KR100232752B1 - 탄성 표면파 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직렬 완 공진자를 SAW 공진자 필터의 외부 IDTs에 직렬로 접속하여, 직렬 완 공진자의 공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 한 탄성 표면파 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 병렬 완 공진자를 SAW 공진자 필터의 중앙 IDT에 병렬로 접속하여, 병렬 완 공진자의 반-공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 한 탄성 표면파 장치에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 탄성 표면파 장치에 의하면, 통과대역에서의 VSWR은 감소하고, 소거대역에서의 감쇠량은 증가한다.

Description

탄성 표면파 장치
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 탄성 표면파 장치의 SAW 공진자의 접속도이다.
제2도는 제1도에 나타낸 SAW 공진자 필터의 특성도로서, 통과대역 안쪽과 바깥쪽에서의 SAW 공진자 필터의 주파수 폭 특성도(frequency amplitude characteristic diagram)를 나타낸 것이다.
제2(b)도는, 제2(c)도는 제1도에 나타낸 SAW 공진자 필터의 특성도로서, SAW 공진자 필터인 임피던스 스미스 선도(impedance Smith chart)를 나타낸 것이다.
제3(a)도는 제1도에 나타낸 직렬 완(腕) 공진자(series arm resonator)의 특성도로서, 직렬 완 공진자의 주파수 감쇠 특성도(frequency attenuation characteristic diagram)를 나타낸 것이다.
제3(b)도는 제1도에 나타낸 직렬 완 공진자의 특성도로서, 직렬 완 공진자의 임피던스 스미스 선도를 나타낸 것이다.
제4(a)도는 제1도에 나타낸 병렬 완(腕) 공진자(parallel arm resonator)의 특성도로서, 병렬 완 공진자는 주파수 감쇠 특성도를 나타낸 것이다.
제4(b)도는 제1도에 나타낸 병렬 완 공진자의 특성도로서, 병렬 완 공진자의 어드미턴스 스미스 선도(admittance Smith chart)를 나타낸 것이다.
제5(a)도는 제1도에 나타낸 탄성 표면파 장치의 전체적인 특성도로서, 통과대역 안쪽과 바깥쪽에서의 탄성 표면파 장치의 주파수 폭 특성도를 나타낸 것이다.
제5(b)도, 제5(c)도는 제1도에 나타낸 탄성 표면파 장치의 전체적인 특성도로서, 탄성 표면과 장치의 임피던스 스미스 선도를 나타낸 것이다.
제6도는 본 발명의 구현예에 있어서 통과대역에서의 VSWR 감소를 간략하게 나타낸 스미스 선도이다 .
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : SAW 공진자 필터 1a : SAW 공진자 필터 1의 중앙 IDT
2a, 2b : 외부 IDTs 3a, 3b : 반사기
4 : 직렬 완(腕) 공진자 4a : 직렬 완(腕) 공진자의 IDT
5a, 5b : 반사기 6 : 병렬 완(腕) 공진자
6a : 병렬 완(腕) 공진자의 중앙 IDT
7a, 7b : 반사기 8 : 입력단자
9 : 출력단자
본 발명은 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 SAW(Surface Acoustic Wave ; 표면파) 공진자 필터(이하 “SAW 공진자 필터”라 한다)의 통과대역(pass band)에서의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio ; 전압 정상파비)을 감소시킬 수 있으며, 소거대역(rejection band)에서의 감쇠량을 증가시킬 수 있는 탄성 표면파 장치에 관한 것이다.
종래의 SAW 공진자 필터에서는, 2 - 스텝형(2 - step) SAW 공진자 필터를 종속접속시킴으로써 소거대역에서의 감쇠량을 증가시키고 있다. 그러나, 이러한 2 - 스텝형 종속접속된 SAW 공진자 필터에서는, 통과대역에서의 삽입손실(insertion loss)이 증가하기 때문에 더 낮은 삽입손실을 얻기가 어렵다. 이와 대조적으로, 낮은 삽입손실을 얻고자 SAW 공진자 필터를 1 - 스텝형으로 구성하는 경우에는, 소거 대역에서 큰 감쇠량을 얻을 수 없으며, 통과대역에서의 VSWR이 2.0 이상으로 증가하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 통과대역에서의 VSWR을 감소시키고, 소거대역에서의 감쇄량을 증가시킬 수 있는 탄성 표면파 장치를 제공하는 것이다 .
상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 탄성 표면파 장치는 다음과 같다.
1. 직렬 완(腕) 공진자(series arm resonator)를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 SAW 공진자 필터에 직렬로 접속하여, 직렬 완 공진자의 공진 주파수(resonance frequency)를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 한 탄성 표면파 장치.
2. 병렬 완(腕) 공진자(parallel arm resonator)를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 SAW 공진자 필터에 병렬로 접속하여, 병렬 완 공진자의 반공진 주파수(anti - resonance frequency)를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 한 탄성 표면파 장치.
