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Die vorliegende Erfindung betrifft
im allgemeinen ein Oberflächenwellen-Resonatorfilter (SAW-Resonatorfilter)
der Längskopplungsart,
bei dem Reflektoren auf beiden Seiten eines Bereichs ausgebildet
sind, in dem sich interdigitale Elektroden befinden. Genauer gesagt
betrifft die Erfindung den oben genannten Typ eines SAW-Resonatorfilters
der Längskopplungsart,
das eine verbesserte Elektrodenstruktur aufweist, bei der unerwünschte Falschansprechungen
unterdrückt
werden.
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SAW-Filter werden als Bandpaßfilter
für verschiedene
Arten von Kommunikationsvorrichtungen verwendet. Es besteht ein
großer
Wunsch danach, daß die
Bandpaßfilter
die benötigten
Durchlaßbandbreiten
mit einer hohen Selektivität
gewährleisten. Folglich
ist es auch notwendig, daß ein
SAW-Filter, der in einer Hochfrequenzstufe verwendet wird, eine benötigte Durchlaßbandbreite
mit einer hohen Selektivität
sicherstellt. Es ist vor allem wichtig, daß HF-Stufen-SAW-Filter, die
in schnurlosen Telephonen benutzt werden, die CT-1-, CT-1+- und CT-2-Standards aufweisen, Dämpfungen
in den Bereichen von ±20
MHz und ±40
MHz relativ zur Mittenfrequenz aufweisen, wobei diese Bereiche in
Abhängigkeit
von den Zwischenfrequenz (IF)-Filtern schwanken, die in diesen Telephonen
benutzt werden. Somit müssen
die HF-Stufen-SAW-Filter
sogar noch höhere
Selektivitätscharakteristiken
aufweisen.
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Andererseits sind SAW-Filter der
Resonatorart gegenüber
anderen Arten von SAW-Filtern
im Hinblick auf verringerte Einfügungsdämpfungen
und erhöhte
Außerband-Dämpfungen vorteilhaft und stellen
auch einen kompakteren Filter dar. So sind z.B. die folgenden Arten
von SAW-Resonatorfilter der Längskopplungsart
in einer Vielzahl von Stufen verbunden, um die oben genannten Anforderungen
in einem erträglichen
Maße zufriedenzustellen.
Bei dieser Art von SAW-Filter sind drei interdigitale (im folgenden
als "ID" bezeichnet) Elektroden
nahe beieinander in einem gleichen Abstand auf einem sich in X-Richtung
ausbreitenden piezoelektrischen 36-Y-Schnitt-LiTaO3-Substrat angeordnet,
und Reflektoren befinden sich auf beiden Seiten eines Bereichs,
in dem die ID-Elektroden angeordnet sind.
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Aber bei dem oben genannten herkömmlichen
Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter
werden unerwünschte
Falschansprechungen in einem Frequenzbereich erzeugt, der höher als
der Durchlaßbereich
ist. 3 veranschaulicht
die Dämpfung
als Funktion der Frequenzcharakteristiken eines bekannten Längskopplungs-SAW-Resonatorfilters.
Die Vollinie A gibt einen vergrößerten wesentlichen
Abschnitt der Charakteristiken an, die durch die Vollinie B mit
einer Maßeinteilung
auf der vertikalen Achse von 3 dargestellt
sind. Das Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter
mit den in 3 gezeigten
Charakteristiken besitzt ein Durchlaßband von 864 bis 868 MHz.
Bei den oben genannten Charakteristiken treten große Falschansprechungen,
die mit dem Pfeil C gekennzeichnet sind, in einem Frequenzbereich
auf, der höher
als der Durchlaßbereich
ist, nämlich
in der Nähe
von 890 MHz, in dem eine ausreichend große Dämpfung nicht erzielt werden
kann.
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Als ein Verfahren zum Unterdrücken der oben
genannten Falschansprechungen C offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 8-191229 ein Verfahren, um unterschiedliche Abstände zwischen
der mittleren ID-Elektrode und der einen äußeren ID-Elektrode und zwischen
der mittleren ID-Elektrode und der anderen äußeren ID-Elektrode herzustellen.
