CN1639971B - 表面声波器件 - Google Patents

Abstract

一种表面声波器件，包括：基板(10)；形成于所述基板上的一对反射电极(14、18)；和夹在所述反射电极对之间的驱动电极(12)。在此表面声波器件中，各个反射电极的节距根据预定的变化模式变化。采用这种结构，可以同时改善寄生信号抑制效果和波形指标(通带截止区的锐度)。

Description

表面声波器件

技术领域

本发明涉及表面声波器件，特别涉及多模表面声波器件。

背景技术

最近几年里，无线设备(如便携式电话设备和无绳电话设备)已经变得小而轻，并迅速普及。在那些无线设备的高频电路中要使用滤波器，其在此发展过程中起了重要作用。特别地，表面声波器件被用作为形成这些滤波器的器件。迄今为止，已经开发出了各种类型的表面声波器件并投入了实际使用。在那些表面声波器件中，多模表面声波器件被认为在低频侧具有极好的抑制效果。

例如，在特开2001-257556、2000-224003、11-317643、10-51259、8-191229、8-125489和7-135444号公报中公开了使用多模表面声波器件的滤波器。

那些公报中公开的各个多模表面声波滤波器包括基板、形成于基板上的一对反射电极和夹在反射电极之间的驱动电极。为了提高那些多模表面声波滤波器的性能，已经提出了各种技术。在上述公报中，通过改进形成阻带的反射器来抑制在通带附近的低频侧和高频侧出现的寄生信号(spurious signal)。

例如，特开2001-257556号公报公开了一种结构，其中在各个反射器中针对激发表面波的各个波长提供了三个电极，以抑制通带低频侧的由高次纵向模态所引起的寄生信号。特开2000-224003号公报公开了一种结构，其中一个反射器的电极节距不同于另一个反射器的电极节距，以抑制在通带低频侧出现的寄生信号。特开11-317643号公报公开了一种结构，其中一个反射器的电极节距不同于另一个反射器的电极节距，以抑制在通带低频侧出现的寄生信号。此外，特开10-51259、8-191229、8-125489和7-135444号公报公开了基于梳状电极和各个反射器之间的距离进行的改进。

然而，那些公报没有公开抑制寄生信号和改善波形指标(shapefactor)(通带截止区的锐度)的技术。

因此，本发明的目的是提供一种通过不同于任何以上常规方法的方法而同时表现出更好的寄生信号抑制效果和改善的波形指标(通带截止区的锐度)的表面声波器件。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种表面声波器件，该器件包括：基板；形成于基板上的一对反射电极；和夹在所述反射电极之间的驱动电极。在此表面声波器件中，各个反射电极的节距根据预定的变化模式而变化。采用这种结构，可以同时改善对寄生信号的抑制效果和波形指标(通带截止区的锐度)。

本发明的另一种表面声波器件包括：形成于基板上的一对反射电极；和夹在所述反射电极之间的驱动电极。在此表面声波器件中，各个反射电极被划分成多个块，并且至少两个块具有互不相同的节距。采用这种结构，可以同时改善对寄生信号的抑制效果和波形指标(通带截止区的锐度)。

本发明的又一表面声波器件具有纵向耦合的多模谐振器，并且各个谐振器包括：形成于同一基板上的一对反射电极；和夹在所述反射电极之间的驱动电极。在这种表面声波器件的各个谐振器中，各个反射电极具有根据预定变化模式变化的节距。由于表面声波器件是纵向耦合的(级联的)，所以可以同时改善对寄生信号的抑制效果和波形指标(通带截止区的锐度)。

附图说明

图1描述了本发明的第一实施例；

图2描述了一个对比例；

图3描述了本发明第一实施例的另一示例结构；

图4显示的是本发明第一实施例和对比例的频率特性；

图5描述了本发明的第二实施例；

图6描述了本发明第二实施例的另一示例结构；

图7A和7B描述了本发明的第三实施例；

图8显示的是本发明的例1的频率特性；以及

图9显示的是本发明的例2到4的特性，和一个对比例的特性。

具体实施方式

下面是本发明的实施例的描述。

(第一实施例)

