KR20010034613A - 표면파 음향 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이웃하는 IDT-입력 트랜스포머와 출력 트랜스포머 사이에서 용량성 및 유도성 누화가 보상되는 표면파 음향 필터에 관한 것이다. 상기 트랜스포머(20; 23)는 부분 트랜스포머(d, d'; e, e')로 분할되고 그 패드(24, 25; 26, 27)의 안내가 수정되므로, 이웃하는 부분 트랜스포머 사이의 자기 결합은 반대의 흐름 방향(H, H')을 가지며 또한 유도되는 전체 자기 흐름은 0이 된다. 상기 부분 트랜스포머는 직렬로 또는 병렬로 장착되므로, 대칭 동작 동안 이웃하는 패드와 트랜스포머 사이의 누화 정전 용량은 그에 대응하는 게이트에서 보상된다.

Description

표면파 음향 필터 {SURFACE-WAVE ACOUSTIC FILTER}

간단히 OFW-필터라고도 불리는 표면파 음향 필터의 선택적 차단은 전자(電磁) 누화로 인해 불리한 영향을 상당히 받게 된다. 이에 대한 주된 원인으로는 필터 구조들이 협소하게 이웃해 있는, 특히 상기 IDT 입력 및 출력 트랜스포머와 패드(pad)라고도 불리는 전기 단자 통로의 구조들이 서로 협소하게 인접해 있다는 것이다.

상기 입력 및 출력 트랜스포머(1, 2), 예를 들어 Z-방식-필터에서 도 1에 개략적으로 도시된 일반적인 트랜스포머 및 패드 토포로지 및 역시 개략적으로 도시된 그의 리플렉터(3, 4)의 경우에서는, 상기 전자 누화가 2가지 메카니즘 때문에 야기된다. 더 정확하게 말해서 그 한 가지는 조밀하게 이웃하는 패드(5, 6) 사이의 용량성 누화가 원인이며, 이는 상기 패드 사이에 있는, 파선으로 표시된 등가 회로 커패시터 "C"를 통해 표시되어 있으며, 다른 한 가지는 유도성 누화가 원인이며, 이는 도 1에서 일부는 화살표를 통해 표시된 이웃하는 전류 흐름 선을 에워싸고 있는 자기 흐름 선(H)으로 표시되어 있다.

일반적으로 양 메카니즘은, 즉 유도성 및 용량성 누화는 동시에 나타난다. 상기 전자 누화에서 그들의 각각의 성분은 필터 파라미터와 상관 관계를 가지며, 이 때 주파수가 높고 임피던스가 낮은 경우에는 유도성이 커지는 누화가 중요하게 된다.

전자 누화 때문에 선택적 차단이 상당히 침해를 받는 전형적인 OFM-필터가 음향적으로 횡방향으로 결합되는 필터이며, 예를 들어 "1996 IEEE Ultrasonics Symposium - 47 - 51"에 설명되는 종류의 대칭적으로 동작되는 횡방향 모드 결합 공진기 필터(TCR-필터 - transversly coupled resonator filter)이다.

상기 논문의 p.48에서 도 2에 따라 상기 입력 및 출력 트랜스포머는 그의 세로선을 따라서 즉 음향 트랙의 방향으로 스플릿되며, 그와 같이 얻어진 부분 트랜스포머의 전기 배선은 직렬이다. 그와 같이 하여, 상기 스플릿된 부분 트랜스포머와 이웃하는 음향 트랙에 직접 인접하는 트랜스포머 엘리먼트 사이에서 상기 용량성 누화가 보상될 수 있다. 이는 하나 이상의 필터 게이트에서, 즉 적어도 입력 및 출력 트랜스포머에서 대칭 동작을 필요로 한다. 이런 경우에 인가 전압의 극성이 다르고 대체 정전 용량의 값이 같기 때문에 상기 누화가 지양된다. 그 단점으로는 상응하는 단자의 임피던스가 두배의 출력값으로 높아진다는 것이다.

