CN1619957A - 表面声波滤波器和采用该表面声波滤波器的无线设备 - Google Patents

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Abstract

表面声波滤波器和采用该表面声波滤波器的无线设备。一种表面声波滤波器，其包括：压电基板；设置在该压电基板上的用于输入的第一叉指式换能器和用于输出的第二叉指式换能器，第一叉指式换能器和第二叉指式换能器沿传播方向设置；以及屏蔽电极，设置在第一叉指式换能器和第二叉指式换能器之间，和/或设置在连接第一叉指式换能器和第二叉指式换能器的多条互连线之间，第一叉指式换能器和第二叉指式换能器中的至少一个为具有平衡操作的纵向耦合多模型。从而，可以消除第一叉指式换能器与第二叉指式换能器之间的寄生电容，由此提高平衡操作信号的对称性。

Description

表面声波滤波器和采用该表面声波滤波器的无线设备
技术领域
本发明总体上涉及采用压电材料的表面声波(下文中称为SAW)器件，更具体地，涉及具有设置在压电基板上的多个叉指式换能器(下文中称为IDT)的SAW器件以及采用该SAW器件的无线设备。该SAW器件为纵向耦合多模型。
背景技术
SAW滤波器广泛用作为无线设备的高频电路中的滤波器。该无线设备以移动电话等为代表。近年来，进行平衡输入输出操作的集成电路(IC)已应用于无线设备的高频电路。因此，SAW滤波器也需要进行平衡输入输出操作。传统上，作为实现平衡操作的示例，日本专利申请公报No.6-204781(下文中称为文献1)公开了一种使用电极作为输入输出端子的方法。将与输入侧IDT相对的一个电极用作为输入端子，而将与输出侧IDT相对的另一电极用作为输出端子。此外，作为另一示例，日本专利申请公报No.11-97966(下文中称为文献2)公开了将IDT分成两组，即，输入组和输出组。通过操作相位差为180°的这两组IDT来实现平衡操作。
应该注意，文献1和文献2中公开的传统技术存在多个问题。具体地说，在输入侧IDT与输出侧IDT之间产生了寄生电容，并且平衡操作信号之间的对称性较差。由此，配备有SAW滤波器的电子器件(例如无线设备)可能出现故障。
发明内容
本发明总的目的是解决上述问题。
更具体地，本发明旨在减小输入侧IDT与输出侧IDT之间的寄生电容，并提高平衡信号之间的对称性。
通过将输入侧IDT和输出侧IDT之间的寄生电容抑制为较小程度，并提高平衡操作信号之间的对称性来实现该目的。
根据本发明的一方面，提供了一种表面声波(SAW)滤波器，其包括：压电基板；设置在所述压电基板上的用于输入的第一叉指式换能器(IDT)和用于输出的第二IDT，所述第一IDT和所述第二IDT沿传播方向设置；以及设置在所述第一IDT和所述第二IDT之间和/或连接所述第一IDT和所述第二IDT的多条连接线之间的屏蔽电极，所述第一IDT和所述第二IDT中的至少一个为具有平衡操作的纵向耦合多模型。
附图说明
下面将参照附图详细说明本发明的优选实施例，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的SAW滤波器的平面图；
图2表示寄生电容的示例；
图3是表示本发明第一实施例和对比示例的幅值对称性的曲线图；
图4是表示本发明第一实施例和对比示例的相位对称性的曲线图；
图5是根据本发明第一实施例的在压电基板上设置有地电位(earthpotential)焊盘的SAW滤波器的平面图；
图6是根据本发明第一实施例的在压电基板上设置有另一地电位焊盘的SAW滤波器的平面图；
图7是根据本发明第二实施例的SAW滤波器的平面图；
图8是表示根据本发明第二实施例和对比示例的幅值对称性的曲线图；
图9是表示根据本发明第二实施例和对比示例的相位对称性的曲线图；
图10是根据本发明第二实施例的在压电基板上设置有地电位焊盘的SAW滤波器的平面图；
图11是根据本发明第二实施例的在压电基板上设置有另一地电位焊盘的SAW滤波器的平面图；
图12是根据本发明第三实施例的SAW滤波器的平面图；
图13是根据本发明第四实施例的SAW滤波器的平面图；
图14是根据本发明第五实施例的SAW滤波器的平面图；
图15是根据本发明第六实施例的SAW滤波器的平面图；
图16是根据本发明第七实施例的SAW滤波器的平面图；
