DE60218552T2

DE60218552T2 - Akustische Oberflächenwellenfilteranordnung

Info

Publication number: DE60218552T2
Application number: DE60218552T
Authority: DE
Inventors: Masaru Nagaokakyo-shi Yata; Kazunobu Nagaokakyo-shi Shimoe; Yoichi Nagaokakyo-shi Sawada; Hiroki Nagaokakyo-shi Watanabe; Yuichi Nagaokakyo-shi Takamine
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: US20020109431A1; TWI282662B; KR20020063135A; EP1227584B1; US6710676B2; DE60218552D1; CN1288931C; KR100434424B1; JP3780408B2; JP2002300005A; EP1227584A1; CN1367634A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Oberflächenwellenfilterbauelemente, die als Bandpassfilter verwendet werden, in Mobiltelefonen und anderen Elektronikvorrichtungen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Oberflächenwellenfilterbauelemente mit einer Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion und im Wesentlichen gleicher Eingangs- und Ausgangsimpedanz.
2. Beschreibung der verwandten Technik
In letzter Zeit war mit der Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung von Mobiltelefonen die Entwicklung zusammengesetzter Komponenten mit zusammengesetzten mehreren Funktionen zusätzlich zu der Reduzierung der Anzahlen beinhalteter Komponenten und der Miniaturisierung derselben in Gange. Unter derartigen Umständen wurde immer mehr Forschung betrieben, um ein Oberflächenwellenfilterbauelement, das eine Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion aufweist, die üblicherweise als eine Balun-Funktion bezeichnet wird, als ein Oberflächenwellenfilterbauelement, das in der HF-Stufe eines Mobiltelefons verwendet wird, zu erzeugen. Ein derartiges Oberflächenwellenfilterbauelement wird bisher in ein Mobiltelefon zur Verwendung in dem GSM-System und anderen Mobiltelefonsystemen eingebaut.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 9-205342 z. B. beschreibt ein Oberflächenwellenfilterbauelement mit der Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion.
18 zeigt schematisch eine Draufsicht, die die Elektrodenstruktur eines Beispiels eines longitudinalgekoppelten Resonatortyp-Oberflächenwellenfilterbauelements, das eine Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion aufweist, darstellt. In einem Oberflächenwellenfilterbauelement 100 sind eine Eingangsimpedanz und Ausgangsimpendanz im Wesentlichen gleich und eine Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion ist bereitgestellt. Auf einem piezoelektrischen Substrat sind drei Interdigitalwandler (IDTs; IDT = interdigital transducer) 102 bis 104 entlang einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet. Außerhalb des Bereichs, in dem die IDTs 102 bis 104 angeordnet sind, sind Reflektoren 101 und 105 entlang der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet. Die IDTs 102 und 104 sind üblicherweise miteinander verbunden und sind mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 106 verbunden. Die Kanten des IDT 103 sind mit einem ersten symmetrischen Signalanschluss 107 bzw. einem zweiten symmetrischen Signalanschluss 108 verbunden.
In dem Filterbauelement, das die Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion aufweist, müssen in Bezug auf die Übertragungscharakteristika innerhalb des Durchlassbandes zwischen dem unsymmetrischen Signalanschluss und dem ersten symmetrischen Signalanschluss und die Übertragungscharakteristika innerhalb des Durchlassbandes zwischen dem unsymmetrischen Signalanschluss und dem zweiten symmetrischen Signalanschluss, die Amplitudencharakteristika gleich sein und eines der Filter muss um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das andere Filter sein. Zusätzlich müssen außerhalb des Durchlassbandes die Amplitudencharakteristika und die Phasencharakteristika gleich sein.
Die Amplitudengleichheit bzw. -symmetrie und die Phasengleichheit sind wie unten ausgedrückt, wenn das Filterbauelement, das die Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion aufweist, als ein Bauelement mit drei Toren betrachtet wird, wobei z. B. ein unsymmetrischer Eingangsanschluss ein Tor 1 ist und einer erster und ein zweiter symmetrischer Ausgangsanschluss ein Tor 2 und ein Tor 3 sind.
Amplitudengleichheit = |A|. In diesem Fall gilt
A = |20logS21| – |20logS31|.
Phasengleichheit = |B – 180|. B = |⦟S21 – ⦟S31|.
S21 stellt einen Übertragungskoeffizienten von dem ersten Tor zu dem zweiten Tor da. S31 stellt einen Übertragungskoeffizienten von dem ersten Tor zu dem dritten Tor da. Das Symbol A stellt die Differenz zwischen einem Dezibel-Wert von S21 und einem Dezibel-Wert von S31 dar.
Idealerweise beträgt in dem Durchlassband des Filterbauelements die Amplitudengleichheit 0 dB und die Phasengleichheit beträgt 0 Grad. Außerhalb des Durchlassbandes desselben beträgt die Amplitudengleichheit 0 dB und die Phasengleichheit beträgt 180 Grad.
In dem in 18 gezeigten Oberflächenwellenfilterbauelement 100 jedoch sind die Symmetrien nicht ideal und nicht ausreichend. Der Grund hierfür ist der, dass, da die Überbrückungskapazität zwischen dem IDT 103 und den IDTs 102 und 104 an jeder Seite zu dem symmetrischen Signalanschluss 107 hinzugefügt wird und eine Kapazität zwischen dem symmetrischen Signalanschluss 108 und einem Massepotential eingefügt wird, die symmetrischen Signalanschlüsse 107 und 108 unterschiedliche parasitäre Kapazitäten aufweisen. So gehen aufgrund der Differenz zwischen den parasitären Kapazitäten die Symmetrien, insbesondere die Symmetrien außerhalb des Durchlassbandes, verloren und dadurch nimmt eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes ab.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Oberflächenwellenfilterbauelement mit einer Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion bereit, das derart angeordnet ist, dass die Symmetrien außerhalb des Durchlassbandes stark verbessert werden und eine Reduzierung einer Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes verhindert wird. Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Kommunikationsvorrichtung bereit, die ein derartiges neuartiges Oberflächenwellenfilterbauelement umfasst.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist ein Oberflächenwellenfilterbauelement eine gleiche Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz auf und umfasst einen unsymmetrischen Signalanschluss, einen ersten und einen zweiten symmetrischen Signalanschluss, 2^n-1 erste Oberflächenwellenfilter, die zwischen den unsymmetrischen Signalanschluss und den ersten symmetrischen Signalanschluss geschaltet sind, und 2^n-1 zweite Oberflächenwellenfilter, die zwischen den unsymmetrischen Signalanschluss und den zweiten symmetrischen Signalanschluss geschaltet sind, wobei n eine Ganzzahl gleich 1 oder mehr ist. In diesem Filterbauelement ist eine der Eingangs- und Ausgangsimpedanz jedes des ersten und zweiten Filters etwa vier mal die andere Impedanz und die zweiten Oberflächenwellenfilter sind um 180 Grad außer Phase in Bezug auf die ersten Oberflächenwellenfilter.