선택적 차단에 있어서 전자 누화 때문에 불리한 영향을 받는 또 다른 전형적인 필터는 예를 들어 독일 공개 공보 제 40 18 784 호에 공지된 Z-방식-필터이며, 상기 필터는 분리형 음향 트랙에 배열된 입력 및 출력 트랜스포머를 적절한 리플렉터에 의해 결합시킨다. 상기 공보에는 전기 신호가 소거되며 음향 신호가 적절한 부가의 위상 이동을 통해 구조적으로 오버랩되는 2개의 부분 필터의 배선이 하프브리지의 형태인 것이 개시되어있다.

상기 필터의 중요한 단점으로는 소요 체적이 인자 2만큼 커지며 패드 구조가 복잡하고 비싸다는 것이다.

인라인 필터의 경우에, 즉 공동의 음향 트랙에 배열된 입력 및 출력 트랜스포머를 가지는 필터의 경우에, 상기 전자 누화는 트랜스포머 간격을 상대적으로 크게 하고 "핫(hot)" 즉, 신호를 안내하는 트랜스포머 표면을 최소화하여 작게 유지된다.

본 발명은 표면파 음향 필터에 관한 것이다.

도 2 는 본 발명에 따라 용량성 측면에서 분리된 2-트랙 필터의 제 1 의 실시예의 개략도,

도 3 은 본 발명에 따른 용량적으로 그리고 유도적으로 분리된 Z-방식-OFW-필터의 제 2 의 실시예의 개략도,

도 4 는 도 2에 따른 도시에서 도 3에 따른 형태의 필터의 또 다른 실시예,

도 5 는 역시 도 2 와 도 3에도 도시된 인라인 필터의 실시예,

도 6 은 용량성 결합이 보상되는 도 2 의 부분 구조에 형성되는 상위 필터,

도 7 은 트랙이 음향적으로 결합되고 용량성 결합이 보상되는 상위 필터.

본 발명의 목적은 상기 용량성 누화의 보상이 이루어지고 상기 임피던스 없이 종래의 필터와 비교하여 현저히 향상된 선택적 차단을 가지는 2개 이상의 전자 결합되는 트랜스포머를 가지는 음향 OFW-필터를 제공하는데 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라서 제 1 항의 특징을 가지는 OFW-필터를 통해 달성된다. 본 발명의 유리한 구성은 종속항으로부터 도출된다.

본 발명에 따르면 표면파 음향 필터의 경우에, 대칭적으로 동작하며, 전자식 결합된 IDT-트랜스포머를 가지며, 전기식 결합된 IDT-트랜스포머의 부분 트랜스포머로의 분할이 이루어지며, 상기 부분 트랜스포머의 병렬 배선이 이루어지고, 상기 부분 트랜스포머와 전기 단자-패드는, 대칭적인 동작의 경우에 이웃 패드와 IDT 트랜스포머 사이의 누화 정전 용량이 적절한 게이트에서 서로 적절한 크기로 거의 같아지지만 다른 부호의 전압에 인가되고 그 결과 보상되도록, 배열된다.

본 발명의 유리한 구성에 따르면, 상기 IDT-트랜스포머를 부분 트랜스포머로 분할하고 그의 패드 또는 전기 단자 패스의 안내를 수정하므로, 그 외에도 상기 자기 결합의 흐름 방향은 이웃하는 음향 트랙의 트랜스포머와 상기 부분 트랜스포머 사이에서 반대 방향을 가지므로, 상기 유도된 전체 자기 흐름이 0이 된다. 이와 같은 방식으로 상기 양 주원인이 상기 OFW 필터의 누화에 대해 배제되고 전송 상태가 개선된다.