图17是根据本发明第八实施例的SAW滤波器的平面图；
图18是根据本发明第九实施例的SAW滤波器的平面图；
图19是根据本发明第十实施例的SAW滤波器的平面图；和
图20是根据本发明第十一实施例的SAW滤波器的方框图。
具体实施方式
现将参照附图对本发明的实施例进行说明。
(第一实施例)
图1是根据本发明第一实施例的纵向耦合多模型SAW滤波器的平面图。该SAW滤波器具有唯一的屏蔽电极12，将在介绍第一实施例的基本元件之后对其进行说明。
该SAW滤波器包括压电基板100以及三个IDT 4、5和6。压电基板100由钽酸锂或铌酸锂制成。在压电基板100上沿传播方向相邻设置三个IDT 4、5和6。图1中示意性地示出了IDT 4、5和6。事实上，IDT4设置在中间，IDT 5和IDT 6设置在IDT 4的两侧。IDT 4、5和6中的每一个都由一对梳状电极构成。各个梳状电极都包括母线(bus bar)以及从该母线延伸出的多个电极指。该母线用作为将这些电极指连接在一起的互连线。例如，IDT 4的该对梳状电极包括母线4a和4b，以及从母线4a和4b延伸出的多个电极指。从母线4a延伸出的电极指以及从母线4b延伸出的电极指交替地交叠或交错，并且相邻电极指的交叠部分参与激励SAW。类似地，IDT 5的一对梳状电极包括母线5a和5b，以及从母线5a和5b延伸出的多个电极指。IDT 6的一对梳状电极包括母线6a和6b，以及从母线6a和6b延伸出的多个电极指部。IDT 5的母线5a以及IDT 6的母线6a连接到信号线15，IDT 5的母线5b以及IDT 6的母线6b连接到地8。另一方面，IDT 4的母线4a和4b分别连接到平衡信号端子2a和2b。出现在平衡信号端子2a和2b上的信号为平衡信号，即，具有180°相位差的信号。沿着SAW的传播方向，在IDT 5附近设置反射器3，在IDT 6附近设置反射器7。
此外，提供IDT 10以及设置在IDT 10的两侧的反射器9和11。IDT10由一对梳状电极组成。这两个梳状电极中的一个连接到信号端子1，另一个连接到信号线15。信号线15连接IDT 10、IDT 5和IDT 6。例如，信号端子1用作为输入端子。平衡信号端子2a和2b用作为输出端子。相反地，信号端子1可以用作为输出端子。平衡信号端子2a和2b可以用作为输入端子。
接下来，将对屏蔽电极12进行说明。将屏蔽电极12设置在母线4a、平衡信号端子2a、信号线4c与信号线15之间。屏蔽电极12的两个边缘分别设置在母线4a与母线5a之间，以及母线4a与母线6a之间。屏蔽电极12还连接到地电位13。在信号端子1用作为输入端子的情况下，将屏蔽电极12设置在输入IDT 5和IDT 6与输出IDT 4之间，以及信号线4c与信号线15之间。信号线4c连接到IDT 4，信号线15连接到IDT 5和IDT 6。屏蔽电极12用于减小输入和输出之间的寄生电容的影响。
图2表示寄生电容的示例。图2表示通过从图1中省略屏蔽电极12和地电位13而得到的结构。下文中，将该结构作为对比示例。参照图2，在相邻母线4a与5a之间，以及相邻母线4a与6a之间出现了寄生电容C。当将输入电压施加给信号端子1时，输入电压通过信号线15，并激励IDT5和6。同时，一部分电流(泄漏电流)通过寄生电容C从母线5a和6a流到母线4a。该电流使对于平衡信号端子2a和2b的平衡操作的对称性降低。除了上述寄生电容以外，还存在其它寄生电容。例如，与上述寄生电容相比，在信号线15与母线4a之间、信号线15与信号线4c之间、以及信号线15与平衡信号端子2a之间存在小寄生电容。此外，在从母线5a延伸出的多个电极指之间，以及从母线6a延伸出的多个电极指之间也会出现寄生电容，尽管这些寄生电容相对较小。
屏蔽电极12用于减小由上述寄生电容C，以及在信号线15与母线4a之间、信号线15与信号线4c之间、和信号线15与平衡信号端子2a之间出现的其它寄生电容造成的影响。例如，从母线5a和6a泄漏的电流流到屏蔽电极12的两个边缘(这两个边缘分别设置在母线4a与母线5a之间，以及母线4a与母线6a之间)，然后通过屏蔽电极12流出地电位13。因此，从母线5a和6a泄漏的上述电流没有流入IDT 4的母线4a。从而可以提高对于平衡信号端子2a和2b的平衡操作的对称性。类似地，其它泄漏电流流入屏蔽电极12，这些电流可以是信号线15与母线4a之间、信号线15与信号线4c、以及信号线15与平衡信号端子2a之间泄漏的电流。