图1描述的是根据本发明第一实施例的表面声波器件。图1中显示的表面声波器件是具有一次(主)模式和三次模式的多模(双模)表面声波器件。这个表面声波器件包括压电基板10、驱动电极12和一对反射电极14和16。驱动电极12和反射电极14与16形成于压电基板10上。压电基板10由压电材料(例如LiTaO₃或LiNbO₃)制成。驱动电极12和反射电极14与16含有铝作为主要成分。驱动电极12夹在一对反射电极14和16之间。驱动电极12包括3个电极12₁、12₂和12₃。那三个电极12₁、12₂和12₃是所谓的叉指型换能器。电极12₁的母线18₁和电极12₃的母线18₃连接到输入(或输出)端30。电极12₁的母线20₁和电极12₃的母线20₃连接到接地端32。电极12₂的母线18₂连接到接地端36，并且电极12₂的母线20₂连接到输出(或输入)端34。

反射电极14是光栅反射电极，并具有形成于相对端上的母线22和24。电极指从母线22和24交替地延伸出来。与驱动电极12不同，反射电极14具有分别连接到相对端的母线上的电极指。同样地，反射电极16也是在相对端形成有母线26和28的光栅反射电极。电极指从母线26和28交替地延伸出来。在图1所示的例子中，反射电极16的电极指对的数目大于反射电极14的电极指对的数目。然而，如图3中所示，反射电极16的电极指对的数目可以与反射电极14的电极指对的数目相同。这里，定义了反射电极14和16的节距(波长)。和驱动电极12一样，由于电极指交替地从两个母线中延伸出来，所以将反射电极14和16的各个节距定义为从同一母线中延伸出来的每两个电极指之间的距离。从而，反射电极14的节距表示为λ1、λ2...、λm-1和λm，其中m是自然数。同样地，反射电极16的节距表示为λ′1、λ′2...、λ′n-1和λ′n，n为自然数。在图1所示的示例中，n不等于m并大于m。然而，在图3所示的情况下，n可以等于m。

通常，如图2中所示，反射电极14和16的节距是均匀的。如果用λ表示这些均匀的节距，则反射电极14和16的节距表示为λ＝λ1＝λ2...＝λm-1＝λm＝λ′1＝λ′2...＝λ′n-1＝λ′n。另一方面，在本发明的第一实施例中，反射电极14和16的节距根据预定的变化模式而变化。下面将描述这些预定变化模式的例子。

反射电极14的节距λ1到λm可以连续地变化，并且反射电极16的节距λ′1到λ′n也可连续地变化。例如，反射电极14的节距可表示为λ1＜λ2...＜λm-1＜λm而反射电极16的的节距可表示为λ′1＜λ′2...＜λ′n-1＜λ′n。可选地，反射电极14的节距可表示为λ1＞λ2...＞λm-1＞λm，而反射电极16的的节距可表示为λ′1＞λ′2...＞λ′n-1＞λ′n。在任何一种情况下，反射电极14的节距λ1到λm和反射电极16的节距λ′1到λ′n都可以线性或非线性地变化。在线性变化的情况下，节距单调增大或单调减小。节距也可以增加到中途然后减小。在非线性变化的情况下，节距曲线状变化。例如，反射电极14的节距λ1到λm的变化模式和反射电极16的节距λ′1到λ′n的变化模式分别可用正弦曲线、余弦曲线或类似曲线、或二次曲线来表示。

可选地，反射电极14的节距λ1到λm的变化模式和反射电极16的节距λ′1到λ′n的变化模式可以分别在各个相应反射电极的中间具有一个峰值。例如，反射电极14的节距λi(i是除了1和m之外的自然数)可以大于或者小于其他节距。同样地，反射电极16的节距λ′i(i是除了1和n之外的自然数)可以大于或者小于其他节距。此外，反射电极14的变化模式和反射电极16的变化模式可以相对于驱动电极12对称或不对称。在对称变化的情况下，反射电极14的节距可以表示为λ1＜λ2...＜λm而反射电极16的变化模式可以表示为λ′1＜λ′2...＜λ′n。如果反射电极14的电极指对的数目与反射电极16的电极指对的数目不同，则变化模式不能完全对称。然而，只要反射电极14和16之间的变化趋势一样，就认为变化模式是对称的。如果反射电极14的节距λ1到λm和反射电极16的节距λ′1到λ′n呈现出二次曲线状，即使正弦曲线的形状不同，也可以认为变化模式是关于驱动电极12对称的。反射电极14和16的这种变化模式可以认为是大致对称的。在非对称变化的情况下，反射电极14的节距可以表示为λ1＜λ2...＜λm而反射电极16的节距可以表示为λ′1＞λ′2...＞λ′n。