일반적으로 상기 트랜스포머 중 어느 하나 안에서 상기 패드의 안내를 수정하여 전기 제어의 극성이 바뀌게 된다. 이 때 상기 필터의 원하는 음향 기능이 상기 선호되는 음향 확산 방향에 대해 평행하게 그와 관련한 부분 트랜스포머의 반사를 통해, 즉 그의 종축에서의 반사를 통해 유지된다.

어느 한 부분 트랜스포머가 다른 트랜스포머에 대해 상기 음향 표면파의 반파장의 홀수배만큼 이동되면, 상기 전기 제어의 극성이 바뀔 수 있다.

본 발명에 따른 대상의 그 외의 특징이 상기 실시예와 그에 속하는 도면으로부터 파악될 수 있다.

도 2 에 따른 실시예의 필터의 경우에 트랜스포머, 예를 들어 상기 입력 트랜스포머는 세로 방향으로 분할되며, 상기 부분 트랜스포머의 배선은 직렬이 아닌 병렬이다. 이 때 도체 패스에서 생기는 교차는 하우징에 이중 본딩을 하여 해소된다. 필터 입력에서의 대칭 동작 시에 - 정의 신호뿐만 아니라 부의 신호 역시 인가된다 - 상기 부분 트랜스포머(a, a')의 도체 레일과 상기의 이웃하는 음향 트랙의, 여기서는 단일의 트랜스포머의 도체 레일 사이에 상기 양 대체 커패시터(C4, C4')가 형성되고, 상기 대체 커패시터는 대략 동일한 값을 가지지만 극성이 다르기 때문에 상호적으로 보상한다. 부분 트랜스포머에서의 종래의 직렬 배선과는 반대로, 여기에서는 상기 입력 임피던스가 기준값(Zw)에서 각각 2 Zw의 임피던스의 2개의 부분 트랜스포머의 병렬 배선을 통해 얻어질 수 있다. 그러므로 상기 필터 입력에서의 임피던스는 상기 부분 트랜스포머를 통해 커지지 않게 된다. 상기 커패시터(C4, C4')의 보상은, 상기 출력이 대칭적으로 동작되지 않으면, 즉 단자가 고정 전위 (접지)에 있으면, 이루어진다.

도 3에 따른 실시예에서 도 1에서 처럼 상기 용량성 및 상기 유도성 누화는 파선으로 표시된 등가 회로 커패시터(C, C')로 또는 자계선(H, H')으로 표시되어 있으며, 상기 자계선은 일부는 화살표로 표시된 이웃하는 전류 흐름선을 에워싸고 있다.

상기 트랜스포머 또는 부분 트랜스포머의 영역들에서 상기의 각각의 전류 흐름 방향에 의존하는 자기 흐름 방향은 기호 "(삽입)" 및 기호 "(삽입)"로 표시되어 있으며, 이 경우 - 도면 평면에서 볼 때 - 상기 기호 "(삽입)"은 위를 향한 자기 흐름 방향을 나타내고 기호 "(삽입)"은 아래를 향한 자기 흐름 방향을 나타낸다.

도 3에 따른 Z-방식-필터의 경우에 서로 병렬인 음향 트랙에 입력 및 출력 트랜스포머(10, 11)가 배열되고, 상기 트랜스포머는 상기 음향 트랙의 주확산 방향으로 기울어진 리플렉터(12, 13)에 의해 서로 결합되어 있다. 그러나 본 발명은 TCF 필터(Transversly Coupled Resonator Filter)의 경우에도 이용할 수 있으며, 이 경우 상기 표면파는 기울어져 있는 리플렉터에 의해 이웃하는 트랙에 전파되는 것이 아니라 직접 음향 결합을 통해 이웃하는 트랙에 전파된다.

