DE69920992T2

DE69920992T2 - Akustische Oberflächenwellenanordnung

Info

Publication number: DE69920992T2
Application number: DE69920992T
Authority: DE
Inventors: Tadamasa Nagaokakyo-shi Ushiroku; Norio Nagaokakyo-shi Taniguchi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2019-02-11
Also published as: KR100297856B1; EP0936735A2; JP3728912B2; JPH11234085A; EP0936735B1; EP0936735A3; KR19990072655A; SG74699A1; DE69920992D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bandpass-Oberflächenwellen- (SAW-) Filter, das eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren umfasst, und insbesondere auf ein SAW-Filter, das eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren umfasst, die in einer Leiter-Typ-Schaltung angeordnet sind.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ein SAW-Filter, das eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren aufweist, die angeordnet sind, um eine Leiterschaltung zu definieren, ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 56-19765 und 5-18 3380 (EP-A-541284) offengelegt. Ein SAW-Filter dieses Typs wird nun durch Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Das SAW-Filter, das in 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, umfasst verschiedene Elektroden, die auf einem rechteckigen piezoelektrischen Substrat 2 angeordnet sind, um eine Mehrzahl von SAW-Resonatoren zu bilden. Insbesondere sind Reihenresonatoren 3 und 4, die jeweils aus einem Ein-Tor-SAW-Resonator gebildet sind, in Reihe geschaltet zwischen einen Eingangsanschluss IN (EIN) und einen Ausgangsanschluss OUT (AUS). Zwei Parallelarme sind zwischen dem Eingangsanschluss und einem Referenzpotential bzw. zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Massepotential angeordnet, und Parallelresonatoren 5 und 6, die jeweils einen Ein-Tor-SAW-Resonator umfassen, sind in den Parallelarmen angeordnet.
Die Resonatoren 3, 4, 5 und 6 umfassen Interdigitalwandler (IDTs) 3a, 4a, 5a und 6a und Gittertypreflektoren 3b, 3c, 4b, 4c, 5b, 5c, 6b und 6c, die an jeweils gegenüberliegenden Seiten einer SAW-Ausbreitungsrichtung angeordnet sind.
Jeder der IDTs 3a bis 6a umfasst ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden. Eine ineinandergreifende Elektrode des IDT 3a ist elektrisch mit dem Eingangsanschluss IN verbunden, während die andere ineinandergreifende Elektrode des IDT 3a durch eine Verbindungselektrode 7 mit einer ineinandergreifenden Elektrode des IDT 5a und mit einer ineinandergreifenden Elektrode des IDT 4a verbunden ist. Die andere ineinandergreifende Elektrode des IDT 4a ist durch eine Verbindungselektrode 8 elektrisch mit dem Ausgangsanschluss OUT und mit einer ineinandergreifenden Elektrode des IDT 6a verbunden.
Eine ineinandergreifende Elektrode von jedem der IDTs 5a und 6a ist mit einem Massepotential gekoppelt. Folglich sind bei dem Oberflächenwellenfilter 1 die Reihenresonatoren 3 und 4 zwischen den Eingangsanschluss IN und den Ausgangsanschluss OUT in Reihe geschaltet, um den Reihenarm zu bilden. Die beiden Parallelarme sind zwischen dem Reihenarm und dem Massearmpotential gebildet. In jedem dieser beiden Parallelarme sind die Parallelresonatoren 5 und 6 verbunden und bilden somit eine Leiterschaltung.
Die IDTs 3a bis 6a und die Gittertypreflektoren 3b, 3c, 4b, 4c, 5b, 5c, 6b, 6c sind aus Aluminium oder einem anderen Metall auf dem piezoelektrischen Substrat 2 gebildet, zusammen mit den Verbindungselektroden 7 und 8. In dem SAW-Filter 1 ist die Resonanzfrequenz der SAW-Resonatoren 3 und 4 eingestellt, um gleich der Antiresonanzfrequenz der SAW-Resonatoren 5 und 6 zu sein. Als Folge kann das gesamte SAW-Filter 1 Bandpassfiltercharakteristika aufweisen, die mit Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben werden.
2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Elektrodenstruktur von jedem Ein-Tor-SAW-Resonator zeigt, ähnlich zu demjenigen, der verwendet wird, um die Resonatoren 3 bis 6 in 1 zu bilden. In einem SAW-Resonator 9 ist ein IDT 10, der ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden 10a und 10b umfasst, an einem Mittelteil des Resonators angeordnet. Die Elektroden 10a und 10b sind angeordnet, um ineinander zu greifen. Reflektoren 11 und 12 sind auf gegenüberliegenden Seiten der SAW-Ausbreitungsrichtung angeordnet, in der sich eine Oberflächenwelle ausbreitet. Die Reflektoren 11 und 12 umfassen eine Mehrzahl von Elektrodenfingern, die sich senkrecht zu der SAW-Ausbreitungsrichtung erstrecken. Beide Enden von jedem Elektrodenfinger der Reflektoren 11, 12 sind an ihren jeweiligen Enden mit den Enden anderer Elektrodenfingern verbunden.
Wenn eine Spannung zwischen die ineinandergreifenden Elektroden 10a und 10b des IDT 10 angelegt ist, wird eine Oberflächenwelle erregt. Die erregte Welle ist zwischen den Reflektoren 11 und 12 begrenzt. Somit kann ein Resonator mit einem hohen Q-Wert erreicht werden.
Der oben beschriebene SAW-Resonator 9 ist durch ein Schaltungssymbol angezeigt, das in 3A gezeigt ist, und hat eine in 3B gezeigte Impedanzfrequenzcharakteristik. Wie es in 3B gezeigt ist, ist die Impedanz nahe einer Resonanzfrequenz f_r niedrig und bei einer Antiresonanzfrequenz f_r sehr hoch. Wenn daher der SAW-Resonator 9 und ähnliche SAW-Resonatoren in einer Leiterschaltung verbunden sind, die ähnlich ist wie die SAW-Resonatoren 3 bis 6, die wie in 1 gezeigt, verbunden sind, kann die Eingangs/Ausgangsimpedanz in der Nähe dieser Frequenz an die charakteristische Impedanz angepasst werden, falls die Resonanzfrequenz der Reihenresonatoren eingestellt ist, um gleich zu sein wie die Antiresonanzfrequenz der Parallelresonatoren. Somit kann ein Durchlassband gebildet werden.
3C und 3D zeigen ein Schaltbild bzw. eine Impedanzfrequenzcharakteristik des SAW-Filters 1. Wenn mit Bezugnahme auf 3C ein Signal in den Eingangsanschluss IN eingegeben wird, kann die Signalkomponente bei der Resonanzfrequenz f_rs der Reihenresonatoren 3 und 4 durch die Reihenresonatoren 3 und 4 zu dem Ausgangsanschluss OUT übertragen werden. In diesem Fall wird die Signalkomponente bei der Resonanzfrequenz f_rs nicht zu Masse übertragen, da die Parallelresonatoren 5 und 6 eine hohe Impedanz bei der Antiresonanzfrequenz f_ap haben, die eingestellt ist, um gleich zu sein wie die Resonanzfrequenz f_rs der Reihenresonatoren 3 und 4. Andererseits ist die Signalkomponente bei der Antiresonanzfrequenz f_as der Reihenresonatoren 3 und 4 durch die Reihenresonatoren 3 und 4 gesperrt. Die Signalkomponente bei der Resonanzfrequenz f_rp der Parallelresonatoren 5 wird zu dem Massepotential übertragen aufgrund der niedrigen Impedanz bei der Resonanzfrequenz f_rp. Folglich erreichen die letzten beiden Signalkomponenten den Ausgangsanschluss OUT nicht.
Folglich werden die in 3D gezeigten Impedanzfrequenzcharakteristika erhalten. Wie es in 3D gezeigt ist, werden in der Nähe der Antiresonanzfrequenz f_as der Reihenresonatoren und der Resonanzfrequenz f_rp der Parallelresonatoren Dämpfungspole gebildet. Es wird angemerkt, dass ein Durchlassband PB als ein Frequenzbereich definiert ist, bei dem Dämpfung innerhalb 3 dB (oder 6 dB) bezüglich der Mittenfrequenz des Filters oder eines minimalen Einfügungsverlusts liegt. Ein Sperrband SB ist ebenfalls als ein Frequenzbereich definiert, bei dem Dämpfung 20 dB (oder 40 dB) größer ist als diejenige der Mittenfrequenz des Filters oder eines minimalen Einfügungsverlusts.
Gemäß der vorher erwähnten Beschreibung der herkömmlichen Vorrichtung, ist ein solches SAW-Filter angeordnet, um eine Durchlassbandfiltercharakteristika aufzuweisen, die einen geringen Einfügungsverlust und eine große Dämpfung in einem Sperrband in der Nähe des Durchlassbands liefert.
Die Bandpassfiltercharakteristika des vorher erwähnten SAW-Filters 1 können ausreichend sein, um die Filtercharakteristika für ein Durchlassbandfilter zu liefern, das vor mehreren Jahren erforderlich war. In den letzten Jahren ist jedoch das Intervall zwischen der Übertragungsfrequenz und der Empfangsfrequenz bei einer Kommunikationsvorrichtung, wie z. B. einem Zellularmobiltelefon, sehr eng geworden, um die Effizienz der Ausnützung von elektromagnetischen Wellen zu verbessern. Daher liefert das SAW-Filter 1 nicht immer ausreichend Selektivität. Somit haben die Erfinder bestimmt, dass es einen Bedarf an einem Durchlassbandfilter gibt, das im Vergleich zu derzeit verfügbaren Vorrichtungen eine steilere Filtercharakteristikkurve oder Frequenzantwort zwischen einem Durchlassband und einem Sperrband aufweist.
Um die Schärfe oder Steilheit der Frequenzantwort (Dämpfungscharakteristik) zwischen dem Durchlassband und dem Sperrband zu erhöhen, wird herkömmlicherweise davon ausgegangen, dass ein allgemeines Verfahren, bei dem die Anzahl von Resonatoren erhöht wird, um die Gesamtzahl der Resonatorstufen zu erhöhen, verwendet werden sollte. Eine Resonatorstufe umfasst ein Paar von Reihen- und Parallel-SAW-Resonatoren. Wenn die Anzahl von Stufen erhöht wird, ist jedoch der Elektrodenwiderstand proportional zu der Anzahl von Resonatoren unerwünscht erhöht. Dies führt zu einer Verschlechterung des Einfügungsverlusts für das Filter. Ferner wird der Prozess des Anordnens der erhöhten Anzahl von Elektroden auf dem piezoelektrischen Substrat viel komplizierter, was wiederum den Herstellungs- und Zusammenbauprozess komplexer macht und auch die Größe des piezoelektrischen Substrats und des Gesamtfilters erhöht. Auf diese Weise werden Beschränkungen auf den Filterentwurf und das Herstellungsverfahren auferlegt, was das Erhöhen der Anzahl von Stufen umfasst. Aus den vorhergehenden Gründen haben die Erfinder bestimmt, dass es eine Nachfrage nach einem SAW-Filter gibt, das bei einer Schnittstelle zwischen einem Durchlassband und einem Sperrband eine steilere Frequenzantwort erreicht, ohne die Anzahl der Stufen in dem SAW-Filter zu erhöhen.