另外，反射电极14的节距λ1到λm和反射电极16的节距λ′1到λ′n可以具有等节距的变化模式。在这种情况下，m等于n。例如，节距λ1等于节距λ′1、λ2等于λ′2...，并且λm等于λ′n。可选地，反射电极14的节距λ1到λm和反射电极16的节距λ′1到λ′n可以具有不等节距的变化模式。例如，节距λ1不等于节距λ′1、λ2不等于λ′2...，并且λm不等于λ′n。后者包括反射电极14的节距仅部分地不同于反射电极16的节距的情况。

如上所述，在此实施例中，反射电极14和16的节距根据预定的变化模式变化。采用这种结构，反射电极14和16的阻带特性中主要影响滤波器特性的波形指标可以得到显著的改善，并且可以实现一种表面声波器件(表面声波滤波器)，其具有如图4所示的在通带低频侧抑制寄生信号并具有改善的波形指标的滤波器特性。图4中显示的对比例是具有图2中所示的均匀节距λ的结构。可以通过上面描述的任何一种变化模式来获得上述第一实施例的特性，并且会随着各个变化模式而变化。

(第二实施例)

图5示出了根据本发明第二实施例的表面声波器件。在图5中，与上述组件相同的组件用上面使用的相同标记表示。

根据节距特征将图5中所示的反射电极14划分成多个块。在图5示出的例子中，反射电极14被划分成3个块BLK1、BLK2和BLK3。例如，块BLK1、BLK2和BLK3分别具有均匀的电极节距λ1、λ2和λ3。块BLK1、BLK2和BLK3的大小(其中包含的电极指对的数目)可以相同或不同。块BLK1、BLK2和BLK3中的至少两个具有互不相同的节距。更具体地，节距之间的关系可以用下面的一个表达式来表示：λ1≠λ2、λ2≠λ3、λ1≠λ3和λ1≠λ2≠λ3。同样地，反射电极16被划分成3个块BLK′1、BLK′2和BLK′3。例如，块BLK′1、BLK′2和BLK′3分别具有均匀的电极节距λ′1、λ′2和λ′3。块BLK′1、BLK′2和BLK′3的大小(包含的电极指对的数目)可以相同或不同。块BLK′1、BLK′2和BLK′3中的至少两个具有互不相同的节距。更具体地，节距之间的关系可以用下面的一个表达式来表示：λ′1≠λ′2、λ′2≠λ′3、λ′1≠λ′3和λ′1≠λ′2≠λ′3。

在这些块之间反射电极14和16的节距可以连续地变化。例如，反射电极14的节距可以表示为λ1＜λ2＜λ3而反射电极16的节距可以表示为λ′1＜λ′2＜λ′3。可选地，反射电极14的节距可以表示为λ1＞λ2＞λ3而反射电极16的节距可以表示为λ′1＞λ′2＞λ′3。在任何一种情况下，反射电极14的节距λ1到λ3和反射电极16的节距λ′1到λ′3可以线性地或者非线性地变化。在线性变化的情况下，节距单调增大或单调减小。节距也可以增大到中途然后再减小。在非线性变化的情况下，节距曲线状变化。例如，反射电极14的节距λ1到λ3的变化模式和反射电极16的节距λ′1到λ′3的变化模式可以用正弦曲线、余弦曲线或类似曲线、或者二次曲线来表示。

