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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für elastische Wellen, die eine akustische Oberflächenwelle oder akustische Grenzwelle verwendet, und betrifft insbesondere eine Vorrichtung für elastische Wellen, die eine Kolbenmode verwendet.
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STAND DER TECHNIK
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Verschiedene Typen von Filtern für elastische Wellen, die eine Kolbenmode verwenden, wurden in letzter Zeit vorgeschlagen. Zum Beispiel beschreibt das nachstehend aufgeführte Patentdokument 1 einen Elektrodenfinger-Kreuzungsbereich, in welchem ein Randbereich, wo die Schallgeschwindigkeit relativ niedrig ist, auf jeder Seite eines zentralen Bereichs bereitgestellt ist. Die Breite jedes Elektrodenfingers in dem Randbereich ist größer gemacht als die des restlichen Abschnitts. Ein solcher Abschnitt mit großer Breite wird bereitgestellt, um eine Kolbenmode zu bilden und dadurch eine Welligkeit, die durch transversale Moden verursacht wird, zu unterdrücken.
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Zitierungsliste
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Patentdokument
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Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2014-131351
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Technisches Problem
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Zwischenzeitlich wird von Filtervorrichtungen für elastische Wellen gefordert, dass sie beides, erhöhte Steilheit in den Filtereigenschaften und weniger Verlust in dem Durchlassband erreichen, und es werden zum Beispiel ein Verfahren zum Einstellen der Schichtdicke von Interdigital-Transducer-(IDT)-Elektroden oder ein Verfahren zum Einstellen des Bandbreitenverhältnisses von Resonatoren für elastische Wellen untersucht, die eine Überbrückungskapazität verwenden. Jedoch haben diese Verfahren Schwierigkeiten, die Schichtdicke von IDT-Elektroden oder das Bandbreitenverhältnis von Resonatoren für elastische Wellen mit hoher Genauigkeit zu steuern und gleichzeitig beides, erhöhte Steilheit und weniger Verlust, in dem Durchlassband zu erreichen.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Filtervorrichtung für elastische Wellen anzugeben, mit der eine Transversalmoden-Welligkeit unterdrückt werden kann, und beides, erhöhte Steilheit in den Filtereigenschaften und weniger Verlust in dem Durchlassband, mit Sicherheit erreicht werden kann.
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Lösung der Aufgabe
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Eine Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung umfasst ein Abzweigfilter, das Reihenarm- und Parallelarmresonatoren, die aus Resonatoren für elastische Wellen gebildet sind, wobei jeder der Resonatoren für elastische Wellen einen piezoelektrischen Körper, eine erste Sammelschiene und eine zweite Sammelschiene, die einander zugewandt sind, mehrere erste Elektrodenfinger, die jeweils ein Basisende, das mit der ersten Sammelschiene verbunden ist, und ein vorderes Ende haben, das auf einer Seite davon angeordnet ist, die näher an der zweiten Sammelschiene ist, und mehrere zweite Elektrodenfinger, die jeweils ein Basisende, das mit der zweiten Sammelschiene verbunden ist, und ein vorderes Ende haben, das auf einer Seite angeordnet ist, die näher an der ersten Sammelschiene ist, umfasst, wobei die erste Sammelschiene, die zweite Sammelschiene, die mehreren ersten Elektrodenfinger und die mehreren zweiten Elektrodenfinger auf dem piezoelektrischen Körper vorgesehen sind, wobei die mehreren ersten Elektrodenfinger und die mehreren zweiten Elektrodenfinger zwischen einander angeordnet sind. Die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger überlagern sich in einer Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen in einem Kreuzungsbereich, wobei der Kreuzungsbereich einen zentralen Bereich, der zentral in einer Richtung angeordnet ist, in welcher sich die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger erstrecken, einen ersten Randbereich, der auf einer Seite des zentralen Bereichs näher an der ersten Sammelschiene angeordnet ist, und einen zweiten Randbereich umfasst, der auf einer Seite des zentralen Bereichs näher an der zweiten Sammelschiene angeordnet ist, und wobei eine Schallgeschwindigkeit in dem ersten Randbereich und in dem zweiten Randbereich niedriger gemacht ist als eine Schallgeschwindigkeit in dem zentralen Bereich. In mindestens einem Reihenarmresonator der Reihenarmresonatoren hat jeder der ersten Elektrodenfinger einen Abschnitt großer Breite mit einer Breite, die größer ist als eine Breite eines restlichen Abschnitts in dem zweiten Randbereich, und jeder der zweiten Elektrodenfinger hat einen Abschnitt großer Breite mit einer Breite, die größer ist als eine Breite eines restlichen Abschnitts in dem ersten Randbereich. In mindestens einem der restlichen Reihenarmresonator(en) und der Parallelarmresonatoren hat jeder der ersten Elektrodenfinger einen Abschnitt großer Breite mit einer Breite, die größer ist als eine Breite eines restlichen Abschnitts in beiden, dem ersten Randbereich und dem zweiten Randbereich, und jeder der zweiten Elektrodenfinger hat einen Abschnitt großer Breite mit einer Breite, die größer ist als eine Breite eines restlichen Abschnitts in beiden, dem ersten Randbereich und dem zweiten Randbereich.
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Bevorzugt ist in dem mindestens einen Reihenarmresonator, wenn eine Länge des ersten Randbereichs und des zweiten Randbereichs in der Richtung, in welcher sich die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger erstrecken, durch Apt1 repräsentiert wird, und eine Länge des zentralen Bereichs in der Richtung, in welcher sich die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger erstrecken, durch Apt2 repräsentiert wird, Apt1/Apt2 0,0638 oder mehr und 0,094047 oder weniger. In diesem Fall kann das Bandbreitenverhältnis in dem mindestens einen Reihenarmresonator weiter reduziert werden. Demnach kann Steilheit in den Filtereigenschaften in einem Hochfrequenzbereich in dem Durchlassband weiter erhöht werden.