도 3에 따른 필터에서 도면 부호가 14, 15 또는 16, 17, 18인 패드를 가지는 양 트랜스포머는 세로 방향으로, 즉 상기 표면파의 주확산 방향으로 볼 때 부분 트랜스포머(a, a') 또는 부분 트랜스포머(b, b')로 분할되고 상기 패드(14, 15 또는 16, 17, 18)가 안내되므로, 상기 부분 트랜스포머들 중 어느 하나에서 전기 제어의 극성이 바뀌고 그 결과 자기 흐름 방향이 다른 전류 흐름 루프가 - 참고, 자계선(H, H') - 생기고, 이들은 유도성 누화값을 상호적으로 지양시킨다.

상기 부분 트랜스포머(a, a')의 병렬 회로 및 상기 부분 트랜스포머(b, b')의 직렬 회로로부터 결국에는 상기 패드 커패시터에 대해 그리고 상기 트랜스포머 커패시터(C, C')에 대한 용량성 하프브리지가 형성되고, 상기 하프브리지는 대칭적인 동작의 경우에 적절한 게이트 또는 입력 또는 출력 트랜스포머에서 보상받는다.

이 때 상기 누화 부분 값은 실제로 상기 트랜스포머의 구체적인 손가락 형상 구조 및 패드 구조와 상관 관계를 가지며, 이는 상기 트랜스포머를 상기 부분 트랜스포머로 분할할 때 고려될 수 있다. 상기 부분 트랜스포머의 병렬 회로는 직렬 회로와 다르게 더 양호한 음향적 트랜스포머-저항을 제공하며 그 외에도 더 낮은 패드 저항 및 그 결과 더 낮은 손실을 제공한다. 그에 반해 상기 직렬 회로는 더 작은 소요 공간 및 패드의 간단한 안내를 특징으로 한다.

도 4에 따른 Z-방식-필터에서 상기 입력 트랜스포머(20)는 각각 종방향으로 부분 트랜스포머(d, d')로 분할되고 리플렉터(21, 22)에 의해 그것과 결합되는 출력 트랜스포머(23)는 부분 트랜스포머(e, e')로 분할된다. 바람직하게는 반사 대신에 그 어느 한 부분 트랜스포머가 그 다른 부분 트랜스포머에 대해 상기 음향 표면파의 반파장의 홀수배만큼 이동될 수 있다.

상기 패드(24, 25 및 26, 27)는 다시 안내되어, 상기 부분 트랜스포머 중 어느 하나 안에서 상기 전기 제어의 극성이 바뀌며 그 결과 유도되는 누화값의 보상을 가져오는 다른 자기 흐름 방향(H, H')이 생긴다.

상기 실시예에서 양 부분 트랜스포머-쌍의 배선은 병렬이다. 그와 같이 제공된, 상기 패드 및 트랜스포머 커패시터(C, C')를 위한 용량성 하프브리지는 대칭적인 동작의 경우에 게이트(23)에서 다시 보상된다.

도 5에 따른 인라인-필터의 경우에, 즉 동일한 음향 트랙에 배열된 입력 및 출력 트랜스포머(30 또는 31)를 가지는 필터의 경우에, 상기 양 트랜스포머 중 어느 하나만이, 도시된 실시예에서는 입력 트랜스포머(30)가 횡방향으로 부분 트랜스포머(f, f')로 분할된다.

그 외에도 상기 부분 트랜스포머 및 상기 패드(32, 33)의 안내는 앞서 이미 설명한 의미에서 상기 누화 커패시터(C, C')의 보상 및 상기 유도성 누화값의 보상을 가져온다.

도 6에는 어떻게 본 발명에 따른 트랜스포머가 (예를 들어 도 2에 따르면) 상위 필터로 캐스케이드될 수 있는지가 도시되어 있다. 상기 필터의 입력측 및 출력측은 도 2에 도시된 바처럼 형성될 수 있다. 상기 부분 트랜스포머들 사이의 결합은 상기 양 중간의 비대칭적으로 동작되는 트랜스포머에 의해 순수하게 전기적으로 이루어진다. 중간의 양 트랜스포머에 연결된 임피던스(Z)는 이 경우 상기 전체 필터의 전송 상태에 맞춰져 이용된다. 여기에서 입력(E)으로 표시된 쪽에서 병렬로 배선된 부분 트랜스포머로의 분할을 통해 용량성 누화가 보상된다. 상기 리액티브 커패시터(C7)는 누화를 야기하지 않는데, 왜냐하면 중간의 도체 레일이 접지되어 있기 때문이다.