SAW-Leiterfilter, die abgemessen sind, um eine bestimmte Störantwort zu erhalten, sind beispielsweise von der EP-A-0758819 und der EP-A-0738029 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, liefern die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Oberflächenwellenbauelement, das eine wesentlich verbesserte Dämpfung in einem Sperrband des Filters aufweist.
Ferner liefern die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Oberflächenwellenfilter, das eine erhöhte Dämpfung und eine verbesserte Frequenzantwort liefert.
Außerdem liefern die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Oberflächenwellenfilter, das einen Reihenresonator und einen Parallelresonator umfasst und das angeordnet ist, um eine störende Komponente bei einer bestimmten Frequenz zu erzeugen, die zwischen der Resonanzfrequenz des Parallelresonators und einem tiefen Ende des Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters angeordnet ist, oder bei einer Frequenz, die zwischen einer Antiresonanzfrequenz des Reihenresonators und einem hohen Ende des Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters angeordnet ist. Die Position und vorteilhafte Verwendung dieser störenden Komponente erzeugt eine wesentlich erhöhte Steilheit der Frequenzantwort und erhöht die Dämpfungsmenge in dem Durchlassband.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Leiter-Typ-Filter folgende Merkmale:
ein Oberflächenwellensubstrat;
einen Reihenresonator, der auf dem Oberflächenwellensubstrat angeordnet ist, und angeordnet ist, um einen Reihenarm zu definieren; und
zumindest einen Parallelresonator, der auf dem Oberflächenwellensubstrat angeordnet ist, und angeordnet ist, um einen Parallelarm zu definieren, wobei der Reihenarm und der Parallelarm eine Leiterschaltung definieren, so dass das Oberflächenwellenfilter ein vorbestimmtes Durchlassband aufweist;
dadurch gekennzeichnet, dass:
der zumindest eine Parallelresonator einen ersten Parallelarmresonator umfasst, der einen Interdigitalwandler umfasst, der zwischen einem Paar von Reflektoren angeordnet ist; und
die Breite und/oder der Abstand der Elektrodenfinger von zumindest einem des Interdigitalwandlers und des Paars der Reflektoren derart angeordnet ist, dass der erste Parallelresonator eine störende Komponente bei einer Frequenz (f_s) aufweist, die zwischen einer Resonanzfrequenz (f_rp) des ersten Parallelresonators und einem tiefen Ende (f_pl) des Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters angeordnet ist, oder bei einer Frequenz, die zwischen einer Antiresonanzfrequenz (f_as) des Reihenresonators und einem hohen Ende (f_ph) des Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters angeordnet ist.
Die Steilheit der Frequenzantwort kann erhöht werden durch Anordnen einer Breite des Elektrodenfingers des Interdigi talwandlers, der am nächsten zu dem Reflektore ist, damit dieselbe geringer ist als diejenige der verbleibenden Elektrodenfinger des Interdigitalwandlers oder Reflektors des Parallelresonators.
Ferner kann die Frequenzantwort verbessert werden durch Anordnen eines Abstands zwischen den Elektrodenfingern des Reflektors, damit derselbe geringer ist als derjenige des Interdigitalwandlers, so dass die störende Komponente außerhalb eines Sperrbands des Reflektors des Parallelresonators angeordnet ist.
Das Oberflächenwellenfilter gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann in einem Gehäuse vorgesehen sein, das das Oberflächenwellensubstrat umhüllt. Ein solches Gehäuse umfasst eine Mehrzahl von Elektroden, die auf dem Gehäuse angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten. Die Mehrzahl der Elektrodenfinger des Parallelresonators bilden ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden und eine der ineinandergreifenden Elektroden ist durch die Verbindungsdrähte mit zumindest einer der Elektroden auf dem Gehäuse elektrisch verbunden.
Für den Zweck des Darstellens der Erfindung sind in den Zeichnungen mehrere Formen gezeigt, die derzeit bevorzugt werden, wobei es jedoch klar ist, dass die Erfindung nicht auf die genauen gezeigten Anordnungen und Instrumentalitäten beschränkt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht, die das herkömmliche Leiter-Typ-SAW-Filter zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Elektrodenstruktur eines Ein-Tor-SAW-Resonators zeigt, der in dem in 1 gezeigten SAW-Filters verwendet wird.
3A ist ein Diagramm, das ein Schaltungssymbol darstellt, das verwendet wird, um einen SAW-Resonator zu bezeichnen.
3B ist ein Graph, der Impedanzfrequenzcharakteristika des in 2 gezeigten herkömmlichen SAW-Resonators zeigt.
3C zeigt ein Schaltbild des in 1 gezeigten SAW-Filters.
3D zeigt eine Impedanzfrequenzcharakteristik des in 1 gezeigten SAW-Filters.
4 ist eine schematische Draufsicht eines ersten SAW-Filters.
5 ist ein Schaltbild des in 4 gezeigten SAW-Filters.
6 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Elektrodenstruktur eines Ein-Tor-SAW-Resonators zeigt, der in dem in 4 gezeigten SAW-Filter verwendet wird.
7 ist ein Graph, der die Impedanzfrequenzcharakteristik des SAW-Resonators darstellt, der in dem in 4 gezeigten SAW-Filter als ein Parallelresonator verwendet wird.
8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Frequenz, bei der die störende Komponente erzeugt wird und dem Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor darstellt.
9 ist ein Graph, der die Frequenzantwort des in 4 gezeigten SAW-Filters darstellt.
10 ist ein Graph, der die Frequenzantwort eines SAW-Filters gemäß einem Vergleichsbeispiel für den Vergleich mit dem ersten SAW-Filter darstellt.
11 ist eine Draufsicht eines zweiten SAW-Filters.
12 ist ein Schaltbild des in 11 gezeigten SAW-Filters.
13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Frequenz, bei der die störende Komponente erzeugt wird, und dem Elektrodenfingerabstand zwischen dem IDT und dem Reflektor darstellt.
14 ist ein Graph, der die Impedanzfrequenzcharakteristik des Parallelresonators in dem in 11 gezeigten SAW-Filter darstellt.
15 ist ein Graph, der die Frequenzantwort des in 11 gezeigten SAW-Filters darstellt.
16 ist ein Graph, der die Frequenzantwort eines SAW-Filters gemäß einem Vergleichsbeispiel für den Vergleich mit dem zweiten SAW-Filter darstellt.
17 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Elektrodenstruktur eines Parallelresonators zeigt, der in einem SAW-Filter gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
18 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Elektrodenstruktur eines Parallelresonators zeigt, der in einem SAW-Filter gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
19 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Elektrodenstruktur eines Parallelresonators zeigt, der in einem SAW-Filter gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
20 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Elektrodenstruktur eines Parallelresonators zeigt, der in einem SAW-Filter gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
21A ist ein Graph, der Impedanzfrequenzcharakteristika von Parallelresonatoren gemäß dem ersten SAW-Filter und dem ersten und dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt.
21B ist ein Graph, der Impedanzfrequenzcharakteristika von Parallelresonatoren gemäß dem zweiten SAW-Filter und dem zweiten und vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt.
22A ist eine Draufsicht, die schematisch eine Elektrodenstruktur eines Parallelresonators zeigt, der in einem SAW-Filter gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
22B ist eine Draufsicht, die schematisch eine alternative Elektrodenstruktur eines Parallelresonators zeigt, der in einem SAW-Filter gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
23A ist ein Graph, der Impedanzfrequenzcharakteristika der in 22A gezeigten Parallelresonatoren zeigt.
23B ist ein Graph, der Impedanzfrequenzcharakteristi ka der in 22B gezeigten Parallelresonatoren zeigt.
24 ist ein vergrößerter Graph, der eine Impedanzfrequenzcharakteristik des in 22A gezeigten Parallelresonators zeigt.
25 ist ein Graph, der eine Frequenzantwort des SAW-Filters mit dem in 22A gezeigten Parallelresonator zeigt.
26 ist ein vergrößerter Graph, der eine Impedanzfrequenzcharakteristik des in 22B gezeigten Parallelresonators zeigt.
27 ist ein Graph, der eine Frequenzantwort des SAW-Filters mit dem in 22B gezeigten Parallelresonator zeigt.
28 ist eine Draufsicht eines dritten SAW-Filters.
29 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristika des in 28 gezeigten SAW-Filters darstellt.
30 ist ein Diagramm, das die Frequenzcharakteristika des SAW-Filters gemäß einem Vergleichsbeispiel für den Vergleich mit dem dritten SAW-Filter darstellt.
31 ist eine Draufsicht eines SAW-Filterbauelements, das in einem Gehäuse umhüllt ist, und ein erstes Verbindungsverfahren gemäß einem Vergleichsbeispiel verwendet.
32 ist eine Draufsicht des Hauptteils des in 31 gezeigten SAW-Filterbauelements.
33 ist eine Draufsicht eines SAW-Filterbauelements, das in einem Gehäuse umhüllt ist und ein zweites Verbindungsverfahren verwendet, das auf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
34 ist ein Ersatzschaltbild des SAW-Filterbauelements gemäß dem Vergleichsbeispiel von 31.
35 ist ein Ersatzschaltbild des SAW-Filterbauelements gemäß 33.
36 ist ein Graph, der eine Frequenzantwort des SAW-Filterbauelements gemäß dem Vergleichsausführungsbeispiel von 31 zeigt.
37 ist ein Graph, der eine Frequenzantwort des SAW-Filterbauelements gemäß 33 zeigt.
38 ist eine Draufsicht eines SAW-Filterbauelements gemäß der Variation von 33.
39 ist ein Ersatzschaltbild des SAW gemäß der Variation von 33.
40 ist ein Graph, der eine Frequenzantwort des SAW-Filterbauelements gemäß der Variation von 33 zeigt.
41 ist eine Querschnittsansicht eines SAW-Filterbauelements, das in einem Gehäuse befestigt ist unter Verwendung von Verbindungskontakthügeln bei einem Verfahren, das auf Ausführungsbeispiele der Erfindung angewendet werden kann.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Absätzen mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen näher beschrieben.
4 und 5 sind eine schematische Draufsicht bzw. ein Ersatzschaltbild eines ersten SAW- (Oberflächenwellen-) Filters. Das SAW-Filter, das allgemein durch das Bezugszeichen 21 bezeichnet ist, umfasst ein im Wesentlichen rechteckiges Oberflächenwellensubstrat 22. Bei dem vorliegenden Beispiel ist das SAW-Substrat 22 vorzugsweise eine 36° gedrehte, piezoelektrische Y-Schnitt-Platte, die aus LiTaO₃ hergestellt ist.
