DE19923963A1

DE19923963A1 - Oberflächenwellenfilter

Info

Publication number: DE19923963A1
Application number: DE19923963A
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
Anticipated expiration: 2019-05-26
Also published as: GB9911693D0; DE19923963B4; JP3228223B2; JPH11340783A; US6208224B1; GB2337886B; GB2337886A

Abstract

Ein Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ umfaßt Serienresonatoren, die als Teil eines Serienarms vorgesehen sind, der zwischen einen Eingangs- und einem Ausgangsanschluß angeordnet ist, und Parallelresonatoren, die jeweils in einer Mehrzahl von Parallelarmen enthalten sind, die zwischen dem Serienarm und einem Referenzpotential definiert sind. Die Serienresonatoren und die Parallelresonatoren umfassen jeweils einen Ein-Tor-Oberflächenwellenresonator, wobei die Parallelresonatoren abwechselnd zu den Serienresonatoren entlang einer Richtung von dem Eingangsanschluß zu dem Ausgangsanschluß angeordnet sind, und wobei die Resonanzfrequenz zumindest eines Parallelresonators zu den Resonanzfrequenzen der anderen Parallelresonatoren unterschiedlich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächen wellenfilter, das eine Mehrzahl von Oberflächenwellenresona toren mit meinem Tor (Ein-Tor-SAW-Resonatoren; SAW = Surface Acoustic Wave = Akustische Oberflächenwelle) aufweist, und insbesondere auf ein Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ, die einer Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren aufweist, die in einer Leiter-Typ-Konfiguration verbunden sind.

Ein herkömmliches Bandfilter umfaßt ein Oberflächenwellen filter mit einer Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ aus einer Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren, die miteinander in einer Leiter-Typ-Konfiguration verbunden sind (siehe bei spielsweise die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 56-19765).

Die Schaltung eines Oberflächenwellenfilters dieses Typs ist insbesondere in Fig. 10 gezeigt. Ein Serienarm ist zwischen einem Eingangsanschluß 51 und einem Ausgangsanschluß (nicht gezeigt) vorgesehen, wobei der Serienarm einen Serienreso nator S1 umfaßt. Ein Parallelresonator P1 ist zwischen den Serienarm und ein Referenzpotential geschaltet, wodurch ein Parallelarm gebildet ist. Obwohl nur ein Serienresonator S1 und ein Parallelresonator P1 in Fig. 10 gezeigt sind, sind eine Mehrzahl von Serienarmen, die eine Mehrzahl von Serien resonatoren enthalten, und eine Mehrzahl von Parallelarmen, die Parallelresonatoren enthalten, angeordnet, um sich in der Richtung von dem Eingangsanschluß 51 zu dem Ausgangsan schluß zu erstrecken.

Üblicherweise haben die Ein-Tor-SAW-Resonatoren, von denen jeder den oben erwähnten Resonator S1 und den oben erwähnten Parallelresonator P1 definiert, eine in Fig. 11 gezeigte Elektrodenstruktur. Wie es in Fig. 11 zu sehen ist, hat der Ein-Tor-SAW-Resonator eine Struktur, bei der ein Paar von Interdigitalelektroden 52a und 52b auf einem piezoelektri schen Substrat (nicht gezeigt) vorgesehen ist, wodurch ein Interdigitalwandler (IDT; IDT = Interdigital Transducer) 52 hergestellt ist. Reflektoren 53 und 54 vom Gitter-Typ sind auf gegenüberliegenden Seiten des IDT 52 in der Ausbrei tungsrichtung der akustischen oberflächenwelle angeordnet.

Fig. 12 zeigt die typischen Filtercharakteristika des Ober flächenwellenbauelements mit einer Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ, das die oben beschriebenen Ein-Tor-SAW-Reso natoren aufweist, die den Serienresonator und den Parallel resonator definieren.

Für ein Bandfilter ist es notwendig, die Dämpfung im Fre quenzbereich außerhalb des Filterdurchlaßbandes zu erhöhen. Entsprechend wird zwecks des Erhöhens der Dämpfung in dem Frequenzbereich außerhalb des Filterdurchlaßbandes eine Verbindungsstruktur vom Spiegelbild-Typ, die in Fig. 13 gezeigt ist, allgemein verwendet.

Eine Verbindungsstruktur vom Spiegelbild-Typ ist eine Struk tur, bei der eine Verbindungsstruktur, die einen Serienreso nator und einen Parallelresonator umfaßt, mit einer Verbin dungsstruktur verbunden ist, die einen Serienresonator und einen Parallelresonator umfaßt, so daß beide Verbindungs strukturen Spiegelbilder zueinander relativ zu der Grenze zwischen den Verbindungsstrukturen definieren. Insbesondere sind die Serien- und Parallelresonatoren der Verbindungs struktur, die durch eine gestrichelte Linie A in Fig. 13 dargestellt sind, mit Abschnitten der Verbindungsstruktur verbunden, die durch eine gestrichelte Linie B neben der gestrichelten Linie A umgeben ist, so daß beide Verbindungs strukturen eine Spiegelbildbeziehung relativ zu einer Grenze zwischen denselben haben. Aufähnliche Art und Weise ist die Verbindungsstruktur, die durch eine gestrichelte Linie C umgeben ist, angeordnet, um eine Spiegelbildbeziehung rela tiv zu einer Grenze zwischen denselben mit der Verbindungs struktur zu haben, die durch die gestrichelte Linie B umge ben ist.

