KR19980079838A - 단간정합용 탄성표면파 공진기를 구비하는 탄성표면파 필터 - Google Patents

단간정합용 탄성표면파 공진기를 구비하는 탄성표면파 필터 Download PDF

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Abstract

탄성표면파 필터 (SAW filter)가 하나이상의 파이형 섹션 (π-type section)을 가지는 래더망 (ladder network)에 결합된 SAW 공진기 (SAW resonator)를 가진다. 직렬아암 (series-arm) SAW 공진기와 두 개의 병렬아암 (shunt-arm) SAW 공진기를 가지면서, 상기 파이형 섹션이 상기 직렬아암 SAW 공진기와 직렬로 결합된 단간정합용 (段間整合用) SAW 공진기를 구비한다. 상기 단간정합용 SAW 공진기는 전극 핑거 피치가 상기 직렬아암 SAW 공진기의 핑거와 실질적으로 같은 단간 트랜스듀서를 구비한다. 상기 단간정합용 SAW 공진기는 상기 파이형 섹션의 좌우간의 임피던스 부정합을 감소시킨다.

Description

단간정합용 탄성표면파 공진기를 구비하는 탄성표면파 필터
본 발명은 표면 어쿠스틱 웨이브 필터에 관한 것으로, 더 자세히 말하자면, 상기 공진기형의 표면 어쿠스틱 웨이브 필터의 전송 특성을 향상시키는 것이다.
표면 어쿠스틱 웨이브 (이하, SAW 라 함) 장치는 일반적으로 압전 기판상에 표면 어쿠스틱 웨이브를 야기시키는 인터디지털 트랜스튜서 (IDT)를 구비한다. 상기 인터디지털 트랜스듀서는 상기 SAW 장치에 다양한 특성 및 기능을 제공하도록 설계되고, 상기 필터링 기능이 그중에서 가장 중요하다. 과거에는, 표면 어쿠스틱 웨이브가 둘이상의 인터디지털 트랜스듀서간에 전파되는 SAW 필터가 지배적이었지만, 최근에는 상기 공진기형의 SAW 필터에 대한 연구에 중심을 두고 있다.
SAW 공진기는 1 인터디지털 트랜스듀서를 구비하며, 반사기를 구비하여 표면 어쿠스틱 웨이브가 상기 인터디지털 트랜스듀서에서 이탈하는 것을 방지하였다. 상기 SAW 공진기의 임피던스 특성은 인덕터-커패시터 (LC) 공진기의 임피던스 특성과 실질적으로 동일하다. 따라서, SAW 공진기를 구비하는 SAW 필터는 전기적 필터 설계의 고전적인 방법으로 설계될 수 있다. 특히, 다단 SAW 필터는 이러한 방법으로 설계될 수 있다. 간단한 예로는 π 또는 T형의 2단 SAW 필터를 들 수 있다.
그러나, 과거에는 상기 다단 SAW 필터의 각 단마다 임피던스 정합을 위한 고려를 하여야 했다. 이는 SAW 필터의 전송에 어떤 문제점을 야기하고, 필터의 유용성에도 제한을 주었다. 자세한 내용은 후술하겠다.
본 발명의 전반적인 목적은 공진기형 SAW 필터의 전송특성을 향상시키는 것이다.
특정한 목적으로는 패스밴드의 저주파대에서의 삽입 손실을 감소시키는 것이다.
다른 목적은 패스밴드의 저주파대에서의 반사 손실 불규칙성을 감소시키는 것이다.
또 다른 목적은 공진기형 SAW 필터의 상부 스톱밴드에서의 감쇠를 증대시키는 것이다.
또 다른 목적은 상기 상부 스톱밴드에서의 간격을 증대시키는 것이다.
도 1 은 SAW (surface-acoustic-wave) 공진기의 평면도이다.
도 2a, 2b, 및 2c는 도 1 에 제공될 수 있는 반사기의 심볼 및 두 개의 반사기 형태를 도시한다.
도 3 은 도 1의 상기 SAW 공진기의 등가 전기 회로 다이어그램이다.
도 4 는 도 3의 등가회로의 리액턴스 특성을 도시한다.
도 5 는 래더 회로 배치를 한 두 개의 1단 공진기형 필터를 도시한다.
도 6 은 도 5a 및 5b의 리액턴스 및 손실 특성을 도시한다.
도 7 은 래더 배치를 가지는 종래의 4단 공진기형 필터를 도시한다.
도 8 은 래더 배치를 가지는 또 다른 종래의 4단 공진기형 필터를 도시한다.
도 9 는 어퍼어쳐 (W) SAW 공진기를 도시한다.
도 10 은 직렬로 결합된 두 개의 어퍼어쳐 (W) SAW 공진기를 도시한다.
도 11 은 도 10의 두 개의 SAW 공진기와 등가인 결합 SAW 공진기를 도시한다.
도 12 는 병렬로 결합된 두 개의 어퍼어쳐 (W) SAW 공진기를 도시한다.
도 13 은 도 12의 두 개의 SAW 공진기와 등가인 결합 SAW 공진기를 도시한다.
도 14 는 도 8의 배치를 가지는 종래의 공진기형 SAW 필터의 손실특성을 도시한다.
도 15 는 T형 배치를 가지는 2단 공진기형 SAW 필터를 도시한다.
도 16 은 파이형 배치를 가지는 2단 공진기형 SAW 필터를 도시한다.
도 17 은 특성 임피던스 (Z0)로 종단되는 2-포트 전기회로망을 도시한다.
도 18 은 캐스캐이드 쌍으로 된 2-포트 전기회로망을 도시한다.
도 19 는 본 발명의 기본 개념을 도시하는 정합을 목적으로 삽입된 임피던스 (Zm)를 가지는 캐스캐이드 쌍으로 된 2-포트 전기회로망을 도시한다.
도 20 은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 2단 공진기형 SAW 필터의 개략적인 다이어그램이다.
도 21 은 도 20의 상기 SAW 필터의 손실 특성을 도시한다.
도 22 는 제 1 실시예의 변형예를 도시하는 3단 공진기형 SAW 필터의 개략적인 다이어그램이다.
도 23 은 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 2단 공진기형 SAW 필터의 개략적인 다이어그램이다.
도 24 는 도 23의 상기 SAW 필터의 손실 특성을 도시한다.
도 25 는 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 2단 공진기형 SAW 필터의 개략적인 다이어그램이다.
도 26 은 도 25의 상기 SAW 필터의 손실 특성을 도시한다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10. 36,44-1,51, 54, 및 55 : SAW 공진기
14 : 인터디지털 트랜스듀서 40-1 : 제 1 단
40-2 : 제 2 단 15-1 및 15-2 : 반사기
C3 :삽입손실 또는 감쇠율 영역 23 : 병렬아암 공진기
24 : 직렬아암 공진기 49 : 삽입 손실 곡선
50 : 반사 손실 곡선
41-31, 42-31. 41-32. 및 42-32 : 단자
본 발명 공진기형 SAW 필터는 각각의 인터디지털 트랜스듀서가 압전 기판상에 형성되고, 래더망에 결합된 복수의 SAW 공진기를 구비한다. 상기 래더망은 제 1 및 제 2 래더 단을 가지고 전체적으로 하나이상의 직렬아암 SAW 공진기 및 적어도 두 개의 병렬아암 SAW 공진기에 의하여 형성되는 하나이상의 파이형 섹션을 구비한다.