Das Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter,
das in dieser Veröffentlichung
offenbart wird, ist in 4 gezeigt.
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Ein Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter, das
allgemein mit 10 bezeichnet ist, besitzt einen Aufbau,
bei dem eine erste ID-Elektrode 14 und zweite ID-Elektroden 12 und 13 nebeneinander
auf einem piezoelektrischen Substrat 11 in der Richtung
angeordnet sind, in der sich eine Oberflächenwelle ausbreitet. Genauer
gesagt befinden sich die zweite und die dritte ID-Elektrode 12 und 13 jeweils
auf beiden Seiten der ersten ID-Elektrode 14. Reflektoren 15, 15 sind
jeweils auf einer Seite der ID-Elektrode 12 und auf
einer Seite der ID-Elektrode 13 ausgebildet, und zwar in
der Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung.
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Die zweiten und dritten ID-Elektroden 12 und 13 sind
mit einem Eingangsanschluß 21 verbunden, während die
erste ID-Elektrode 14 mit einem Ausgangsanschluß 22 verbunden
ist. An die ID-Elektroden 12 und 13 wird eine
Spannung angelegt, um eine Oberflächenwelle zu erregen. Die erregte
Oberflächenwelle
breitet sich zwischen den Reflektoren 15, 15 aus,
so daß eine
stehende Welle erzeugt wird, und eine der stehenden Welle entsprechende
Ausgangsleistung wird an der ersten ID-Elektrode 14 abgegriffen.
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In dem SAW-Resonatorfilter 10 ist
der Abstand der ersten ID-Elektrode 14 zu der zweiten ID-Elektrode 12,
das heißt
der Mittenabstand L1 zwischen den zueinander
am nächsten
liegenden Elektrodenfingern der jeweiligen ID-Elektroden 14 und 12,
von dem Abstand der ersten ID-Elektrode 14 zu der zweiten
ID-Elektrode 13 , d.h. dem Mittenabstand L2 zwischen
den am nächsten
beieinanderliegenden Elektrodenfingern der jeweiligen ID-Elektroden 14 und 13,
verschieden.
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Aber wenn die SAW-Resonatorfilter 10,
die in 4 veranschaulicht
sind, in zwei Stufen angeschlossen werden, kommt es zu folgendem
Problem. Aufgrund der unterschiedlichen Mittenabstände L1 und L2 entsteht
ein Dämpfungspol,
der in 5 mit dem Pfeil
F bezeichnet ist und der höher
als das Durchlaßband
ist, in dem eine große
Dämpfung
erzielt werden kann. Andererseits können die oben genannten großen unerwünschten
Falschansprechungen C kaum unterdrückt werden und werden nicht ausreichend
verhindert, wie durch die Charakteristiken der Dämpfung als Funktion der Frequenz
angeben ist, die in 5 veranschaulicht
sind. In 5 stellt die
Vollinie D einen vergrößerten wesentlichen Abschnitt
der Charakteristiken dar, die mit der Vollinie E mit einer Maßeinteilung
auf der rechten Seite der vertikalen Achse von 5 angegeben sind. Wenn man 5 mit der 3 vergleicht, kann man sehen, daß die unerwünschten
Falschansprechungen C nicht wesentlich reduziert worden sind.
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Folglich ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Längskopplungs-SAW-Filter vorzusehen,
das verbesserte Selektivitätscharakteristiken aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des
Anspruchs 1 gelöst.
