KR100321555B1 - 타원 필터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

(N-1)/2 음향파 공진기들(302, 304)을 갖는 홀수 차수 N-폴, (N-1)/2 제로 타원 필터(300)가 제공된다. 제1 음향파(BAW) 공진기(302)는 제1 모드 넘버 및 제1 중심 주파수에서 작동하고, 제2 BAW 공진기(304)는 제2 모드 넘버 및 제1 중심 주파수에서 작동한다. 서로 다른 모드들에서 BAW 공진기들(302, 304)을 작동시키는 것은 제1 BAW 공진기(302)의 원하지 않는 패스 대역들(201)이 제2 BAW 공진기(304)의 저지 대역에 의해 감쇄되도록 하고 그 역도 가능하게 해준다.

Description

타원 필터 및 그 제조 방법 {ELLIPTIC FILTER AND METHOD OF MAKING THE SAME}
광대역 무선 송수신기들은 현재 선단의 광대역 필터링을 필요로 한다. 많은 송수신기들에 있어서의 엄격한 필터 스펙들 (삽입 손실, 양호도(Q), 사이즈, ..등) 때문에, 금속 수용체들 내의 벌크식 동축 공진기들을 포함한 비싼 선단 필터들이 광대역 필터링을 위해 일반적으로 사용된다. 차세대 무선 송수신기들은 더 소형이고, 덜 비싼 필터들을 요구하기 때문에, 현재의 필터들보다 더 소형이고 덜 비싸면서 여전히 많은 송수신기들에서 요구되는 엄격한 필터 스펙들을 만족시키는 선단 광대역 필터가 요구된다.
본 발명은 대체로 광대역 필터들에 관한 것이고, 더 구체적으로는 오버모드형 벌크 음향파 압전 공진기들로 만들어진 광대역 타원 필터들에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버-모드 벌크 음향파 공진기를 나타낸 도면.
도 2는 전송 에너지 대 모드 2에서 작동하는 벌크 음향파 공진기의 주파수 그래프.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 필터를 나타낸 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원하지 않는 패스 대역들의 감쇄를 나타낸 도면들.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타원 필터의 회로 개략도.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 상의 광대역 필터를 나타낸 도면들.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 8 내지 도 10의 필터를 제조하기 위한 플로우 챠트를 나타낸 도면.
도 12 내지 도 18은 본 발명의 특별한 실시예들을 수행한 특정 예들을 나타낸 도면.
일반적으로, 광대역 타원 필터는 제1 모드 넘버 및 제1 중심 주파수에서 작동하는 제1 벌크 음향파 (Bulk Acoustic Wave, BAW) 공진기를 구비한다. 제2 BAW 공진기는 제2 모드 넘버에서 작동하도록 제공된다. 상이한 모드들에서 BAW 공진기들을 작동시키는 것은 제1 BAW 공진기의 원하지 않는 패스 대역들이 제2 BAW 공진기에 의해 감쇄되도록 해준다. 이러한 타원 필터 디자인은 (N-1)/2 BAW 공진기들, N 캐패시터들, 및 N 전송 라인들을 갖는 N-폴, (N-1)/2 제로 타원 필터를 제공한다.