Zusätzlich könnte jedes der ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter einen oder mehrere Interdigitalwandler aufweisen, die in einer Richtung angeordnet sind, in der sich eine akustische Oberflächenwelle ausbreitet, und zumindest einer der Interdigitalwandler könnte in einer Breitenrichtung eines Elektrodenfingerineinandergreifens halbiert sein, um einen ersten und einen zweiten IDT-Abschnitt zu definieren, die in Serie zueinander geschaltet sind.
Ferner könnte jedes der ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter eine Struktur aufweisen, in der ein vorläufiges Oberflächenwellenfilter mit im Wesentlichen einer gleichen Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz in einer derartigen Weise aufgebaut ist, dass zumindest ein Interdigitalwandler in einer Breitenrichtung eines Elektrodenfingerineinandergreifens halbiert ist, um einen ersten und einen zweiten Interdigitalwandlerabschnitt zu definieren.
Das vorläufige Oberflächenwellenfilter könnte ein longitudinalgekoppeltes Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter sein. Zusätzlich könnte das longitudinalgekoppelte Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter drei Interdigitalwandler aufweisen, die in einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet sind, und ein mittlerer Interdigitalwandler oder Interdigitalwandler an beiden Seiten könnten in der Breitenrichtung eines Elektrodenfingerineinandergreifens halbiert sein, um den ersten und den zweiten Interdigitalwandlerabschnitt zu definieren.
Ferner könnte jedes der ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter einen oder mehrere Interdigitalwandler aufweisen und zumindest ein Interdigitalwandler könnte in einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle halbiert sein, um einen ersten und einen zweiten Interdigitalwandlerabschnitt zu definieren.
Zusätzlich könnte jedes der ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter eine Struktur aufweisen, bei der ein vorläufiges Oberflächenwellenfilter mit in etwa gleicher Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz in einer derartigen Weise aufgebaut ist, dass zumindest ein Interdigitalwandler in einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle halbiert ist. Obwohl das vorläufige Oberflächenwellenfilter nicht spezifisch bezeichnet ist, ist es vorzugs weise ein longitudinalgekoppeltes Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter.
Das vorläufige longitudinalgekoppelte Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter könnte drei Interdigitalwandler aufweisen und ein mittlerer Interdigitalwandler könnte in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle halbiert sein.
Zusätzlich könnten vorzugsweise entweder die ersten Interdigitalwandlerabschnitte oder die zweiten Interdigitalwandlerabschnitte mit einem Massepotential verbunden sein. Mit dieser Anordnung ist eine der Eingangsimpedanz und der Ausgangsimpedanz des SAW-Filters zwischen dem symmetrischen Anschluss und dem unsymmetrischen Anschluss vorzugsweise etwa vier mal die andere Impedanz desselben.
Zusätzlich könnte jedes der ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter eine Struktur aufweisen, in der ein Oberflächenwellenfilter mit einer Mehrzahl von Interdigitialwandlern in einer derartigen Weise aufgebaut ist, dass zumindest zwei der Interdigitalwandler in Serie geschaltet sind.
Zusätzlich könnte jedes der ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter eine Struktur aufweisen, in der ein vorläufiges Oberflächenwellenfilter mit im Wesentlichen gleicher Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz in einer derartigen Weise aufgebaut ist, dass zumindest zwei der Interdigitalwandler in Serie geschaltet sind. Vorzugsweise ist ferner das vorläufige Oberflächenwellenfilter ein longitudinalgekoppeltes Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter.
In diesem Fall könnte das longitudinalgekoppelte Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter drei Interdigitalwandler aufweisen und die Interdigitalwandler, die an beiden Seiten in einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet sind, könnten in Serie geschaltet sein.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kommunikationsvorrichtung das Oberflächenwellenfilterbauelement weiterer bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, das ein Bandpassfilter definiert.
Weitere Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch eine Draufsicht eines Oberflächenwellenfilterbauelements gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt schematisch eine Draufsicht eines Oberflächenwellenfilterbauelements, das verwandte Technik ist, zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Graph, der einen Amplitudengleichheitsvergleich zwischen dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und der verwandten Technik zeigt.
4 ist ein Graph, der einen Phasengleichheitsvergleich zwischen dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und der verwandten Technik zeigt.
5 ist ein Graph, der Dämpfung-Frequenz-Charakteristika der Oberflächenwellenfilterbauelemente des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung und der verwandten Technik zeigt.
6 zeigt schematisch eine Draufsicht, die eine Modifizierung des Oberflächenwellenfilterbauelements des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 zeigt schematisch eine Draufsicht, die eine weitere Modifizierung des Oberflächenwellenfilterbauelements des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 zeigt schematisch eine Draufsicht, die eine weitere Modifizierung des Oberflächenwellenfilterbauelements des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 zeigt schematisch eine Draufsicht, die ein Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 zeigt schematisch eine Draufsicht, die eine Modifizierung des Oberflächenwellenfilterbauelements des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 ist ein Graph, der einen Amplitudengleichheitsvergleich zwischen dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und der verwandten Technik zeigt.
12 ist ein Graph, der eine Phasengleichheitsvergleich zwischen dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel und der verwandten Technik zeigt.
13 ist ein Graph, der Dämpfung-Frequenz-Charakteristika der Oberflächenwellenfilterbauelemente des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und der verwandten Technik zeigt.
14 zeigt schematisch eine Draufsicht, die ein Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
15 zeigt schematisch eine Draufsicht, die eine Modifizierung des Oberflächenwellenfilterbauelements des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 zeigt schematisch eine Draufsicht, die eine weitere Modifizierung des Oberflächenwellenfilterbauelements des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
17 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch die Struktur einer Kommunikationsvorrichtung darstellt, die das Oberflächenwellenfilterbauelement weiterer bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfasst.
18 zeigt schematisch eine Draufsicht eines Oberflächenwellenfilterbauelements mit einer Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion, das verwandte Technik definiert, zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Nun werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Details bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Oberflächenwellenbauelement zur Verwendung als z. B. ein DCS-Empfangsfilter mit einem Durchlassband von etwa 1 GHz bis etwa 3 GHz darstellt.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Oberflächenwellenfilterbauelement vorzugsweise eine Elektrodenstruktur, die in 1 gezeigt ist, auf einem Substrat, das vorzugsweise aus 45±5-Grad-Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiTaO₃ (was nicht gezeigt ist) hergestellt ist.
Ein Oberflächenwellenfilterbauelement 200 umfasst vorzugsweise ein erstes Oberflächenwellenfilter 201 und ein zweites Oberflächenwellenfilter 216, das um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das erste Oberflächenwellenfilter ist.
