KR19980069740A - 탄성 표면파 다중모드 필터 - Google Patents

탄성 표면파 다중모드 필터 Download PDF

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KR19980069740A
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Abstract

탄성 표면파 다중모드 필터는 결합부에 의해 음향 결합되고 탄성 표면파의 전파 방향과 수직인 방향으로 압전 기판상에 근접하게 배치된 두 개의 탄성표면파 공진기를 구비하며, 각각의 탄성표면파 공진기는 발형상전극과, 탄성표면파의 전파 방향과 평행한 방향으로 발형상전극 양측 가까이에 배치된 두 개의 반사기를 구비하고, 발형상전극은 전기 신호를 입력하는 신호 단자부와 탄성 표면파를 여진하는 여진부를 포함하고, 각각의 반사기는 글레이팅부와 단자부를 포함하며, 결합부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도는 발형상전극의 여진부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도 보다 약간 크다.

Description

탄성 표면파 다중모드 필터
본 발명은 탄성 표면파 다중모드 필터에 관한 것으로, 특히 횡-결합형 다중모드 필터에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 IDT(Interdigital Transducer)를 이용한 탄성 표면파 공진기를 탄성 표면파의 전파 방향과 수직인 방향에 배열되는 횡결합형 다중모드 필터에 관한 것이다.
최근에, 탄성 표면파 필터는 소형이고, 뚜렷한 필터 특성을 갖기 때문에, 휴대용 전화와 같은 이동 통신 터미널에 이용된다.
탄성 표면파 필터중에서 횡결합형 다중모드 필터는 협대역 필터로서 적절한 특성을 갖는다. 특히, 수정 기판 사용으로, 온도 안정성면에서도 좋고 약 0.05%의 비대역폭을 가지는 협대역 필터를 실현할 수 있었다.
또한, 횡결합형 다중모드 필터는 대역폭밖의 스퓨리어스 응답이 적게 발생하기 때문에 휴대 전화용 IF(Intermediate Frequency) 필터로서 사용된다.
그러나, 최근 서비스가 개시된 PHS와 같은 디지탈 무선 전화를 구비한 이동 통신 단말에는, 시스템의 디지탈에 따라서, 약 0.1%의 비대역폭과 양호한 온도 안정성을 갖는 필터가 요구된다.
약 0.1%의 비대역폭을 가지는 필터를 실현하기 위해서는, 이하와 같은 종래의 두가지 방법이 있다.
한가지 방법은 양호한 온도 안정성과 큰 전기 기계 결합 계수를 가지는 압전 기판을 사용하는 것이고, 나머지 방법은 수정 기판을 사용하여 횡결합형 다중모드 필터이외에 다른 복잡한 필터 구조를 사용하는 것이다. 그 예로서는 아직 심사청구되지 않은 일본 특허 공개공보 제 94-232687호에 기개된 것과 같은 복합 수직 모드 공진기 필터이다.
지금까지 이용가능하고 양호한 온도 안정성을 가지며 큰 전기 기계 결합 계수를 가지며 전술된 설계를 이룰 수 있는 유일한 기판 재료는 Li2B4O7한가지로 구성된다.
그러나, Li2B4O7는 탄성 표면파에 대한 제 2 차 온도 계수는 수정 기판보다도 더 크고 물에 쉽게 부식되기 때문에, 필터를 제조하는데에 어려움이 있다.
전술된 심사청구되지 않은 일본 특허 공개공보 제 94-232687호에 개시되어 있는 것과 같은 복합 수직 모드 공진기 필터는 두 개의 IDT와 그양측에 있는 반사기로 구성되어, 필터 크기는 크고 대역폭이외의 불필요한 스퓨리어스 응답이 상당히 많이 발생되기 때문에, 그로 인해 노이즈가 야기된다.
본 발명은 결합부에 의해 음향적으로 결합되고 탄성 표면파의 전파 방향과 수직인 방향으로 압전 기판상에 가깝게 배열된 두 개의 탄성 표면파 공진기를 구비하는 탄성 표면파 다중모드 필터를 제공하며, 각각의 탄성 표면파 공진기는 두 개의 발형상전극(interdigital transducer) 및 탄성 표면파의 전파 방향과 평행한 방향으로 발형상전극의 양측에 가깝게 배치된 두 개의 반사기를 구비하며, 이 발형상전극은 탄성 표면파를 여진하는 여진부 및 전기 신호를 입력하는 신호 단자부를 갖고, 이 반사기는 반사기부 및 단자부를 각각 가지며, 여기서 결합부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도는 발형상전극의 여진부를 통해 전파하는 탄성 표면파 속도 보다 약간 크다.
결합부가 탄성 표면파의 전파 방향으로 배열된 다수의 슬릿(slit)을 가지는 금속 전극으로 형성된 경우에, PHS 등에 사용하는 IF 필터로서 적절한 약 0.1%의 비대역폭을 가지는 탄성 표면파 다중모드 필터를 얻을 수 있다.
또한, 발형상전극내 신호 단자부의 일부가 탄성 표면파의 전파 방향으로 배열되는 다수의 슬릿을 갖는 금속 전극으로 형성된 경우에, 고주파수측상에 억제된 스퓨리어스 응답을 가지는 탄성 표면파 다중모드 필터를 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 환경을 고려하여 이루어져 왔으며, 본 발명의 목적은, 단순한 구성으로, 대역폭이외의 스퓨리어스 응답 발생이 적고 약 0.1%의 비대역폭을 가지는 필터를 얻기 위해서 횡결합형 탄성 표면파 다중모드 필터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 횡결합형 탄성 표면파 다중모드 필터의 구성 부분을 통하여 전파하는 탄성 표면파의 속도 간의 관계를 조절함으로써, 대역폭의 확대와 함께 스퓨리어스 응답을 억제하는 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 탄성 표면파 다중모드 필터의 제 1 실시예의 구성을 도시한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 탄성 표면파 다중모드 필터의 제 2 실시예의 구성을 도시한 도면.
도 3 은 횡결합형 다중모드 필터의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4 는 결합부의 폭과 대역폭과의 관계를 도시한 그래픽.
도 5 는 본 발명에 따른 제 1 실시예에서 결합부의 구성을 도시한 도면.
도 6 은 발형상전극의 통상적인 구성을 도시한 도면.
도 7 은 여진부의 폭과 탄성 표면파의 모드와의 관계를 도시한 그래픽.
도 8 은 여진부의 폭과 탄성 표면파의 모드와의 관계를 도시한 그래픽.
도 9 는 여진부의 폭과 탄성 표면파의 모드와의 관계를 도시한 그래픽.
도 10 은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 필터의 대역 통과 특성을 도시한 그래픽.
도 11 은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 필터의 대역 통과 특성을 도시한 그래픽.
도 12 은 본 발명에 따른 탄성 표면파 다중모드 필터에 관한 제 3 실시예의 구성을 도시한 도면.
도 13 은 본 발명에 따른 탄성 표면파 다중모드 필터의 제 3 실시예의 구성을 도시한 도면.
도 14 는 본 발명에 따른 탄성 표면파 다중모드 필터에 관한 제 3 실시예의 구성을 도시한 도면.
