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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächenwellenfilter,
das beispielsweise ein Bandpassfilter definiert. Insbesondere bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf eine Struktur eines Oberflächenwellenfilters
(SAW-Filters; SAW
= Surface Acoustic Wave), bei dem eine Mehrzahl von Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren (Ein-Tor-SAW-Resonatoren) verbunden
sind, um eine Leiterschaltung zu definieren, und ein Verfahren zum
Herstellen desselben.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Herkömmlicherweise
wurde ein SAW-Filter häufig
als ein Bandpassfilter verwendet. In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 56-19765 beispielsweise ist ein SAW-Filter vorgesehen, das eine
Anordnung aufweist, derart, dass eine Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren
eine Leiterschaltung bilden.
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Mit
Bezug auf 13 und 14 wird
eine Beschreibung des oben erwähnten
SAW-Filters mit einer Leiterschaltungsstruktur geliefert. Bei dem SAW-Filter
von 13 und 14 sind
ein Reihenarm zum Verbinden eines Eingangsendes und eines Ausgangsendes
und ein Parallelarm zum Verbinden des Reihenarms und eines Referenzpotentials
vorgesehen. Ein Ein-Tor-SAW-Resonator
S1, der einen Reihenarmresonator definiert, ist mit dem Reihenarm verbunden
und ein Ein-Tor-SAW-Resonator
P1, der einen Parallelarmresonator definiert, ist mit dem Parallelarm
verbunden. In 13 sind lediglich ein Reihenarmresonator
und ein Parallelarmresonator gezeigt. Die Anzahl von Reihenarmresonatoren
und Parallelarmresonatoren, die in dem Filter enthalten sind, ist
jedoch durch die erwünschten
Filtercharakteristika bestimmt.
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Mit
Bezug auf 14 weist der herkömmliche
Ein-Tor-SAW-Resonator
eine Elektrodenstruktur auf, derart, dass ein Interdigitalwandler
(IDT = Interdigital Transducer) 51 einen Reflektor 52 an
einer ersten Seite desselben und einen Reflektor 53 an
einer zweiten Seite desselben aufweist, die alle an einem piezoelektrischen
Substrat (nicht gezeigt) angeordnet sind.
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Der
IDT 51 weist ein Paar von Sammelschienen 54 und 55 auf,
die sich entlang einer Richtung erstrecken, in die sich eine Oberflächenwelle
ausbreitet. Die Sammelschiene 54 ist mit einem Ende von
jedem einer Mehrzahl von Elektrodenfingern 56 verbunden.
Die Elektrodenfinger 56 erstrecken sich in eine Richtung,
die senkrecht zu der Richtung ist, in die sich eine Oberflächenwelle
ausbreitet, mit anderen Worten in eine Richtung zu der Sammelschiene 55 an
der gegenüberliegenden
Seite der Sammelschiene 54 hin. Gleichermaßen ist
die Sammelschiene 55 mit einem Ende von jedem einer Mehrzahl
von Elektrodenfingern 57 verbunden. Die Mehrzahl von Elektrodenfingern 57 erstrecken
sich zu der Sammelschiene 54 hin. Die Elektrodenfinger 56 und 57 sind angeordnet,
um ineinander zu greifen.
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Eine
Mehrzahl der obigen Ein-Tor-SAW-Resonatoren sind angeordnet, um
die Leiterschaltung zu bilden, wie es in 13 gezeigt
ist, um ein SAW-Filter zu definieren. 15 zeigt
die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
des SAW-Filters.
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Da
das SAW-Filter, das die Leiterschaltungsstruktur aufweist, einen
geringen Einfügungsverlust liefert
und ein breites Durchlassband aufweist, wurden SAW-Filter häufig als
Bandpassfilter bei zellulären
Telefonen oder anderen ähnlichen
Geräten
verwendet.
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Es
ist zu beachten, dass in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 6-232682 ein Ein-Tor-SAW-Resonator
vorgesehen ist, bei dem ein LiTaO3-Substrat
als das piezoelektrische Substrat verwendet wird. In dieser ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
ist offenbart, dass, falls das Verhältnis zwischen der Elektrodenfinger-Querlänge (Apertur)
eines IDT und der Zwischenraumbreite zwischen einer Sammelschiene
und dem oberen Ende des Elektrodenfingers, der mit der anderen Sammelschiene
verbunden ist, auf größere Werte
gesetzt ist, die Wirkung einer Welligkeit, die zwischen der Resonanzfrequenz
und der Antiresonanzfrequenz auftritt, unterdrückt werden kann.