본 발명은 제1 모드 넘버에서 작동하고 제1 중심 주파수에서 작동하는 제1 BAW 공진기를 갖는 필터를 포함한다. 또한, 이 필터는 제2 모드 넘버에서 작동하고 실질적으로 제1 중심 주파수에서 작동하는 제2 BAW 공진기를 포함한다. 이러한 필터는 압전 공진기들 및 N 전송 라인들을 포함한 홀수 차수, N-폴, (N-1)/2 제로 필터를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 기판상에 포토리소그래피를 사용하여 제1 모드 넘버 및 제1 중심 주파수에서 작동하는 제1 BAW 공진기를 만듦으로써 홀수 차수, N-폴, (N-1)/2 제로 타원 필터를 제조하는 방법을 포함한다. 제2 BAW 공진기는 포토리소그래피를 사용하여 기판상에 만들어지는데, 제2 BAW 공진기는 실질적으로 제1 중심 주파수에서 그리고 제2 모드 넘버에서 작동한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 더 명확히 설명하기 위해, 오버-모드형 BAW 공진기의 동작을 설명하는 것이 도움이 될 것이다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 BAW 공진기(100)를 나타낸다. BAW 공진기(100)는 제1 전극(102), 제1 버퍼층(104), 압전막(106), 제2 버퍼층(108), 제2 전극(110), 및 지연부 기판(112)을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 전극들(102, 110)은 알루미늄 전극들이지만, 다른 높은 전기전도성의 물질 (예를 들어, 은 또는 금)로 대체될 수 있다. 버퍼층들(104, 108)은 제조 공정 동안 압전막(106)을 보호하는 기능을 하는데, 이들은 바람직하게 실리콘 나이트라이드층들이다. 또한, 바람직하게 기판(112)은 용해된 석영 기판(Fused Quartz substrate)이지만, 다른 기판들 (예를 들면, 리듐, 니오베이트(Niobate), 디리듐 테트라보레이트(Dilithium Tetraborate). 이트리윰 알루미늄 가넷(Yttrium Aluminum Garnet), 또는 사파이어(Sapphire))도 역시 사용될 수 있다. 케네스 래킨 (Kenneth Lakin et al.)에 의해 IEEE MTT Trans. (1993년 12월)에 기재된 'High-Q Microwave Acoustic Resonators and Filters' 에 의하면, 알루미늄 나이트라이드로 만들어진 압전막(106)은 기판(112) 내의 세로파들 (longitudinal waves)을 여기시키는 트랜스듀서들로서 활용된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 압전막(106)에는 징크 옥사이드가 사용되었는데, 그 이유는 광대역 필터들에 요구되는 일렉트로미케니컬 커플링 계수가 더 크기 때문이다.
BAW 공진기(100)는 기판(112)이 매우 낮은 음향 손실을 갖는 물질을 포함하도록 하고 하나 이상의 모드 넘버들이 사용되도록 하면 매우 큰 양호도(Q) 값들을 달성할 수 있다. ('모드 넘버'는 기판(112) 두께의 음향 반파장들 대 압전막(106)의 음향 반파장의 비율로서 정의된다. 예를 들어, Lakin et al.이 설명한 바와 같이, 알루미늄 나이트라이드로 만들어진 압전막(106)을 구비하고, 8.648648 MHz의 음향 반파장 기본 공진에 대응하는 650 마이크로미터 두께의 사파이어 기판(112)을 갖는 1.6GHz BAW 공진기(100)는 1600/8.648648 = 185, 또는 모드 185에서 작동할 것이고, 무부하 Q가 68,000이 될 것이다.) 그러나 큰 Q 값들은 필터 대역폭 감소와 트레이드오프(trade off) 관계에 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, Q와 필터 대역폭 사이의 타협점은 BAW 공진기(100)가 선단 광대역 필터링 요건에 필요한 대역폭을 얻기 위해 낮은 모드 넘버 (20 이하)에서 작동하도록 이루어진다.
타원 또는 Cauer 필터 대역폭은 로우 패스 프로토타입 반사 계수 (패스 대역 리플), 저지 대역에서 요구되는 궁극적 감쇄, 및 작동 모드에서의 가용 공진기 분로 대 가동 캐패시턴스 비율에 따른다. 가장 넓은 대역폭들은 가장 낮은 저지 대역 감쇄를 갖는 필터들을 사용하여 얻어진다. 주어진 저지 대역 감쇄에 대한 이론적인 최대 리플 대역폭은 다음과 같다:
여기서,
Fo = 필터 중심 주파수 (Hz),
r = 작동 모드에서 공진기 (분로 대 직렬) 캐패시턴스 비율,
C2 * L2는 표준 Cauer 로우-패스 프로토타입 필터 테이블 내의 인접한, 정규화된 L 및 C의 값들의 가장 작은 곱.
