CN1378339A - 表面声波滤波器、使用该滤波器的表面声波设备,以及使用该表面声波滤波器或设备的通讯设备 - Google Patents

表面声波滤波器、使用该滤波器的表面声波设备,以及使用该表面声波滤波器或设备的通讯设备 Download PDF

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Abstract

在至少一个与另外的交叉指型传感器相连的交叉指型传感器的末端,提供具有电极接头的小间距电极接头部分,其电极接头间距比另外电极接头的间距还要小。此外,小间距电极接头部分在至少一个电极反相的位置上包含两个相邻的电极接头,为的是使两个相邻的电极接头的极性相同。

Description

表面声波滤波器、使用该滤波器的表面声波 设备，以及使用该表面声波滤波器或设备的通讯设备
发明背景
1.发明领域
本发明涉及一种纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，一种使用该滤波器的表面声波设备，以及一种使用该滤波器或设备的通讯设备。
近几年来，使用诸如便携式电话或类似通讯设备的用户数目不断增加，通讯设备的服务已变得更加广泛了。基于这个原因，发送侧频带和接收侧频带安排在彼此相邻的位置的通讯设备的数量已大大增加了。此外，在很接近通带的地方通讯设备需要产生所需数量的衰减，它们取决于通讯设备的类型以便阻止通讯设备和其它通讯设备之间的干扰。对于在便携式电话RF级中广泛用作带通滤波器的表面声波滤波器，它尤其需要在通带附近产生预期数量的衰减。
此外，为了减少包含在这种表面声波滤波器中部件的数目，对于表面声波滤波器更需要提供一种平衡—非平衡信号转换功能，即所谓的“平衡转换器”功能。基于这个原因，使用纵向耦合谐振器型表面声波滤波器广泛用作便携式电话RF级中的带通滤波器已成为主流，因为这种滤波器可以很容易符合平衡—非平衡信号转换功能。比如，日本未审查专利申请公开出版物No.5-267990发表了这种纵向耦合谐振器型表面声波滤波器。
在上述相关技术的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器中，不利的是，肩特性(频率特性陡峭程度的降低)的恶化，称之为横向响应，它在通带的高频侧产生。因此，出现了在通带高频侧的衰减不能达到满意程度的问题，尽管使用在PCS***(个人通讯***)或者类似***的通讯设备要求这样。作为在通带高频侧可以大量衰减的滤波器，比如，在日本未审查专利申请公开出版物No.10-126212发表了梯型表面声波设备。然而，问题是平衡—非平衡转换功能不可能通过梯形表面声波滤波器来获得。也就是说，根据相关的技术，很难产生一种表面声波设备，它在通带的高频侧具有足够数量的衰减，并具有平衡—非平衡转换功能。
发明内容
因此，本发明的目标在于解决上述问题并提供一种纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，与相关技术的表面声波滤波器相比，它可以相当程度地减小横向响应，并且提供平衡—非平衡信号转换功能。
为了达到上述目标，根据本发明，提供了一种纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，它包含压电电极，布置在压电电极上沿着表面声波传播方向上的至少两个交叉指型传感器(IDTs)，在末端具有一个小间距电极接头部分的至少一个交叉指型传感器，它靠近其它的交叉指型传感器，具有电极接头的小间距电极接头部分，它比在至少一个交叉指型传感器上的其它电极接头的间距更小，小间距电极接头部分，它在至少一个位置上包含两个相邻的电极接头，它们的电极反相，为的是使两个相邻电极接头的极性相同。
进行电极反相的位置最好大致是小间距电极接头部分的中心。
同样，最好电极反相关于表面声波滤波器的中心对称进行。