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Obwohl
das herkömmliche
SAW-Filter, das eine Leiterschaltungsstruktur mit einer Mehrzahl
von Ein-Tor-SAW-Resonatoren
(wie in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 56-19765 offenbart) aufweist, einen geringen Einfügungsverlust und
ein breites Durchlassband aufweist, ist die Flachheit der Filtercharakteristika
innerhalb des Durchlassbands unangemessen. Genauer gesagt ist der Einfügungsverlust
in der Mitte des Durchlassbands geringer als an den Schulterenden
des Durchlassbands.
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Ferner
bewirkt bei dem oben erwähnten SAW-Filter
aufgrund des LiTaO3-Substrats die Welligkeit,
die zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz auftritt,
unerwünschte
Filtercharakteristika. Mit Bezug auf 16 zeigt
der Graph die Impedanz-Frequenz-Charakteristika eines herkömmlichen
Ein-Tor-SAW-Resonators, wenn derselbe an dem LiTaO3-Substrat
angeordnet ist. Wie es durch den Pfeil A angegeben ist, tritt die
Welligkeit zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz
auf. Weil ferner das herkömmliche
SAW-Filter eine Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren kombiniert, um Filtercharakteristika
zu liefern, tritt, wenn die Welligkeit in einem der Ein-Tor-SAW-Resonatoren auftritt,
eine Welligkeit ferner bei den Filtercharakteristika des SAW-Filters
auf, das der Frequenz der Welligkeiten bei den Ein-Tor-SAW-Resonatoren
entspricht. Mit Bezug auf 17, die
die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika des
oben erwähnten
SAW-Filters zeigt, erscheint somit die Welligkeit an der niederfrequenten Schulter
des Durchlassbands des SAW-Filters, wie es durch den Pfeil B angegeben
ist. Das Erscheinen der Welligkeit ist erheblich, weil die Wirkung
der Welligkeit den Einfügungsverlust
an der niederfrequenten Seite des Durchlassbands erhöht, so dass
die Flachheit des Durchlassbands noch schlechter wird.
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Es
ist zu beachten, dass gemäß dem SAW-Filter
der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 56-19765 ein Einfügungsverlust
bei der Mitte des Durchlassbands geringer als bei den Schultern
des Durchlassbands ist, so dass die Flachheit des Durchlassbands
einer erheblichen Verbesserung bedarf. Wenn ein LiTaO3-Substrat
als das piezoelektrische Substrat verwendet wird, ist die Flachheit
des Durchlassbands aufgrund der Welligkeiten, die durch die SAW-Resonatoren erzeugt
werden, noch schlechter.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, schaffen bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein SAW-Filter, das die Flachheit der
Filtercharakteristika innerhalb des Durchlassbands stark verbessert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein SAW-Filter eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern,
die an einem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, um eine
Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren zu definieren, wobei die Mehrzahl
von Ein-Tor-SAW-Resonatoren verbunden sind, um eine Leiterschaltung
zu bilden, die einen Reihenarm und zumindest zwei Parallelarme aufweist.
Jeder der Mehrzahl der Ein-Tor-SAW-Resonatoren umfasst eine erste und eine
zweite kammförmige
Elektrode. Die erste und die zweite kammförmige Elektrode, von denen
jede eine Mehrzahl von Elektrodenfingern und eine Sammelschiene
aufweist, die mit ersten Enden der Mehrzahl von Elektrodenfingern
verbunden ist, greifen ineinander, so dass zweite Enden der Mehrzahl
von Elektrodenfingern der ersten kammförmigen Elektrode sich zu der
Sammelschiene der zweiten kammförmigen
Elektrode hin erstrecken, um einen Interdigitalwandler zu definieren.
Ein Zwischenraum zwischen der Sammelschiene der ersten kammförmigen Elektrode
und den zweiten Enden der Elektrodenfinger, die mit der Sammelschiene
der zweiten kammförmigen
Elektrode des Ein-Tor-SAW-Resonators
verbunden sind, der an einem der zumindest zwei Parallelarme verbunden
ist, unterscheidet sich von dem entsprechenden Zwischenraum bei
dem anderen Ein-Tor-SAW-Resonator,
der mit dem anderen der zumindest zwei Parallelarme verbunden ist.