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Eine Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung umfasst ein Abzweigfilter, das Reihenarmresonatoren und Parallelarmresonatoren umfasst, die aus Resonatoren für elastische Wellen gebildet sind, wobei jeder der Resonatoren für elastische Wellen einen piezoelektrischen Körper, eine erste Sammelschiene und eine zweite Sammelschiene, die einander zugewandt sind, mehrere erste Elektrodenfinger, die jeweils ein Basisende, das mit der ersten Sammelschiene verbunden ist, und ein vorderes Ende haben, das auf einer Seite davon näher an der zweiten Sammelschiene angeordnet ist, und mehrere zweite Elektrodenfinger, die jeweils ein Basisende, das mit der zweiten Sammelschiene verbunden ist, und ein vorderes Ende haben, das auf einer Seite davon näher an der ersten Sammelschiene angeordnet ist, umfasst, wobei die erste Sammelschiene, die zweite Sammelschiene, die mehreren ersten Elektrodenfinger und die mehreren zweiten Elektrodenfinger auf dem piezoelektrischen Körper vorgesehen sind, und die mehreren ersten Elektrodenfinger und die mehreren zweiten Elektrodenfinger zwischen einander angeordnet sind. Die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger überlagern sich in einer Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen in einem Kreuzungsbereich, wobei der Kreuzungsbereich einen zentralen Bereich, der zentral in einer Richtung angeordnet ist, in welcher sich die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger erstrecken, einen ersten Randbereich, der auf einer Seite des zentralen Bereichs näher an der ersten Sammelschiene angeordnet ist, und einen zweiten Randbereich umfasst, der auf einer Seite des zentralen Bereichs näher an der zweiten Sammelschiene angeordnet ist, wobei eine Schallgeschwindigkeit in dem ersten Randbereich und in dem zweiten Randbereich niedriger gemacht ist als eine Schallgeschwindigkeit in dem zentralen Bereich. In mindestens einem Reihenarmresonator der Reihenarmresonatoren, und in mindestens einem der Reihenarmresonator(en) außer dem mindestens einen Reihenarmresonator und den Parallelarmresonatoren, hat jeder der ersten Elektrodenfinger einen Abschnitt großer Breite mit einer Breite, die größer ist als eine Breite eines restlichen Abschnitts in beiden, dem ersten Randbereich und dem zweiten Randbereich, und jeder der zweiten Elektrodenfinger hat einen Abschnitt großer Breite mit einer Breite, die größer ist als eine Breite eines restlichen Abschnitts in beidem, dem ersten Randbereich und dem zweiten Randbereich. In dem mindestens einen Reihenarmresonator ist, wenn eine Länge des ersten Randbereichs und des zweiten Randbereichs in der Richtung, in welcher sich die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger erstrecken, durch Apt3 repräsentiert wird, und eine Länge des zentralen Bereichs in der Richtung, in welcher sich die ersten Elektrodenfinger und die zweiten Elektrodenfinger erstrecken, durch Apt4 repräsentiert wird, Apt3/Apt4 0,083423 oder mehr und 0,10881 oder weniger. In diesem Fall können in den anderen Reihenarmresonator(en) und in den Parallelarmresonatoren Transversalmoden wirksam unterdrückt werden, und das Bandbreitenverhältnis kann weiter reduziert werden. Demnach kann Steilheit in den Filtereigenschaften weiter erhöht werden.
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Die ersten und zweiten Aspekte werden hierin nachstehend allgemein als dieser Aspekt bezeichnet.
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In diesem Aspekt ist der mindestens eine Reihenarmresonator bevorzugt ein Reihenarmresonator, der von den Reihenarmresonatoren den größten Elektrodenfingerabstand hat. In diesem Fall können die Filtereigenschaften in einem Hochfrequenzbereich in dem Durchlassband wirksamer erhöht werden.
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In diesem Aspekt ist der mindestens eine Reihenarmresonator bevorzugt ein Reihenarmresonator, der von den Reihenarmresonatoren die niedrigste Antiresonanzfrequenz hat. In diesem Fall kann in den Filtereigenschaften Steilheit in einem Hochfrequenzbereich in dem Durchlassband wirksamer erhöht werden.
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In diesem Aspekt sind die Reihenarmresonatoren und die Parallelarmresonatoren bevorzugt auf einem einzelnen piezoelektrischen Substrat gebildet. In diesem Fall kann die Filtervorrichtung für elastische Wellen nach diesem Aspekt als eine Ein-Chip-Komponente bereitgestellt werden.
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In diesem Aspekt umfasst, wenn das Abzweigfilter ein erstes Bandpassfilter ist, das ein erstes Durchlassband hat, die Filtervorrichtung für elastische Wellen bevorzugt ferner ein zweites Bandpassfilter, das ein zweites Durchlassband in einem höheren Frequenzbereich hat als das erste Durchlassband, wobei das zweite Bandpassfilter und das erste Bandpassfilter gemeinsam an einem Ende davon verbunden sind. In diesem Fall kann eine Filtervorrichtung für elastische Wellen, die zum Beispiel für Trägeraggregation (CA) geeignet ist, bereitgestellt werden.
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In diesem Aspekt sind das erste Bandpassfilter bevorzugt ein Übertragungsfilter und das zweite Bandpassfilter ein Empfangsfilter, um einen Duplexer zu bilden.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Mit der Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß der Erfindung kann beides, erhöhte Steilheit in den Filtereigenschaften und weniger Verlust in dem Durchlassband, mit Sicherheit erreicht werden, während eine Transversalmoden-Welligkeit unterdrückt werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaltdiagramm einer Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Draufsicht zum Beschreiben einer Elektrodenstruktur eines Resonators für elastische Wellen von einem ersten Typ.