Insbesondere sind auf den entgegengesetzten Seiten der Gren ze die Parallelresonatoren B1 und B2 in dem Grenzbereich der Verbindungsstrukturen angeordnet, der durch die gestrichel ten Linie A und B umgeben ist, und die Serienresonatoren S1 und S2 sind angeordnet, um von dem Verbindungsbereich beider Verbindungsstrukturen jeweils weit entfernt zu sein.

Bei einem Oberflächenwellenfilter des oben beschriebenen Typs ist es erforderlich, daß die Reflexionscharakteristika (VSWR; VSWR = Voltage Standing Wave Ratio = Stehwellenver hältnis) desselben im Filterdurchlaßband niedrig sind. Es ist bekannt, daß zur Reduktion der Reflexionscharakteristika auf einen Wert 2,0, der allgemein erforderlich ist, die Differenz zwischen der Resonanzfrequenz der Serienresona toren S1, S2 und S3 und der Resonanzfrequenz der Parallelre sonatoren P1, P2 und P3 eingestellt wird, siehe beispiels weise in "The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Report", Japan US95-25, EMD95-21, 33 (1995 - 07), S. 39-46.

Insbesondere ist es bekannt, daß bei dem Oberflächenwellen filter mit einer Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ, wie sie in Fig. 13 gezeigt ist, daß VSWR durch Ändern der Diffe renz zwischen der Resonanzfrequenz der Serienresonatoren S1, S2 und S3 und der Resonanzfrequenz der Parallelresonatoren P1, P2 und P3 reduziert werden kann.

In dem oben beschriebenen Stand der Technik wird beschrie ben, daß das VSWR in einem Filterdurchlaßband durch Ändern der Differenz zwischen der Resonanzfrequenz der Serienreso natoren S1, S2 und S3 und der der Parallelresonatoren P1, P2 und P3 reduziert wird. In diesem Stand der Technik wird beschrieben, daß das VSWR variiert wird, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, wenn die obige Resonanzfrequenzdifferenz verän dert wird.

Falls die Differenz zwischen der Resonanzfrequenz des Serienresonators und der Resonanzfrequenz des Parallelre sonators insbesondere klein ist, ist das VSWR auf der niederfrequenten Seite groß, wie es durch eine Fall C in Fig. 14 gezeigt ist. Falls dagegen die oben bezeichnete Frequenzdifferenz klein ist, ist das VSWR auf der höher frequenten Seite groß, wie es durch einen Pfeil D in Fig. 14 gezeigt ist.

Somit besteht im Stand der Technik ein Problem darin, daß, wenn das VSWR auf der niederfrequenten Seite reduziert wird, dasselbe auf der höherfrequenten Seite aber ansteigt und sich somit verschlechtert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Oberflächenwellenfilter zu schaffen, das günstige Dämpfungs eigenschaften hat.

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

Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, haben bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ, die eine Mehrzahl von Serienresonatoren und Parallelresonatoren enthält, wobei das VSWR in einem breiten Frequenzbereich im Filterdurchlaßband reduziert werden kann, wodurch der Einfügungsverlust wesentlich reduziert wird.

Das Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskonfigura tion vom Leiter-Typ umfaßt Serienresonatoren, die in einem Serienarm vorgesehen sind, der zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß positioniert ist, und Parallelreso natoren, die in mehreren Parallelarmen vorgesehen sind, die jeweils zwischen dem Serienarm und dem Referenzpotential positioniert sind. Die Serienresonatoren und die Parallel resonatoren umfassen jeweils einen Ein-Tor-Oberflächen wellenresonator. Die Parallelresonatoren umfassen jeweils einen Ein-Tor-Oberflächenwellenresonator. Die Parallelreso natoren sind abwechselnd zu den Serienresonatoren in einer Richtung angeordnet, die sie von dem Eingangsanschluß zu dem Ausgangsanschluß erstreckt, wobei die Resonanzfrequenz zu mindest von einem der Parallelresonatoren von den Resonanz frequenzen der anderen Parallelresonatoren unterschiedlich ist. Damit können die unterschiedlichen Resonanzpegel in dem Band eingestellt werden, abhängig von der Art und Weise, auf die die Resonanzfrequenzen der Parallelresonatoren unter schiedlich sind, wodurch das VSWR in dem Band wesentlich re duziert werden kann, und wodurch der Einfügungsverlust in einem breiten Frequenzbereich in dem Band stark verbessert werden kann.