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Als
eine Folge dieser einzigartigen Struktur ist bei der Mehrzahl von
Ein-Tor-SAW-Resonatoren, die die Parallelarmresonatoren definieren,
die Frequenz der Welligkeiten, die zwischen der Resonanzfrequenz
und der Antiresonanzfrequenz auftreten, gleichmäßig verteilt. Folglich ist
die Frequenz der Welligkeit in dem Durchlassband des SAW-Filters selbst
verteilt und somit ist die Flachheit des Durchlassbands stark verbessert.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Zwischenraum
bei dem IDT des Ein-Tor-SAW-Resonators, der an einem der zumindest
zwei Parallelarme verbunden ist, vorzugsweise etwa 0,5λ oder mehr,
wobei λ die
Wellenlänge
einer Oberflächenwelle
ist, die an dem piezoelektrischen Substrat angeregt wird. In diesem
Fall ist es unwahrscheinlich, dass der Verlust an der Schulter der
niederfrequenten Seite des Durchlassbands des SAW-Filters auftritt,
so dass die Steilheit der Filtercharakteristika an der niederfrequenten
Seite des Durchlassbands erhöht
ist. Wenn ferner der Zwischenraum vorzugsweise innerhalb des Bereichs von
etwa 1,0λ bis
etwa 5,0λ gesetzt
ist, ist die Frequenz der Welligkeit bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator
noch höher,
so dass die Welligkeitsfrequenz um die Mitte des Durchlassbands
herum gesetzt ist.
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Deshalb
ist bei dem SAW-Filter von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Einfügungsverlust bei
der Mitte und bei beiden Schultern des Durchlassbands in etwa der
gleiche. Somit ist die Flachheit der Filtercharakteristika in dem
Durchlassband stark verbessert. Wenn ein LiTaO3-Substrat
als das piezoelektrische Substrat verwendet wird, erscheint zusätzlich die
Welligkeit zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist es folglich bevorzugt, ein LiTaO3-Substrat als das Substrat zu verwenden,
weil die vorliegende Erfindung positiven Gebrauch von der Welligkeit
macht, um die Flachheit der Filtercharakteristika in dem Durchlassband
zu verbessern.
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Andere
Merkmale, Elemente und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
unten mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
und die beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung, die
hierin unten abgegeben wird, und den zugehörigen Zeichnungen klarer, die lediglich
durch eine Veranschaulichung gegeben sind und somit die vorliegende
Erfindung nicht einschränken
und bei denen:
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1A ein
Schaltungsdiagramm eines SAW-Filters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1B eine
Draufsicht ist, die die Elektrodenstruktur eines Ein-Tor-SAW-Resonators
darstellt, der bei dem SAW-Filter des in 1A gezeigten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
verwendet wird;
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2 ein
Graph ist, der die Beziehung zwischen der Zwischenraumbreite W2
zwischen einer Sammelschiene und einem Ende der Elektrodenfinger
bei einem Ein-Tor-SAW-Resonator und der Frequenz einer Welligkeit
zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ein
Graph ist, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika eines Ein-Tor-SAW-Resonators
P1 bei dem in 1A gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4 ein
Graph ist, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika eines Ein-Tor-SAW-Resonators
P2 bei dem in 1A gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5 ein
Graph ist, der die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika des
SAW-Filters des ersten experimentellen Beispiels von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung und diese eines SAW-Filters zeigt, das
für einen
Vergleich mit bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung vorbereitet wurde;
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6 ein
Schaltungsdiagramm eines SAW-Filters gemäß einem zweiten experimentellen Beispiel
von bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Graph ist, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika eines Ein-Tor-SAW-Resonators
P1 des zweiten experimentellen Beispiels zeigt, das in 6 gezeigt
ist;
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8 ein
Graph ist, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika eines Ein-Tor-SAW-Resonators
P2 des zweiten experimentellen Beispiels zeigt, das in 6 gezeigt
ist;
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9 ein
Graph ist, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika eines Ein-Tor-SAW-Resonators
P3 des zweiten experimentellen Beispiels zeigt, das in 6 gezeigt
ist;
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10 ein
Graph ist, der die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika des
SAW-Filters des zweiten experimentellen Beispiels von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung und diese eines SAW-Filters zeigt, das
für einen
Vergleich mit bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung vorbereitet wurde;
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11 ein
Schaltungsdiagramm ist, das einen Duplexer gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ein
Blockdiagramm ist, das eine Kommunikationsvorrichtung gemäß noch einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ein
Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen
SAW-Filters ist,
das eine Leiterschaltungsstruktur aufweist;
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14 eine
Draufsicht ist, die die Elektrodenstruktur eines Ein-Tor-SAW-Resonators
zeigt, der bei dem herkömmlichen
SAW-Filter verwendet wird;
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15 ein
Graph ist, der die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika des
herkömmlichen
SAW-Filters zeigt;
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16 ein
Graph ist, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika des herkömmlichen Ein-Tor-SAW-Resonators zeigt;
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17 ein
Graph ist, der die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika des
herkömmlichen
SAW-Filters zeigt; und
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18 eine
Draufsicht zum Darstellen der Beziehung zwischen der Zwischenraumbreite
und der Ineinandergriffbreite der Elektrodenfinger bei dem herkömmlichen
Ein-Tor-SAW-Resonator ist.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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1A zeigt
eine Schaltungsstruktur eines SAW-Filters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine
Draufsicht, die die Elektrodenstruktur eines Ein-Tor-SAW-Resonators
zeigt, der bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel enthalten ist.