- 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die einen Teil von 2 in vergrößerter Weise zeigt.
- 4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht zum Beschreiben der Formen von Elektrodenfingern von restlichen Reihenarmresonatoren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist ein Diagramm, das die Resonanzeigenschaften des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs, einen Resonator für elastische Wellen eines zweiten Typs und für Referenzzwecke einen Beispielresonator für elastische Wellen, der Apodisationsgewichtung unterzogen ist, zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, das die S32-Übertragungseigenschaften eines Übertragungsfilters gemäß der ersten Ausführungsform und eines Übertragungsfilters gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
- 7 ist ein Diagramm, das einen Hauptteil von 6 in vergrößerter Weise zeigt.
- 8 ist ein Diagramm, das Veränderungen in den Resonanzeigenschaften in einem Fall, wo die elektrostatische Kapazität fixiert ist und die Schnittbreite in dem Resonator für elastische Wellen vom ersten Typ verändert ist, zeigt.
- 9 ist ein Diagramm, das Veränderungen in den Resonanzeigenschaften in einem Fall, wo die elektrostatische Kapazität fixiert ist und die Schnittbreite in dem Resonator für elastische Wellen vom zweiten Typ verändert ist, zeigt.
- 10 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer ersten Modifikation zeigt.
- 11 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer zweiten Modifikation zeigt.
- 12 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer dritten Modifikation zeigt.
- 13 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer vierten Modifikation zeigt.
- 14 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer fünften Modifikation zeigt.
- 15 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer sechsten Modifikation zeigt.
- 16 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer siebten Modifikation zeigt.
- 17 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer achten Modifikation zeigt.
- 18 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer neunten Modifikation zeigt.
- 19 ist eine Draufsicht, welche die Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs nach einer zehnten Modifikation zeigt.
- 20 ist ein Schaltdiagramm einer Filtervorrichtung für elastische Wellen des Bündeltyps, in der mehrere Bandpassfilter an einem Ende davon gebündelt sind.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu offenbaren.
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Man beachte, dass hierin beschriebene Ausführungsformen beispielhaft sind und Konfigurationen in verschiedenen Ausführungsformen teilweise ausgetauscht oder kombiniert werden können.
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1 ist ein Schaltdiagramm einer Filtervorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Filtervorrichtung 1 für elastische Wellen ist ein Duplexer, der in der HF-Stufe eines Mobiltelefons verwendet wird. Die Filtervorrichtung 1 für elastische Wellen umfasst einen Antennenanschluss 2, der mit einer Antenne verbunden ist. Der Antennenanschluss 2 ist mit einem gemeinsamen Knoten 3 verbunden. Zwischen den gemeinsamen Knoten 3 und ein Referenzpotential ist ein Impedanzeinstellinduktor L1 geschaltet. Zwischen den gemeinsamen Knoten 3 und einen Übertragungsanschluss 4 ist ein Übertragungsfilter 11 geschaltet. Zwischen den gemeinsamen Knoten 3 und einen Empfangsanschluss 5 ist ein Empfangsfilter 12 geschaltet.
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Die Filtervorrichtung 1 für elastische Wellen ist gekennzeichnet durch das Übertragungsfilter 11, welches ein Abzweigfilter ist.
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Man beachte, dass das Durchlassband des Empfangsfilters 12 in einem höheren Frequenzbereich liegt als das Durchlassband des Übertragungsfilters 11.
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Das Übertragungsfilter 11 umfasst mehrere Reihenarmresonatoren S1, S2, S3 und S4 und mehrere Parallelarmresonatoren P1, P2, P3 und P4.
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Der Reihenarmresonator S1, der Reihenarmresonator S2, der Reihenarmresonator S3 und der Reihenarmresonator S4 sind in dieser Reihenfolge von einer Seite näher zu dem Übertragungsanschluss 4 angeordnet, wie in 1 gezeigt. Der Parallelarmresonator P1 ist zwischen den Übertragungsanschluss 4 und das Referenzpotential geschaltet. Der Parallelarmresonator P2 ist zwischen einen Knoten zwischen dem Reihenarmresonator S1 und dem Reihenarmresonator S2 und einen gemeinsamen Knoten 13 geschaltet. Zwischen den Parallelarmresonator P1 und den Referenzpotential ist ein Induktor L2 geschaltet.
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Der Parallelarmresonator P3 ist zwischen einen Knoten zwischen dem Reihenarmresonator S2 und dem Reihenarmresonator S3 und den gemeinsamen Knoten 13 geschaltet. Zwischen den gemeinsamen Knoten 13 und ein Massepotential ist ein Induktor L3 geschaltet.
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Der Parallelarmresonator P4 ist zwischen einen Knoten zwischen dem Reihenarmresonator S3 und dem Reihenarmresonator S4 und das Referenzpotential geschaltet. Zwischen den Parallelarmresonator P4 und das Referenzpotential ist ein Induktor L4 geschaltet.
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Das Empfangsfilter 12 ist nicht besonders beschränkt. In dieser Ausführungsform umfasst das Empfangsfilter 12 ein längsgekoppeltes Filter 101 für elastische Wellen vom Resonatortyp, Reihenarmresonatoren S102, S103 und S104 und Parallelarmresonatoren P105 und P106.