Die Elektrodenfingerzwischenräume der Interdigitalwandler der Mehrzahl von Parallelresonatoren sind vorzugsweise voneinander unterschiedlich, so daß die Resonanzfrequenz des zumindest einem Parallelresonators von den Resonanzfre quenzen der anderen Parallelresonatoren unterschiedlich ist. Wenn dementsprechend die Serienresonatoren und die Parallel resonatoren angeordnet sind, um eine Leiter-Typ-Schaltung auf einem piezoelektrischen Substrat zu definieren, kann das Oberflächenwellenfilter mit der in dem Durchlaßband verbes serten VSWR-Charakteristik ohne weiteres geschaffen werden, indem die Elektrodenstruktur eines IDT von einem der Paral lelresonatoren verändert wird. Bei einem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind ein erster, ein zweiter und ein dritter Parallelarm entlang der Rich tung, die sich von dem Eingangsanschluß zu dem Ausgangsan schluß erstreckt, in dieser Reihenfolge angeordnet, wobei die Resonanzfrequenz des Parallelresonators, der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, von den Resonanzfre quenzen der Parallelresonatoren unterschiedlich ist, die in dem ersten bzw. dritten Parallelarm enthalten sind. Bei dem Oberflächenwellenfilter mit der Schaltungskonfiguration vom Leiter-Typ, die eine relativ kleine Anzahl der Parallelre sonatoren enthält, kann eine Reduktion des VSWR in dem Durchlaßband insbesondere auf der niederfrequenten Seite erreicht werden, wodurch ein Oberflächenwellenfilter mit herausragenden Einfügungscharakteristika in dem Durchlaßband geschaffen werden kann.

Die Resonanzfrequenz des Parallelresonators, der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, ist vorzugsweise nie driger als die Resonanzfrequenz von dem Parallelresonator, der in dem ersten und dem dritten Parallelarm enthalten ist, wobei bevorzugterweise die Resonanzfrequenz S1 des Parallel resonators, der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, und die Resonanzfrequenz S2 von zumindest einem der Pa rallelresonatoren, die im ersten und im dritten Parallelarm enthalten ist, angeordnet sind, um folgende Gleichung (1) zu erfüllen:

f2 < f1 < 0,99 × f2 (1).

In diesem Fall kann die VSWR-Charakteristik in dem Band insbesondere auf der niederfrequenten Seite verbessert werden. In diesem Fall sind der Elektrodenfingerzwischenraum L1 des Parallelresonators, der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, und der Elektrodenfingerzwischenraum L2 der Parallelresonatoren, die in dem ersten und/oder dritten Parallelarm enthalten sind, vorzugsweise angeordnet, um folgende Gleichung (2) zu erfüllen:

L2 < L1 < 1,01 × L2 (2).

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

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

Fig. 2 einen Graph, der die VSWR-Charakteristika eines her kömmlichen Oberflächenwellenfilters zeigt;

Fig. 3 einen Graph, der die Beziehung zwischen dem Fre quenzverhältnis der Parallelresonatoren des herkömm lichen Oberflächenwellenfilters und dem VSWR zeigt;

Fig. 4 einen Graph, der die Beziehung zwischen dem Fre quenzverhältnis der Parallelresonatoren des Oberflä chenwellenfilters des ersten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels und dem VSWR zeigt;

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Oberflächenwellenfilter ge mäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6A und 6B Graphen, die die VSWR-Charakteristika und die Einfügungsverlust-Frequenz-Charakteristika der Ober flächenwellenfilter des ersten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels und des herkömmlichen Beispiels zei gen;

Fig. 7 ein erklärendes Schaltungsdiagramm des Oberflächen wellenfilters gemäß einem zweiten bevorzugten Aus führungsbeispiels;

Fig. 8 einen Graph, der die VSWR-Charakteristika und die Einfügungsverlust-Frequenz-Charakteristika der Ober flächenwellenfilter des zweiten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels und des herkömmlichen Beispiels zeigt;

Fig. 9 einen Graph, der die Einfügungsverlust-Frequenz-Cha rakteristika der Oberflächenwellenfilter des zweiten Ausführungsbeispiels und des herkömmlichen Beispiels zeigt;

Fig. 10 ein beispielhaftes Schaltungsdiagramm eines herkömm lichen Oberflächenwellenfilters mit einer Schal tungskonfiguration vom Leiter-Typ;

Fig. 11 eine erklärende Draufsicht auf einen Ein-Tor-SAW-Re sonator;

Fig. 12 einen Graph, der als Beispiel die Dämpfung-Fre quenz-Charakteristika des Oberflächenwellenfilters zeigt;

Fig. 13 ein Schaltungsdiagramm, das die Schaltungskonfigu ration des herkömmlichen Oberflächenwellenfilters zeigt; und

Fig. 14 einen Graph, der die VSWR-Charakteristika des her kömmlichen Oberflächenwellenfilters zeigt.

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm, daß eine Schaltungskonfi guration eines Oberflächenwellenfilters gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei einem Oberflächenwellenfilter 1 sind Serienre sonatoren S1 und S2 zwischen einen Eingangsanschluß 2 und einen Ausgangsanschluß 3 geschaltet, um einen Serienarm zu definieren. Zwischen einem Serienarm und einem Referenzpo tential ist eine Mehrzahl von Parallelarmen vorgesehen. D.h. daß ein erster Parallelresonator P1 zwischen einem Knoten 4, der zwischen dem Eingangsanschluß 2 und dem Serienresonator S1 liegt, und einem Referenzpotential geschaltet ist, um einen ersten Parallelarm zu definieren. Ferner ist ein zwei ter Parallelresonator P2 zwischen einen Knoten 5, der zwi schen den Serienresonatoren S1 und S2 positioniert ist, und das Referenzpotential geschaltet ist, um einen zweiten Pa rallelarm zu definieren. Darüber hinaus ist ein dritter Pa rallelresonator P3 zwischen einen Knoten 6, der zwischen dem Serienresonator S2 und dem Ausgangsanschluß 3 liegt, und dem Referenzpotential geschaltet, um einen dritten Parallelarm zu definieren.