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Mit
Bezug auf 1A weist das SAW-Filter des
bevorzugten Ausführungsbeispiels
eine Leiterschaltungsstruktur auf. Das heißt, ein Reihenarm ist vorzugsweise
zwischen einem Eingangsende EIN und einem Ausgangsende AUS positioniert
und eine Mehrzahl von Parallelarmen sind vorzugsweise zwischen dem
Reihenarm und Referenzpotentialen positioniert.
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Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2 sind Reihenarmresonatoren, die mit dem Reihenarm verbunden
sind. Die Ein-Tor-SAW-Resonatoren
P1 und P2 sind jeweils Parallelarmresonatoren, die mit jedem der
Parallelarme verbunden sind. Wie es in 1A gezeigt
ist, sind zusätzlich
die Parallelarmresonatoren und die Reihenarmresonatoren von dem Eingangsende
EIN zu dem Ausgangsende AUS hin abwechselnd angeordnet. Die Anzahl
von Reihenarmresonatoren und Parallelarmresonatoren bei der vorliegenden
Erfindung sollte jedoch nicht auf diese des bevorzugten Ausführungsbeispiels
begrenzt sein, das in 1A und 1B gezeigt
ist, und es kann irgendeine Anzahl oder Kombination von Reihenarmresonatoren
und Parallelarmresonatoren verwendet werden. Es ist beispielsweise
möglich,
eine Struktur zu verwenden, die lediglich einen Reihenarmresonator
oder drei oder mehr Reihenarmresonatoren aufweist. Gleichermaßen sollte
die Anzahl von Parallelarmresonatoren nicht begrenzt sein, solange es
zumindest zwei Parallelarme in der Struktur gibt.
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Mit
Bezug auf 1B wird eine Beschreibung der
Elektrodenstruktur der Ein-Tor-SAW-Resonatoren S1, S2, P1 und P2
geliefert. Bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator sind Reflektoren 2 und 3 vorzugsweise
jeweils auf jeder Seite des IDT 1 vorzugsweise in eine
Richtung, in die sich eine Oberflächenwelle in dem IDT 1 ausbreitet,
positioniert.
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Der
IDT 1 umfasst vorzugsweise ein Paar von kammförmigen Elektroden 10 und 11.
Die kammförmige
Elektrode 10 umfasst eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 6 und
eine Sammelschiene 4, die mit ersten Enden der Elektrodenfinger 6 verbunden ist.
Die kammförmige
Elektrode 11 umfasst eine Mehrzahl von Elektrodenfingern 7 und
eine Sammelschiene 5, die mit ersten Enden der Elektrodenfinger 7 verbunden
ist. Die kammförmigen
Elektroden 10 und 11 greifen vorzugsweise ineinander,
so dass zweite Enden der Elektrodenfinger 6 bzw. 7 der kammförmigen Elektrode 10 bzw. 11 sich
zu der Sammelschiene 5 bzw. 4 der kammförmigen Elektrode 11 bzw. 10 erstrecken.
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Zusätzlich sind
die Reflektoren 2 und 3 vorzugsweise aus Gitterreflektoren
hergestellt, bei denen beide Enden einer Mehrzahl von Elektrodenfingern,
die in den Reflektoren 2 und 3 vorgesehen sind, vorzugsweise
kurzgeschlossen sind.
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Bei
dem Ein-Tor-SAW-Resonator wird, wenn eine Wechselsignalspannung
zwischen die Elektrodenfinger 6 und 7 angelegt
ist, der IDT 1 angeregt und wird eine Oberflächenwelle
erzeugt. Die Oberflächenwelle
ist zwischen den Reflektoren 2 und 3 eingegrenzt,
so dass die Resonanzcharakteristika basierend auf der Oberflächenwelle
extrahiert werden können.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung unterscheidet sich bei einem IDT 1 der Ein-Tor-SAW-Resonatoren,
der das SAW-Filter bildet, das die Leiterschaltung definiert, der
Zwischenraum W2 zwischen der Sammelschiene 4 oder 5 der
kammförmigen Elektrode 10 oder 11 und
den zweiten Enden der Elektrodenfinger 7 oder 6,
die mit der Sammelschiene 5 oder 4 der kammförmigen Elektrode 11 oder 10 eines
parallelen Ein-Tor-SAW-Resonators
verbunden sind, von dem entsprechenden Zwischenraum W2 bei dem anderen
Ein-Tor-SAW-Resonator, der mit dem anderen Parallelarm verbunden
ist. Der Unterschied bei den Zwischenraumbreiten W2 ermöglicht, dass
die Flachheit der Filtercharakteristika in dem Durchlassband stark
verbessert ist. Wie dies geschieht, wird unten erläutert.