可选地，反射电极14的节距λ1到λ3的变化模式和反射电极16的节距λ′1到λ′3的变化模式可以在各个相应反射电极的中间具有一个峰值。例如，反射电极14中块BLK2的电极节距λ2可以大于或者小于其他节距λ1和λ3。同样地，反射电极16中块BLK′2的电极节距λ′2可以大于或者小于其他节距λ′1和λ′3。此外，反射电极14中的块BLK1到BLK3的节距变化模式和反射电极16中的块BLK′1到BLK′3的节距变化模式可以关于驱动电极12对称或不对称。在对称变化的情况下，反射电极14的节距可以表示为λ1＜λ2＜λ3而反射电极16的变化模式可以表示为λ′1＜λ′2＜λ′3。如果反射电极14的块数与反射电极16的块数不同，则变化模式不能完全对称。然而，只要反射电极14和16之间的变化趋势一样，就认为变化模式是对称的。在非对称变化的情况下，反射电极14的节距可以表示为λ1＜λ2＜λ3而反射电极16的节距可以表示为λ′1＞λ′2＞λ′3。非对称变化模式可以表示各个块的大小互不相同的情况。例如，块的大小是块中所包含的电极指对的数目。在图5中，块BLK1到BLK3和块BLK′1到BLK′3的大小互不相同。然而，可以是块BLK1到BLK3和块BLK′1到BLK′3中仅有小部分的大小与其他的不同。

另外，反射电极14的节距λ1到λ3和反射电极16的节距λ′1到λ′3可以具有等节距的变化模式。例如，节距λ1等于节距λ′1、λ2等于λ′2、并且λ3等于λ′3。可选地，反射电极14的节距λ1到λ3和反射电极16的节距λ′到λ′3可以具有不等节距的变化模式。例如，节距λ1不等于节距λ′1、λ2不等于λ′2、并且λ3不等于λ′3。此外，反射电极14的块BLK1到BLK3中最外面的块BLK3的节距λ3可以是最大的或最小的。同样地，反射电极16的块BLK′1到BLK′3中最外面的块BLK′3的节距λ′3可以是最大的或最小的。

虽然在图5中反射电极14和16的电极指对的数目不同，但上述原理同样地可以应用于图6所示的具有相同数目的电极指对的反射电极14和16。而且，块数不是限定为3，而可以是2或者多于3。具有最大可能块数的反射电极14和16就是第一实施例中的反射电极14和16。虽然图5和6中的块BLK1到BLK3和块BLK′1到BLK′3中的各个块具有均匀的电极指节距，但某些块的节距可以连续地变化。各个反射电极14和16可以具有节距均匀的块和节距连续变化的块。

如上所述，在此实施例中，反射电极14和16的节距在块之间变化。采用这种结构，反射电极14和16的阻带特性中主要影响滤波器特性的波形指标可以得到显著的改善，并且可以实现一种表面声波器件(表面声波滤波器)，其具有如图4所示的滤波器特性：在通带低频侧抑制寄生信号并具有改善的波形指标。

(第三实施例)

图7A和7B示出了根据本发明第三实施例的表面声波器件。图7A中所示表面声波器件属于常规输出型，而图7B中所示的表面声波器件属于平衡输出型。在图7A和7B所示的各个表面声波器件中，两个谐振器40和42(此后称为第一和第二谐振器40和42)级联在一起。图7A中所示的表面声波器件包括输入端44和非平衡输出端46。图7B中所示的表面声波器件包括输入端44和平衡输出端46与48。在该结构中，输入端44，而非输出端46和48，可以是平衡型的，或者输入端44以及输出端46和48可以是平衡型的。

第一和第二谐振器40和42各具有本发明的特征，并且是由第一和第二实施例中的一种表面声波器件形成的。更具体地，在各个第一和第二谐振器40和42中，反射电极的节距根据预定的变化模式变化。在各个第一和第二谐振器40和42中，反射电极对的变化模式可以彼此相同或不同。另外，在各个第一和第二谐振器40和42中，反射电极对中的节距可以彼此相同或不同。

另外，第一谐振器40的电极节距变化模式和第二谐振器42的电极节距变化模式可以彼此完全不同，也可以彼此相同，或者可以彼此部分地相同。例如，“彼此部分地相同”是指第一和第二谐振器40和42的反射电极14具有相同的变化模式而第一和第二谐振器40和42的反射电极16具有不同的变化模式。这也包括第一和第二谐振器40和42的反射电极14部分地相同(或不同)的情况。当将此应用于第二实施例中时，第一和第二谐振器40和42的反射电极14中的块BLK1和BLK′1具有不同的节距，但是块BLK2与BLK′2和BLK3和BLK′3具有相同的节距。