도 15 는 본 발명에 따른 탄성 표면파 다중모드 필터의 제 4 실시예의 구성을 도시한 도면.
도 16 은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 필터에 관한 대역 통과 특성을 도시한 그래픽.
도 17 은 본 발명에 따른 제 5 실시예의 필터에 관한 대역 통과 특성을 도시한 그래픽.
도 18 은 본 발명에 따른 탄성 표면파 다중모드 필터의 제 6 실시예에 관한 구성을 도시한 도면.
도 19 는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 필터에 관한 대역 통과 특성을 도시한 그래픽.
도 20 은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 변형예에 관한 구성을 도시한 도면.
도 21 은 본 발명의 탄성 표면파 다중모드 필터에 있어서, 발형상 패턴으로 형성된 결합부내 구성을 도시한 도면.
도 22 는 본 발명의 탄성 표면파 다중모드 필터에 있어서, 빗형 패턴으로 형성된 결합부내 구성을 도시한 도면.
도 23 은 본 발명에 따른 종속 접속된 두 개의 횡결합형 다중모드 필터를 포함하는 횡결합형 다중모드 필터의 실시예에 관한 구성을 도시한 도면.
도 24 는 본 발명에 따른 종속 접속된 두 개의 횡결합형 다중모드 필터를 포함하는 횡결합형 다중모드 필터의 실시예의 구성을 도시한 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,8 : 압전 기판
2a,2b,9a,9b,20 : 발형상전극
3a,3b,4a,4b,10a,10b,11a,11b : 반사기
5,12,55 : 결합부
13a,13b : 신호 단자부
31 : 글레이팅부
53,54 : 여진부
57 : 전극부
58 : 부유 전극
상술된 발형상전극(이후 IDT라고 칭함)은 이전에 기술된 바와 같이 여진부 및 신호 단자부로 형성된다. 통상적으로, 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등과 같은 금속 재료는 신호 단자부 및 여진부에 사용된다. IDT의 여진부는 종래 사용된 IDT 에서와 같은 방법으로 일정 간격으로 배치된 다수의 전극 핑거로 형성된다.
전극 핑거는 신호 단자부에 전기적으로 접속된 발형상전극과, 결합부에 전기적으로 접속된 발형상 전극으로 구성된다. 발형상전극은 교차 배열되고 일정 간격으로 배치되어 탄성 표면파를 여진하는 여진부를 형성한다.
전극 핑거 폭은 전극 핑거간의 이격 거리와 동일하고, 예를 들어 3.2㎛일 수 있다.
결합부는 여진부 또는 신호 단자부에 사용된 것과 유사한 금속 재료(Al,Au,Cu,Ti 등)로 형성될 수 있다. 그러나, 선택적으로, 여진부에 사용된 것과 는 다른 금속 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, Al은 여진부에 사용될 수 있고, Au는 결합부 및 신호 단자부에 사용될 수 있다.
결합부내 슬릿은 탄성 표면파 전파 방향의 폭을 가지는 발형상 구성으로 배열된 공간을 나타내며 전파 방향과 수직인 방향으로 길고 좁다. 슬릿부에서, 압전 기판 표면은 공기에 노출된다.
필터 효율면에서, 결합부내 슬릿은 탄성 표면파의 전파 방향으로 일정 간격 이격되게 배열되는 것이 바람직하다. 신호 단자부내 형성된 슬릿은 결합부와 같은 동일 구조를 가지기도 한다.
또한, 본 발명의 탄성 표면파 다중모드 필터는, 발형상전극의 여진부가 일정 간격 이격된 다수의 전극 핑거로 구성되고 슬릿 폭(b)과 슬릿 간격(a)과의 비율(a/b)은 전극 핑거의 간격(c)과 폭(d)과의 비율(d/c) 보다 크게 하는 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 만일 (c)=(d)=3.2㎛인 경우, (a) 및 (b)는 거의 (a)=4.8㎛ 이고 (b)는 1.6㎛일 수 있다.
결합부는 상호 전기적으로 절연되어 접지된 두 개의 전극부 및 상호 전기적으로 절연된 두 개의 전극부 간의 공간에 배치된 다수의 부유 전극(floating electrodes)으로 구성되며, 부유 전극은 탄성 표면파의 전파 방향으로 배열된다.
여기서, 결합부를 구성하는 두 개의 전극부 및 부유 전극은 이전에 언급된 결합부에 사용된 것과 유사한 금속 재료(Al,Au,Cu,Ti 등)로 형성될 수 있다.
부유 전극은 이전에 언급된 결합부내 슬릿과 유사한 구조를 갖는다. 다시말하면, 부유 전극은 탄성 표면파의 전파 방향의 일정 폭을 가지며, 전파 방향에 수직인 방향으로의 길고 좁은 일정한 형태로, 탄성 표면파의 전파 방향으로 일정 간격으로 배치되어 있다.
또한, 부유 전극을 가지는 탄성 표면파 다중모드 필터는 발형상전극의 여진부가 일정 간격 이격된 다수의 전극 핑거로 구성되고 부유 전극의 간격(f)과 폭(e)과의 비율(e/f)이 전극 핑거의 간격(c)과 폭(d)과의 비율(d/c) 보다 크게 하는 방법으로 구성될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 관련하여 이하의 실시예에 기초하여 상세히 설명될 것이다. 실시예 및 도면은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되지 않는다.
제 1 실시예
도 1 은 본 발명에 따른 다중모드 음파 필터의 제 1 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 1 을 참조하여, 직사각형(1)은 압전 기판을 나타내며, 약 2.0㎜ × 5.0㎜정도의 크기를 갖는다. 본 발명의 탄성 표면파 다중모드 필터는 횡결합형 종류에 속하는 필터이며, 두 개의 탄성 표면파 공진기는 탄성 표면파의 전파 방향에 수직인 방향으로 압전 기판상에 배치된다.
1개의 탄성 표면파 공진기는 중안에 배치된 발형상전극(IDT)(2a) 및 지면의 수평 방향으로, 즉 탄성 표면파의 전파 방향과 평행한 방향으로, IDT(2a)의 양측 가까이에 배치된 반사기(3a,4a)를 포함한다.
동일 방법으로, 다른 탄성 표면파 공진기는 IDT(2b) 및 그 양측에 배치된 반사기(3b,4b)를 포함한다.
여기서, 각각의 IDT(2a,2b)는 신호 단자부(51,52) 및 여진부(53,54)를 포함한다. 여진부(53,54)는 지면의 상부측에서 하부측으로 연장하는 상부 발형상전극(또한 전극 핑거로 언급됨)과, 하부측에서 상부측으로 연장하는 하부 발형상전극을 포함한다. 상부 전극 및 하부 전극은 동일 간격으로 교차로 배열된다. 신호 단자부(51,52)는 지면의 수평방향으로 길고 좁은 형태이며 상부 전극을 전기적으로 접속시킨다. 여진부는 지면의 수평 방향으로 탄성 표면파를 여진하는 부분이다.