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In
der oben erwähnten
ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 6-232682 ist ein Verfahren zum Reduzieren einer Welligkeit,
die zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz
bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator existiert, unter Verwendung eines
piezoelektrischen Substrats, das aus LiTaO3 hergestellt
ist, offenbart. 18 zeigt die Elektrodenstruktur
des Ein-Tor-SAW-Resonators, der im Stand der Technik beschrieben
ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass in 18 ein
Reflektor 52, der an einer Seite eines IDT 51 angeordnet
ist, gezeigt ist, aber ein Reflektor, der an der anderen Seite des
IDT 51 angeordnet ist, nicht gezeigt ist.
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Im
Stand der Technik ist bekannt, dass der Einfluss einer Welligkeit,
die zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz
existiert, verringert werden kann, wenn das Verhältnis W1/W2 erhöht wird.
Mit anderen Worten besteht das herkömmliche Verfahren darin, die
Zwischenraumbreite W2 kleiner als die Ineinandergreifbreite W1 zu machen,
weil dies das Auftreten einer oberflächengeführten Volumenwelle (SSBW =
Surface Skimming Bulk Wave) reduziert, so dass der Einfluss der
oben erwähnten
Welligkeit stark verringert ist.
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Wie
es in dem obigen Stand der Technik beschrieben ist, wird das Auftreten
einer SSBW als unerwünscht
betrachtet, weil dieselbe die Charakteristika eines SAW-Resonators
verschlechtert, so dass es deshalb im Stand der Technik erwünscht ist,
die Zwischenraumbreite W2 so klein wie möglich zu machen.
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Im
Gegensatz dazu verwenden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung die Welligkeit so viel wie möglich, so dass erhebliche Verbesserungen
bei den Filtercharakteristika erreicht werden. Mit anderen Worten
verwenden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung die Welligkeit auf positive Weise im
Gegensatz zu herkömmlicher
Weisheit und herkömmlichen
Vorrichtungen, die versuchen, die Welligkeit an einem Auftreten zu
hindern. Die vorliegende Erfindung macht von der Welligkeit, die
durch einen SAW-Resonator erzeugt wird, durch ein Erzeugen einer
Mehrzahl von Welligkeiten unter Verwendung einer Mehrzahl von SAW-Resonatoren
Gebrauch, um die Welligkeiten in dem Durchlassband eines SAW-Filters
zu verteilen. Auf diese Weise verbessern bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung die Flachheit des Durchlassbands bei
dem SAW-Filter stark.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung liefern einen empirischen Beweis, dass
bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator ein Festmachen der Ineinandergreifbreite
W1 und Verändern lediglich
der Zwischenraumbreite W2 ermöglicht, dass
die Frequenz der Welligkeit ohne weiteres gesteuert werden kann.
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Mit
Bezug auf 2 zeigt der Graph die Beziehung
zwischen der Zwischenraumbreite W2 bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator
und der Frequenz der Welligkeit, die zwischen der Resonanzfrequenz
und der Antiresonanzfrequenz auftritt. Die Frequenzen Δf/f0, die
durch die vertikale Achse angegeben sind, sind standardisierte Werte,
wobei Δf
die Differenz zwischen der Frequenz, bei der eine Welligkeit auftritt,
und der Resonanzfrequenz f0 des SAW-Resonators angibt. Wie es in 2 gezeigt
ist, verändert
ein Verändern
der Zwischenraumbreite W2 die Frequenz, bei der die Welligkeit auftritt.
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Somit
werden bei dem SAW-Filter, das eine Leiterschaltungsstruktur aufweist,
erwünschte
hervorragende Filtercharakteristika durch ein Kombinieren der Resonanzcharakteristika
einer Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren erreicht. Durch ein Unterschiedlichmachen
der Zwischenraumbreite W2 bei den Resonatoren in dem SAW-Filter
untereinander ist folglich ermöglicht,
dass die Frequenzen, bei denen die Welligkeiten auftreten, innerhalb
des Durchlassbands verteilt werden. Falls beispielsweise die Zwischenraumbreite
W2 bei einem Ein-Tor-SAW-Resonator, der mit einem Parallelarm verbunden
ist, sich von der entsprechenden Zwischenraumbreite bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator
unterscheidet, der mit dem anderen Parallelarm verbunden ist, ist
die Frequenz der oben erwähnten
Welligkeit, die in dem Durchlassband des SAW-Filters auftritt, verteilt, so dass
die Flachheit des Durchlassbands stark verbessert ist.
