DE69835987T2

DE69835987T2 - Akustische Oberflächenwellenfilter

Info

Publication number: DE69835987T2
Application number: DE69835987T
Authority: DE
Inventors: Tadamasa Nagaokakyo-shi Kyoto-fu Ushiroku
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: EP0897218B1; EP0897218A3; EP0897218A2; US5999069A; JPH1155067A; DE69835987D1; JP3227649B2; KR19990023312A; KR100290804B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächenwellenfilter, das eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren aufweist, die an einem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, und insbesondere auf ein Oberflächenwellenfilter, das eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren aufweist, die so angeordnet sind, um eine Leitertyp-Filterschaltung zu definieren.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Ein Oberflächenwellenfilter, das eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren aufweist, die an einem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, ist beispielsweise als ein Hochfrequenzbandfilter für eine Verwendung bei Mobilkommunikationsvorrichtungen bekannt. Beispielsweise offenbart die japanische Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 56-19765 ein Oberflächenwellenfilter, das eine Leitertyp-Filterschaltung aufweist, die eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren an einem piezoelektrischen Substrat umfasst.
11 ist eine schematische Draufsicht zum Erläutern eines Oberflächenwellenfilters, das in dem oben erwähnten Stand der Technik offenbart ist.
Ein Oberflächenwellenfilter 51 umfasst ein rechteckiges piezoelektrisches Substrat 52, an dem eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren angeordnet sind, um Reihenarmresonatoren 53 und 54 und Parallelarmresonatoren 55 und 56 zu definieren. Das heißt, die Reihenarmresonatoren 53 und 54 sind in einem Reihenarm zwischen einem Eingangsanschluss 57 und einem Ausgangsanschluss 58 in Reihe geschaltet. Ferner sind die Parallelarmresonatoren 55 und 56 zwischen den Reihenarm und ein Massepotential geschaltet. Die Reihenarmresonatoren 53 und 54 und die Parallelarmresonatoren 55 und 56 sind abwechselnd zwischen dem Eingans- und dem Ausgangsanschluss 57, 58 angeordnet.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 51 sind die Reihenarmresonatoren 53 und 54 und die Parallelarmresonatoren 54 und 56 in einer derartigen Weise aufgebaut, dass Interdigitalwandler (hierin im Folgenden als IDTs bezeichnet; IDTs = Interdigital Transducers) 53a, 54a, 55a und 56a an den Zentren der Reihen- bzw. Parallelarmresonatoren vorgesehen sind und Reflektoren 53b und 53c, 54b und 54c, 55b und 55c und 56b und 56c an den gegenüberliegenden Seiten der IDTs 53a–56a vorgesehen sind. Das heißt, bei dem Oberflächenwellenfilter 51 ist jeder der Reihenarmresonatoren 53 und 54 und der Parallelarmresonatoren 55 und 56 aus einem Ein-Tor-SAW-Resonator gebildet, der Reflektoren an den gegenüberliegenden Seiten eines IDT aufweist.
Das Betriebsprinzip des oben beschriebenen Oberflächenwellenfilters 51 ist so, wie es unten beschrieben ist.
Mit Bezug auf 12, in der lediglich Elektrodenabschnitte schematisch gezeigt sind, weist ein Ein-Tor-SAW-Resonator 60 eine Struktur auf, bei der Reflektoren 62 und 63 an den gegenüberliegenden Seiten eines IDT 61 platziert sind, der bei einem Zentrum desselben positioniert ist. Der IDT 61 weist eine Struktur auf, bei der eine kammförmige Elektrode 61a, die zumindest einen Elektrodenfinger aufweist, und eine kammförmige Elektrode 61b, die zumindest einen Elektrodenfinger aufweist, so angeordnet sind, dass die Elektrodenfinger derselben ineinander greifen.
Bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator 60 werden Oberflächenwellen, die durch den IDT 61 angeregt sind, durch die Reflektoren 61 und 63 reflektiert, um stehende Wellen zu bilden, die zwischen den Reflektoren 62 und 63 eingegrenzt sind. Der SAW-Resonator 60 ist deshalb als ein Resonator wirksam, der einen großen Q-Wert aufweist. Wie es gut bekannt ist, existiert bei den Impedanzcharakteristika des SAW-Resonators 60 ein Pol einer niedrigeren Impedanz in der Nähe einer Resonanzfrequenz fr, während ein Pol einer höheren Impedanz bei einer Antiresonanzfrequenz fa erscheint.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 51 wird ein Durchlassband durch ein Verwenden der Impedanzcharakteristika des oben beschriebenen Ein-Tor-SAW-Resonators erhalten. Genauer gesagt sind die Resonanzfrequenzen fr der Reihenarmresonatoren 53 und 54 und die Antiresonanzfrequenzen fa der Parallelarmresonatoren 55 und 56 einander gleichgesetzt, um die Ausgangs- und die Eingangsimpedanz mit der charakteristischen Impedanz bei etwa den Resonanz- und Antiresonanzfrequenzen in Übereinstimmung zu bringen, die einander gleich sind, wobei so ein Durchlassband gesetzt ist.
Weil der Ein-Tor-SAW-Resonator die oben beschriebene Impedanzcharakteristik aufweist, resultieren sehr hohe Impedanzen bei den Antiresonanzfrequenzen der Reihenarmresonatoren 53 und 54, während sehr niedrige Impedanzen bei den Resonanzfrequenzen der Parallelarmresonatoren 55 und 56 resultieren. Deshalb sind bei dem Oberflächenwellenfilter 51 Dämpfungsregionen mit Polen definiert, die diesen Frequenzen entsprechen.
Das Oberflächenwellenfilter 51 weist die Reihenarmresonatoren 53 und 54 und die Parallelarmresonatoren 55 und 56 auf, die angeordnet sind, wie es oben beschrieben ist, und deshalb entworfen sein können, um einen Einfügungsverlust zu reduzieren, und eine relativ große Größe einer Dämpfung in der Nähe des Durchlassbands erreichen können.
Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 5-183380 offenbart ebenfalls ein Oberflächenwellenfilter, das in der gleichen Weise wie das Oberflächenwellenfilter 51 angeordnet ist und eine Induktivität aufweist, die zu den Parallelarmresonatoren hinzugefügt ist, um einen breiten Frequenzbereich zu erreichen.
In vergangenen Jahren gab es eine starke Nachfrage nach expandierenden Sende- und Empfangsfrequenzbändern von Mobilkommunikationsvorrichtungen, wie beispielsweise tragbaren Telefonen. Folglich wurde ein Verbreitern des Frequenzbands ebenfalls mit Bezug auf Bandfilter gefordert, die bei derartigen Vorrichtungen verwendet werden. Zudem wird eine Erhöhung der Größe einer Dämpfung bei Sperrregionen von Bandfiltern für eine Verwendung bei derartigen Vorrichtungen stark gefordert. Das heißt, es besteht ein Bedarf, eine große Größe einer Dämpfung bei einem Empfangsfrequenzband bei einem Sendefilter sowie bei einem Sendefrequenzband bei einem Empfangsfilter zu erhalten.