BAW 공진기(100)는 또한 공진기 중심 주파수의 양측의 주파수들에서 존재하는 원하지 않는 불요 응답(spurious responses)들을 발생시키는 특성을 갖는다. 이것은 모드 2의 BAW 공진기(100)의 전송 에너지 대 주파수 그래프를 나타내는 도 2로부터 알 수 있다. 원하지 않는 불요 응답들(201) (필터에서 원하지 않는 패스 대역들로 일컬어짐)은 중심 주파수 fo로부터 같은 거리에 있는 중심 주파수(203)의 낮은쪽 및 높은쪽에 존재한다 (낮은쪽 패스 대역들(201)만 도시됨). 원하지 않는 패스 대역들(201)은 기판(112)의 기본 음향 공진에 기인하여 존재한다. 그러므로 모드 넘버 η에서 작동하는 BAW 공진기(100)에 대해서는 η개의 원하지 않는 패스 대역들(201)이 있을 것이다. 원하지 않는 대역들(203)의 대략적인 주파수 위치들은 다음 공식에 의해 주어진다;
여기서,
Fspur(m) = m번째 불요 패스 대역 주파수
fo= 필터 중심 주파수
n = 공진기 모드 넘버
m = 중심 주파수로부터의 불요 넘버.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 필터(300)를 나타낸다. 필터(300)는 오버-모드형 BAW 공진기(302), BAW 공진기(302)와 같은 중심 주파수에서 작동하는 오버 모드형 BAW 공진기(304), 및 공면의 도파 전송 라인들(306 내지 314)을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 필터(300)는 홀수 차수의 Cauer 필터인데, 그 이유는 짝수 차수의 필터들이 직렬의 LC 회로인 출력 공진기를 필요로 하는데 직렬의 LC 회로가 참조 번호 302 또는 304와 같은 BAW 공진기와 합성될 수 없기 때문이다. 비록 광대역 필터(300)가 5-폴, 2 제로 타원 필터인 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 대안적인 실시예들에서, 광대역 필터(300)는 유사한 BAW 공진기 구성을 갖는 임의의 홀수 차수 N-폴, (N-1)/2 제로 타원 필터(300)일 수 있고, 그 결과 (N-1)/2 BAW 공진기들, N 캐패시터들, 및 N 전송 라인들을 갖는 N-폴, (N-1)/2 제로 타원 필터일 수 있다. (N-1)/2 압전 공진기들(302, 304)과 N 전송 라인들(306 내지 314)을 사용하여 N-폴, (N-1)/2 제로 타원 필터(300)를 디자인하는 것은 주어진 필터 선택도를 달성하는데 요구되는 공진기들(302, 304)의 수를 반감시키고, 낮은 삽입 손실을 가지며, 그리고 금속 수용체들 내에 수용되는 현재의 콤 필터들(comb filters)보다 덜 비싸고 더 소형인 선단 광대역 필터의 제조를 허용한다. 또한, 이러한 필터는 많은 송수신기들에 요구되는 엄격한 필터 스펙들을 여전히 만족시킨다.
상기 논의에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 필터(300)는 디자인 코일들을 대체하기 위한 단락된 또는 개방된 스터브들을 형성하는 전송 라인들(306 내지 314)의 도움으로 디자인된다. 이것은 필요한 인덕턴스의 코일들이 충분한 Q 값을 가지는 경우 삽입 손실을 최소화하기 위해 행해진다. 또한, BAW 공진기들(302와 304) 단독으로 얻을 수 있는 대역폭을 증가시키기 위해 전송 라인들(306 내지 314)이 삽입된다. 아래에 논의되는 바와 같이, Q가 3,000 이상인 공진기가 주어지고 Q 값이 250 내지 300 정도로 낮은 코일들을 사용하여 필터(300)가 제조되는 경우, 필터(300)는 많은 셀룰러 광대역 필터들의 삽입 손실 스펙들 (용해된 석영 기판을 사용할 때 모드 넘버 2와 6 사이에서 작동하는 오버모드형 BAW 공진기들에 의해서만 만족될 수 있는 Q 요건들)을 만족시킬 수 있다.