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Wenn
zusätzlich
die Zwischenraumbreite W2 etwa 0,5λ oder mehr beträgt, ist
die Frequenz der Welligkeit höher,
so dass der Verlust an der Schulter der niederfrequenten Seite des
Durchlassbands unterdrückt
ist, was die Steilheit an der niederfrequenten Seite des Durchlassbands
erhöht.
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Wenn
ferner die Zwischenraumbreite W2 etwa 1,0λ oder mehr beträgt, ist
die Frequenz der Welligkeit noch höher, so dass die Welligkeit
um die Mitte des Durchlassbands herum erscheint. Bei dem herkömmlichen
SAW-Filter jedoch, das die Leiterschaltung aufweist, ist ein Einfügungsverlust
bei der Mitte des Durchlassbands geringer als an den Schultern des
Durchlassbands. Durch ein Bewegen der Welligkeit zu ungefähr der Mitte
des Durchlassbands wird deshalb der Einfügungsverlust um die Mitte des Durchlassbands
herum erhöht,
so dass bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung die Flachheit der Filtercharakteristika
in dem Durchlassband stark verbessern.
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Es
ist zu beachten, dass, falls die Zwischenraumbreite W2 des Ein-Tor-SAW-Resonators,
der mit einem Parallelarm verbunden ist, übermäßig ist, ein Einfügungsverlust
bei Frequenzen, die von der Welligkeitsfrequenz beabstandet sind,
manchmal verschlechtert ist. Um somit eine Erhöhung des Einfügungsverlusts
zu verhindern, ist es bevorzugt, die Zwischenraumbreite W2 auf etwa
5,0λ oder
weniger zu setzen. Somit ist vorzugsweise die Zwischenraumbreite
W2 innerhalb des Bereichs von etwa 0,5λ bis etwa 5,0λ und bevorzugter
in dem Bereich von etwa 1,0λ bis
etwa 5,0λ gesetzt.
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Als
Nächstes
wird eine Beschreibung der detaillierten experimentellen Beispiele
des SAW-Filters von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung geliefert.
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1. Erstes
experimentelles Beispiel
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Ein
LiTaO3-Substrat, das eine 36°Y-Schnitt-X-Ausbreitung
aufweist, wird als ein piezoelektrisches Substrat verwendet. Einzelne Ein-Tor-SAW-Resonatoren
und Elektroden, die mit denselben verbunden sind, sind an dem Substrat
vorgesehen. Al wird verwendet, um die Ein-Tor-SAW-Resonatoren zu
definieren, sowie zum Verbinden der Elektroden.
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Die
Ein-Tor-SAW-Resonatoren S1 und S2, die Reihenarmresonatoren definieren,
und die Ein-Tor-SAW-Resonatoren P1 und P2, die Parallelarmresonatoren
definieren, sind jeweils wie folgt gebildet.
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(1) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
P1 (ein Parallelarmresonator)
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Die
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern ist gleich 40, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 80 μm
(20λ), die
Zwischenraumbreite W2 bei dem IDT beträgt etwa 0,25λ und die
Anzahl von Elektrodenfingern in einem Reflektor ist gleich 100.
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(2) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
P2 (ein Parallelarmresonator)
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Die
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern ist gleich 40, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 160 μm
(40λ), die
Zwischenraumbreite W2 beträgt
etwa 1,5λ und
die Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor ist gleich 100.
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(3) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
S1 (ein Reihenarmresonator)
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Die
Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger beträgt 80, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 40 μm
(10,5λ)
und de Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor beträgt 100.
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(4) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
S2 (ein Reihenarmresonator)
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Die
Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger beträgt 80, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 80 μm
(21λ) und
die Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor beträgt 100.
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Mit
Bezug auf 3 zeigt der Graph die Impedanz-Frequenz-Charakteristika des Ein-Tor-SAW-Resonators
P1, der wie oben beschrieben gebildet ist. Gleichermaßen ist 4 ein
Graph, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika des Ein-Tor-SAW-Resonators
P2 zeigt, der wie oben beschrieben gebildet ist. Es ist zu beachten,
dass die Frequenz der Welligkeit A1 (3)
des Ein-Tor-SAW-Resonators P1 sich von der Frequenz der Welligkeit
A2 (4) des Ein-Tor- SAW-Resonators P2
unterscheidet. Somit kann das Auftreten der Welligkeit bei den SAW-Resonatoren
manipuliert werden, so dass dieselbe vorteilhaft überall in
dem Durchsatzband des SAW-Filters verteilt ist. Auf diese Weise
verbessern bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung die Flachheit in dem Durchlassband des SAW-Filters
stark.