Bei Bandfiltern für Mobilkommunikationsvorrichtungen befinden sich die Frequenzen der oben erwähnten Sperrregionen in der Nähe eines Durchlassbands. Oberflächenwellenfilter, die eine Leitertyp-Schaltung aufweisen, sind basierend auf dem oben beschriebenen Prinzip wirksam und weisen deshalb eine vergleichsweise große Größe einer Dämpfung in der Nähe eines Durchlassbands auf. Somit weisen Oberflächenwellenfilter, die eine Leitertyp-Schaltungskonfiguration aufweisen, eine Charakteristik auf, die für ein Bandfilter von Mobilkommunikationsvorrichtungen geeignet ist.
Oberflächenwellenfilter, die eine Leitertyp-Schaltung aufweisen, erreichen eine sehr große Größe einer Dämpfung an einem Dämpfungspol. Da jedoch der Frequenzbereich des Dämpfungspols schmal ist, verringert sich die Größe einer Dämpfung abrupt bei einer Abweichung von der Frequenz des Dämpfungspols. Das heißt, eine große Größe einer Dämpfung wird bei der Frequenz des Dämpfungspols in einer Sperrregion in der Nähe eines Durchlassbands erhalten, aber eine Erhöhung des Frequenzbereichs, bei dem die Größe einer Dämpfung groß ist, wird stark gefordert, da der Frequenzbe reich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, vergleichsweise schmal ist.
Herkömmlicherweise wurden das Verfahren (1) zum Erhöhen des Verhältnisses der Kapazitäten eines Parallelarmresonators und eines Reihenarmresonators und das Verfahren (2) zum Verteilen einer Mehrzahl von Dämpfungspolen durch ein Verwenden einer Mehrzahl von Parallelarmresonatoren und Setzen der Resonanzfrequenzen der Parallelarmresonatoren, um voneinander unterschiedlich zu sein, als ein Verfahren zum Erweitern des Frequenzbereichs eines Abschnitts mit großer Dämpfung bei einer Sperrregion eines Oberflächenwellenfilters mit einer Leitertyp-Schaltung ausprobiert.
Das Verfahren (1) zum Erhöhen der Größe einer Dämpfung durch das Kapazitätsverhältnis bewirkt jedoch eine Erhöhung eines Einfügungsverlusts und das Verfahren (2) zum Setzen unterschiedlicher Resonanzfrequenzen einer Mehrzahl von Parallelarmresonatoren bewirkt eine fehlende Impedanzanpassung bei einem Durchlassband, was in einer Erhöhung eines Reflexionsverlusts resultiert.
Das heißt, solange die herkömmlichen Verfahren zum Erhöhen des Frequenzbands, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, verwendet werden, gibt es eine Begrenzung für die vorteilhafte Wirkung derartiger Verfahren auf Grund einer Erhöhung eines Einfügungsverlusts und Reflexionsverlusts zusätzlich zu einer fehlenden Impedanzanpassung.
Das Dokument „Analysis and Optimal SAW Ladder Filter Design Including Bonding Wire and Package Impedance" von Mineyoshi et al. (IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, New York, USA, IEEE, Seiten 175–178) beschreibt ein SAW-Leiterfilter, das die Merkmale aufweist, die in dem vorkennzeichnenden Abschnitt des hieran beigefügten Anspruchs 1 erwähnt sind.
Eine ähnlich Offenbarung wäre in der Veröffentlichung EP-A-0541284 zu finden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die bevorzugen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung überwinden die oben beschriebenen Probleme durch ein Bereitstellen eines Oberflächenwellenfilters, das eine Leitertyp-Filterschaltung aufweist, die entworfen ist, um das Frequenzband, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, bei einer Sperrregion an der Niederfrequenzseite eines Durchlassbands zu erweitern, ohne den Einfügungsverlust zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Oberflächenwellenfilter vor, das folgende Merkmale aufweist: ein Substrat; ein Oberflächenwellenfilterelement, das eine Mehrzahl von Reihenarmresonatoren und eine Mehrzahl von Parallelarmresonatoren aufweist, die so an dem Substrat angeordnet sind, um eine Leitertyp-Filterschaltung zu definieren, die einen Reihenarm, der zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluss positioniert ist, und eine Mehrzahl von Parallelarmen aufweist, die zwischen dem Reihenarm und einer Masse positioniert sind; ein Gehäuse, in dem das Oberflächenwellenelement vorgesehen ist und das eine Mehrzahl von externen Anschlüssen aufweist, die mit dem Oberflächenwellenfilterelement verbunden sind; und eine Mehrzahl von Bonddrähten, die jeweils den Eingangs- und den Ausgangsanschluss und den Masseanschluss des Oberflächenwellenfilterelements mit der Mehrzahl von externen Anschlüssen des Gehäuses verbinden; dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Kapazität von zumindest einem der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren größer als die elektrostatische Kapazität des (der) anderen der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren ist und die Länge des Bonddrahts, der zwischen den zumindest einen Parallelarmresonator, der die größere elektrostatische Kapazität aufweist, und einen der externen Anschlüsse geschaltet ist, die an dem Gehäuse vorgesehen und mit der Masse verbunden sind, größer ist als die Länge des Bonddrahts (der Bonddrähte), der (die) zwischen den (die) anderen der Parallelarmresonatoren, die nicht die größere e lektrostatische Kapazität aufweisen, und einen jeweiligen anderen (jeweilige andere) der externen Anschlüsse geschaltet ist (sind), die an dem Gehäuse vorgesehen und mit der Masse verbunden sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Oberflächenwellenfilterelement eine Mehrzahl von Reihenarmresonatoren und eine Mehrzahl von Parallelarmresonatoren auf, wobei ein erster Parallelarmresonator in den Parallelarmresonatoren in einem Parallelarm vorgesehen ist, der mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Eingangsanschluss oder dem Ausgangsanschluss des Oberflächenwellenfilterelements und einem der Reihenarmresonatoren verbunden ist, der nahe an dem Eingangs- oder dem Ausgangsanschluss positioniert ist, wobei ein zweiter Parallelarmresonator in den Parallelarmresonatoren in einem Parallelarm vorgesehen ist, der mit einem Verbindungspunkt zwischen den Reihenarmresonatoren verbunden ist, und wobei die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators größer als die elektrostatische Kapazität des ersten Parallelarmresonators ist.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Parallelarmresonator in jedem der Parallelarme, die mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Eingangsanschluss und dem Reihenarmresonator verbunden sind, der nahe an dem Eingangsanschluss ist, und dem Parallelarm vorgesehen, der mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Reihenarmresonator verbunden ist, der nahe an dem Ausgangsanschluss ist, und wobei die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators größer als ein Wert ist, der zweimal die elektrostatische Kapazität des ersten Parallelarmresonators und nicht mehr als ein Wert beträgt, der sechsmal größer ist als die elektrostatische Kapazität des ersten Parallelarmresonators.
