DE19923962A1

DE19923962A1 - Oberflächenwellenfilter

Info

Publication number: DE19923962A1
Application number: DE19923962A
Authority: DE
Inventors: Norio Taniguchi; Tadamasa Ushiroku
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 1999-12-09
Also published as: US6172580B1; GB2337887B; GB9911694D0; GB2337887A; JPH11340774A

Abstract

EIn Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ umfaßt einen Serienresonator in einem Serienarm, der zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß vorgesehen ist, und einen Parallelresonator, der in einem Parallelarm enthalten ist, der zwischen dem Serienarm und einem Referenzpotential vorgesehen ist. Das Oberflächenwellenfilter umfaßt ein piezoelektrisches Substrat und eine Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren, die auf dem piezoelektrischen Substrat aufgebracht und angeordnet sind, um dem Serienresonator und den Parallelresonator zu definieren. Die Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren umfassen Interdigitalwandler. Eine Zwischenraumlänge oder ein Abstand zwischen einem ersten Busbalken des Interdigitalwandlers von zumindest einem der Oberflächenwellenresonatoren und der Spitze eines Elektrodenfingers, der mit einem zweiten Busbalken verbunden ist, der gegenüber dem ersten Busbalken angeordnet ist, hat einen Wert von bis zu etwa 1,0 lambda, wobei lambda die Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächen wellenfilter zur Verwendung als Bandfilter und insbesondere auf einen Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskon figuration vom Leiter-Typ, das eine Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren umfaßt.

Ein LiTaO₃-Substrat ist darin vorteilhaft, daß es einen re lativ hohen elektromechanischen Koeffizienten hat, und daß die Temperaturcharakteristika desselben relativ stabil sind. Dementsprechend wird das LiTaO₃-Substrat als piezoelektri sches Substrat eines Oberflächenwellenresonators oder eines Oberflächenwellenfilters häufig verwendet.

Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 6-188673 of fenbart beispielsweise eine Oberflächenwellenfilter mit ei ner Leiter-Typ-Schaltung, die durch Anordnen einer Mehrzahl von Oberflächenwellenresonatoren auf das LiTaO₃-Substrat definiert ist. In diesem Stand der Technik werden, um er wünschte Impedanzcharakteristika zu realisieren, die An zahlen der Elektrodenfingerpaare und die Öffnungen (Über kreuzungsbreiten bei den Oberflächenwellenresonatoren eingestellt.

Ferner offenbart die japanischen ungeprüfte Patentver öffentlichung Nr. 5-183380 ein Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ, die durch eine Mehrzahl von Oberflächenwellenresonatoren definiert ist. In diesem Stand der Technik wird ausgeführt, daß zum Erhalten einer erwünschten Elektrodenkapazität die Anzahlen der Elek trodenfingerpaare und die Öffnungen sorgfältig ausgewählt werden. Die Elektrodenkapazität des Oberflächenwellenreso nators wird im wesentlichen durch das Produkt der Anzahl der Elektrodenfingerpaare, der Öffnung und der dielektrischen Konstante eines Substrats bestimmt, wie es in der japani schen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 5-183380 be schrieben ist. Wenn dementsprechend das LiTaO₃-Substrat als piezoelektrisches Substrat verwendet wird, wird das Produkt der Anzahlen der Elektrodenfingerpaare und der Öffnung be stimmt, und zwar abhängig von einer Ziel-Elektrodenkapazi tät.

Wenn das Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskon figuration vom Leiter-Typ hierdurch unter Verwendung einer Mehrzahl von Oberflächenwellenresonatoren hergestellt wird, und wenn zu diesem Zweck die Produkte der Anzahl der Elek trodenfingerpaare und der Öffnungen konstant gemacht werden, um eine Elektrodenkapazität mit einem erwünschten Wert zu erhalten, wie es oben beschrieben worden ist, wird eine unerwünschte Flachheit im Durchlaßband erzeugt. Fig. 17 zeigt die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika eines herkömm lichen Oberflächenwellenfilters. Wie es durch einen Pfeil A in Fig. 17 gezeigt ist, besteht ein Mangel im linken Schul terabschnitt in dem Durchlaßband. D. h., daß die Dämpfung nicht ausreichend auf der niederfrequenten Seite in dem Durchlaßband reduziert wird. Dementsprechend ist die Flach heit der Dämpfung-Frequenz-Charakteristika in dem Durchlaß band nicht zufriedenstellend.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Oberflächenwellenfilter mit verbesserten Dämpfungscharak teristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Oberflächenwellenfilter nach Patentanspruch 1 oder durch ein Oberflächenwellenfilter nach Patentanspruch 11 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen ein Oberflächenwellenfilter mit einer heraus ragenden Flachheit der Dämpfung-Frequenz-Charakteristika in dem Durchlaßband, die zudem breitbandig sind.

