DE60300762T2

DE60300762T2 - Oberflächenwellenbauelement und Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE60300762T2
Application number: DE60300762T
Authority: DE
Inventors: Teruhisa Shibahara
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: ATE297069T1; JP4049034B2; JP2004140785A; EP1394940A1; CN1260882C; DE60300762D1; KR100494049B1; US6853270B2; KR20040018214A; EP1394940B1; US20040066254A1; CN1485982A

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Oberflächenwellenfilter und insbesondere auf ein Oberflächenwellenfilter mit einer Symmetrisch-Unsymmetrisch-Transformationsfunktion.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Der technologische Fortschritt bei der Miniaturisierung und dem leichtgewichtigen Entwurf von Kommunikationsvorrichtungen, wie z.B. Mobiltelefonen, ist drastisch. Während die Verwendungsfrequenz höher wird, werden Oberflächenwellenfilter, die relativ leicht zu miniaturisieren sind, zunehmend in den Kommunikationsvorrichtungen verwendet. Um die Anzahl elektronischer Komponenten zu reduzieren und die elektronischen Komponenten zu miniaturisieren, wurden Bemühungen durchgeführt, um Komponenten zu entwickeln, die eine Mehrzahl von Funktionen aufweisen.
Oberflächenwellenfilter mit einer Symmetrisch-Unsymmetrisch-Transformation- (sogenannte Balun-Transformation) Funktion für die Verwendung in HF-Stufen des Mobiltelefons, wurden in dieser Situation aktiv untersucht und werden zunehmend insbesondere auf dem Gebiet von GSM (Global System for Mobile Communication) verwendet.
Mobiltelefone erfordern abhängig von ihrer Systemkonfiguration ein Oberflächenwellenfilter mit einer Baluntransformationsfunktion, wobei die Impedanz der symmetrischen Anschlüsse zumindest zweimal so groß ist wie die Impedanz eines unsymmetrischen Signalanschlusses. Oberflächenwellenfilter mit der Baluntransformationsfunktion, die eine solche Anforderung erfüllen, werden bereits verwendet.
Wie es in 9 gezeigt ist, weist ein Oberflächenwellenfilter 1000 die Impedanz der symmetrischen Signalanschlüsse auf, die zumindest zweimal so groß ist wie die Impedanz des unsymmetrischen Signalanschlusses. Das Oberflächenwellenfilter ist ein longitudinal gekoppeltes Drei-IDT-Oberflächenwellenfilter, das auf einem piezoelektrischen Substrat 100 einen Reflektor 106, Interdigitalwandler (hierin nachfolgend als IDTs bezeichnet), die jeweils eine kammerartige Elektrode mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern aufweisen, nämlich ein IDT 101, IDT 102, ein IDT 103, und einen Reflektor 107 aufweist, in dieser Reihenfolge in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle. Jede IDT-Elektrode umfasst einen Basisabschnitt und eine Mehrzahl von parallelen bandartigen Elektrodenfingern, die sich von einer Kante des Basisabschnitts in eine Richtung senkrecht zu dem Basisabschnitt erstrecken. Der IDT 102 in der Mitte des Filters 1000 umfasst zwei getrennte Elektroden, nämlich eine IDT-Elektrode 104 und eine IDT-Elektrode 105, die in dem piezoelektrischen Substrat 100 in Reihe geschaltet sind. Ein Anschluss 110, der mit der IDT-Elektrode 104 verbunden ist, und ein Anschluss 111, der mit der IDT-Elektrode 105 verbunden ist, dienen als symmetrische Signalanschlüsse. Der IDT 101 und der IDT 103 sind parallel geschaltet und werden dann mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 113 verbunden. Andere Anschlüsse 112 der IDTs 101 und 103 sind geerdet.
Das Oberflächenwellenfilter 1000 wirkt als ein Filter, unabhängig davon, ob eine Serienverbindung 114, die die IDT-Elektrode 104 und die IDT-Elektrode 105 in Reihe schaltet, geerdet ist, oder als Floating-Elektrode gelassen wird, die von umgebenden Elementen getrennt ist. Die Serieverbindung 114, die als Floating-Elektrode eingestellt ist, bleibt bei einem Zwischenpotential zwischen den symmetrischen Signalen, die während dem Betrieb des Oberflächenwellenfilters 1000 an den Anschlüssen 110 und 111 auftreten. Die Serienverbindung 114 ist im Wesentlichen auf einem Massepotential. Die äußersten Elektroden 115 und 116 des IDT 102 sind Elektroden, die zu der Serienverbindung 114 gehören. Ein Elektrodenfinger 117 des IDT 101 benachbart zu dem IDT 102 ist ein Signalelektrodenfinger, der mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 113 verbunden bleibt. Ein Elektrodenfinger 118 des IDT 103 benachbart zu dem IDT 102 ist ein Masseelektrodenfinger.
Das Oberflächenwellenfilter mit der Baluntransformationsfunktion für die Verwendung in der HF-Stufe des Mobiltelefons erreicht vorzugsweise einen Einfügungsverlust, der zu einem Signal in dem Durchlassband desselben so klein wie möglich ist. Dies liegt daran, dass der Signalverlust in der HF-Stufe mehr Leistung erfordert, um den verstärkten Gewinn in einer nachfolgenden Stufe zu erhöhen, und zu einer Reduktion bei einem S/N-Verhältnis (Signal-Rausch-Verhältnis) der HF-Stufe führt, das die Kommunikationsqualität wesentlich bestimmt.
Der Symmetriegrad der symmetrischen Signale, die in dem Oberflächenwellenfilter mit der Baluntransformationsfunktion für die Verwendung in der HF-Stufe des Mobiltelefons erzeugt werden, ist vorzugsweise gut. Das symmetrische Signal, das in dem Oberflächenwellenfilter mit der Baluntransformationsfunktion für die Verwendung in der HF-Stufe des Mobiltelefons erzeugt wird, wird bei einer nachfolgenden Stufe in einen Differenzverstärker eingegeben. Falls der Symmetriegrad des symmetrischen Signals, das in den Differenzverstärker eingegeben wird, schlecht ist, zeigt der Differenzverstärker eine mangelhafte Leistung.
Der Symmetriegrad der symmetrischen Signale ist ein Maß, das anzeigt, wie genau die symmetrischen Signale die gleiche Amplitude aber entgegengesetzte Phasen haben, und wird durch einen Amplitudenausgleich und einen Phasenausgleich ausgedrückt. Der Amplitudenausgleich ist eine Amplitudendifferenz zwischen den beiden symmetrischen Signalen und ist idealerweise Null [dB]. Der Phasenausgleich wird be stimmt durch Subtrahieren von 180° von einer Phasendifferenz zwischen den beiden symmetrischen Signalen und ist idealerweise Null.
Ein kleiner Einfügungsverlust und ein hoher Symmetriegrad zwischen den symmetrischen Signalen sind für das Oberflächenwellenfilter mit der Baluntransformationsfunktion für die Verwendung in der HF-Stufe des Mobiltelefons erforderlich. Das in 9 gezeigte Oberflächenwellenfilter 1000 hat einen Strukturfaktor, der den Einfügungsverlust in Durchlassband erhöht und den Symmetriegrad der symmetrischen Signale verschlechtert. Ein solcher Faktor wird nachfolgend erörtert.
