CN105391417B - 梯型滤波器以及双工器 - Google Patents

Abstract

本发明提供梯型滤波器以及双工器。提供能不使电气特性劣化地提高耐电力性的梯型滤波器。梯型滤波器具备：由弹性表面波谐振器构成的多个串联臂谐振器(S1～S5)、和并联臂谐振器(P1～P4)，多个串联臂谐振器(S1～S5)当中静电电容最小的串联臂谐振器(S1)的金属化比在多个串联臂谐振器(S1～S5)中最小，且静电电容最小的串联臂谐振器(S1)的电极指间距在多个串联臂谐振器(S1～S5)的电极指间距当中最大。

Description

梯型滤波器以及双工器

技术领域

本发明涉及使用多个弹性波谐振器构成的梯型滤波器以及具有该梯型滤波器作为发送滤波器的双工器。

背景技术

过去，在便携电话的双工器的发送滤波器等中广泛利用梯型弹性表面波滤波器。在下述的专利文献1中公开了这种双工器的一例。在专利文献1中，在发送端子侧配置梯型弹性表面波滤波器的多个串联臂谐振器当中静电电容最大的串联臂谐振器。

专利文献

专利文献1：JP特开2013-168996号公报

如专利文献1记载的那样，通过使距发送端子、即输入端子最近的串联臂谐振器的静电电容最大，能提高耐电力性。但是，若静电电容变大，就会有电气特性变差这样的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供不使电气特性劣化地得到能提高耐电力性的梯型滤波器。

本发明所涉及的梯型滤波器具备：分别由弹性表面波谐振器构成的多个串联臂谐振器；和由弹性表面波谐振器构成的并联臂谐振器，所述多个串联臂谐振器当中静电电容最小的串联臂谐振器的金属化比在所述多个串联臂谐振器中为最小，且静电电容最小的所述串联臂谐振器的电极指间距在所述多个串联臂谐振器的电极指间距当中为最大。

在本发明所涉及的梯型滤波器的某特定的局面下，具有至少3个所述串联臂谐振器。这种情况下，由于具有3个以上的串联臂谐振器，因此能进一步提高耐电力性，且能有效果地抑制电气特性、特别是VSWR特性的劣化。

在本发明所涉及的梯型滤波器的其它特定的局面下，将静电电容最小的所述串联臂谐振器串联分割，以具有第1分割谐振器、和与第1分割谐振器串联连接的第2分割谐振器。在这种情况下，能进一步提高耐电力性。

在本发明所涉及的梯型滤波器再其它特定的局面下，具有输入端子和输出端子，在将输入端子和输出端子连结的串联臂设置所述多个串联臂谐振器，静电电容最小的所述串联臂谐振器在多个所述串联臂谐振器当中最靠近输入端子。被施加最大的电力的是最靠近输入端子的串联臂谐振器。因此，能进一步提高耐电力性，且难以产生VSWR特性等的电气特性的劣化。

本发明所涉及的梯型滤波器适于用作发送滤波器。在发送滤波器中，由于更加强烈谋求耐电力性，因此本发明更有效果。

本发明所涉及的双工器具有：具有按照本发明构成的梯型滤波器的发送滤波器；和一端与所述发送滤波器的一端公共连接的接收滤波器。在本发明所涉及的双工器中，由于在发送滤波器中谋求耐电力性的提升和VSWR特性的劣化的抑制，因此不仅能提高发送滤波器中的电气特性，还能提高接收滤波器中的电气特性。

发明的效果

根据本发明所涉及的梯型滤波器，能提高耐电力性，并且能抑制VSWR特性和滤波器特性等的电气特性的劣化。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的双工器的电路图。

图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的梯型滤波器的各串联臂谐振器的消耗功率和频率的关系的图。