Das erste Oberflächenwellenfilter 201 weist Interdigitalwandler (IDTs) 203 bis 205 auf, die in einer Richtung angeordnet sind, in der sich eine akustische Oberflächenwelle ausbreitet. Reflektoren 202 und 206 sind an jeder Seite des Bereichs, in dem die IDTs 203 bis 205 angeordnet sind, in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet.
Der IDT 203 ist in einer Richtung in zwei IDT-Abschnitte 203A und 203B aufgeteilt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle ist. Ähnlich ist der IDT 205 in der Richtung in zwei IDT-Abschnitte 205A und 205B aufgeteilt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle ist. Die IDT-Abschnitte 203A und 203B sind in Serie zueinander geschaltet und die IDT-Abschnitte 205A und 205B sind ebenso in Serie zueinander geschaltet.
Der IDT-Abschnitt 203A des IDT 203 ist üblicherweise mit dem IDT-Abschnitt 205A des IDT 205 verbunden, um mit einem Anschluss 215 verbunden zu sein. Der Anschluss 215 ist mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 231 verbunden. Die IDT-Abschnitte 203B und 205B sind mit Kanten der IDT-Abschnitte 203A und 205A verbunden, die gegenüberliegend zu den Kanten derselben sind, die mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 231 verbunden sind. Die verbleibenden Kanten der IDT-Abschnitte 203B und 205B sind mit Massepotentialen verbunden.
Eine Kante des mittleren IDT 204 ist mit einem Massepotential verbunden und die andere Kante desselben ist mit einem ersten symmetrischen Signalanschluss 212 verbunden. In dem Oberflächenwellenfilter 201 ist die Impedanz des Anschluss 215 vorzugsweise etwa vier mal die Impedanz des symmetrischen Signalanschluss 212.
Das Oberflächenwellenfilter 201 ist äquivalent zu einer Modifizierung eines vorläufigen longitudinalgekoppelten Resonatortyp-Oberflächenwellenfilters 300, das in 2 gezeigt ist. Insbesondere ist das Oberflächenwellenfilter 300 in einer derartigen Weise entworfen, dass eine Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz im Wesentlichen gleich sind und das Filter 300 drei IDTs 302 bis 304 aufweist, die entlang einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet sind. Bezugszeichen 301 und 305 bezeichnen Reflektoren. In dem Oberflächenwellenfilter 300 sind die IDTs 302 und 304, die an jeder Seite angeordnet sind, wie oben gezeigt ist, in einer Richtung in die ersten IDT-Abschnitte und die zweiten IDT-Abschnitt aufgeteilt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle ist. Dann sind die ersten und zweiten IDT-Abschnitte in Serie geschaltet, um das Oberflächewellenfilter 201 zu definieren. Mit dieser Anordnung ist die Impedanz an dem Anschluss 215 vorzugsweise etwa vier mal so hoch wie die Impedanz an dem symmetrischen Signalanschluss 212.
Das zweite Oberflächenwellenfilter 216 ist vorzugsweise ähnlich wie das erste Oberflächenwellenfilter 201 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass die Polarität eines mittleren IDT 220 invertiert ist. Anders ausgedrückt sind Reflektoren 217 und 222 wie die Reflektoren 202 und 206 aufgebaut. Ein IDT 219, der in IDT-Abschnitte 219A und 219B aufgeteilt ist, und ein IDT 212, der in IDT-Abschnitte 221A und 221B aufgeteilt ist, sind wie die IDTs 203 und 205 aufgebaut.
Wie oben erwähnt wurde, ist die Polarität des IDT 220 relativ zu der Polarität des IDT 204 invertiert. Folglich ist das Oberflächenwellenfilter 216 um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das Oberflächenwellenfilter 201.
Die IDTs 219A und 221A des zweiten Oberflächenwellenfilters 216 sind üblicherweise miteinander verbunden und sind mit einem Anschluss 230 verbunden. Der Anschluss 230 ist mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 231 verbunden. Die IDT-Abschnitte 219B und 221B der IDTs 219 und 221 sind mit Massepotentialen verbunden. Zusätzlich ist eine Kante des IDT 220 mit einem Massepotential verbunden und die andere Kante desselben ist mit einem zweiten symmetrischen Signalanschluss 227 verbunden.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der mittlere IDT 204 des ersten Oberflächenwellenfilters 201 mit dem ersten symmetrischen Signalanschluss 212 verbunden und der mittlere IDT 220 des zweiten Oberflächenwellenfilters 216 ist mit dem zweiten symmetrischen Signalanschluss 227 verbunden. Die Anschlüsse 215 und 230 sind mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 231 verbunden. Diese Anordnung ermöglicht die Bildung des Oberflächenwellenfilterbauele ments 200 mit im Wesentlichen gleicher Eingangs- und Ausgangsimpedanz und der Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion. In 1 sind für eine einfachere Darstellung die IDTs und die Reflektoren schematisch gezeigt. So unterscheidet sich die Anzahl von Elektrodenfingern von der Anzahl von Elektrodenfingern, die in dem realen Filterbauelement beinhaltet sind.
Als Nächstes werden detaillierte Charakteristika des Oberflächenwellenfilterbauelements 200 basierend auf experimentellen Ergebnissen beschrieben.
Zum Vergleich wird das vorläufige longitudinalgekoppelte Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter 300, das in 2 gezeigt ist, als verwandet Technik verwendet. Eine detaillierte Beschreibung über den Entwurf des longitudinalgekoppelten Resonatortyp-Oberflächenwellenfilters 300 wird bereitgestellt.
Breite eines Elektrodenfinger-Ineinandergreifens W: 74,8 λI (λI: die Wellenlänge des IDT)
Anzahl von Elektrodenfingern der IDTs 302, 303 und 304: 23, 33 und 23
IDT-Wellenlänge λI: 2,14 μm
Reflektorwellenlänge λR: 2,19 μm
Anzahl von Reflektorelektrodenfingern: 150
Zwischenraum zwischen benachbarten IDTs (Entfernung zwischen den Mitten benachbarter Elektrodenfinger): 0,32 λI
Zwischenraum zwischen IDT und Reflektor (Entfernung zwischen den Mitten benachbarter Elektrodenfinger): 0,53 λI
Tastverhältnis des IDT: 0,63
Tastverhältnis des Reflektors: 0,57
Dicke des Elektrodenfingers: 0,088 λI
In dem Oberflächenwellenfilterbauelement 300, das wie oben entworfen ist, sind die IDTs 302 und 304 typischerweise miteinander verbunden, um mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 313 verbunden zu sein. Die Kanten des IDT 303 sind mit einem ersten bzw. zweiten symmetrischen Signalanschluss 308 und 309 verbunden. Bei dieser Anordnung wurden die Charakteristika des Filterbauelements 300 gemessen.