Wenn das unsymmetrische Signal an den unsymmetrischen Signalanschluss 113 angelegt wird, werden Oberflächenwellen in dem IDT 101 und dem IDT 103 erregt. Als Folge werden stehende Wellen der Oberflächenwellen in dem Bereich des IDT 101, des IDT 102 und des IDT 103 erzeugt, die zwischen den Reflektor 106 und den Reflektor 107 angeordnet sind, die beide die Oberflächenwellen reflektieren. Die IDT-Elektrode 104 und die IDT-Elektrode 105 in dem IDT 102 wandeln jeweils die Energie der stehenden Wellen der Oberflächenwellen in elektrische Energie um und erzeugen dadurch symmetrische Signale. Dies ist das Prinzip des Betriebs des Oberflächenwellenfilters 1000. Was die Oberflächenwellen erregt, ist nicht auf das Innere des IDT 101 und das Innere des IDT 103 beschränkt, wenn das unsymmetrische Signal an den unsymmetrischen Signalanschluss 113 angelegt wird. Eine Oberflächenwelle wird zwischen dem Elektrodenfinger 117 und dem Elektrodenfinger 115 erregt, zwischen denen eine Spannung angelegt ist, an der Grenze zwischen dem IDT 101 und dem IDT 102. Andererseits wird eine sehr geringe (oder keine) Oberflächenwelle zwischen dem Elektrodenfinger 118 und dem Elektrodenfinger 116 an der Grenze zwischen dem IDT 103 und dem IDT 102 erzeugt. Anders ausgedrückt, wenn das unsymmetrische Signal an den unsymmetrischen Signalanschluss 113 angelegt wird, findet die Erre gung der Oberflächenwellen auf eine bilateral asymmetrische Weise in dem Oberflächenwellenfilter 1000 statt. Die Symmetrie wird hier bezüglich des IDT 102 betrachtet mit dem IDT 101 auf der linken Seite und dem IDT 103 auf der rechten Seite.
Die bilaterale asymmetrische Erregung der Oberflächenwellen bewirkt, dass die stehenden Wellen der Oberflächenwellen asymmetrisch sind, was zu einer Asymmetrie bei der Verteilung von Strömen führt, die in den Elektrodenfingern des Oberflächenwellenfilters 1000 fließen. Anders ausgedrückt, die bilaterale asymmetrische Erregung der Oberflächenwellen bewirkt, dass die Verteilung der Ströme in einer rechten Hälfte oder einer linken Hälfte des Oberflächenwellenfilters 1000 lokalisiert ist. Die Lokalisierung von Strömen in den Elektrodenfingern in einem bestimmten Bereich erhöht einen Energieverlust in der Form von Wärme durch den Widerstand der Elektrodenfinger. Der Einfügungsverlust des Oberflächenwellenfilters 1000 ist somit erhöht.
Wenn die Serienverbindung 114 geerdet ist, wird die bilaterale Asymmetrie in der stehenden Welle, die sich von der bilateralen asymmetrischen Erregung der Oberflächenwellen ergibt, zu einem dominanten Faktor, der den Symmetriegrad in den symmetrischen Signalen verschlechtert, die in dem Oberflächenwellenfilter 1000 erzeugt werden. Wenn die Serienverbindung 114 geerdet ist, werden elektromotorische Kräfte in der IDT-Elektrode 104 und der IDT-Elektrode 105 jeweils zu den Spannungen an den symmetrischen Signalanschlüssen. Der Symmetriegrad der elektromotorischen Kräfte der IDT-Elektrode 104 und der IDT-Elektrode 105 ist ein dominanter Faktor, der den Symmetriegrad der symmetrischen Signale bestimmt. Die bilateral asymmetrischen stehenden Wellen verschlechtern den Symmetriegrad der elektromotorischen Kräfte der IDT-Elektrode 104 und der IDT-Elektrode 105 direkt. Schließlich ist der Grad der symmetrischen Signale des Oberflächenwellenfilters 1000 verschlechtert.
Die bilaterale Asymmetrie der Erregung der Oberflächenwellen wird bewirkt, weil die Oberflächenwellen an der Grenze zwischen dem IDT 101 und dem IDT 102 erzeugt werden, während die Oberflächenwellen nicht an der Grenze zwischen dem IDT 103 und dem IDT 102 erzeugt werden. Eine solche bilaterale Asymmetrie erhöht den Einfügungsverlust des Oberflächenwellenfilters 1000. Der Symmetriegrad der symmetrischen Signale ist verschlechtert, wenn die Serienverbindung 114 geerdet ist.
Das Erreichen einer perfekten Symmetrie bei der Verteilung der Oberflächenwellenerregung ist im Prinzip unmöglich bei der Struktur des longitudinal gekoppelten 3-IDT-Resonatortypfilters, bei dem rechte und linke IDTs parallel geschaltet sind, um ein unsymmetrisches Signal aufzunehmen, und symmetrische Signale werden von dem mittleren IDT aufgenommen, der zwei getrennte Elektroden aufweist, die in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle angeordnet sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Oberflächenwellenfilter zu schaffen, das den Symmetriegrad symmetrischer Signale verbessert und einen Einfügungsverlust reduziert durch Reduzieren einer bilateralen Asymmetrie bei der Verteilung von Oberflächenwellenerregung, und eine Kommunikationsvorrichtung zu schaffen.
Bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Oberflächenwellenfilter ein piezoelektrisches Substrat und einen ersten Reflektor, einen ersten IDT, einen zweiten IDT, einen dritten IDT und einen zweiten Reflektor, die in dieser Reihenfolge in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenelle auf dem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind. Der erste und der dritte IDTs, die parallel zueinander geschaltet sind, sind zusammen mit einem unsymmetri schen Signalanschluss verbunden. Der zweite IDT umfasst zwei getrennte Elektroden, die in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle angeordnet sind und an einer Serienverbindung elektrisch in Reihe geschaltet sind, und jeweils mit symmetrischen Signalanschlüssen verbunden sind. Die äußersten Elektrodenfinger des zweiten IDT, die benachbart zu dem ersten IDT und dem dritten IDT sind, sind mit der Serienverbindung verbunden. Der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT, benachbart zu dem zweiten IDT, ist mit dem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden. Der äußerste Elektrodenfinger des dritten IDT, benachbart zu dem zweiten IDT, ist geerdet. Nur der erste IDT oder sowohl der erste IDT als auch der dritte IDT sind gewichtet, so dass die Anzahl von Erregungsregionen der Oberflächenwelle in dem ersten IDT benachbart zu dem zweiten IDT gleich ist wie die Anzahl von Erregungsregionen in dem dritten IDT benachbart zu dem zweiten IDT.
Bei der obigen Anordnung ist die bilaterale Asymmetrie in der Oberflächenwellenerregung reduziert, was zu einer Reduktion beim Einfügungsverlust und Verbesserungen des Symmetriegrads der symmetrischen Signale führt.
Bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Oberflächenwellenfilter ein piezoelektrisches Substrat, und einen ersten Reflektor, einen ersten IDT, einen zweiten IDT, einen dritten IDT und einen zweiten Reflektor, die in dieser Reihenfolge in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle auf dem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind. Der erste und der dritte IDT, die parallel zueinander geschaltet sind, sind zusammen mit einem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden. Der zweite IDT umfasst zwei getrennte Elektroden, die in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle angeordnet sind, elektrisch in Reihe geschaltet sind an einer Serienverbindung, und jeweils mit symmetrischen Signalanschlüssen verbunden sind. Die äußersten Elektrodenfinger des zweiten IDT, die benachbart zu dem ersten IDT und dem dritten IDT sind, sind mit der Serien verbindung verbunden. Der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT benachbart zu dem zweiten IDT ist mit dem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden. Der äußerste Elektrodenfinger des dritten IDT benachbart zu dem zweiten IDT ist geerdet. Der erste IDT ist serienverbindungsgewichtet.