图3是表示本发明的比较例1所涉及的梯型滤波器的各串联臂谐振器的消耗功率与频率的关系的图。

图4是表示第1实施方式以及比较例1的梯型滤波器的衰减量频率特性的图。

图5是表示第1实施方式以及比较例1的梯型滤波器的VSWR特性的图。

图6是表示第1实施方式以及比较例1的梯型滤波器的发送端子侧的阻抗特性的阻抗史密斯圆图(smith chart)。

图7是表示比较例2的梯型滤波器中的各串联臂谐振器的消耗功率与频率的关系的图。

图8是表示比较例1以及比较例2的梯型滤波器的衰减量频率特性的图。

图9是表示比较例1以及比较例2的梯型滤波器的发送端子侧端部中的VSWR特性的图。

图10是表示比较例1以及比较例2的梯型滤波器的发送端子侧中的阻抗特性的阻抗史密斯圆图。

图11是第2实施方式所涉及的双工器的电路图。

图12是表示比较例3中的各串联臂谐振器的消耗功率与频率的关系的图。

图13是表示本发明的第2实施方式所涉及的梯型滤波器的各串联臂谐振器的消耗功率与频率的关系的图。

图14是表示第2实施方式以及比较例3的梯型滤波器的衰减量频率特性的图。

图15是表示第2实施方式以及比较例3的梯型滤波器的发送端子侧端部中的VSWR特性的图。

图16是表示第2实施方式以及比较例3的梯型滤波器的发送端子侧的阻抗特性的阻抗史密斯圆图。

标号的说明

1 双工器

2 发送滤波器

3 接收滤波器

4 天线端子

5 公共连接端子

6 电感

7 发送端子

8 接收端子

9 纵耦合谐振器型弹性表面波滤波器

21 双工器

22 发送滤波器

23 接收滤波器

P1～P4 并联臂谐振器

P11 谐振器

S1～S6 串联臂谐振器

S11 谐振器

L1、L2 电感

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的具体的实施方式，由此使本发明变得明了。

图1是具有本发明的第1实施方式所涉及的梯型滤波器的双工器的电路图。

双工器1具有发送滤波器2和接收滤波器3。公共连接端子5连接在天线端子4。为了谋求阻抗匹配而在公共连接端子5与接地电位间设置电感6。发送滤波器2具有：作为输入端子的发送端子7、和作为输出端子的公共连接端子5。另外，接收滤波器3具有：作为输入端子的公共连接端子5、和作为输出端子的接收端子8。

本实施方式的双工器在Band13下使用。在Band13下，发送频带为777～787MHz，接收频带为746～756MHz。

在双工器1中，发送滤波器2由梯型弹性表面波滤波器构成，该梯型弹性表面波滤波器相当于本发明的第1实施方式的梯型滤波器。

另外，接收滤波器3具有与公共连接端子5侧连接的谐振器S11。纵耦合谐振器型弹性表面波滤波器9连接在谐振器S11的后级。纵耦合谐振器型弹性表面波滤波器9具有将2个3IDT型纵耦合谐振器型弹性表面波滤波器级联连接的构成。谐振器P11连接在纵耦合谐振器型弹性表面波滤波器9的输出端与接地电位间。

在发送滤波器2中，从作为输入端子的发送端子7侧起在串联臂依次配置串联臂谐振器S1～S5。串联臂谐振器S1～S5相互串联连接。另外，并联臂谐振器P1～P4从发送端子7侧起依次与串联臂和接地电位连接。并联臂谐振器P1连接在串联臂谐振器S1的输入端与接地电位间。在并联臂谐振器P1与接地电位间连接电感L1。

并联臂谐振器P2、P3将一端连接到串联臂谐振器S2与串联臂谐振器S3间的连接点，将另一端彼此公共连接。另外，将并联臂谐振器P4的一端连接到串联臂谐振器S3、S4间的连接点，使另一端与并联臂谐振器P2、P3公共连接。在并联臂谐振器P2～P4的公共连接的部分、与接地电位间连接电感L2。

由于由梯型弹性表面波滤波器构成，因此发送滤波器2的多个串联臂谐振器S1～S5以及并联臂谐振器P1～P4均由弹性表面波谐振器构成。

上述双工器1通过在LiTaO₃基板上设置实现这些电路构成的电极、和上述电感6、L1、L2而构成。作为电极材料，在本实施方式中使用A1。然而构成压电基板以及电极的材料并不限定于上述。