Ferner wurde unter der gleichen Bedingung wie derjenigen des longitudinalgekoppelten Resonatortyp-Oberflächenwellenfilters 300 als verwandet Technik, das wie oben beschrieben hergestellt wurde, das Oberflächenwellenfilterbauelement 200 entworfen. Wie oben erwähnt wurde, wurden in den Oberflächenwellenfiltern 201 und 216 jedoch die IDTs 203, 205, 219 und 221 in der Richtung halbiert, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle ist. Die Polarität des IDT 220 war relativ zu der Polarität des IDT 204 invertiert. In dem Oberflächenwellenfilterbauelement 200 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels war die Breite eines Elektrodenfingerineinandergreifens 37 λI, um die Eingangs- und Ausgangsimpedanz des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels und der verwandten Technik auszugleichen. In Bezug auf den übrigen Aufbau und eine Anordnung von Elementen war das Oberflächenwellenfilterbauelement 200 des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels ähnlich aufgebaut wie das Oberflächenwellenfilterbauelement 300.
3 zeigt Amplitudengleichheiten in beiden der Oberflächenwellenfilterbauelemente 200 und 300. 4 zeigt Phasengleichheiten derselben und 5 zeigt Dämpfung-Frequenz-Charakteristika derselben. In den 3 bis 5 sind die Charakteristika der verwandten Technik durch unterbrochene Linien angezeigt und die Charakteristika des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels sind durch durchgezogene Linien angezeigt.
Offensichtlich verändert sich in Bezug auf die Amplitudengleichheiten, die in 3 gezeigt sind, die Amplitudengleichheit der verwandten Technik stark in einem Bereich von etwa 3 GHz bis etwa 6 GHz und sie beträgt mehr als etwa 10 dB nahe 5 GHz. Im Gegensatz dazu ist die Amplituden gleichheit des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels in dem Bereich von etwa 3 GHz bis etwa 6 GHz auf etwa 1 dB oder weniger eingeschränkt. Zusätzlich wurde entdeckt, dass die Amplitudengleichheit bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel sogar in dem Bereich von Frequenzen unterhalb von etwa 1 GHz verbessert werden kann.
Ähnliche Ergebnisse waren bei den in 4 gezeigten Phasengleichheiten zu sehen. In der verwandten Technik verändert sich in einem Bereich von etwa 3 GHz bis 6 GHz die Phasengleichheit stark in einem Bereich von 0 bis 180 Grad. Im Gegensatz dazu liegt in dem gleichen Frequenzbereich die Phasengleichheit des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels innerhalb eines Bereichs von etwa 170 Grad bis etwa 180 Grad. Selbst in dem Bereich von Frequenzen unterhalb von 1 GHz kann offensichtlich die Phasengleichheit des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels wesentlich verbessert werden.
Wie oben gezeigt wurde, ist in den Frequenzbereichen außerhalb des Durchlassbandes (von etwa 1 GHz bis etwa 3 GHz) die Amplitudengleichheit des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels nahe bei etwa 0 dB und die Phasengleichheit desselben ist nahe bei etwa 180 Grad. Als eine Folge zeigt sich, wie in 5 gezeigt ist, dass eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes stark ansteigt. Es zeigt sich, dass verglichen mit der verwandten Technik bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel in dem Frequenzbereich unterhalb von 1 GHz die Dämpfung um etwa 10 dB ansteigt. In dem Frequenzbereich unterhalb von etwa 3 GHz nimmt die Dämpfung um etwa 15 dB zu und insbesondere nimmt sie nahe bei 4,5 GHz um mehr als etwa 40 dB zu.
Der Grund, dass die Amplitudengleichheit und die Phasengleichheit verbessert sind und dadurch die Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes in dem Oberflächenwellenfilterbauelement 200 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie oben beschrieben wurde, erhöht ist, ist wie folgt.
In der in 2 gezeigten verwandten Technik werden unterschiedliche parasitäre Kapazitäten an dem symmetrischen Signalanschluss 308 und dem symmetrischen Signalanschluss 309 erzeugt. Anders ausgedrückt fungiert die parasitäre Kapazität, die zu dem symmetrischen Signalanschluss 309 hinzugefügt wird, hauptsächlich als eine Überbrückungskapazität zwischen dem mittleren IDT 303 und den IDTs 302 und 304 an jeder Seite. Im Gegensatz dazu ist die parasitäre Kapazität, die zu dem symmetrischen Signalanschluss 308 hinzugefügt wird, hauptsächlich eine Kapazität, die zwischen dem symmetrischen Signalanschluss 308 und dem Massepotential eingefügt wird. So scheint es aufgrund unterschiedlicher Einflüsse der parasitären Kapazitäten, dass die Symmetrien, insbesondere die Amplitudengleichheit und die Phasengleichheit außerhalb des Durchlassbandes, verloren gehen, mit dem Ergebnis, dass die Dämpfung sinkt.
Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch sind Massepotentiale um den ersten und den zweiten symmetrischen Signalanschluss 212 und 227 herum vorhanden. So fungieren die parasitären Kapazitäten, die zu beiden symmetrischen Signalanschlüssen hinzugefügt werden hauptsächlich als Kapazitäten zwischen den Anschlüssen und den Massepotentialen. Entsprechend wird eine gleiche parasitäre Kapazität zu dem ersten und dem zweiten symmetrischen Signalanschluss 212 und 227 hinzugefügt. Folglich scheint es, dass, da wenig Differenz zwischen den parasitären Kapazitäten besteht, die zu den symmetrischen Signalanschlüssen 212 und 227 hinzugefügt werden, die Amplitudengleichheit außerhalb des Durchlassbandes nahe etwa 0 dB wird und die Phasengleichheit nahe etwa 180 Grad wird, mit dem Ergebnis, dass die Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes wesentlich ansteigt.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Oberflächenwellenfilterbauelement 200 vorzugsweise zwei longitudinalgekoppelte Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter des 3-IDT-Typs. Alternativ könnten, wie in 6 gezeigt ist, ein erstes und ein zweites Oberflächenwellenfilter 703 und 704 parallel zu einem ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter 701 und 702 geschaltet sein. Das erste und das zweite Oberflächenwellenfilter 701 und 702 sind ähnlich wie die Oberflächenwellenfilter 201 und 216 des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels aufgebaut. Zusätzlich sind die Oberflächenwellenfilter 703 und 704 auch ähnlich wie die Oberflächenwellenfilter 201 und 216 aufgebaut.