1970년 6월 25일자로 Electronics Letters Vol. 6 No. 13에 공개된, 알. 크림홀츠(R. Krimholtz et al.)에 의해 쓰여진 논문 'New Equivalent Circuits for Elimentary Piezoelectric Transducers'에 참조된 K.L.M 모델을 사용하여 시뮬레이트된 용해된 석영 기판 상의 징크 옥사이드 BAW 공진기들은 분로 캐패시턴스 1pF을 갖는 BAW 공진기들에 대해 표 1에 나타낸 파라미터들을 주었다.
모드 Cap. ratio 이론적 최대 Q 일반적 Lm
0 (ZnO 단독) 12.747 1,777 458.432 nH
1 18.087 2,446 650.501 nH
2 23.428 3,075 842.582 nH
3 28.769 3,669 1.0346 uH
4 34.111 4,230 1.22677 uH
5 39.452 4,760 1.4189 uH
6 44.795 5,263 1.61101 uH
오버모드형 공진기들 : 836.5 MHz에서의 용해된 석영상의 징크 옥사이드
많은 송수신기의 응용에 있어서, 필터(300)는 최소한 캐패시턴스 비율 44와 적어도 무부하 Q 3000을 필요로 하기 때문에, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 모드2 내지 모드6의 공진기들이 사용된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 필터(300)가 같은 모드에서 각기 작동하는 공진기들(302, 304)과 함께 만들어지는 경우, 2차 패스 대역들(201)은 수학식(2)에 의해 예측되는 주파수들 부근에서 나타난다. 원지않는 불요 패스 대역들은 패스 대역 삽입 손실보다 낮은 25 dB 이하의 레벨들에 있다면 수용가능하지 않기 때문에, 수신기 선단 어플리케이션에서 모든 불요 패스 대역들(201)을 적어도 25dB로 감쇄시키는 것이 매우 바람직하다. 이것을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에서, BAW 공진기(302)는 BAW 공진기(304)와 다른 모드에서 작동한다. 이러한 방식의 필터(300) 디자인은 하나의 공진기의 저지 대역이 다른 하나의 불요 패스 대역들을 감쇄시킬 것이다.
비록 BAW 공진기들(302, 304)이 상술한 제한점들 내에서 임의의 모드수들만큼 떨어져 디자인될 수 있더라도, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, BAW 공진기(302)는 BAW 공진기(304)보다 1 또는 2 모드 낮은데서 작동하도록 디자인된다. 그리고 BAW 공진기(302)를 BAW 공진기(304)의 모드보다 1모드 낮게 디자인함으로써얻어지는 개선점이 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 도 4와 도 5는 모드2와 모드3에서 각기 작동하는 BAW 공진기(302)와 BAW 공진기(304)를 사용하여 디자인된 필터(300)에서 원하지 않는 패스 대역들(201)을 나타낸다. 도 6은 모드2에서 작동하는 BAW 공진기(302)와 모드3에서 작동하는 BAW 공진기(304)를 구비한 필터(300)의 동작을 나타내는데, 여기서 BAW 공진기(302)와 BAW 공진기(304)는 둘다 같은 중심 주파수에서 작동한다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, 1모드 분리로써 BAW 공진기들(302, 304)을 디자인하는 것은 하나의 공진기의 저지 대역이 다른 공진기의 불요의 패스 대역들을 감쇄시키도록 해주어, 원하지 않는 대부분의 패스 대역들(201)이 감쇄되도록 초래한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는, 가장 높은 두개의 모드들이 사용되는데, 이는 패스 대역(203)에 가장 가까운 원하지 않는 패스 대역(201)의 레벨이 더 높고 감쇄시키기가 더 어렵기 때문이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 필터(300)는 모드3과 모드4에서 각각 작동하는 BAW 공진기(302)와 BAW 공진기(304)를 사용하여 디자인된다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 원하지 않는 패스 대역들(201)은 BAW 공진기(302)와 BAW 공진기(304) 사이의 압전막(104) 두께를 보상함으로써, 그리고 이에 따라 전극(102)의 두께를 변화시켜 중심 주파수의 변화를 보상함으로써 감쇄된다. 