각각의 반사기(3a,4a,3b,4b)는 IDT에서의 경우와 같이 글레이팅부(31) 및 단자부(32)를 포함한다. 글레이팅부(31)는 IDT의 여진부(53,54)에 대응하고 단자부(32)는 IDT의 신호 단자부(51,52) 에 대응한다.
반사기의 글레이팅부(31)는 단자부(32)에 전기 접속되어 지면의 수직 방향으로 연장하는 동일 길이의 길고 좁은 전극을 포함하고, 반사기의 단자부(32)는 IDT(51)의 신호 단자부와 유사한 형태를 갖기도 한다.
여기서, 어느 하나의 IDT의 신호 단자부는 실제로 전기 신호가 입력되는 터미널이다. 다른 IDT의 신호 단자부는 여진된 탄성 표면파로 부터 얻어진 전기 신호를 출력하는 터미널이다.
IDT의 신호 단자부(51,52) 및 반사기의 단자부(32)는 신호측 버스 바로 불리어지기도 한다. 이 두 개의 탄성 표면파 공진기는 금속 전극으로 형성된 결합부(5)와 음향 결합된다. 결합부(5)는 공통 버스 바라고 불리어진다.
도 1를 참조하여, 공통 버스 바(5)는 두 개의 탄성 표면파 공진기 간에 배치되고 IDT의 여진부(53,54)의 금속 전극 및 반사기의 글레이팅부(31)에 전기적으로 접속된다. 공통 버스 바는 금속 스트립의 글레이팅(grating) 구조 형태이다.
여기서, 글레이팅 구조란, 공통 버스 바(5)의 중심 부근에 일정 폭을 가지는 길고 좁은 슬릿을 수평방향으로 등간격으로 설치하는 것이고, 금속 전극이 발형상전극 구조로 배열된다. 공통 버스 바(5)의 수직 방향의 양 단부는 여진부(53,54)의 각각의 전극에 전기 접속된다. 수직 방향으로의 공통 버스 바(5)의 폭이 IDT의 전극 주기 보다 약 몇 배 크다.
슬릿은 전극이 없는 공간이며, 그 공간에서 압전 기판 하부는 공기에 노출된다. 슬릿의 간격이 일정할 필요는 없다.
슬릿의 폭 및 슬릿간의 금속 전극의 폭은 IDT내 여진부의 발형상전극의 경우에서와 같이 모두 3.2㎛일 수 있다. 그러나, 금속 전극의 폭(a)은 후에 기술될 이유로 인해 슬릿의 폭(b) 보다 큰 것이 바람직하다. 선택적으로, 슬릿의 폭(b)과 금속 전극의 폭(a)과의 비율(a/b)은 IDT의 발형상전극의 간격(c)과 발형상전극의 폭(d)과의 비율(d/c) 보다 큰 것이 바람직하다.
예를 들어, 금속 전극의 폭(a)은 4.8㎛가 바람직하고, 슬릿의 폭(b)은 1.6㎛가 바람직하다.
여기서, 압전 기판은, 전기 신호가 금속 전극에 인가되는 경우 기판의 표면상에 탄성 표면파를 발생시킬 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 비록 종래에 사용되었던 Li2B4O7를 사용할 수도 있지만, 뛰어난 온도 안정성을 나타내는 수정을 사용하는 것이 바람직하다.
수정을 사용한 압전 기판안에서, 온도 안정성을 고려할 때 ST컷 수정, AT컷 수정 등과 같은 회전 Y컷 수정을 사용하는 것이 바람직하다.
탄성 표면파 공진기의 각각의 구성 요소는 금속 재료가 이용되지만, 필터의 대역 특성을 고려할 때, 비교적 작은 저항성을 가지는 금속, 예를 들어 Al, Au,Cu, Ti 등을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 이것들 중에서, 전기 전도성 및 내부식성을 고려하여, Al을 사용하는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 횡결합형 탄성 표면파 다중모드 필터에서, 탄성 표면파는 전기 신호가 상부 탄성 표면파 공진기의 신호 단자부(신호측 버스 바)에 입력되는 경우 지면의 수평 방향으로 여진부(2a)의 발형상전극에서 발생된다.
음향 결합을 함으로써, 탄성 표면파는 지면의 수평 방향으로 하부 탄성 표면파 공진기의 여진부(2b)의 발형상전극에 발생된다. 발생된 탄성 표면파는 하부 신호 단자부(신호측 버스 바)로 부터 전기 신호로서 출력된다.
본 발명의 제 1 실시예는 결합부를 글레이팅 구조로 하는 것을 특징으로 한다.
결합부의 글레이팅(발형상전극) 구조는, 결합부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도가 균일한 금속 필름의 경우 보다 더 늦어지고, 이로 인해 결합부의 영역을 통해 그리고 IDT의 발형상전극부의 영역을 통해 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도에서의 차가 감소된다. 따라서, 두 개의 탄성 표면파 공진기 간의 음향 결합이 강해져서, 대역폭을 확대하여 요구조건을 만족시키는 소망의 비대역폭을 가지는 필터를 제조하는 것이 가능해진다.
이후에, 횡결합형 다중모드 필터의 동작 원리가 설명될 것이다.
도 3 은 횡결합형 다중모드 필터의 일부를 도시한다.
필터는 도 1에서와 같이 두 개의 탄성 표면파 공진기(신호측 버스 바(51) 및 여진부(53), 신호측 버스 바(52) 및 여진부(54))와, 결합부(55)(공통 버스 바)를 포함한다. 여기서, 결합부(55)(공통 버스 바)는 균일한 금속 전극인 것으로서 도시되고, 도 1 의 것과는 다르다.
평행하게 가깝게 배열된 두 개의 음파 공진기는 공진기 간에 음향 결합이 발생한다. 결국, 두 개의 공진 모드(ψa, ψb)는 도 3에 도시된 바와 같이 여진된다. 이러한 두 개의 공진 모드는 다른 공진 주파수(fa,fb)를 가지며, 주파수 차는 횡모드 결합형 공진기 필터의 대역폭을 결정한다. fa와 fb 간의 주파수 차는 각각의 공진기내 SAW(탄성 표면파) 에너지 감금 정도에 따라 다르다.
도 3의 오른쪽편은 주파수(fa, fb)를 결정하기 위해 탄성 표면파의 전파 속도의 차에 기초하여 횡결합형 다중모드 필터를 모델화한 것이다. 여기서, 여진부(53,54), 결합부(55), 및 신호측 버스 바(51,52)를 통해 전파하는 탄성 표면파 전파 속도는 Vidt, Vgap, Vbus 로 각각 나타낸다. 이러한 3개의 속도는 탄성 표면파의 에너지가 여진부(53,54)내로 한정되도록 이하의 식을 충족시켜야 한다.
[수학식 1]
만일 두 개 모드의 SAW 에너지가 스칼라 포텐셜(ψa,ψb)에 접근되는 경우, 스칼라 포텐셜(ψa,ψb)은 이하의 식을 충족시킨다 라고 공지되어 있다.
[수학식 2]
ψi : ψa, ψb
ω : 각주파수
V : Vidt, Vgap, Vbus
만일 ψa, ψb의 전파 속도가 Va, Vb로 각각 나타내는 경우, Va, Vb는 이하의 식을 만족시키는 값을 취한다.