由本实施方式的梯型滤波器构成的发送滤波器2的特征在于，距输入端子即发送端子7最近的串联臂谐振器S1的静电电容在多个串联臂谐振器S1～S5的静电电容当中最小，

1)静电电容最小的串联臂谐振器S1的金属化比在串联臂谐振器S1～S5的金属化比当中为最小，且

2)静电电容最小的串联臂谐振器S1的电极指间距在多个串联臂谐振器S1～S5的电极指间距当中为最大。

由此，不用使静电电容的值较大就能提高耐电力性，且能抑制滤波器特性和VSWR特性等的电气特性的劣化。基于具体的实验例对其进行说明。另外，所谓金属化比，是指在沿着弹性表面波的传播方向的方向上，将电极指的宽度除以电极指的宽度与电极指间的间隙之和而得到的比率。

在下述的表1示出上述第1实施方式中的发送滤波器的各串联臂谐振器S1～S5的设计参数。

[表1]

	S1	S2	S3	S4	S5
						电极指间距(μm)	2.512	2.432	2.389	2.415	2.432
占空比	0.4	0.6	0.6	0.6	0.6
						静电电容(pF)	2.1	2.8	2.3	3.4	3.7
交叉宽度	78	48	74	58	103
						对数	80	120	65	121	74
交叉宽度与对数之积	6240	5760	4810	7018	7622

为了进行比较，除了使串联臂谐振器S1～S5如下述的表2所示那样以外，其它都和上述第1实施方式同样地制作比较例1的发送滤波器。

[表2]

	S1	S2	S3	S4	S5
						电极指间距(μm)	2.429	2.432	2.389	2.415	2.432
占空比	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
						静电电容(pF)	2.0	2.8	2.3	3.4	3.7
交叉宽度	48	48	74	58	103
						对数	80	120	65	121	74

如从表2所明确的那样，在比较例1中，串联臂谐振器S1～S5的金属化比即占空比全都与0.6相等。

另外，串联臂谐振器S1的电极指间距在串联臂谐振器S1～S5当中不是最大。

与此相对，如从表1所明确的那样，在第1实施方式中，串联臂谐振器S1的占空比为0.4，比剩下的串联臂谐振器S2～S5都小。另外，施加功率成为最大的配置在最靠发送滤波器的输入侧的串联臂谐振器S1的电极指间距，在串联臂谐振器S1～S5的电极指间距当中成为最大。

图2是表示上述第1实施方式中的各串联臂谐振器的消耗功率与频率的关系的图。另外，图3是表示上述比较例1中的各串联臂谐振器的消耗功率与频率的关系的图。图2以及图3的特性是求取对发送端子施加800mW的功率的情况下的各串联臂谐振器S1～S5的每单位面积的消耗功率的结果。

越是消耗功率大的串联臂谐振器，电极的负荷就越大。因此，IDT电极通过施加功率引起电迁移，易于被破坏。即，意味着耐电力性较低。

在比较例1中，最靠近发送端子7的串联臂谐振器S1的消耗功率最高。因此，若施加大的功率，则发热最大而易于破坏。因而为了提高耐电力性，需要降低串联臂谐振器S1的消耗功率。

与此相对，如从图2所明确的那样，可知在第1实施方式中，在串联臂谐振器S1的发送频带中的消耗功率最高的部分，也是与比较例1相比，消耗功率降低约25％程度。因此，根据上述第1实施方式，与比较例1相比，IDT电极的耐热负荷更小，能提高耐电力性。

另外，图4是表示上述第1实施方式以及比较例1的发送滤波器的衰减量频率特性的图。实线表示第1实施方式的结果，虚线表示比较例1的结果。如从图4所明确的那样，可知在上述第1实施方式中，能得到和比较例1大致同等的滤波器特性。

另外，图5是表示上述第1实施方式以及比较例1的发送端子侧的VSWR特性的图。实线表示第1实施方式的结果，虚线表示比较例1的结果。如从图5所明确的那样，可知在VSWR特性中，也是第1实施方式和比较例1相比，特性几乎没有劣化。