상기 파이형 섹션은 상기 직렬아암 SAW 공진기와 직렬로 결합된 단간(段間)정합용 SAW 공진기를 또한 구비한다. 상기 단간정합용 SAW 공진기는 전극 핑거 피치가 상기 직렬아암 SAW 공진기의 인터디지털 트랜스듀서의 전극 핑거 피치와 실질적으로 동일한 인터디지털 트랜스듀서를 구비한다. 상기 단간정합용 SAW 공진기는 상기 파이형 섹션의 제 1 및 제 2 래더 단간 부정합을 감소시킨다.
만약 상기 단간정합용 SAW 공진기의 인터디지털 트랜스듀서와 상기 직렬아암 SAW 공진기가 완전히 동일한 전극 핑거 피치를 가지면, 상기 두 개의 SAW 공진기는 하나의 SAW 공진기로 결합될 수 있다.
만약 상기 전극 핑거 피치가 완전하게 동일하지 않으면, 상기 단간정합용 SAW 공진기의 상기 인터디지털 트랜스듀서가 상기 직렬아암 SAW 공진기의 상기 인터디지털 트랜스듀서보다 더 좁은 전극 핑거 피치를 가져야 하며, 그럼으로써 상기 단간정합용 SAW 공진기의 공진 주파수 및 반공진 주파수가 상기 직렬아암 SAW 공진기의 공진 주파수 및 반공진 주파수보다 더 높아야 한다.
상기 파이형 섹션은, 전체적으로 상기 파이형 섹션의 제 1 및 제 2 래더 단간의 임피던스 부정합을 감소시키는 복수의 단간정합용 공진 주파수 및 반공진 주파수 공진기를 구비할 수도 있다. 이 경우, 상기 단간정합용 공진기는 선호적으로 전극 핑거 피치 모두가 상기 직렬아암 공진기의 전극 핑거 피치보다 더 좁게 다른 전극 핑거 피치를 가지는 인터디지털 트랜스듀서를 구비한다.
상기 파이형 섹션의 제 1 및 제 2 래더 단간의 임피던스 부정합을 감소시킴으로써 상기 단간정합용 공진기 또는 공진기는 상기 필터의 전송특성을 향상시키며, 특히 상기 패스밴드의 저주파수대에서의 삽입손실 및 반사손실을 감소시킨다.
만약 상기 단간정합용 공진기와 공진기의 상기 전극 핑거 피치가 상기 직렬아암 공진기의 상기 전극 핑거 피치보다 더 좁다면, 하나 이상의 감쇠 폴이 상기 필터의 상부 스톱밴드에 제공되어, 상부 스톱밴드 감쇠와 간격을 증대시킨다.
도 1은 예를 들어, 리튬 탄탈레이트 (LiTaO3), 리튬 리오베이트 (LiNbO3), 또는 크리스탈린 수정의 압전 기판 (11)을 가지는 SAW 공진기 (10)를 도시한다. 금속 필름이 상기 압전 기판 (11)상에 증착되고 패턴화되어 입력단자 (12), 출력단자 (13), 복수의 전극 핑거 (14a)를 가지는 인터디지털 트랜스듀서 (14), 및 상기 인터디지털 트랜스듀서 (14)의 양측에 배치된 한 쌍의 반사기 (15-1 및 15-2)를 형성한다. 상기 반사기 (15-1 및 15-2)는 필요시 제공된다.
도 2a에 분리되어 도시된 일반적인 반사기의 심볼은 다양한 형태로서 표기될 수 있다. 도 2b 와 2c에서의 심볼은 2개의 주된 형태이다. 도 2b의 반사기는 예를들어, 전체 반사기가 단락되도록 서로 연결된 50 내지 100개의 전극 핑거 (15a)를 구비한다. 도 2c의 반사기는 상기 전극 핑거 (15a)가 서로 완전히 단선되어 있다는 것 이외에는 동일하다; 전극 핑거는 개방된다. 두가지 형태의 반사기 모두 SAW 필터의 특성에 실질적으로 동일한 방식으로 영향을 미친다.
상기 반사기 (15-1 및 15-2)는 소망의 임피던스를 얻기위하여 상기 인터디지털 트랜스듀서로부터 임의의 거리에 위치될 수 있다. 일반적인 관례는 반사기가 상기 인터디지털 트랜스듀서 (14a)의 한쪽 끝에 배치된 상기 전극 (14a)의 중심 라인과 상기 반사기의 인접한 끝에 배치된 상기 전극 핑거 (15a)와의 거리가 상기 인터디지털 트랜스듀서 (14)에 의해 자극된 상기 표면 어쿠스틱 웨이브의 한 파장 반의 길이이다.
상기 인터디지털 트랜스듀서 (14) 및 반사기 (15-1 및 15-2)는 동일한 제조공정 단계에서 형성되어, 이들은 동일한 필름 두께를 가지며, 동일한 물질로 만들어진다. 상기 막의 두께는 수백에서 수천 Å이 전형적이다. 상기 필름 물질은 보통 알루미늄 또는 알루미늄을 주성분으로 하는 합금이며, 금 또는 티타늄의 필름 또는 이들 물질을 주성분의 하나로 하는 합금의 필름도 사용된다.
도 3은 상기 SAW 공진기 (10)의 특성을 근사화시키는 데 상용되는 등가적인 LC 회로이다. 상기 회로는 인덕터 (L), 커패시터 (C1), 직렬로 결합된 저항기 (r), 및 상기 소자 (L, C1, 및 r)에 병렬 결합된 다른 커패시터 (C0)로 구성된다. 상기의 회로는 도 4에 도시된 리액턴스 특성 (여기서 주파수는 헤르츠단위로 수평축, 리액턴스는 오움단위로 수직축이다) 을 가진다. Fr은 상기 회로가 전체적으로 매우 낮은 주파수를 갖게되는 공진주파수이다. Fa는 그 때의 임피던스가 매우 높게 되는 반 공진 주파수이다. 이러한 리액턴스 특성을 가지는 소자로 전기 필터를 설계하는 것은 잘 정립되어 있는 선행기술이다.
도 5a 및 5b는 두 개의 기본적인 상기 형태의 공진기를 사용한 필터 배치를 도시한다. 두가지 필터 모두는 입력 단자 (21-1 및 22-1), 출력 단자 (21-2 및 22-2), 병렬아암 공진기 (23), 및 직렬아암 공진기 (24)를 가지는 1단 래더망이다. 도 5a의 필터의 입력 임피던스는 도 5b의 필터의 출력 임피던스이고, 도 5a의 필터 출력 임피던스는 도 5b의 필터의 입력 임피던스이다. 이러한 임피던스 등식은 도 5a 및 5b에 도시된 상기 배치를 가지는 필터 섹션이 캐스캐이드되어 다단 필터를 형성할 때 상당한 중요성을 가진다.
만일 상기 병렬아암 공진기 (23)의 반공진 주파수가 상기 직렬아암 공진기 (24)의 공진 주파수와 동일하다면, 도 (5a 또는 5b)의 상기 1단 래더망은 밴드패스 필터의 역할을 한다. 이러한 조건은 상기 입력 단자 (21-1 및 22-1) 및 출력 단자 (21-2 및 22-2) 사이의 임피던스 정합을 향상시킨다.