[수학식 3]
[수학식 4]
W : 여진부의 폭
G : 결합부의 폭
[수학식 5]
[수학식 6]
[수학식 7]
i= a, b
속도(Va,Vb)가 정해진 경우, 두 개의 공진 모드에 대한 공진 주파수(fa, fb)가 결정된다. 차(fa-fb)는 대역폭을 결정한다. 상기 주장에서는 여진부의 폭, 결합부의 폭, 신호측 버스 바 영역과, 여진부 및 결합부를 통해 전파하는 탄성 표면파 속도에 따라 대역폭의 폭이 변한다는 것을 보여준다.
도 4는 탄성 표면파의 전파 속도(Vgap) 및 결합부의 폭에 관하여 대역폭의 변화를 도시한다. 이 도면에서는 결합부의 폭이 일정할 경우 대역폭은 속도(Vgap)를 감소시킴으로써 확대될 수 있다는 것을 나타내고 있다. 실제로 속도(Vgap)를 감소시키기 위해, 결합부는 도 1 에 도시된 바와 같은 글레이팅 구조를 갖는다.
도 1 의 결합부의 구조는 도 5에 도시된 바와 같이 IDT의 비교차부(61), 균일한 금속 전극 필름부(62), 글레이팅부(63)로 나누어진다. 그러므로, 결합부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도가 3개 부분을 통해 전파하는 속도의 평균값에 거의 가깝다라고 가정된다. 여기서, 슬릿을 가지는 글레이팅부를 통해 전파하는 탄성 표면파 속도는 균일한 금속 전극 필름을 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도 보다 더 낮다. 그러므로, 이러한 방법에서 대역폭은 일부의 결합부를 금속 스트립의 글레이팅 구조로 함으로써 확대될 수 있다.
금속 전극 필름의 영역이 크기 때문에, 탄성 표면파의 전파 속도는 글레이팅의 라인폭이 증가함에 따라 감소한다. 그러므로, 결합부내 글레이팅부의 라인폭이 증가함에 따라, 대역폭은 확대될 수 있다. 여기서 만일 글레이팅부의 라인폭이 IDT의 글레이팅부(53)의 라인폭 보다 큰 경우, 글레이팅부(63)를 통해 전파하는 속도는 IDT의 여진부(53)를 통해 전파하는 속도 보다 더 느리며, 그로 인해 모드의 감금이 없어진다. 그러나, 상술된 바와 같이, IDT의 결합부(55)를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도는 3개 영역에 대한 속도의 평균값이기 때문에, 모드 감금이 발생한다.
제 1 실시예의 구체예로서, 이하와 같은 245Hz의 중앙 주파수의 횡결합형 다중모드 필터를 제작하였다.
압전 기판 : ST컷 수정
IDT의 전극 주기 : 12.8㎛
IDT의 발형상전극의 라인폭(d) : 3.2㎛
IDT의 발형상전극의 간격(c) : 3.2㎛
IDT의 발형상전극의 필름 두께 : 0.15㎛
IDT의 전극쌍의 수 : 200쌍
반사기의 전극쌍의 수 : 200쌍
IDT의 여진부의 폭(W) : 7λ
결합부의 폭(G) : 1.8λ
공통 버스 바의 금속 전극폭(a) : 4.8㎛
공통 버스 바의 슬릿폭(b) : 1.6㎛
금속 전극 및 IDT 의 재료 : Al
도 10(a)는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 필터의 대역 통과 특성을 도시한다. 도 10(b)는 공통 버스 바가 전체적으로 균일한 금속 전극으로 형성되는 경우 대역 통과 특성을 도시한다.
여기서, IDT의 여진부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도는 Vidt=3143m/s 이다. 도 10(a)의 글레이팅 구조를 가지는 공통 버스 바에서의 전파 속도는 3148 m/s이다. 균일한 금속 전극 필름으로 구성된 공통 버스 바에서의 전파 속도는 3156m/s 이다.
대역폭은 도 10(a)에서 300kHz인 반면에, 도 10(b)에서는 230kHz이다.
따라서, 결합부(공통 버스 바)가 글레이팅 구조를 갖도록 함으로써, 거의 1.3배 정도 더 큰 대역폭이 얻어질 수 있다 라는 것을 이해할 것이다.
또한 비대역폭(300kHz/245MHz)은 거의 0.12%이고, PHS와 같은 디지탈 무선 전화에 대한 설계 요구조건을 만족한다.
도 4 는 결합부의 폭(G)이 10λ 이상인 경우, 비통과 대역폭은 0.01% 이하일 것이고, 결합부의 속도(Vgap)가 감소되어도, 이 값은 실제 사용에서 용인가능한 값은 아니다. 그러므로, 결합부의 폭(G)은 10λ이하 인 것이 바람직하다.
다음에, 결합부, 여진부 및 신호 단자부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도 차가 기술될 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이 결합부를 포함하는 IDT(20)에 관하여 기술될 것이다. 즉, IDT(20)의 결합부는 IDT의 비교차부(61), 균일한 금속 전극 필름부(62) 및 글레이팅부(63)로 형성된다. 여기서, ST컷 수정은 압전 기판의 재료로서 사용되고, 약 0.36㎛ 두께의 Al은 IDT(20) 각 부분에 전극 재료로서 사용된다.
또한, 도 5에 도시된 IDT(20)의 비교차부(61)의 폭(p)은 2.445㎛이고, 글레이팅부(63)의 폭(r)은 1.252㎛이고, IDT(20)의 여진부(53)의 라인폭은 전극 반주기의 50%이며, 여진부(63)의 라인폭은 전극 반주기의 60%이다.
이 경우에, 균일한 금속 전극 필름 밑을 전파하는 탄성 표면파의 속도(Vmetal)는 약 3149m/s이고, 여진부(53)를 통하여 전파하는 탄성 표면파의 속도(Vidt)는 약 3092m/s이다. 또한, 도 5의 신호 단자부(51)는 균일한 금속 전극 필름으로 형성되기 때문에, 신호 단자부(51)를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도(Vbus)는 약 3149m/s 속도이다.
다른 한편, 결합부(55)가 상술된 바와 같이 3개 부(61,62,63)로 형성되기 때문에, 결합부(55)를 통하여 전파하는 탄성 표면파의 속도는 실험적으로 측정될 수 없다. 그러나, 결합부(55)를 통하여 전파하는 탄성 표면파는 이하의 계산에 의해 추론될 수 있다.
결합부의 각 부분을 통하여 전파하는 탄성 표면파의 속도는 다음과 같다: IDT(20)의 비교차부(61) 에서 3104m/s , 균일한 금속 전극 필름부(62)에서는 3149m/s이고, 글레이팅부에서는 3087m/s이다.
상술된 각각의 폭 및 각 부분에서의 전파 속도로 부터 전반적으로 결합부에서의 속도(Vgap)는 이하의 방법으로 계산될 수 있다.