参照图3和图4，将对具有比对比示例更优异的对称性的根据本发明第一实施例的平衡操作进行说明。可以通过检查幅值和相位的对称性来判断平衡操作的对称性是良好还是较差。图3是表示根据本发明第一实施例和对比示例的平衡输出的幅值对称性的曲线图。图4是根据本发明第一实施例和对比示例的相位对称性的曲线图。图3和图4的横轴表示频率(MHz)。图3的纵轴表示频率对称性(dB)，图4的纵轴表示相位对称性(度)。在各个轴上，0.0表示理想对称性。如图3和4所示，可以发现频率对称性和相位对称性都得到相当大的提高。
将屏蔽电极12连接到地电位13。地电位13没有连接到与IDT 5和6相连的地电位8。即，与屏蔽电极12相连的电位(地电位)所在的电路不同于其中包括IDT 5和6的地电位的电路。换言之，不存在连接屏蔽电极12与IDT 4，或者连接屏蔽电极12与IDT 5和6的互连线。通过上述结构，可以使屏蔽电极12与IDT 5和6完全分离，由此，可以进一步提高平衡操作的对称性。从SAW滤波器的外部对地电位8和地电位13供电。例如，通过连接到其上安装有压电基板100的封装上的外部连接端子对地电位8供电，通过另一外部连接端子对地电位13供电。例如，使用接合引线来连接外部连接端子和屏蔽电极12。在上述情况下，优选地，在压电基板100上设置要连接到屏蔽电极12的焊盘12a。此外，参照图6，将屏蔽电极12分成两个部分12A和12B，以分别提供焊盘12a和12b。优选地，地电位13可以为零电压，但并不限于零电压。
如图1所示，优选地，屏蔽电极12的两个边缘设置在相邻母线4a与5a之间，以及相邻母线4a与6a之间。应该注意，可以通过在信号线4c或平衡端子2a与信号线15之间简单地设置屏蔽电极12的边缘，来提高平衡操作的对称性。
此外，可以省略IDT 10以及反射器9和11。这里，将信号线15直接连接到信号端子1。
(第二实施例)
图7是根据本发明第二实施例的SAW滤波器的平面图。下文中，在第二实施例中，与第一实施例相同的元件和结构具有相同的标号。屏蔽电极12包括与地电位13相连的两个梳状屏蔽电极14。两个梳状屏蔽电极14中的一个设置在IDT 4与IDT 5之间，另一个设置在IDT 4与IDT 6之间。梳状电极14的电极指的长度基本等于IDT 4到6的电极指的长度，并且垂直于SAW的传播方向。IDT 4和IDT 5没有互相面对。IDT 4和IDT 6也没有互相面对。该梳状屏蔽电极14包括两个电极指。但是，电极指的数目可以为1，或者可以等于或大于3。梳状屏蔽电极14可以比图7所示的长。
图8是表示本发明第二实施例和图2中的对比示例的幅值对称性的曲线图。图9是表示本发明第二实施例和对比示例的相位对称性的曲线图。图8和9中的横轴表示频率(MHz)。图8中的纵轴表示频率对称性(dB)，图9中的纵轴表示相位对称性(度)。在各个纵轴中，0.0表示理想对称性。如图8和图9所示，可以发现频率对称性和相位对称性得到了相当大的提高。
显然，可以将图5和6中所示的焊盘12a和12b应用于图7。图10和图11表示这种结构。
(第三实施例)
图12是根据本发明第三实施例的SAW滤波器的平面图。将两个滤波器30和130并联。在滤波器30的端子2a与滤波器130的端子2b之间进行平衡操作。滤波器30具有与图1所示的SAW滤波器相同的元件和结构，并且包括屏蔽电极12。滤波器30和130具有互不相同的电极指图案，以便以相反的相位进行操作。具体地，滤波器30的IDT 4具有与滤波器130的电极指图案不同的电极指图案。滤波器130还包括如图所示的屏蔽电极12。滤波器130的母线4a与5a之间的距离大于滤波器30的对应距离。这是由于滤波器130的电极指图案而导致的。滤波器130的屏蔽电极12的边缘12e被设置得较宽。由此，可以通过屏蔽电极12的功能获得平衡操作的优异对称性。
图12中的两个地电位13所在的电路不同于地电位8所在的电路。在其上安装有压电基板100的封装上将两个地电位13连接在一起，并且连接到用于地电位的一个外部连接端子。
(第四实施例)