도 6은 상기 공진기 (23 및 24)의 리액턴스 특성 및 이러한 조건이 만족될 때의 도 5a 및 5b의 상기 래더망의 상기 손실 특성을 도시한다. 주파수 (㎐ 단위)는 수평축에 나타나고, 리액턴스 (오움 단위)는 수직축의 상부에, 손실 (dB 단위)은 수직축의 하부에 도시된다. 상기 그래프의 상부에서, Xp는 상기 병렬아암 공진기 (23)의 리액턴스 특성을 나타내고, Xs는 상기 직렬아암 공진기 (24)의 리액턴스 특성을 나타낸다. 검은 별은 상기 병렬아암 공진기 (23)의 공진주파수를, 검은 점은 상기 직렬아암 공진기 (24)의 공진 주파수이기도 한 상기 병렬아암 공진기 (23)의 반 공진주파수를, 흰 별은 상기 직렬아암 공진기 (24)의 반 공진주파수를 표기한다. 상기 그래프의 하부에서, 흰 점으로 장식된 커브 (25)는 삽입손실을, 장식되지 않은 커브 (26)는 반사 손실을 도시한다. 상기 삽입손실 (25)은 상기 직렬아암 공진기 (24)의 공진 주파수 상 하로 연장되는 패스밴드의 삽입손실을 도시한다.
상기 래더망의 단의 개수가 증대되면, 상하 스톱밴드의 감쇠가 증대되나, 상기 패스밴드에서의 삽입손실도 또한 증대된다. 단의 개수는 소요 필터 특성에 따라서 정하여진다. 단의 개수가 증대되면, 공진기 (23 및 24)의 개수도 비례하여 증대된다.
도 7은 종래의 4단 공진기형 래더 필터의 예비적인 디자인을 도시한다. 상기 디자인은, 각각의 단가 병렬아암 공진기 (23-n) 및 직렬아암 공진기 (24-n)(n=1,2,3,4)인 4개의 래더 단 (20-n)을 캐스캐이딩한다. 도시되 바와 같이, 상기 디자인은 8개의 공진기를 필요로 한다.
단간 신호의 반사를 방지하기 위하여, 상기의 안는 동일한 임피던스를 가지는 단자가 상호 연결된다. 결과적으로, 병렬아암 공진기 (23-2)는 상기 래더망에 동일한 위치에서 병렬로 결합된다. 마찬가지로, 직렬아암 공진기 (23-1 및 24-2)는 동일한 위치에 직렬로 접속된다.
직렬 또는 병렬로 결합된 두 개의 인접한 공진기는 일반적으로 두 개의 공진기로 구성된 직렬회로 또는 병렬회로와 실질적으로 동일한 임피던스를 가지는 1 공진기로 결합될 수 있다. 이러한 결합은 상기 도 7의 필터를 오직 5개의 공진기를 가지는 도 8의 배치로 간략화시킨다. 공진기 (24-12)는 도 7의 공진기 (24-1 및 24-2)의 결합과 등가이다. 도 8의 공진기 (23-23)는 도 7의 공진기 (23-1 및 23-4)의 결합과 등가이다.
SAW 공진기가 사용될 때, 다음의 기술에 의하여 두 개의 공진기가 하나의 공진기로 결합될 수 있다.
도 9는 입력 단자 (12), 출력단자 (13), 및 전극 핑거 (14a)를 가지는 인터디지털 트랜스듀서 (14)를 구비하는 하나의 종래 SAW 공진기 (10A)를 도시한다. 반사기가 수반될 수 있지만, 이는 도면의 간략화를 위해 생략되었다. 파라미터 (W)는 상기 전극 핑거 (14)의 상기 인터디지털 부분의 두께이며, 상기 인터디지털 트랜스듀서 (14)의 어퍼어쳐로 불린다. 파라미터 (λ)는 인접 전극 핑거의 중심선간의 간격의 두배에 해당하고 상기 인터디지털 트랜스듀서 (14)에 의해 야기된 상기 표면 어쿠스틱 웨이브가 파장이다.
상기 두 개의 SAW 공진기 (10A-1 및 10A-2)는 도 10에서 처럼 직렬로 결합되고 도 11에서의 상기 어퍼어쳐의 1/2 (W/2)을 가지는 하나의 SAW 공진기 (10A-12)로 결합될 수 있다. 동일한 두 개의 SAW 공진기 (10A-1 및 10A-2)가 도 12에서 처럼 병렬로 결합되면, 도 13에서처럼, 두배의 어퍼어쳐 (2W)를 가지는 하나의 SAW 공진기 (10A-12)로 결합될 수 있다.
이러한 기술이 가능한 것은 상기 공진기 (10A 및 10B)가 전극 (14a)의 정적 커패시터에 의하여 지배되기 때문이다. 만약 동일한 커패시턴스 (C)의 두 개의 커패시터가 직렬로 결합되면, 그 결합된 커패시턴스는 C/2이고, 병렬로 결합되면, 그 결합된 커패시턴스는 2C이다. 마찬가지로, 도 11의 상기 SAW 공진기 (10A-12)는 도 9의 상기 SAW 공진기 (10A)의 정적 커패시턴스의 절반이며, 도 13의 상기 SAW 공진기 (10A-12)는 도 도 9의 상기 SAW 공진기 (10A)의 정적 커패시턴스의 두배이다.
이러한 SAW 공진기의 결합기술은 완전하지 못하지만 실험적으로 도 11의 상기 SAW 공진기가 도 10의 상기 두 개의 SAW 공진기와 실질적으로 동일한 임피던스 특성을 가지며, 도 13의 상기 SAW 공진기가 도 12의 상기 두 개의 SAW 공진기와 실질적으로 동일한 임피던스 특성을 가진다는 사실이 확인되었다.
5개만의 SAW 공진기를 사용하는 도 8의 상기 4단 래더 필터는 따라서 도 7의 더 큰 4단과 실질적으로 동일한 임피던스 특성 및 전송 특성을 가진다. 일반적으로 공진기형 SAW 필터에서 소요되는 SAW 공진기의 개수는 래더 단의 개수와 실질적으로 동일하다. 또한 상기 스톱밴드 감쇠는 래더 단의 개수에 비례하여 증대되며, 따라서 소망하는 필터 특성이 결정되면, 상술한 바대로 단의 개수도 또한 결정된다.
도 14는 도 8의 래더 배치를 가지는 공진기형 SAW 필터의 전송 특성 (삽입손실 및 반사손실)을 도시한다. 수평축은 주파수를, 수직축은 db 단위의 손실을 도시하며, 삽입손실은 커브 (27)로, 반사손실 특성은 커브 (28)로 표기된다. 문제가 되는 영역은 삽입손실 특성이 비대칭 슬럼프에 의해 퇴화되는 영역 (A1)과 반사손실 특성이 원하지 않는 상승으로 퇴화되는 영역 (A2)이다. 두 가지의 문제는 단간의 임피던스 부정합에 기인하는 원하지 않는 손실을 나타내는 것이다.
비록 상기 문제영역이 상기 패스밴드의 저주파대에 한정되지만, 그것이 무시할 수 있는 것은 아니다. 삽입손실 특성은 일반적으로 패스밴드에서의 최대 삽입손실의 관점에서 특수한 것이므로, 저주파수대에서의 큰 손실은 고주파수대에서의 낮은 손실에 의하여 오프셋 (offset)되지 못한다. 전 패스밴드에서의 삽입손실의 변화나 리플이 적을수록 삽입손실 특성이 우수하다.
영역 (A1)에서의 삽입손실 문제는 다음과 같이 분석된다.