Ein Oberflächenwellenfilter gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat eine Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ und umfaßt einen Serienresonator in einem Serienarm, der zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß angeordnet ist, und einen Parallelresonator, der in einem Parallelarm enthalten ist, der zwischen dem Serienarm und einem Referenzpotential vorgesehen ist. Das Oberflächenwellenfilter umfaßt ein piezoelektrisches Substrat und eine Mehrzahl von Ein-Tor-Ober flächenwellenresonatoren, die auf dem piezoelektrischen Substrat aufgebracht und angeordnet sind, um den Serienreso nator und den Parallelresonator zu definieren. Die Ein-Tor-Ober flächenwellenresonatoren umfassen Interdigitalwandler. Eine Zwischenraumlänge oder ein Abstand zwischen einem er sten Busbalken des Interdigitalwandlers von zumindest einem der Oberflächenwellenresonatoren und der Spitze eines Elek trodenfingers, der mit einem zweiten Busbalken verbunden ist, der über dem ersten Busbalken angeordnet ist, hat eine Wert von bis zu 1,0 λ, wobei λ die Wellenlänge einer akusti schen Oberflächenwelle darstellt.

Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird eine unnötige Welligkeit im Durchlaßband aufgrund einer Welligkeit, die zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz des Oberflächenwellenresonators auftritt, vermieden. Da ferner die Impedanzcharakteristika jedes Oberflächenwellenresonators nicht verändert werden, wird verhindert, daß die oben erwähnte Welligkeit auftritt, während gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß das Durchlaß band nicht verkleinert wird. Somit wird ein Oberflächen wellenfilter mit herausragender Flachheit in dem Durchlaß band und mit einem sehr breiten Band geschaffen.

Die Zwischenraumlänge von zumindest einem der Ein-Tor-Ober flächenwellenresonatoren, die die Parallelresonatoren darstellen, hat vorzugsweise einen Wert von bis zu 1,0 λ. In einem solchen Fall wird einen Welligkeit, die zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz der Parallelresonatoren auftritt, vermieden. Als Ergebnis wird vermieden, daß die Filtercharakteristika auf der niederfre quenten Seite in dem Durchlaßband schlechter werden, wobei ferner die Flachheit in dem Durchlaßband stark verbessert wird, während dennoch das Durchlaß nicht verkleinert wird.

Ferner kann eine Mehrzahl von Parallelresonatoren vorgesehen sein, wobei die Zwischenraumlängen aller Parallelresonatoren vorzugsweise einen Wert von bis zu 1,0 λ haben. Zusätzlich kann das piezoelektrische Substrat ein LiTaO₃-Substrat sein. Bei einer solchen einzigartigen Konfiguration hat das Ober flächenwellenfilter ein sehr breites Band und sehr stabile Temperaturcharakteristika.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A ein Schaltungsdiagramm eines Oberflächenwellen filters gemäß einem ersten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1B eine Draufsicht, die die Elektrodenstruktur eines Interdigitalwandlers (IDT = Interdigital Trans ducer) eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators darstellt, der bei dem in Fig. 1A gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird;

Fig. 2 einen Graph, der ein Beispiel für die Impedanz charakteristika des herkömmlichen Ein-Tor-Ober flächenwellenresonators zeigt;

Fig. 3 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit 200 Elek trodenfingerpaaren und einer Öffnung von 4 λ zeigt;

Fig. 4 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit 100 Elek trodenfingerpaaren und einer Öffnung von 8 λ zeigt;

Fig. 5 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit 70 Elek trodenfingerpaaren und einer Öffnung von 11,4 λ zeigt;

Fig. 6 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit 50 Elek trodenfingerpaaren und einer Öffnung von 16 λ zeigt;

Fig. 7 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit 25 Elek trodenfingerpaaren und einer Öffnung von 32 λ zeigt;

Fig. 8 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit 16 Elek trodenfingerpaaren und einer Öffnung von 50 λ zeigt;

Fig. 9 einen Graph, der die Filtercharakteristika des Oberflächenwellenfilters zeigt, die unter den Bedingungen erhalten werden, daß die Öffnung variiert, während das Produkt der Elektrodenfin geröffnung und der Anzahl der Elektrodenfinger paare konstant gehalten wird;

