少一个用于驱动表面声波的驱动电极；和多个反射器，置于所述交指型变换器的两侧，其特征在于所述反射器进一步包括：开路电极块，具有多个电独立的电极指；和短路电极块，具有两端被电短路的多个电极指。
用于实现本发明的上述目的的表面声波器件的第二方面是根据第一方面的表面声波器件，其特征在于：所述反射器的开路电极块的多个电极指置于从所述反射器的边沿开始的第一至第十一个位置。
用于实现本发明的上述目的的表面声波器件的第三方面是根据第二方面的表面声波器件，其特征在于：所述反射器的开路电极块的多个电极指的数量是8个或更少。
用于实现本发明的上述目的的表面声波器件的第四方面是根据第一方面的表面声波器件，其特征在于：所述反射器的开路电极块和短路电极块对称地布置，并且两个开路电极块中的每一个都置于从所述反射器的两个边沿开始的第一至第十一个位置。
用于实现本发明的上述目的的表面声波器件的第五方面是根据第四方面的表面声波器件，其特征在于：所述反射器的开路电极块的多个电极指的数量是8个或更少。
用于实现本发明的上述目的的表面声波器件的第六方面是根据第一至第五方面中的一个的表面声波器件，其特征在于：所述开路电极块的多个电极指和所述短路电极块的多个电极指以要被驱动的表面声波的半波长为间隔来布置。
用于实现本发明的上述目的的表面声波器件的第七方面的特征在于：所述第一和第二反射器中的短路电极块的多个电极指的数量彼此不同。
本发明的特征将由参照附图说明的实施例进一步阐释清楚。
附图说明
图1是示出表面声波器件的结构示例的示意图；
图2是示出本发明一实施例的示意图；
图3是示出反射器由200个电极指构成时的实施例的示意图；
图4是一示意图，示出了当开路电极的位置以反射器的左端为参照向内变化时，图2的实施例的结构中的通过特性的变化；
图5是示出滤波器的衰减和形状因数的变化的曲线图，所述衰减和形状因数随着开路电极位置的变化来测量；
图6是示出当开路电极的数量变化时的滤波器频率特性的曲线图；
图7是示出当开路电极数量变化时对滤波器的衰减和形状因数的变化进行仿真的结果；
图8是示出反射器中的开路电极指布置的示意图；以及
图9是通过特性示意图，其对开路电极指对称地布置的情况与开路电极指不对称地布置的情况进行了比较。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。附图中所示的实施例用来说明本发明，不过本发明的应用不限于这些。
图2是本发明的一实施例，类似于图1所示的结构，主要成分是Al的多个电极指形成在LiTaO3或LiNbO3压电基板100上，具有3个驱动电极1-1、1-2和1-3的交指型变换器(IDT)1被级连在两个反射器2与3之间。
作为本发明的特征，与图1中的结构的差别在于：反射器2和3由多个具有不同反射系数的块组成。换句话说，反射器2和3中的每一个具有3个反射系数不同的块，并且这些反射系数不同的块被分成：短路电极块，其中多个电极指由电极焊盘4短路；和开路电极块，其中多个电极指没有连接到电极焊盘4。
换句话说，在所述短路电极块中，所述多个电极指的两端都与电极焊盘4相连而被短路，而开路电极块利用与电极焊盘4相分离的多个独立电极指来形成。
在图2所示的示例中，反射器2由以下部分组成：2个开路电极块，分别具有开路电极2-1和2-2；和3个短路电极块，具有多个短路电极，并与开路电极块相邻。同样地，反射器3包括：2个开路块，分别具有开路电极3-1和3-2；和3个短路电极块，具有多个短路电极，并与开路电极块相邻。
根据本发明，包括具有这种开路电极块和短路电极块的反射器的表面声波器件的特征在于：构成反射器的开路电极块的开路电极指的数量及该开路电极指的位置考虑了通带外侧的衰减和窄波段特性。