이러한 필터(300)는 BAW 공진기(302)의 원하지 않는 패스 대역들(201)의 주파수를 BAW 공진기(304)의 패스 대역들로부터 변위시켜 하나의 공진기의 저지 대역이 다른 공진기의 불요 패스 대역들을 감쇄시키도록 한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타원 필터(300)의 회로 개략도를나타낸다. 상기 논의에서와 같이, 필터(300)는 모두 같은 중심 주파수에서 공진하는 5개의 병렬 LCR과 2개의 직렬 LCR 회로들로 구성된 로우 패스 Cauer C05 10 25 타입 필터로 만들어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 필터(300)의 직렬의 공진 회로들과 2개의 분로 캐패시터들은 BAW 공진기들(302, 304)의 등가의 직렬 LC 회로들에 의해 교체되어, 필터(300)가 두개의 압전 공진기들로 디자인되도록 해준다. 상술한 바와 같이, 하나의 공진기의 저지 대역이 다른 하나의 공진기의 원하지 않는 패스 대역들을 감쇄시키도록 고려되어, BAW 공진기(302)는 BAW 공진기(304)와 다른 모드에서 작동한다. 필터(300)의 직렬의 공진 회로들과 캐패시터들(CP2와 CP4)을 압전 공진기들(302, 304)로 교체하는 것은 단지 (N-1)/2 압전 공진기들만을 포함하는 N-폴, (N-1)/2 제로 타원 선단 광대역 필터의 제조를 가능하게 한다. 이러한 필터(300)는 많은 송수신기들에 의해 요구되는 엄격한 필터 요건들을 여전히 만족시키면서 현재의 필터들보다 덜 비싸고 더 소형이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 기판(811) 상에 제조된 광대역 필터(800)를 나타낸다. 필터(800)는 두개의 오버-모드형 BAW 공진기들(802, 804)과 공면의 도파 전송 라인들(806)의 5개의 단락 부분들, 및 세개의 칩 캐패시터들 (803)을 포함하는, 도 5에 도시된 바와 같은 디자인의, 5폴, 2-제로 타원 필터이다. 필터(800)는 또한 입력(801), 출력(809), 에어 브리지(805), 상부 접지 플레인(807), 하부 접지 플레인(813), 및 공진기 웰들(815)을 포함한다. 공면의 도파 스터브들은 인덕턴스로 기능하기 때문에, 이들은 다른 타입의 전송 라인들(806)로 대체될 수 있으나, 이들이 적당한 Q (바람직한 실시예에서는 약 300)를 갖는 한,리본 인덕턴스, 마이크로스트라이프, 서스펜디드 마이크로스트라이프, 또는 스트라이프라인에만 한정되지 않는다. 도 8 내지 도 10을 참조하면, 단락된 스터브들 (810, 812, 814)의 길이들(lss)은 다음 식에 의해 계산된다:
여기서,
ωo= 필터의 중심 라디안 주파수(2πfo),
Cp(n) = 스터브 튜닝 캐패시턴스 Cp1, Cp3, Cp5,
Zo= 전송 라인들(810, 812, 814)의 특성 임피던스들,
εeffr= 전송 라인들의 기판에 대한 유효 유전율,
c = 광속도, 2.997925 E8m/sec.
개방 스터브들(806)의 길이(los)는 다음 식에 의해 계산된다:
여기서,
ωo= 필터의 중심 라디안 주파수(2πfo),
Cp(n) = 공진기(802, 804) 분로 캐패시턴스들 Cp2, Cp4,
Zo= 전송 라인들(806)의 특성 임피던스,
εeffr= 전송 라인의 기판에 대한 유효 유전율,
c = 광속도, 2.997925 E8m/sec.