Eines der neuartigen Merkmale des Oberflächenwellenfilters 1 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Resonanzfrequenz des zweiten Parallelresonators P2 von den Resonanzfrequenzen des ersten und des dritten Parallel resonators P1 und P3 unterschiedlich ist, wodurch das VSWR in einem Frequenzbereich in einem Durchlaßband des Filters verringert wird. Dies wird nachfolgend beschrieben.

Im oben beschriebenen Stand der Technik wird ausgeführt, daß die Position der Frequenz, wo das VSWR erhöht wird, durch Ändern der Differenz der Resonanzfrequenz der Serienresona toren und der Resonanzfrequenz der Parallelresonatoren variiert wird. Wahrscheinlich wird dies durch unterschied liche Resonanzen bewirkt, die aufgrund der Impedanzbezie hungen zwischen den Serien- und den Parallelresonatoren auftreten. Die Resonanzpegel werden mit den oben beschrie benen Frequenzdifferenzen variiert.

Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, ist es bei dem herkömmlichen Oberflächenwellenfilter mit einer Mehrzahl von Verbindungs strukturen, von denen jede einen Serienresonator und einen Parallelresonator enthält, und die miteinander in einer Spiegelbildbeziehung verschaltet sind, schwierig, alle diese unterschiedlichen Typen der Resonanz ohne Probleme zu kom binieren. D.h., daß bei dem Oberflächenwellenfilter, das in Fig. 13 gezeigt ist, die Resonanzfrequenzen aller Serienre sonatoren S1-S3 und darüberhinaus die Resonanzfrequenzen aller Parallelresonatoren P1-P3 auf denselben Wert einge stellt sind, da das Filter die Spiegelbildschaltungsan ordnung aufweist. Somit war es bisher schwierig, alle oben beschriebenen Resonanzphänomene nur durch Einstellen der Resonanzfrequenzen zwischen den Serienresonatoren S1-S3 und den Parallelresonatoren P1-P3 zu optimieren.

Bei dem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung werden die oben beschriebenen Differenz resonanzpegel innerhalb des Bandes stark verbessert, indem die Resonanzfrequenzen in der Mehrzahl von Parallelresona toren P1-P3 unterschiedlich gemacht werden, wodurch das VSWR in einem breiten Frequenzbereich in dem Band stark reduziert werden kann.

Bei dem Oberflächenwellenfilter 1, das den ersten, den zwei ten und den dritten Parallelresonator P1-P3 aufweist, die entlang der Richtung von dem Eingangsanschluß zu dem Aus gangsanschluß in der Reihenfolge des ersten, des zweiten und des dritten Parallelresonators angeordnet sind, wie es beim gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fall ist, wird das VSWR auf der niederfrequenten Seite in dem Band stark reduziert, wodurch der Einfügungsverlust wesentlich verbessert wird, wenn die Resonanzfrequenz f1 des zweiten Parallelresonators P2, der an der Mittelposition angeordnet ist, und die Resonanzfrequenz f2 des ersten und des dritten Parallelresonators P1 und P3 f2<f1 und vorzugsweise f2<f1<0,99×f2 erfüllen. Die Grunde für solche vorteilhaften Ergebnisse werden nachfolgend beschrieben.

Bezüglich des Oberflächenwellenfilters mit der gleichen Ver bindungsstruktur, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, d. h. einer Verbindungsstruktur, die erhalten wird, indem die Resona toren S1 und S2 und die Parallelresonatoren P1-P3 auf einem piezoelektrischen Substrat gemäß der folgenden Spezifikati onen angeordnet werden, wurde folgendes VSWR bestimmt:

Serienresonatoren S1 und S2

Länge einer Öffnung: 40 µm
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern: 100 Paare
Anzahl von Elektrodenfingern eines Reflektors: 100

Parallelresonatoren P1 und P3

Länge einer Öffnung: 40 µm
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern: 90 Paare
Anzahl von Elektrodenfingern eines Reflektors: 100

Parallelresonatoren P2

Länge einer Öffnung: 40 µm
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern: 180 Paare
Anzahl von Elektrodenfingern des Reflektors: 100.

Es sei darauf hingewiesen, daß das VSWR ein Index ist, der die Reflexionsmenge des Oberflächenwellenfilters 1 auf der Eingangs- oder Ausgangsseite darstellt. Wenn das VSWR in einem Durchlaßband kleiner wird, verbessern sich die Charak teristika. Wenn insbesondere das Filter als Bandpaßfilter eines tragbaren Telefons verwendet wird, ist es wünschens wert, daß das VSWR einen Wert von bis zu etwa 2 in dem Durchlaßband hat.

In Fig. 2 ist zu sehen, daß die Maximalpunkte E und F des VSWR in dem Band auf der höher- und niederfrequenten Seite existieren. Dies ist ein allgemein beobachtetes Phänomen, das auf die Beziehung der Differenz der Resonanzfrequenz der Serienresonatoren und der Resonanzfrequenz der Parallelreso natoren zum VSWR zurückgeführt wird. Dies ist aufgrund der mehreren Resonanzphänomene in dem Band der Fall.