Fig. 10 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit einer Zwi schenraumlänge W = 2,0 λ zeigt;

Fig. 11 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit einer Zwi schenraumlänge W = 1,0 λ zeigt;

Fig. 12 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik eines Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators mit einer Zwi schenraumlänge W = 0,5 λ zeigt;

Fig. 13 einen Graph, der die Beziehung zwischen der Zwi schenraumlänge und der Frequenzposition zeigt, bei der eine Welligkeit auftritt;

Fig. 14 eine Draufsicht auf ein Oberflächenwellenfilter gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 einen Graph, der die Impedanzcharakteristik der Parallelresonatoren zeigt, die im ersten bevorzug ten Ausführungsbeispiel verwendet werden, und eine Impedanzcharakteristik eines Parallelresonators, der zum Vergleich hergestellt worden ist;

Fig. 16 einen Graph, der die Filtercharakteristika der Oberflächenwellenfilter des ersten und zweiten be vorzugten Ausführungsbeispiels und eines Oberflä chenwellenfilters, das zum Vergleich hergestellt worden ist, zeigt; und

Fig. 17 einen Graph, der die Filtercharakteristika eines Oberflächenwellenfilters mit einer herkömmlichen Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ zeigt.

Wie es oben beschrieben worden ist, zeigen sich bei her kömmlichen Oberflächenwellenfiltern mit einer Schaltungskon figuration vom Leiter-Typ, die durch eine Mehrzahl von Oberflächenwellenresonatoren definiert ist, Probleme mit einer nicht ausreichenden Flachheit in einem Durchlaßband. Es wird davon ausgegangen, daß dies aufgrund der Tatsache der Fall ist, daß die Öffnung der Elektrodenfinger im Vergleich zu der Wellenlänge der akustischen Oberflächen welle kürzer ist, wodurch eine Welligkeit in dem Durchlaß band aufgrund eines unnötigen Modus auftritt.

Wenn insbesondere ein LiTaO₃-Substrat verwendet wird, zeigt sich die obige Welligkeit deutlich. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, daß es sehr schwierig ist, solche Welligkeiten durch das Verfahren zu unterdrücken, das in der japanischen ungeprüften Patentver öffentlichung Nr. 5-183380 offenbart ist, bei dem die Anzahl von Elektrodenfingerpaaren und die Öffnung verändert werden. Um zu zeigen, daß solche Welligkeiten nicht durch das her kömmliche Verfahren unterdrückt werden können, wird nachfol gend zunächst auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung eingegangen.

Fig. 2 zeigt die Impedanzcharakteristika eines Oberflächen wellenresonators, der in dem herkömmlichen Oberflächenwel lenfilter vom Leiter-Typ verwendet wird. Wie es in Fig. 2 zu sehen ist, ist eine Welligkeit, die durch eine Pfeil B ge zeigt ist, zwischen der Resonanzfrequenz fr und der Antire sonanzfrequenz fa vorhanden.

Die Welligkeit B kann durch Vergrößern der Öffnung der Elek trodenfinger reduziert werden. Wenn jedoch die Öffnung ver größert wird, muß die Anzahl der Elektrodenfingerpaare ver ringert werden, um eine erwünschte Impedanz zu erhalten. Wenn die Anzahl der Elektrodenfingerpaare verringert wird, wird das Frequenzintervall zwischen der Resonanzfrequenz fr und der Antiresonanzfrequenz fa schmal, so daß kein breit bandiges Filter hergestellt werden kann. Dies wird nach folgend bezugnehmend auf die Fig. 3 bis 8 erläutert.

Die Fig. 3 bis 8 zeigen die Impedanzcharakteristika, die erhalten werden, wenn die Anzahl der Paare und die Öffnung verändert werden, basierend auf der Bedingung, daß das Pro dukt der Anzahl der Elektrodenfingerpaare und der Öffnung konstant ist, und 800 λ beträgt. Für die in den Fig. 3 bis 8 gezeigten Charakteristika sind die Anzahlen der Elektro denfingerpaare und die Öffnung in der folgenden Tabelle 1 aufgelistet.

Tabelle 1

Wie es aus den Fig. 3 bis 8 ersichtlich ist, nimmt die Wel ligkeit B ab, wenn die Anzahl der Elektrodenfingerpaare re duziert und die Öffnung vergrößert wird. Das Frequenzinter vall zwischen der Resonanzfrequenz fr und der Antiresonanz frequenz fa wird hierdurch kleiner.