Die Serienverbindungsgewichtung wird wie folgt durchgeführt. Zwei benachbarte Elektrodenfinger sind auf etwa die Hälfte der Länge der verbleibenden Elektrodenfinger gekürzt, zwei Scheinelektrodenfinger sind in einem leeren Bereich angeordnet, der als Ergebnis des Halbierens der beiden Elektroden der Länge nach hergestellt ist, und die beiden Scheinelektrodenfinger sind elektrisch miteinander verbunden.
Bei der obigen Anordnung ist die bilaterale Asymmetrie in der Oberflächenwellenerregung reduziert, was zu einer Reduktion des Einfügungsverlusts und Verbesserungen bei dem Symmetriegrad der symmetrischen Signale führt.
Vorzugsweise sind der erste bis fünfte Elektrodenfinger des ersten IDT, der am nächsten zu dem zweiten IDT ist, serienverbindungsgewichtet.
Bei der obigen Anordnung reduzieren die gewichteten Elektrodenfinger des ersten IDT am nächsten zu dem zweiten IDT die bilaterale Asymmetrie der Oberflächenwelle, was zu einer Reduktion beim Einfügungsverlust und Verbesserungen bei dem Symmetriegrad der symmetrischen Signale führt.
Bei einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Oberflächenwellenfilter ein piezoelektrisches Substrat und einen ersten Reflektor, einen ersten IDT, einen zweiten IDT, einen dritten IDT und einen zweiten Reflektor, die auf dem piezoelektrischen Substrat in dieser Reihenfolge in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle angeordnet sind. Der erste und der dritte IDTs, die zueinander parallel geschaltet sind, sind zusammen mit einem unsymmetri schen Signalanschluss verbunden. Der zweite IDT umfasst zwei getrennte Elektroden, die in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle angeordnet sind, elektrisch in Reihe geschaltet an einer Serienverbindung, und jeweils mit symmetrischen Signalanschlüssen verbunden. Die äußersten Elektrodenfinger des zweiten IDT, die benachbart zu dem ersten IDT und dem dritten IDT sind, sind mit der Serienverbindung verbunden. Der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT, benachbart zu dem zweiten IDT, ist mit dem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden. Der äußerste Elektrodenfinger des dritten IDT, benachbart zu dem zweiten IDT, ist geerdet. Der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT, benachbart zu dem zweiten IDT, ist apodisationsgewichtet.
Der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT, benachbart zu dem zweiten IDT, ist vorzugsweise etwa die Hälfte der Länge der anderen Elektrodenfinger des ersten IDT, um Apodisationsgewichtung zu erreichen, wobei das Oberflächenwellenfilter einen Scheinelektrodenfinger umfasst, der in einer Ausdehnungslinie angeordnet ist, die sich von dem Ende des apodisationsgewichteten Elektrodenfinger erstreckt, und wobei der Scheinelektrodenfinger in einem Bereich einer IDT-Elektrode des ersten IDT angeordnet ist, der sich von einer IDT-Elektrode des ersten IDT mit dem apodisationsgewichteten Elektrodenfinger unterscheidet.
Der erste und der zweite äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT, benachbart zu dem zweiten IDT, sind vorzugsweise etwa zwei Drittel der Länge der anderen Elektrodenfinger des ersten IDT, um Apodisationsgewichtung zu erreichen, wobei das Oberflächenwellenfilter einen Scheinelektrodenfinger umfasst, der in einer Ausdehnungslinie angeordnet ist, die sich von den Enden der apodisationsgewichteten Elektrodenfinger erstreckt, und wobei der Scheinelektrodenfinger in einem Bereich einer IDT-Elektrode des ersten IDT angeordnet ist, der sich von einer IDT-Elektrode des ersten IDT mit dem apodisationsgewichteten Elektrodenfinger unterscheidet.
Bei der obigen Anordnung ist die bilaterale Asymmetrie in der Oberflächenwellenerregung reduziert, was zu einer Reduktion beim Einfügungsverlust und Verbesserungen bei dem Symmetriegrad der symmetrischen Signale führt.
Bei einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Oberflächenwellenfilter ein piezoelektrisches Substrat und einen ersten Reflektor, einen ersten IDT, einen zweiten IDT, einen dritten IDT und einen zweiten Reflektor, die auf dem piezoelektrischen Substrat in dieser Reinenfolge in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle angeordnet sind. Der erste und der dritte IDT, die zueinander parallel geschaltet sind, sind zusammen mit einem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden. Der zweite IDT umfasst zwei getrennte Elektroden, die in einer Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle angeordnet sind, an einer Serienverbindung elektrisch zueinander in Reihe geschaltet sind und jeweils mit symmetrischen Signalanschlüssen verbunden sind. Die äußersten Elektrodenfinger des zweiten IDT, die benachbart zu dem ersten IDT und dem dritten IDT sind, sind mit der Serienverbindung verbunden. Der erste und der zweite äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT benachbart zu dem zweiten IDT sind geerdet. Der äußerste Elektrodenfinger des dritten IDT benachbart zu dem zweiten IDT ist geerdet; ein Elektrodenfinger des dritten IDT, der mit einem der unsymmetrischen Signalanschlüsse am nächsten zu dem IDT verbunden ist, ist etwa halb so lang wie die anderen Elektrodenfinger des dritten IDT, um Apodisationsgewichtung zu erreichen. Das Oberflächenwellenfilter umfasst ferner einen Scheinelektrodenfinger, der in einer Ausdehnungslinie angeordnet ist, die sich von dem Ende des apodisationsgewichteten Elektrodenfingers erstreckt, und der Scheinelektrodenfinger ist in einem Bereich einer IDT-Elektrode des dritten IDT angeordnet, der sich von einer IDT-Elektrode des dritten IDT mit dem apodisationsgewichteten Elektrodenfinger unterscheidet.
Bei der obigen Anordnung ist die bilaterale Asymmetrie in der Oberflächenwellenerregung reduziert, was zu einer Reduktion beim Einfügungsverlust und Verbesserungen bei dem Symmetriegrad symmetrischer Signale führt.
Die Serienverbindung des zweiten IDT ist vorzugsweise geerdet.
Bei der obigen Anordnung haben die Ausgangsspannungen der beiden kammartigen Elektroden eine gute Symmetrie. Die Erdung der Serienverbindung ermöglicht es, dass die gute Symmetrie der Ausgangsspannungen der beiden kammartigen Elektroden bei dem Symmetriegrad der symmetrischen Signalanschlüsse berücksichtigt wird.
Ferner wird, wenn die Serienverbindungsstellen geerdet sind, eine elektromagnetische Abschirmung zwischen dem unsymmetrischen Anschluss und den symmetrischen Anschlüssen verstärkt. Die Direktweg-Welle von dem unsymmetrischen Signalanschluss zu den symmetrischen Signalanschlüssen ist reduziert. Die Erdung der Serienverbindung verbessert somit zuverlässig den Symmetriegrad der symmetrischen Signale.
Die Serienverbindung des zweiten IDT ist vorzugsweise durch einen Elektrodenfinger des ersten IDT oder des dritten IDT geerdet.