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Dafür ist ein Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter
vorgesehen, das eine erste ID-Elektrode mit mindestens einem Elektrodenfinger,
eine zweite ID-Elektrode und eine dritte ID-Elektrode umfaßt, die jeweils
auf beiden Seiten der ersten ID-Elektrode in einer Richtung angeordnet
sind, in der sich eine Oberflächenwelle
ausbreitet. Die zweiten und dritten ID-Elektroden besitzen jeweils
mindestens einen Elektrodenfinger. Das Filter weist auch einen Reflektor
auf. Der Mittenabstand L1 zwischen den am nächsten beieinanderliegenden
Fingerelektroden der ersten ID-Elektrode und der zweiten ID-Elektrode und
der Mittenabstand L2 zwischen den am nächsten beieinanderliegenden
Fingerelektroden der ersten ID-Elektrode und der dritten ID-Elektrode
sind verschieden. Mindestens eine der ersten, zweiten und dritten
ID-Elektroden ist gewichtet.
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Aufgrund der verschiedenen Mittenabstände L1 und
L2 wird bei dem oben genannten Resonatorfilter ein Dämpfungspol
in einem Bereich gebildet, der höher
als das Durchlaßband
ist, in dem große Falschansprechungen
unterdrückt
werden. Außerdem
ist mindestens eine ID-Elektrode gewichtet, wodurch die oben genannten
Falschansprechungen effektiver verhindert werden.
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Deshalb können dann, wenn das oben genannte
Filter als ein HF-Filter für
ein schnurloses Telephon verwendet wird, Dämpfungen in den Bereichen von ±0 MHz
und ±0
MHz relativ zur Mittenfrequenz zuverlässig erzielt werden. Somit
erreicht das Resonatorfilter ein hohes Niveau an Selektivität.
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Dabei ist die gewichtete ID-Elektrode asymmetrisch
relativ zu dem Mittelpunkt der ID-Elektrode. Demgemäß können große Falschansprechungen
in einem Bereich, der höher
als der Durchlaßbereich
ist, effektiv verringert werden.
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Die Unteransprüche geben Ausführungsposition
der Erfindung an.
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So kann die ID-Elektrode gemäß einem
sogenannten "Elektrodenfinger-Abzugsverfahren" (electrode finger
withdrawal method) gewichtet werden. Dadurch wird es möglich, einen
Aufbau des Filters und eine Vorsehung eines Musters auf dem Filter noch
weiter zu vereinfachen.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung an Hand der Beschreibung der Beschreibung in Zusammenhang
mit den beigefügten Zeichnungen
näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht, die die Konfiguration eines Längskopplungs-SAW-Resonatorfilters
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
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2 die
Dämpfung
als Funktion der Frequenzcharakteristiken eines Längskopplungs-SAW-Resonatorfilters
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 die
Dämpfung
als Funktion der Frequenzcharakteristiken eines bekannten Längskopplungs-SAW-Resonatorfilters,
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4 eine
Draufsicht, die die Konfiguration eines herkömmlichen Längskopplungs-SAW-Resonatofilters
veranschaulicht, und
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5 die
Dämpfung
als Funktion der Frequenzcharakteristiken eines bekannten Längskopplungs-SAW-Resonatorfilters,
der als Vergleichsbeispiel verwendet wird.
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Nun wird ein SAW-Resonatorfilter,
das gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Wie in der in 1 gezeigten Draufsicht zu sehen ist,
ist ein Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter,
das allgemein mit 1 bezeichnet ist, durch die Verwendung
eines piezoelektrischen Substrats 2 gebildet. Das piezoelektrische
Substrat 2 ist aus einem piezoelektrischen Einkristall,
z.B. aus LiTaO3, LiNbO3 oder
Quarz, oder aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial hergestellt,
wie z.B. einer Blei-Titanat-Zirkonat-Keramik.
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Auf dem piezoelektrischen Substrat 2 sind eine
erste ID-Elektrode 3 sowie auch eine zweite ID-Elektrode 4 und
eine dritte ID-Elektrode 5 ausgebildet, die sich jeweils
auf beiden Seiten der ersten ID-Elektrode in der Richtung befinden,
in der sich eine Oberflächenwelle
ausbreitet. Die ID-Elektroden 3, 4 und 5 sind
jeweils aus einem Paar von kammartigen Elektroden gebildet, wobei
jede Elektrode mindestens einen Elektrodenfinger besitzt und die
Finger zueinander parallelgeschaltet sind.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau
des SAW-Filters 1 bilden die zweiten und dritten ID-Elektroden 4 und 5 einen
Eingangs-ID-Umformer, wobei eine kammartige Elektrode jeder der
ID-Elektroden 4 und 5 elektrisch mit einem Eingangsanschluß 6 verbunden
ist. Die erste ID-Elektrode 3 bildet einen Ausgangs-ID-Umwandler,
wobei eine kammartige Elektrode der ID-Elektrode 3 elektrisch
mit einem Ausgangsanschluß 7 verbunden
ist.