Wenn die Öffnung verändert wird, wie es oben beschrieben worden ist, bleibt die Frequenz bei der Welligkeit B unver ändert. Dies zeigt, daß die obige Welligkeit B keine unnö tige Welligkeit ist, die durch den Transversalmodus bewirkt wird. Wie es oben beschrieben worden ist, hat in dem Fall, daß das Produkt der Anzahl der Elektrodenfingerpaare und der Öffnung konstant gemacht wird, um einen erwünschten Wert der Elektrodenkapazität des Oberflächenwellenresonators zu er halten, die Intensität der Welligkeit B und das Intervall zwischen der Resonanzfrequenz fr und der Antiresonanzfre quenz fa eine inverse oder "Kompromiß"-Beziehung. D. h., daß ein Kompromiß zwischen beiden erreicht werden muß.

Fig. 9 stellt die Filtercharakteristika eines herkömmlichen Oberflächenwellenfilters vom Leiter-Typ dar, das durch eine Mehrzahl von Oberflächenwellenresonatoren definiert ist, wie es oben beschrieben worden ist. In Fig. 9 stellen die durch gezogene Linie C, die gestrichelte Linie D und die strich punktierte Linie E die Charakteristika dar, die unter den Bedingungen erhalten werden, daß die Öffnungen der Elektro denfinger 10,0 λ, 20,0 λ beziehungsweise 40,0 λ betragen. In jedem Fall wird das Produkt der Öffnung und der Anzahl der Elektrodenfingerpaare konstant gehalten, nämlich auf 800 λ.

Wie es in Fig. 9 zu sehen ist, wird mit zunehmender Öffnung der Parallelresonatoren die Welligkeit in dem Band redu ziert, während das Band schmäler wird.

D. h., daß es bei dem herkömmlichen Oberflächenwellenfilter sehr schwierig ist, die Welligkeit in dem Band zu reduzie ren, wenn gleichzeitig verhindert wird, daß das Durchlaßband kleiner wird.

Im Hinblick auf das Vorangegangene verwenden bevorzugte Aus führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine neuartige Struktur, um das Problem zu lösen. Nachfolgend werden bevor zugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung be schrieben.

Fig. 1A ist ein Schaltungsdiagramm eines Oberflächenwellen filters gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 1B ist eine Draufsicht, die die Elektrodenstruktur eines IDT eines Ein-Tor-Oberflächen wellenresonators darstellt, der bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, das bei 1A gezeigt ist.

Bei einem Oberflächenwellenfilter 1 gemäß dem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Linie, die einen Eingangsanschluß 2 und einen Ausgangsanschluß 3 verbindet, ein Serienarm. Ein erster, in zweiter und in dritter Pa rallelarm sind zwischen dem Serienarm und einer Referenz elektrode vorgesehen, wodurch eine Leiter-Typ-Schaltung definiert ist.

Serienresonatoren S1 und S2 sind in dem Serienarm enthalten. Ein erster Parallelresonator P1 ist zwischen einen Knoten 4, der zwischen dem Eingangsanschluß 2 und dem Serienresonator S1 positioniert ist, und das Referenzpotential geschaltet um einen ersten Parallelarm zu definieren. Ferner ist ein zwei ter Parallelresonator P2 zwischen einen Knoten 5, der zwi schen dem ersten und dem zweiten Serienresonator S1 und S2 positioniert ist, und das Referenzpotential geschaltet, um einen zweiten Parallelarm zu definieren. Darüber hinaus ist ein dritter Parallelresonator P3 zwischen einen Knoten 6, der zwischen dem Serienresonator S2 und dem Ausgangsanschluß 3 positioniert ist, und das Referenzpotential geschaltet, um einen dritten Parallelarm zu definieren. Die Serienresona toren S1 und S2 und die Parallelresonatoren P1 bis P3 sind jeweils durch einen Ein-Tor-Oberflächenwellenresonator de finiert.

Die Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ mit den Serien resonatoren S1 und S2 und den Parallelresonatoren P1-P3, wie sie oben beschrieben worden ist, ist bereits bekannt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Konfiguration hat ein Oberflä chenwellenfilter 1 gemäß dem gegenwärtig bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel eine Zwischenraumlänge W oder einen Abstand zwischen einem ersten Busbalken auf einer Seite des IDT der Oberflächenwellenresonatoren, die die Parallelresonatoren P1-P3 bilden, und der Spitze jeder Elektrode die mit einem zweiten Busbalken auf der Seite verbunden ist, die dem er sten Busbalken gegenüberliegt, einen Wert von bis zu etwa 1,0 λ.