Falls eine Leitung oder eine Elektrodenanschlussfläche zu dem piezoelektrischen Substrat hinzugefügt wird, um die Serienverbindung zu erden, kann sich eine parasitäre Kapazität erhöhen, was die Charakteristika des Oberflächenwellenfilters nachteilig beeinträchtigt. Anstatt die Leitung oder die Elektrodenanschlussfläche zu verwenden, kann die Serienverbindung geerdet werden durch Herstellen einer Verbindung zwischen einem Elektrodenfinger des zweiten IDT, der mit der Serienverbindung verbunden ist, und einer Masseelektrode des ersten IDT oder des dritten IDT, oder durch Herstellen einer Verbindung zwischen der Serienverbindung des zweiten IDT und des Masseelektrodenfingers des ersten IDT oder des dritten IDT, oder durch Herstellen der beiden obigen Verbindungen gleichzeitig. Das obige Erdungsverfahren des Erdens der Serienverbindung wird durchgeführt, ohne eine Leitung oder eine Elektrodenanschlussfläche auf dem piezoelektrischen Substrat hinzuzufügen. Da es wenig oder keinen Anstieg der parasitären Kapazität gibt, sind die Charakteristika des Oberflächenwellenfilters frei von nachteiligen Effekten. Das obige Erdungsverfahren wird besonders bevorzugt.
Bei einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kommunikationsvorrichtung eines der oben erwähnten Oberflächenwellenfilter. Die Kommunikationsvorrichtung, die das Oberflächenwellenfilter mit einer verbesserten Symmetrie der symmetrischen Signale und einem geringen Einfügungsverlust in einem Durchlassband umfasst, verbessert Übertragungscharakteristika.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich von der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben, die beispielhaft gegeben sind und durch die beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt die Struktur eines Oberflächenwellenfilters gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
2 stellt eine Modifikation des Oberflächenwellenfilters von 1 dar;
3A und 3B sind Diagramme, die Signalübertragungscharakteristika des Oberflächenwellenfilters von 2 und eines herkömmlichen Oberflächenwellenfilters darstellen;
4 ist ein Diagramm, das Amplitudenausgleiche des Oberflächenwellenfilters von 2 und des herkömmlichen Oberflächenwellenfilters darstellt;
5 ist ein Diagramm, das Phasenausgleiche des Oberflächenwellenfilters von 2 und des herkömmlichen Oberflächenwellenfilters darstellt;
6 stellt die Struktur eines Oberflächenwellenfilters gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
7 stellt die Struktur eines Oberflächenwellenfilters gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
8 ist ein Blockdiagramm, das Hauptblöcke einer Kommunikationsvorrichtung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt; und
9 stellt die Struktur eines Oberflächenwellenfilters mit einer Baluntransformationsfunktion dar.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf 1 bis 4 erörtert.
1 stellt ein Oberflächenwellenfilter 200 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dar. Das Oberflächenwellenfilter 200 umfasst einen Reflektor 6, einen IDT (Interdigitalwandler) 1, einen IDT 2, einen IDT 3 und einen Reflektor 7, die in dieser Reihenfolge auf einem piezoelektrischen Substrat 201 in einer Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle angeordnet sind. Der IDT 1 und der IDT 3 sind parallel geschaltet. Anschlüsse 12 der Masseelektroden des IDT 1 und des IDT 3 sind geerdet. Die anderen Elektroden des IDT 1 und des IDT 3 sind mit einem unsymmetrischen Signalanschluss 13 verbunden.
DER IDT 2 umfasst eine IDT-Elektrode 4 und eine IDT-Elektrode 5, die in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle angeordnet sind, und eine Serienverbindung 14, die ebenfalls eine IDT-Elektrode ist. Die IDT-Elektrode 4 und die IDT-Elektrode 5 sind durch die Serienverbindung 14 zueinander elektrisch in Serie geschaltet. Der Anschluss der IDT-Elektrode 4, der nicht mit der Serienverbindung 14 verbunden ist, wird ein symmetrischer Signalanschluss 10. Der Anschluss der IDT-Elektrode 5, der nicht mit der Serienverbindung 14 verbunden ist, wird ein symmetrischer Anschluss 11. Der IDT 2 umfasst die äußersten Elektrodenfinger 15 und 16, die mit der Serienverbindung 14 verbunden sind. Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Elektrodenfinger 15 und 16 mit Masseelektroden des IDT 1 bzw. des IDT 3 verbunden. Bei den IDT 1, 2 und 3 werden IDT-Elektrodenfinger, die jeweils mit den symmetrischen Signalanschlüssen 10 und 11 verbunden sind, und die unsymmetrischen Signalanschlüsse 13 als Signalelektrodenfinger bezeichnet, und IDT-Elektrodenfinger, die geerdet sind, werden als Masseelektrodenfinger bezeichnet.
Ein Elektrodenfinger 17 des IDT 1 benachbart zu dem IDT 2 ist mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 13 verbunden. Ein Elektrodenfinger 18 des IDT 3 benachbart zu dem IDT 2 ist geerdet. Ferner ist der Elektrodenfinger 18 mit der Serienverbindung 14 des IDT 2 verbunden. Als Folge ist die Serienverbindung 14 durch die Elektrodenfinger 15, 16 und 18 geerdet. Der Elektrodenfinger 17 des IDT 1 ist etwa halb so lang wie die anderen Elektrodenfinger des IDT 1. Ein Elektrodenfinger 19 des IDT 1 nahe zu dem Elektrodenfinger 17 ist etwa halb so lang wie die anderen Elektrodenfinger des IDT 1. Die Scheinelektrodenfinger 20, die elektrisch miteinander verbunden sind, sind in einem Bereich, in dem keine Elektrodenfinger existieren, angeordnet, wo die Elektrodenfinger 17 und 19 auf etwa die Hälfte der Länge der anderen Elektrodenfinger festgelegt sind. Ein Elektrodenfinger 20 ist in einer Ausdehnungslinie angeordnet, die sich von dem Ende des Elektrodenfingers 17 erstreckt, und der andere Elektrodenfinger 20 ist in einer Ausdehnungslinie angeordnet, die sich von dem Ende des Elektrodenfingers 19 erstreckt. Die Scheinelektrodenfinger 20 sind nicht mit den Interdigitalelektroden verbunden, die die IDTs bilden, und sind als Floating-Elektrode-Finger eingestellt.
Die Elektrodenfinger 17 und 19 sind serienverbindungsgewichtet. Auf diese Weise ist die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen in dem IDT 1 um Eins reduziert. Die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen in dem IDT 1 ist abgeglichen mit der Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen in dem IDT 3. Die bilaterale Asymmetrie in der Oberflächenwelle in dem Oberflächenwellenfilter 200 ist reduziert, wenn ein unsymmetrisches Signal angelegt ist. Die Oberflächenwellenerregungsregion bezieht sich auf eine Region, wo eine Oberflächenwelle erzeugt wird (erregt wird). Eine Oberflächenwelle wird beispielsweise zwischen einem Signalelektrodenfinger und einem Masseelektrodenfinger erzeugt, mit Spannungen, die jeweils an den Signalelektrodenfinger und den Masseelektrodenfinger angelegt sind. Die Größe einer Oberflächenwelle, die zwischen dem Scheinelektrodenfinger 20 und einem dazu benachbarten Elektrodenfinger in einer gewichteten Region erzeugt wird, ist etwa halb so groß wie eine Oberflächenwelle, die zwischen Standardelektrodenfingern erzeugt wird. Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt die Serienverbindungsgewichtung die Größe der Oberflächenwelle, die in einer bestimmten Oberflächenwellenerregungsregion erzeugt wird, auf etwa die Hälfte der Größe der Oberflächenwelle in anderen Oberflächenwellenerregungsregionen ein. Diese Anordnung überwindet die bilaterale Asymmetrie in der Oberflächenwelle in dem Oberflächenwellenfilter 200.
Ein Einkristallsubstrat aus 40 ± 5° Y-Achsen-Schnitt-Lithiumtantalat (LiTaO₃) kann als das piezoelektrische Substrat 201 verwendet werden. Die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle ist als eine X-Achsenrichtung eingestellt. Das Oberflächenwellenfilter 200 besteht typischerweise aus einer Aluminiumdünnfilmstruktur mit einer Dicke von beispielsweise 206 nm, die auf dem piezoelektrischen Substrat 201 vorgesehen ist.