包含在相邻交叉指型传感器中的相邻电极接头的极性最好彼此分别不同
此外，根据本发明，提供一种具有平衡—非平衡转换功能的表面声波设备，它包含上述纵向耦合谐振器型表面声波滤波器。
此外，根据本发明，提供一种通讯设备，它包含本发明上述纵向耦合谐振器型表面声波滤波器或者上述表面声波设备。
本发明的表面声波滤波器优点在于可以减小横向响应，因为在小间距电极接头部分的两个相邻电极接头是电极反相的，也就是说相邻电极接头的极性是相同的。此外，该纵向耦合谐振器型表面声波滤波器优点在于能产生很大的通带宽度，横向响应能够被减小，因为进行电极反相优选的位置是小间距电极接头部分的中心。
此外，在纵向耦合谐振器型表面声波滤波器中，最好从通带中消除波动，并且横向响应能够被减小，因为电极反相优选关于表面声波滤波器中心对称进行。
此外，横向响应可以在更宽的范围内减小，因为包含在相邻交叉指型传感器中的相邻电极接头的极性最好是彼此不同的。
根据本发明具有平衡—非平衡转换功能的表面声波滤波器优点在于改善通带高频侧的衰减数量上，因为这种设备包含本发明的表面声波滤波器。
本发明的通讯设备优点在于通讯质量很高可靠性很好，因为该设备包含了本发明纵向耦合谐振器型表面声波过滤器或者表面声波设备。
附图简述
图1所示为介绍本发明第一个实施例结构的示意性平面图；
图2所示为一曲线图用来介绍具有图1所示结构的本发明第一个实施例的频率特性；
图3所示为介绍根据相关技术实例结构的示意性平面图；
图4所示为一曲线图用来介绍具有图3所示结构的相关技术实例的频率特性；
图5所示为一曲线图用来介绍根据本发明第一个实施例仅仅由纵向耦合谐振器型表面声波滤波器产生的频率特性；
图6所示为根据相关技术的实例仅仅由纵向耦合谐振器型表面声波滤波器产生的频率特性；
图7所示为一曲线图用来介绍具有与附图1所示相同结构的本发明第一个实施例产生的频率特性，除了电极反相的位置变为内侧；
图8所示为一曲线图用来介绍具有图1所示结构的本发明第一个实施例产生的频率特性，除了电极反相的位置变为外侧；
图9所示为本发明具有不同于图1所示结构的第一个实施例的示意性平面图；
图10所示为介绍本发明第二个实施例结构的示意性平面图；
图11所示为一曲线图用来介绍本发明具有图10所示结构的第二个实施例产生的频率特性的曲线图；
图12所示为一曲线图根据本发明第二个实施例仅仅由纵向耦合谐振器型表面声波滤波器产生的频率特性；
图13所示为本发明第三个实施例的示意性平面图；
图14所示为根据本发明使用纵向耦合谐振器型表面声波滤波器或者表面声波设备的通讯设备的框图。
具体实施方式
以下，根据本发明纵向耦合谐振器型表面声波滤波器和表面声波设备将参照附图1至13进行介绍。
附图1为介绍本发明的第一个实施例结构的平面示意图。在本发明所有的实施例中，通过采用PCSx滤波器为例进行介绍。
在附图1所示的本发明第一个实施例的结构中，纵向耦合谐振器型表面声波滤波器101和表面声波谐振器102在使用铝电极，由40±5o-Y轴切割-X轴延伸LiTaO3构成的基片上形成。在本实施例中，表面声波谐振器102串联到纵向耦合谐振器型表面声波滤波器101上。纵向耦合谐振器型表面声波滤波器101包含IDTs103，104和105，以及用来夹住IDT130，104，和105的两个反射镜106和107。许多接地的电极接头和许多接到信号线上的电极接头彼此相对地布置在每个IDT130，104，和105中。表面声波谐振器102包含IDT120和用来夹住IDT120的两个反射镜118和119。在IDT120中，连接到信号线上的许多电极接头和连接到IDTs103和105上的许多电极接头彼此相对地布置。值得注意的是在附图1中，为了简化起见减少了电极接头的数目。