Anschließend wurde zum Vergleich untersucht, wie der Maxi malpunkt E der niederfrequenten Seite und der Maximalpunkt F auf der höherfrequenten Seite bei diesem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel und bei dem herkömmlichen Beispiel unter schiedlich sind.

Zunächst wurden bei dem herkömmlichen Beispiel die Parallel resonatoren P1-P3 zum gleichen Zeitpunkt verändert, zu dem es sichergestellt wurde, daß die Resonanzfrequenzen der Pa rallelresonatoren P1-P3 gleich waren. Die Änderung des VSWR, die in diesem Fall bewirkt wäre, wird in Fig. 3 gezeigt.

In Fig. 3 ist das Frequenzverhältnis der Parallelresonatoren auf der Abszisse aufgetragen, während das VSWR auf der Ordi nate aufgetragen ist. Das Frequenzverhältnis ist als f1/f0 definiert, wobei f0 die Resonanzfrequenz des Referenzparal lelresonators darstellt, der durch eine herkömmliche Ent wurfstechnik erhalten wird und als optimal angenommen wird, und wobei f1 die Resonanzfrequenz der Parallelresonatoren darstellt.

Ferner stellt in Fig. 3 die durchgezogene Linie die VSWR-Charakteristika auf der höherfrequenten Seite dar, die dem oben beschriebenen Maximalpunkt F auf der höherfrequenten Seite entsprechen, wobei die gestrichelte Linie die VSWR-Charakteristika auf der niederfrequenten Seite darstellt, die dem Maximalpunkt E auf der niederfrequenten Seite ent sprechen.

Wie es in Fig. 3 zu sehen ist, wird mit abnehmendem Fre quenzverhältnis, d. h. die Resonanzfrequenz der Parallelreso natoren nimmt ab, der Maximalpunkt des VSWR auf der nieder frequenten Seite kleiner, d. h. daß sich die Charakteristika verbessern. Bezüglich des Maximalpunkts F des VSWR auf der höherfrequenten Seite werden die Charakteristika jedoch mit abnehmender Resonanzfrequenz immer schlechter. D.h., daß zu sehen ist, daß bei einem Frequenzverhältnis, wo das VSWR auf der niederfrequenten Seite nur um etwa 0,1 bis 0,2 verbes sert wird, daß VSWR auf der höherfrequenten Seite die Tole ranz, nämlich den Wert von etwa 2, übersteigt.

Fig. 4 stellt die Resultate da, die erhalten werden, wenn nur die Frequenz des zweiten Parallelresonators P2 des Ober flächenwellenfilters 1 des obigen bevorzugten Ausführungs beispiels verringert wird. Das Frequenzverhältnis der Pa rallelresonatoren ist auf der Abszisse aufgetragen, in die sem Fall ist das Frequenzverhältnis definiert als (die Resonanzfrequenz des zweiten Parallelresonators P2)/(die Resonanzfrequenz des ersten und des dritten Parallelreso nators P1 und P3), wobei die Resonanzfrequenzen des ersten und des dritten Parallelresonators P1 und P3 fest sind, und einen Wert haben, der der oben beschriebenen Standardfre quenz des herkömmlichen Beispiels, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ähnlich ist.

Wie in Fig. 4 zu sehen ist, wird, wenn die Resonanzfrequenz des zweiten Parallelresonators reduziert wird, der Maximal punkt des VSWR auf der niederfrequenten Seite ausreichend klein (siehe die gestrichelte Linie). Andererseits wird, wenn die Resonanzfrequenz des zweiten Parallelresonators P2 reduziert wird, die VSWR-Charakteristik auf der niederfre quenten Seite verringert, wie es durch die gestrichelte Linie gezeigt ist. Die Änderung der VSWR-Charakteristik auf der höherfrequenten Seite ist jedoch eher klein im Vergleich zu dem in Fig. 3 gezeigten herkömmlichen Beispiel.

Es ist zu sehen, daß, wenn das Verhältnis der Resonanz frequenz des zweiten Parallelresonators relativ zu der Resonanzfrequenz des ersten und des dritten Parallelreso nators P1 und P3 bis zu dem Wert von etwa 0,990 variiert wird, das VSWR auf der höherfrequenten Seite auf einen Wert von etwa 2,0 erhöht wird, wobei der Maximalpunkt des VSWR auf der niederfrequenten Seite um etwa 0,5 verbessert wird.

Dementsprechend ist zu sehen, daß durch Einstellen der Resonanzfrequenz des zweiten Parallelresonators in dem Bereich, der durch die obige Gleichung (1) definiert ist, die VSWR-Charakteristik auf der höherfrequenten Seite bis zu etwa 2 reduziert wird, wobei die VSWR-Charakteristik auf der niederfrequenten Seite wesentlich verbessert wird, wodurch der Einfügungsverlust in einem breiten Frequenzbereich stark reduziert wird.

Nachfolgend wird ein konkreteres Beispiel für das Oberflä chenwellenfilter 1 des ersten bevorzugten Ausführungsbei spiels beschrieben.