도 2a 및 5b에서와 같이 공진기형 SAW 필터가 오직 하나의 래더 단을 가지면, 도 6과 같이 삽입손실 특성은 실질적으로 대칭적이고, 삽입손실 커브는 단의 개수가 증대됨에 따라 더욱 급격해지는 각도로 아래로 기울어지기 시작한다. 상기의 문제의 원인은 단간의 결합에 있다고 보여진다.
실험과 시뮬레이션은 더 나아가서, 상기의 문제점은 상기 래더망의 파이형 섹션에서 기인한다고 설명하고 있다. 2단 필터의 삽입손실 특성은 상기 래더망이 파이형 배치를 가지면 퇴화하고 상기 래더망이 T형 배치를 가지면 퇴화하지 않는다. 3개이상의 단을 가지는 래더망은 항상 파이형 섹션을 가지며, 패스밴드의 저주파수대에서의 퇴화를 보인다.
도 15는 3개의 SAW 공진기 (23-00, 24-01, 및 24-02)로 구성되는 T형 2단 래더망을 도시한다. 두 개의 직렬아암 SAW 공진기 (24-01 및 24-02)는 모두 도 7의 공진기 (24-1, 24-2, 24-3, 및 24-4)의 어떤것과도 등가이며, 동일한 배치를 가진다. 병렬아암 공진기 (23-00)는 도 7의 두 개의 공진기 (23-2 및 23-3) 또는 도 8의 공진기 (23-23)의 결합과 등가이다.
도 16은 3개의 SAW 공진기 (23-01, 23-02, 및 24-00)로 구성된 파이형 2단 래더망을 도시한다. 두 개의 병렬아암 SAW 공진기 (23-01 및 23-02)는 동일한 배치를 하며, 모두 도 7의 공진기 (23-1, 23-2, 및 23-4)와 등가이다. 직렬아암 SAW 공진기 (24-00)는 도 7의 공진기 (24-1 및 24-2, 또는 24-3 및 24-4) 또는 도 8의 공진기 (24-12 또는 24-34)의 결합과 등가이다.
도 15 및 16의 비교를 통하여 삽입손실 특성의 퇴화원인은 파이형 망의 좌우측이 서로 연결되는 위치에 있다고 얘기되며, 즉 도 16의 직렬아암 SAW 공진기 (24-00)에 기인한다고 한다.
일반적으로 독립한 2-포트 전자회로 망이 서로 연결되면, 단간 반사손실을 최소화하고 삽입손실을 감소시키기 위하여 상기 두 개 망의 임피던스 값이 서로 연결된 단자에서 볼 때, 서로 결합되어야 한다. 그러나, 종래의 공진기형 SAW 필터의 디자인에서, 이러한 점은 간과되어 왔다. 동일한 임피던스 값을 가지는 단자가 이론상으로는 올바르지 않게 단간 반사를 감소시키기 위하여 서로 연결되었다.
도 17은 입력단자 (31-1 및 32-1) 및 출력단자 (31-2 및 32-2)를 가지는 임의의 2-포트 전자회로망 (30)을 도시한다. 상기 입력단자 (31-1 및 32-1)는 특성 임피던스 (Z0)로 종단된다. 출력단자 (31-2 및 32-2)에서 본 상기 임피던스 (Z0)는 R+jX로 표현되며, 여기서 R은 저항 X는 리액턴스 j는 -1의 복소근인 복수소이다.
도 18은 단순히 그 출력단자 (31-2 및 32-1)를 서로 연결함으로써 종래의 공진기형 SAW 필터의 방식으로 캐스캐이딩된 한 쌍의 2-포트 전자회로망 (30)을 도시한다. 서로 연결된 단자 (31-2 및 32-2)로부터 보았을 때, 두 개의 망 (30) 모두는 동일한 임피던스 R+jX를 가지며, 그 임피던스가 서로 컨쥬게이트되지 않고, 부정합 손실이 피할 수 없게 된다.
인터커넥팅 이론에 따르면, 단자 (31-2 및 32-2)에서 보았을 때의 하나의 2-포트망의 임피던스는 R+jX이다. 만약 이 컨쥬게이트 임피던스 정합 조건이 만족되면, 상기 2개의 임피던스의 리액턴스 성분은 상쇄되고, 부 정합 손실은 최소화될 것이다.
도 19는 두 개의 2-포트 전자회로망 (30) 모두가 그 출력단자 (31-2 및 32-2)에서 보았을 때 동일한 임피던스 R+jX를 가지는 조건을 만족시키는 방법을 도시한다. 임피던스 (Zm)는 두 개의 출력단자 (31-2 및 32-2)와 직렬로 결합된다. Zm은 순수한 리액턴스이며, -2jX의 값을 가진다. 출력단자 (31-2 및 32-2)의 쌍 각각으로부터 본 임피던스는 따라서 Zm쪽으로 보는 방향에서 R-jX이고, 반대의 방향으로 R+jX이다. 이러한 방법으로 본 발명에서 접근하고 있다.
이상적인 Zm의 값은 -2jX이지만 실제에서는 부정합 손실은 Zm의 값이 실질적으로 -2jX에 근접한 값으로 감소될 수 있다. 도 18의 문제점은 상기 캐스캐이드 망이 각각이 jX의 값을 가지는 상기 각각의 2-포트 전자회로망의 리액턴스의 두배의 값(2jX)을 가진다는 것이다. 상기 리액턴스를 2jX로부터 더 작은 값으로 감소시키는 도 19의 Zm의 값은 상기의 문제점을 완화시킬 것이다.
제 1 실시예
도 20에서 본 발명의 제 1 실시예는 파이형 래더망 배치를 가지는 2단 공진기형 SAW 필터이다. 제 1 래더 단 (40-1)은 입력단자 (41-11 및 42-11), 출력단자 (41-12 및 42-12), 상기 입력단자 (41-11 및 42-11)의 사이에 결합된 병렬아암 SAW 공진기 (43-1), 및 단자 (41-11 및 41-12)의 사이에 결합된 직렬아암 SAW 공진기 (44-1)를 구비한다. 상기 제 2 래더 단 (40-2)은 입력단자 (41-21 및 42-21), 출력단자 (41-22 및 42-22), 상기 입력단자 (41-21 및 42-21)의 사이에 결합된 병렬아암 SAW 공진기 (43-2), 및 단자 (41-21 및 41-22)의 사이에 결합된 직렬아암 SAW 공진기 (44-2)를 구비한다. 상기 SAW 공진기 (43-1, 43-2, 44-1, 및 44-2)는 도 1 또는 도 9의 종래 SAW 공진기와 동일하다. 상기 두 개의 병렬아암 SAW 공진기 (43-1 및 43-2)는 서로 동일하고, 동일한 임피던스 값을 가진다. 마찬가지로 상기 두 개의 직렬아암 SAW 공진기 (44-1 및 44-2)는 동일하고, 동일한 임피던스 값을 가진다.
제 1 실시예의 신규한 특성은 단간정합용 SAW 공진기 (51)가 단자 (41-12 및 41-21)에 직렬로 결합되어 있다는 것이다. 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 도 19에서 설명한바대로 상기 두 개의 캐스캐이드 래더 단 (40-1 및 40-2)의 결합된 리액턴스를 감소시킴으로써 상기 두 개의 래더 단간의 부정합 손실을 감소시킨다.