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In dem Übertragungsfilter 11 sind die Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und die Parallelarmresonatoren P1 bis P4 jeweils durch einen Resonator für elastische Wellen gebildet. In dem Übertragungsfilter 11 werden der erste und zweite Randbereich in einem Kreuzungsbereich bereitgestellt, um eine Transversalmoden-Welligkeit zu unterdrücken. Die in Patentdokument 1 beschriebene Struktur, in welcher ein Randbereich auf jeder Seite von einem zentralen Bereich in einem Kreuzungsbereich bereitgestellt ist, um eine Transversalmoden-Welligkeit zu unterdrücken, ist bekannt. Zum Beispiel werden in einem Abzweigfilter, das mehrere Reihenarmresonatoren umfasst, ähnliche Randbereiche in jedem Reihenarmresonator gebildet.
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In dem Übertragungsfilter 11 hat der Reihenarmresonator S1, welcher von mehreren Reihenarmresonatoren S1 bis S4 dem Übertragungsanschluss 4 am nächsten liegt, eine Elektrodenstruktur, die von derjenigen der restlichen Reihenarmresonatoren S2, S3 und S4 verschieden ist. Entsprechend kann beides, erhöhte Steilheit in den Filtereigenschaften und ein reduzierter Einfügungsverlust in dem Durchlassband, erreicht werden. Dies wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
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Nachstehend wird der Resonator für elastische Wellen, der die Elektrodenstruktur des Reihenarmresonators S1 hat, als Resonator für elastische Wellen des ersten Typs bezeichnet, und der Resonator für elastische Wellen, der die Elektrodenstruktur der restlichen Reihenarmresonatoren S2 bis S4 hat, wird als Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs bezeichnet.
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2 ist eine Draufsicht zum Beschreiben der Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs. In dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs ist die gezeigte Elektrodenstruktur auf einem piezoelektrischen Substrat 15 gebildet. 2 zeigt eine IDT-Elektrode 16 und einen Reflektor 16A. Obwohl nicht gezeigt, wird ein Reflektor auf ähnliche Weise auf einer Seite der IDT-Elektrode 16 vorgesehen, die der Seite davon, auf welcher der Reflektor 16A vorgesehen wird, gegenüberliegt, um dadurch einen Resonator für elastische Wellen des 1-Port-Typs zu bilden.
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Die IDT-Elektrode 16 umfasst eine erste Sammelschiene 17 und eine zweite Sammelschiene 18, die einander zugewandt sind. Mit der ersten Sammelschiene 17 ist das Basisende jedes ersten Elektrodenfingers 19 verbunden. Das vordere Ende jedes ersten Elektrodenfingers 19 ist auf einer Seite davon angeordnet, die näher an der zweiten Sammelschiene 18 liegt. Jeder zweite Elektrodenfinger 20 hat ein Basisende, das mit der zweiten Sammelschiene 18 verbunden ist, und ein vorderes Ende, das auf einer Seite davon angeordnet ist, die näher an der ersten Sammelschiene 17 liegt. Die mehreren ersten Elektrodenfinger 19 und die mehreren zweiten Elektrodenfinger 20 sind zwischen einander angeordnet.
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Die ersten Elektrodenfinger 19 und die zweiten Elektrodenfinger 20 überlagern sich, von einem Kreuzungsbereich A aus gesehen, in einer Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen. In dem Kreuzungsbereich A wird eine Spannung zwischen den ersten Elektrodenfingern 19 und den zweiten Elektrodenfingern 20 angelegt und eine elastische Welle wird erregt.
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In dem Kreuzungsbereich A ist ein erster Randbereich A1 auf einer Seite von einem zentralen Bereich A0 bereitgestellt, und ein zweiter Randbereich A2 ist auf der anderen Seite davon bereitgestellt, um eine Transversalmoden-Welligkeit zu unterdrücken. In dem ersten Randbereich A1 und in dem zweiten Randbereich A2 ist die Schallgeschwindigkeit niedriger gemacht als in dem zentralen Bereich A0. In einem Außenseitenabschnitt des ersten Randbereichs A1 und in einem Außenseitenabschnitt des zweiten Randbereichs A2 wird ein Bereich, in welchem die Schallgeschwindigkeit höher ist als diejenige in dem ersten Randbereich A1 und in dem zweiten Randbereich A2, bereitgestellt. Das heißt, ein Bereich zwischen einer ersten dünnen Sammelschiene 21 und dem vorderen Ende jedes zweiten Elektrodenfingers 20 ist der Bereich, in welchem die Schallgeschwindigkeit relativ hoch ist. Ferner ist in einem Bereich zwischen einer zweiten dünnen Sammelschiene 22 und dem vorderen Ende jedes ersten Elektrodenfingers 19 die Schallgeschwindigkeit höher gemacht als diejenige in dem zweiten Randbereich A2. Entsprechend wird eine Transversalmoden-Welligkeit unterdrückt.
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In dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs haben die mehreren Elektrodenfinger 19 jeweils einen Abschnitt 19a großer Breite in dem zweiten Randbereich A2. Der Abschnitt 19a großer Breite ist ein Abschnitt, der eine Breite hat, die größer ist als die von dem restlichen Abschnitt des ersten Elektrodenfingers 19. Entsprechend wird die Schallgeschwindigkeit in dem zweiten Randbereich A2 reduziert. Auf ähnliche Weise haben die zweiten Elektrodenfinger 20 jeweils einen Abschnitt 20a großer Breite in dem ersten Randbereich A1. Entsprechend wird die Schallgeschwindigkeit in dem ersten Randbereich A1 reduziert.
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Die Breite des Abschnitts 19a großer Breite an dem vorderen Ende des ersten Elektrodenfingers 19, der in einem Endabschnitt in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen angeordnet ist, und diejenige des Abschnitts 20a großer Breite an dem vorderen Ende des zweiten Elektrodenfingers 20, der in einem Endabschnitt in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen angeordnet ist, sind kleiner als die Breite der Abschnitte19a großer Breite der restlichen ersten Elektrodenfinger 19 und derjenigen der Abschnitte 20a großer Breite der restlichen zweiten Elektrodenfinger 20. Obwohl die Breiten nicht spezifisch auf diese beschränkt sein müssen, sind die Breiten so eingestellt, um den Außenrandbereich des ersten Elektrodenfingers 19 und denjenigen des zweiten Elektrodenfingers 20 an den jeweiligen Enden der IDT-Elektrode in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen gerade zu machen.