Eine Kante des Oberflächenwellenfilters 701 und eine Kante des Oberflächenwellenfilters 702 sind gemeinsam miteinander verbunden und ähnlich sind eine Kante des Oberflächenwellenfilters 703 und eine Kante des Oberflächenwellenfilters 704 gemeinsam miteinander verbunden. Dann sind dieselben mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 705 verbunden. Der erste und der zweite symmetrische Signalanschluss 706 und 707 sind mit den mittleren IDTs der Oberflächenwellenfilter 701 und 703 und den mittleren IDTs der Oberflächenwellenfilter 702 und 704 verbunden. Wie hier gezeigt ist, kann selbst mit der Struktur, die die vier Oberflächenwellenfilter verwendet, wenn die Filter ähnlich aufgebaut sind wie das Filter des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes ähnlich erhöht werden.
Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung die Anzahl von IDTs jedes des ersten und des zweiten Oberflächenwellenfilters nicht auf drei eingeschränkt. Bei einer Modifizierung, wie in 7 gezeigt ist, z. B. gibt es Filter, die zwei IDTs aufweisen, die ein erstes Oberflächenwellenfilter 201A und ein zweites Oberflächenwellenfilter 216A umfassen. Das erste Oberflächenwellenfilter 201A weist eine Struktur auf, bei der der IDT 203 von dem Oberflächenwellenfilter 201 entfernt ist. Das zweite Oberflächenwellenfilter 216A weist eine Struktur auf, bei der der IDT 221 von dem Oberflächenwellenfilter 216 entfernt ist. Die Zwischenräume zwischen den Reflektoren und den IDTs sind ähnlich wie die Zwischenräume, die bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel gesetzt sind.
Eine Kante des IDT 204 ist mit dem ersten symmetrischen Signalanschluss 212 verbunden und eine Kante des IDT 220 ist mit dem zweiten symmetrischen Signalanschluss 227 verbunden. Eine Kante jedes der IDTs 205 und 219 ist mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 231 verbunden.
Wie in 8 gezeigt ist, könnten Oberflächenwellenfilter des 5-IDT-Typs als jedes des ersten und des zweiten Oberflächenwellenfilters 201B und 216B verwendet werden. Hier sind die IDTs 251 und 252 auf jeder Seite der IDTs 203 und 205 in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet. Mit Ausnahme von dieser Anordnung ist das Oberflächenwellenfilter 201B ähnlich aufgebaut wie die Oberflächenwellenfilter 201. Ähnlich ist das zweite Oberflächenwellenfilter 216B ähnlich aufgebaut wie das Oberflächenwellenfilter 216, mit der Ausnahme, dass die IDTs 253 und 254 außerhalb der IDTs 219 und 221 in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet sind.
In Bezug auf das modifizierte Oberflächenwellenfilterbauelement, das in jeder der 7 und 8 gezeigt ist, ist bei dem ersten Oberflächenwellenfilter eine der Eingangsimpedanz und der Ausgangsimpedanz vorzugsweise etwa vier mal die andere Impedanz. Ähnlich ist bei dem zweiten Oberflächenwellenfilter eine der Eingangsimpedanz und der Ausgangsimpedanz vorzugsweise etwa vier mal die andere Impedanz und das zweite Filter ist um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das erste Filter. Zusätzlich sind 2^n-1 erste und zweite Filter miteinander verbunden und die Gesamtzahl der ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter beträgt 2ⁿ, wobei n eine Ganzzahl von 1 oder mehr ist. Diese Oberflächenwellenfilter sind in der gleichen Weise verbunden wie das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel und dadurch kann eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes ähnlich erhöht werden. Um erwünschte Frequenzcharakteristika zu erhalten, können die Breite eines Elektrodenfingerineinandergreifens und die Anzahl von IDTs wie benötigt eingestellt werden. Ferner könnten, falls dies nötig ist, Fallen hinzugefügt werden.
9 zeigt schematisch eine Draufsicht der Elektrodenstruktur eines Oberflächenwellenfilterbauelements gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Oberflächenwellenfilterbauelement ähnlich wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein DCS-Empfangsfilter mit einem Durchlassband von etwa 1 GHz bis etwa 3 GHz.
Die in 9 gezeigte Elektrodenstruktur ist vorzugsweise auf einem Substrat angeordnet, das aus einem 40±5-Grad-Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiTaO₃, das nicht gezeigt ist, hergestellt ist.
Ein Oberflächenwellenfilterbauelement 800 umfasst ein erstes und zweites akustisches Filter 801 und 802 und ein erstes und ein zweites Oberflächenwellenfilter 803 und 804. Dies bedeutet, dass das Filterbauelement 800 ein Oberflächenwellenfilterbauelement mit einer Vier-Element-Struktur ist.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement 800 ist durch ein Parallel-Schalten zweier Oberflächenwellenfilterbauelemente 1100, die äquivalent zu einer in 10 gezeigten Modifizierung sind, aufgebaut.
Für ein leichtes Verständnis erfolgt zuerst eine Beschreibung der Struktur des in 10 gezeigten Oberflächenwellenfilterbauelements 1100. Das Oberflächenwellenfilterbauelement 1100 umfasst vorzugsweise ein erstes Oberflächenwellenfilter 1101 und ein zweites Oberflächenwellenfilter 1115, das um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das erste Oberflächenwellenfilter 1101 ist.
Das erste Oberflächenwellenfilter 1101 ist äquivalent zu einem vorläufigen longitudinalgekoppelten Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter mit im Wesentlichen gleicher Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz und mit drei IDTs, von denen der mittlere IDT in einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle halbiert ist. Insbesondere ist ein mittlerer IDT 1104 in IDT-Abschnitte 1104A und 1104B aufgeteilt. IDTs 1103 und 1105 sind an jeder Seite des IDT 1104 in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet. Reflektoren 1102 und 1106 sind in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle außerhalb des Bereichs, in dem die IDTs 1103, 1104 und 1105 angeordnet sind, angeordnet.
Von den IDT-Abschnitten 1104A und 1104B ist eine Kante des IDT-Abschnitts 1104A mit einem Massepotential verbunden und die andere Kante des IDT-Abschnitts 1104A und eine Kante des IDT-Abschnitts 1104B sind durchgehend angeordnet, während die andere Kante des IDT-Abschnitts 1104B mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 1129 verbunden ist. Eine Kante jedes der IDTs 1103 und 1105 ist mit einem Massepotential verbunden und die verbleibenden Kanten der IDTs 1103 und 1105 sind gemeinsam miteinander verbunden und sind mit einem ersten symmetrischen Signalanschluss 1114 verbunden.
Ähnlich ist in dem zweiten Oberflächenwellefilter 1115 ein mittlerer IDT 1118 in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle halbiert, um einen ersten IDT-Abschnitt 1118A und einen zweiten IDT-Abschnitt 1118B zu definieren. Eine Kante des IDT-Abschnitts 1118B ist mit einem Massepotential verbunden. Eine Kante des IDT-Abschnitts 1118A ist mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 1129 verbunden. Eine Kante jedes der IDTs 1117 und 1119 ist mit einem Massepotential verbunden. Die verbleibenden Kanten derselben sind gemeinsam miteinander verbunden und sind mit dem zweiten symmetrischen Signalanschluss 1128 verbunden. Bezugszeichen 1116 und 1120 bezeichnen Reflektoren.