Bei noch einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Länge des Bonddrahts, der den zweiten Parallelarmresonator und den externen Anschluss verbindet, der an dem Ge häuse vorgesehen und mit der Masse verbunden ist, größer ist als die Länge des Bonddrahts, der den ersten Parallelarmresonator und den externen Anschluss verbindet, der an dem Gehäuse vorgesehen und mit der Masse verbunden ist, wodurch die Frequenz weiter erweitert wird, durch die hindurch die Größe einer Dämpfung groß ist.
Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind die elektrostatischen Kapazitäten der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren voneinander unterschiedlich und ist die Länge des Bonddrahts, der den Parallelarmresonator, der die größere elektrostatische Kapazität aufweist, mit der Masse verbindet, größer als die Länge der Bonddrähte, die die anderen Parallelarmresonatoren mit der Masse verbinden, so dass die Induktivitäten, die in Reihe mit den Parallelarmresonatoren mit den Bonddrähten eingefügt sind, die unterschiedliche Längen aufweisen, voneinander unterschiedlich sind. Auf diese Weise ist der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands stark erhöht. Ferner sind bei der oben beschriebenen, neuartigen Anordnung die Antiresonanzfrequenzen der Parallelarmresonatoren in dem Durchlassband nicht verändert, so dass eine Verschlechterung der Durchlassbandcharakteristika verhindert ist.
Somit ist der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands stark erhöht, ohne eine Verschlechterung bei Durchlassbandcharakteristika zu bewirken. Deshalb kann das Oberflächenwellenfilter von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beispielsweise geeignet als ein Sende- oder Empfangsfilter für eine Mobilkommunikationsvorrichtung verwendet werden.
Die Anordnung des Oberflächenwellenfilters von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann derart sein, dass das Oberflächenwellenfilterelement eine Mehrzahl von Reihenarmresonatoren und eine Mehrzahl von Parallelarmresonatoren aufweist, und Parallelarme, die mit Verbindungspunkten zwischen dem Eingangs- und Ausgangsanschluss und den Reihenverbindern nahe an dem Eingangs- und Ausgangsanschluss verbunden sind, und die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators, der in dem Parallelarm vorgesehen ist, der mit dem Verbindungspunkt zwischen den Reihenarmresonatoren verbunden ist, größer ist als diese der ersten Parallelarmresonatoren, die in die Parallelarme eingefügt sind, die nahe an dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluss positioniert sind, wodurch der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands erhöht ist.
Bei einem anderen Beispiel von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators vorzugsweise größer als ein Wert, der zweimal die elektrostatische Kapazität des ersten Parallelarmresonators und nicht mehr als ein Wert beträgt, der sechsmal größer als die elektrostatische Kapazität des ersten Parallelarmresonators ist. Die VSWR-Erhöhung ist dadurch begrenzt, während der Frequenzbereich, durch den hindurch die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands weiter erhöht ist. Auf diese Weise ist der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands stark erhöht, ohne die Größe des Bonddrahts, der mit dem zweiten Parallelarmresonator verbunden ist, übermäßig zu erhöhen. Diese Anordnung trägt deshalb zu der Größenreduzierung von Oberflächenwellenfiltern bei.
Zusätzlich ist die Länge des Bonddrahts, der den zweiten Parallelarmresonator mit der Masse verbindet, vorzugsweise größer als die Länge des Bonddrahts, der den ersten Parallelarmresonator mit der Masse verbindet, wodurch es möglich gemacht ist, den Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion an der niederfrequenten Seite des Durchlassbands weiter zu erhöhen.
Zum Zweck eines Darstellens bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen mehrere Formen gezeigt, die gegenwärtig bevorzugt sind, wobei jedoch klar ist, dass die Erfindung nicht auf die präzisen Anordnungen und Instrumentalitäten begrenzt ist, die gezeigt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel der Struktur eines Oberflächenwellenfilters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung des in 1 gezeigten Oberflächenwellenfilters zeigt.
3 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Ersatzschaltung eines Ein-Tor-SAW-Resonators.
4 ist ein Diagramm, das eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik des in 1 gezeigten Oberflächenwellenfilters zeigt.
5 ist eine schematische Draufsicht zum Erläutern eines zweiten Beispiels des Oberflächenwellenfilters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist Diagramm, das eine Ersatzschaltung des in 5 gezeigten Oberflächenwellenfilters zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik des in 5 gezeigten Oberflächenwellenfilters zeigt.
8 ist eine schematische Draufsicht zum Erläutern eines dritten Beispiels der Struktur des Oberflächenwellenfilters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem elektrostatischen Kapazitätsverhältnis des ersten und des zweiten Parallelarmresonators und einem VSWR zeigt.
10 ist ein Diagramm, das eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik des in 8 gezeigten Oberflächenwellenfilters zeigt.
11 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Oberflächenwellenfilters zeigt.
12 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Ein-Tor-SAW-Resonators.
13 ist ein Diagramm, das eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik eines Oberflächenwellenfilters gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
14 ist ein Diagramm, das eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik eines Oberflächenwellenfilters gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Hierin im Folgenden sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert erläutert.
1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel der Struktur eines Oberflächenwellenfilters gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung des in 1 gezeigten Oberflächenwellenfilters zeigt.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist ein Oberflächenwellenfilter 1 einen Reihenarm auf, der Reihenarmresonatoren 3, 4 und 5 umfasst, die zwischen einem Eingangsanschluss 2a und einem Ausgangsanschluss 2b positioniert sind. Ein erster Parallelarm ist zwischen einem Verbindungspunkt 6a, der zwischen den Reihenarmresonatoren 3 und 4 positioniert ist, positioniert und ein Parallelarmresonator 7 ist in diesem ersten Parallelarm eingefügt. Ein zweiter Parallelarm ist ebenfalls zwischen einem Verbindungspunkt 6b definiert, der zwischen den Reihenarmresonatoren 4 und 5 positioniert ist, und ein Parallelarmresonator 8 ist in diesem zweiten Parallelarm eingefügt.
Wie es aus einem unten beschriebenen Strukturbeispiel ersichtlich ist, sind die Reihenarmresonatoren 3, 4 und 5 und die Parallelarmresonatoren 7 und 8 vorzugsweise über Bonddrähte mit externen Anschlüssen für eine Verbindung mit Komponenten außerhalb eines Gehäuses verbunden. Bei diesem Strukturbeispiel sind Induktivitäten 9a–9d, die durch die Bonddrähte erzeugt sind, jeweils in Reihe mit den Resonatoren eingefügt.