Wie es in der Draufsicht von Fig. 5 zu sehen ist, wurden die Serienresonatoren S1 und S2 und die Parallelresonatoren P1-P3, von denen jeder einen Ein-Tor-SAW-Resonator auf weist, auf einen LiTaO₃-Substrat 11 geschaffen. Die Elektro denfingerzwischenräume des IDT der Parallelresonatoren P1-P3 wurden eingestellt, wie es in der nachfolgend ausgeführ ten Tabelle 1 dargelegt ist. D. h., daß der Elektrodenfin gerzwischenraum des zweiten Parallelresonators P2 auf etwa 2,110 µm eingestellt wurde, wobei dieser Wert höher als der Elektrodenfingerzwischenraum von etwa 2,100 µm des ersten und des dritten Parallelresonators P1 und P3 ist.

Die Resonanzfrequenzen der Parallelresonatoren P1-P3 sind nachfolgend in Tabelle 1 für diesen Fall aufgelistet.

Insbesondere beträgt die Resonanzfrequenz des zweiten Paral lelresonators P2 etwa 1938 MHz, wobei dieser Wert kleiner als die Resonanzfrequenz von etwa 1948 MHz des ersten und des dritten Parallelresonators P1 und P3 ist. Das oben be schriebene Frequenzverhältnis der Parallelresonatoren be trägt etwa 0,9952.

Zum Vergleich wurde als herkömmliches Beispiel ein Oberflä chenwellenfilter auf dieselbe Art und Weise wie beim oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch mit Ausnahme davon, daß alle Elektrodenzwischenräume des IDT der Parallelresonatoren P1-P3 auf etwa 2,100 µm eingestellt wurden, hergestellt.

Fig. 6A zeigt die VSWR-Charakteristika des Oberflächenwel lenfilters des oben bevorzugten Ausführungsbeispiels und des Vergleichsbeispiels, während Fig. 6B die Einfügungsver lust-Frequenz-Charakteristika derselben darstellt.

In den Fig. 6A und 6B stellen die durchgezogenen Linien die Charakteristika des gegenwärtig bevorzugten Ausführungs beispiels dar, während die gestrichelten Linien das herkömm liche Beispiel zeigen.

Wie es in den Fig. 6A und 6B zu sehen ist, werden die VSWR-Charakteristika in dem Band des Oberflächenwellen filters 1 des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels im Vergleich zu den Charakteristika des Oberflächenwellen filters des herkömmlichen Beispiels verbessert. Insbesondere wird das VSWR auf den niederfrequenten Seite wirksam redu ziert, wodurch der Verlust auf der niederfrequenten Seite um 0,5 dB reduziert wird.

Somit wird durch Längermachen des Elektrodenzwischenraums des IDT des zweiten Parallelresonators P2 im Vergleich zu dem Elektrodenzwischenraum des ersten und des dritten Pa rallelresonators die Impedanzrelevanz auf der niederfre quenten Seite stark verbessert, wobei gleichzeitig die Reflexionscharakteristika ebenfalls wesentlich verbessert werden.

Fig. 7 ist ein Schaltungsdiagramm eines Oberflächenwellen filters gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Oberflächenwellenfilter 21 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels ist auf eine Art und Weise konfiguriert, die zu der des Oberflächenwellenfilters 1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels ähnlich ist, jedoch mit der Ausnahme, daß drei Serienresonatoren S1-S3 in dem Serienarm angeordnet sind. D. h., daß ein Serien resonator im Vergleich zu dem Oberflächenwellenfilter 1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels hinzugefügt worden ist.

Bei dem oben beschriebenen Oberflächenwellenfilter 21 wurde ein LiTaO₃-Substrat verwendet. Ein-Tor-SAW-Resonatoren, die die Serienresonatoren S1-S3 und die Parallelresonatoren P1-P3 definieren, wurden auf dem LiTaO₃-Substrat angeordnet, das als piezoelektrisches Substrat verwendet wird, auf eine Art und Weise, die ähnlich zu der beim ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist.

Die nachfolgend dargelegte Tabelle 2 listet die Elektroden fingerzwischenräume der IDTs des ersten, des zweiten und des dritten Parallelresonators P1-P3 auf. Zusätzlich sind ebenfalls die Resonanzfrequenzen der Parallelresonatoren P1-P3 in Tabelle 2 aufgelistet.

Zum Vergleich wurde als herkömmliches Beispiel ein-Oberflä chenwellenfilter hergestellt, das auf eine Art und Weise konfiguriert war, die zu der des zweiten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels ähnlich war, jedoch mit der Ausnahme, daß die Elektrodenzwischenräume der IDTs der Parallelresonatoren P1-P3 auf etwa 2,100 µm eingestellt wurden, wie es in der folgenden Tabelle 2 auf gelistet ist. Die Resonanzfrequenzen der Parallelresonatoren P1-P3 in dem Oberflächenwellen filter des herkömmlichen Beispiels sind ebenfalls in der folgenden Tabelle 2 aufgelistet.

Tabelle 2

Fig. 8 stellt die VSWR-Charakteristika des Oberflächenwel lenfilters 21 des zweiten bevorzugte Ausführungsbeispiels und des Oberflächenwellenfilters des herkömmlichen Beispiels dar, die auf die oben beschriebene Art und Weise hergestellt worden sind, wobei Fig. 9 die Einfügungs-Verlust-Frequenz-Charak teristika der Filter darstellt.

In den Fig. 8 und 9 stellen die durchgezogenen Linien die Charakteristik des Oberflächenwellenfilters gemäß dem zwei ten bevorzugten Ausführungsbeispiel dar, während die gestri chelten Linien die Charakteristika des herkömmlichen Bei spiels darstellen.