Bei dem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die oben beschriebenen Zwischenraumlänge W des ersten, des zwei ten und des dritten Parallelresonators P1-P3 vorzugsweise einen Wert von bis zu 1,0 λ, wodurch die Flachheit in dem Durchlaßband stark verbessert wird, während verhindert wird, daß das Band schmäler wird. Dies wird nachfolgend detail lierter beschrieben.

Um die Flachheit in dem Durchlaßband durch Eliminieren oder signifikantes Reduzieren des Einflusses der oben beschrie benen Welligkeit B zu verbessern, wird verursacht, daß die Frequenz an der Welligkeit B, die zwischen der Resonanzfre quenz und der Antiresonanzfrequenz von jedem der Serienreso natoren S1 und S2 und der Parallelresonatoren P1-P3 auf tritt, sich der Resonanzfrequenzseite annährt. Die Gesamtim pedanz Z0, die durch Kombinieren der Impedanz ZL der Haupt resonanz einer akustischen Oberflächenwelle und der Impedanz ZR der Welligkeit B erhalten wird, kann durch folgende Glei chung (1) ausgedrückt werden:

Z0 = (ZL × ZR)/(ZL + ZR) = ZL/(1 + ZL/ZR) Gleichung (1).

Falls die Welligkeit B nicht vorhanden ist, trifft Z0=ZL zu. Wenn dagegen die Welligkeit B vorhanden ist, wird die Gesamtimpedanz durch die Welligkeit B durch ZL/ZR in der Gleichung (1) beeinflußt, weshalb die Impedanz weit von einem erwünschten Wert entfernt ist. In diesem Fall, kann, wenn ZL kleiner wird, während ZR konstant ist, der Einfluß von ZL/ZR, der auf die Gesamtimpedanz Z0 wirkt, aufgrund eines unnötigen Modus weiter unterdrückt werden.

Basierend auf den oben beschriebenen Erkenntnissen unter suchten die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Situ ation näher, um die Effekte der oben beschriebenen Wellig keit B durch Ändern der Frequenz bei der Welligkeit B weiter zu unterdrücken. Als Ergebnis wurde herausgefunden, daß eine Zwischenraumlänge W des Ein-Tor-Oberflächenwellenresonator typs außerordentlich wirksam ist, wenn sie einen Wert von etwa bis zu 1,0 λ hat. Dies wird nachfolgend beschrieben.

Fig. 1B ist eine Draufsicht, die die Elektrodenstruktur ei nes Ein-Tor-SAW-Resonators zeigt. Ein Ein-Tor-SAW-Resonator 11 umfaßt einen Interdigitalwandler (IDT), der durch Anord nen von einem Paar von Interdigitalelektroden 12a und 12b auf einem piezoelektrischen Substrat (nicht gezeigt), der art, daß die Elektrodenfinger einander überkreuzen, defi niert ist. Reflektoren vom Gitter-Typ sind auf den gegen überliegenden Seiten des IDT in der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle vorgesehen, obwohl sie in Fig. 1B nicht speziell gezeigt sind.

Die Interdigitalelektroden 12a und 12b umfassen eine Mehr zahl von Elektrodenfingern 12 _a1 und 12 _a1 und Busbalken 12 _a2 und 12 _b2, die die Elektrodenfinger auf einer Seite derselben jeweils kurzschließen. In diesem Fall ist die oben beschrie bene Zwischenraumlänge W definiert als die Länge eines Zwi schenraums, der zwischen der Spitze jedes Elektrodenfingers 12 _a1 der Interdigitalelektrode 12a auf einer Seite der Elek trode und dem Busbalken 12 _b2 auf der gegenüberliegenden Sei te zu dem Busbalken 12 _a2, mit dem die Elektrodenfinger 12 _a1 verbunden sind, liegt, wobei sich dieselbe in der Längen richtung der Elektrodenfinger erstreckt.

Bezugnehmend auf den Ein-Tor-Oberflächenwellenresonator 11 wurden die jeweiligen Impedanzcharakteristika unter der Be dingung bestimmt, daß lediglich die Zwischenraumlänge W verändert wurde, während die Öffnung der Elektrodenfinger und die Anzahl der Elektrodenfingerpaare konstant gehalten wurden. Die Resultate sind in den Fig. 10-12 gezeigt.

Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen die Impedanzcharakteristika bei den Zwischenraumlängen W von 2,0 λ, 1,0 λ beziehungs weise 0,5 λ. Wie es aus den Fig. 10-12 ersichtlich ist, nähert sich die Frequenzposition der Welligkeit B mit klei ner werdender Zwischenraumlänge B zwischen der Resonanzfre quenz fr und der Antiresonanzfrequenz fa immer mehr der Re sonanzfrequenzseite fr an, obwohl sich die Impedanzcharak teristika nicht verändern.

Fig. 13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Zwi schenraumlänge und der Frequenzposition der Welligkeit B zeigt. In Fig. 13 ist die Frequenzposition der Welligkeit, die entlang der Ordinate aufgetragen ist, ausgedrückt als (Frequenz, bei der die Welligkeit auftritt - Resonanzfre quenz)/Resonanzfrequenz. D. h., daß die Position, die auf der Ordinate aufgetragen ist, durch einen Wert ausgedrückt wird, der erhalten wird, wenn die Frequenz, bei der die Welligkeit auftritt, mit der Resonanzfrequenz normiert wird. Daher stellt der Wert der Frequenzposition der Welligkeit, die entlang der Ordinate aufgetragen ist, dar, wie weit die Frequenz, bei der die Welligkeit auftritt, von der Reso nanzfrequenz entfernt ist. Die Zunahme des Werts bedeutet, daß die Position von der Resonanzfrequenz fr weiter entfernt ist, d. h. näher bei der Antiresonanzfrequenz fa liegt. Wie es aus Fig. 13 zu sehen ist, variiert die Frequenzposition, bei der die Welligkeit B auftritt, wenn die Zwischenraum länge W verändert wird. Es ist zu sehen, daß die Position der Welligkeit B immer näher an die Resonanzfrequenz fr gebracht werden kann, wenn die Zwischenraumlänge W reduziert wird. Daher ist es ersichtlich, daß zur Minimierung der Effekte der unnötigen Welligkeit B ein Einstellen der Zwischenraumlänge W auf einen möglichst kleinen Wert eine wirksame Maßnahme darstellt.

Insbesondere ist zu sehen, daß, wenn die Zwischenraumlänge W etwa 1,0 λ beträgt, die Frequenzposition der Welligkeit B einen Wert von bis zu etwa 0,0175 hat, und nahe bei der Resonanzfrequenz liegt. Als Ergebnis werden die Auswirkungen der Welligkeit B zuverlässig und wirksam eliminiert.

Wenn, wie es oben beschrieben wurde, die Zwischenraumlänge W einen Wert von bis zu etwa 1,0 λ hat, können die Auswir kungen der unnötigen Welligkeit B reduziert werden, wodurch exzellente Impedanzcharakteristika erhalten werden können.

Nachfolgend werden die spezifische Konfiguration und die spezifischen Charakteristika des Oberflächenwellenfilters gemäß dem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel be schrieben. Fig. 14 ist eine Draufsicht auf das Oberflächen wellenfilter des in den Fig. 1A und 1B gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Bei dem Oberflächenwellenfilter 1 wird die Mehrzahl der Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren, die vorzugsweise aus Al bestehen, auf einem LiTaO₃-Substrat vorgesehen. Die Mehr zahl der Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren entspricht den Serienresonatoren S1 und S2 und den Parallelresonatoren P1-P3, die in Fig. 1 gezeigt sind.

Die Wellenlänge, die Öffnung, die Zwischenraumlänge und die Anzahl der IDTs der Parallelresonatoren P1-P3 und der Serienresonatoren S1 und S2 des Oberflächenwellenfilters 1 des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Wie es in Tabelle 2 gezeigt ist, betragen die Zwischenraum längen der Parallelresonatoren P1-P3 etwa 0,5 λ. Für die Serienresonatoren S1 und S2 betragen die Zwischenraumlängen W etwa 1,0 λ, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist.

Die Elektrodendicke von jedem der oben bezeichneten Pa rallelresonatoren P1-P3 und der Serienresonatoren S1 und S2 beträgt vorzugsweise etwa 300 nm, d. h. etwa 7% der Wel lenlänge.

Fig. 15 zeigt die Impedanzcharakteristika der Parallelreso natoren.