Ein Beispiel detaillierter Entwurfsparameter des Oberflächenwellenfilters 200 ist wie folgt: jeder der Reflektoren 6 und 7 umfasst zwei Gitterlinien mit einem Abstand von 1,09 μm und einer Metallisierung von 0,7. Der IDT 1, der IDT 2 (die IDT-Elektrode 4 und die IDT-Elektrode 5) und der IDT 3 haben 22 Elektrodenfinger, 32 Elektrodenfinger (16 Elektrodenfinger und 16 Elektrodenfinger) bzw. 22 Elektrodenfinger. Jeder der IDT 1, IDT 2 und IDT 3 hat einen Fingerabstand von 1,08 μm und ein Metallisierungsverhältnis von 0,7. Drei Elektrodenfinger des IDT 1 näher zu dem IDT 2, drei Elektrodenfinger des IDT 2 näher zu dem IDT 1, drei Elektrodenfinger des IDT 2 näher zu dem IDT 3 und drei Elektrodenfinger des IDT 3 näher zu dem IDT 2 sind bei einem Fingerabstand von 0,97 μm und einem Metallisierungsverhältnis von 0,6 angeordnet. Der Abstand zwischen dem Reflektor 6 und dem IDT 1 und der Abstand zwischen dem Reflektor 7 und dem IDT 3 betragen beide 1,0 μm. Der Abstand zwischen dem IDT 1 und der IDT-Elektrode 4 und der Abstand zwischen dem IDT 3 und der IDT-Elektrode 5 betragen jeweils 0,97 μm. Der Abstand zwischen der IDT-Elektrode 4 und der IDT-Elektrode 5 beträgt 1,08 μm.
Ein Oberflächenwellenfilter 301, das das Oberflächenwellenfilter 200 verwendet, wird nun mit Bezugnahme auf 2 erörtert.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 301 ist ein Ein-Anschluss-Paar-Oberflächenwellenresonator 300 in Serie mit dem unsymmetrischen Signalanschluss des Oberflächenwellenfilters 200 geschaltet. Genauer gesagt ist eine Parallelverbindung des IDT 1 und des IDT 3 durch den in Serie geschalteten Oberflächenakustikresonator 300 mit dem unsymmetrischen Signalanschluss 13 verbunden. Das Oberflächenwellenfilter mit einem Ein-Anschlusspaar-Oberflächenwellenresonator, der mit dem unsymmetrischen Signalanschluss desselben verbunden ist, wird typischerweise bei 2-GHz-Band-HF-Oberflächenwellenfiltern verwendet, die in aktuellen Mobiltelefonen verwendet werden. 2 stellt diese Struktur eines HF-Oberflächenwellenfilters dar, das typischerweise in aktuellen Mobiltelefonen verwendet wird.
Wenn das Oberflächenwellenfilter 200 auf dem piezoelektrischen Substrat 201 angeordnet ist, ist der Oberflächenresonator 300 aus einer Struktur aus Aluminiumdünnfilm mit einer Dicke von beispielsweise 206 nm hergestellt. Der Oberflächenresonator 300 umfasst einen Reflektor 22, einen IDT 21 und einen Reflektor 23, die auf dem piezoelektrischen Substrat 201 in dieser Reihenfolge in einer Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle angeordnet sind. Bei einem Beispiel sind die Werte der Entwurfsparameter des Oberflächenresonators 300 wie folgt: jeder der Reflektoren 22 und 23 verwendet 100 Gitterlinien mit einem Abstand von 1,05 μm und ein Metallisierungsverhältnis von 0,7 und der IDT 21 hat 150 Elektrodenfinger mit einem Abstand von 1,05 μm und einem Metallisierungsverhältnis von 0,7. Jeder der Abstände zwischen dem Reflektor 22 und dem IDT 21 und der Abstand zwischen dem Reflektor 23 und dem IDT 21 beträgt 1,05 μm.
3A und 3B sind Diagramme, die Signalübertragungscharakteristika des Oberflächenwellenfilters 301 darstellen. Ein Durchlassband des Oberflächenwellenfilters 301 reicht von 1.800 MHz bis 1.880 MHz. Wie es gezeigt ist, ist die Übertragungscharakteristik des Oberflächenwellenfilters 301 durch die durchgezogene Linie dargestellt, während die Signalübertragungscharakteristik eines herkömmlichen Oberflächenwellenfilters durch die gestrichelte Linie dargestellt sind. Das herkömmliche Oberflächenwellenfilter bezieht sich auf das Oberflächenwellenfilter 201 mit dem IDT 1, der keine Serienverbindungsgewichtung aufweist. Wie es gezeigt ist, wird der Einfügungsverlust des Oberflächenwellenfilters 301 kleiner als derjenige des herkömmlichen Oberflächenwellenfilters, insbesondere in einer Niederfrequenzregion des Durchlassbands. Somit ist die Einfügungsverlustcharakteristik bei dem Oberflächenwellenfilter der Modifikation des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels verbessert.
4 ist ein Diagramm, das einen Amplitudenausgleich der symmetrischen Signale des Oberflächenwellenfilters 301 darstellt. Wie es gezeigt ist, ist der Amplitudenausgleich des Oberflächenwellenfilters 301 durch die durchgezogene Linie dargestellt, während der Amplitudensausgleich des herkömmlichen Oberflächenwellenfilters durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Das herkömmliche Oberflächenwellenfilter bezieht sich auf das Oberflächenwellenfilter 301 mit dem IDT 1 ohne Serienverbindungsgewichtung. Wie es gezeigt ist, reicht das Amplitudengleichgewicht des herkömmlichen Oberflächenwellenfilters in dem Durchlassband von –2,0 dB bis +1,1 dB, während der Amplitudenausgleich des Oberflächenwellenfilters 301 von –1,0 dB bis +1,0 dB reicht. Das Oberflächenwellenfilter 301 erreicht eine wesentliche Verbesserung in dem Amplitudenauslgeich im Vergleich zu einem herkömmlichen Oberflächenwellenfilter.
5 ist ein Diagramm, das einen Phasenauslgeich des Oberflächenwellenfilters 301 darstellt. Wie es gezeigt ist, ist der Phasenausgleich des Oberflächenwellenfilters 301 durch die durchgezogene Linie dargestellt, während der Phasenausgleich des herkömmlichen Oberflächenwellenfilters durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Das herkömmliche Oberflächenwellenfilter bezieht sich auf das Oberflächenwellenfilter 301 mit dem IDT 1 ohne Serienverbindungsgewichtung. Es ist schwierig zu bestimmen, ob das Oberflächenellenfilter 301 oder das herkömmliche Oberflächenwellenfilter das andere bezüglich des Phasenausgleichs übertrifft. Falls jedoch die Amplitudenausgleiche, die in 4 dargestellt sind, ebenfalls gemeinsam betrachtet werden, ist es klar, dass das Oberflächenwellenfilter 301 im Vergleich zu dem herkömmlichen Oberflächenwellenfilter Verbesserungen bei dem Phasenaugleich liefert.
Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf 6 erörtert. Um die Erklärung zu vereinfachen, sind Elemente, die identisch sind wie diejenigen, die mit Bezugnahme auf das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel beschrieben sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung derselben ist hierin ausgelassen.