Wie es in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, können bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel die VSWR-Charakte ristika der niederfrequenten Seite wirksam verbessert werden. Entsprechend kann, wie es aus Fig. 9 ersichtlich ist, der Verlust in einem breiten Frequenzbereich insbeson dere auf der niederfrequenten Seite in dem Band reduziert werden.

Bei dem oben beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Resonanzfrequenz des zweiten Parallelresonators P2 bezüglich der des ersten und des dritten Parallelresonator P1 und P3 durch Ändern des Elek trodenzwischenraums variiert. Um die Resonanzfrequenz zu variieren, können jedoch verschiedene Verfahren verwendet werden, um die Elektrodenfingerbreite zu ändern, oder es kann ein Dünnfilm, der in der Lage ist, die Schallgeschwin digkeit zu variieren, auf den Interdigitalelektroden ange bracht werden, die den IDT bilden, und dergleichen, und zwar zusätzlich zu der Art und Weise des Änderns des Elektroden zwischenraums. Somit besteht bezüglich der Art und Weise zum Variieren der Resonanzfrequenz des zweiten Parallelresona tors P2 bezüglich des ersten und des dritten Parallelreso nators P1 und P3 keine spezielle Begrenzung.

Ferner wurden bei dem ersten und dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel Oberflächenwellenfilter vom Leiter-Typ beschrieben, von denen jeder drei Parallelresonatoren ent hielt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf solche Ober flächenwellenfilter vom Leiter-Typ begrenzt. Dieselbe ist dagegen auf einen Oberflächenwellenfilter anwendbar, das zumindest vier Parallelresonatoren enthält.

Claims

1. Oberflächenwellenfilter mit einer Schaltungskonfigura tion vom Leiter-Typ, mit folgenden Merkmalen:
einem Eingangsanschluß (2);
einem Ausgangsanschluß (3);
zumindest einem Serienarm;
einer Mehrzahl von Parallelarmen;
einer Mehrzahl von Serienresonatoren (S1, S2; S1, S3), die in dem zumindest einen Serienarm enthalten sind, der zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluß (2, 3) angeordnet ist;
einer Mehrzahl von Parallelresonatoren (P1-P3), die jeweils in der Mehrzahl von Parallelarmen enthalten sind, die zwischen dem zumindest einen Serienarm und ei nem Referenzpotential positioniert sind,
wobei die Serienresonatoren (S1, S2; S1, S3) und die Pa rallelresonatoren (P1-P3) jeweils einen Ein-Tor-Ober flächenwellenresonator umfassen, wobei die Parallelre sonatoren abwechselnd mit den Serienresonatoren entlang einer Richtung, die sich von dem Eingangsanschluß (2) zu dem Ausgangsanschluß (3) erstreckt, angeordnet sind, und
wobei eine Resonanzfrequenz von zumindest einem der Pa rallelresonatoren zu Resonanzfrequenzen der anderen der Mehrzahl von Parallelresonatoren unterschiedlich ist.

2. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Parallelresonatoren (P1-P3) eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern umfaßt, wobei Elektrodenfinger zwischenräume der Interdigitalwandler der Mehrzahl von Parallelresonatoren (P1-P3) voneinander unterschied lich sind, so daß die Resonanzfrequenz des zumindest einen Parallelresonators zu den Resonanzfrequenzen der anderen der Mehrzahl von Parallelresonatoren unter schiedlich ist.

3. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein erster, ein zweiter und ein dritter Parallelarm ent lang der Richtung, die sich von dem Eingangsanschluß (2) zu dem Ausgangsanschluß (3) erstreckt, in dieser Reihen folge angeordnet sind, wobei die Resonanzfrequenz des Parallelresonators (P2), der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, zu den Resonanzfrequenzen der Parallelre sonatoren (P1, P3), die in dem ersten und dem dritten Parallelarm enthalten sind, unterschiedlich ist.

4. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 3, bei dem die Re sonanzfrequenz des Parallelresonators (P2) der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, niedriger als die der Parallelresonatoren (P1, P3) ist, die in dem ersten und dem dritten Parallelarm enthalten sind.

5. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 3 oder 4, bei dem, wenn f1 die Resonanzfrequenz des Parallelresonators (P2) darstellt, der in dem zweiten Arm enthalten ist, und f2 die Resonanzfrequenz von zumindest einem der Parallelre sonatoren, die in dem ersten und dem dritten Parallelarm enthalten sind, darstellt, die folgende Gleichung (1) erfüllt ist:
f2 < f1 < 0,99 × f2 Gleichung (1).

6. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem der Elektrodenfingerzwischenraum des Parallelresona tors (P2), der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, zu den Elektrodenfingerzwischenräumen der Parallelreso natoren (P1, P3), die in zumindest einem des ersten und dritten Parallelarms enthalten sind, unterschiedlich ist, so daß die Resonanzfrequenz des Parallelresonators (P2), der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, zu den Resonanzfrequenzen der Parallelresonatoren (P1, P3), die in dem zumindest einen des ersten oder dritten Pa rallelarms enthalten sind, unterschiedlich ist.

7. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 6, bei dem, wenn L1 den Elektrodenfingerzwischenraum des Parallelresona tors (P2), der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, darstellt, und wenn L2 den Elektrodenfingerzwischenraum der Parallelresonatoren die in zumindest einem des er sten und des dritten Parallelarms enthalten sind, ent spricht, die folgende Gleichung (2) erfüllt ist:
L2 < L1 < 1,01 × L2 Gleichung (2).

8. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl der Parallelresonatoren (P1-P3) zumindest drei Parallelresonatoren umfaßt.

9. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl von Parallelresonatoren zumindest vier Parallelresonatoren umfaßt.

10. Oberflächenwellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl von Parallelresonatoren eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern umfaßt, und wobei ein Dünnfilm, der angeordnet ist, um die Schallgeschwin digkeit zu verändern, an den Interdigitalelektroden haf tet.

11. Oberflächenwellenfilter mit folgenden Merkmalen:
einem Eingangsanschluß (2);
einem Ausgangsanschluß (3);
zumindest einem Serienarm;
zumindest zwei Parallelarmen;
einer Mehrzahl von Serienresonatoren (S1, S2; S1-S3) die in dem zumindest einen Serienarm enthalten sind, der zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluß (2, 3) angeordnet ist; und
einer Mehrzahl von Parallelresonatoren (P1, P3), die je weils in den zumindest zwei Parallelarmen enthalten sind, die zwischen dem zumindest einen Serienarm und ei nem Referenzpotential angeordnet sind,
wobei die Serienresonatoren (S1, S2; S1-S3) und die Parallelresonatoren (P1-P3) jeweils einen Ein-Tor-Ober flächenwellenresonator umfassen, wobei die Parallel resonatoren abwechselnd zu den Serienresonatoren entlang einer Richtung angeordnet sind, die sich von dem Ein gangsanschluß (2) zu dem Ausgangsanschluß (3) hin er streckt, und wobei Resonanzfrequenzen der zumindest zwei Parallelresonatoren unterschiedlich sind.

12. Oberflächenwellenresonator nach Anspruch 11, bei dem die zumindest zwei Parallelresonatoren eine Mehrzahl von In terdigitalwandlern umfassen, wobei Elektrodenfingerzwi schenräume der Interdigitalwandler der zumindest zwei Parallelresonatoren voneinander unterschiedlich sind, so daß die Resonanzfrequenz von einem der zumindest zwei Parallelresonatoren zu der Resonanzfrequenz des anderen der zumindest zwei Parallelresonatoren unterschiedlich ist.

13. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 11 oder 12, bei dem ein erster, ein zweiter und ein dritter Parallelarm entlang der Richtung, die sich von dem Eingangsanschluß (2) zu dem Ausgangsanschluß (3) erstreckt, in dieser Reihenfolge angeordnet sind, wobei die Resonanzfrequenz des Parallelresonators (P2), der in dem zweiten Pa rallelarm enthalten ist, zu den Resonanzfrequenzen der Parallelresonatoren (P1, P3), die in dem ersten und dem dritten Parallelarm enthalten sind, unterschiedlich ist.

14. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 13, bei dem die Resonanzfrequenz des Parallelresonators (P2), der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, niedriger als die je des Parallelresonators ist, der in dem ersten und dem dritten Parallelarm enthalten ist.

15. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 13, bei dem, wenn f1 die Resonanzfrequenz des Parallelresonators (P2) dar stellt, der in dem zweiten Arm enthalten ist, und wenn f2 die Resonanzfrequenz von zumindest einem der Paral lelresonatoren darstellt, die in dem ersten und dem dritten Parallelarm (P1, P3) enthalten sind, die fol gende Gleichung (1) erfüllt ist:
f2 < f1 < 0,99 × f2 Gleichung (1).

16. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 13, bei dem der Elektrodenfingerzwischenraum des Parallelresonators (P2), der in dem zweiten Parallelarm enthalten ist, zu den Elektrodenfingerzwischenräumen der Parallelresona toren (P1, P3) unterschiedlich ist, die in zumindest einem Arm des ersten und des dritten Parallelarms ent halten sind, so daß die Resonanzfrequenz des Parallel resonators (P2), der in dem zweiten Parallelarm enthal ten ist, zu den Resonanzfrequenzen der Parallelresona toren (P1, P3) unterschiedlich ist, die in dem zumindest einen Arm des ersten und dritten Parallelarms enthalten sind.

17. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 16, bei dem, wenn L1 den Elektrodenfingerzwischenraum des Parallelresona tors (P2) darstellt, der in dem zweiten Parallelarm ent halten ist, und wenn L2 den Elektrodenfingerzwischenraum der Parallelresonatoren (P1, P3) darstellt, die in zu mindest einem Parallelarm des ersten und des dritten Parallelarms enthalten sind, die folgende Gleichung (2) erfüllt ist:
L2 < L1 < 1,01 × L2 Gleichung (2).

18. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 11, bei dem die Mehrzahl von Parallelresonatoren (P1-P3) zumindest drei Parallelresonatoren umfaßt.

19. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 11, bei dem die Mehrzahl von Parallelresonatoren zumindest vier Pa rallelresonatoren umfaßt.

20. Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 11, bei dem die Mehrzahl von Parallelresonatoren eine Mehrzahl von In terdigitalwandlern aufweist, und bei dem ein Dünnfilm, der angeordnet ist, um die Schallgeschwindigkeit zu än dern, an den Interdigitalelektroden haftet.