在图6的阻抗史密斯圆图中，实线表示第1实施方式的结果，虚线表示比较例1的结果。关于阻抗特性，可知第1实施方式和比较例1相比几乎没有降低。

因而如上述那样，根据第1实施方式，可知能几乎不使VSWR特性、滤波器特性以及阻抗特性劣化地有效果地提高耐电力性。认为出于以下的理由。在静电电容最小的串联臂谐振器S1中，通过使金属化比即占空比最小且电极指间距最大，不用大幅改变静电电容的值，就能使交叉宽度或对数较大。因此，能不产生电气特性的劣化地提高耐电力性。

接下来，除了使串联臂谐振器S1～S5的设计参数如下述的表3所示那样以外，其它都和上述比较例1同样地制作具有比较例2的发送滤波器的双工器。

[表3]

	S1	S2	S3	S4	S5
						电极指间距(μm)	2.429	2.432	2.389	2.415	2.432
占空比	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
						静电电容(pF)	2.5	2.8	2.3	3.4	3.7
交叉宽度	65	48	74	58	103
						对数	80	120	65	121	74

如从表3所明确的那样，在比较例2中，虽然串联臂谐振器S1的金属化比、即占空比和比较例1相同，但使电极指的交叉宽度较大，使静电电容大于比较例1。关于其他点，比较例2都和比较例1同样。

图7是表示比较例2中的各串联臂谐振器S1～S5的消耗功率与频率的关系的图。

图8～图10表示上述比较例1和比较例2的电气特性的比较。在图8～图10中，实线表示比较例2的结果，虚线表示比较例1的结果。

图8表示滤波器特性，图9表示VSWR特性，图10是表示发送端子侧的阻抗特性的阻抗史密斯圆图。

如从图8所明确的那样，在比较例2中，由于使串联臂谐振器S1的静电电容较大，因此在发送频带，消耗功率的峰值和比较例1相比小了约15％。

但是，在VSWR特性中，如从图9所明确的那样，发送频带中的最小VSWR从1.13变差到1.38。另外，如从图10所明确的那样，可知在阻抗特性中从50Ω起偏离，阻抗史密斯圆图中的螺线的扩展变大，变差。若考虑与功率放大器的阻抗匹配，则期望该阻抗史密斯圆图中的螺线较小。

如以上那样，可知在比较例2中，虽然与比较例1相比能改善耐电力性，但有电气特性的劣化、特别是VSWR特性和阻抗特性的劣化较大这样的问题。

图11是具备第2实施方式所涉及的发送滤波器的双工器的电路图。

如图11所示那样，在第2实施方式的双工器21中，从发送端子7侧起依次配置串联臂谐振器S1～S6。另外，并联臂谐振器P1的一端与串联臂谐振器S1、S2间的连接点连接。进而，使并联臂谐振器P2的一端与串联臂谐振器S3、S4间的连接点连接，使并联臂谐振器P3的一端与串联臂谐振器S4、S5间的连接点连接。并联臂谐振器P4的一端与串联臂谐振器S5、S6间的连接点连接。使并联臂谐振器P2～P4的另一端彼此公共连接。将电感L2连接在并联臂谐振器P2～P4的公共连接点与接地电位间。另外，在接收滤波器23侧，不设一端与接地电位连接的谐振器P11。由于双工器21中的其它构成和双工器1同样，因此对同一部分标注同一参考编号，由此省略其说明。

在下述的表4中示出上述双工器21的发送滤波器22中的串联臂谐振器S1～S6的设计参数。

[表4]

	S1	S2	S3	S4	S5	S6
							电极指间距(μm)	2.560	2.622	2.625	2.664	2.635	2.621
占空比	0.63	0.63	0.63	0.47	0.63	0.63
							静电电容(pF)	5.1	5.8	3.8	3.7	5.1	4.0
交叉宽度	65	80	60	91	84	77
							对数	150	140	120	100	116	110

为了进行比较，除了使串联臂谐振器S1～S6的设计参数如下述的表5所示那样以外，其它都和上述第2实施方式同样地制作比较例3的双工器。

[表5]