만약 상기의 제 1 단 입력단자 (41-11 및 42-11) 및 상기 제 2 단 출력단자 (41-22 및 42-22)는 특성임피던스 Z0으로 종단되고, 상기 제 1 래더 단 (40-1)의 임피던스는 단자 (41-12 및 42-12)에서 보았을 때 제 2 래더 단 (40-2)과 동일하고, 이는 패스밴드의 저주파대에서의 상당히 높은 인덕티브 리액턴스 값이다. 상기 패스밴드의 이외에서는 상기 리액턴스는 인덕티브이거나 커패시티브일 수도 있다. 그러나, 그 절대값은 10배 이상으로 상기 패스밴드에서의 저주파대의 상기 리액턴스의 절대값보다 작을 것이다. 이것은 상기 제 1 래더 단 (40-1) 및 상기 제 2 래더 단 (40-2)이 종래의 방식으로 서로 연결될 때, 삽입 손실 특성의 퇴화가 다른 영역에서 일어나지 않고 상기 패스밴드의 저주파수대의 근처에서 일어나는 이유이다.
상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 따라서 상기 패스밴드의 저주파수대에서 커패시티브 성분을 가지며, 그 리액턴스의 절대값이 상기 패스밴드의 이영역에서 두 개의 단 (40-1 및 40-2)의 리액턴스의 절대값의 합과 실질적으로 동일한 값을 가져야 한다. 상기 패스밴드의 다른 영역에서는 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 작은 절대값을 가지는 리액턴스를 가져야 한다. 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)의 임피던스의 저항 성분은 가능한 한 작아야 한다.
이러한 조건을 만족하는 종래의 임피던스 소자를 찾기가 쉽지 않다. 다른 임피던스 소자를 결합하여 조건을 만족시킬 수는 있었지만, 결과적으로 배치가 크고, 복잡하고, 비실용적이었다. 상기 SAW 공진기 (44-1 (또는 44-2) 및 43-1 (43-2))의 임피던스 특성을 연구함에 있어서, 본 발명은 상기 필터의 상기 패스밴드의 저주파대의 근처에서 상기 리액턴스는 커패시티브이고, 일정한 조작이 있다면, 상기 SAW 공진기 (44-1, 44-2, 43-1, 및 43-2)의 하나와 동일한 SAW 공진기가 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)로 사용될 수 있다는 것을 알게되었다.
상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 상기 직렬아암 SAW 공진기 (44-1 (또는 44-2))와 선호적으로 동일하다. 만약 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 상기 직렬아암 SAW 공진기 (44-1 및 44-2)와 실질적으로 동일한 공진 및 반공진 주파수를 가지며, 상기 필터의 전송특성에 아무런 불요 효과를 일으키지 않고 상기 SAW 공진기 (44-1 및 44-2)에 직렬로 삽입될 수 있다. 아래의 설명에서, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)의 배치는 따라서 SAW 공진기 (44-1)의 배치에 기초할 것이다. 특히, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)의 상기 인터디지털 트랜스듀서는 상기 직렬아암 SAW 공진기 (44-11)의 인터디지털 트랜스듀서와 동일한 수의 전극 핑거 및 동일한 피치를 가질 것이다.
다음의 설명에서, 용어 '피치'는 항상 전극 핑거 피치를 말한다.
상술한 바와 같이, 상기 패스밴드에서의 상기 저주파수대의 제 1 및 제 2 래더 단 (40-1 및 40-2)의 상기 리액턴스 성분을 고려함에 있어서, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)의 임피던스는 상기 두 개의 직렬아암 SAW 공진기 (44-1 및 44-2)의 임피던스 합과 등가여야 한다는 사실을 알게되었다. 즉, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 상기 두 개의 SAW 공진기 (44-1 및 44-2)의 직렬결합과 등가이어야 한다. 상기 두 개의 SAW 공진기 (44-1 및 44-2)는 동일하므로, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 직렬로 결합된 상기 직렬아암 SAW 공진기 (44-1)의 두 개의 카피 (copy)와 등가이어야 한다. 상술한 SAW 공진기의 결합 기술은 만약 상기 직렬아암 SAW 공진기 (44-1)가 어퍼어쳐 W1을 가지는 인터디지털 트랜스듀서를 가지면, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 상기 인터디지털 트랜스듀서의 어퍼어쳐가 W1/2인 외에는 상기 직렬아암 SAW 공진기 (44-1)와 실질적으로 동일하여야 한다.
상기 두 개의 직렬아암 SAW 공진기 (44-1 및 44-2) 및 상기 단간정합용 SAW 공진기 (51)의 상기 전극 핑거가 모두 동일한 피치를 가지므로 이러한 공진기의 또다른 결합이 가능하다. 예를 들어, 직렬아암 SAW 공진기 (44-1) 및 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 단일 SAW 공진기로 결합될 수 있고 또는 모든 세 개 SAW 공진기 (44-1, 44-2, 및 51)가 단일 SAW 공진기로 결합될 수 있다. 만약 모든 세 개의 공진기 (44-1, 44-2, 및 51)가 단일 SAW 공진기로 결합된다면, 결과로서의 SAW 공진기는 소망하던 임피던스 특성과 완전히 일치하지 않을 것이며, 전극 핑거의 수를 조정하던지 또는 어퍼어쳐를 조정하는 것이 필요할 것이다.
다음으로, 상기 제 1 실시예의 동작을 설명하겠다.
고주파의 신호가 도 20의 입력단자 (41-11 및 42-11)에 들어오면, 전압 차가 상기 SAW 공진기 (43-1, 43-2, 44-1, 44-2, 및 51) 모두의 상기 인터디지털 트랜스듀서의 전극 핑거사이에 발생하고, 표면 어쿠스틱 웨이브가 야기되어 상기 SAW 공진기 (43-1, 43-2, 44-1, 44-2, 및 51)가 수정 공진기 또는 종래의 LC 공진기와 동일한 임피던스 특성을 나타내게 된다. 상기 SAW 공진기로 구성되는 상기 전체 래더망은 밴드패스 필터의 특성을 나타낸다.
상기 제 1 래더 단 (40-1) 및 상기 제 2 래더 단 (40-2)과 직렬로 배치된 상기 신규한 단간정합용 SAW 공진기 (51)는 상기 패스밴드의 저주파수대의 전송특성을 수정하고 그럼으로써 상기 패스밴드에서의 상기 삽입 손실 특성의 최대 최소간의 차이를 감소시킨다. 결과적으로 더욱더 균일한 삽입 손실을 가지고 더욱 평탄한 패스밴드 특성을 가지게된다. 패스밴드내의 주파수를 가지는 신호는 출력단자 (41-22 및 42-22)에 상당히 강한 강도로 출력되고, 상기 패스밴드의 범위 밖의 주파수를 가지는 신호는 입력단자 (41-11 및 42-11)에서 반사되고, 출력단자 (41-22 및 42-22)에 출력되지 않는다.
도 21은 제 1 실시예의 효과를 도시한다. 수평 및 수직축은 헤르츠단위의 주파수와 데시벨 단위의 손실을 각각 표시한다. 커브 (45)는 삽입 손실 특성을 도시하며, 커브 (46)는 반사 손실 특성을 도시한다. 영역 (B1 및 B2)을 도 14의 대응되는 영역 (A1 및 A2)과 비교하여 보면, 상기 제 1 실시예의 삽입 손실 특성은 영역 (A1)에서 종래의 특성이었던 퇴화는 영역 (B1)에서는 발생되지 않았고, 영역 (B2)에서의 반사 손실 특성은 크게 향상되었다. 이것은 상기 필터의 두 개의 단간의 임피던스 정합 조건이 우수함을 나타내는 지표가 된다.