图3示出了反射器由200个电极指组成时的示例。
图3A是现有技术反射器的结构，其中，包括在反射器中的所有200个电极指的两端都由电极焊盘40和41共通地短路，并且只由一个短路电极块组成。在该情况下，反射器仅具有单一的反射系数。
以该反射器的左端为参照，将该反射器的结构表示为(200-0-0-0-0)。换句话说，当以所述左端作为参照时，图3A所示的反射器表明：位于左端的电极指是短路电极，并且其他电极指也是短路电极，因此所有200个(100对)电极指都是短路电极。
在图3B所示反射器的结构中，当以反射器的左端作为参照时，2个电极指是开路电极，接下来的196个电极指是短路电极，而右端的2个电极指是开路电极。该结构表示为(0-2-196-2-0)。
在图3C所示的结构中，当以反射器的左端作为参照时，4个电极指是短路电极，接下来的2个电极指是开路电极，而接下来的188个电极指是短路电极。接着，接下来的2个电极指是开路电极，而其后的4个电极指是短路电极。该结构表示为(4-2-188-2-4)。
图4示出如下情况下的表面声波器件通过特性的变化：2个反射器2和3分别由156和200个电极指组成，并且开路电极对(2个电极指)的位置以反射器的左端为参照向内变化。图4A示出了总体上的通过特性，而图4B是当把图4A的一部分放大以看清每个特性中的差别时的示意图。
如图3的说明所示，表面声波器件‘b’具有由(0-2-196-2-0)限定的反射器3或由(0-2-152-2-0)限定的反射器2，在图4中，该表面声波器件‘b’具有如下结构：在反射器两端侧分别布置有2个开路电极。
同样地，表面声波器件‘c’具有由(2-2-192-2-2)限定的反射器3或由(2-2-148-2-2)限定的反射器2，该表面声波器件‘c’具有如下结构：在反射器两端侧分别布置有2个短路电极，并且2个开路电极位于该2个短路电极内侧。
表面声波器件‘d’具有由(4-2-188-2-4)限定的反射器3或由(4-2-144-2-4)限定的反射器2，该表面声波器件‘d’在反射器的两端侧都具有4个短路电极，并且2个开路电极位于该4个短路电极内侧。
表面声波器件‘e’具有由(6-2-184-2-6)限定的反射器3或由(6-2-140-2-6)限定的反射器2，该表面声波器件‘e’在反射器的两端侧都具有6个短路电极，并且2个开路电极位于该6个短路电极内侧。
表面声波器件‘f’具有由(8-2-180-2-8)限定的反射器3或由(8-2-136-2-8)限定的反射器2，该表面声波器件‘f’具有如下结构：在反射器的两端侧分别布置有8个短路电极，并且2个开路电极位于该8个短路电极内侧。
表面声波器件‘g’具有由(10-2-176-2-10)限定的反射器3或由(10-2-132-2-10)限定的反射器2，该表面声波器件‘g’具有如下结构：在反射器的两端侧分别布置有10个短路电极，并且2个开路电极位于该10个短路电极内侧。
如图4中的特性图所示，与所有电极指都是短路电极情况下的表面声波器件‘a’的特性相比，通过将开路电极布置在两端内侧，通过特性改变了。
由于通过特性的这个变化，通带外侧的衰减和形状因数改变了。如图4所示，在图1所示的所有电极指都是短路电极的常规表面声波器件‘a’的通过特性中，当由中心频率规范化的频率值(f/f0)＝0.975时，通带外侧的衰减是-25dB。
在此，如果将最小衰减(-3dB)处的带宽(3dBBW)与通带外侧的衰减(-25dB)处的带宽(25dBBW)之间的比率定义为形状因数，那么关于所有电极指都是短路电极情况下的表面声波器件‘a’的特性的形状因数是0.537。