Das heißt, die Induktivität 9a ist in Reihe mit dem Reihenarmresonator 3 durch den Bonddraht eingefügt, der den Reihenarmresonator 3 und den Eingangsanschluss 2a verbindet, und die Induktivität 9b ist in Reihe mit dem Reihenarmreso nator 5 durch den Bonddraht eingefügt, der den Reihenarmresonator 5 und den Ausgangsanschluss 2b verbindet. Gleichermaßen sind die Induktivitäten 9c und 9d durch die Bonddrähte eingefügt, die die Parallelarmresonatoren 7 bzw. 8 mit externen Anschlüssen an dem Gehäuse verbinden, die mit einem Massepotential verbunden sind.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 1 sind die elektrostatischen Kapazitäten der Parallelarmresonatoren 7 und 8 voneinander unterschiedlich und insbesondere ist die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 8 vorzugsweise größer als diese des Parallelarmresonators 7. Ferner ist der Bonddraht zum Erzeugen der Induktivität 9d in Größe oder Länge erhöht, so dass die Induktivität 9d, die durch den Bonddraht erzeugt ist, der den Parallelarmresonator 8 mit dem Massepotential verbindet, größer ist als die Induktivität 9c, die durch den Bonddraht erzeugt ist, der den Parallelarmresonator 7 mit dem Massepotential verbindet.
Die detaillierte Struktur des in 2 gezeigten Oberflächenwellenfilters 1 wird nun mit Bezug auf 1 beschrieben.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 1 ist ein Oberflächenwellenfilterelement 12 in einer zentralen Öffnung des Gehäuses 10 platziert. Ein Deckelbauglied (nicht gezeigt) ist an dem Gehäuse 10 angebracht, um die zentrale Öffnung 10a zu verschließen, um das Oberflächenwellenfilterelement 12 in der Gehäusestruktur einzuschließen, obwohl dieser Zustand nicht speziell dargestellt ist.
Das Gehäuse 10 ist vorzugsweise aus einem geeigneten isolierenden Material gebildet, z. B. einer isolierenden Keramik, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder einem synthetischen Harz. Gestufte Abschnitte 10b sind an den gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 10a des Gehäuses 10 gebildet und externe Anschlüsse 11a–11f sind an den gestuften Abschnitten 10b positioniert.
Die externen Anschlüsse 11a–11f sind vorzugsweise aus einem dünnen oder dicken Film gebildet, der aus einem elektroleitfähigen Material hergestellt ist, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, und sind angeordnet, um sich von den Positionen an den gestuften Abschnitten 10b zu Außenseitenoberflächen des Gehäuses 10 zu erstrecken, und angeordnet, um elektrisch von den Außenseitenoberflächen aus extern verbunden zu sein, obwohl die Erweiterungen der Anschlüsse 11a–11f in 1 nicht deutlich gezeigt sind.
Die externen Anschlüsse 11a–11f sind über Bonddrähte mit den Resonatoren des unten beschriebenen Oberflächenwellenfilters 12 verbunden.
Das Oberflächenwellenfilter 12 umfasst vorzugsweise ein im Wesentlichen rechteckiges piezoelektrisches Substrat 13. Das piezoelektrische Substrat 13 kann aus einem piezoelektrischen Einkristall aus LiNbO₃, LiTaO₃ oder Quarz oder einer piezoelektrischen Keramik wie einer piezoelektrischen Bleititanatzirkonat-Keramik gebildet sein. Alternativ kann ein zusammengesetztes Substrat, bei dem ein piezoelektrischer Dünnfilm, der aus einem dieser Materialien hergestellt ist, an einem geeigneten Substrat gebildet ist, als ein piezoelektrisches Substrat 13 verwendet werden. Bei diesem Strukturbeispiel ist das piezoelektrische Substrat 13 vorzugsweise aus einem 36°Y-Schnitt-LiTaO₃-Substrat gebildet.
An dem piezoelektrischen Substrat 13 sind die Reihenarmresonatoren 3–5 und die Parallelarmresonatoren 7 und 8 vorzugsweise aus einem elektroleitfähigen Material gebildet, z. B. Al oder einem anderen geeigneten Metall oder Material. Der Reihenarmresonator 3 ist vorzugsweise ein Ein-Tor-SAW-Resonator, der einen IDT 3a, der Elektrodenfinger umfasst, die angeordnet sind, um ineinander zu greifen, und Reflektoren 3b und 3c aufweist, die an den gegenüberliegenden Seiten des IDT 3a platziert sind. Gleichermaßen weist jeder der Reihenarmresonatoren 4 und 5 einen IDT und Re flektoren auf, die an den gegenüberliegenden Seiten des IDT platziert sind. Ferner weist jeder der Parallelarmresonatoren 7 und 8 einen IDT und Reflektoren auf, die an den gegenüberliegenden Seiten des IDT platziert sind.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 1 wird der externe Anschluss 11b der externen Anschlüsse 11a–11f als ein Eingangsanschluss verwendet, während der externe Anschluss 11e als ein Ausgangsanschluss verwendet wird. Eine des Paars von kammförmigen Elektroden des IDT 3a des Reihenarmresonators 3 ist mit dem externen Anschluss 11b über den Bonddraht 9A verbunden. Die Reihenarmresonatoren 3 und 4 sind durch ein elektroleitfähiges Muster 14a verbunden, während die Reihenarmresonatoren 4 und 5 durch ein elektroleitfähiges Muster 14b verbunden sind. Eine des Paars von kammförmigen Elektroden des IDT des Reihenarmresonators 5 ist mit dem externen Anschluss 11e durch den Bonddraht 9B verbunden. Somit ist der Reihenarm zwischen dem externen Anschluss 11b, der als ein Eingangsanschluss verwendet wird, und dem externen Anschluss 11e, der als ein Ausgangsanschluss verwendet wird, gebildet und die Reihenarmresonatoren 3, 4 und 5 sind in dem Reihenarm eingefügt.
Der Parallelarmresonator 7 ist jedoch zwischen das Massepotential und den Verbindungspunkt zwischen den Reihenarmresonatoren 3 und 4 geschaltet. Diese Verbindung des Parallelarmresonators 7 und des Massepotentials ist durch ein Verbinden des Paars von kammförmigen Elektroden des IDT mit dem externen Anschluss 11c, der mit dem Massepotential verbunden ist, über den Bonddraht 9c hergestellt. Ferner ist der Parallelarmresonator 8 zwischen das Massepotential und den Verbindungspunkt zwischen den Reihenarmresonatoren 4 und 5 geschaltet. Die Verbindung des Parallelarmresonators 8 und des Massepotentials ist durch ein Verbinden einer des Paars von kammförmigen Elektroden des IDT des Parallelarmresonators 8 mit dem externen Anschluss 11b, der mit dem Massepotential verbunden ist, über den Bonddraht 9D hergestellt.
Somit sind bei dem Oberflächenwellenfilter 1 die in 2 gezeigten Induktivitäten 9a–9d durch die oben beschriebenen Bonddrähte 9A–9D erzeugt. Zusätzlich ist die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 8 vorzugsweise größer als diese des Parallelarmresonators 7. Bei diesem Beispiel ist die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 8 vorzugsweise 2,5 Mal größer als diese des Parallelarmresonators 7, was durch ein Setzen der Überlappungslänge der Elektrodenfinger des IDT des Parallelarmresonators 8 erreicht wird, um 2,5 Mal größer als diese des Parallelarmresonators 7 zu sein. Es ist zu beachten, dass eine elektrostatische Kapazität eines Resonators proportional zu dem Vielfachen der Überlappungslänge und der Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger ist. Somit kann die Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger größer gemacht werden.