상기 패스밴드의 저주파수대에서의 향상된 삽입손실 특성은 상기 패스밴드에서의 리플을 감소시키고, 상기 필터의 삽입 손실 비율을 향상시킨다. 현재로서는 무게, 크기, 및 비용에도 불구하고, 유전체 필터는 자동차의 전화기 세트 및 휴대 전화기 세트와 같은 이동 전화에 사용되고 있으며, 특히 이들 전화기 세트의 안테나 듀플렉서 회로에 사용된다. 상기 제 1 실시예에 의해 실현된 향상된 전송특성으로 상기 이동 전화기 세트의 모든 부분에서 SAW 필터가 사용되게 되었고, 그 크기 및 비용을 현저히 감소시키고, 그 성능을 향상시키게 되었다. 또한 상기 향상된 전송특성으로 제 1 실시예는 종래의 SAW 필터가 쉽게 사용되지 못하던 응용부분에서 다양한 응용으로 사용되어질 수 있게 되었다.
도 22는 두 개의 단 대신에 3개의 단을 가지는 제 1 실시예의 변형예를 도시한다.
제 1 래더 단 (40-1)은 단자 (41-11, 42-11. 41-21. 및 42-21), 병렬아암 SAW 공진기 (43-1), 및 직렬아암 SAW 공진기 (44-1)를 구비한다. 제 2 래더 단 (40-2)은 단자 (41-21, 42-21. 41-22. 및 42-22), 병렬아암 SAW 공진기 (43-2), 및 직렬아암 SAW 공진기 (44-2)를 구비한다. 제 3 래더 단 (40-3)은 단자 (41-31, 42-31. 41-32. 및 42-32), 병렬아암 SAW 공진기 (43-3), 및 직렬아암 SAW 공진기 (44-3)를 구비한다. 3개의 공진기 (43-1, 43-2. 및 43-3)는 동일한 피치 및 동일한 임피던스 특성을 가진다. 상기 직렬아암 SAW 공진기 (44-1, 44-2, 및 44-3)는 동일한 어퍼어쳐 (W1)를 가진다.
병렬아암 SAW 공진기 (43-1 및 43-2)는 도 12 및 도 13의 기술에 의하여 단일 SAW 공진기로 결합될 수 있고, SAW 공진기 (44-2 및 44-3)는 도 10 및 도 11의 기술에 의하여 단일 SAW 공진기로 결합될 수 있다. 설명을 간단히 하기위하여 여기서는 상기의 결합에 대하여 설명을 생략한다.
제 2 및 제 3 래더 단 (40-2 및 40-3)은 상기 래더망에서 파이형 섹션을 형성하여 단자 (42-22) 및 단자 (41-31 및 42-31)간의 임피던스 부정합을 교정하고, 단간정합용 SAW 공진기 (52)는 단자 (41-22 및 41-31)의 사이에 결합된다. 상기 SAW 공진기 (52)는 상기 직렬아암 공진기 (44-1, 44-2, 및 44-3)와 동일한 피치를 가진다. 만약 상기 전극 핑거의 개수도 같다면, 상기 어퍼어쳐는 다음과 같이 결정될 것이다.
만약 단자 (41-11 및 42-11)가 특성 임피던스 (Z0)를 가지고 종단되면, 이들 두 개의 단자 (41-22 및 42-22)에서 보았을 때, 제 1 및 제 2 단 (40-1 및 40-2)으로 구성되는 단자 (41-22 및 42-22)의 좌측의 상기 필터 부분의 임피던스는 Z1(=R1+jX1)로 표현된다. 만약 단자 (41-31 및 42-31)가 특성 임피던스 (Z0)를 가지고 종단되면, 이들 두 개의 단자 (41-31 및 42-31)에서 보았을 때, 제 3 단 (40-1 및 40-2)으로 구성되는 단자 (41-31 및 42-31)의 우측의 상기 필터 부분의 임피던스는 Z2(=R2+jX2)로 표현된다.
상기 부정합 손실을 감소시키기 위하여, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (52)는 상기 패스밴드에서 가능한 한 저항 임피던스 성분정도로 작아야하고, 그 리액턴스는 실질적으로 -j(X1+X2)와 동일한 값이어야 한다. SAW 공진기 (52)가 SAW 공진기 (44-1)와 동일한 개수의 전극 핑거를 구비한다면, SAW 공진기 (52)의 상기 어퍼어쳐는 W1×X2/(X1+X2)와 실질적으로 동일한 값을 가져야한다. 이 식은 SAW 공진기 (44-1 및 52)의 인터디지털 트랜스듀서의 상기 정적 커패시턴스 비율로부터 구해지고, 그 값의 역수에 해당한다.
상기 SAW 필터가 3개 이상의 단을 구비할 때에는, 하나이상의 파이형 섹션을 가질 것이며, 이 파이형 섹션의 시리즈 아암에서 발생하는 상기 부정합의 교정은 더욱 복잡해질 것이다. 그러나, 이 복잡성도 상기 파이형 섹션을 나누지 않고도 전체 필터회로를 각각이 2개 또는 3개의 단을 가지는 더 작은 부분으로 나눔으로써 감소될 수 있다. 만약 단간정합용 SAW 공진기가 파이형 섹션이 발생하는 상기 2단 및 3단 부분에 추가되면, 도 20 또는 도 22에서와 같이 각각의 부분을 처리함으로써 전체 SAW 필터의 전송특성은 향상될 것이다. 상기 제 1 실시예는 따라서 래더망 배치를 가지는 어떠한 공진기형 SAW 필터에도 적용될 수 있다.
제 2 실시예
도 23에서, 제 2 실시예는 제 1 실시예에서의 대응하는 단과 동일한 제 1 래더 단 (40-1), 제 2 래더 단 (40-2)을 가지는 2단 SAW 필터이다. 도 20에서와 동일한 참고숫자가 본 단에서 사용된다. 그러나, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)의 배치는 제 1 실시예의 상기 단간정합용 SAW 공진기의 상기 배치와는 다른 것이다.
제 1 실시예에서처럼, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)는 직렬아암 공진기 (44-1)를 참고하여 설계된다. 차이점은 상기 전극 핑거 피치가 SAW 공진기 (44-1)에서보다 SAW 공진기 (53)에서 조금 더 좁게된다. 이러한 차이점은 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 고주파수대 쪽으로 위치이동시키고, 선호적으로 100㎒이하 수준에서 1㎒이상의 수준으로 위치이동된다.
상이한 피치로 인하여, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)는 도 10 및 도 11의 기술에 의하여 직렬아암 공진기 (44-1 및 44-2)로 결합되지 못한다.
제 2 실시예는 제 1 실시예와 동일한 방식으로 동작한다. 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)의 공진 주파수 및 반공진 주파수의 상향 위치이동으로 상기 SAW 필터의 패스밴드의 저주파수대에서의 상기 SAW 공진기 (53)의 임피던스의 리액턴스 성분을 변화시키지만, 실험은 만일 주파수의 위치이동이 100㎒이하일 경우에는 리액턴스 성분의 변화는 크지않다는 것을 보여준다. 게다가, 상기 변화는 커패시티브 성분인 상기 리액턴스 성분을 증대시킨다. 제 2 실시예는 따라서 단간 부정합 손실을 감소시키고 상기 패스밴드의 저주파수대에서의 전송특성을 향상시키는 면에서 적어도 제 1 실시예에서의 효과는 얻을 수 있다.