由于可以实现上述效果的第一或第二实施例中的表面声波器件是级联的，因此本实施例可以提供一种表面声波器件，该表面声波器件具有这样的滤波器特性：在谐振器的通带低频侧更有效地抑制寄生信号并且表现出进一步改善的波形指标(通带截止区的锐度)。

即使采用具有3级或更多级的级联结构，仍然可以用与两级结构的情况中相同的方式设计反射电极14和16。此外，在两个或更多谐振器并联然后级联的情况下，可以用与两级结构的情况中相同的方式设计反射电极14和16。

(例1)

例1是第二实施例中的一个表面声波器件，其中各个反射电极14和16被划分成3块。此例中，各个块BLK1和BLK′1中的电极指对的数目为2，各个块BLK2和BLK′2中的电极指对的数目为25，而各个块BLK3和BLK′3中的电极指对的数目为24。块BLK1和BLK′1的波长λ1和λ′1都是4.525μm(λ1＝λ′1)，块BLK3和BLK′3的波长λ3和λ′3都是4.525μm(＝λ1＝λ′1)，而块BLK2和BLK′2的波长λ2和λ′2(＝λ2)是4.515μm、4.510μm和4.505μm。压电基板10是LiTaO₃制成的，并且驱动电极12和反射电极14与16含有铝作为主要成分。

图8显示的是例1的频率特性。正如图8所示，即使节距λ2和λ′2变化了，通带的峰值点(图8中用I标记)也不变。然而，由于节距λ2和λ′2由4.515μm(IIa)缩短到4.510μm(IIb)和4.505μm(IIc)，波形指标得到了改善。因此，例1提供了一种在通带低频侧具有很好的寄生信号抑制效果并具有改善的波形指标的表面声波器件。

(例2)

例2是第二实施例中的一个表面声波器件，其中各个反射电极14和16被划分成3块。此例中，各个块BLK1和BLK′1中的电极指对的数目为2，各个块BLK2和BLK′2中的电极指对的数目为25，而各个块BLK3和BLK′3中的电极指对的数目为24。块BLK1和BLK′1的波长λ1和λ′1都是4.27μm(λ1＝λ′1)，块BLK2和BLK′2的波长λ2和λ′2都是4.28μm(λ2＝λ′2)，而块BLK2和BLK′2的波长λ3和λ′3都是4.29μm(λ3＝λ′3)。此例中，驱动电极12的3个电极12₁、12₂、12₃各被划分成具有不同节距的3块。从图5的左边看，在电极12₁的各个块中，电极指对的数目为12、1和1.5，并且节距为4.21μm、4.08μm和3.79μm。从图5的左边看，在电极12₂的各个块中，电极指对的数目为1.5、14和1.5，并且节距为3.95μm、4.22μm和3.95μm。从图5的左边看，在电极12₃的块中，电极指对的数目为1.5、1和12，并且节距为3.79μm、4.08μm和4.21μm。压电基板10是LiTaO₃制成的，并且驱动电极12和反射电极14与16包含铝作为主要成分。

图9显示的是例2的频率特性。作为一个对比例，图9也显示了具有图2中所示结构的表面声波器件的频率特性。对比例中反射电极14A和16A的节距λ是均匀的(都是4.29μm)。如图9中所示，与对比例相比，例2在通带的低频侧更有效地抑制了寄生信号并且具有更好的波形指标。

(例3)

例3是第二实施例中的一个表面声波器件，其中各个反射电极14和16被划分成3块。此例中，各个块BLK1和BLK′1中的电极指对的数目为2，各个块BLK2和BLK′2中的电极指对的数目为25，而各个块BLK3和BLK′3中的电极指对的数目为24。块BLK1和BLK′1的波长λ1和λ′1都是4.28μm(λ1＝λ′1)，块BLK2和BLK′2的波长λ2和λ′2都是4.28μm(λ2＝λ′2)，而块BLK3和BLK′3的波长λ3和λ′3都是4.29μm(λ3＝λ′3)。由于波长λ1、λ′1、λ2和λ′2全都是4.28μm，所以各个反射电极14和16实际上是划分成了2块。此例中，驱动电极12的3个电极12₁、12₂和12₃中的每一个也被划分成具有变化节距的3块。从图5的左边看，在电极12₁的各个块中，电极指对的数目为12、1和1.5，并且节距为4.21μm、4.08μm和3.79μm。从图5的左边看，在电极12₂的各个块中，电极指对的数目为1.5、14和1.5，并且节距为3.95μm、4.22μm和3.95μm。从图5的左边看，在电极12₃的各个块中，电极指对的数目为1.5、1和12，并且节距为3.79μm、4.08μm和4.21μm。压电基板10是LiTaO₃制成的，并且驱动电极12和反射电极14与16包含铝作为主要成分。