Wie oben erwähnt wurde, ist eine Kante des IDT-Abschnitts 1104A mit dem Massepotential verbunden und eine Kante des IDT-Abschnitts 1104B ist mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 1129 verbunden. So ist in dem Oberflächenwellenfilter 1101 die Impedanz des Anschluss 1129 vorzugsweise etwa vier mal die Impedanz des Oberflächenwellenfilters 1114. Ähnlich unterscheidet sich bei dem Oberflächenwellenfilter 1115 die Impedanz des Anschluss 1129 vorzugsweise von der Impedanz des Anschluss 1128.
Zwischen den unsymmetrischen Signalanschluss 1129 und den ersten und den zweiten symmetrischen Signalanschluss 1114 und 1128 sind das erste und das zweite Oberflächenwellenfilter 1101 und 1115 geschaltet, wie oben gezeigt ist. So kann wie in dem Fall des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eine Dämpfung außerhalb eines Durchlassbandes erhöht werden.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung des Oberflächenwellenfilterbauelements 800 gemäß dem in 9 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. In dem Oberflächenwellenfilterbauelement 800 sind zwei Oberflächenwellenfilterbauelemente 1100, die jeweils das erste und das zweite Oberflächenwellenfilter 1101 und 1115 aufweisen, parallel geschaltet. Anders ausgedrückt sind die Oberflächenwellenfilter 801 und 803 ähnlich wie das Oberflächenwellenfilter 1101 aufgebaut und die Oberflächenwellenfilter 802 und 804 sind ähnlich aufgebaut wie das Oberflächenwellenfilter 1115.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement 800 gemäß dem in 9 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise gemäß den gleichen Bedingungen wie den Bedin gungen des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, das oben beschrieben wurde, entworfen, um die Charakteristika desselben zu messen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den 11 bis 13 durch durchgezogene Linien angezeigt. Zum Vergleich sind die Charakteristika der in 2 gezeigten verwandten Technik in den 11 bis 13 durch unterbrochene Linien angezeigt.
Wie in den 11 bis 13 klar gezeigt ist, sind selbst bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel parasitäre Kapazitäten, die zu dem ersten und dem zweiten symmetrischen Signalanschluss hinzugefügt werden, im Wesentlichen gleich. So können verglichen mit der verwandten Technik die Amplitudengleichheit und die Phasengleichheit außerhalb des Durchlassbandes verbessert werden. Insbesondere wird, wie in 11 gezeigt ist, bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel außerhalb des Durchlassbandes (in den Frequenzbereichen unterhalb von 1 GHz und über 3 GHz) die Amplitudengleichheit nahe 0 dB und, wie in 12 klar gezeigt ist, wird die Phasengleichheit nahe 180 Grad. Folglich kann, wie in 13 gezeigt ist, eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes wesentlich erhöht werden.
In dem Oberflächenwellenfilterbauelement 1100 mit der in 10 gezeigten Zwei-Element-Struktur können die gleichen Vorteile wie diejenigen, die bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel erhalten werden, erhalten werden. Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt, dass das Oberflächenwellenfilterbauelement 800 die Vier-Element-Struktur aufweist und das Oberflächenwellenfilterbauelement 1100 die Zwei-Element-Struktur aufweist, wie in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die gleichen Vorteile wie diejenigen bei dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel können durch ein Verbinden der 2^n-1 ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter erhalten werden, wobei in jedem derselben die Eingangs- und Ausgangsimpedanz vorzugsweise etwa vier mal so hoch ist wie eine der Ausgangs- und Eingangsimpedanz und eines der Filter um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das andere Filter ist.
14 zeigt schematisch die Elektrodenstruktur eines Oberflächenwellenfilterbauelements gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient das Oberflächenwellenfilterbauelement vorzugsweise auch zur Verwendung als ein DCS-Empfangsfilter, das ein Durchlassband von etwa 1 GHz bis etwa 3 GHz aufweist.
Die in 14 gezeigte Elektrodenstruktur ist vorzugsweise auf einem Substrat angeordnet, das aus einem 40±5-Grad-Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiTaO₃ hergestellt ist, das nicht gezeigt ist, um ein Oberflächenwellenfilterbauelement 1500 bereitzustellen.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement 1500 umfasst ein erstes und ein zweite Oberflächenwellenfilter 1501 und 1513, wobei in jedem derselben die Impedanz an einer Kante etwa vier mal die Impedanz an der andere Kante ist. Das erste Oberflächenwellenfilter 501 ist um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das zweite Oberflächenwellenfilter 1513. Das erste Oberflächenwellenfilter 1501 weist eine Struktur auf, in der ein vorläufiges longitudinalgekoppeltes Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter mit drei IDTs derart entworfen ist, dass die Eingangsimpedanz und die Ausgangsimpedanz im Wesentlichen gleich sind, wobei IDTs, die an beiden Seiten des mittleren IDT angeordnet sind, in Serie geschaltet sind. Anders ausgedrückt, sind IDTs 1503 bis 1505 in einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet. Eine Kante jedes der IDTs 1503 und 1505 an jeder Seite des mittlere IDT in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle ist gemeinsam miteinander verbunden. Dann ist die andere Kante des IDT 1503 mit einem Massepotential verbunden und die andere Kante des IDT 1505 ist mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 1512 verbunden. So sind die IDTs 1503 und 1505 in Serie geschaltet.
Eine Kante des mittleren IDT 1504 ist mit einem Massepotential verbunden und die andere Kante desselben ist mit einem ersten symmetrischen Signalanschluss 1510 verbunden. Bezugszeichen 1502 und 1506 bezeichnen Reflektoren.
Das zweite Oberflächenwellenfilter 1513 ist ähnlich wie das erste Oberflächenwellenfilter 1501 aufgebaut. Insbesondere ist eine Kante des mittleren IDT 1516 mit einem Massepotential verbunden und die andere Kante desselben ist mit einem zweiten symmetrischen Signalanschluss 1522 verbunden. Eine Kante jedes der IDTs 1515 und 1517 an jeder Seite des mittleren IDT ist miteinander verbunden und die verbleibende Kante des IDT 1517 ist mit einem Massepotential verbunden. Die verbleibende Kante des IDT 1515 ist mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 1512 verbunden. So sind der IDT 1515 und der IDT 1517 in Serie zwischen das Massepotential und den unsymmetrischen Signalanschluss 1512 geschaltet. Bezugszeichen 1514 und 1518 bezeichnen Reflektoren.