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Mit
Bezug auf 5 zeigt die durchgezogene Linie
in dem Graphen die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
des SAW-Filters
des ersten experimentellen Beispiels. Zum Vergleich zeigt die gestrichelte
Linie die Filtercharakteristika eines SAW-Filters, das in der gleichen
Weise wie das oben beschriebene erste experimentelle Beispiel gebildet ist,
außer
dass die Zwischenraumbreiten W2 bei den Ein-Tor-SAW-Resonatoren P1 und
P2 beide auf etwa 1,0λ gesetzt
sind.
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Aus 5 ist
deutlich, dass, wenn die Zwischenraumbreiten W2 bei den Ein-Tor-SAW-Resonatoren
P1 und P2 unterschiedlich sind und falls ferner die Zwischenraumbreite
W2 des Ein-Tor-SAW-Resonators P2 zumindest auf etwa 1,0λ gesetzt
ist, die Flachheit innerhalb des Durchlassbands stark verbessert
ist und auch die Steilheit der Filtercharakteristika bei der niederfrequenten
Schulter des Durchlassbands stark verbessert ist. Es ist zu beachten, dass,
selbst wenn ein LiTaO3-Substrat einen anderen Schnittwinkel
als einen 36°Y-Schnitt
aufweist, die gleichen Vorteile erhalten werden können.
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2. Zweites
experimentelles Beispiel
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Mit
Bezug auf 6 ist ein SAW-Filter vorgesehen;
das eine Leiterschaltung aufweist, wobei die Ein-Tor-SAW-Resonatoren S1 und
S2 Reihenarmresonatoren definieren und die Ein-Tor-SAW-Resonatoren
P1 bis P3 Parallelarmresonatoren definieren. Es ist zu beachten,
dass das SAW-Filter bei dem zweiten experimentellen Beispiel in
der gleichen Weise wie das erste experimentelle Beispiel hergestellt ist, jeweils
unter Verwendung eines 36°Y-Schnitt-X-Ausbreitung-LiTaO3-Substrats.
Die Struktur der SAW-Resonatoren bei dem zweiten experimentellen
Beispiel ist jedoch wie folgt.
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(1) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
P1 (ein Parallelarmresonator)
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Die
Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger beträgt 40, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 80 μm
(20λ), die
Zwischenraumbreite W2 beträgt
etwa 1,0λ und
die Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor beträgt 100.
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(2) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
P2 (ein Parallelarmresonator)
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Die
Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger beträgt 80, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 200 μm
(50λ), die
Zwischenraumbreite W2 beträgt
etwa 1,5λ und
die Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor beträgt 100.
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(3) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
P3 (ein Parallelarmresonator)
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Die
Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger beträgt 40, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 80 μm
(20λ), die
Zwischenraumbreite W2 beträgt
etwa 2,0λ und
die Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor beträgt 100.
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(4) Die Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2 (Reihenarmresonatoren)
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Die
Anzahl von Paaren der Elektrodenfinger beträgt 80, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 40 μm
(10,5λ)
und die Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor beträgt 100.
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Mit
Bezug auf 7 bis 9 zeigen
die Graphen die Impedanz-Frequenz-Charakteristika
der jeweiligen Ein-Tor-SAW- Resonatoren
P1 bis P3 gemäß dem zweiten
experimentellen Beispiel. Wie es aus 7 bis 9 deutlich
ist, sind die Frequenzen der Welligkeiten A3 bis
A5, die zwischen der Resonanzfrequenz und
der Antiresonanzfrequenz der Ein-Tor-SAW-Resonatoren P1 bis P3 auftreten,
alle unterschiedlich. Somit sind die Positionen, bei denen die Welligkeiten
auftreten, durch das ganze Durchlassband des SAW-Filters verteilt.
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Mit
Bezug auf 10 gibt die durchgezogene Linie
die Impedanz-Frequenz-Charakteristika des SAW-Filters gemäß dem zweiten
experimentellen Beispiel an. Die gestrichelte Linie zeigt die Impedanz-Frequenz-Charakteristika
des SAW-Filters,
das zum Vergleich bei dem ersten experimentellen Beispiel vorbereitet
ist. Aus 10 weisen die Filtercharakteristika
des SAW-Filters des zweiten experimentellen Beispiels eine stark
verbesserte Flachheit in der Durchlassbandregion auf. Es gibt eine
verbesserte Flachheit, weil die Zwischenraumbreiten W2 der Ein-Tor-SAW-Resonatoren
P1 bis P3 sich alle voneinander unterscheiden, so dass die Welligkeiten,
die durch die SAW-Resonatoren P1 bis P3 erzeugt werden, in dem Durchlassband
des SAW-Filters verteilt sind. Ferner ist bei dem zweiten experimentellen
Beispiel die Zwischenraumbreite W2 größer als bei dem ersten experimentellen
Beispiel, so das die Flachheit der Filtercharakteristika in dem
Durchlassband sogar noch weiter verbessert ist.