当形状因数变得更加接近1时，靠近通带宽度的通带外侧的衰减特性变得更加尖锐，这是良好的窄波段特性。
图5是一曲线图，相对于所有电极都是短路电极指的情况下的表面声波器件‘a’的特性，比较了表面声波器件‘b’至‘g’的通带外侧的衰减和形状因数，这些表面声波器件‘b’至‘g’具有开路电极分别位于不同位置的反射器。
图5示出了如下情况：有一个与反射器‘b’相对应的开路电极位置，并且具有图3B所示的结构，其中，位于反射器两端侧的第一和第二电极指是开路电极。
有3个开路电极位置的情况是如下的反射器结构：从反射器的两端侧开始的第一和第二电极指是短路电极，而第三和第四电极指是开路电极。这对应于图4中所示的表面声波器件‘c’的反射器结构。
同样地，在图5中，有5个开路电极位置的情况是如下的结构：从反射器的两端侧开始的第一至第四电极指是短路电极，而第五和第六电极指是开路电极。这对应于图4中所示的表面声波器件‘d’的反射器结构。
有7个开路电极位置的情况是如下的反射器结构：从反射器的两端侧开始的第一至第六电极指是短路电极，而第七和第八电极指是开路电极。这对应于图4中所示的表面声波器件‘e’的反射器结构。
有9个开路电极位置的情况是如下的反射器结构：从反射器的两端侧开始的第一至第八电极指是短路电极，而第九和第十电极指是开路电极。这对应于图4中所示的表面声波器件‘f’的反射器结构。
有11个开路电极位置的情况是如下的反射器结构：从反射器的两端侧开始的第一至第十电极指是短路电极，而第十一和第十二电极指是开路电极。这对应于图4中所示的表面声波器件‘g’的反射器结构。
如图5所示，当反射器的开路电极位置处于从两端侧开始的第一至第十一电极指的范围中时，与具有所有电极都是短路电极的反射器的表面声波器件‘a’的特性相比，既可以改进通带外侧的衰减特性II，又可以改进通带外侧的形状因数特性I。
在此，根据本发明人的研究，发现：与具有其中所有电极都是开路电极的反射器的情况相比，通过增加开路电极对的数量，可以改进通带外侧的形状因数和衰减。
图6是示出如下情况下的表面声波器件的通带特性的示意图：从反射器的两端侧起的第五电极指处开始布置开路电极，即，在两端侧分别布置4个短路电极，而开路电极布置在所述4个短路电极的内侧；并且反射器的开路电极的数量从1变至7。
在图6中，表面声波器件‘h’具有如下结构：1个开路电极布置在反射器两端的4个短路电极的内侧。
表面声波器件‘i’具有如下结构：2个开路电极布置在反射器两端的4个短路电极的内侧。该结构对应于图4和图5中的表面声波器件d的反射器结构。
表面声波器件‘j’具有如下结构：4个开路电极布置在反射器两端的4个短路电极的内侧。
表面声波器件‘k’具有如下结构：6个开路电极布置在反射器两端的4个短路电极的内侧。
表面声波器件‘l’具有如下结构：7个开路电极布置在反射器两端的4个短路电极的内侧。
如图6所示，同样在增加开路电极数量的情况下，与具有其中所有电极都是短路电极的反射器的表面声波器件‘a’的特性相比，通过增加开路电极的数量，改变了通过特性。
图7是示出与表面声波器件‘a’的特性相比对表面声波器件‘h’至‘l’的通带外侧的衰减和形状因数的变化进行仿真的结果，表面声波器件‘a’具有所有电极都是短路电极的反射器，而表面声波器件‘h’至‘l’分别具有开路电极数量增加的反射器。
具有所有电极都是短路电极的反射器的表面声波器件的形状因数是0.54，而与此相比，通过增加开路电极的数量，形状因数改进了。另一方面，如果增加开路电极的数量，则波段外侧的衰减降低了，但当开路电极的数量是4至8时，具有所有电极都是短路电极的反射器的表面声波器件的形状因数改进得超过了0.54，并且衰减可以是25dB或更高。