Ferner ist der Bonddraht 9D vorzugsweise länger als der Bonddraht 9C. Folglich ist die in 2 gezeigte Induktivität 9d größer als die Induktivität 9c.
Die elektrostatische Kapazität kann durch ein Verändern der Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern verändert werden, um die elektrostatischen Kapazitäten einer Mehrzahl von Parallelarmresonatoren voneinander unterschiedlich zu machen. Alternativ kann eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren, die die gleiche Frequenz aufweisen, miteinander in Reihe oder parallel geschaltet werden, um einen Parallelarmresonator zu bilden, wobei eine Einstellung der elektrostatischen Kapazität des Parallelarmresonators ermöglicht ist. Das heißt, gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist es nicht immer notwendig, dass jeder Parallelarmresonator aus einem SAW-Resonator gebildet ist.
Als nächstes wird eine Beschreibung der Wirkung eines Erhöhens des Frequenzbereichs, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite eines Durchlassbands durch ein voneinander unterschiedlich Machen der elektrostatischen Kapazitäten der Parallelarmre sonatoren 7 und 8 und durch ein Erhöhen der Länge des Bonddrahts 9D, um länger zu sein als diese des Bonddrahts 9C, bei dem Oberflächenwellenfilter 1 beschrieben.
3 zeigt eine Ersatzschaltung des SAW-Resonators vom Ein-Tor-Typ. In 3 bezeichnen L1, C1 und R1 eine Induktivitätskomponente, eine Kapazitätskomponente bzw. eine Widerstandskomponente, die eine Resonanz darstellen, wenn eine Oberflächenwelle angeregt ist. CO bezeichnet die elektrostatische Kapazität des IDT und Ls bezeichnet die externe Induktivität, die mit dem Resonator verbunden ist. Falls keine externe Induktivität Ls existiert, sind die Resonanzfrequenz fr und die Antiresonanzfrequenz fa des Resonators durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) durch ein Ignorieren der Widerstandskomponent R1 ausgedrückt.
Wenn jedoch die externe Induktivität Ls eingefügt ist, ist die Resonanzfrequenz fr' durch die folgende Gleichung (3) definiert.
Wie es aus Gleichung (3) ersichtlich ist, kann die Resonanzfrequenz durch ein Hinzufügen der externen Induktivität Ls reduziert werden. Die Antiresonanzfrequenz fa ist jedoch nicht verändert, selbst wenn die externe Induktivität Ls hinzugefügt ist, da dieselbe so ist, wie es in Gleichung (2) ausgedrückt ist.
Eine Veränderung Δfr = (fr' – fr) bei der Resonanzfrequenz, die durch eine Einfügung der externen Induktivität Ls bewirkt ist, ist durch die folgende Gleichung (4) gezeigt.
Wie es aus Gleichung (4) ersichtlich ist, wird die Veränderung Δfr bei der Resonanzfrequenz größer, falls die Ersatzinduktivität L1 des SAW-Resonators kleiner wird oder falls die externe Induktivität Ls größer wird. Um jedoch die Ersatzinduktivität L1 zu reduzieren, kann die Impedanz des SAW-Resonators reduziert werden. Folglich kann die Ersatzinduktivität L1 durch ein Erhöhen der elektrostatischen Kapazität des Resonators reduziert werden. Mit Bezug auf die externe Induktivität Ls ist die oben erwähnte Induktivität des Bonddrahts notwendigerweise eingebracht. Deshalb kann die externe Induktivität Ls durch ein Erhöhen der Länge des Bonddrahts erhöht werden. Mit Bezug auf die Antiresonanzfrequenz wird keine Veränderung bei der Charakteristik bei dem Durchlassband bewirkt, selbst falls die Länge des Bonddrahts erhöht ist, weil die Antiresonanzfrequenz durch den Wert der externen Induktivität Ls nicht verändert wird, wie es oben erwähnt ist.
Deshalb ist das Oberflächenwellenfilter 1, das eine Mehrzahl von Parallelarmresonatoren aufweist, entworfen, um den Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, durch ein voneinander unterschiedlich Machen der Resonanzfrequenzen der Parallelarmresonatoren zu erhöhen, so dass Dämpfungspole, die den Resonanzfrequenzen entsprechen, in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands geeignet verteilt sind. Außerdem ist die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 8 vorzugsweise größer gemacht als diese des Parallelarmresonators 7 und die Länge des Bonddrahts 9D ist vorzugsweise größer als diese des Bonddrahts 9C, wodurch eine Resonanzfrequenzdifferenz Δfr erhalten wird, wie es oben beschrieben ist. Während der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands erweitert ist, sind deshalb die Antiresonanzfrequenzen nicht verändert. Somit ist es möglich, den Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion zu erweitern, ohne die Charakteristika des Durchlassbands zu beeinflussen.
In 4 stellt eine durchgezogene Linie A eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik des Oberflächenwellenfilters 1 dar und stellt eine durchgezogene Linie B einen wesentlichen Abschnitt der Kennlinie dar, der basierend auf der Skala an der rechten Seite vergrößert wurde. Die in 4 gezeigte Charakteristik wurde durch ein Setzen der folgenden Bedingungen bei dem Oberflächenwellenfilter 1 erhalten: Die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern der Reihenarmresonatoren 3 und 5 betrug 100, die Überlappungslänge der Elektrodenfinger der Reihenarmresonatoren 3 und 5 betrug etwa 130 μm, die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern des Reihenarmresonators 4 betrug 70, die Überlappungslänge der Elektrodenfinger des Reihenarmresonators 4 betrug 100 μm, die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern des Parallelarmresonators 7 betrug 60, die Überlappungslänge der Elektrodenfinger des Parallelarmresonators 7 betrug etwa 90 μm, die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 7 betrug etwa 2,5 pF, die Anzahl von Elektrodenfingern des Parallelarmresonators 8 betrug 60, die Überlappungslänge der Elektrodenfinger des Parallelarmresonators 8 betrug 230 μm, die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 8 betrug 6,3 pF, die Länge des Bonddrahts 9C betrug etwa 2 mm und die Länge des Bonddrahts 9D betrug etwa 1 mm.
Zum Vergleich ist eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik eines Oberflächenwellenfilters, bei dem der Parallelarmresonator 8 gebildet ist, um der gleiche zu sein und die gleiche elektrostatische Kapazität wie diese des Parallelarmre sonators 7 aufzuweisen, und bei dem die Bonddrähte 9C und 9D die gleiche Länge, etwa 1 mm, aufweisen, durch eine durchgezogenen Linie C in 13 angegeben und ist ein wesentlicher Abschnitt der Kennlinie, der basierend auf der Skala an der rechten Seite von 13 vergrößert ist, durch eine durchgezogene Linie D angegeben. Im Vergleich zwischen der Dämpfungsfrequenzcharakteristik, die in 4 gezeigt ist, und der Dämpfungsfrequenzcharakteristik, die in 13 gezeigt ist, ist klar, dass die Größe einer Dämpfung in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands um etwa 5 dB erhöht werden kann, während der Frequenzbereich einer Dämpfungsgröße von etwa 23 dB um etwa 40 % erweitert werden kann. Das heißt, obwohl die Größe einer Dämpfung bei den Dämpfungspolen reduziert ist, kann das Minimum der Größe einer Dämpfung in dem Frequenzbereich der erforderlichen Sperrregion erhöht werden.