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In einem Außenseitenabschnitt der ersten dünnen Sammelschiene 21 und in einem Außenseitenabschnitt der zweiten dünnen Sammelschiene 22 sind ferner jeweils Dummy-Elektroden 23 und Dummy-Elektroden 24 bereitgestellt, um einen Bereich mit hoher Schallgeschwindigkeit und einen Bereich mit mittlerer Schallgeschwindigkeit bereitzustellen. Die erste dünne Sammelschiene 21, die zweite dünne Sammelschiene 22, die Dummy-Elektroden 23 und die Dummy-Elektroden 24 müssen nicht notwendigerweise bereitgestellt werden.
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Wie in 3 gezeigt, ist in jedem zweiten Elektrodenfinger 20 der Abschnitt 20a großer Breite an dem vorderen Ende davon bereitgestellt, und demnach bildet der Abschnitt, in welchem der Abschnitt 20a großer Breite bereitgestellt ist, den ersten Randbereich A1. Entsprechend ist die Schallgeschwindigkeit in dem ersten Randbereich A1 reduziert.
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Wie vorstehend beschrieben, wird der Reihenarmresonator S1 von dem derart konfigurierten Resonator für elastische Wellen des ersten Typs gebildet.
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4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht zum Beschreiben der Elektrodenstruktur des Resonators für elastische Wellen des zweiten Typs.
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In dem Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs 31 ist ein Reflektor 33 auf einer Seite einer IDT-Elektrode 32 in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen bereitgestellt. Obwohl nicht abgebildet, ist ein Reflektor auch auf der anderen Seite davon in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen bereitgestellt, um dadurch einen Resonator für elastische Wellen des 1-Port-Typs zu bilden. Wie in 4 gezeigt, werden mehrere erste Elektrodenfinger 19A und mehrere zweite Elektrodenfinger 20A so bereitgestellt, dass sie zwischen einander angeordnet sind. Der Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs ist von dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs darin verschieden, dass jeder erste Elektrodenfinger 19A einen Abschnitt 19b großer Breite in dem ersten Randbereich hat. Obwohl in 4 nicht abgebildet, hat jeder zweite Elektrodenfinger 20A einen Abschnitt großer Breite nicht nur an dem vorderen Ende davon, sondern auch in dem zweiten Randbereich. Das heißt, in dem Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs 31 hat jeder erste Elektrodenfinger 19A den Abschnitt großer Breite in beiden, dem ersten Randbereich und dem zweiten Randbereich, und jeder zweite Elektrodenfinger 20A hat den Abschnitt großer Breite in beiden, dem ersten Randbereich und dem zweiten Randbereich. Entsprechend kann die Schallgeschwindigkeit in dem ersten Randbereich und in dem zweiten Randbereich wirksamer reduziert werden.
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5 ist ein Diagramm, das die Resonanzeigenschaften des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs und des Resonators für elastische Wellen des zweiten Typs, welche ähnlich konfiguriert sind mit Ausnahme der Konfiguration der Abschnitte großer Breite, und eines Beispielresonators für elastische Wellen als Referenz zeigt. Das Referenzbeispiel wird Apodisationsgewichtung unterzogen, so dass ein Abschnitt, der durch die Hülle umrissen ist, ein Rhombenbereich ist. Die durchgezogene Linie repräsentiert die Resonanzeigenschaften des Beispielresonators für elastische Wellen als Referenz. Die gestrichelte Linie repräsentiert die Resonanzeigenschaften des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs, und die strichpunktierte Linie repräsentiert die Resonanzeigenschaften des Resonators für elastische Wellen des zweiten Typs. Mit dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs und dem Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs, die die vorstehend beschriebene Kolbenmode verwenden, ist das Bandbreitenverhältnis, das den Frequenzunterschied zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz repräsentiert, klein. Ferner kann das Bandbreitenverhältnis des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs kleiner als das Bandbreitenverhältnis des Resonators für elastische Wellen des zweiten Typs sein.
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In dem Übertragungsfilter 11 gemäß dieser Ausführungsform wird der Reihenarmresonator S1 von dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs gebildet.
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Obwohl der Gütewert des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs niedriger ist als derjenige des Resonators für elastische Wellen des zweiten Typs, ist das Bandbreitenverhältnis des ersten Resonators für elastische Wellen kleiner als das des Resonators für elastische Wellen des zweiten Typs, und demnach kann Steilheit in den Filtereigenschaften erhöht werden. Dies deshalb, weil die Antiresonanzfrequenz der Reihenarmresonatoren S1 bis S4 einen Dämpfungspol in einem Hochfrequenzbereich des Übertragungsfilters 11 bildet. Mindestens einer der Reihenarmresonatoren, das heißt, der Reihenarmresonator S1, wird von dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs gebildet, und die restlichen Reihenarmresonatoren S2 bis S4 werden jeweils von dem Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs gebildet. Die Antiresonanzfrequenz des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs liegt in einem niedrigeren Frequenzbereich als die des Resonators für elastische Wellen des zweiten Typs, und deshalb kann Steilheit in einem Hochfrequenzbereich des Übertragungsfilters 11, das ein Abzweigfilter ist, wirksam erhöht werden.
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6 ist ein Diagramm, das die S32-Übertragungseigenschaften des Übertragungsfilters nach der ersten Ausführungsform und eines Übertragungsfilters nach einem Vergleichsbeispiel zeigt. 7 ist ein Diagramm, das einen Teil, der durch die Kreislinie B in 6 umrissen ist, in vergrößerter Weise zeigt. Man beachte, dass das Durchlassband des Übertragungsfilters 11 von 1850 Hz bis 1910 Hz reicht.