Die Reihenresonatoren 24 und 26 und die Parallelresonatoren 23, 25 und 27 sind auf dem Substrat 22 angeordnet. Die Resonatoren 23, 24, 25, 26, 27 umfassen IDTs 23a, 24a, 25a, 26a und 27a und Gittertypreflektoren 23b, 23c, 24b, 24c, 25b, 25c, 26b, 26c, 27b bzw. 27c. Die Reflektoren 23b, 23c, 24b, 24c, 25b, 25c, 26b, 26c, 27b und 27c sind auf den gegenüberliegenden Seiten der IDTs 23a bis 27a jeweils in einer SAW-Ausbreitungsrichtung angeordnet.
Das SAW-Filter 21 ist mit einem Eingangsanschluss IN und mit einem Ausgangsanschluss OUT verbunden. Die Reihenresonatoren 24 und 26 sind zwischen den Eingangsanschluss IN und den Ausgangsanschluss OUT in Reihe geschaltet und definieren somit einen Reihenarm. Die Parallelresonatoren 23, 25, 27 sind zwischen den Reihenarm und ein Referenzpotential geschaltet und bilden somit jeweils einen Parallelarm.
Jeder der IDTs 23a bis 27a umfasst ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden. Eine ineinandergreifende Elektrode des IDT 23a des Parallelresonators 23 ist mit einer ineinandergreifenden Elektrode des IDT 24a des Reihenresonators 24 durch eine Verbindungselektrode 28 elektrisch verbunden. Eine weitere Verbindungselektrode 29 verbindet die andere ineinandergreifende Elektrode des IDT 24a elektrisch mit einer ineinandergreifenden Elektrode des IDT 25a und mit einer ineinandergreifenden Elektrode des IDT 26a. Eine weitere Verbindungselektrode 30 verbindet die andere ineinandergreifende Elektrode des IDT 26a elektrisch mit einer ineinandergreifenden Elektrode des IDT 27a.
Die anderen ineinandergreifenden Elektroden der IDTs 23a, 25a und 27a sind mit Massepotential verbunden. Daher ist das SAW-Filter 21 entworfen, um eine wie in 5 gezeigte Leiterschaltungskonfiguration aufzuweisen.
Die SAW-Resonatoren 23 bis 27 und die Elektroden, die die Verbindungselektroden 28 bis 30 umfassen, können aus einem Metallmaterial, wie z. B. Aluminium, durch ein entsprechendes Verfahren auf dem Substrat 22 gebildet sein. Beispielsweise kann Aluminium über dem Substrat 22 aufgebracht werden und die Aluminiumschicht kann durch eine Photolithographietechnologie strukturiert werden, um die in 4 gezeigte Elektrodenstruktur zu bilden. Alternativ kann ein leitfähiges Material, wie z. B. Aluminium, unter Verwendung einer Maske durch Verdampfen, Sputtern oder ein anderes Verfahren zum Bilden der Elektrodenstruktur auf das Substrat 22 aufgebracht werden.
Die Elektrodenstruktur der Resonatoren 23 bis 27, d. h. die Anzahl von Interdigitalelektroden und ihre Längen sind in 4 schematisch gezeigt. In der Praxis sind die SAW-Resonatoren 23 bis 27 vorzugsweise unter Verwendung von Parametern entworfen, wie sie nachfolgend in Tabelle 1 aufgelistet sind. Tabelle 1
Die Antiresonanzfrequenz f_rp der Parallelresonatoren 23, 25, 27 ist vorzugsweise eingestellt, um im Wesentlichen gleich zu sein wie die Resonanzfrequenz f_rs der Reihenresonatoren 24, 26. Daher arbeitet das SAW-Filter 21 als ein Bandpassfilter, da das Filter die in 5 gezeigten Leiterschaltungskonfiguration hat.
Bei jedem der Resonatoren 23 bis 27 ist der Abstand zwischen jedem IDT und dem benachbarten Reflektor vorzugsweise gemäß den in Tabelle 1 enthaltenen Charakteristika eingestellt. Genauer gesagt, der Abstand zwischen jedem IDT und dem benachbarten Reflektor ist vorzugsweise eingestellt, um geringer zu sein als etwa 0,5 λ in den Parallelresonatoren 23, 25 und 27, während der Abstand zwischen jedem IDT und dem benachbarten Reflektor vorzugsweise auf etwa 0,5 λ in dem Reihenresonator 24 und 26 eingestellt ist.
Diese Anordnung erzeugt eine störende Komponente in den Parallelresonatoren 23, 25, 27, so dass dieselbe zwischen der Resonanzfrequenz der Resonatoren 23, 25, 27 und dem tieferen Ende des Durchlassbandes des SAW-Filters 21 angeordnet ist. Als Folge dessen, dass diese störende Komponente in der oben beschriebenen bestimmten Frequenzposition angeordnet ist, ist die Frequenzantwort zwischen dem tieferen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands ausreichend steil. Dies wird nachfolgend näher beschrieben.
6 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Beispiel der SAW-Resonatoren zeigt, die bei diesem Beispiel als ein Parallelresonator verwendet werden. Der SAW-Resonator, der allgemein durch das Bezugszeichen 31 angezeigt ist, weist einen IDT 32 auf, der an einem Mittelabschnitt desselben angeordnet ist. Der IDT 32 umfasst ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden 33 und 34, die eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 33a bzw. 34a aufweisen. Die Elektrodenfinger 33a und 34a greifen ineinander. Bei dem IDT 32 ist der Abstand zwischen den Mitten der Elektrodenfinger 33a und 34a (Abstand der Elektrodenfinger 33a und 34a) vorzugsweise auf etwa 0,5 λ eingestellt, wobei λ die Wellenlänge der Oberflächenwelle ist, die in dem SAW-Resonator erregt wird.
Reflektoren 35 und 36 sind auf den gegenüberliegenden Seiten des IDT 32 befestigt und umfassen Elektrodenfinger 35a bzw. 36a. Beide Enden der Elektrodenfinger 35a sind durch gemeinsame Elektroden 35b und 35c miteinander verbunden. Gleichartig dazu sind beide Enden der Elektrodenfinger 36a durch gemeinsame Elektroden 36b und 36c miteinander verbunden. Außerdem ist in den Reflektoren 35 und 36 der Abstand zwischen den Mitten der Elektrodenfinger 35a und 36a (Abstand der Elektrodenfinger 35a und 36a) vorzugsweise auf etwa 0,5 λ eingestellt.
Der SAW-Resonator 31, der bei dem SAW-Filter 21 als ein Parallelresonator verwendet wird, zeigt eine relativ starke störende Komponente X mit einer Frequenz f_s zwischen der Resonanzfrequenz f_rp und der Antiresonanzfrequenz f_ap, wie es in 7 gezeigt ist. Die Bedeutung dieser starken störenden Komponente wird nachfolgend näher beschrieben.
Herkömmlicherweise wurde der Abstand r zwischen dem Reflektor 35 oder 36 und dem IDT 32 auf etwa 0,5 λ eingestellt, weil bei herkömmlichen Bauelementen die Verhinderung jeder störenden Komponente X für die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit des Filters 21 als erforderlich angesehen wurde. Vorher wurde davon ausgegangen, dass die störende Komponente X nur die Leistungsfähigkeit und Charakteristika eines solchen SAW-Filters verringern würde. Daher wurde bei den herkömmlichen Bauelementen der Abstand r immer auf 0,5 λ eingestellt, um die Erzeugung einer solchen störenden Komponente X zu verhindern. Dieser Abstand r in den herkömmlichen Bauelementen wurde nicht variiert, um größer oder geringer als 0,5 λ zu sein, weil bekannt war, dass eine solche Änderung bei dem Wert von r eine unerwünschte störende Komponente erzeugen würde.
Bei dieser Beschreibung ist der Abstand r zwischen einem Reflektor und einem IDT als ein Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen dem Elektrodenfinger des Reflektors und dem Elektrodenfinger des IDT definiert, die benachbart zueinander sind. Anders ausgedrückt, der Abstand r ist ein Abstand von der Mitte des Elektrodenfingers des Reflektors, der am nächsten zu dem IDT ist, zu der Mitte des Elektrodenfingers des IDT, der am nächsten zu dem Reflektor ist. Beispielsweise zeigt 6, dass der Abstand r durch einen Abstand zwischen der Mitte des Elektrodenfingers 35m des Reflektors 35 und der Mitte des Elektrodenfingers 34m des IDT 32 definiert ist.
Die Erfinder der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung entdeckten, dass die Dämpfungsbeträge in dem Sperrband durch vorteilhaftes Verwenden der störenden Komponente X erhöht werden, anstatt zu versuchen, die störende Komponente zu eliminieren oder zu unterdrücken, wie bei den herkömmlichen Bauelementen. Als Folge der Entdeckung der Erfinder und der folgenden Analyse wurde bestätigt, wie es in 8 gezeigt ist, dass die Frequenz f_s der störenden Komponente gesteuert werden kann und dass sich die Frequenz f_s verringert, wenn der Abstand r zwischen dem IDT 32 und dem Reflektor 35 kleiner als 0,5 λ wird. Somit kann die störende Komponente X durch Einstellen des Abstands r bei jeder gewünschten Frequenz erzeugt werden, und die störende Komponente X kann effektiv verwendet werden, um die Filtercharakteristika des SAW-Filters zu verbessern.
Um die störende Komponente zu verwenden, um einen Dämpfungsbetrag wesentlich zu erhöhen, ist es notwendig, die störende Komponente X bei einer spezifischen gewünschten Frequenz zu erzeugen. Genauer gesagt, falls die Frequenz f_s der störenden Komponente zu hoch ist, werden in dem Durchlassband Welligkeiten erzeugt, die zu einer Verschlechterung des Einfügungsverlusts führen würden. Umgekehrt, falls die Frequenz f_s zu niedrig ist, wird die störende Komponente X in den Resonanzcharakteristika des SAW-Resonators 31 vergraben und somit sind die Dämpfungsbeträge nicht verbessert.
Das SAW-Filter 21 gemäß dem vorliegenden Beispiel soll eine Erhöhung bei der Steilheit der Frequenzantwort zwischen dem tiefen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands erreichen. Die Erfinder haben entdeckt, dass die Frequenzantwort, die zwischen dem tiefen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands eine erhöhte Steilheit hat, erreicht wird durch Einstellen der Frequenz f_s der störenden Komponente höher als die Resonanzfrequenz f_rp der Parallelresonatoren. Ferner entdeckten die Erfinder, dass verhindert werden kann, dass sich der Einfügungsverlust erhöht, indem die Frequenz f_s niedriger eingestellt wird als das tiefe Ende f_pl des Durchlassbands. Wie es in 7 gezeigt ist, ist die Frequenz f_s der störenden Komponente folglich vorzugsweise zwischen der Resonanzfrequenz f_rp der Parallelresonatoren und dem tieferen Ende f_pl des Durchlassbands des SAW-Filters 21 eingestellt.