5 ist eine schematische Draufsicht zum Erläutern eines zweiten Beispiels der Struktur des Oberflächenwellenfilters gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und 6 ist ein Diagramm, das eine Ersatzschaltung dieses Filters zeigt.
Wie es aus 6 ersichtlich ist, weist ein Oberflächenwellenfilter 21 einen Reihenarm auf, der durch zwei Reihenarmresonatoren 22 und 23 definiert ist, die zwischen einem Eingangsanschluss 2a und einem Ausgangsanschluss 2b positioniert sind. Ein Parallelarmresonator 23 ist in einem Parallelarm eingefügt, der zwischen eine Masse und einen Verbindungspunkt 24a zwischen dem Eingangsanschluss 2a und dem Reihenarmresonator 22 geschaltet ist. Ein Parallelarmresonator 26 ist in einem Parallelarm verbunden, der zwischen die Masse und einen Verbindungspunkt 24b geschaltet ist, der zwischen den Reihenarmresonatoren 22 und 23 positioniert ist. Ferner ist ein Parallelarmresonator 27 in einem Parallelarm eingefügt, der zwischen die Masse und einen Verbindungspunkt 24c geschaltet ist, der zwischen dem Rei henarmresonator 23 und dem Ausgangsanschluss 2b positioniert ist.
Induktivitäten 29a–29e sind Induktivitätskomponenten, die durch Bonddrähte erzeugt sind, und sind ähnlich diesen, die in 2 gezeigt sind.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 21 jedoch ist der Bonndraht 29D, der unten beschrieben ist, vorzugsweise länger als Bonddrähte 29C und 29E, so dass die Induktivität 29d größer ist als die Induktivitäten 29c und 29e. Die elektrostatischen Kapazitäten der Parallelarmresonatoren 25 und 26, die als erste Parallelarmresonatoren in den Parallelarmresonatoren vorgesehen sind, die mit den Verbindungspunkten 24a und 24c zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluss 2a und 2b und den Reihenarmresonatoren 22 und 23 verbunden sind, die nahe an dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluss 2a und 2b positioniert sind, sind vorzugsweise einander gleichgesetzt. Die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators 26, der in dem Parallelarm vorgesehen ist, der mit dem Verbindungspunkt 24b zwischen den Reihenarmresonatoren 22 und 23 verbunden ist, beträgt vorzugsweise zweimal diese der ersten Parallelarmresonatoren 25 und 27.
Wie es in 5 gezeigt ist, ist bei dem Oberflächenwellenfilter 21 das Oberflächenwellenfilterelement 30, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, in einer Öffnung 10a eines Gehäuses 10 platziert. Die Struktur des Gehäuses 10 ist vorzugsweise die gleiche wie diese des Oberflächenwellenfilters 1. Deshalb sind die gleichen Abschnitte und Elemente durch die gleichen Bezugszeichen angegeben und die Beschreibung für diese gleichen Abschnitte und Elemente wird nicht wiederholt.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 21 ist der Reihenarmresonator 22 über einen Bonddraht 29A mit einem externen Anschluss 11b verbunden, der als ein Einganganschluss vorge sehen ist, und ist der Reihenarmresonator 23 elektrisch über einen Bonddraht 29B mit einem externen Anschluss 11e verbunden, der als ein Ausganganschluss vorgesehen ist. Jeder der Reihenarmresonatoren 22 und 23 ist vorzugsweise durch einen Ein-Tor-SAW-Resonator definiert, der einen IDT bei dem Zentrum desselben aufweist und Reflektoren aufweist, die an den gegenüberliegenden Seiten desselben platziert sind, ähnlich dem in 1 gezeigten Reihenarmresonator 3. Die Reihenarmresonatoren 22 und 23 sind durch ein elektroleitfähiges Muster 31a miteinander in Reihe geschaltet.
Jeder der Parallelarmresonatoren 25, 26 und 27 ist vorzugsweise durch einen Ein-Tor-SAW-Resonator definiert, der Reflektoren aufweist, die an den gegenüberliegenden Seiten desselben positioniert sind. Der Parallelarmresonator 25 ist über den Bonddraht 29C elektrisch mit einem externen Anschluss 11a verbunden, der mit der Masse verbunden ist. Der Parallelarmresonator 26 ist über den Bonddraht 29D elektrisch mit einem externen Anschluss 11d verbunden, der mit der Masse verbunden ist. Der Parallelarmresonator 27 ist über einen Bonddraht 29E elektrisch mit einem externen Anschluss 11f verbunden, der mit der Masse verbunden ist.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 21 ist ein piezoelektrisches Substrat 13 vorzugsweise aus einem 36°Y-Schnitt-LiTaO₃-Substrat gebildet. Jeder der oben beschriebenen Resonatoren 22, 23 und 25 bis 27 und das elektroleitfähige Muster 31a ist vorzugsweise durch ein Aufbringen von Aluminium auf das piezoelektrische Substrat 13 und durch ein Strukturieren des aufgebrachten Aluminiums gebildet.
Gewöhnlich wird eine Impedanzanpassung bei einem Leitertyp-Filter auf eine derartige Weise durchgeführt, dass eine Kombination eines Reihenarmresonators und eines Parallelarmresonators als ein Block gebildet ist und eine Mehrzahl von Blöcken durch ein Invertieren der Eingänge und Ausgänge in Reihe geschaltet sind. Gemäß diesem Verfahren beträgt die Impedanz der Parallelarmresonatoren, die an der Eingangs- und der Ausgangsseite platziert sind, zweimal diese der anderen Parallelarmresonatoren. Bei der Ersatzschaltung, die in 6 gezeigt ist, ist folglich eine Impedanzanpassung erreicht, falls die Impedanz des zweiten Parallelarmresonators 26 1/2 von dieser der ersten Parallelarmresonatoren 25 und 27 beträgt.
Basierend auf der oben gezeigten Gleichung (4) kann in diesem Fall eine Veränderung bei der Resonanzfrequenz des Parallelarmresonators 26 durch ein Erhöhen der Länge des Bonddrahts 29D maximiert werden, der den Parallelarmresonator 26 mit der Masse verbindet. Auf diese Weise kann der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands erweitert werden. Es ist deshalb klar, dass durch ein Erhöhen der Länge des Bonddrahts für den Parallelarmresonator 26, der mit der Masse verbunden ist, in der Struktur, in der die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 26, der als der zweite Parallelarmresonator in dem Parallelarm vorgesehen ist, der mit dem Verbindungspunkt zwischen den Reihenarmresonatoren verbunden ist, relativ erhöht ist, das Oberflächenwellenfilter 21 einen erweiterten Frequenzbereich, durch den hindurch die Größe einer Dämpfung groß ist, an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands aufweisen kann, wie auch das Oberflächenwellenfilter 1.