Vgap = (3104 × 2.445 × 2 + 3149 × 1.252 × 2 + 3087 × 3.635) /( 2.445 × 2 + 1.252 × 2 + 3.635) = 3109m/s
따라서, 상기 전파 속도는 이하의 관계식을 만족한다:
Vmetal = Vbus Vgap Vidt
IDT(20)의 비교차부(61)를 제외한 도 5의 결합부(55)의 일부는 접지 단자부(56)라고 불리어진다. 다시말하면, 접지 단자부(56)는 균일한 금속 전극 필름부(62) 및 글레이팅부(63)로 형성된다.
접지 단자부(56)를 통하여 전파하는 탄성 표면파 속도(Vcommon)는 다음과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 8]
따라서, 신호 단자부(51)에서의 전파 속도(Vbus)(=3149m/s) 및 접지 단자부(56)에서의 속도(Vcommon)는 Vbus Vcommon 라는 관계식을 만족한다.
이 경우에 있어서, 도 10(a)에서와 유사한 광대역을 가지는 필터 특성은 도 19에 도시된 바와 같이 관찰되며, 종래의 경우와 비교했을 때 대역폭을 약 19% 확대할 수 있었다.
여기서, 결합부가 균일한 금속 전극 필름으로 형성되는 종래 구성에서, Vmetal = Vbus = Vgap Vidt 식이 만족된다.
다음에, 신호 단자부(51)가 상기 구성에 부가하여 글레이팅 구조를 포함하는 경우에 대하여 설명될 것이다.
예를 들어, 만일 신호 단자부(51)가 금속 전극의 라인폭을 30%로 한 글레이팅 구조를 포함하는 경우, 속도(Vbus)는 3101m/s 가 된다. 따라서, Vmetal Vgap Vbus Vidt 식을 만족한다.
이 경우에, 스퓨리어스 응답 레벨은 대역폭의 고주파수에서 상당히 억제된다.
다음에, 도 5에 도시된 결합부의 글레이팅부(63)의 폭이 5㎛이고 신호 단자부 20%의 금속 전극의 라인폭을 가지는 글레이팅 구조로 이루어진 경우에 관하여 설명될 것이다.
여기서, 속도(Vbus, Vgap)는 약 3106m/s이므로, 이하의 관계식을 만족한다:
Vmetal Vbus = Vgap Vidt
이 경우에, 대역폭은 23% 만큼 확대되면서, 스퓨리어스 응답 레벨은 상당히 억제된다.
다음에, 도 5에 도시된 결합부의 글레이팅부(63)의 폭이 7㎛이고 신호 단자부(51)가 금속 전극의 라인폭을 가지는 20%의 글레이팅 구조로 이루어진 경우에 관하여 설명될 것이다.
여기서, 속도(Vgap)는 약 3104m/s이 되고, Vmetal Vbus Vgap Vidt 식을 만족한다.
이 경우에, 대역폭은 11% 만큼 확대되면서, 스퓨리어스 응답 레벨은 상기 경우와 같이 억제된다.
제 2 실시예
도 2 는 본 발명에 따른 탄성 표면파 다중모드의 제 2 실시예를 도시한다. 도 1 에서와 같이, 필터는 IDT(9a,9b) 및 반사기(10a,11a,10b,11b)를 포함하며, IDT 각각은 여진부 및 신호 단자부로 구성된다. 두 개의 탄성 표면파 공진기는 결합부(12)와 음향 결합된다.
이 실시예에서, IDT의 신호 단자부(신호측 버스 바)(13a,13b) 및 반사기의 단자부(32)의 일부는 금속 스트립의 글레이팅 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
통상적으로, 대역폭밖의 스퓨리어스 응답 존재는 대역폭밖의 감폭(damping) 특성에 나쁜 영향을 끼친다. 그러므로, 가능한한 스퓨리어스 응답을 많이 억제하는 것이 바람직하다. 도 2에 도시된 구조는 고주파수측에서의 스퓨리어스 응답을 억제할 때 개선될 수 있다. 이러한 결과로, 억제된 스퓨리어스 응답을 가지며 약 0.1%의 비대역폭을 가지는 필터를 얻을 수 있다.
탄성 표면파의 전파 속도 및 IDT의 여진부 폭에 대해 이후에 설명될 것이며, 고주파수측에서의 스퓨리어스 응답에 영향을 미치는 요인이 된다. 도 6 은 횡결합형 다중모드 필터로 구성된 탄성 표면파 공진기의 통상적인 예를 도시한다.
신호측 버스 바 영역(51,52) 및 여진부 영역(53)에 대한 모델이 도 6 의 오른편에 도시된 것과 같이 제작되는 경우, SAW 에너지는 여진부내로 감금된다.
여기서, 감금된 모드 수는 여진부의 폭(W)에 의해 결정된다. 예를 들어, 도 6 의 왼쪽편에 도시된 것과 같이 두 개의 모드(ψ0(기본 모드), ψ1(고도의 모드))가 있다. 여진부의 폭(W)이 증가함에 따라 발생된 모드 수가 증가한다라고 공지되어 있다.
도 7 내지 도 9는 여진부의 폭(W)과 탄성 표면파의 모드 사이의 관계를 도시한다. 각각의 도면에 관하여, 수평축(횡좌표 축)은 IDT의 전극 주기(λ)로 규격화된 여진부의 폭을 나타내고, 수직축(세로좌표 축)은 각 모드의 탄성 표면파의 전파 속도의 역수를 나타낸다. 도 7 내지 도 9 에서, 신호측 버스 바를 통해 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도(Vbus)는 각각 3156m/s, 3152m/s, 3148m/s 이다.
여진부의 폭이 증가함에 따라, 고도 모드의 탄성 표면파가 나타난다는 것을 도면에서 도시하고 있다. 고주파수측에서 스퓨리어스 응답으로 작용할 때, 이러한 고도 모드는 필터에 나쁜 영향을 끼친다.
도 7 내지 도 9의 비교로, 전파 속도(Vbus)가 증가함에 따라, 고도 모드를 제공하는 여진부의 폭이 증가함을 알 수 있다. 다시 말하면, 터미널측 버스 바 영역을 통해 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도(Vbus)가 감소함에 따라, 여진부의 표준화된 폭이 크더라도 고도 모드는 나타나지 않을 것 같다.
다른 한편, 만일 여진부의 폭이 작은 경우, 입력과 출력 간의 절연 상태가 나빠지므로, 필터의 대역폭밖에서 하등의 제거 레벨을 야기한다.
그러므로, 터미널측 버스 바 영역을 통해 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도(Vbus)를 감소시킴으로써, 만일 여진부의 폭이 감소된다 해도 고주파수 스퓨리어스 응답을 억제하는 것이 가능하다.
그러나, 여진부내 SAW 에너지를 감금하기 위해서는, 전술된 바와 같이 전파 속도(Vbus)는 여진부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도(Vidt) 보다 커야한다.
그러므로, 도 2 에 도시된 신호측 버스 바(13a, 13b)로 하여금 글레이팅 구조를 갖게 함으로써, 신호측 버스 영역을 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도(Vbus)는 감소되고,신호측 버스 바가 도 1 에 도시된 균일한 금속 필름으로 형성된 경우와 비교했을 때와 비교된다. 또한, 속도(Vbus)는 여진부(53,54)를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도(Vidt) 보다 약간 크게 정해진다.