공진기들은 (가능한 경우) Cp2 및 Cp4와 같은 분로 캐패시턴스를 갖도록 디자인된다. 이것이 가능하지 않다면, 즉, 공진기 캐패시턴스 비율이 너무 크다면, Cp2 - Co1이나 Cp4 - Cp2 값들 중 작은 캐패시터들이 추가되어 중심 주파수를 시프팅하는 허용 오차를 보상하는데 사용된다 (Co1 및 Co2는 공진기 분로 캐패시턴스임).
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터(800)는 도 11을 참조하여 설명되는 바와 같이 제조된다. 단계(1102)에서, 사전 식각된 공진기 웰들(815)을 구비한 1000 미크론 두께의 용융 석영 기판(811)의 양측에 크롬으로 된 0.1 미크론 두께의 부속층과, 금으로 된 5 미크론 두께의 층에 의해 보호되는 구리로 된 100 미크론 두께의 최상층이 피착된다. 그 다음 단계(1104)에서, 기판(811)의 상부 및 하부측들은 둘다 원하는 금속화용 패턴을 노출하도록 포토리소그래피로써 프로세스된 다음, 화학적으로 식각되어 (단계 1106) 원하는 토포그래피(topography)를 달성한다. 단계(1108)에서, 알루미늄 전극(110) (바람직하게 0.2 미크론 두께)이 기판(811) 상에 피착되고, 이어서 단계(1110)에 의해서 실리콘 나이트라이드 버퍼층(108) (바람직하게 0.15 미크론 두께)이 알루미늄 전극(110) 상에 피착된다. 그런 다음, 단계(1112)에서, 압전막(106)이 실리콘 나이트라이드 버퍼층 상에 피착된다. 본 발명의 바람직한 실시예 (836.5 MHz 공진기)에 있어서, 압전막(106)은 3.15177 미크론 두께의 징크 옥사이드층을 포함한다. 단계 (1114)에서, 실리콘 나이크라이드버퍼층 (바람직하게 0.15 미크론 두께)은 압전막(106) 상에 피착되고, 마지막으로 단계 (1116)에서, 알루미늄 전극(104) (바람직하게 0.2 미크론 두께)이 버퍼층 상에 피착되어 공진기 형성이 완료된다. 여러 층들을 피착하는 동안, 마스킹 공정을 사용하는 스퍼터링 기계에서 수행되는데, 마스킹 공정을 사용함으로써 상호 작용이 얻어질 수 있는 한편, 개개의 층 두께가 최종 교정 주파수를 감시하는 광학적 전기적 수단에 의해 제어된다.
그런 다음 상술한 프로세스 단계들은 제2 BAW 공진기(804)를 위해 반복되거나, 또는 대안적으로 동시에 두개의 공진기들을 형성하는 마스크들이 사용될 수 있다 (여러 층들을 피착하는 동안 공진기들의 두께 사이의 약간의 차이를 나타내는 최종 교정은 제외됨). 단계(1117)에서, 칩 캐패시터들(803)과 에어 브리지들(805)을 포함하는 나머지 소자들이 필터(800)에 추가되고 프로세스는 단계 (1118)에서 끝난다.
다음의 예들은 본 발명의 실시예들을 설명하고, 어떠한 식으로도 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 모든 예들은 MDS (Microwave Design System) 휴렛 패커드 컴퓨터 분석 프로그램을 사용한 컴퓨터 시뮬레이트 회로에서 나온 것이다. 이 프로그램은 즈베레브(Zverev)에 의한Handbook for Filter Synthesis내의 표들의 내용과 같이 로우 패스 정규 L 및 C들을 교체함으로써 대응하는 로우 패스 프로토타입과 상이한 타원 대역 패스 필터들이 만들어지도록 해준다.
도 12의 그래프는 병렬 LC 회로 Q가 300이고 직렬 LC 회로 Q가 800 및 무한대인 (이 회로는 BAW 공진기들(302, 304)로 대체될 수 있음) 25 MHz의 대역폭을 갖는 필터(300)의 삽입 손실(insertion loss) 및 리턴 손실(return loss) 나타낸다. Q가 무한대인 직렬 LC 회로들을 사용해서도, 중간 대역에서 1.5 dB의 프랫한 손실이 발생하고, 대역 에지들에서 코일들의 Q가 유한하기 때문에 약 3 dB 정도의 플랫한 손실이 발생한다. 또한, 직렬 LC 회로의 Q를 800으로 낮추는 것은 중간 대역에 0.5 dB을 그리고 대역 에지들에서는 0.97 dB 이하의 손실만을 추가할 뿐이다.