7 ist ein Diagramm, das eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik des Oberflächenwellenfilters 21 zeigt. Eine Kennlinie, die durch eine durchgezogene Linie E angegeben ist, wird durch ein Vergrößern eines wesentlichen Abschnitts der Kennlinie, die durch eine durchgezogene Linie F angegeben ist, an der rechten Skala erhalten. Die in 7 gezeigte Charakteristik wurde durch ein Setzen der folgenden Bedingungen erhalten: Die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern der Reihenarmresonatoren 22 und 23 betrug 95, die Überlappungslänge der Elektrodenfinger der Reihenarmresonatoren 22 und 23 betrug etwa 60 μm, die elektrostatische Ka pazität der Reihenarmresonatoren 22 und 23 betrug etwa 2,6 pF, die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern der Parallelarmresonatoren 25 und 27 betrug 80, die Überlappungslänge der Elektrodenfinger der Parallelarmresonatoren 25 und 27 betrug etwa 60 μm, die elektrostatische Kapazität der Parallelarmresonatoren 25 und 27 betrug etwa 2,2 pF, die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern des Parallelarmresonators 26 betrug etwa 80, die Überlappungslänge der Elektrodenfinger des Parallelarmresonators 26 betrug etwa 120 μm, die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 26 betrug 4,42 pF, die Länge des Bonddrahts 29D betrug etwa 2 mm und die Länge der Bonddrähte 29C und 29E betrug etwa 1 mm. Bei diesem Strukturbeispiel kann, wie es aus einem Vergleich zwischen der in 7 gezeigten Charakteristik und einer in 14 gezeigten Charakteristik ersichtlich ist, die Größe einer Dämpfung an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands um etwa 5 dB erhöht werden.
8 ist eine schematische Draufsicht zum Erläutern eines dritten Beispiels der Struktur des Oberflächenwellenfilters gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Ein Oberflächenwellenfilter 41 des dritten Strukturbeispiels weist eine 5-Element-Struktur auf, die drei Parallelarmresonatoren und zwei Reihenarmresonatoren umfasst, und weist den gleichen physischen Aufbau wie das in 5 gezeigte Strukturbeispiel auf. Abschnitte und Elemente dieses Beispiels, die diesen entsprechen, die in 5 gezeigt sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen angegeben und die Beschreibung für diese gleichen Abschnitte und Elemente wird nicht wiederholt.
Das Oberflächenwellenfilter 41 unterscheidet sich von dem Oberflächenwellenfilter 21 dahingehend, dass die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators 26 vorzugsweise viermal diese der Parallelarmresonatoren 25 und 27 beträgt, die als erste Parallelarmresonatoren vorgesehen sind. Das heißt, das Oberflächenwellenfilter 41 ist vorzugsweise in der gleichen Weise wie das Oberflächenwel lenfilter 21, das in 5 gezeigt ist, angeordnet, außer dass die Elektrodenfläche des Parallelarmresonators 26 viermal diese der Parallelarmresonatoren 25 und 27 beträgt.
Bei dem Oberflächenwellenfilter 21 bei dem zweiten Strukturbeispiel beträgt die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators 26 zweimal diese der ersten Parallelarmresonatoren 25 und 27, um eine Impedanzanpassung bei dem Durchlassband zu bewirken. Bei dem zweiten Strukturbeispiel gibt es jedoch einen Bedarf, eine große Induktivität hinzuzufügen, um die Dämpfungsregion zu erweitern. Jahr für Jahr wurden jedoch Gehäuse für Oberflächenwellenfilter zunehmend kleiner gemacht und es gibt eine Begrenzung für die Größenreduzierung von Induktivitätselementen, die mit Bonddrähten auf die oben beschriebene Weise eingefügt sind. Deshalb besteht ein Bedarf, eine Resonanzfrequenz durch ein Hinzufügen einer kleineren Induktivität zu verändern.
Bei dem dritten Strukturbeispiel ist, um die oben beschriebene Anforderung zu erfüllen, die elektrostatische Kapazität des Parallelarmresonators 26 weiter erhöht, während die elektrostatische Kapazität der ersten Parallelarmresonatoren 25 und 27 reduziert ist, wodurch die Größe einer Veränderung bei der Resonanzfrequenz des zweiten Parallelarmresonators 26 erhöht ist. Auf diese Weise ist der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in dem Stoppband auf der Niederfrequenzseite des Durchlassbands stark erhöht. Idealerweise ist jedoch das Verhältnis einer elektrostatischen Kapazität des zweiten Parallelarmresonators 26 und der ersten Parallelarmresonatoren 25 und 27 für eine Impedanzanpassung in dem Durchlassband vorzugsweise auf etwa 2:1 gesetzt, wie es oben beschrieben ist. Falls die Impedanzdifferenz übermäßig groß wird, kann die oben beschriebene Impedanzanpassung nicht bewirkt werden. Deshalb ist der praktisch verfügbare Bereich eines Kapazitätsverhältnisses natürlich begrenzt, falls eine Impedanzanpassung berücksichtigt wird.
9 zeigt Veränderungen bei einem VSWR (Voltage Standing Wave Ratio = Spannungsstehwellenverhältnis), wenn das Verhältnis einer elektrostatischen Kapazität des zentralen zweiten Parallelarmresonators 28 und der ersten Parallelarmresonatoren 25 und 27 an den gegenüberliegenden Seiten verändert ist. Gewöhnlich ist es mit Bezug auf Hochfrequenzfilter erwünscht, dass das VSWR nicht höher als 2 ist. Wie es aus 9 ersichtlich ist, erhöht sich jedoch das VSWR abrupt, wenn das Verhältnis einer elektrostatischen Kapazität 6 überschreitet. Wie es aus dieser Entdeckung ersichtlich ist, ist es erwünscht, das Verhältnis der elektrostatischen Kapazität des zweiten Parallelarmresonators zu der elektrostatischen Kapazität der ersten Parallelarmresonatoren auf einen Wert zu setzen, der nicht größer als 6 ist.
Wie es oben beschrieben ist, ist die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators innerhalb eines derartigen Bereichs erhöht, dass der VSWR-Wert 2 nicht überschreitet, wodurch der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der Sperrregion an der Niederfrequenzseite des Durchlassbands erweitert ist. Falls die Länge des Bonddrahts, der mit dem zweiten Parallelarmresonator verbunden ist, erhöht ist, kann dann die Resonanzfrequenz des zweiten Parallelarmresonators weiter reduziert werden. Somit ist der Frequenzbereich, in dem die Größe einer Dämpfung groß ist, in der niederfrequenzseitigen Sperrregion stark erweitert.