이러한 결과로 신호측 버스 바를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도와 IDT의 여진부를 통해 전파하는 탄성 표면파 속도간의 차가 감소되고, 공진 모드의 감금을 약화시킨다.
횡모드 감금 약화로 불필요한 고도의 횡모드 탄성 표면파 발생을 억제하여, 대역폭밖의 고주파수측상의 스퓨리어스 응답을 억제하게 한다.
여기서, 제 2 예의 실시예로서, 245MHz의 중앙 주파수의 횡결합형 다중모드 필터는 다음과 같은 조건으로 제작된다;
압전 기판 : ST컷 수정
IDT의 전극 주기 : 12.8㎛
IDT의 발형상전극의 라인폭(d) : 3.2㎛
IDT의 발형상전극의 간격(c) : 3.2㎛
IDT의 발형상전극의 필름 두께 : 0.15㎛
IDT의 전극쌍의 수 : 200쌍
반사기의 전극쌍의 수 : 200쌍
IDT의 여진부의 폭(W) : 10λ
결합부의 폭(G) : 1.8λ
공통 버스 바의 금속 전극폭(a) : 4.8㎛
공통 버스 바의 슬릿 폭(b) : 1.6㎛
신호측 버스 바의 금속 전극폭(g) : 2.8㎛
신호측 버스 바의 슬릿폭(h) : 3.6㎛
IDT 및 금속 전극의 재료 : Al
도 11(a)는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 필터의 대역 통과 특성을 도시한다. 도 11(b)는 신호측 버스 바가 균일한 금속 필름으로 전체 형성되는 경우 대역 통과 특성을 도시한다.
여기서, IDT의 여진부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도는 Vidt=3143m/s 이다. 도 11(a)의 글레이팅 구조를 갖는 신호측 버스 바에서의 전파 속도는 3148m/s이다. 균일한 금속 전극 필름으로 구성된 신호측 버스 바에서의 전파 속도는 3156m/s이다. 도 11(a) 및 도 11(b)를 비교할 때, 대역폭의 고주파수측에서의 스퓨리어스 발생이 도 2에 도시된 본 발명의 글레이팅 구조를 적용함으로써 감소한다는 것을 알 수 있다.
종래 사용된 IDT의 여진부의 폭은 약 7λ이지만, 만일 이 실시예에서 여진부의 폭이 10λ로 확대되어도, 스퓨리어스 응답 레벨은 악영향을 받지않는다.
이 실시예에서, 신호측 버스 바의 금속 전극 폭(g)(2.8㎛)은 IDT의 라인폭(d)(3.2㎛) 보다 작다.
이것은 대부분의 신호측 버스 바가 도 2 에 도시된 글레이팅 구조를 가진다라는 사실에 기인한 것이다. 다시 말하면, 신호측 버스 바 영역에서의 탄성 표면파의 전파 속도가 글레이팅 구조 바로 밑을 전파하는 탄성 표면파의 전파 속도와 거의 동일하기 때문에, 만일 IDT의 라인폭이 신호측 버스 바 영역의 글레이팅의 라인폭과 동일한 경우 모드의 어떠한 감금도 없을 것이다.
그러므로, 상술된 바와 같이, 신호측 버스 바 영역에서의 탄성 표면파의 전파 속도가 IDT의 여진부에서의 전파 속도 보다 커서, 신호측 버스 바의 금속 전극 폭은 IDT의 라인폭 보다 더 작게할 필요가 있다.
신호측 버스 바의 슬릿폭(h)에 관한 금속 전극폭(g)의 비율(g/h)이 IDT의 간격에 관한 라인폭(d)의 비율(d/c) 보다 작게 함으로써 유사한 효과를 얻을 수 있다.
이러한 실시예에서, g/h = 2.8/3.6=0.78, d/c=3.2/3.2=1.0 이다.
수정 기판이 사용되는 경우, 여진부의 폭(W)은 20λ 이하인 것이 바람직하다.
도 7 및 나머지 도면에 관하여, 여진부의 폭이 증가되는 경우 고도 모드로 인한 불필요한 스퓨리어스 응답이 발생된다는 것을 이해할 것이다.
여기서, 만일 스퓨리어스 응답이 1개의 고도 모드에 의해 야기되는 경우, 스퓨리어스 응답이 발생되는 위치는 여진부의 폭을 최종 조절함으로써 제어될 수 있기 때문에, 문제점 같은 것은 발생하지 않는다.
그러므로, 여진부의 폭은 2차 모드 스퓨리어스 응답의 동작을 야기하지 않는 그 범위내에서 설계되어야 한다. 또한, 설계 및 입출력의 절연에서의 융통성을 고려하여, 여진부의 폭의 범위를 더 넓게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 공통 버스 바에서의 전파 속도는 낮고 여진부의 폭(W)을 20λ 이하로 하는 것이 바람직하다.
제 3 실시예
도 1 에 도시된 제 1 실시예에서, 결합부(공통 버스 바)(5)에 금속 스트립의 글레이팅 구조를 도입함으로써, 결합부에서의 탄성 표면파의 속도는 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 2 에 도시된 제 2 실시예에서, 신호측 버스 바(13a,13b)에 유사한 글레이팅 구조를 삽입함으로써, 신호측 버스 바에서의 탄성 표면파의 속도는 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다.
비대역폭이 제 1 실시예에서 개선될 수 있고, 스퓨리어스 응답 발생이 제 2 예에서 억제될 수도 있는 것으로 공지되어 왔다.
이것에 부가하여, 결합부 또는 신호측 버스 바에서의 탄성 표면파의 전파 속도는, 결합부 또는 신호측 버스 바에서의 금속 전극에 질량 부하를 제공함으로써 감소될 수 있다.
도 12(a)는 결합부(55) 및 신호측 버스 바에서의 금속 전극의 필름 두께가 여진 영역과 같은 다른 부분에서의 필름 두께 보다 큰 예를 도시한다. 도 12(b)는 결합부(55)에서의 금속 전극의 필름 두께가 확대된 실시예를 도시한다.
예를 들어, 도 12(a)에서, IDT의 두께는 0.2㎛이고, 결합부(55) 및 신호측 버스 바의 필름 두께는 0.4㎛ 이다. 도 12(b)에서, IDT 및 신호측 버스 바 필름 두께는 0.2㎛이고, 결합부(55)의 필름 두께는 0.4㎛이다.
결합부와 신호측 버스 바에서의 탄성 표면파의 전파 속도를 약 8m/s 정도 느리게 할 수 있다.
도 13(a)은 신호측 버스 바의 금속 전극 필름상에 절연 필름을 층하한 실시예를 도시한다. 도 13(b)은 절연 필름이 결합부(55)의 금속 전극 필름상에 층하되는 실시예를 도시한다. 절연 필름으로서는, 예를 들어 두께가 약 0.1㎛ 정도인 SiO2또는 SiN 이 이용될 수 있다.