In Anbetracht des Vorhergehenden ist bei dem SAW-Filter 21 gemäß dem vorliegenden Beispiel der Abstand r zwischen jedem Interdigitalwandler der Parallelresonatoren 23, 25, 27 und dem benachbarten Resonator vorzugsweise so eingestellt, wie es in der Tabelle 1 angegeben ist. Genauer gesagt, bei den Parallelresonatoren 23 und 27 ist der Abstand r zwischen dem IDT und dem Reflektor vorzugsweise auf etwa 0,46 λ eingestellt. Bei dem Parallelresonator 25 ist der Abstand r vorzugsweise bei etwa 0,43 λ eingestellt. Das heißt, beide Werte sind eingestellt, um vorzugsweise geringer als etwa 0,5 λ zu sein. Andererseits ist der Abstand r in den Reihenresonatoren 24 und 26, die in Reihe geschaltet sind, vorzugsweise auf etwa 0,50 λ eingestellt.
Die Filtercharakteristika des SAW-Filters 21, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, sind in 9 gezeigt. Zum Vergleich wurde ein SAW-Filter aufgebaut, das ähnlich ist wie das SAW-Filter 21, außer dass der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor für alle SAW-Resonatoren 23 – 27 auf 0,50 λ eingestellt wurde. Die Filtercharakteristika dieses SAW-Filters, das zum Vergleich aufgebaut wurde, sind in 10 gezeigt.
Der Vergleich der Frequenzcharakteristika von 9 und 10 offenbart, dass die Frequenzantwort des SAW-Filters 21 auf der tieferen Seite des Durchlassbands (als A bezeichnet) abrupter abfällt und eine steilere Neigung hat als diejenige des Vergleichs-SAW-Filters. Somit ist die Sperrbanddämpfung bei der Frequenzregion B im Vergleich zu derjenigen des Vergleichs-SAW-Filters um etwa 10 dB verbessert.
11 und 12 sind eine schematische Draufsicht bzw. ein Schaltbild eines zweiten SAW- (Oberflächenwellen-) Filters. Das SAW-Filter, das im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 41 angezeigt ist, umfasst ein im Wesentlichen rechteckiges piezoelektrisches Substrat 42. Dieses Substrat 42 ist vorzugsweise aus einer 36° gedrehten piezoelektrischen Y-Schnitt-Platte aus LiTaO₃ hergestellt.
Die Reihenresonatoren 43, 45 und 47 und die Parallelresonatoren 44 und 46, die jeweils einen Ein-Tor-SAW-Resonator und Verbindungselektroden 48 und 49 umfassen, sind auf dem Substrat 42 angeordnet. Jeder der Ein-Tor-SAW-Resonatoren 43 – 47 umfasst einen IDT und ein Paar von Reflektoren, die das IDT zwischen sich anordnen, wie es bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf 4 und 5 näher erklärt ist.
Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Reihenresonatoren 42, 45 und 47 zwischen den Eingangsanschluss IN und den Ausgangsanschluss OUT in Reihe geschaltet. Die Parallelresonatoren 44 und 46 sind zwischen den Reihenarm der Resonatoren 43, 45, 47 und das Referenzpotential parallel geschaltet. Somit ist, wie es in 12 gezeigt ist, eine 2,5-Stufenleiterschaltung aufgebaut und umfasst drei Reihenresonatoren und zwei Parallelresonatoren. Die Antiresonanzfrequenz f_ap der Parallelresonatoren 44 und 46, die parallel geschaltet sind, ist vorzugsweise eingestellt, um gleich der Resonanzfrequenz f_rs der Reihenresonatoren 43, 45, 47 zu sein, die in Reihe geschaltet sind.
Bei dem SAW-Filter 41 gemäß dem vorliegenden Beispiel sind die SAW-Resonatoren 43 bis 47 vorzugsweise unter Verwendung der Parameter aufgebaut, wie sie in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben sind. Tabelle 2
Der Abstand r von der Mitte des Elektrodenfingers des Reflektors, der am nächsten zu dem IDT liegt, zu der Mitte des Elektrodenfingers des IDT, der am nächsten zu dem Reflektor liegt, ist für die Reihenresonatoren 43, 45, 47 vorzugsweise auf etwa 0,5 λ eingestellt.
Für die Parallelresonatoren 44 und 46 ist der Abstand r vorzugsweise auf etwa 0,6 λ eingestellt, der größer ist als 0,5 λ. Daher können die Dämpfungsbeträge zwischen dem höheren Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands verbessert werden. Dies ist nachfolgend mit Bezugnahme auf 13 und 14 näher beschrieben.
13 zeigt die Beziehung zwischen einer Frequenz, bei der eine störende Komponente erzeugt wird und dem Abstand r zwischen dem IDT und dem Reflektor. Wie es in 13 gezeigt ist, wenn der Abstand r größer ist als etwa 0,5 λ, wird eine störende Komponente bei einer Frequenz f_s erzeugt, die höher ist als die Antiresonanzfrequenz f_a des SAW-Resonators. Es ist auch gezeigt, dass die Frequenz f_s der störenden Komponente variiert, falls der Abstand r geändert wird. Folglich ist klar, dass die störende Komponente auch verwendet werden kann, um eine abruptere und steilere Frequenzantwort zwischen dem hohen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands herzustellen.
14 zeigt Impedanzfrequenzcharakteristika der Parallelresonatoren 44 und 46. Da die Frequenzantwort zwischen dem höheren Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands sich auf eine Antiresonanzfrequenz f_as des Reihenresonators bezieht (siehe 3D) , bestimmten die Erfinder, dass die Frequenz f_s der störenden Komponente Y eingestellt sein soll, um geringer zu sein als die Antiresonanzfrequenz f_as der Reihenresonatoren. Um zu verhindern, dass sich der Einfügungsverlust erhöht, bestimmten die Erfinder ferner, dass die Frequenz f_s höher sein sollte als das hohe Ende f_ph des Durchlassbands. Folglich ist die Frequenz f_s der störenden Komponente zwischen der Antiresonanzfrequenz f_as der Reihenresonatoren und dem höheren Ende f_ph des Durchlassbands des SAW-Filters 41 eingestellt.
Bezüglich des Vorhergehenden ist bei dem SAW-Filter 41 gemäß dem vorliegenden Beispiel der Abstand r zwischen jedem IDT der Parallelresonatoren 44, 46 und dem benachbarten Resonator vorzugsweise wie in Tabelle 2 angegeben eingestellt. Genauer gesagt, in jedem der Parallelresonatoren 44 und 46 ist der Abstand zwischen dem IDT und dem benachbarten Reflektor vorzugsweise auf etwa 0,6 λ eingestellt.
Die Filtercharakteristika des SAW-Filters 41 gemäß 11 sind in 15 gezeigt. Zum Vergleich wurde ein SAW-Filter aufgebaut, das in der Struktur ähnlich war wie das Oberflächenwellenfilter 41, das oben beschrieben ist, außer dass der Abstand zwischen dem Interdigitalwandler und dem benachbarten Reflektor auf 0,5 λ in jedem der Resonatoren 44 und 46 eingestellt ist, die parallel geschaltet sind. Die Filtercharakteristika dieses SAW-Filters, das für einen Vergleich verwendet wird, sind in 16 gezeigt.
Der Vergleich der Frequenzcharakteristika von 15 und 16 zeigt, dass die Frequenzantwort des SAW-Filters auf der höheren Seite des Durchlassbands (mit A bezeichnet) abrupter abfällt und eine steilere Neigung aufweist als diejenige des Vergleichs-SAW-Filters. Somit ist die Sperrbanddämpfung bei der Frequenzregion C um etwa 10 dB verbessert, im Vergleich zu derjenigen des Vergleichs-SAW-Filters.
Ein SAW-Filter gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die gleiche Struktur wie das erste SAW-Filter von 4, außer dass drei Parallelresonatoren eine andere Elektrodenstruktur aufweisen als diejenigen der SAW-Resonatoren, die in 6 gezeigt sind, anstatt den Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor kleiner als etwa 0,5 λ zu machen.
Bei dem SAW-Filter gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Parallelresonatoren eine Elektrodenstruktur, wie es in 17 gezeigt ist. Der SAW-Resonator, der im Allgemeinen als Bezugszeichen 51 gezeigt ist, umfasst einen IDT 51a und Reflektoren 51b und 51c. Der IDT 51a ist zwischen den Reflektoren 51b und 51c angeordnet und weist ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden 54 und 57 auf. Die ineinandergreifende Elektrode 54 umfasst eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 52 und einen Busstab 53, der mit den Elektrodenfingern 52 verbunden ist, und die ineinandergreifende Elektrode 57 umfasst eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 55 und einen Busstab 56, der mit den Elektrodenfingern 52 verbunden ist, wobei die ineinandergreifenden Elektroden 54 und 57 ineinander greifen. Obwohl der Busstab 56 in 17 mit den Reflektoren 51b und 51c verbunden ist, kann der Busstab 56 von den Reflektoren 51b und 51c getrennt sein.
Bei dem SAW-Resonator 51 haben die äußersten Elektrodenfinger 55e, die benachbart zu den Reflektoren 51c und 51b sind, jeweils eine Breite w2, die geringer ist als eine Breite w1 der anderen Elektrodenfinger 52 und 55, während der Abstand zwischen dem IDT 51a und dem Reflektor 51b oder 51c vorzugsweise auf etwa 0,5 λ eingestellt ist. Diese Konfiguration liefert ein steiles Profil der Frequenzantwort zwischen dem tiefen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands. Dies wird nachfolgend näher erklärt.
Die störende Komponente, die in der Frequenzantwort des SAW-Resonators erzeugt wird, wird allgemein durch die Diskontinuität zwischen dem IDT und dem Reflektor bewirkt. Normalerweise haben ein IDT und ein Reflektor eine ähnliche Struktur, bei der eine Mehrzahl von Elektrodenfingern vorgesehen ist, um Oberflächenwellen zu reflektieren. In dem Fall, wo ein Elektrodenfinger, der eine andere Breite aufweist, in einem IDT vorgesehen ist, stört somit die Reflektion der Oberflächenwelle durch den Elektrodenfinger die Phase der Oberflächenwelle und erzeugt dadurch eine störende Komponente.
Wenn die Breite der äußersten Elektrodenfinger 55e in dem SAW-Resonator 51 kleiner gemacht ist als die Breite der anderen Elektrodenfinger 52 und 55, wird die Phasendifferenz der reflektierten Welle klein und erhält dadurch die gleichen Effekte wie in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor verringert ist. Das heißt, die störende Komponente kann zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz des Parallelresonators angeordnet sein. Außerdem kann die Frequenz der störenden Komponente verschoben werden durch Ändern der Breite der äußersten Elektrodenfinger. Folglich kann die störende Komponente zwischen der Resonanzfrequenz des Parallelresonators und dem tiefen Ende des Durchlassbands des SAW-Filters positioniert werden, indem die Breite der äußersten Elektrodenfinger des IDT kleiner gemacht wird als diejenige der anderen Elektrodenfinger, wodurch die Frequenzantwort zwischen dem tiefen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands wesentlich steiler gemacht werden kann im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen.