上面的示例示出了反射器中的开路电极指对称地布置的情况。然而，本发明的应用并不限于开路电极指对称地布置的情况。
图8是示出反射器中的开路电极指布置的示意图，其中，图8A是反射器中的开路电极指对称地布置的情况，这对应于图4的示例中的表面声波器件‘d’的反射器(或图6的示例中的表面声波器件‘i’的反射器)。
图8A中所示的反射器结构如下：在两端分别布置有4个短路电极指，而2个开路电极指布置在所述4个短路电极指的内侧，并且该布置是对称的。
另一方面，图8B中所示的反射器结构如下：4个短路电极指布置在左端，而2个开路电极指布置在该4个短路电极指的内侧。并且从所述2个开路电极指的内侧到右端布置的都是短路电极指，该电极指布置是不对称的。
图9是对比开路电极指对称地布置与开路电极指不对称地布置这两种情况下的通带特性的曲线图。
表面声波器件‘m’的反射器具有如下结构：从两端起分别布置有4个短路电极指，而2个开路电极指布置在该4个短路电极指的内侧，这是图8A中所示的结构。而表面声波器件‘n’的反射器具有如下的不对称结构：4个短路电极指布置在左端，2个开路电极指布置在该4个短路电极指的内侧，而从该2个开路电极指的内侧到右端布置的都是短路电极指。
表面声波器件‘o’的反射器具有如下结构：从两端起分别布置有4个短路电极指，并且在该4个短路电极指内侧分别布置有7个开路电极。而表面声波器件‘p’的反射器具有如下的不对称结构：4个短路电极指布置在左端，7个开路电极指布置在该4个短路电极指的内侧，而从该7个开路电极指内侧到右端布置的都是短路电极指。
在表面声波器件‘m’与‘n’的对比以及表面声波器件‘o’与‘p’的对比中，反射器的开路电极指对称地布置的表面声波器件在两种情况中都具有较大的通带外侧衰减。
不过，利用反射器具有根据本发明的开路电极指的结构，改进了波段外侧的衰减，并且与反射器的电极指都是短路电极的情况相比，可以实现更窄的波段。因此，本发明的应用并不限于在表面声波器件的反射器中开路电极指对称地布置的情况。
工业适用性
如上参照附图对所述实施例进行的说明所示，本发明可以提供一种表面声波器件，其具有较大的通带外侧衰减，可以降低通带中的插入损耗，并且可以实现良好的窄波段特性。

Claims (7)

1.一种表面声波器件，其包括：
压电基板；
交指型变换器，形成在所述压电基板上，并且包括至少一个用于驱动表面声波的驱动电极；以及
第一和第二反射器，置于所述交指型变换器的两侧，
其中，所述第一和第二反射器每个都包括：开路电极块，具有多个电独立的电极指；和短路电极块，具有两端被电短路的多个电极指。
2.根据权利要求1的表面声波器件，
其中，所述第一和第二反射器的开路电极块的所述多个电极指置于从所述第一和第二反射器的边沿开始的第一至第十一个位置处。
3.根据权利要求2的表面声波器件，
其中，所述第一和第二反射器的开路电极块的所述多个电极指的数量是8个或更少。
4.根据权利要求1的表面声波器件，
其中，所述第一和第二反射器的开路电极块和短路电极块被对称地布置，并且两个开路电极块中的每一个都布置在从所述反射器的两端开始的第一至第十一个位置处。
5.根据权利要求4的表面声波器件，
其中，所述第一和第二反射器的开路电极块的所述多个电极指的数量是8个或更少。
6.根据权利要求1的表面声波器件，
其中，所述开路电极块的所述多个电极指和所述短路电极块的所述多个电极指以要被驱动的表面声波的半波长为间隔来布置。
7.根据权利要求1的表面声波器件，
其中，所述第一和第二反射器中的短路电极块的所述多个电极指的数量彼此不同。
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