图9显示的是例3的频率特性。如图9中所示，与对比例相比，例3在通带的低频侧更有效地抑制了寄生信号并且具有更好的波形指标。

(例4)

例4是第二实施例中的一个表面声波器件，其中各个反射电极14和16被划分成3块。此例中，各个块BLK1和BLK′1中的电极指对的数目为2，各个块BLK2和BLK′2中的电极指对的数目为25，而各个块BLK3和BLK′3中的电极指对的数目为24。块BLK1和BLK′1的波长λ1和λ′1都是4.29μm(λ1＝λ′1)，块BLK2和BLK′2的波长λ2和λ′2都是4.28μm(λ2＝λ′2)，而块BLK3和BLK′3的波长λ3和λ′3都是4.29μm(λ3＝λ′3)。此例中，驱动电极12的3个电极12₁、12₂和12₃中的每一个也被划分成具有不同节距的3块。从图5的左边看，在电极12₁的各个块中，电极指对的数目为12、1和1.5，并且节距为4.21μm、4.08μm和3.79μm。从图5的左边看，在电极12₂的各个块中，电极指对的数目为1.5、14和1.5，并且节距为3.95μm、4.22μm和3.95μm。从图5的左边看，在电极12₃的各个块中，电极指对的数目为1.5、1和12，并且节距为3.79μm、4.08μm和4.21μm。压电基板10是LiTaO₃制成的，并且驱动电极12和反射电极14与16包含铝作为主要成分。

图9显示的是例4的频率特性。如图9中所示，与对比例相比，例3在通带的低频侧更有效地抑制了寄生信号并且具有更好的波形指标。

在例1到4的任何一个中，当压电基板10是由LiNbO₃制成时，也可以得到与上面相同的效果。

至此，通过实施例和示例对本发明进行了描述。然而，本发明不局限于上面描述的实施例和示例，并且可以进行各种修改和变化。

综上所述，本发明可以提供一种具有更好的寄生信号抑制效果并且具有更好的波形指标(通带截止区的锐度)的表面声波器件。本发明的表面声波器件可以用作无线设备中高频电路的滤波器。

Claims (8)

1.一种表面声波器件，包括：

形成于基板上的一对反射电极，这对反射电极具有数目不同的电极指对；和

夹在所述反射电极对之间的多个驱动电极；

其中，各个所述反射电极被划分成多个块，并且至少两个所述的块具有互不相同的节距；

在各个所述反射电极中所述多个块之间的节距变化模式关于所述多个驱动电极中相应的一个对称；并且

各个所述驱动电极被分割为三个块，所述三个块具有至少两个不同的节距。

2.如权利要求1所述的表面声波器件，其中各个所述反射电极中每两个相邻的块具有彼此不同的节距。

3.如权利要求1所述的表面声波器件，其中各个所述反射电极中的各个所述块具有彼此不同的节距。

4.如权利要求1所述的表面声波器件，其中各个所述反射电极中的节距在所述多个块之间连续地变化。

5.如权利要求1所述的表面声波器件，其中各个所述反射电极中的节距在所述多个块之间线性地变化。

6.如权利要求1所述的表面声波器件，其中各个所述反射电极中的节距在所述多个块之间非线性地变化。

7.如权利要求1所述的表面声波器件，其中在各个所述反射电极中，位于所述多个块的中间的块具有最大或最小的节距。

8.如权利要求1所述的表面声波器件，其中在各个所述反射电极中，所述多个块中的最外面的块具有最大或最小的节距。

Images