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Es
ist zu beachten, dass, selbst falls ein LiTaO3-Substrat
mit einem anderen Schnitt als einem 36°Y-Schnitt verwendet wird, die
gleichen Vorzüge wie
bei den experimentellen Beispielen erhalten werden können. Bei
anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich ein Substrat verwendet
werden, das aus anderen piezoelektrischen Materialien hergestellt
ist. Genauer gesagt können
andere bevorzugte Ausführungsbeispiele
ein piezoelektrisches Substrat verwenden, das aus einem piezoelektrischen
Einkristallsubstrat hergestellt ist, wie beispielsweise einem LiNbO3-Substrat, oder ein piezoelektrisches Substrat,
das aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial hergestellt ist,
wie beispielsweise Bleizirkonat oder Bleititanat. Ferner kann ein
piezoelektrisches Substrat verwendet werden, das durch ein Aufbringen
eines piezoelektrischen Dünnfilms
auf ein isoliertes Substrat hergestellt ist. Es ist jedoch bevorzugt,
dass ein LiTaO3-Substrat als das piezoelektrische Substrat verwendet
wird, weil dasselbe eine Verschlechterung der Flachheit bei den
Filtercharakteristika aufgrund der Welligkeiten besser verhindern
kann.
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Die
vorliegende Erfindung kann geeignet auf verschiedene elektronische
Teile oder Vorrichtungen angewandt werden, die ein Oberflächenwellenfilter verwenden,
und ein Duplexer und eine Kommunikationsvorrichtung, die einen Duplexer
aufweisen, können
eine der Anwendungen sein, bei denen die einzigartigen Merkmale
der vorliegenden Erfindung erfolgreich eingesetzt werden.
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Wie
es in 11 gezeigt ist, weist ein Duplexer 40 ein
SAW-Filter 41 und ein SAW-Filter 42 auf, die unterschiedliche
Mittenfrequenzen eines Durchlassbands zueinander aufweisen. Die
SAW-Filter 41 und 42, die in 11 gezeigt
sind, sind identisch mit dem SAW-Filter, das in 6 gezeigt
ist, aber es können
andere SAW-Filter gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden. Bei dem Duplexer 40 sind ein Eingangsanschluss 43 des
SAW-Filters 41 und ein Eingangsanschluss 44 des
SAW-Filters 42 elektrisch mit einem ersten Eingang/Ausgang-Anschluss 45 des
Duplexers 40 verbunden. Die Masseanschlüsse der SAW-Filter 41 und 42 sind
gemeinsam verbunden, um geerdet zu sein. Der Ausgangsanschluss 46 des
SAW-Filters 41 und der Ausgangsanschluss 47 des
SAW-Filters 42 sind mit einem zweiten Eingang/Ausgang-Anschluss 48 bzw.
einem dritten Eingang/Ausgang-Anschluss 49 des Duplexers 40 verbunden.
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Der
Duplexer 40 weist eine hervorragende Signalselektivität auf, weil
die SAW-Filter 41 und 42 die Steilheit an dem
hohen Ende des Durchlassbands derselben aufweisen. Da zusätzlich andere Komponenten,
wie beispielsweise Kondensatoren, nicht erforderlich sind, kann
der Duplexer 40 einen kleinen Körper aufweisen.
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12 ist
ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung 50, die
den Duplexer 40 aufweist. Die Kommunikationsvorrichtung 50 kann
z. B. ein zelluläres
Telefon sein, da ein zelluläres
Telefon, das gewöhnlich
ein schmales Kommunikationsband und einen kleinen handlichen Körper erfordert,
geeignet ist, um die zuvor erwähnten
Vorzüge
des Duplexers 40 zu genießen. Die Kommunikationsvorrichtung 50 weist
eine Antenne 51, einen Empfänger 52 und einen
Sender 53 auf, die mit dem ersten, dem zweiten und dem
dritten Eingang/Ausgang-Anschluss des Duplexers 40 verbunden
sind. Die Durchlassbänder
der SAW-Filter 41 und 42 des Duplexers 40 sind
ausgewählt,
derart, dass die Signale, die durch die Antenne 51 empfangen
werden, das SAW-Filter 41 durchlaufen und durch das SAW-Filter 42 blockiert
werden, und dass die Signale, die von dem Sender 53 gesendet
werden sollen, das SAW-Filter 42 durchlaufen.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben speziell
gezeigt und beschrieben wurde, ist Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich,
dass die vorhergehenden und andere Veränderungen an Form und Details
an derselben vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.