또한, 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)의 반공진 주파수의 고주파수 위치이동은 상부 스톱밴드에서 반공진 주파수와 동일한 주파수에서 감쇠 폴을 만들고 그럼으로써 상부 스톱밴드에서 상기 필터의 감쇠 성능을 향상시킨다.
제 2 실시예의 삽입 손실 및 반사 손실 특성은 도 24에 도시되어 있고, 수평축은 헤르츠단위의 주파수축, 수직축은 데시벨 단위의 손실축이다. 삽입손실 특성 곡선 (47) 및 반사손실 특성 곡선 (48)은 상기 패스밴드의 저주파수대 (영역 C1및 C2를 도 21의 영역 B1및 B2와 비교한다)에서의 끝에서 제 1 실시예에서와 실질적으로 동일한 형상을 가진다. 제 1 및 제 2 실시예의 전송특성은 상기 패스밴드내에서 실질적으로 동일하다. 그러나, 상부 스톱밴드에서는 상기 제 2 실시예는 감쇠 폴이 추가됨으로써 현저하게 큰 삽입손실 또는 감쇠를 영역 (C3)에서 보이게 된다.
제 1 실시예에서와 마찬가지로 제 2 실시예는 이동 전화기 세트에 적용될 수 있으나, 상부 스톱밴드에서의 향상된 감쇠 성능으로 제 2 실시예를 많은 종류의 텔레커뮤니케이션 및 인접 밴드의 감쇠가 강한 이러한 형태가 요구되는 다른 장비에서의 적용될 수 있다.
도 23의 상기 SAW 필터는 2단 필터이지만, 제 2 실시예는 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이 상기 래더망의 각 파이형 섹션의 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)를 삽입함으로써 3개이상의 단을 가지는 필터에서도 적용하여 사용될 수 있다. 각각의 단간정합용 SAW 공진기 (53)의 피치는 제 1 실시예와 비교하여 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)의 임피던스 특성을 고주파수대로 위치이동하기 위하여 감소되어야한다.
제 3 실시예
도 25에서 제 3 실시예는 제 1 단 (40-1) 및 도 23의 참조 숫자와 동일하게 도시된 제 2 실시예의 대응되는 단과 동일한 제 2 단 (40-2)을 구비하지만, 2단 정합 SAW 공진기 (54 및 55)를 구비하는 파이형 배치의 2단 SAW 필터이다. SAW 공진기 (54 및 55)는 상기 제 2 실시예의 상기 단간정합용 SAW 공진기 (53)를 결합 정적 커패시턴스가 상기 SAW 공진기 (53)의 상기 정적 커패시턴스와 실질적으로 동일한 2개의 SAW 공진기로 쪼갬으로써 얻어진다.
상기의 분할 (쪼갬)은 다양하게 행해질 수 있으나, 간소화를 위하여 이하의 설명에서 SAW 공진기 (54 및 55)는 직렬로 결합된 상기 SAW 공진기 (44-1)의 2개의 코피의 임피던스와 동일하며, 도 23의 상기 SAW 공진기 (53)의 상기 임피던스와 실질적으로 동일하다. 상기 전극 핑거 피치는 SAW 공진기 (54)의 임피던스 특성을 고주파수대 쪽으로 위치이동함으로써 상기 SAW 공진기 (44-1)에서보다 SAW 공진기 (54)에서 조금 더 좁게된다. SAW 공진기 (55)의 상기 피치는 SAW 공진기 (55)의 임피던스 특성을 고주파수대 쪽으로 더욱더 멀리 위치이동함으로써 상기 SAW 공진기 (54)에서보다 조금 더 좁게된다.
상기 SAW 공진기 (53)는 따라서 상이한 공진 주파수 및 반공진 주파수를 가지는 두 개의 SAW 공진기 (54 및 55)로 쪼개진다. SAW 공진기 (44-1)와 비교하여 SAW 공진기 (54)의 공진 및 반공진 주파수는 선호적으로 수십 ㎒로 상향 위치이동된다. SAW 공진기 (54)와 비교하여 SAW 공진기 (55)의 공진 및 반공진 주파수는 선호적으로 수 ㎒로 상향 위치이동된다.
제 3 실시예는 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 방식으로 동작한다. 상기 단간정합용 SAW 공진기 (54 및 55)의 임피던스 특성을 고주파수대로의 상향위치이동은 그 특성의 리액턴스 성분에 실질적으로 영향이 없다. 단간의 부정합을 감소하는 데 있어서, 이들 2개의 SAW 공진기 (54 및 55)는 제 1 실시예에서의 단간정합용 SAW 공진기 (51) 및 제 2 실시예에서의 단간정합용 SAW 공진기 (53)와 실질적으로 동일한 효과를 가진다.
이러한 효과는 제 3 실시예의 삽입 손실 곡선 (49) 및 반사 손실 곡선 (50)을 보여주는 도 26의 영역 (D1및 D2)에서 볼수 있다. 수평축 및 수직축은 각각 헤르츠단위의 주파수와 데시벨단위의 손실을 나타낸다.
상부 스톱밴드에서, 2개의 새로운 감쇠 폴이 하나는 SAW 공진기 (54)의 반공진 주파수에 다른 하나는 SAW 공진기 (55)의 반공진 주파수에서 생긴다. 따라서, 상부 스톱밴드에서의 감쇠는 제 1 실시예에서보다 더욱 더 향상되고, 또한 제 2 실시예에서도 현저하게 향상된다. 상부 스톱밴드의 폭이 또한 증가하며, 즉, 일정한 최소 감쇠가 얻어지는 주파수 범위는 증대된다.
따라서 제 3 실시예는 이동 전화기 세트에 사용하는데에 우수한 전송특성을 보이며, 패스밴드의 위치도 텔레커뮤니케이션 장비의 여러 가지 다른 형태에서도 사용을 위하여 조절될 수 있다.
또한 제 3 실시예는 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이 래더망의 각 파이형 섹션의 감소되고 서로 상이한 피치를 가지는 단간정합용 SAW 공진기 (54 및 55)를 삽입함으로써, 3개 이상의 단을 가지는 SAW 필터에서의 사용을 위하여 적용될 수 있다.
제 3 실시예의 또 다른 변형예로서 상기 제 2 실시예의 단간정합용 SAW 공진기 (36)는 모두가 직렬로 연결된 3개 이상의 단간정합용 SAW 공진기로 분할될 수 있다. 이러한 단간정합용 SAW 공진기의 전체 정적 커패시턴스는 제 2 실시예의 SAW 공진기 (53)의 상기 정적 커패시턴스와 실질적으로 동일하여야한다. 각 단간정합용 SAW 공진기는 상기 SAW 공진기의 임피던스 특성이 서로 다른 양만큼 최대 위치이동이 선호적으로 수백 ㎒미만의 한도내에서 상향 위치 이동하기 위하여 상이한 피치를 가져야한다. 그러면 각 단간정합용 SAW 공진기는 상부 스톱밴드에서 서로 상이한 주파수에서 감쇠 폴을 생기게 하고, 생성된 폴의 개수는 상기 단간정합용 공진기의 개수와 동일하여야 한다. 이러한 방식으로, 상부 스톱밴드는 더욱 넓어지고, 상부 스톱밴드의 감쇠 깊이도 증대된다.
상술한 바와 같이 도면에 도시된 실시예들은 단의 개수를 증대시키고, 인접 SAW 공진기를 분할 또는 결합함으로써 수정될수 있다. 해당 기술분야에 종사하는 사람이라면 발명의 범위내에서 여러 수정이 가능하다는 것을 알수 있을 것이다.