이와 같이, 금속 전극 필름상에 절연 필름을 층하함으로써, 질량 부하 효과에 의해 결합부(55) 또는 신호측 버스 바에서의 탄성 표면파 전파 속도를 느리게 할 수 있다.
또한, 절연 필름의 층하 구조는 도 14(a) 또는 도 14 (b)에 도시된 바와 같이 될 수 있다. 즉, 절연 필름은 IDT(2) 및 반사기의 전체 금속 전극 필름상에 약 0.1㎛ 정도의 두께로 층하되고, 부가 절연 필름은 결합부(55) 및 신호측 버스 마아의 금속 전극 필름상에 또는 선택적으로는 결합부(55)의 전극 필름부에만 약 0.1㎛의 두께로 층하될 수도 있다.
이와 같이 하면 도 13에 도시된 절연 필름 층하 방법에 비교했을 때, 전체 금속 필름이 절연 필름으로 커버되기 때문에, 금속 필름 부식 가능성을 감소시키게 된다.
또한, 상기 예에서 처럼, 질량 부하 효과에 의해 탄성 표면파의 전파 속도를 줄이기 위해서 결합부 및 또는 단자측 버스 바의 금속 재료는 IDT의 금속 재료와는 다른 것을 이용하여도 된다.
예를 들어, 만일 Al이 IDT용 금속 재료로 사용되는 경우, 결합부 또는 신호측 버스 바의 금속 재료가 비중이 Al 보다 큰 Cu, Au, Al-Cu 합금 등을 이용할 수 있다.
또다른 실시예에서, 결합부는 제 1 실시예에 도시된 금속 스트립의 글레이팅 구조를 갖고, 질량이 제 3 실시예에 도시된 금속 전극상에 부여되는 또다른 구조를 갖는다. 선택적으로, 제 3 실시예의 질량 부하 구조는 제 2 실시예의 구성에도 제공될 수 있다.
제 4 실시예
도 15 는 본 발명의 제 1 실시예에서 기술된 횡결합형 다중모드가 종속 접속되는 실시예를 도시한다.
도 15 에 관하여, 균일한 금속 전극 필름(59)은 IDT의 중앙부 가까이에 제공되어 서로의 IDT의 신호측 버스 바(52)를 결합한다. 각각의 결합부(55)는 탄성 표면파의 전파 방향과 평행한 방향으로 연장하고, 외부 회로와의 전기 접속을 위해 반사기 외부에 입력 단자 전극(a1,a2,b1) 및 출력 단자 전극(a4,b2,b4)이 설치된다. 여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 한쪽의 입출력 단자 전극(a2,b3)은 따로 따로 접지된다. 접속하는 금속 전극 필름(59)은 폭이 200㎛이고 길이가 500㎛이다.
도 16 은 제 4 실시예의 통과 대역 특성을 나타낸다. 도 16 에서, 종속 접속을 함으로써 통과 대역밖의 스퓨리어스 응답의 억제가 향상하고 실용상 바람직한 필터 특성을 제공하게 된다. 비록 실시예에서 2 단 종속 접속을 도시하고 있지만, 3단 이상의 접속 또한 적절할 수 있다. 또한, 도 20에 도시된 바와 같이, 결합부(55)는 IDT의 여진부와 전기적으로 분리된 부유 전극을 갖는다.
제 5 실시예
이 실시예는 압전 기판에 AT컷 수정을 이용한 실시예를 나타낸다.
AT컷(36°회전 Y컷) 수정 기판에 횡결합형 다중모드 필터를 제작하였다. IDT의 전극 주기는 12.6㎛, 전극 필름 두께는 0.3㎛, IDT의 전극쌍의 수는 150, 여진부의 폭은 7λ, 결합부의 폭은 1.8λ이다. 공통 버스 바는 글레이팅 구조를 갖는다.
상기 설계 조건에 부여되는 횡결합형 다중모드 필터는 종속 접속되고, 통과 대역 특성은 도 17(a)에 도시된 바와 같다. 비교하기 위해, 동일 조건으로 ST컷(42° 회전 Y-컷) 수정상에 제작된 횡결합형 다중모드 필터의 통과 대역 특성은 도 17(b)에 도시된다. 통과 대역폭은 두 경우에 있어서 240kHz이다. 공통 버스 바에 글레이팅 구조를 제공함으로써, 필터가 ST컷 수정 기판에 제공되든 안되든지 간에 통과 대역 폭 확대 효과를 얻을 수 있다 라는 것을 이해할 것이다.
제 6 실시예
도 18 은 본 발명의 제 6 실시예의 구성을 도시하고 있다. 도 18의 결합부의 구성은 도 1과는 다르다. 즉, 도 18 의 결합부는 서로 전기 절연되는 두 개의 전극부(57) 및 두 개의 전극부(57) 간의 공간에 배치되어 서로 전기 절연되는 다수의 부유 전극(58)을 포함하며, 부유 전극(58)은 탄성 표면파의 전파 방향으로 배열된다.
예를 들어, 결합부(55)는 상호 전극간의 거리가 10㎛이고 폭이 3.2㎛ 인 두 개의 전극부(57)와, 길이가 4.4㎛인 수직 방향으로의 부유 전극(58)으로 구성된다.
이 실시예에서 제 1 실시예와 유사한 0.12%의 비대역폭을 가지는 탄성 표면파 다중모드 필터를 제공하기도 하다.
여기서, 비대역폭의 개선을 고려할 때, 부유 전극 간격(f)에 관한 부유 전극 폭(e)의 비율을 발형상전극 간격에 관한 IDT의 발형상전극(d)의 비율(d/c) 보다 더 크게 하는 것이 바람직하다.
또한, 결합부(55)는 도 21 또는 도 22에 도시된 구성을 갖는다.
도 21 은 결합부(55)의 형태가 발형 패턴인 경우를 도시하고 있다. 도 22는 결합부(55) 형태가 빗형 패턴인 경우를 도시하고 있다.
또한, 도 21 또는 도 22에 도시된 바와 같이, 종속 접속된 다수의 탄성 표면파 다중모드 필터를 포함한 횡결합형 다중모드 필터에서 각각의 다중모드 표면 지상파 필터의 결합부(55)는 두 개의 전극(57,57)으로 나누어질 수 있다. 이 경우에, 전극부(57,57)를 입출력 전극으로서 독립적으로 접지시킴으로써, 비대역폭의 삽입 손실을 증가시킬 가능성이 있어, 필터 특성을 향상시킨다.
도 23 및 도 24 는 발형 패턴 및 부유 전극 패턴의 결합부(55)와 각각 종속 접속되는 두 개의 횡결합형 다중모드 필터를 포함하는 횡결합형 다중모드 필터의 실시예를 도시한다.
도 23 및 도 24에 관하여, 제 1 및 제 2 탄성 표면파 다중모드 필터(100,110) 는 금속 전극 필름(b2,b3)를 경유하여 종속 접속된다.
제 1 및 제 2 탄성 표면파 다중모드 필터(100,110)는 제 1 및 제 2 탄성 표면파 공진기(101,102) 및 제 3 및 제 4 탄성 표면파 공진기(111,112)로 각각 형성된다.