10 zeigt eine Dämpfungsfrequenzcharakteristik des Oberflächenwellenfilters 41. Eine Kennlinie, die durch eine durchgezogene Linie G angegeben ist, wird durch ein Vergrößern eines wesentlichen Teils der Kennlinie, die durch eine durchgezogene Linie H angegeben ist, an der rechten Skala erhalten.
Aus 10 ist ersichtlich, dass die Größe einer Dämpfung in der niederfrequenzseitigen Sperrregion bei dem Oberflä chenwellenfilter 41 des dritten Strukturbeispiels ebenfalls um etwa 5 dB erhöht werden kann.
Während bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart wurden, werden verschiedene Modi zum Ausführen der hierin offenbarten Prinzipien als innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche befindlich betrachtet. Deshalb ist klar, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzt sein soll, außer wenn es in den Ansprüchen anderweitig dargelegt ist.

Claims

Ein Oberflächenwellenfilter (1/21/41), das folgende Merkmale aufweist: ein Substrat (13); ein Oberflächenwellenfilterelement (12/30), das eine Mehrzahl von Reihenarmresonatoren (3–5/22, 23) und eine Mehrzahl von Parallelarmresonatoren (7, 8/25–27) aufweist, die so an dem Substrat angeordnet sind, um eine Leitertyp-Filterschaltung zu definieren, die einen Reihenarm, der zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluss (2a, 2b) positioniert ist, und eine Mehrzahl von Parallelarmen aufweist, die zwischen dem Reihenarm und einer Masse positioniert sind; ein Gehäuse (10), in dem das Oberflächenwellenelement (12/30) vorgesehen ist und das eine Mehrzahl von externen Anschlüssen (11a–11f) aufweist, die mit dem Oberflächenwellenfilterelement verbunden sind; und eine Mehrzahl von Bonddrähten (9A–9D/29A–29E), die jeweils den Eingangs- und den Ausgangsanschluss (2a, 2b) und den Masseanschluss des Oberflächenwellenfilterelements mit der Mehrzahl von externen Anschlüssen (11a–11f) des Gehäuses verbinden; dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Kapazität von zumindest einem (8/26) der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren größer als die elektrostatische Kapazität des (der) anderen (7/25, 27) der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren ist und die Länge des Bonddrahts (9D/29D), der zwischen den zumindest einen Parallelarmresonator (8/26), der die größere elektrosta tische Kapazität aufweist, und einen (11d/11d) der externen Anschlüsse geschaltet ist, die an dem Gehäuse vorgesehen und mit der Masse verbunden sind, größer ist als die Länge des Bonddrahts (der Bonddrähte) (9C/29C, 29E), der (die) zwischen den (die) anderen (7/25, 27) der Parallelarmresonatoren, die nicht die größere elektrostatische Kapazität aufweisen, und einen jeweiligen anderen (jeweilige andere) (11c/11a–11f) der externen Anschlüsse geschaltet ist (sind), die an dem Gehäuse vorgesehen und mit der Masse verbunden sind.
Ein Oberflächenwellenfilter (21/41) gemäß Anspruch 1, bei dem das Oberflächenwellenfilterelement (30) eine Mehrzahl von Reihenarmresonatoren (22, 23) und eine Mehrzahl von Parallelarmresonatoren (25–27) aufweist, wobei ein erster (25/27) der Parallelarmresonatoren in einem Parallelarm vorgesehen ist, der mit einem Verbindungspunkt (26a/26c) verbunden ist, der zwischen dem Eingangsanschluss (2a) oder dem Ausgangsanschluss (2b) des Oberflächenwellenfilterelements (30) und einem (22/23) der Reihenarmresonatoren positioniert ist, der nahe an dem Eingangs- oder dem Ausgangsanschluss (2a/2b) positioniert ist, wobei ein zweiter (26) der Parallelarmresonatoren in dem Parallelarm vorgesehen ist, der mit einem Verbindungspunkt (26b) verbunden ist, der zwischen den Reihenarmresonatoren (22, 23) positioniert ist, wobei die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators (26) größer als die elektrostatische Kapazität des ersten Parallelarmresonators (25/27) ist.
Ein Oberflächenwellenfilter (21/41) gemäß Anspruch 2, bei dem der erste Parallelarmresonator (25, 27) in jedem des Parallelarms, der mit dem Verbindungspunkt (26a) zwischen dem Eingangsanschluss (2a) und dem Reihenarmresonator (22) verbunden ist, der nahe an dem Eingangsanschluss positioniert ist, und des Parallel arms vorgesehen ist, der mit dem Verbindungspunkt (26c) zwischen dem Ausgangsanschluss (2b) und dem Reihenarmresonator (23) verbunden ist, der nahe an dem Ausgangsanschluss positioniert ist, und wobei die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators (26) größer als ein Wert ist, der zweimal die elektrostatische Kapazität des ersten Parallelarmresonators (25/27) und nicht mehr als ein Wert beträgt, der sechsmal größer ist als die elektrostatische Kapazität des ersten Parallelarmresonators (25/27).
Ein Oberflächenwellenfilter (21/41) gemäß Anspruch 3, bei dem Länge des Bonddrahts (29D), der den zweiten Parallelarmresonator (26) und den externen Anschluss (11d) verbindet, der an dem Gehäuse vorgesehen ist und mit der Masse verbunden ist, größer ist als die Länge des Bonddrahts (29C/29E), der den ersten Parallelarmresonator (25/27) und den externen Anschluss (11a/11f) verbindet, der an dem Gehäuse vorgesehen ist und mit der Masse verbunden ist.
Ein Oberflächenwellenfilter (1/21/41) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (13) ein piezoelektrisches Substrat aufweist, das aus einem piezoelektrischen Einkristall aus LiNbO₃, LiTaO₃ oder Quarz oder einer piezoelektrischen Keramik, einer piezoelektrischen Bleititanat- oder -zirkonatkeramik oder einem piezoelektrischen Dünnfilm derselben hergestellt ist.
Ein Oberflächenwellenfilter (1/21/41) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrostatische Kapazität des zumindest einen (8/26) der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren in etwa zwei- bis sechsmal größer ist als diese des (der) anderen (7/25, 27) der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren.
Ein Oberflächenwellenfilter (1/21/41) gemäß Anspruch 5, bei dem die Überlappungslänge von Elektrodenfingern oder die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern bei dem Interdigitalwandler des zumindest einen (8/26) der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren in etwa zwei- bis sechsmal größer ist als diese bei dem (den) anderen (7/25, 27) der Mehrzahl von Parallelarmresonatoren.
Ein Oberflächenwellenfilter (21/41) gemäß Anspruch 6, bei dem die Mehrzahl von Parallelarmresonatoren einen ersten (25), einen zweiten (26) und einen dritten (27) Parallelarmresonator umfassen, wobei die elektrostatische Kapazität des zweiten Parallelarmresonators (26) in etwa 2,5 Mal diese des ersten und des dritten Parallelarmresonators (25, 27) beträgt.