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Reflektoren 8 und 9 sind
jeweils auf einer Seite jeder der zweiten und dritten ID-Elektroden 4 und 5 in
der Richtung ausgebildet, in der sich eine Oberflächenwelle ausbreitet.
Die Reflektoren 8 und 9 sind so aufgebaut, daß eine Vielzahl
von kurzgeschlossenen Elektrodenfingern rechtwinklig zu der Richtung
positioniert sind, in der sich eine Oberflächenwelle ausbreitet. Die ID-Elektroden 3, 4 und 5 und
die Reflektoren 8 und 9 können dadurch gebildet werden,
daß ein
leitendes Material mit einem Muster versehen wird. Die Art des leitenden
Materials ist nicht speziell eingeschränkt, und es kann ein geeignetes
Metallmaterial, z.B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, verwendet
werden.
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Bei dem oben beschriebenen SAW-Resonatorfilter 1 ist
der Mittenabstand L1 zwischen den am nächsten beieinanderliegenden
Elektrodenfingern jeweils der ersten und zweiten ID-Elektroden 3 und 4 von
dem Mittenabstand L2 zwischen den am nächsten beieinanderliegenden
Elektrodenfingern der jeweils ersten und dritten ID-Elektroden 3 und 5 verschieden.
Außerdem
ist die erste ID-Elektrode 3 gewichtet.
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Das heißt, in dem SAW-Resonatorfilter 1 sind
die Mittenabstände
L1 und L2 verschieden,
um ähnlich
wie bei dem bekannten SAW-Resonatorfilter 10, das in 4 gezeigt ist, große unerwünschte Falschansprechungen
zu verhindern, die in einem Bereich auftreten, der höher als
das Durchlaßband ist.
Aber die bekannten Arten von großen unerwünschten Falschansprechungen
können
durch diese Anordnung allein nicht ausreichend unterdrückt werden.
Folglich wird die ID-Elektrode 3 gewichtet, wie in 1 gezeigt ist, und zwar
asymmetrisch zu der Richtung, in der sich die Oberflächenwelle
ausbreitet.
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Genauer gesagt, wenn die ID-Elektrode 3 eine
typische normierte ID-Elektrode ist, dann werden die Elektrodenfinger 3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k, 3m und 3o mit
einem Erdpotential verbunden, während die
Elektrodenfinger 3b, 3d, 3f, 3h, 3j, 3l und 3n mit dem
Ausgangsanschluß 7 verbunden
werden. Im Gegensatz dazu werden bei der in 1 veranschaulichten ID-Elektrode 3 die
Elektrodenfinger 3h und 3l, die herkömmlicherweise
mit den Ausgangsanschluß verbunden
sind, mit einem Masseanschluß verbunden.
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Änderungen
in der Verbindung der vorbestimmten Elektrodenfinger ausgehend von
einem Signalanschluß (einem
Eingangs- oder Ausgangsanschluß)
mit einem Masseanschluß und
umgekehrt werden allgemein als "Elektrodenfinger-Abzug" (electrodefinger
withdrawal) bezeichnet. Eine Vielzahl von Elektrodenfingern wird
in der oben genannten Weise abgezogen, um die Anordnung der Elektrodenfinger
der ID-Elektroden
zu ändern.
Dies wird "die Abzugswichtung" genannt. Die ID-Elektrode 3 wird
nämlich
asymmetrisch zu der Richtung gewichtet, in der sich die Oberflächenwelle
ausbreitet, wie oben angemerkt worden ist.