Ein SAW-Filter gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die gleiche Struktur wie das SAW-Filter gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, außer dass bei den Parallelresonatoren die Breite der äußersten Elektrodenfinger in dem IDT größer ist als diejenige der anderen Elektrodenfinger.
Genauer gesagt, bei dem SAW-Filter gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Parallelresonatoren die Elektrodenstruktur, wie es in 18 gezeigt ist. Der SAW-Resonator 61 umfasst einen IDT 61a und Reflektoren 61b und 61c. Bei dem SAW-Resonator 61 haben die äußersten Elektrodenfinger 65e, die benachbart zu den Reflektoren 61c und 61b sind, jeweils eine Breite w3, die größer ist als die Breite w1 der anderen Elektrodenfinger 62 und 65.
Wenn die Breite w3 der äußersten Elektrodenfinger 65e größer gemacht wird als die Breite der anderen Elektrodenfinger 62 und 65, wird die Phasenänderung der reflektierten Welle groß, wie es durch die Erklärung bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel klar wird, wodurch die gleichen Effekte erhalten werden wie in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor größer gemacht wird. Somit kann die störende Komponente auf der höheren Seite der Antiresonanzfrequenz des Parallelresonators angeordnet sein. Die Frequenz der störenden Komponente kann auch verschoben werden durch Ändern der Breite der äußersten Elektrodenfinger. Folglich kann die störende Komponente zwischen der Antiresonanzfrequenz des Reihenresonators und dem hohen Ende des Durchlassbands des SAW-Filters angeordnet werden, indem die Breite der äußersten Elektrodenfinger des IDT größer gemacht wird als diejenige der anderen Elektrodenfinger, wodurch die Frequenzantwort zwischen dem höheren Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands wesentlich steiler gemacht werden kann als herkömmliche Filter.
Obwohl bei dem vorher erwähnten ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel die Breite der äußersten Elektrodenfinger des IDT in den Parallelresonatoren anders ist als die Breite der Elektrodenfinger, kann die Elektrodenstruktur der Reflektoren geändert werden.
Ein SAW-Filter gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die gleiche Struktur wie das erste SAW-Filter, außer dass drei Parallelresonatoren eine andere Elektrodenstruktur aufweisen als diejenige der in 6 gezeigten SAW-Resonatoren, anstatt den Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor kleiner als etwa 0,5 λ zu machen.
Bei dem SAW-Filter gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Parallelresonatoren die Elektrodenstruktur, wie sie in 19 gezeigt ist. Der SAW-Resonator 71 umfasst einen IDT 71a und Reflektoren 71b und 71c. Der IDT 71a ist zwischen den Reflektoren 71b und 71c angeordnet. Der Reflektor 71b umfasst eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 72 und Busstäben 73 und 74, die jeweils an beiden Enden der Elektrodenfinger 72 verbunden sind. Der Reflektor 71c umfasst auch eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 75 und Busstäben 76 und 77, die jeweils an beiden Enden der Elektrodenfinger 75 verbunden sind.
Bei den Reflektoren 71b und 71c haben die Elektrodenfinger 72e und 75e, die benachbart zu dem IDT 71a sind, eine Breite w4, die kleiner ist als eine Breite w5 der anderen Elektrodenfinger 72 und 75. Diese Konfiguration liefert das abrupte und steile Profil der Frequenzantwort zwischen dem tiefen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands, da der Reflektor die Phasenänderung der reflektierten Welle klein macht, um die gleichen Effekte zu erhalten wie die Effekte, die in dem Fall erhalten werden, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor reduziert ist.
Folglich kann die störende Komponente zwischen die Resonanzfrequenz des Parallelresonators und das tiefe Ende des Durchlassbands des SAW-Filters positioniert werden, indem die Breite der Elektrodenfinger des Reflektors, der benachbart zu dem IDT ist, kleiner gemacht wird als diejenige der anderen Elektrodenfinger, wodurch die Frequenzantwort zwischen dem tieferen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands wesentlich steiler gemacht werden kann als herkömmliche Filter.
Ein SAW-Filter gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Struktur wie das SAW-Filter gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel, außer dass bei den Parallelresonatoren eine Breite des Elektrodenfingers der Reflektoren, die benachbart zu dem IDT ist, größer ist als die anderen Elektrodenfinger.
Bei dem SAW-Filter gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Parallelresonatoren die Elektrodenstruktur, wie sie in 20 gezeigt ist. Der SAW-Resonator 78 umfasst einen IDT 78a und Reflektoren 78b und 78c. Der IDT 78a ist zwischen den Reflektoren 78b und 78c angeordnet. Der Reflektor 78b umfasst eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 79 und Busstäben 73 und 74, die jeweils an beiden Enden der Elektrodenfinger 79 verbunden sind. Der Reflektor 78c umfasst auch eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 80 und Busstäben 76 und 77, die jeweils an beiden Enden der Elektrodenfinger 80 verbunden sind.
Bei den Resonatoren 78b und 78c haben die Elektrodenfinger 79e und 80e, die benachbart zu dem IDT 78a sind, eine Breite w6, die größer ist als die Breite w5 der anderen Elektrodenfinger 79 und 80. Diese Konfiguration liefert das abrupte und steile Profil der Frequenzantwort zwischen dem hohen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands, da der Reflektor die Größe der Phasenänderung der reflektierten Welle erhöht, um die gleichen Effekte zu erzielen wie die Effekte, die in dem Fall erreicht werden, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor erhöht ist.
Folglich kann die störende Komponente zwischen die Antiresonanzfrequenz des Reihenresonators und das hohe Ende des Durchlassbands des SAW-Filters positioniert werden, indem die Breite des einen der Elektrodenfinger des Reflektors, der benachbart zu dem IDT ist, größer gemacht als diejenige der anderen Elektrodenfinger, wodurch die Frequenzantwort zwischen dem hohen Ende des Durchlassbands und dem Ende des Sperrbands wesentlich steiler gemacht werden kann als herkömmliche Filter.
Bei dem vorher erwähnten ersten und zweiten SAW-Filter und dem ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die störende Komponente der Parallelresonatoren, die ein SAW-Filter mit Reihenresonatoren, die eine Leiterschaltung aufweisen, bilden, vorzugsweise zwischen der Resonanzfrequenz f_rp des Parallelresonators und dem tiefen Ende f_pl des Durchlassbands des SAW-Filters angeordnet, wie es in 21A gezeigt ist, oder zwischen der Antiresonanzfrequenz des Reihenresonators und dem hohen Ende f_ph des Durchlassbands des SAW-Filters, wie es in 21B gezeigt ist. Obwohl diese Konfigurationen die Steilheit der Frequenzantwort bei der Umgebung des tieferen oder höheren Endes des Durchlassbands erfolgreich verbessern können, können diese Konfigurationen in der Nähe der störenden Komponente eine Parallelresonanz bewirken, aufgrund der komplexen Impedanz der störenden Komponente und der Hauptresonanz in dem Parallelresonator, die einen Hochimpedanzpunkt A oder B erzeugt, wie es in 21A und 21B gezeigt ist. Als Folge kann der Hochimpedanzpunkt A oder B nachteilig eine Welligkeit in der Spitzenform in dem Sperrband der Frequenzantwort bewirken. Dies kann die Dämpfung in dem Sperrband verschlechtern.
Das hierin nachfolgend beschriebene fünfte bevorzugte Ausführungsbeispiel liefert eine Struktur zum Unterdrücken der Welligkeit, die in dem Sperrband erscheint und kann mit dem ersten oder zweiten SAW-Filter kombiniert werden, oder einem SAW-Filter gemäß einem des ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
22A zeigt eine Draufsicht eines Parallelresonators in einem SAW-Filter gemäß dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel. Der Parallelresonator 81 hat eine Struktur, die die Struktur gemäß dem ersten SAW-Filter umfasst, und eine Struktur zum Unterdrücken der Welligkeit, die in dem Sperrband erscheinen kann. Wie es in 22A gezeigt ist, umfasst der Parallelresonator 81 einen IDT 81a und ein Paar von Reflektoren 81b und 81c.
Der IDT 81a umfasst ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern 82, die ineinander greifen. Der IDT 81a ist zwischen den Reflektoren 81b und 81c angeordnet. Die Reflektoren 81b und 81c umfassen jeweils eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 83.
Bei dem Parallelresonator 81 ist der Abstand r von der Mitte des Elektrodenfingers 83e des Reflektors 81b oder 81c, der am nächsten zu dem IDT 81a ist, zu der Mitte des Elektrodenfingers 82e des IDT, der am nächsten zu dem Reflektor 81b oder 81c ist, vorzugsweise eingestellt, um geringer zu sein als etwa 0,5 λ, wobei λ eine Wellenlänge der Oberflächenwelle ist, die in dem Parallelresonator 81 erregt werden soll, wie es mit Bezugnahme auf das erste SAW-Filter näher erläutert ist.
Ferner ist der Abstand (Pitch) p2 zwischen den Elektrodenfingern 83 in den Reflektoren 81b und 81c vorzugsweise geringer als der Abstand p1 zwischen den Elektrodenfingern 82 in dem IDT 81a. Bei diesem bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis p1/p2 vorzugsweise eingestellt, um gleich zu etwa 1,02 zu sein. Diese Konfiguration erreicht die Positionierung der störenden Komponente bei einer Frequenz, die niedriger ist als das tiefe Ende des Sperrbands des Reflektors des Parallelresonators 81, wodurch die Dämpfung des Sperrbands des SAW-Filters erreicht wird, das den Parallelresonator 81 in einer Leiterschaltung desselben umfasst. Dies wird nachfolgend näher erklärt.
Ein Hohlraum-Typ-Ein-Tor-SAW-Resonator kann allgemein einen hohen Q-Wert erreichen durch Begrenzen der Energie der Oberflächenwelle in dem Resonator über die Reflektoren. Das Reflexionsvermögen der Resonatoren ist in dem Sperrband sehr groß aufgrund der wesentlichen Totalreflektion und das Sperrband des Reflektors ist daher definiert durch einen Frequenzbereich, indem die Oberflächenwellen vollständig reflektiert sind. Das Reflexionsvermögen ist jedoch außerhalb des Sperrbands sehr niedrig, was zu einer geringen Eingrenzungseffizienz führt. Folglich ist es möglich, die Impedanzspitze der störenden Komponente zu unterdrücken, ohne den Einfügungsverlust zu erhöhen, durch Einstellen des vorher erwähnten Sperrbands, so dass die Impedanzspitze, die durch die störende Komponente bewirkt wird, außerhalb des Sperrbands angeordnet ist und so dass die Antiresonanzfrequenz innerhalb des Sperrbands liegt.