또한, 각각의 탄성 표면파 공진기(101,102,111,112)는 IDT(121) 및 반사기(122,123)로 형성된다.
도 23에 관하여, 결합부(55)의 일부는 결합부(55)에 대응하는 반사기(122,123)를 에워싸도록 전파 방향과 평행한 방향으로 연장한다.
연장부(a2,a4,b1,b3)는 외부 회로용 입출력 단자로서 제공된다. 또한, 도 23의 부분(a1,b3)은 외부 회로용 입출력 단자이기도 하다.
도 24 는 도 23에 도시된 바와 같이, 결합부(55)의 연장부는 전기적으로 접속되도록 IDT(121)를 에워싸는 구성을 나타낸다.
도 23 및 도 24에 도시된 구성은, 부분(b1,a4)을 접지 단자 또는 신호 단자로 함으로써 불평형 및 평형 필터를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 필터 구성에 횡결합형 구성을 사용하여, 통과 대역폭을 넓혀서 비대역폭을 약 0.1% 정도로 하고, 통과 대역밖의 스퓨리어스 응답이 적은 소형의 탄성 표면파 다중모드 필터를 실현할 수 있다.

Claims (22)

  1. 탄성 표면파의 전파 방향에 수직인 방향으로 압전 기판상에 가깝게 배열되고 결합부에 의해 음향적으로 결합되는 두 개의 탄성 표면파 공진기를 구비하며,
    각각의 상기 탄성 표면파 공진기는 발형상전극과, 탄성 표면파의 전파 방향에 평행인 방향으로 상기 발형상전극 양측에 가깝게 배치된 두 개의 반사기로 이루어지고,
    상기 발형상 전극은 전기 신호를 입력 또는 출력하는 신호 단자부와, 상기 탄성 표면파를 여진하는 여진부를 가지며,
    각각의 상기 반사기는 글레이팅부 및 단자부를 갖고,
    상기 결합부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도는 발형상전극의 여진부를 통해 전파하는 탄성 표면파의 속도 보다 약간 큰 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부는 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로 배열된 다수의 슬릿을 갖는 금속 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 발형상전극의 상기 여진부는 일정 간격으로 배치된 다수의 전극 핑거를 포함하고, 상기 결합부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 속도가 상기 발형상전극의 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 속도 보다 약간 빠르게 되도록, 상기 결합부의 슬릿 폭(b)과 슬릿 간격(a)과의 비율(a/b)은 상기 전극 핑거의 간격(c)과 폭(d)과의 비율(d/c) 보다 더 크게 한 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부는 서로 전기적으로 절연되어 접지된 두 개의 전극부와, 서로 전기적으로 절연된 두 개의 전극부 간의 공간에 배치된 다수의 부유 전극을 포함하며, 상기 부유 전극은 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 발형상전극의 상기 여진부는 일정 간격으로 배치된 다수의 전극 핑거를 포함하고, 상기 결합부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 속도가 상기 발형상전극의 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 속도 보다 약간 빠르게 되도록, 상기 부유 전극의 간격(f)과 폭(e)과의 비율(e/f)은 상기 전극 핑거의 간격(c)과 폭(d)과의 비율(d/c) 보다 크게 한 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부는 질량 부하 재료가 층하되는 금속 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 발형상전극의 상기 신호 단자부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 상기 속도가 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 속도 보다 약간 느린 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 신호 단자부가 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로 배열된 다수의 슬릿을 갖는 금속 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 발형상전극의 상기 여진부가 일정 간격으로 배치된 다수의 전극 핑거를 포함하고, 상기 신호 단자부의 상기 슬릿 폭(h)과 슬릿 간격(g)과의 비율(g/h)이 상기 전극 핑거의 간격(c)과 폭(d)과의 비율(d/c) 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  10. 제 7 항에 있어서,상기 신호 단자부는 질량 부하 재료가 층하되는 금속 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 압전 기판은 회전 Y컷 수정인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 필터의 상기 비대역폭이 0.06% 내지 0.12%의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부는 발형 패턴 또는 빗형 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부, 상기 신호 단자부 및 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파는 이하식:
    Vmetal = Vbus Vgap Vidt
    (여기서, Vbus는 상기 신호 단자부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vgap는 상기 결합부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vidt는 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vmetal는 발형상전극과 같은 두께를 가지며 같은 재료로 형성된 균일한 금속 필름을 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도)의 관계식을 충족시키는 전파 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부, 상기 신호 단자부 및 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파는 이하식:
    Vmetal Vbus Vgap ≥ Vidt
    (여기서, Vbus는 상기 신호 단자부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vgap는 상기 결합부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vidt는 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vmetal는 상기 발형상전극과 같은 두께를 가지며 같은 재료로 형성된 균일한 금속 필름을 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도)의 관계를 충족시키는 전파 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부, 상기 신호 단자부 및 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파는 이하식:
    Vmetal Vbus = Vgap Vidt
    (여기서, Vbus는 상기 신호 단자부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vgap는 상기 결합부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vidt는 상기 여진부를 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vmetal는 상기 발형상전극과 같은 두께를 가지며 같은 재료로 형성된 균일한 금속 필름을 통해 전파하는 상기 탄성 표면퍄의 전파 속도)의 관계식을 충촉시키는 전파 속도를 가지는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부, 상기 신호 단자부 및 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파는 이하식:
    Vmetal Vgap Vbus Vidt
    (여기서, Vbus는 상기 신호 단자부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vgap는 상기 결합부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vidt는 상기 여진부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vmetal는 상기 발형상전극과 같은 두께를 가지며 같은 재료로 형성된 균일한 금속 필름을 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도)의 관계를 충족시키는 전파 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부는 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로 연장하는 균일한 금속 전극 필름과, 상기 탄성 표면파의 전파 방향으로 배열된 다수의 슬릿으로 이루어지는 접지 단자부로 형성되며, 상기 신호 단자부 및 상기 접지 단자부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파는 이하식:
    Vbus Vcommon
    (여기서, Vbus는 상기 신호 단자부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도, Vcommon는 상기 접지부를 통해 전파하는 상기 탄성 표면파의 전파 속도)의 관계를 충족시키는 전파 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  19. 제 1 항의 탄성 표면파 다중모드 필터를 복수개 구비하고, 상기 복수의 탄성 표면파 다중모드 필터가 각각의 발형상전극의 신호 단자부를 경유하여 전기적으로 직렬 접속된 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  20. 제 19 항에 있어서, 각각의 탄성 표면파 다중모드 필터의 상기 결합부는 발형 패턴, 빗형 패턴 또는 절연 부유 전극을 갖는 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  21. 제 19 항 또는 20 항에 있어서, 각각의 탄성 표면파 다중모드 필터의 상기 결합부는 다수의 세그먼트로 나누어지고, 상기 결합부는 상기 결합부에 전기적으로 접속되는 반사기를 에워싸도록 상기 탄성 표면파의 전파 방향과 평행한 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 결합부의 상기 연장부는 적어도 상기 발형상전극의 상기 신호 단자부의 일부를 에워싸기도 하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 다중모드 필터.
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