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Es ist zwar bekannt, die Frequenzcharakteristiken
eines SAW-Filters durch Wichtung der ID-Elektroden einzustellen.
Dieses Wichtungsverfahren wird aber nur zum Verhindern der Seitenkeulen-Falschansprechungen
und der Transversalmodus-Falschansprechungen
eingesetzt. Es ist also nicht möglich,
die Falschansprechungen in der Hauptkeule der ID-Elektroden durch
herkömmliche Wichtungsverfahren
zu unterdrücken.
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Die erfindungsgemäße Unterdrückung der Falschansprechungen
durch asymmetrisches Wichten der ID-Elektrode ist nämlich nur
dann wirksam, wenn die Mittenabstände L1 und
L2 verschieden sind. Wenn dagegen ein Wichtungsverfahren
bei einem Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter
mit drei Elektroden angewandt wird, das einen Modus nullter Ordnung
oder einen Modus zweiter Ordnung verwendet, in dem die Mittenabstände L1 und L2 nicht verschieden
sind, ist die Symmetrie der Filtercharakteristiken gestört, wodurch
in dem Durchlaßband
der Modus erster Ordnung als große Falschansprechungen erzeugt
wird.
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Gemäß dem Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter
der vorliegenden Erfindung wird somit das Wichtungsverfahren entgegen
dem bestehenden Vorurteil der Fachwelt verwendet, wobei die Mittenabstände L1 und L2 verschieden
ausgebildet sind. Als eine Folge davon können die unerwünschten Falschansprechungen,
die in einem Bereich erzeugt werden, der höher als der Durchlaßbereich
ist, effektiv verhindert werden, wodurch die Selektivitätscharakteristiken
des SAW-Resonatorfilters verbessert werden.
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Obwohl bei dem oben genannten Ausführungsbeispiel
nur die ID-Elektrode 3 gewichtet wird, können zusätzlich zu
der ID-Elektrode 3 auch eine oder beide der ID-Elektroden 4 und 5 gewichtet
werden. Alternativ dazu kann statt der ID-Elektrode 3 mindestens
eine der ID-Elektroden 4 oder 5 gewichtet werden.
Darüber
hinaus kann die ID-Elektrode statt asymmetrisch auch symmetrisch
in der Richtung gewichtet werden, in der sich die Oberflächenwelle ausbreitet.
Die ID-Elektrode kann vorzugsweise asymmetrisch gewichtet sein,
weil die Falschansprechungen in einem Bereich, der höher als
das Durchlaßband
ist, effektiver reduziert werden können.
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Das Wichtungsverfahren ist nicht
auf das oben genannte Elektrodenfinger-Abzugsverfahren begrenzt, sondern es
können
auch andere Verfahren wie z.B. das Apodisationsverfahren oder das
Schrägwichtungsverfahren
verwendet werden.
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Außerdem kann anstelle des piezoelektrischen
Substrats 2 auch ein quasipiezoelektrisches Substrat verwendet
werden, das durch das Überziehen
eines Isoliersubstrats mit einem dünnen piezoelektrischen Film
erhalten wird, wobei dann in diesem Fall die ID-Elektroden 3, 4 und 5 und
die Reflektoren 8 und 9 entweder auf der Oberseite
oder auf der Unterseite des dünnen
piezoelektrischen Films angeordnet sein können.
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Die Wirkung des Längskopplungs-SAW-Resonatorfilters
der vorliegenden Erfindung wird nun durch die Veranschaulichung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
verdeutlicht.
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Das SAW-Resonatorfilter 1,
das in 1 veranschaulicht
ist, wurde unter den folgenden Bedingungen hergestellt: ein piezoelektrisches,
sich in der X-Richtung ausbreitendes 36-Y-Schnitt-LiTaO3-Substrat 2 wurde
verwendet, wobei die Anzahl an Elektrodenfingern der ersten ID-Elektrode 3 bei
71 lag, die Anzahl an Elektrodenfingern sowohl der zweiten als auch
der dritten ID-Elektrode 4 und 5 bei 41 lag, die Mittenabstände L1 und L2 jeweils
0,35λ bzw.