BAW 공진기(304)로부터 모드 분리가 없고 (둘다 모드 3에서 작동하는 경우), 1모드 분리가 있고, 2모드 분리가 있는 BAW 공진기(302)를 갖는 필터(300)의 시뮬레이션 결과가 도 13 내지 도 15에 도시되어 있다. 이로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 1모드 분리와 2모드 분리를 갖는 동작들은 둘다 원하지 않는 패스 대역들(201)을 적어도 32 dB로 개선시키며, 2모드 분리를 갖는 동작이 가장 좋은 결과를 준다. 높은 모드 넘버의 공진기들이 사용될 수 있는 협대역 필터들에 대해, 모드 분리 수는 2 이상일 수 있으며 높은 모드의 공진기가 작동하는 대역폭 및 모드에 따른다. 도 16은 모드 2에서 작동하는 공진기(302)와 모드 4에서 작동하는 공진기(304)를 갖는 필터(300)의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 필요한 Q가 모드 1의 사용을 허용하는 경우, 비슷한 결과들이 도 17에서와 같이 얻어질 수 있는데, 여기서 공진기(302)는 모드 1에서 작동하고 공진기(304)는 모드 4에서 작동한다.
BAW 공진기들(302, 304) 간에 상이한 전극 두께를 갖는 필터(300)의 시뮬레이션 결과가 도 18에 도시되어 있다. 이 시뮬레이션에서, BAW 공진기(302)는 두께가 0.10 마이크로미터인 전극(102)과 두께가 3.2507 마이크로미터인 압전막을 포함하고, BAW 공진기(304)는 두께가 0.29 마이크로미터인 전극(102)과 두께가 3.05935 마이크로미터인 압전막을 포함한다. 이로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 이 방법은 BAW 공진기들(302, 304)의 모드 분리 방법 만큼 효율적이지는 않지만, 높은 주파수의 원하지 않는 패스 대역(201)을 22 dB로 감소시키고 낮은 주파수의 원하지 않는 패스 대역들(201)을 43 및 71dB로 각각 감소시킨다.
본 발명의 설명, 특정한 세부 사항들, 및 상술한 도면들은 본 발명의 범위를 제한하는 의미가 아니다. 예를 들어, 상이한 모드들과 변화하는 압전막(106) 두께를 갖는 BAW 공진기들의 조합은 원하지 않는 패스 대역들을 감쇄시키는데 사용될 수 있다. 본 발명자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 여러 변형들이 만들어 질 수 있음을 의도하며, 이러한 모든 변형들은 다음의 청구항들의 범위 내에 들어오는 것으로 여겨진다.

Claims (7)

  1. 제1 모드 넘버에서 작동하고, 제1 전극 두께를 갖고, 제1 중심 주파수에서 작동하는 제1 벌크 음향파(BAW) 공진기; 및
    상기 제1 모드 넘버와 다른 제2 모드 넘버에서 작동하고, 제2 전극 두께를 갖고, 실질적으로 상기 제1 중심 주파수에서 작동하는 제2 BAW 공진기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 두께는 상기 제2 전극 두께와 다른 것을 특징으로 하는 필터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 BAW 공진기에 접속된 전송 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 BAW 공진기에 접속된 디자인 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 BAW 공진기에 접속된 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  6. 홀수 차수, N-폴, (N-1)/2 제로 필터에 있어서,
    (N-1)/2 벌크 음향파(BAW) 공진기들 - 여기서, N>4이고, 적어도 두개의 공진기들의 모드 넘버가 서로 다름 -; 및
    디자인 코일들과 전송 라인들로 구성된 군으로부터 선택된 N 소자들
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
  7. 제6 항에 있어서,
    N 캐패시터들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
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