In Fig. 15 stellt die durchgezogene Linie die Impedanz charakteristik der Parallelresonatoren P1-P3 des gegen wärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels dar, während die gestrichelte Linie die Impedanzcharakteristika der Ein- Tor-Oberflächenwellenresonatoren darstellt, die auf dieselbe Art und Weise wie die obigen Parallelresonatoren P1-P3 konfiguriert sind, mit Ausnahme davon, daß die Zwischenraum längen W etwa 2,0 λ betragen. Die Filtercharakteristika des Oberflächenwellenfilters des obigen bevorzugten Ausführungs beispiels werden durch eine strichpunktierte Linie F in Fig. 16 dargestellt.

Zum Vergleich stellt eine durchgezogene Linie G in Fig. 15 die Filtercharakteristika des Oberflächenwellenfilters dar, das auf dieselbe Art und Weise wie bei dem bevorzugten Aus führungsbeispiel gebildet ist, jedoch mit der Ausnahme, daß die Parallelresonatoren P1-P3, die eine zwischenraumlänge W = 2,0 λ haben, was durch die gestrichelte Linie in Fig. 15 gezeigt ist, verwendet werden. Ferner zeigt eine gestrichel te Linie H die Filtercharakteristika des Oberflächenwellen filters gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, das auf dieselbe Art und Weise wie das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel gebildet ist, jedoch mit der Ausnahme, daß die Parallelresonatoren P1-P3, die Zwischen raumlängen W haben, die auf etwa 1,0 λ verändert wurden, verwendet werden.

Wie es in Fig. 16 zu sehen ist, existiert in dem Fall der Zwischenraumlänge W = 2,0 λ ein großer Mangel in dem linken Abschnitt des Durchlaßbands, so daß keine guten Filtercha rakteristika erhalten werden können. Andererseits ist bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem die Zwischenraumlänge W etwa 1,0 λ beträgt, der Mangel in dem linken Abschnitt des Durchlaßbandes stark reduziert, d. h. die Flachheit in dem Band ist wesentlich verbessert. Wenn ferner die Parallelresonatoren mit einer Zwischenraumlänge W = 0,5 λ gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet werden, wird die Flachheit in dem Durchlaßband weiter verbessert, so daß herausragende Filtercharakteri stika und ein sehr breites Band erhalten werden.

Bei dem ersten und dem zweiten bevorzugten Ausführungsbei spiel kann ein LiTaO₃-Substrat als das piezoelektrische Substrat verwendet werden. Piezoelektrische Substrate, die aus anderen piezoelektrischen Einkristallen, d. h. aus LiNbO₃, Quarz und dergleichen, bestehen, können jedoch eben falls verwendet werden.

Bei dem oben beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Zwischenraumlänge W für alle Parallelresonatoren P1-P3 vorzugsweise einen Wert von bis zu 1,0 λ. Die Zwischenraumlänge W von zumindest einem der Parallelresonatoren kann jedoch einen Wert von bis zu 1,0 λ haben. Ferner kann für einen oder mehrere der Oberflächen wellenresonatoren die zwischenraumlänge W einen Wert von bis zu etwa 1,0 λ haben.

Zusätzlich ist die Leiter-Typ-Schaltung nicht auf die in Fig. 1A gezeigte Schaltungskonfiguration-begrenzt. Die Se rienresonatoren und die Parallelresonatoren können verbunden werden, um eine geeignete Anzahl von Stufen zu definieren, wie es bei dem herkömmlichen bekannten Leiter-Typ-Filter der Fall ist.

Claims

1. Oberflächenwellenfilter (1) mit folgenden Merkmalen:
einem Eingangsanschluß (2);
einem Ausgangsanschluß (3);
einem Serienarm, der zumindest einen Serienresonator (S1, S2) aufweist, der zwischen dem Eingangsanschluß (2) und dem Ausgangsanschluß (3) angeordnet ist;
einem Parallelarm, der zumindest einen Parallelresonator (P1-P3) aufweist, der zwischen dem Serienarm und einem Referenzpotential angeordnet ist;
einem piezoelektrischen Substrat; und
einer Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren (11), die auf dem piezoelektrischen Substrat aufgebracht und angeordnet sind, um den zumindest einen Serienreso nator (S1, S2) und den zumindest einen Parallelresonator (P1-P3) zu definieren, wobei jeder der Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren (11) einen Interdi gitalwandler mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern (12 _a1, 12 _b1) und zumindest zwei Busbalken (12 _a2, 12 _b2) aufweist, die mit den Elektrodenfingern verbunden sind,
wobei eine Zwischenraumlänge (W) zwischen einem ersten (12 _b1) der zumindest zwei Busbalken des Interdigital wandlers des zumindest einen der Mehrzahl von Ein-Tor-Ober flächenwellenresonatoren (11) und einer Spitze von einem (12 _a1) der Mehrzahl von Elektrodenfingern, die mit einem zweiten (12 _a2) der zumindest zwei Busbalken ver bunden ist, der gegenüber dem ersten der zumindest zwei Busbalken angeordnet ist, einen Wert von bis zu etwa 1,0 λ hat, wobei λ die Wellenlänge einer akustischen Oberflä chenwelle ist.

2. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenraumlänge (W) von zumindest einem der Ein-Tor-Ober flächenwellenresonatoren (P1-P3), die den Pa rallelresonator bilden, einen Wert von bis zu etwa 1,0 λ hat.

3. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1, das ferner eine Mehrzahl von Parallelresonatoren (P1-P3) auf weist, wobei die Zwischenraumlängen (W) von jedem der Parallelresonatoren einen Wert von bis zu etwa 1,0 λ haben.

4. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das piezoelektrische Substrat ein LiTaO₃-Substrat ist.

5. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen ersten, einen zweiten und einen dritten Parallelarm aufweist.

6. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 5, bei dem der erste, der zweite und der dritte Parallelarm zwischen dem zumindest einen Serienarm der Referenzelektrode angeordnet sind, uni eine Leiter-Typ-Schaltung zu defi nieren.

7. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Serienarm zumindest zwei Serien resonatoren (S1, S2) aufweist.

8. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Parallelarm zumindest drei Pa rallelresonatoren (P1-P3) aufweist.

9. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl der Ein-Tor-Oberflächen wellenresonatoren (11) aus Aluminium besteht.

10. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zwischenraumlänge (W) die Zwi schenraumlänge (W) des zumindest einen Parallelresona tors (P1-P3) ist.

11. Oberflächenwellenfilter (1) mit folgenden Merkmalen:
einem Eingangsanschluß (2);
einem Ausgangsanschluß (3);
einem Serienarm, der zumindest einen Serienresonator (S1, S2) aufweist, der zwischen dem Eingangsanschluß (2) und dem Ausgangsanschluß (3) angeordnet ist;
einem Parallelarm, der zumindest einen Parallelresonator (P1-P3) aufweist, der zwischen dem Serienarm und einem Referenzpotential angeordnet ist, wobei der Serienarm und der Parallelarm angeordnet sind, um eine Leiter schaltung zu definieren;
einem piezoelektrischen Substrat; und
einer Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenbauelemen ten/Resonatoren (11), die auf dem piezoelektrischen Sub strat aufgebracht und angeordnet sind, um den zumindest einen Serienresonator (S1, S2) und den zumindest einen Parallelresonator (P1-P3) zu definieren, wobei jeder der Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren (11) einen Interdigitalwandler mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern (12 _a1, 12 _b1) und zumindest zwei Bus balken (12 _a2, 12 _b2) aufweist, die mit den Elektroden fingern (12 _a1, 12 _b1) verbunden sind,
wobei der zumindest eine Parallelresonator (P1-P3) eine Zwischenraumlänge (W) zwischen einem ersten (12 _b1) der zumindest zwei Busbalken des Interdigitalwandlers des Ein-Tor-Oberflächenwellenresonators, der den zumin dest einen Parallelresonator (P1-P3) definiert, und
einer Spitze von einem (12 _a1) der Mehrzahl von Elektro denfingern, die mit einem zweiten (12 _a2) der zumindest zwei Busbalken verbunden sind, der gegenüber dem ersten der zumindest zwei Busbalken angeordnet ist, einen Wert von bis zu etwa 1,0 λ hat, wobei λ die Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle ist.

12. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 11, das ferner ei ne Mehrzahl der Parallelresonatoren (P1-P3) aufweist, wobei die Zwischenraumlängen (W) von jedem der Pa rallelresonatoren einen Wert von bis zu etwa 1,0 λ ha ben.

13. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das piezoelektrische Substrat ein LiTaO₃-Substrat ist.

14. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, das ferner einen ersten, einen zweiten und einen dritten Parallelarm aufweist.

15. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 14, bei dem der erste, der zweite und der dritte Parallelarm zwischen dem zumindest einen Serienarm und der Referenzelektrode angeordnet sind, um die Leiter-Schaltung zu definieren.

16. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem der Serienarm zumindest zwei Serienresonato ren (S1, S2) aufweist.

17. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem der Parallelarm zumindest drei Parallelreso natoren (P1-P3) aufweist.

18. Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem die Mehrzahl der Ein-Tor-Oberflächenwellen resonatoren (11) aus Aluminium besteht.