图13是根据本发明第四实施例的SAW滤波器的平面图。根据本发明的第四实施例，将屏蔽电极12A添加到本发明的第三实施例中。滤波器30和130中的每一个包括屏蔽电极12的相对侧的屏蔽电极12A，以在IDT 4与IDT 5以及IDT 4与IDT 6之间建立屏蔽。屏蔽电极12A连接到地电位13A。由此，可以通过在以直线方式设置的IDT 4到IDT 6的两侧设置屏蔽电极12和12A来进一步提高平衡操作的对称性。分别设置多个地电位13A，并且将这些地电位13A分别连接到两个屏蔽电极12A。但是，可以在压电基板100上将这些地电位13A连接在一起，然后连接到地电位。
除了图13以外，在图1、5和6中，可以在以直线方式设置的IDT 4到IDT 6的两侧设置屏蔽电极12和12A。
(第五实施例)
图14是根据本发明第五实施例的SAW滤波器的平面图。本发明的第五实施例包括图12中的两个屏蔽电极12，并且还包括与图7中相同类型的梳状电极。
(第六实施例)
图15是根据本发明第六实施例的SAW滤波器的平面图。本发明的第六实施例包括图13中的四个屏蔽电极12，还包括与图7中相同类型的梳状电极。将屏蔽电极12的相邻电极指全部连接在一起。由此，将滤波器30的屏蔽电极12和12A形成为环状，以包围IDT 4。类似地，将滤波器130的屏蔽电极12和12A设置为环状，以包围另一IDT 4。如图15所示，将多个地电位13A分别连接到屏蔽电极12A，但是在压电基板100上将其连接在一起，然后连接到地电位。
(第七实施例)
图16是根据本发明第七实施例的SAW滤波器的平面图。该滤波器包括两个滤波器40和140。在将信号端子1用作为输入端子的情况下，滤波器40将平衡信号输出到滤波器140，并且该滤波器140通过平衡信号端子2a和2b输出该平衡信号。滤波器140的IDT 4包括两个IDT，这两个IDT共同连接到多个母线中的一个，并且沿传播方向相邻设置。将屏蔽电极12设置为与滤波器40和140相连。屏蔽电极12的边缘设置在相邻母线之间。屏蔽电极12连接到一电路中的地电位，该电路不同于地电位8所在的电路。
(第八实施例)
图17是根据本发明第八实施例的SAW滤波器的平面图。本发明的第八实施例包括根据如图16所示的根据本发明第七实施例的屏蔽电极12，还包括与图7所示的梳状电极相同类型的梳状电极。
(第九实施例)
图18是根据本发明第九实施例的SAW滤波器的平面图。本发明的第九实施例是图16所示的本发明第七实施例的改进示例。本发明的第九实施例包括IDT 4，该IDT 4具有与本发明第七实施例所采用的IDT 4的电极图案不同的电极图案。第九实施例中所使用的IDT 4包括分别与平衡信号端子2a和2b相连的一对梳状电极。屏蔽电极12具有与图7中相同的结构。
(第十实施例)
图19是根据本发明第十实施例的SAW滤波器的平面图。该实施例包括图16中所示的第七实施例所采用的屏蔽电极12，并且还包括与图7中的梳状电极相同类型的梳状电极。
上文中已对本发明的第一到第十实施例进行了说明。在上述实施例中，屏蔽电极12可以由与IDT 4到6相同的材料(例如，铝或铝铜合金)制成，并且可以同时制造。此外，如果需要，可以一起使用上述实施例。例如，可以将如图5和6所示设置在压电基板100上的焊盘应用于第五到第十实施例。此外，对于IDT结构的其它变化，可以在输入IDT和输出IDT之间，或者在连接输入和输出IDT的多条互连线之间设置屏蔽电极。
(第十一实施例)
图20是表示根据第十一实施例的无线设备的方框图。该无线设备配备有本发明的某些SAW滤波器。图20表示该无线设备的发送和接收系统。在无线设备是移动电话等的情况下，图20中的发送和接收设备与话音处理系统等相连。
该无线设备包括：RF(射频)单元170、调制器171、和IF(中频)单元172。RF单元170包括：天线173、分离器(separator)174、低噪声放大器183、级间滤波器184、混合器(乘法器)175、本机振荡器176、级间滤波器177、混合器(乘法器)178、级间滤波器179、以及功率放大器180。在调制器171中对从语音处理系统提供的音频信号进行调制，通过使用由本机振荡器176产生的振荡信号，在RF单元170的混合器178中转换或混合该音频信号的频率。混合器178的输出通过级间滤波器179和功率放大器180提供给分离器174。分离器174包括：发送滤波器1741、接收滤波器1742和匹配电路(未示出)。分离器174使用本发明的(多个)SAW滤波器。将从功率放大器180发送的信号通过分离器174提供给到天线173。