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In 6 und 7 repräsentiert die durchgezogene Linie die S32-Übertragungseigenschaften des Übertragungsfilters 11 nach der ersten Ausführungsform, und die gestrichelte Linie repräsentiert die S32-Übertragungseigenschaften eines Übertragungsfilters nach einem Vergleichsbeispiel, das ähnlich zu der ersten Ausführungsform konfiguriert ist, außer dass jeder Reihenarmresonator von dem Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs gebildet wird.
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Die Frequenzposition in einem Hochfrequenzbereich in dem Durchlassband des Übertragungsfilters nach der ersten Ausführungsform und diejenige des Übertragungsfilters nach dem Vergleichsbeispiel für jede Dämpfung, nämlich 3 dB, 3,5 dB, 50 dB und 55 dB, sind wie in nachstehender Tabelle 1 angegeben. Die Steilheit, welche die Differenz zwischen der Dämpfung für 3,5 dB und der Dämpfung für 50 dB ist, und die Steilheit, welche die Differenz zwischen der Dämpfung für 3,5 dB und der Dämpfung für 50 dB ist, sind auch in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
| | Einfügeverlust im Übertragungsband | Isolation im Empfangsband | Steilheit |
| | 3 dB | 3,5 dB | 50 dB | 55 dB | 3,5 - 50 dB | 3,5 - 555 dB |
| Vergleichsbeispiel | 1913,652 | 1915,324 | 1926,246 | 1927,104 | 10,922 | 11,78 |
| erste Ausführungsform | 1913,686 | 1915,433 | 1925,891 | 1926,728 | 10,458 | 11,295 |
| Verbesserung | | | | | 0,464 | 0,485 |
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, kann nach der ersten Ausführungsform Steilheit in den Filtereigenschaften in einem Hochfrequenzbereich in dem Durchlassband im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel wirksam erhöht werden. Wie aus 6 und 7 ersichtlich, wurde gefunden, dass nicht nur Steilheit in den Filtereigenschaften erhöht, sondern auch der Einfügeverlust in dem Durchlassband reduziert werden können.
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Man beachte, dass in der ersten Ausführungsform der Reihenarmresonator S1 von dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs gebildet wird, und die restlichen Reihenarmresonatoren S2 bis S4 jeweils von dem Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs gebildet werden. Jedoch sind in der vorliegenden Erfindung die Resonatoren nicht auf diese beschränkt, und mindestens einer von den Reihenarmresonatoren muss der Resonator für elastische Wellen des ersten Typs sein, und mindestens einer von den restlichen Reihenarmresonators und den Parallelarmresonatoren muss der Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs sein. Wenn der Resonator für elastische Wellen des ersten Typs in einer Filtervorrichtung für elastische Wellen verwendet wird, kann Steilheit in den Filtereigenschaften erhöht werden und der Einfügeverlust kann reduziert werden.
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8 ist ein Diagramm, das die Resonanzeigenschaften in einem Fall, wo die elektrostatische Kapazität fixiert ist und die Schnittbreite auf 30,0 λ, 20,0 λ, 17,5 λ, 15,0 λ, 12,5 λ oder 7,5 λ in dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs geändert ist.
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λ ist hier eine Wellenlänge, die auf der Basis des Elektrodenfingerabstands der IDT-Elektrode bestimmt wird.
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Nachstehende Tabelle 2 zeigt Beziehungen zwischen dem Bandbreitenverhältnis und einem Wert Apt1/Apt2 in einem Fall, wo die Schnittbreite wie vorstehend beschrieben geändert ist.
Tabelle 2
| Schnittbreite | 30,0 λ | 20,0 λ | 17,5 λ | 15,0 λ | 12,5 λ | 7,5 λ |
| Bandbreitenverhältnis des Resonators für elastische Wellen des ersten Typs | 52,5 | 52,5 | 50,83 | 51,633 | 50 | 48,3 |
| Apt1/Apt2 | 0,04298 | 0,0549 | 0,0638 | 0,0759 | 0,094047 | 0,1792 |
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In Tabelle 2 ist Apt1 die Länge des ersten Randbereichs A1 und des zweiten Randbereichs A2 in einer Richtung, in welcher sich die ersten und zweiten Elektrodenfinger erstrecken, und Apt2 ist die Länge des zentralen Bereichs A0 in der Richtung, in welcher sich die ersten und zweiten Elektrodenfinger erstrecken.
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Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, ist in einem Fall, wo die Kapazität fixiert ist und die Schnittbreite verändert ist, das Bandbreitenverhältnis für die Schnittbreite von 17,5 λ oder weniger kleiner als das Bandbreitenverhältnis für die Schnittbreite von 20 λ oder mehr. Wie aus 8 ersichtlich, tritt eine Transversalmoden-Welligkeit zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz auf, wenn die Schnittbreite 7,5 λ ist, und eine leichte Transversalmoden-Welligkeit tritt auf, wenn die Schnittbreite 12,5 λ ist. Demnach ist es bevorzugt erwünscht, Apt1/Apt2 auf 0,0638 oder mehr und 0,094047 oder weniger einzustellen. Entsprechend kann eine Transversalmoden-Welligkeit unterdrückt werden, und das Bandbreitenverhältnis kann ausreichend reduziert werden. Noch bevorzugter ist Apt1/Apt2 0,0759 oder weniger. In diesem Fall kann eine Transversalmoden-Welligkeit wirksamer unterdrückt werden.