Wie oben gezeigt ist, ist, wenn die Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle als eine Pfeil X-Richtung in 14 gesetzt ist, in dem ersten Oberflächenwellenfilter 1501 der IDT 1505, der vor der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle vorhanden ist, mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 1512 verbunden. In dem zweiten Oberflächenwellenfilter 1513 ist der IDT 1515, der an einem Anfangspunkt der Richtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet ist, mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 1512 verbunden. Mit dieser Anordnung ist das erste Oberflächenwellenfilter 1501 um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das zweite Oberflächenwellenfilter 1513.
So sind bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Kante des ersten Oberflächenwellenfilters 1501 und eine Kante des zweiten Oberflächenwellenfilters 1513 gemeinsam miteinander verbunden, um mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 1512 verbunden zu sein. Eine Kante jedes der mittleren IDTs 1504 und 1516 des ersten und des zweiten Oberflächenwellenfilters 1501 und 1513 ist mit dem ersten und dem zweiten symmetrischen Signalanschluss verbunden. Als ein Ergebnis sind in dem Oberflächenwellenfilterbauelement die Eingangsimpedanz und die Ausgangsimpedanz ausgeglichen und die Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion wird bereitgestellt.
Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind ähnlich wie bei dem ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel parasitäre Kapazitäten, die zu dem ersten und dem zweiten symmetrischen Signalanschluss 1510 und 1522 hinzugefügt werden, im Wesentlichen gleich. Entsprechend nimmt wie bei dem ersten und dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, da die Amplitudengleichheit und die Phasengleichheit verbessert sind, eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes wesentlich zu.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement 1500, das in 14 gezeigt ist, verwendet das erste und das zweite Oberflächenwellenfilter 1501 und 1513 des 3-IDT-Typs. Wie in 15 gezeigt ist, könnten jedoch Oberflächenwellenfilter 1501A und 1513A des 5-IDT-Typs verwendet werden.
In dem in 15 gezeigten Oberflächenwellenfilterbauelement 1500A sind IDTs 1531, 1532, 1533 und 1534 zusätzlich außerhalb der IDTs 1503 und 1505 und der IDTs 1515 und 1517, die in 14 gezeigt sind, in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet. Mit Ausnahme dieser Anordnung ist das Oberflächenwellenfilterbauelement 1500A vorzugsweise das gleiche wie das in 14 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel. Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von IDTs jedes longitudinalgekoppelten Resonatortyp-Oberflächenwellenfilters nicht auf die angegebenen eingeschränkt.
Zusätzlich könnten, wie in 16 zeigt ist, zwei erste und zweite Oberflächenwellenfilter verwendet werden, um ein Oberflächenwellenfilterbauelement mit einer Vier-Element-Struktur bereitzustellen. Bei dem in 16 gezeigten Oberflächenwellenfilterbauelement 1500B sind zwei erste Oberflächenwellenfilter 1501 und 1501A und zwei zweite Oberflächenwellenfilter 1513 und 1513A verbunden, um das Oberflächenwellenfilterbauelement mit der Vier-Element-Struktur zu erzeugen.
Wie bei dem oben beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel in dem ersten und zweiten Oberflächenwellenfilter eine der Eingangs- und Ausgangsimpedanz vorzugsweise etwa vier mal so hoch wie eine der Ausgangs- und Eingangsimpedanz. Das zweite Oberflächenwellenfilter ist um 180 Grad außer Phase in Bezug auf das erste zweite Oberflächenwellenfilter. Zusätzlich sind 2^n-1 erste und zweite Oberflächenwellenfilter miteinander verbunden, wobei n eine Ganzzahl von 1 oder mehr ist. Insgesamt werden 2ⁿ Oberflächenwellenfilter verwendet, um das Oberflächenwellenfilterbauelement der vorliegenden Erfindung aufzubauen. Ähnlich kann die Differenz zwischen parasitären Kapazitäten, die zu dem ersten und zweiten symmetrischen Signalanschluss hinzugefügt wird, reduziert werden und dadurch kann eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes erhöht werden.
Jedes des ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels verwendet vorzugsweise das Substrat, das aus 40±5-Grad-Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiTaO₃ hergestellt ist, das nicht gezeigt ist. Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Substrat ist jedoch nicht auf ein derartiges piezoelektrisches Substrat eingeschränkt. Zum Beispiel könnte die vorliegende Erfindung ein Substrat verwenden, das aus 64-72-Grad-Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiNbO₃ gebildet ist, oder ein Substrat, das aus 41-Grad-Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiNbO₃ gebildet ist, oder ein weiters geeigne tes Material und Substrate. Mit dieser Anordnung können auch die gleichen Vorteile erhalten werden.
17 zeigt schematisch ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Kommunikationsvorrichtung 160, die zumindest eines oder Oberflächenwellenfilterbauelemente gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wurden, umfasst.
In 17 ist ein Duplexer 162 mit einer Antenne 161 verbunden. Zwischen den Duplexer 162 und empfangsseitige Mischer 163 und 163a sind ein Schalter SW, ein Oberflächenwellenfilter 164 einer HF-Stufe und Verstärker 165 und 165a geschalten. Zusätzlich sind Oberflächenwellenfilter 169 und 169a einer Zf-Stufe mit den Mischern 163 und 163a verbunden. Zwischen den Duplexer 162 und einen sendeseitigen Mischer 166 sind ein Verstärker 167 und ein Oberflächenwellenfilter 168 einer HF-Stufe geschaltet.
Als das Oberflächenwellenfilter 164, das in die Kommunikationsvorrichtung 160 eingebaut ist, kann ein Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß einem beliebigen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben sind, geeigneterweise verwendet werden.
Wie oben beschrieben wurde, ist in dem Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in jedem des ersten und zweiten Oberflächenwellenfilters eine der Eingangs- und Ausgangsimpedanz vorzugsweise etwa vier mal die andere Impedanz. Zusätzlich ist das zweite Oberflächenwellenfilter um 180 Grad außer Phase zu dem ersten Oberflächenwellenfilter. Außerdem sind 2^n-1 erste und zweite Oberflächenwellenfilter zwischen den unsymmetrischen Signalanschluss und den ersten symmetrischen Signalanschluss und zwischen den unsymmetrischen Signalanschluss und den zweiten symmetrischen Signalanschluss geschaltet. Entsprechend ist die Differenz zwischen den parasitären Kapazitäten, die zu dem ersten und dem zweiten symmetrischen Signalanschluss hinzugefügt werden, stark reduziert und dadurch wird die Amplitudengleichheit und die Phasengleichheit wesentlich verbessert. Als ein Ergebnis kann in dem Oberflächenwellenfilterbauelement mit der Symmetrisch-Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion und gleicher Eingangs- und Ausgangsimpedanz eine Dämpfung außerhalb des Durchlassbandes wesentlich erhöht werden.