0,71λ betrugen,
die Anzahl der Elektrodenfinger jedes der Reflektoren 8 und 9 bei
170 lag, die Dicke der Elektroden der Reflektoren 8 und 9 3,6%
der Wellenlänge λ betrug,
und die ID-Elektrode 3 wurde gemäß dem Elektrodenfinger-Abzugsverfahren
asymmetrisch in der Richtung gewichtet wurde, in der sich die Oberflächenwelle
ausbreitet. Genauer gesagt wurde die ID-Elektrode 3 auf
die folgende Art und Weise gewichtet. Die Elektrodenfinger einer
typischen normierten ID-Elektrode wurden durch das Verbinden der 30., 32., 34., 36., 38., 54., 58., 62., 66.
und 68. Elektrodenfinger ausgehend von der linken Seite
von 1 mit einem Masseanschluß abgezogen λ gibt die
Wellenlänge
der Oberflächenwelle
an, die durch den Elektrodenabstand der Reflektoren 8 und 9 bestimmt
wird. Als Material für
die ID-Elektroden 3, 4 und 5 und für die Reflektoren 8 und 9 wurde
Aluminium verwendet.
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Die oben genannten Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter 1 wurden
in zwei Stufen angeschlossen und als ein CT-2-Standard-HF-Filter für ein schnurloses
Telephon verwendet, das eine Mittenfrequenz von 866 MHz aufweist.
Die Filtercharakteristiken der Dämpfung
als Funktion der Frequenz wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in 2 gezeigt. In 2 zeigt die Vollinie G einen
vergrößerten wesentlichen
Abschnitt der Charakteristiken an, die durch die Vollinie H hinsichtlich
der Einfügungsdämpfungen
mit einer Maßeinteilung
auf der rechten Seite der vertikalen Achse von 2 dargestellt sind.
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Zum Vergleich wurden die Längskopplungs-SAW-Resonatorfilter 10,
die in 4 gezeigt sind,
die als ein Vergleichsbeispiel verwendet wird, und die in einer
Weise ähnlich
dem Filter 1 aufgebaut sind, außer daß die ID-Elektrode 3 nicht
gewichtet worden ist, wurden in zwei Stufen geschaltet und als ein
CT-2-Standard-HF-Filter für
ein schnurloses Telephon verwendet. Die Charakteristiken der Dämpfung als
Funktion der Frequenz des Filters 10 wurden gemessen. Die
Ergebnisse sind mit den Vollinien D und E in 5 gezeigt.
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Wie oben diskutiert worden ist, werden
in Abhängigkeit
von den Charakteristiken des bekannten Filters 10, das
in 5 gezeigt ist, die
Mittenabstände
L11 und L2 differenziert/beabstandet,
wodurch ein Dämpfungspol
erzeugt wird, bei dem die Dämpfung, die
mit dem Pfeil F angegeben ist, erhöht werden kann. Aber die unerwünschten
Falschansprechungen C werden nur geringfügig reduziert und werden nicht
ausreichend unterdrückt,
und die Dämpfung des
Bereichs, der mit dem Pfeil C angegeben ist, liegt bei einem niedrigen
Wert von 30 dB.
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Im Gegensatz dazu offenbaren die
Charakteristiken des SAW-Resonatorfilters 1 des in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiels,
daß große unerwünschte Falschansprechungen
C, die in einem Bereich auftreten, der höher als der Durchlaßbereich ist,
effektiver unterdrückt
werden, und die Dämpfung liegt
bei einem Wert von 40 dB oder höher.
Darüber hinaus
werden die Charakteristiken des Filters 1, wie z.B. die
Außerband-Einfügungsdämpfungen
und die Durchlaßbandbreite
durch das Wichten der ID-Elektrode durch das Elektrodenfinger-Abzugsverfahren nicht
beeinträchtigt.