3. 직렬 완 공진자를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 SAW 공진자 필터의 외부 IDT(Interdigital Transducer ; 교차지 트랜스듀스)에 직렬로 접속하여, 직렬 완 공진자의 공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 하고; 병렬 완 공진자를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 SAW 공진자 필터의 중앙 IDT에 병렬로 접속하여, 병렬 완 공진자의 반공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 한 탄성 표면파 장치.
본 발명에 따른 탄성 표면파 장치는, 직렬 완 공진자를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 SAW 공진자 필터에 직렬로 접속하여 직렬 완 공진자의 공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 하였기 때문에, 통과대역에서의 리액턴스(reactance ; 감응저항)가 상쇄되고, 통과대역에서의 VSWR이 감소하며, 또한 통과 대역 바깥쪽 고주파수대에서의 감쇠량이 증가한다.
또한, 병렬 완 공진자를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 SAW 공진자 필터에 병렬로 접속하여 병렬 완 공진자의 반공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과 대역에 있도록 하였기 때문에, 통과대역에서 리액턴스가 상쇄되고, 통과대역에서의 VSWR이 감소하며, 또한 통과대역 바깥쪽 저주파수대에서의 감쇠량이 증가한다.
본 발명의 전술한 목적 및 그외 다른 목적들, 측면 및 신규한 특징들은 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명함으로써 명백해질 것이다. 그러나, 도면은 오직 구체적인 설명을 목적으로 제공될 뿐이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아님을 분명히 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 보다 구체적으로 설명한다.
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 탄성 표면파 장치의 1 - 포트형(1 - port) SAW 공진자(직렬 완 공진자 또는 병렬 완 공진자)의 접속 상태를 나타낸 것이다. 제1도에서, 참고번호 1은 36°Y - X LiTaO3기판에 배치된 SAW 공진자 필터를 나타내며, 1a는 SAW 공진자 필터 1의 중앙 IDT이고, 중앙 IDT 1a의 한쪽면의 전극은 접지되어 있다. 참고번호 2a, 2b는 각각 중앙 IDT 1a의 양쪽면에 배치된 외부 IDTs를 나타낸다. 외부 IDTs 2a, 2b에서, 이들 외부 IDTs를 구성하는 한쪽면의 전극은 접지되어 있고 다른쪽 면의 전극은 접지되어 있지 않다. 참고번호 3a, 3b는 각각 외부 IDTs 2a, 2b의 양쪽면에 배치되어 있는 반사기(reflector)를 나타낸다. SAW 공진자 필터 1의 통과대역 안쪽과 바깥쪽에서의 주파수 폭 특성(frequency amplitude characteristic)은 제2(a)도에 나타내었다. 임피던스 스미스 선도(impedance Smith chart)는 제2(b)도(외부 IDT와 접지 사이의 구간이 단자를 형성하고 있다)와 제2(c)도(중앙 IDT와 접지 사이의 구간이 단자를 형성하고 있다)에 나타내었다. SAW 공진자 필터1의 통과대역은 869∼894㎒이다.
또한, 제1도에서 참고번호 4는 36° Y - X LiTaO3위에 배치된 직렬 완 공진자를 나타내며, 4a는 직렬 완 공진자 4의 IDT이다. 참고번호 5a, 5b는 각각 외부 IDT 4a의 양쪽면에 배치된 반사기를 나타낸다. IDT 4a의 한쪽면의 전극은 SAW 공진자 필터 1의 외부 IDTs 2a, 2b와 접속되어 있고, 다른쪽 전극은 외부로 유도되어 입력단자 8에 접속되어 있다. 직렬 완 공진자 4는 SAW 공진자 필터 1에 직렬로 접속되어 있으며, 이에 의해 직렬 완 공진자 4의 공진 주파수는 SAW 공진자 필터 1의 통과대역 안쪽에 있게 되고, 그의 반공진 주파수는 SAW 공진자 필터 1의 통과대역 바깥쪽 고주파수대에 있게 된다. 직렬 완공진자 4의 주파수 폭 특성은 제3(a)도에 나타내었고, 임피던스 스미스 선도는 제3(b)도에 나타내었다(입력단자와 출력단자 사이).
또한, 제1도에서 참고번호 6은 36°Y-X LiTaO3기판위에 배치된 병렬 완 공진자를 나타내며, 6a는 병렬 완 공진자 6의 중앙 IDT이다. 참고번호 7a, 7b는 IDT 6a의 양쪽면에 배치된 반사기를 나타낸다. 중앙 IDT 6a의 한쪽면의 전극은 접지되어 있고, 다른쪽 전극들은 SAW 공진자 필터 1의 중앙 IDT 1a와 출력단자 9에 접속되어 있다. 병렬 완 공진자 6은 SAW 공진자 필터 1에 병렬로 접속되어 있으며, 이에 의해 병렬 완 공진자 6의 반공진 주파수는 SAW 공진자 필터 1의 통과대역 안쪽에 있게 되고, 그의 공진 주파수는 SAW 공진자 필터 1의 통과 대역 바깥쪽 저주파수대에 있게 된다. 병렬 완 공진자 6의 주파수 감쇠 특성(frequency attenuation characteristic)은 제4(a)도에 나타내었고, 어드미턴스 스미스 선도(admittance Smith chart)는 제4(b)도에 나타내었다(입력단자와 출력단자 사이).