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9 ist ein Diagramm, das Veränderungen in den Resonanzeigenschaften in einem Fall zeigt, wo die elektrostatische Kapazität fixiert ist und die Schnittlinienbreite auf 30,0 λ, 20,0 λ, 17,5 λ, 15.0 λ, 12.5 λ, 10,0 λ, oder 7,5 λ in dem Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs verändert ist.
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Beziehungen zwischen der Größenordnung des Bandbreitenverhältnisses und Apt3/Apt4 in einem Fall, wo die Schnittbreite wie vorstehend beschrieben verändert ist, werden nachstehend in Tabelle 3 angegeben.
Tabelle 3
| Schnittbreite | 30,0 λ | 20,0 λ | 17,5 λ | 15.0 λ | 12.5 λ | 10,0 λ | 7,5 λ |
| Bandbreitenverhältnis des Resonators für elastische Wellen des zweiten Typs | 52,5 | 52,5 | 52,5 | 52,5 | 50,883 | 50,000 | 49,166 |
| Apt3/Apt4 | 0,03167 | 0,04907 | 0,05687 | 0,06764 | 0,083423 | 0,10881 | 0,15644 |
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In Tabelle 3 ist Apt3 die Länge des ersten Randbereichs A1 und des zweiten Randbereichs A2 in einer Richtung, in welcher sich die ersten und zweiten Elektrodenfinger erstrecken, und Apt4 ist die Länge des zentralen Bereichs A0 in der Richtung, in welcher sich die ersten und zweiten Elektrodenfinger erstrecken.
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Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, wird bei dem Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs gefunden, dass eine Transversalmoden-Welligkeit wirksam unterdrückt werden kann, wenn die Schnittbreite 10 λ oder mehr ist. Demnach ist es erwünscht, Apt3/Apt4 auf 0,10881 oder weniger einzustellen. Wenn Apt3/Apt4 0,083423 oder mehr ist, kann das Bandbreitenverhältnis reduziert werden. Demnach ist es bevorzugt erwünscht, Apt3/Apt4 auf 0,083423 oder mehr und 0,10881 oder weniger einzustellen.
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Die Elektrodenstruktur in dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs ist nicht auf die in 2 abgebildete beschränkt und kann zu den ersten bis zehnten Modifikationen, die jeweils in den nachstehend beschriebenen 10 bis 19 gezeigt sind, modifiziert werden. In der ersten, in 10 gezeigten Modifikation sind die vorstehend beschriebene erste dünne Sammelschiene 21, die zweite dünne Sammelschiene 22 und die Dummy-Elektroden 23 und 24 nicht bereitgestellt. Demnach müssen die erste dünne Sammelschiene 21 und die zweite dünne Sammelschiene 22 nicht notwendigerweise bereitgestellt werden.
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In der zweiten, in 11 gezeigten Modifikation ist der Abschnitt 20a großer Breite jedes zweiten Elektrodenfingers 20 in dem ersten Randbereich A1 in dem zweiten Elektrodenfinger 20 außermittig in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen. Demnach kann die Mitte des Abschnitts großer Breite jedes zweiten Elektrodenfingers aus der Mitte des restlichen Abschnitts davon in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen verschoben sein.
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In der dritten, in 12 gezeigten Modifikation ist ein Abschnitt 19c großer Breite in jedem ersten Elektrodenfinger 19 in einem Abschnitt vorgesehen, der das vordere Ende der zweiten Elektrodenfinger 20 in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen überlagert, und ein Abschnitt 20c großer Breite ist in jedem zweiten Elektrodenfinger 20 in einem Bereich, der das vordere Ende der ersten Elektrodenfinger 19 überlagert, vorgesehen. Das heißt, jeder erste Elektrodenfinger 19 hat den Abschnitt 19c großer Breite in dem ersten Randbereich A1, und jeder zweite Elektrodenfinger 20 hat den Abschnitt 20c großer Breite in dem zweiten Randbereich A2.
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In der vierten, in 13 gezeigten Modifikation ist jede Dummy-Elektrode 23A so bereitgestellt, dass sie dem vorderen Ende eines entsprechenden der zweiten Elektrodenfinger 20 zugewandt ist, und jede Dummy-Elektrode 24A ist so bereitgestellt, dass sie dem vorderen Ende eines entsprechenden der ersten Elektrodenfinger 19 zugewandt ist.
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In der fünften, in 14 gezeigten Modifikation umfasst ein Abschnitt jedes ersten Elektrodenfingers außer dem Abschnitt 19a großer Breite zwei Abschnitte, die verschiedene Breiten haben, und ein Abschnitt jedes zweiten Elektrodenfingers außer dem Abschnitt 20a großer Breite umfasst zwei Abschnitte, die verschiedene Breiten haben. Das heißt, Abschnitte 19d und 20d, welche schmaler sind als die Abschnitte 19a und 20a großer Breite, und Abschnitte 19e und 20e, welche noch schmaler sind als die Abschnitte 19a und 20a großer Breite, sind bereitgestellt.
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In der sechsten, in 15 gezeigten Modifikation sind die Abschnitte 19d und 20d, welche schmaler sind als die Abschnitte 19a und 20a großer Breite, und Abschnitte 19f und 20f, welche schmaler sind als die Abschnitte 19a und 20a großer Breite und breiter als die schmalen Abschnitte 19d und 20d, bereitgestellt.
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In der siebten, in 16 gezeigten Modifikation sind dielektrische Schichten 41 und 42 bereitgestellt. Die dielektrische Schicht 41 erstreckt sich in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen derart, dass sie über die Abschnitte 20a großer Breite in dem ersten Randbereich A1 verläuft. Die dielektrische Schicht 42 erstreckt sich in der Ausbreitungsrichtung elastischer Wellen derart, dass sie über die Abschnitte 19a großer Breite in dem zweiten Randbereich A2 verläuft. Als Dielektrika können verschiedene Dielektrika, beispielsweise SiO2, verwendet werden.