6 stellt ein Oberflächenwellenfilter 400 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels dar. Das Oberflächenwellenfilter 400 umfasst einen IDT 1a anstatt dem IDT 1, der bei dem piezoelektrischen Substrat 201 bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Der IDT 1a hat eine Serienverbindungsgewichtung zwischen einem zweiten Elektrodenfinger und einem dritten Elektrodenfinger von dem IDT 2 anstatt zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodenfinger in dem IDT 1. Ein erster Elektrodenfinger 30 am nächsten zu dem IDT 2 hat die gleiche Länge wie die verbleibenden Elektrodenfinger. Ein zweiter Elektrodenfinger 19 und ein dritter Elektrodenfinger 31 am nächsten zu dem IDT 2 sind jeweils etwa halb so lang wie die verbleibenden Elektrodenfinger. Die Elektrodenfinger 19 und 31, die etwa halb so lang sind wie die anderen Elektrodenfinger, bewirken einen Bereich, in dem keine Elektrodenfinger existieren, der dann mit zwei elektrisch verbundenen Scheinelektrodenfingern 32 verbunden ist. Die Scheinelektrodenfinger 32 sind in Ausdehnungslinien angeordnet, die sich von den Enden der Elektrodenfinger 19 und 31 erstrecken. Die Elektrodenfinger 19 und 31 sind somit serienverbindungsgewichtet.
Das Oberflächenwellenfilter 400 des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung liefert etwas weniger Vorteile bezüglich der Reduktion des Einfügungsverlusts und der Verbesserung des Symmetriegrads der symmetrischen Signale als das Oberflächenwellenfilter 301 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das Oberflächenwellenfilter 300 liefert jedoch im Vergleich zu dem Oberflächenwellenfilter 301 Verbesserungen bei Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungscharakteristika, die bei dem Oberflächenwellenfilter als wichtig angesehen werden. Genauer gesagt, das Oberflächenwellenfilter 400 übertrifft die herkömmlichen Oberflächenwellenfilter bei den Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungscharakteristika.
Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf 7 erörtert. Um die Erklärung zu vereinfachen, sind Elemente, die identisch sind mit denjenigen, die in Verbindung mit dem ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel erörtert wurden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Erörterung derselben ist hier ausgelassen.
7 stellt ein Oberflächenwellenfilter 500 gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Das Oberflächenwellenfilter 500 umfasst einen IDT 1b anstatt dem IDT 1, der bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel auf dem piezoelektrischen Substrat 201 verwendet wird. Der IDT 1b ähnelt dem IDT 1, aber der Elektrodenfinger desselben am nächsten zu dem IDT 2 ist eliminiert, und derselbe weist keine Serienverbindungsgewichtung auf. Der IDT 1b weist eine Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen auf, die um zwei kleiner ist als diejenige des IDT 1. Ferner ist der IDT 3 mit einem IDT 3b ersetzt, der einen Elektrodenfinger aufweist, der etwa halb so lang ist wie die anderen Elektrodenfinger.
Da der IDT 1b keinen Signalelektrodenfinger aufweist, der am nächsten zu dem IDT 2 ist, sind zwei Elektrodenfinger 41 und 42 des IDT 1b am nächsten zu dem IDT 2 geerdet. Die Elektrodenfinger 41 und 42 sind jeweils der äußerste Elektrodenfinger und der zweitäußerste Elektrodenfinger benachbart zu dem IDT 2. Ein Elektrodenfinger 15 des IDT 2 ist nicht mit den Masseelektrodenfingern des IDT 1b verbunden. Ein Signalelektrodenfinger 43 und ein Masseelektrodenfinger 44 benachbart zu einem Elektrodenfinger 18 des IDT 3b sind etwa halb so lang wie die verbleibenden Elektrodenfinger.
Der Elektrodenfinger 18 des IDT 3b benachbart zu dem IDT 2 ist nicht mit der Serienverbindung 14 verbunden. Ein Elektrodenfinger 16 des IDT 2 ist nicht mit der Elektrode des IDT 3b verbunden. Anders ausgedrückt, die Serienverbindung 14 ist eine Floating-Elektrode, die von den umgebenden Elementen getrennt ist.
Falls der IDT 1b eingestellt ist, um bei der Anzahl von Elektrodenfingern identisch zu sein mit dem IDT 1, ist die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen um Eins erhöht, wobei die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen zwischen dem IDT 2 und dem IDT 3b ungeändert bleibt, wobei eine bilaterale Asymmetrie bewirkt wird. Wenn ein Signalelektrodenfinger in dem IDT 1 eliminiert ist, um den IDT 1b zu bilden, wird keine zusätzliche Oberflächenwellenerregungsregion zwischen dem IDT 2 und dem IDT 1b gebildet und die Anordnung der Masseelektrodenfinger 41 und 42 reduziert die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen. Genauer gesagt, die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen ist auf dem linken Abschnitt desselben um zwei reduziert. Da der IDT 3b den einen Signalelektrodenfinger aufweist, der etwa halb so lang ist wie die anderen Elektrodenfinger, ist die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen auf dem rechten Abschnitt um Eins reduziert. Anders ausgedrückt, eine bilaterale Symmetrie zwischen dem linken und dem rechten Abschnitt des Oberflächenwellenfilters 500 ist in der Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen sichergestellt. Der Symmetriegrad ist somit verbessert.
Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Oberflächenwellenfilter einen ersten Reflektor, einen ersten IDT, einen zweiten IDT, einen dritten IDT und einen zweiten Reflektor, die in dieser Reihenfolge auf einem piezoelektrischen Substrat in einer Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenwelle angeordnet sind (von rechts nach links). Der zweite IDT an der Mitte umfasst zwei getrennte Elektroden, die an einer Serienverbindung miteinander verbunden sind. Die beiden Elektroden sind jeweils mit unsymmetrischen Signalanschlüssen verbunden. Der erste IDT und der dritte IDT sind parallel geschaltet und auch zusammen mit einem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden. Die kammartigen Elektroden des ersten IDT und des dritten IDT, die nicht mit dem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden sind, sind geerdet. Die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen auf dem linken Abschnitt und die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen auf dem rechten Abschnitt des Filters sind gleich zueinander eingestellt.
Falls die Oberflächenwellenerregungsregionen zwischen den zueinander benachbarten Elektrodenfingern des ersten IDT und des zweiten IDT sichergestellt sind, und falls keine Oberflächenwellenerregungsregionen zwischen den zueinander benachbarten Elektrodenfingern des zweiten IDT und des dritten IDT sichergestellt sind, sind die Elektrodenfinger des dritten IDT gewichtet, so dass die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen in dem dritten IDT um n reduziert ist (n ist eine Ganzzahl gleich oder größer als 1). In dem ersten IDT sind die Elektrodenfinger gewichtet, wodurch die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen um (n + 1) reduziert wird.
Falls es eine Differenz bei der Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen zwischen dem linken Abschnitt und dem rechten Abschnitt gibt, werden die Oberflächenwellen bilateral asymmetrisch erregt, wenn ein unsymmetrisches Signal an das Oberflächenwellenfilter angelegt wird. Dies erhöht den Einfügungsverlust und verschlechtert die Symmetrie der symmetrischen Signale.
Da die Oberflächenwellenerregungsregionen auf dem linken Abschnitt und dem rechten Abschnitt bei dem Oberflächenwellenfilter des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels gleich sind, ist die bilaterale Asymmetrie in der Oberflächenwellenerregung reduziert. Diese Anordnung führt zu einer Reduktion bei dem Einfügungsverlust und Verbesserungen bei dem Symmetriegrad der symmetrischen Signale. Übermäßiges Gewichten beeinträchtigt jedoch die Charakteristika des longitudinal gekoppelten Resonatortyp-Oberflächenwellenfilters nachteilig. Vorzugsweise sind nur die Elektrodenfinger des ersten IDT gewichtet, anstatt die Elektrodenfinger des dritten IDT zu gewichten, was die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen reduziert. Genauer gesagt, mit n = 0 ist die Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen bei dem ersten IDT vorzugsweise um Eins, reduziert.