从天线173接收的信号通过分离器174的接收滤波器1742，并通过低噪声放大器183和级间滤波器184施加给混合器175。混合器175通过级间滤波器177接收由本机振荡器176产生的振荡频率，转换所接收信号的频率，并将该信号施加给IF单元172。IF单元172通过IF滤波器181接收该信号，通过解调器182解调该信号，并将解调后的音频信号输出到未示出的语音处理系统。
本发明的SAW滤波器包括上述分离器174以及级间滤波器177、179和184。上述分离器174包括发送滤波器1741和接收滤波器1742。
本发明的SAW滤波器能够减少由于无线设备的高频电路(其上设置有具有平衡操作的输入和输出的集成电路(IC))中的噪声而导致的故障。
本发明并不限于上述第一到第十一实施例，可以在不脱离本发明的范围的情况下实现其它实施例以及进行各种变化和改进。
本发明基于2003年11月21日提交的日本专利申请No.2003-392832，在此通过引用并入其全部公开内容。

Claims (9)

1、一种表面声波滤波器，其包括：
压电基板；
设置在所述压电基板上的用于输入的第一叉指式换能器和用于输出的第二叉指式换能器，所述第一叉指式换能器和第二叉指式换能器沿传播方向设置；以及
屏蔽电极，设置在所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器之间，和/或设置在连接所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器的多条互连线之间，
所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器中的至少一个为具有平衡操作的纵向耦合多模型。
2、根据权利要求1所述的表面声波滤波器，其中所述屏蔽电极设置在所述第一叉指式换能器的母线与所述第二叉指式换能器的另一母线之间，所述第二叉指式换能器的所述另一母线与所述第一叉指式换能器的所述母线相邻。
3、根据权利要求1所述的表面声波滤波器，其中所述屏蔽电极设置在连接到所述第一叉指式换能器的输入线与连接到所述第二叉指式换能器的输出线之间。
4、根据权利要求1所述的表面声波滤波器，其中所述屏蔽电极具有插入在所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器之间的多个电极指。
5、根据权利要求1所述的表面声波滤波器，其中所述屏蔽电极具有插入在所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器之间并且连接在一起的多个电极指。
6、根据权利要求1所述的表面声波滤波器，其中在所述压电基板上，将所述屏蔽电极与所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器隔离。
7、根据权利要求1所述的表面声波滤波器，其中所述屏蔽电极与一电位相连，该电位与连接到所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器之一的地电位不同。
8、根据权利要求1所述的表面声波滤波器，其中所述屏蔽电极连接到一地电位，在所述压电基板上，该地电位没有连接到与所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器之一相连的地电位。
9、一种无线设备，其包括：
放大器；以及与所述放大器耦接的滤波器，
所述滤波器包括：
压电基板；
设置在所述压电基板上的用于输入的第一叉指式换能器以及用于输出的第二叉指式换能器，所述第一叉指式换能器和第二叉指式换能器沿传播方向设置；以及
屏蔽电极，设置在所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器之间，和/或设置在连接所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器的多条互连线之间，
所述第一叉指式换能器和所述第二叉指式换能器中的至少一个为具有平衡操作的纵向耦合多模型。
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