Die Mittenfrequenz des Sperrbands wird bestimmt durch den Abstand der Elektrodenfinger in den Reflektoren. Die Bandbreite des Sperrbands ist bestimmt durch die Breite der Elektrodenfinger und das Reflexionsvermögen in dem Reflektor. Die Resonanzfrequenz und die Antiresonanzfrequenz werden durch den Abstand der Elektrodenfinger in dem IDT bestimmt. Somit können die Resonanzfrequenz, die Antiresonanzfrequenz und die Impedanzspitze, die durch die störende Komponente des Parallelresonators bewirkt werden, bei jeder gewünschten Position bezüglich des Sperrbands des Reflektors des Parallelresonators eingestellt werden, durch Einstellen des Verhältnisses zwischen dem Abstand der Elektrodenfinger in den Reflektoren und dem Abstand der Elektrodenfinger in dem IDT.
23A ist ein Graph, der Impedanzfrequenzcharakteristika des in 22A gezeigten Parallelresonators 81 zeigt. Wie es in 23A gezeigt ist, ist das Sperrband des Reflektors verschoben, so dass die Impedanzspitze A, die durch die störende Komponente bewirkt wird, außerhalb des Sperrbands angeordnet ist, wodurch die Impedanzspitze A unterdrückt wird.
24 ist ein Graph, der Impedanzfrequenzcharakteristika in der Umgebung der störenden Komponenten näher darstellt, die in dem Parallelresonator 81 erzeugt werden. In 24 zeigt die Kurve C eine Impedanzfrequenzcharakteristika in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor vorzugsweise bei etwa 0,33λ eingestellt ist, und das Abstandsverhältnis gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa 1,02 ist. Die Kurve D ist ein Vergleichsbeispiel in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor bei 0,4λ eingestellt ist und das Abstandsverhältnis 1,00 ist. Die Kurve E ist ein Vergleichsbeispiel in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor bei 0,5 λ eingestellt ist und das Abstandsverhältnis 1,00 ist (d. h. keine störende Komponente wird erzeugt).
Wie es in 24 in der Kurve C ersichtlich ist, wird die Impedanzspitze, die durch die störende Komponente bewirkt wird, erfolgreich unterdrückt, ohne die gewünschte Steilheit der Impedanzfrequenzkurve zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz zu verschlechtern.
25 ist ein Graph, der eine Frequenzantwort gemäß dem SAW-Filter zeigt, das eine Leiterschaltung umfasst, die den Parallelresonator 81 gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst. 25 zeigt auch eine Frequenzantwort, die durch das erste SAW-Filter erhalten wird.
Wie es von 25 ersichtlich ist, wird die Welligkeit I, die in dem Sperrband der Frequenzantwort gemäß dem ersten SAW-Filter erscheint, in dem SAW-Filter des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels unterdrückt. Als Folge wird die Dämpfung bei dem Sperrband um etwa 3 dB verbessert im Vergleich zu derjenigen des ersten SAW-Filters.
Wie es oben erklärt wurde, können die Merkmale der Resonatoren gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel in die Struktur gemäß den anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen aufgenommen werden.
22B zeigt eine Draufsicht eines Parallelresonators 91, bei dem die Struktur gemäß dem zweiten SAW-Filter in der Struktur aufgenommen ist, um die Welligkeit zu unterdrücken, die in dem Sperrband erscheint. Wie es in 22B gezeigt ist, umfasst der Parallelresonator 91 einen IDT 91a und ein Paar von Reflektoren 91b und 91c. Der IDT 91a umfasst ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern 92, die ineinander greifen. Der IDT 91a ist zwischen den Reflektoren 91b und 91c angeordnet. Die Reflektoren 91b und 91c umfassen jeweils eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 93.
Bei dem Parallelresonator 91 ist der Abstand r von der Mitte der Elektrodenfinger 93e des Reflektors 91b oder 91c, der am nächsten zu dem IDT 91a ist, zu der Mitte des Elektrodenfingers 92e des IDT, der am nächsten zu dem Reflektor 91b oder 91c ist, vorzugsweise größer als etwa 0,5 λ, wobei λ eine Wellenlänge der Oberflächenwelle ist, die in den Parallelresonator 91 erregt werden soll, wie es mit Bezugnahme auf das zweite SAW-Filter näher erläutert ist.
Ferner ist ein Abstand p3 zwischen den Elektrodenfingern 93 in den Reflektoren 91b und 91c größer als ein Abstand p1 zwischen den Elektrodenfingern 92 in dem IDT 91a. Bei diesem spezifischen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis p1/p3 vorzugsweise etwa 0,98. Diese Konfigurati on erreicht das Positionieren der störenden Komponente bei einer Frequenz, die höher ist als das hohe Ende des Sperrbands des Reflektors des Parallelresonators 91, wodurch die Dämpfung des Sperrbands des SAW-Filters verbessert wird, das den Parallelresonator 91 in einer Leiterschaltung desselben umfasst.
23B ist ein Graph, der Impedanzfrequenzcharakteristika des in 23B gezeigten Parallelresonators 91 zeigt. Wie es in 23B gezeigt ist, ist das Sperrband verschoben, so dass die Impedanzspitze B, die durch die störende Komponente bewirkt wird, außerhalb des Sperrbands liegt, wodurch die Impedanzspitze B unterdrückt wird.
26 ist ein Graph, der eine Impedanzfrequenzcharakteristika in der Nähe der störenden Komponenten zeigt, die in dem Parallelresonator 91 erzeugt werden. In 26 zeigt die Kurve F Impedanzfrequenzcharakteristika in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor vorzugsweise bei etwa 0,60 λ eingestellt ist und das Abstandsverhältnis p1/p3 vorzugsweise bei etwa 0,98 eingestellt ist. Die Kurve G ist ein Vergleichsbeispiel in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor bei 0,65 λ eingestellt ist, und das Abstandsverhältnis ist 1,00. Die Kurve H ist ein Vergleichsbeispiel in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem IDT und dem Reflektor bei 0,5 λ eingestellt ist und das Abstandsverhältnis 1,00 ist (d. h. keine störende Komponente wird erzeugt).
Wie es in 26 in der Kurve F ersichtlich ist, ist die Impedanzspitze, die durch die störende Komponente bewirkt wird, erfolgreich unterdrückt, ohne die gewünschte Steilheit der Impedanzfrequenzkurve zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz zu verschlechtern.
27 ist ein Graph, der eine Frequenzantwort gemäß dem SAW-Filter zeigt, das eine Leiterschaltung umfasst, die den Parallelresonator 91 gemäß dem fünften bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst. 27 zeigt auch eine Frequenzantwort, die durch das zweite SAW-Filter erhalten wird. Wie es von 27 offensichtlich ist, ist die Welligkeit J, die in dem Sperrband der Frequenzantwort gemäß dem zweiten SAW-Filter erscheint, in dem SAW-Filter des derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels unterdrückt. Als Folge ist die Dämpfung an dem Sperrband um etwa 3 dB verbessert, im Vergleich zu derjenigen des zweiten SAW-Filters.
Wie es oben erklärt ist, kann das fünfte bevorzugte Ausführungsbeispiel in einem SAW-Filter enthalten sein, gemäß den anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen, die hierin beschrieben sind. Genauer gesagt, der Abstand der Elektrodenfinger in den Reflektoren kann geringer sein als derjenige des IDT in dem Parallelresonator, der bei dem ersten oder dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, und der Abstand der Elektrodenfinger in den Reflektoren kann größer gemacht werden als derjenige des IDT in dem Parallelresonator, der bei dem zweiten oder vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
28 ist eine Draufsicht eines dritten SAW-Filters. Dieses SAW-Filter, das allgemein durch das Bezugszeichen 101 angezeigt ist, umfasst ein Oberflächenwellensubstrat 102, auf dem die Parallelresonatoren 103, 105 und 107 und die Reihenresonatoren 104 und 106 angeordnet sind. Dieses SAW-Filter 101 kombiniert vorzugsweise die Merkmale sowohl des ersten als auch des zweiten SAW-Bauelements, die oben beschrieben sind.
Genauer gesagt, die Reihenresonatoren 104 und 106 sind in Reihe geschaltet zwischen den Eingangsanschluss IN und den Ausgangsanschluss OUT. Die Parallelresonatoren 103, 105 und 107 sind parallel geschaltet zwischen den Reihenarm der Resonatoren 104, 106 und das Massepotential. Verbindungselektroden 108, 109 und 110 sind zum Verbinden der Resonatoren 104 bis 107 vorgesehen.
Bei dem dritten SAW-Filter sind die Resonatoren 103 – 107 vorzugsweise unter Verwendung von Parametern entworfen, wie sie in Tabelle 3 nachfolgend angegeben sind. Tabelle 3
Wie es aus Tabelle 3 ersichtlich ist, ist für die Reihenresonatoren 104 und 106 der Abstand r von der Mitte des Elektrodenfingers des Reflektors, der am nächsten zu dem IDT ist, zu der Mitte des Elektrodenfingers des IDT, der am nächsten zu dem Reflektor ist, auf 0,5 λ eingestellt. Andererseits ist der Abstand r für die Parallelresonatoren 103 und 107 vorzugsweise auf 0,62 λ eingestellt. Für den Parallelresonator 105 ist der Abstand r vorzugsweise auf 0,43 λ eingestellt.
Genauer gesagt, der Resonator 105 der Resonatoren 103, 105 und 107 die parallel geschaltet sind, entspricht dem zweiten Resonator des ersten SAW-Filters. Die Parallelresonatoren 103 und 107 entsprechen den zweiten Resonatoren des zweiten SAW-Filters.
Die Filtercharakteristika des dritten SAW-Filters 101 sind in 29 gezeigt. Für den Vergleich wurde der Abstand r zwischen jedem Interdigitalwandler und dem benachbarten Reflektor vorzugsweise für alle SAW-Resonatoren 103 – 107 auf etwa 0,5 λ eingestellt und die resultierenden SAW-Filtercharakteristika sind in 30 gezeigt.
Durch Vergleichen von 29 mit 30 ist ersichtlich, dass die Frequenzantwort in 29 stark verbessert ist, um eine sehr steile Neigung und ein abruptes Profil zwischen dem Sperrband und dem Durchlassband aufzuweisen. Als Folge sind die Dämpfungsbeträge bei den Regionen B und C in dem Sperrband um etwa 5 dB verbessert. Daher ist die Steilheit der Frequenzantwort auf beiden Seiten des Durchlassbands stark verbessert. Folglich wird ein Durchlassbandfilter mit hervorragender Selektivität erreicht.
Verschiedene Verbindungstechniken, die für SAW-Filterbauelement anwendbar sind, die in einem Gehäuse umhüllt sind, werden nun beschrieben.