Als ein Gewichtungsverfahren zum Reduzieren der Anzahl von Oberflächenwellenerregungsregionen um Eins ist ein Apodisationsgewichtungsverfahren verfügbar, bei dem die Länge von einem der Signalelektrodenfinger in dem ersten IDT auf eine Länge verkürzt ist, die etwa halb so lang ist wie die anderen Signalelektrodenfinger. Außerdem ist als weiteres Gewichtungsverfahren ein Serienverbindungsgewichtungsverfahren verfügbar, bei dem ein Signalelektrodenfinger und ein Masseelektrodenfinger benachbart zu dem einen Signalelektrodenfinger in dem ersten IDT eine Länge von etwa der Hälfte der Länge der verbleibenden Elektrodenfinger aufweisen, und zwei Scheinelektrodenfinger in zwei Bereichen angeordnet sind, in denen keine Elektrodenfinger existieren, die erzeugt werden durch Halbieren der Signalelektrode und der Masseelektrode in der Länge. Die zwei Scheinelektrodenfinger sind elektrisch miteinander verbunden. Die Scheinelektrodenfinger sind in Ausdehnungslinien angeordnet, die sich von den Enden der beiden Elektrodenfinger erstrecken, deren Länge etwa halb so lang ist wie die Länge der verbleibenden Elektrodenfinger. Außerdem ist als ein weiteres Gewichtungsverfahren ein Verfahren verfügbar, bei dem zwei Signalelektrodenfinger in der Länge um ein Viertel der Länge der verbleibenden Elektrodenfinger gekürzt sind. Anders ausgedrückt, die Länge der beiden Signalelektrodenfinger in dem ersten IDT ist eingestellt, um dreiviertel der Länge der verbleibenden Elektrodenfinger zu sein.
Die Position der Gewichtung ist nicht auf eine bestimmte Position beschränkt. Da der Zweck der Gewichtung das Korrigieren der Oberflächenwelle in der Grenze zwischen dem ersten IDT und dem zweiten IDT ist, ist das Gewichten der Elektrodenfinger des ersten IDT näher zu dem zweiten IDT effektiv bei der Reduktion der bilateralen Asymmetrie der Oberflächenwelle. Beispielsweise sind vorzugsweise einer oder mehrere der ersten bis fünften Elektrodenfinger des ersten IDT am nächsten zu dem zweiten IDT gewichtet. Noch bevorzugter sind die Elektrodenfinger des ersten IDT benachbart zu dem zweiten IDT gewichtet.
Je näher der Elektrodenfinger des ersten IDT zu dem zweiten IDT ist, abhängig von den Entwurfsparametern jedes IDT, umso größer sind die Frequenzcharakteristika der Eingangs- und Ausgangsimpedanz des Oberflächenwellenfilters in dem Durchlassband. Es wird schwieriger, die Eingangs- und Ausgangsimpedanz des Oberflächenwellenfilters an eine Nennimpedanz anzupassen, innerhalb des gesamten Frequenzbereichs des Durchlassbands. In einem solchen Fall werden Gesamtcharakteristika optimiert durch Trennen des gewichteten Elektrodenfingers des ersten IDT von dem zweiten IDT.
Ob die Serienverbindung des zweiten IDT mit Masse verbunden ist oder nicht, ist nicht wichtig. Falls die bilaterale Asymmetrie in der Oberflächenwellenerregung in dem Oberflächenwellenfilter des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung reduziert ist, ist die Symmetrie der stehenden Wellen der Oberflächenwellen verbessert, und der Symmetriegrad der elektromotorischen Kräfte der beiden getrennten IDT-Elektroden des zweiten IDT ist gut. Die Serienverbindung ist vorzugsweise geerdet, so dass der Symmetriegrad der elektromotorischen Kräfte der beiden getrennten IDT-Elektroden direkt bei der Symmetrie der symmetrischen Signale berücksichtigt wird.
Unabhängig davon, ob die vorliegende Erfindung implementiert ist oder nicht, wird eine elektromagnetische Abschirmung zwischen dem unsymmetrischen Signalanschluss und den symmetrischen Signalanschlüssen verstärkt, falls die Serienverbindung geerdet ist. Die Direktweg-Welle von dem unsymmetrischen Signalanschluss zu den symmetrischen Signalanschlüssen ist reduziert. Die Erdung der Serienverbindung verbessert somit zuverlässig den Symmetriegrad des symmetrischen Signalanschlusses. Weil die Symmetrie der elektromotorischen Kräfte in den beiden getrennten IDT-Elektroden, mit der Serienverbindung direkt geerdet, den Symmetriegrad des symmetrischen Signals direkt bestimmt, verschlechtert andererseits eine schlechte Symmetrie der elektromotorischen Kräfte auf den beiden getrennten IDT-Elektroden den Symmetriegrad des symmetrischen Signals, wenn die Serienverbindung geerdet ist. Aufgrund einer guten Symmetrie der beiden getrennten IDT-Elektroden bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Erdung der Serienverbindung, dass die Symmetrie der beiden getrennten IDT-Elektroden direkt bei dem Symmetriegrad der symmetrischen Signale berücksichtigt wird. Gleichzeitig ist die Direktwegwelle von dem unsymmetrischen Signalanschluss zu den symmetrischen Signalanschlüssen reduziert. Die Erdung der Serienverbindung verbessert somit zuverlässig den Symmetriegrad des symmetrischen Signalanschlusses.
Falls dem piezoelektrischen Substrat eine Leitung oder eine Elektrodenanschlussfläche hinzugefügt wird, um die Serienverbindung zu erden, kann eine parasitäre Kapazität eine nachteilige Beeinträchtigung der Charakteristika des Oberflächenwellenfilters erhöhen. Anstatt die Leitung oder die Elektrodenanschlussfläche zu verwenden, kann die Serienverbindung geerdet werden durch Herstellen einer Verbindung zwischen einem Elektrodenfinger des zweiten IDT, der mit der Serienverbindung verbunden ist, und einer Masseelektrode des ersten IDT oder des dritten IDT, oder durch Herstellen einer Verbindung zwischen der Serienverbindung des zweiten IDT und des Masseelektrodenfingers des ersten IDT und des dritten IDT und/oder durch Herstellen der obigen zwei Verbindungen gleichzeitig. Das obige Verfahren zum Erden der Serienverbindung wird durchgeführt, ohne eine Leitung oder eine Elektrodenanschlussfläche auf dem piezoelektrischen Substrat hinzuzufügen. Das obige Erdungsverfahren ist besonders bevorzugt.
Eine Kommunikationsvorrichtung 600, die eines der oben erwähnten Oberflächenwellenfilter verwendet, wird nun mit Bezugnahme auf 8 erörtert. Die Kommunikationsvorrichtung 600 umfasst in einem Empfänger (RX-Seite) eine Antenne 601, einen Antennen-Gemeinsam-Teil/HF-Eingangsfilter 602, einen Verstärker 603, ein RX-Zwischenstufenfilter 604, einen Mischer, ein erstes ZF-Filter 606, einen Mischer 607, ein zweites ZF-Filter 608, einen ersten und zweiten Signallokalsynthesizer 611, einen temperaturkompensierten Kristalloszillator (TCXO) 612, einen Teiler 613 und ein lokales Filter 614.