	S1	S2	S3	S4	S5	S6
							电极指间距(μm)	2.560	2.622	2.625	2.634	2.635	2.621
占空比	0.63	0.63	0.63	0.63	0.63	0.63
							静电电容(pF)	5.1	5.8	3.8	3.6	5.1	4.0
交叉宽度	65	80	60	69	84	77
							对数	150	140	120	100	116	110

如从表5所明确的那样，在比较例3中，串联臂谐振器S4的静电电容最小，为3.6pF。然而串联臂谐振器S4的占空比、即金属化比就与串联臂谐振器S1～S3、S5、S6相等。关于电极指间距，也是串联臂谐振器S4的电极指间距在串联臂谐振器S1～S6中并非最大。

与此相对，如表4所示那样，在第2实施方式中，串联臂谐振器S4的静电电容最小，为3.7pF。该串联臂谐振器S4的金属化比即占空比最小，为0.47。进而，电极指间距为2.664μm，在串联臂谐振器S1～S6当中为最大。

图12是表示比较例3的串联臂谐振器S1～S6中的消耗功率与频率的关系的图，图13是表示上述第2实施方式中的串联臂谐振器S1～S6的消耗功率与频率的关系的图。

和比较例3相比可知，根据第2实施方式，在发送频带，串联臂谐振器S4的消耗功率的峰值比比较例3低了约25％程度。因此，能有效果地提高耐电力性。

另一方面，图14～图16是表示比较例3和第2实施方式的发送滤波器的电气特性的比较的图。图14是表示滤波器特性的图，图15是表示VSWR特性的图，图16是表示发送端子侧中的阻抗史密斯圆图的图。

在图14～图16中，实线表示第2实施方式的结果，虚线表示比较例3的结果。

如从图14～图16所明确的那样，可知在滤波器特性、VSWR特性以及阻抗特性中，第2实施方式和比较例3几乎没有差别。因此可知，在第2实施方式中也能几乎不引起电气特性的劣化地有效果地提高耐电力性。

另外，若对比第1实施方式和第2实施方式，在距发送端子、即施加电力的输入端子最近的串联臂谐振器S1采用了本申请发明的特征构成的第1实施方式，能更有效果地得到耐电力性。因此，和第2实施方式相比更优选第1实施方式。

进而，优选与其它串联臂谐振器相比静电电容更小的串联臂谐振器S1，由合成的静电电容和串联臂谐振器S1的静电电容相等、且相互串联连接的多个分割谐振器构成。此时，由于是相互具有等同构成的分割谐振器这一点能抑制串联分割谐振器的间的阻抗、或者谐振频率的差所引起的损耗，因而更优选。

另外，本发明所涉及的梯型滤波器适用于各种带通型滤波器，但在更强烈要求改善耐电力性的双工器的发送滤波器中更有效果。

Claims (6)

1.一种梯型滤波器，具备：

分别由弹性表面波谐振器构成的多个串联臂谐振器；和

由弹性表面波谐振器构成的并联臂谐振器，

所述多个串联臂谐振器当中静电电容最小的串联臂谐振器的金属化比在所述多个串联臂谐振器中为最小，且静电电容最小的所述串联臂谐振器的电极指间距在所述多个串联臂谐振器的电极指间距当中为最大。

2.根据权利要求1所述的梯型滤波器，其中，

所述梯型滤波器具有至少3个所述串联臂谐振器。

3.根据权利要求1或2所述的梯型滤波器，其中，

将静电电容最小的所述串联臂谐振器串联分割，从而具有第1分割谐振器、和与第1分割谐振器串联连接的第2分割谐振器。

4.根据权利要求1或2所述的梯型滤波器，其中，

所述梯型滤波器具有：

输入端子和输出端子，

在将输入端子和输出端子连结的串联臂设置有所述多个串联臂谐振器，静电电容最小的所述串联臂谐振器在多个所述串联臂谐振器当中距输入端子最近。

5.根据权利要求1或2所述的梯型滤波器，其中，

所述梯型滤波器是发送滤波器。

6.一种双工器，具有：

具有权利要求1～4中任一项所述的梯型滤波器的发送滤波器；和

一端与所述发送滤波器的一端公共连接的接收滤波器。