전술한 바와 같이, 제1도에 나타낸 실시예에서는, 직렬 완 공진자 4와 병렬 완 공진자 6이 각각 SAW 공진자 필터 1에 직렬로, 병렬로 접속되어 있다. 직렬 완 공진자 4와 병렬 완 공진자 6의 전체 통과대역 안쪽과 바깥쪽에서의 주파수 폭 특성은 제5(a)도에 나타내었다. 임피던스 스미스 선도는 제5(b)도(입력단자 8과 접지 사이의 구간이 단자를 형성하고 있다)와 제5(c)도(출력단자 9과 접지 사이의 구간이 단자를 형성하고 있다)에 나타내었다.
제2(a)도는 직렬 완 공진자 4와 병렬 완 공지자 6이 각각 SAW 공진자 필터 1에 직렬로, 병렬로 접속되지 전에, 오직 SAW 공진자 필터 1만의 통과대역 안쪽과 바깥쪽에서의 주파수 폭 특성을 나타낸 것이다. 제2(a)도와 제5(a)도를 비교해 보면, 통과대역 부근의 더 낮은 주파수대에서와 더 높은 주파수대에서의 감쇠량은 제5(a)도에서 더 크다는 것을 알 수 있다.
제5(b)도, 제5(c)도와, 제2(b)도, 제2(c)도를 비교해 보면, 통과대역(869∼894㎒)에서의 VSWR은 제5(b)도, 제5(c)도에서 개선되었음을 알 수 있다. 이러한 현상은 다음에 근거한 것이다.
제6도에서, 선도 8a는 제1도에서의 SAW 공진자 필터 1의 외부 IDTs 2a, 2b의 통과대역(869∼894㎒)에서의 임피던스 선로(impedance trace)를 나타낸 것이다. 선도 8b는 직렬 완 공진자 4의 통과대역에서의 임피던스 선로를 나타낸 것이다. 선도 8c는 SAW 공진자 필터 1의 중앙 IDT 1a의 통과대역에서의 임피던스 선로를 나타낸 것이다. 선도 8d는 병렬 완 공진자 6의 통과대역에서의 임피던스 선로를 나타낸 것이다.
SAW 공진자 필터 1에 직렬 완 공진자 4를 접속하는 것은, 선도 8a를 임피던스 선도의 주파수열 내에서 서도 8b와 중첩시키는 것을 의미한다. 이 중첩된 선도는 선도 8을 형성하며, 리액턴스는 서로 상쇄된다. 예를 들면, 50Ω 저항군에서, 리액턴스는 통과대역 내의 각 주파수에서 약 50Ω이 된다.
병렬 완 공진자 6이 SAW 공진자 필터 1에 접속되고, 역시 선도 8d가 선도 8c에 중첩되는 경우에도 같은 현상이 적용된다.
본 발명에 따른 탄성 표면파 장치는, 직렬 완 공진자를 SAW 공진자 필터에 직렬로 접속하여 직렬 완 공진자의 공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 하였기 때문에, 통과대역에서의 리액턴스는 서로 상쇄되고, 통과대역에서의 VSWR은 감소하며, 또한 통과대역 바깥쪽 고주파수대에서의 감쇠량은 증가한다.
또한, 병렬 완 공진자를 SAW 공진자 필터에 병렬로 접속하여 병렬 완 공진자의 반공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 하였기 때문에, 통과대역에서 리액턴스는 서로 상쇄되고, 통과대역에서의 VSWR은 감소하며, 또한 통과대역 바깥쪽 저주파수대에서의 감쇠량은 증가한다.
이상에서 본 발명을 실시예를 참고로 하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이러한 개시된 실시예에 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 균등한 정도의 배열이 가능하다. 첨부된 특허청구의 범위는 이러한 모든 변형과 균등한 구조 및 특징을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다.

Claims (3)

  1. 직렬 완(腕) 공진자(series arm resonator)를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 표면파 공진자 필터의 외부 IDT(interdigital transducer)에 직렬로 접속하여, 직렬 완 공진자의 공진 주파수(resonance frequency)를 표면파 공진자 필터의 통과대역에 있도록 한 탄성 표면파 장치.
  2. 병렬 완(腕) 공진자(parallel arm resonator)를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 표면파 공진자 필터의 중앙 IDT에 병렬로 접속하여, 병렬 완 공진자의 반공진 주파수(anti-resonance frequency)를 표면파 공진자 필터의 통과대역에 있도록 한 탄성 표면파 장치.
  3. 직렬 완 공진자를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 표면파 공진자 필터의 외부 IDT에 직렬로 접속하여, 직렬 완 공진자의 공진 주파수를 SAW 공진자 필터의 통과대역에 있도록 하고; 병렬 완 공진자를 3 - 전극형 종속접속된 이중 모드 표면파 공진자 필터의 중앙 IDT에 병렬로 접속하여, 병렬 완 공진자의 반공진 주파수를 표면파 공진자 필터의 통과대역에 있도록 한 탄성 표면파 장치.
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