Symmetrische Signale werden vorzugsweise von dem RX-Zwischenstufenfilter 604 zu dem Mischer 605 übertragen, um eine Signalsymmetrie sicherzustellen, unter Verwendung von zwei Leitungen, wie es in 8 gezeigt ist.
Bei der Kommunikationsvorrichtung 600 verwendet ein Sender (TX-Seite) zum Senden eines Signals die Antenne 601 und das Antennen-Gemeinsam-Teil/HF-Top-Filter 602 gemeinschaftlich mit der RX-Seite. Die Kommunikationsvorrichtung 600 umfasst in der TX-Seite ein TX-ZF-Filter 621, einen Mischer 622, ein TX-Zwischenstufenfilter 623, einen Verstärker 624, einen Koppler 625, einen Isolator 626 und eine automatische Leistungssteuerung (APC) 627.
Eines der Oberflächenwellenfilter der vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann entsprechend verwendet werden für das RX-Zwischenstufenfilter 604, das erste ZF-Filter 606, das TX-ZF-Filter 621 und das TX-Zwischenstufenfilter 623.
Das Oberflächenwellenfilter der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefert Verbesserungen bei der Symmetrie der symmetrischen Signale und dem Einfügungsverlust in dem Durchlassband im Vergleich zu herkömmlichen Oberflächenwellenfiltern. Die Kommunikationsvorrichtung, die das Oberflächenwellenfilter der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfasst, liefert somit verbesserte Übertragungscharakteristika.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden gleichermaßen erreicht bei einem Oberflächenwellenfilter, das durch Schalten eines Ein-Anschlusspaar-Oberflächenwellenresonators parallel oder in Serie mit dem symmetrischen Signalanschluss oder dem unsymmetrischen Signalanschluss des Oberflächenwellenfilters der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung hergestellt wird, oder bei einem Oberflächenwellenfilter, das durch Verbinden einer Mehrzahl von Oberflächenwellenfilter der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Diese Anordnungen liegen ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben beschrieben wurde, ist klar, dass die Erfindung nicht durch die Einzelheiten der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist, außer dies ist anderweitig in den Ansprüchen festgelegt. Ein Fachmann auf diesem Gebiet wird ohne weiteres erkennen, dass Änderungen und Anpassungen an den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen durchgeführt werden können.
Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung eines 40 ± 5° Y-Achse-Schnitt-LiTaO₃-Substrats begrenzt, andere geeignete Materialien können verwendet werden. Gleichartig dazu ist die Erfindung nicht mit Bezugnahme auf die Anzahl der IDT und Reflektoren, Elektrodenfinger, Metallisierungen und Abstände beschränkt, die in der obigen detaillierten Beschreibung erwähnt sind.

Claims

Ein Oberflächenwellenfilter (200), das ein piezoelektrisches Substrat (201) und einen ersten Reflektor (6), einen ersten IDT (1), einen zweiten IDT (2), einen dritten IDT (3) und einen zweiten Reflektor (7) umfasst, die in dieser Reihenfolge in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle auf dem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, wobei der erste und der dritte IDT (1, 3) die parallel zueinander geschaltet sind, zusammen mit einem unsymmetrischen Signalanschluss (13) verbunden sind, und der zweite IDT (2) zwei getrennte Elektroden (4, 5) umfasst, die in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle angeordnet sind und an einer Serienverbindung (14) elektrisch in Reihe zueinander geschaltet sind und jeweils mit symmetrischen Signalanschlüssen (10, 11) verbunden sind, wobei die äußersten Elektrodenfinger (15, 16) des zweiten IDT (2) benachbart zu dem ersten IDT (1) und dem dritten IDT (3) mit der Serienverbindung (14) verbunden sind, wobei der äußerste Elektrodenfinger (18) des dritten IDT (3) benachbart zu dem zweiten IDT (2) geerdet ist, und wobei zumindest entweder der erste IDT (1) oder der dritte IDT (3) gewichtet ist, so dass die Anzahl von Erregungsregionen der Oberflächenwelle in dem ersten IDT (1) benachbart zu dem zweiten IDT (2) gleich ist wie die Anzahl von Erregungsregionen in dem dritten IDT (3) benachbart zu dem zweiten IDT (2).
Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 1, bei dem der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT benachbart zu dem zweiten IDT mit dem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden ist, und der erste IDT (1) serienverbindungsgewichtet ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 2, bei dem der erste bis fünfte Elektrodenfinger des ersten IDT (1) am nächsten zu dem zweiten IDT (2) Serienverbindungs-gewichtet sind.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 1, bei dem der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT benachbart zu dem zweiten IDT mit dem unsymmetrischen Signalanschluss verbunden ist, und der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT (1) benachbart zu dem zweiten IDT (2) apodisationsgewichtet ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 4, bei dem der äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT (1) benachbart zu dem zweiten IDT (2) etwa die Hälfte der Länge der anderen Elektrodenfinger des ersten IDT (1) ist, um eine Apodisationsgewichtung zu erreichen, wobei das Oberflächenwellenfilter einen Scheinelektrodenfinger umfasst, der in einer Ausdehnungslinie angeordnet ist, die sich von dem Ende des apodisationsgewichteten Elektrodenfingers erstreckt, und wobei der Scheinelektrodenfinger in einem Bereich einer IDT-Elektrode des ersten IDT vorgesehen ist, die sich von einer IDT-Elektrode des ersten IDT mit dem apodisationsgewichteten Elektrodenfinger unterscheidet.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 4, bei dem der erste und der zweite äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT (1) benachbart zu dem zweiten IDT (2) etwa drei Viertel der Länge der anderen Elektrodenfinger des ersten IDT sind, um eine Apodisationsgewichtung zu erreichen, wobei das Oberflächenwellenfilter einen Scheinelektrodenfinger umfasst, der in einer Verlängerungslinie angeordnet ist, die sich von den Enden der apodisationsgewichteten Elektrodenfinger erstreckt, und wobei der Scheinelektrodenfinger in einem Bereich einer IDT-Elektrode des ersten IDT vorgesehen ist, die sich von einer IDT-Elektrode des ersten IDT mit dem apodisationsgewichteten Elektrodenfinger unterscheidet.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 1, bei dem: der erste (41) und zweite (42) äußerste Elektrodenfinger des ersten IDT (1) benachbart zu dem zweiten IDT (2) geerdet sind, der äußerste Elektrodenfinger (18) des dritten IDT (3) benachbart zu dem zweiten IDT (2) geerdet ist, ein Elektrodenfinger (43) des dritten IDT (3), der mit dem unsymmetrischen Signalanschluss (13) am nächsten zu dem zweiten IDT (2) verbunden ist, etwa die Hälfte der Länge der anderen Elektrodenfinger des dritten IDT (3) aufweist, um eine Apodisationsgewichtung zu erreichen, und das Oberflächenwellenfilter einen Scheinelektrodenfinger (44) umfasst, der in einer Verlängerungslinie angeordnet ist, die sich von dem Ende des apodisationsgewichteten Elektrodenfinger (43) erstreckt, und wobei der Scheinelektrodenfinger (44) in einem Bereich einer IDT-Elektrode des dritten IDT (3) vorgesehen ist, die sich von einer IDT-Elektrode des dritten IDT unterscheidet, der den apodisationsgewichteten Elektrodenfinger (44) aufweist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Serienverbindung (14) des zweiten IDT (2) geerdet ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Serienverbindung (14) des zweiten IDT (2) durch einen Elektrodenfinger von entweder dem ersten IDT (1) oder dem dritten IDT (3) geerdet ist.
Eine Kommunikationsvorrichtung, die ein Oberflächenwellenfilter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.