압전기판상에 SAW 필터의 구성에 필요한 직렬아암 및 병렬아암용의 복수의 SAW 공진기를 작성하고, 이들의 SAW 공진기를 사용하여 2개이상의 래더형 회로를 구성하고, 상기 래더형 회로에 하나 이상의 파이형 회로가 형성될 때, 상기 파이형 회로의 직렬아암 SAW 공진기와 동일한 피치의 인터디지털 트랜스듀서의 단간정합용 SAW 공진기를 구비하고, 이것을 상기 파이형 회로의 상기 직렬아암 SAW 공진기와 직렬로 접속되어 있다. 따라서, 예를 들어, 종래의 접속방법에서 가산되어 크게되는 각단의 임피던스의 리액턴스를 작게 제어하고, 종래의 접속방법에서 발생한 단간정합용손실을 제어할 수 있다.
단간정합용용 SAW 공진기의 인터디지털 트랜스듀서의 피치를 SAW 필터의 구성에 필요한 직렬아암용 SAW 공진기의 인터디지털 트랜스듀서의 피치만큼 좁게하고, 공진 주파수 반공진 주파수를 수 ㎒에서 수십 ㎒로 고역으로 위치이동시킨다. 따라서, 예를 들어, 종래의 접속방법에서 발생하는 단간 부정합손실을 제어할 수 있고, 동시에 삽입손실특성의 통과대역외의 고역에 하나의 감쇠폴을 생기게하고, 대역외 고역측의 감쇠량을 증대시킬 수 있다.
단간정합용용 SAW 공진기를 복수의 직렬 SAW 공진기로 분할하고, 이 직렬 SAW 공진기의 정전용량을 실질적으로 분할전의 SAW 공진기의 정전용량과 동일하게 하고, 분할에서 생기는 각각의 SAW 공진기의 인터디지털 트랜스듀서의 피치를 각각 SAW 필터의 구성에 필요한 직렬아암용 SAW 공진기의 인터디지털 트랜스듀서의 피치만큼 좁게하면서 상이한 값으로 하고, 이들 새로운 SAW 공진기의 공진 주파수를 고역으로 위치이동하도록 한다. 따라서, 예를 들어, 종래의 접속방법에서 발생하는 단간 부정합손실을 제어가능하고, 이와 동시에 삽입손실특성의 통과대역외의 고역에 복수의 감쇠폴을 생기게 하고, 대역외 고역측의 감쇠량을 더욱 증대시킬 수 있다.
단간정합용용 SAW 공진기와 직렬로 접속되어 있는 SAW 필터의 구성에 필요한 직렬아암용 SAW 공진기의 인터디지털 트랜스듀서의 피치가 동일하므로, SAW 공지기의 개수를 감소시키기 위해 가능한 한 이들의 SAW 공진기를 결합하도록 하고 있다. 따라서, 종래의 접속방법에서 발생하는 단간 부정합손실을 제어가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 각각의 인터디지털 트랜스듀서가 단일 압전 기판상에 형성된 복수의 SAW (surface-acoustic-wave) 공진기를 가지는 공진기형 SAW 필터로서, 상기 SAW 공진기가 제 1 및 제 2 래더 단을 가지는 하나이상의 파이형 섹션을 가지는 래더망 구성으로 결합되고, 상기 파이형 섹션이 직렬아암 SAW 공진기 및 두 개의 병렬아암 SAW 공진기를 가지고, 상기 파이형 섹션이, 상기 직렬아암 SAW 공진기와 직렬로 결합된 단간정합용 SAW 공진기를 또한 구비하며, 상기 단간정합용 SAW 공진기가 인터디지털 트랜스듀서를 가지며, 상기 단간정합용 SAW 공진기의 상기 인터디지털 트랜스듀서, 및 상기 직렬아암 SAW 공진기의 상기 인터디지털 트랜스듀서가 실질적으로 동일한 전극 핑거 피치를 가지며, 상기 단간정합용 SAW 공진기가 상기 파이형 섹션의 상기 제 1 래더 단 및 상기 제 2 래더 단 사이의 임피던스 부정합을 감소시키는 것을 특징으로 하는 공진기형 SAW 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단간정합용 SAW 공진기의 상기 인터디지털 트랜스듀서 및 상기 직렬아암 SAW 공진기의 상기 인터디지털 트랜스듀서가 완전히 동일한 전극 핑거 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 공진기형 SAW 필터.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 단간정합용 SAW 공진기 및 상기 직렬아암 SAW 공진기가 단일 SAW 공진기로 결합되는 것을 특징으로 하는 공진기형 SAW 필터.
  4. 각각의 인터디지털 트랜스듀서가 단일 압전 기판상에 형성된 복수의 SAW 공진기를 가지는 공진기형 SAW 필터로서, 상기 SAW 공진기가 제 1 및 제 2 래더 단을 가지는 하나이상의 파이형 섹션을 가지는 래더망 배치에 결합되고, 상기 파이형 섹션이 직렬아암 SAW 공진기 및 2개의 병렬아암 SAW 공진기에 의하여 형성되고, 상기 직렬아암 SAW 공진기가 제 1 공진주파수 및 제 1 반공진 주파수를 가지며, 상기 직렬아암 SAW 공진기의 상기 인터디지털 트랜스듀서가 제 1 전극 핑거 피치를 가지며,
    상기 파이형 섹션이, 상기 직렬아암 SAW 공진기와 직렬로 결합된 단간정합용 SAW 공진기를 또한 구비하며, 상기 단간정합용 SAW 공진기가 제 2 공진주파수 및 제 2 반공진주파수를 가지며, 상기 단간정합용 SAW 공진기가 제 2 전극 핑거 피치를 가지는 인터디지털 트랜스듀서를 가지며, 상기 제 2 전극 핑거 피치가 상기 제 1 전극 핑거 피치보다 더 좁고, 상기 제 2 공진 주파수가 상기 제 1 공진주파수보다 제 1 양만큼 높고, 상기 제 2 반공진주파수가 상기 제 1 반공진주파수보다 제 1 양과 실질적으로 동일한 제 2 양만큼 높고, 상기 단간정합용 SAW 공진기가 상기 파이형 섹션의 상기 제 1 래더 단 및 제 2 래더 단 사이의 임피던스 부정합을 감소시키는 것을 특징으로 하는 공진기형 SAW 필터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 양은 모두 1 ㎒ 보다 크고 100 ㎒ 보다 작은 것을 특징으로 하는 공진기형 SAW 필터.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 파이형 섹션이 제 4항에서 설명한 복수개의 단간정합용 SAW 공진기를 가지며, 상기 복수개의 단간정합용 SAW 공진기의 상기 인터디지털 트랜스듀서는 상이한 전극 핑거 피치를 가지며, 모두 상기 제1 전극 핑거 피치보다 더 좁고, 상기 상이한 전극 핑거 피치가 상기 복수의 단간정합용 SAW 공진기의 공진주파수를 상기 제 1 공진주파수보다 상이한 제 3의 양만큼 높게 하고, 상기 복수의 단간정합용 SAW 공진기의 반공진 주파수를 상기 제 1 반공진 주파수보다 각각의 제 3의 양과 실질적으로 동일한 상이한 제 4의 양만큼 높게 하는 것을 특징으로 하는 공진기형 SAW 필터.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 양이 모두 1 ㎒ 보다 크고 100 ㎒ 보다 작은 것을 특징으로 하는 공진기형 SAW 필터.
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