31 ist eine Draufsicht, die ein SAW-Filterbauelement 121 gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt. Das SAW-Filterbauelement 121 hat eine Struktur, in der ein SAW-Filter 131, das in 32 gezeigt ist, in einem Gehäuse 122 umhüllt ist, und auf einer Unteroberfläche 122a des Gehäuses 122 befestigt ist. In dem Gehäuse 122 sind Stufenabschnitte 122b und 122c auf beiden Seiten der Unteroberfläche 122a gebildet. Elektroden 123a bis 123c und 124a bis 124c sind auf den Stufenabschnitten 122b bzw. 122c gebildet. Die Elektroden 123a bis 123c und 124a bis 124c sind mit äußeren Elektroden (der Klarheit halber nicht gezeigt) auf der Außenseite des Gehäuses 122 elektrisch verbunden.
Eine eines Paars von ineinandergreifenden Elektroden eines IDT 133a, die zu einem Parallelresonator 133 des SAW-Filters 131 gehört, ist durch einen Verbindungsdraht 125a mit der Elektrode 123a elektrisch verbunden, die geerdet werden soll. Eine Verbindungselektrode 138 ist durch einen Verbindungsdraht 125b elektrisch mit der Elektrode 123b verbunden. Eine von einem Paar von ineinandergreifenden Elektroden, die zu einem IDT eines Parallelresonators 135 gehört, ist durch einen Verbindungsdraht 125c mit der Elektrode 124a elektrisch verbunden, die geerdet werden soll.
Gleichartig dazu ist eine Verbindungselektrode 140 durch einen Verbindungsdraht 125d mit der Elektrode 124b elektrisch verbunden. Eine eines Paars von Interdigitalelektroden, die zu einem IDT eines Parallelresonators 137 gehört, ist durch einen Verbindungsdraht 125e elektrisch mit der Elektrode 124c verbunden, die geerdet werden soll. Die Elektrode 123b soll mit einem Eingangsanschluss verbunden werden und die Elektrode 124b soll mit einem Ausgangsanschluss verbunden werden. Zusammengefasst ist das SAW-Filter 131 durch die Verbindungsdrähte 125a bis 125e elektrisch mit den Elektroden 123a, 123b und 124a bis 124c verbunden.
Im Gegensatz dazu ist 33 eine Draufsicht, die ein SAW-Filterbauelement 141 zeigt, in dem das erste SAW-Filter 21 in einem Gehäuse 142 umhüllt ist und ein anderer Verbindungsansatz verwendet wird. Das Gehäuse 142 hat die gleiche Struktur wie diejenige des Gehäuses 122. Das heißt, eine Unteroberfläche 142a ist zwischen den Stufenabschnitten 142b und 142c vorgesehen, die eine höhere Ebene aufweisen als die Unteroberfläche 142a. Elektroden 143a bis 143c und 144a bis 144c sind auf den Stufenabschnitten 142b bzw. 142c gebildet.
Eine eines Paars von ineinandergreifenden Elektroden eines IDT, der zu einem Parallelresonator 23 des SAW-Filters 1 gehört, ist durch Verbindungsdrähte 145a bzw. 145b mit den Elektroden 143a und 143c verbunden. Das heißt, die ineinandergreifende Elektrode, die geerdet werden soll, ist durch die beiden Verbindungsdrähte 145a und 145b elektrisch verbunden mit den Elektroden 143a und 143c, die getrennt geerdet werden sollen.
Andererseits ist die Verbindungselektrode 28 durch einen Verbindungsdraht 145c mit der Elektrode 143b verbunden, die als eine Eingangselektrode verwendet wird. Eine ineinandergreifende Elektrode, die zu einem IDT eines Parallelresonators 25 gehört und geerdet werden soll, ist durch Verbindungsdrähte 145d und 145e mit den Elektroden 144a und 144c elektrisch verbunden, die getrennt geerdet werden sollen.
Eine Verbindungselektrode 30 ist durch einen Verbindungsdraht 145f mit der Elektrode 144b verbunden, die als eine Ausgangselektrode auf dem Gehäuse 142 verwendet wird. Ferner ist eine eines Paars der ineinandergreifenden Elektroden, die zu einem IDT eines Parallelresonators 27 gehört, durch einen Verbindungsdraht 145g mit der Elektrode 144c verbunden, die geerdet werden soll.
Wie es oben erläutert wurde, bewirkt die störende Komponente eine Impedanzspitze in der Frequenzantwort. Die Impedanzspitze wird in dem Fall groß, wo die Dämpfung klein ist bei der Frequenz der störenden Komponente und wird klein in dem Fall, wo die Dämpfung bei der Frequenz der störenden Komponente groß ist. Um die Impedanzspitze, die der störenden Komponente zugeordnet ist, zu unterdrücken, ist es daher vorzuziehen, dass die störende Komponente nahe zu der Resonanzfrequenz des Parallelresonators angeordnet ist, bei dem die Dämpfung groß wird.
Obwohl es möglich ist, die störende Komponente bei der Frequenz nahe zu der Resonanzfrequenz des Parallelresonators zu platzieren durch Verringern der störenden Komponente, macht dies ungünstigerweise die störende Komponente zu niedrig, um die störende Komponente zum Verbessern der Abruptheit oder Steilheit der Frequenzantwort zu nutzen.
Daher ist es notwendig, nur die Resonanzfrequenz des Parallelresonators zu erhöhen.
Bei dem in 33 gezeigten SAW-Filterbauelement 141 werden Induktivitätskomponenten, die den Verbindungsdrähten oder dergleichen zugeordnet sind, reduziert, um die Resonanzfrequenz der Parallelresonatoren 23, 25 und 27 zu erhöhen. Der Grund wird nachfolgend näher erläutert.
34 zeigt eine Ersatzschaltung des in 31 gezeigten herkömmlichen SAW-Filters. Die Schaltung umfasst eine Induktivitätskomponente, die dem Verbindungsdraht oder dergleichen zugeordnet ist. Insbesondere umfasst die Schaltung eine Induktivität L1 der Verbindungsdrähte, eine Restinduktivität L2 des Gehäuses 122 und eine Restinduktivität L3 der Elektroden, die geerdet werden sollen. Somit ist die Gesamtinduktivität La, die zu den Parallelresonatoren beiträgt, wie folgt ausgedrückt. La = L1 + L2 + L3 (1)
35 zeigt eine Ersatzschaltung des in 33 gezeigten SAW-Filters 141. In dem SAW-Filter 141 sind die Parallelresonatoren 23 und 25 durch die Verbindungsdrähte 145a, 145b bzw. 145d, 145e getrennt geerdet. Daher werden die zusätzliche Induktivität L1, die durch die Verbindungsdrähte erzeugt wird, und die Restinduktivität L2 des Gehäuses parallel in die bestehenden Induktivitäten L1 und L2 eingefügt. Die Gesamtinduktivität Lb, die zu den Parallelresonatoren 3 und 5 beiträgt, wird wie folgt ausgedrückt. Lb = (L1 + L2)/2 + L3 (2)
Wie es von den Gleichungen (1) und (2) ersichtlich ist, wird die Induktivität in den Parallelresonatoren des in 33 gezeigten SAW-Filters 141 reduziert.
36 zeigt die Frequenzantwort des in 31 gezeigten herkömmlichen SAW-Filterbauelements, und 37 zeigt die Frequenzantwort des in 33 gezeigten SAW-Filterbauelements. Wie es in 36 gezeigt ist, erzeugt die Frequenzantwort ein steiles Profil, aber es ergibt sich ein Impedanzspitzen-Q. Als Folge ist die Dämpfung in dem Sperrband auf etwa 16 dB begrenzt.
Andererseits ist, wie es in 37 gezeigt ist, die Impedanzspitze in der Frequenzantwort reduziert durch Erhöhen der Resonanzfrequenz der Parallelresonatoren. Somit ist die Dämpfung in dem Sperrband um etwa 6 dB verbessert.
38 ist eine Draufsicht eines SAW-Filterbauelements 151 gemäß einer Variation des in 33 gezeigten Bauelements. Bei dem SAW-Filterbauelement 151 ist das erste SAW-Filter 21 auf eine Unteroberfläche 142a eines Gehäuses 142 befestigt. Eine eines Paars von ineinandergreifenden Elektroden, die zu einem IDT eines Parallelresonators 23 gehört, ist durch Verbindungsdrähte 155a und 155b elektrisch mit Elektroden 143a bzw. 144a verbunden, die geerdet werden sollen. Eine eines Paars von ineinandergreifenden Elektroden, die zu einem IDT eines Parallelresonators 25 gehört, ist durch Verbindungsdrähte 155c und 155d elektrisch verbunden mit Elektroden 143c bzw. 144a, die geerdet werden sollen. Ferner ist eine eines Paars von ineinandergreifenden Elektroden, die zu einem IDT eines Parallelresonators 27 gehören, durch Verbindungsdrähte 155e und 155f elektrisch verbunden mit Elektroden 143c bzw. 144c, die geerdet werden sollen.
Bei dem SAW-Filterbauelement 151 sind die ineinandergreifenden Elektroden der Parallelresonatoren 23, 25 und 27 durch die Verbindungsdrähte 155a, 155b, 155c, 155d, 155e und 155f getrennt mit den Elektroden verbunden, die geerdet werden sollen.
39 ist eine Ersatzschaltung des SAW-Filterbauelements 151. Wie es in 39 gezeigt ist, ist jeder der Parallelresonatoren 23, 25, 27 durch zwei parallele Wege einer Reiheninduktivität L1+L2+L3 geerdet. Daher ist die Induktivität Lc, die zu jedem Parallelresonator beiträgt, ausgedrückt durch Lc = (L1+L2+L3)/2 und die Induktivität kann auf etwa die Hälfte derjenigen in dem SAW-Filterbauelement 121 reduziert werden, das in 31 gezeigt ist.
Wie es in 40 gezeigt ist, ist unter Verwendung des aktuellen Verbindungsansatzes die Impedanzspitze in der Frequenzantwort durch Erhöhen der Resonanzfrequenz der Parallelresonatoren weiter reduziert. Somit ist die Dämpfung in dem Sperrband um etwa 10 dB verbessert, im Vergleich zu dem SAW-Filterbauelement 121. Obwohl das SAW-Filterbauelement gemäß 33 und 38 auf dem ersten SAW-Filter basiert, ist klar, dass das SAW-Filter gemäß dem ersten, dritten, vierten und fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel den gleichen Verbindungslösungsansatz verwenden kann.