Während bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, sollte zu erkennen sein, dass Modifizierungen und Veränderungen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert ist, für Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich sein werden.

Claims

Ein Oberflächenwellenfilterbauelement (200), das eine im Wesentlichen gleiche Eingangs- und Ausgangsimpedanz aufweist, wobei das Filterbauelement folgende Merkmale aufweist: einen unsymmetrischen Signalanschluss (231); einen ersten und einen zweiten symmetrischen Signalanschluss (212, 227); 2^n-1 erste Oberflächenwellenfilter (201), die zwischen den unsymmetrischen Signalanschluss (231) und den ersten symmetrischen Signalanschluss (212) geschaltet sind, wobei n eine Ganzzahl größer oder gleich 1 ist; und 2^n-1 zweite Oberflächenwellenfilter (216), die zwischen den unsymmetrischen Signalanschluss (231) und den zweiten symmetrischen Signalanschluss (227) geschaltet sind; wobei: die Eingangs- und Ausgangsimpedanz eines Endes (215) des ersten Oberflächenwellenfilters (201) in etwa vier mal die des ersten symmetrischen Signalanschluss (212) ist und die Eingangs- und Ausgangsimpedanz eines Endes (230) des zweiten Oberflächenwellenfilters (216) in etwa vier mal die des zweiten symmetrischen Signalanschluss (227) ist; die zweiten Oberflächenwellenfilter (216) um 180 Grad außer Phase in Bezug auf die ersten Oberflächenwellenfilter (201) sind; und die ersten und die zweiten Oberflächenwellenfilter (201, 216) parallel zu dem unsymmetrischen Signalanschluss (231) geschaltet sind und die Eingangs- und Ausgangsimpedanz des unsymmetrischen Signalanschluss (231) im Wesentlichen gleich der Summe der Eingans- und Ausgangsimpedanz des ersten und zweiten symmetrischen Signalanschluss (212, 227) ist.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem jedes der ersten (201) und zweiten (216) Oberflächenwellenfilter eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern (203–5; 216–221) aufweist, die in einer Richtung angeordnet sind, in der sich eine akustische Oberflächenwelle ausbreitet, und zumindest einer (203, 205; 219, 221) der Interdigitalwandler in einer Richtung, die senkrecht zu der SAW-Ausbreitungsrichtung ist, halbiert ist, um einen ersten (203A, 205A; 219A, 221A) und zweiten (203B, 205B; 219B, 221B) Interdigitalwandlerabschnitt zu definieren, die in Serie zueinander geschaltet sind.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem jedes des ersten und zweiten Oberflächenwellenfilters eine Struktur aufweist, deren Entwurf auf einem vorläufigen Oberflächenwellenfilter (300) basiert, das im Wesentlichen eine gleiche Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz aufweist, das in einer derartigen Weise angeordnet ist, dass zumindest ein Interdigitalwandler (302, 304) desselben in einer Richtung, die senkrecht zu der SAW-Ausbreitungsrichtung ist, halbiert ist, um einen ersten (203A, 205A; 219A, 221A) und zweiten (203B, 205B; 219B, 221B) Interdigitalwandlerabschnitt zu definieren.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 2, bei dem das vorläufige Oberflächenwellenfilter ein longitudinalgekoppeltes Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter (300) ist.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 4, bei dem das longitudinalgekoppelte Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter (300) drei Interdigitalwandler (302–304) aufweist, die in einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet sind, und ein mittlerer Interdigitalwandler (303) oder Interdigitalwandler (302, 304) an beiden Seiten in einer Richtung, die senkrecht zu der SAW-Ausbreitungsrichtung ist, halbiert sind, um den ersten und den zweiten Interidigtalwandlerabschnitt zu definieren.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement (1100) gemäß Anspruch 1, bei dem jedes der ersten (1101) und zweiten (1115) Oberflächenwellenfilter eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern (1103–5; 1117–9) aufweist und zumindest einer (1104; 1118) der Mehrzahl von Interdigitalwandlern in einer Ausbreitungsrichtung in einer akustischen Oberflächenwelle halbiert ist, um einen ersten (1104A; 1118A) und zweiten (1104B; 1118B) Interdigitalwandlerabschnitt zu definieren.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 6, bei dem jedes der ersten (1101) und zweiten (1115) Oberflächenwellenfilter eine Struktur aufweist, deren Entwurf auf einem vorläufigen Oberflächenwellenfilter basiert, das im Wesentlichen eine gleiche Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz aufweist, das derart angeordnet ist, dass zumindest ein Interdigitalwandler desselben in einer Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle halbiert ist.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 7, bei dem das vorläufige Oberflächenwellenfilter ein longitudinalgekoppeltes Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter ist.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 8, bei dem das longitudinalgekoppelte Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter drei Interdigitalwandler aufweist und ein Interdigitalwandler, der in der Mitte positioniert ist, in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle halbiert ist.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 2, bei dem einer (203B, 205B, 219B, 212B) des ersten Interdigitalwandlerabschnitts (203A, 205A, 219A, 221A) und des zweiten Interdigitalwandlerabschnitts (203B, 205B, 219B, 221B) mit einem Massepotential verbunden ist.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement (1500) gemäß Anspruch 1, bei dem jedes der ersten (1501) und zweiten (1513) Oberflächenwellenfilter Interdigitalwandler (1503–5; 1515–7) umfasst und eine Struktur aufweist, in der ein Oberflächenwellenfilter mit einer Mehrzahl von Interdigitalwandlern derart aufgebaut ist, dass zumindest zwei (1503, 1505; 1515, 1517) der Interdigitalwandler in Serie geschaltet sind.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 11, bei dem jedes der ersten (1501) und zweiten (1513) Oberflächenwellenfilter eine Struktur aufweist, deren Entwurf auf einem vorläufigen Oberflächenwellenfilter basiert, das im Wesentlichen eine gleiche Eingangsimpedanz und Ausgangsimpedanz aufweist, das derart angeordnet ist, dass zumindest zwei der Interdigitalwandler desselben in Serie geschaltet sind.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 12, bei dem das vorläufige Oberflächenwellenfilter ein longitudinalgekoppeltes Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter ist.
Das Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß Anspruch 13, bei dem das longitudinalgekoppelte Resonatortyp-Oberflächenwellenfilter drei Interdigitalwandler aufweist und die Interdigitalwandler, die an beiden Seiten in der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet ist, in Serie geschaltet sind.
Eine Kommunikationsvorrichtung (160), die zumindest ein Oberflächenwellenfilterbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
Eine Kommunikationsvorrichtung (160) gemäß Anspruch 15, bei der das zumindest eine Oberflächenwellenfilter ein Bandpassfilter (164) ist.