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In der achten, in 17 abgebildeten Modifikation ist in jedem ersten Elektrodenfinger 19 ein schmaler Abschnitt 19g, der eine Breite hat, die relativ kleiner ist als die Breite des restlichen Elektrodenfingerabschnitts, in dem ersten Randbereich A1 bereitgestellt, und in jedem zweiten Elektrodenfinger 20 ist ein schmaler Abschnitt 20g, der eine Breite hat, die relativ kleiner ist als die Breite des restlichen Elektrodenfingerabschnitts, in dem zweiten Randbereich A2 bereitgestellt. In diesem Fall muss auch die Schallgeschwindigkeit in dem zweiten Randbereich A2 niedriger gemacht werden als in dem zentralen Bereich mit den Abschnitten 19a großer Breite und den schmalen Abschnitten 20g, und die Schallgeschwindigkeit in dem ersten Randbereich A1 muss niedriger gemacht werden als in dem zentralen Bereich mit den Abschnitten 20a großer Breite und den schmalen Abschnitten 19g.
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In der neunten, in 18 gezeigten Modifikation ist, zusätzlich zu der Struktur nach der in 17 abgebildeten Modifikation, die Breite von jedem ersten Elektrodenfinger 19 in einem Bereich mit hoher Schallgeschwindigkeit, der ein Außenseitenabschnitt des ersten Randbereichs A1 ist, erhöht, und die Breite von jedem zweiten Elektrodenfinger 20 ist in einem Bereich mit hoher Schallgeschwindigkeit, der ein Außenseitenabschnitt des zweiten Randbereichs A2 ist, erhöht. Demnach kann die Breite jedes ersten Elektrodenfingers 19 in dem Außenbereich mit hoher Schallgeschwindigkeit und die Breite jedes zweiten Elektrodenfingers 20 in dem Außenbereich mit hoher Schallgeschwindigkeit leicht erhöht werden, solange die Schallgeschwindigkeit in den Außenbereichen mit hoher Schallgeschwindigkeit höher ist als die Schallgeschwindigkeit in dem ersten Randbereich A1 und in dem zweiten Randbereich A2, welche Bereiche mit niedriger Schallgeschwindigkeit sind.
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In der zehnten, in 19 gezeigten Modifikation kann die Breite jedes ersten Elektrodenfingers 19 in dem zentralen Bereich A0 größer gemacht werden als die Breite des ersten Elektrodenfingers 19 in dem ersten Randbereich A1 und diejenige in dem Außenbereich mit hoher Schallgeschwindigkeit, und die Breite jedes zweiten Elektrodenfingers 20 in dem zentralen Bereich A0 kann größer gemacht werden als die Breite der zweiten Elektrodenfinger 20 in dem zweiten Randbereich A2 und diejenige in dem Außenbereich mit hoher Schallgeschwindigkeit.
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Wie in 10 bis 19 abgebildet, können in dem Resonator für elastische Wellen des ersten Typs die Elektrodenformen der Abschnitte großer Breite und die Elektrodenformen der anderen Abschnitte, die verschiedene Breiten haben, nach Bedarf modifiziert werden. Das gleiche gilt für den Resonator für elastische Wellen des zweiten Typs.
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Ferner ist die Erfindung, wie in 20 abgebildet, auf eine Filtervorrichtung für elastische Wellen anwendbar, in welcher mehrere Bandpassfilter 51 bis 53 an einem Ende davon gebündelt sind. Außerdem wird in einem Duplexer und der vorstehend beschriebenen Filtervorrichtung für elastische Wellen vom Bündeltyp bevorzugt ein Abzweigfilter, das nach der Erfindung konfiguriert ist, verwendet, um ein Bandpassfilter zu konfigurieren, das ein erstes Durchlassband hat, das ein relativ niedriges Durchlassband ist. In diesem Fall kann Steilheit in den Filtereigenschaften in einem Hochfrequenzbereich des ersten Durchlassbandes des ersten Bandpassfilters wirksam erhöht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filtervorrichtung für elastische Wellen
- 2
- Antennenanschluss
- 3
- gemeinsamer Knoten
- 4
- Übertragungsanschluss
- 5
- Empfangsanschluss
- 11
- Übertragungsfilter
- 12
- Empfangsfilter
- 13
- gemeinsamer Knoten
- 15
- piezoelektrisches Substrat
- 16
- IDT-Elektrode
- 16A
- Reflektor
- 17, 18
- erste Sammelschiene, zweite Sammelschiene
- 19, 20
- erster Elektrodenfinger, zweiter Elektrodenfinger
- 19A, 20A
- erster Elektrodenfinger, zweiter Elektrodenfinger
- 19a, 19b, 19c, 20a, 20c
- Abschnitte großer Breite
- 19d, 20d, 19e, 20e, 19f, 20f
- Abschnitte
- 19g, 20g
- schmale Abschnitte
- 21, 22
- erste dünne Sammelschiene, zweite dünne Sammelschiene
- 23, 23A, 24, 24A
- Dummyelektrode
- 31
- Resonator für elastische Wellen
- 32
- IDT-Elektrode
- 33
- Reflektor
- 41, 42
- dielektrische Schicht
- 51 bis 53
- Bandpassfilter
- 101
- längsgekoppeltes Filter für elastische Wellen vom Resonatortyp
- A0
- zentraler Bereich
- A1, A2
- erster Randbereich, zweiter Randbereich
- L1
- Impedanzeinstellinduktor
- L2, L3, L4
- Induktor
- S1, S2, S3, S4
- Reihenarmresonator
- P1, P2, P3, P4
- Parallelarmresonator
- S102, S103, S104
- Reihenarmresonator
- P105, P106
- Parallelarmresonator