41 ist eine Querschnittsansicht, die ein SAW-Filterbauelement 161 zeigt, das ein SAW-Filter 21 gemäß dem ersten SAW-Filter, ein Gehäusesubstrat 162 und eine Abdeckung 163 umfasst und das SAW-Filter 21 ist in dem Innenraum 164 umhüllt, der durch das Gehäusesubstrat 162 und die Abdeckung 163 erzeugt wird, so dass das SAW-Filter 21 durch ein Oberfläche-Nach-Unten-Verfahren auf dem Gehäusesubstrat 162 befestigt ist. Genauer gesagt, Kontakthügel 165a und 165b, die aus Lötmittel oder dergleichen gebildet sind, sind auf den Elektrodenanschlussflächen 167a und 167b vorgesehen, die in dem SAW-Filter 21 gebildet sind, um elektrisch mit einer externen Elektrode oder dergleichen verbunden zu sein. Das SAW-Filter 21 ist mit dem Gehäusesubstrat 162 elektrisch verbunden, durch Bilden von Lötmittelkontakthügeln 165a und 165b in Kontakt mit den Elektroden 166a und 166b in dem Zustand, in dem das SAW-Filter so platziert ist, dass die Kontakthügel 165a und 165b nach unten zeigen. Es wird angemerkt, dass die Elektrodenanschlussflächen 167a und 167b Elektroden sind, die mit der Außenseite verbunden werden sollen und ineinandergreifende Elektroden oder Verbindungselektroden sein können, die geerdet werden sollen.
41 zeigt das SAW-Filterbauelement, das das SAW-Filter 21 umfasst, aber das SAW-Filterbauelement, das diesen Häusungsansatz verwendet, kann ein SAW-Filter gemäß dem ersten, dritten, vierten und fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen.
Da gemäß dem SAW-Filterbauelement 161 das SAW-Filter 21 mit dem Gehäusesubstrat 162 elektrisch verbunden ist, und zwar nicht durch Verbindungsdrähte, sondern über die Kontakthügel 165a und 165b, die durch ein Oberfläche-Nach-Unten-Verfahren verbunden sind, ist die Induktivität, die zu der Masseseite des Parallelresonators beiträgt, reduziert. Daher ist die Impedanzspitze, die andernfalls in dem Sperrband erscheint, reduziert und effektiv unterdrückt, wie es in Verbindung mit der Anordnung von 33 erklärt ist.
Bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden zwei oder drei Parallelresonatoren und zwei oder drei Reihenresonatoren verwendet, um ein SAW-Filter zu bilden, das eine Leiterschaltung aufweist. Es ist jedoch klar, dass eine Leiterschaltung durch zumindest einen Parallelresonator und einen Reihenresonator gebildet werden kann, und dass eine Frequenzantwort verbessert werden kann, wie es bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen erklärt ist, wenn zumindest ein Parallelresonator in einem SAW-Filter aufgenommen ist, gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Es ist auch klar, dass das SAW-Filter gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung durch mehr als zwei oder drei Parallelresonatoren und mehr als zwei oder drei Reihenresonatoren gebildet werden kann, obwohl es der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, ein SAW-Filter zu schaffen, das eine gute Charakteristik aufweist, ohne die Anzahl der Stufen in der Leiterschaltung zu erhöhen.
Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart wurden, werden verschiedene Modi des Ausführens der hierin offenbarten Prinzipien als innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche angesehen. Daher ist klar, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzt ist, außer dies ist in den Ansprüchen anders ausgeführt.

Claims

Ein Leiter-Typ-Filter, das folgende Merkmale umfasst ein Oberflächenwellensubstrat (22/42); einen Reihenresonator (24, 26/43, 45, 47), der auf dem Oberflächenwellensubstrat angeordnet ist, um einen Reihenarm zu definieren; und zumindest einen Parallelresonator (23, 25, 27/44, 46/51/61/71/78/81/91), der auf dem Oberflächenwellensubstrat angeordnet ist und angeordnet ist, um einen Parallelarm zu definieren, wobei der Reihenarm und der Parallelarm eine Leiterschaltung definieren, so dass das Oberflächenwellenfilter ein vorbestimmtes Durchlassband aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Parallelresonator einen ersten Parallelarmresonator umfasst, der einen Interdigitalwandler (51a/61a/71a/78a/81a/91a) umfasst, der zwischen einem Paar von Reflektoren (51b, c/61b, c/71b, c/78b, c/81b, c/91b, c) angeordnet ist; und die Breite (W1, ... W6) und/oder der Abstand (P1, ... P9) der Elektrodenfinger von zumindest einem des Interdigitalwandlers (51a/61a/71a/78a/81a/91a) und des Paars der Reflektoren (51b, c/61b, c/71b, c/78b, c/81b, c/91b, c) derart angeordnet ist, dass der erste Parallelresonator eine störende Komponente bei einer Frequenz (f_s) aufweist, die zwischen einer Resonanzfrequenz (f_rp) des ersten Parallelresonators und einem tiefen Ende (f_pl) des Durchlassbands des Oberflächenwellen filters angeordnet ist, oder bei einer Frequenz, die zwischen einer Antiresonanzfrequenz (f_as) des Reihenresonators und einem hohen Ende (f_ph) des Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters angeordnet ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Parallelresonator (23, 25, 27/44, 46) einen Oberflächenwellenresonator vom Eintortyp umfasst.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Breite (W1, W2, W4, W5) und/oder der Abstand (P1, P2) der Elektrodenfinger von zumindest einem der Interdigitalwandler (51a/71a/81a) und des Paars von Reflektoren (51b, c/71b, c/81b, c) angeordnet ist, so dass der erste Parallelresonator eine störende Komponente bei einer Frequenz (f_s) aufweist, die zwischen der Resonanzfrequenz (f_rp) des ersten Parallelresonators und dem tiefen Ende (f_pl) des Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters angeordnet ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 3, bei dem ein Abstand (r) von einer Mitte des Elektrodenfingers (83e) des Reflektors, der am nächsten zu dem Interdigitalwandler ist, zu einer Mitte des Elektrodenfingers (82e) des Interdigitalwandlers, der am nächsten zu dem Reflektor ist, geringer als 0,5 λ ist, wobei λ eine Wellenlänge einer Oberflächenwelle ist, die auf dem Oberflächenwellensubstrat erregt werden soll.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 3, bei dem eine Breite (w2) des Elektrodenfingers (55e) des Interdigitalwandlers (51a), der am nächsten zu dem Reflektor (51b, 51c) ist, kleiner ist als diejenige (w1) der verbleibenden Elektrodenfinger des Interdigitalwandlers.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 3, bei dem eine Breite (w4) des Elektrodenfingers (72e) des Re flektors (71n), der am nächsten zu dem Interdigitalwandler (71a) ist, kleiner ist als diejenige (w5) der verbleibenden Elektrodenfinger des Reflektors.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 3, bei dem ein Abstand (p2) zwischen den Elektrodenfingern (83) des Reflektors (81b, 81c) kleiner ist als derjenige (p1) des Interdigitalwandlers (81a), so dass die störende Komponente außerhalb eines Sperrbands des Reflektors des Parallelresonators angeordnet ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner einen zweiten Parallelresonator (46) umfasst, der auf dem Oberflächenwellensubstrat (42) angeordnet ist, das eine Resonanzfrequenz aufweist, und eine Antiresonanzfrequenz aufweist, die im wesentlichen identisch zu der Resonanzfrequenz des Reihenresonators (43, 45, 47) ist, wobei der zweite Parallelresonator (46) elektrisch zwischen dem Reihenarm und dem Masseanschluss angeordnet ist, um einen zweiten Parallelarm zu definieren, wobei der Reihenarm (43, 45, 47) und der erste und der zweite Parallelarm (44, 46) die Leiter der Leiter-Typ-Schaltung bilden; wobei der zweite Parallelresonator (46) eine störende Komponente bei einer Frequenz (f_s) aufweist, die zwischen der Antiresonanzfrequenz (f_as) des Reihenresonators und dem hohen Ende (f_ph) des Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters angeordnet ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Breite (W1, W3, W5, W6) und/oder der Abstand (P1, P3) der Elektrodenfinger von zumindest einem des Interdigitalwandlers (61a/78a/91a) und des Paars der Reflektoren (61b, c/78b, c/91b, c) angeordnet ist, so dass der erste Parallelresonator eine störende Komponente bei einer Frequenz (f_s) zwischen der Antiresonanzfrequenz (f_as) des Reihenresonators und dem hohen Ende (f_ph) des Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters aufweist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 9, bei dem ein Abstand (r) von einer Mitte des Elektrodenfingers (93e) des Reflektors, der am nächsten zu dem Interdigitalwandler ist, zu einer Mitte des Elektrodenfingers (92e) des Interdigitalwandlers, der am nächsten zu dem Reflektor ist, größer als 0,5 λ ist, wobei λ eine Wellenlänge einer Oberflächenwelle ist, die auf dem Oberflächenwellensubstrat (42) erregt werden soll.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 9, bei dem eine Breite (w3) des Elektrodenfingers (95e) des Interdigitalwandlers (61a), der am nächsten zu dem Reflektor (61b, 61c) ist, größer ist als diejenige (w1) der verbleibenden Elektrodenfinger des Interdigitalwandlers.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 9, bei dem eine Breite (w6) des Elektrodenfingers (79e) des Reflektors (78b, 78c), der am nächsten zu dem Interdigitalwandler (78a) ist, größer ist als diejenige (w5) der verbleibenden Elektrodenfinger des Reflektors.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 9, bei dem ein Abstand (p3) zwischen den Elektrodenfingern (93) des Reflektors (91b, 91c) größer ist als derjenige (p1) des Interdigitalwandlers (91a), so dass die störende Komponente außerhalb eines Sperrbands des Reflektors des Parallelresonators positioniert ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 3, das ferner folgende Merkmale umfasst: ein Gehäuse (142) zum Umhüllen des Oberflächenwellensubstrats; eine Mehrzahl von Elektroden (143, 144), die auf dem Gehäuse angeordnet sind; und eine Mehrzahl von Verbindungsdrähten (145); wobei die Mehrzahl der Elektrodenfinger des ersten Parallelresonators (23, 25, 27) ein Paar von ineinandergreifenden Elektroden bilden, und wobei eine der ineinandergreifenden Elektroden durch die Verbindungsdrähte mit zumindest einer der Elektroden auf dem Gehäuse elektrisch verbunden ist.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 14, bei dem die Verbindungsdrähte (145a – e) mit jeweils unterschiedlichen Elektroden (143a – c, 144a – c) auf dem Gehäuse verbunden sind.
Ein Oberflächenwellenfilter gemäß Anspruch 3, das ferner folgende Merkmale umfasst: ein Gehäuse (162, 163) zum Umhüllen des Oberflächenwellensubstrats; und eine Mehrzahl von Elektroden (166a, 166b), die in dem Gehäuse angeordnet sind; wobei der erste Parallelresonator eine Mehrzahl von Kontakthügeln (165a, 165b) umfasst, die auf dem Interdigitalwandler angeordnet ist, und das Oberflächenwellensubstrat ist in dem Gehäuse eingehüllt, so dass die Kontakthügel in Kontakt mit den Elektroden (166a, 166b) sind, die in dem Gehäuse angeordnet sind.