도 2 와 도 6에 따른 구조에서 출력과 입력쪽에서 비대칭적으로 동작되는 또 다른 필터가 도 2 와 도 6에 따른 구조에 삽입되고 상황에 따라서는 접지에 대해 적절한 임피던스로 폐쇄되면, 본 발명에 따른 필터는 훨씬 더 높은 상위의 필터가 된다.

도 7에는 모든 트랙이 음향적으로 결합되고 전기적으로는 결합되지 않은 본 발명의 필터가 도시되어 있다.

여기에서도 별도의 공진기 트랙의 수용을 통해 필터의 순위가 높아진다.

본 발명은 앞의 실시예에 국한되지 않는다. 세로 방향의/가로 방향의 트랜스포머 분할, 상기 부분 트랜스포머의 병렬/직렬 회로의 임의의 조합 및 음향적 인라인/가로 방향 결합의 조합이 가능해진다.

Claims (10)

1. - 대칭적으로 동작하며,

   - 전자식 결합된 IDT-트랜스포머(20, 23)를 가지며,

   - 전기식 결합된 IDT-트랜스포머(20, 23)의 부분 트랜스포머(d, d', e, e')로의 분할이 이루어지며,

   - 상기 부분 트랜스포머의 배선이 병렬로 이루어지고,

   - 상기 부분 트랜스포머와 전기 단자-패드는, 대칭적인 동작의 경우에 이웃 패드와 IDT 트랜스포머 사이의 누화 정전 용량이 적절한 게이트에서 서로 적절한 크기로 거의 같아지지만 반대 극성의 전압에 인가되어 그 결과 보상되도록, 배열되는 표면파 음향 필터.
2. 제 1 항에 있어서, 전자식 결합된 IDT-트랜스포머(20, 23)의 경우에 자기 결합의 흐름 방향(H, H')은 이웃하는 부분 트랜스포머(d, d', e, e') 사이에 반대 방향을 가지므로, 유도되는 전체 자기 흐름이 0이 되는 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 음향 트랙에 대해 세로 방향으로 또는 가로 방향으로 상기 입력 및 출력 트랜스포머(20; 23)가 부분 트랜스포머(d, d', e, e')로 분할되는 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터(참고 도 3).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 및 출력 트랜스포머(20; 23)의 각각 상기 부분 트랜스포머(d, d', e, e')의 배선이 병렬인 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 및 출력 트랜스포머(20; 23)의 부분 트랜스포머(d, d', e, e') 각각의 배선이 다르게, 즉 병렬 또는 직렬인 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양 부분 트랜스포머(e, e') 중 어느 하나가 상기 음향 확산 방향에 대해 평행하게 반사되는 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 어느 한 트랜스포머의 상기 한 부분 트랜스포머가 상기 트랜스포머의 상기 다른 부분 트랜스포머에 대해 상기 음향 표면파의 반파장의 홀수배만큼 이동되는 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터.
8. 제 1 항에 있어서, 가로 방향으로 또는 음향 트랙에 대해 직각 방향으로 상기 입력 및 출력 트랜스포머(30; 31)가 부분 트랜스포머(f, f')로 분할되는 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터(참고 도 4).
9. 제 1 항 과 제 8 항에 있어서, 상기 부분 트랜스포머(f, f')의 배선이 병렬인 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양 부분 트랜스포머 중 어느 하나 안에서 패드 안내는, 상기 전기 제어의 극성이 바뀔 수 있도록, 선택되는 것을 특징으로 하는 표면파 음향 필터.