如附图1所示，小间距电极接头部分108和109在纵向耦合谐振器型表面声波滤波器101上形成。与IDT103相邻的IDT104的几个电极接头和与IDT104中剩下的电极接头间距相比具有更小间距并与IDT105相邻的IDT104的几个电极接头分别布置在小间距电极接头部分108和109上。在小间距电极部分108中彼此相邻的电极接头110和111的极性，以及在小间距电极接头部分109中彼此相邻的电极接头112和113的极性，分别是相同的。也就是说，电极是反相的。特别地，例如，接地的电极的极性表述为负(-)，而连接到信号线的电极的极性表述为正(+)。极性序列(-，+)表示为+1，极性序列(+，-)表示为-1，极性序列(-，-)或(+，+)表示为0。这样附图1所示的小间距电极接头部分108中电极接头的极性从左端起以+1，-1，0，+1，-1的顺序布置。在小间距电极接头部分109中的电极接头的极性从左侧起以+1，-1，0，+1，-1的顺序布置。也就是说，关于纵向耦合谐振器型表面声波滤波器101的中心对称地进行电极反相。即使电极反相不是对滤波器101的中心对称地执行根据本发明也可以有效地减小横向响应。然而，在通带中会产生波动。这样，如这个实施例中的对称结构是最理想的。
纵向耦合谐振器型表面声波滤波器101的设计细节如下。在这些细节中，由小间距电极接头间距确定的波长表示为λI2，由其它电极接头确定的波长表示为λI1。
网孔宽度W：73.9λI1
IDT103中电极接头的数目：17
IDT104中电极接头的数目：45(这些电极接头中六个布置在左侧和右侧的电极接头的间距是减小的)
IDT105中电极接头的数目：17
由IDTs确定的波长λI1：2.03μm
波长λI2：1.85μm
由反射镜确定的波长λR：2.06μm
在反射镜上电极接头的数目：100
IDTs103和104以及104和105之间的间隔(114，117)：0.25λI1+0.25λI2
在彼此相邻的电极间、用来确定IDT104中波长λI1和λI2的间隔(115，116)：0.25λI1+0.25λI2
IDTs103，105和反射镜106和107之间的间隔：0.48λR
IDTs的负载：0.60
反射镜的负载：0.60
电极胶片厚度：0.08λ
此外，表面声波谐振器102的设计细节如下：
网孔宽度W：29.5λ
IDT120中电极接头的数目：401
波长λ(对IDT120和反射镜118和119)：2.03μm
在反射镜118和119中电极接头的数目：30
IDT120和反射镜118、119之间的间隔：0.50λ
IDT120的负载：0.60
反射镜118和119的负载：0.60
电极胶片厚度：0.08λ
附图2所示为本发明第一个实施例提供的频率特性。附图3所示为介绍相关技术实例的平面示意图以作为比较。附图4所示为附图3所示相关技术实例的频率特性。
参照附图3中所示的相关技术实例的结构，表面声波谐振器202串联在与第一个实施例相似的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器201上。纵向耦合谐振器型表面声波滤波器201包含三个IDTs203，204和205以及两个反射镜206和207，小间距电极接头部分208至211分别布置在IDTs203，204和IDTs204，205彼此相邻的售，类似于第一个实施例中纵向耦合谐振器型表面声波滤波器。表面声波谐振器202包含一个IDT220和两个反射镜218和1219，类似于第一个实施例的表面声波谐振器102。
相关技术实例的纵向接合谐振器型表面声波滤波器201的设计细节将在下面介绍。
网孔宽度W：60.6λI1
IDT203中电极接头的数目：33(从右侧布置的四个电极接头的间距是减小的)
IDT204中电极接头的数目：51(分别布置在左侧和右侧的四个电极接头的间距是减小的)
IDT205中电极接头的数目：33(从右侧布置的四个电极接头的间距是减小的)
由IDT确定的波长λI1：2.06μm
波长λI2：1.88μm
由反射镜206和207确定的波长λR：2.06μm
在反射镜206和207上电极接头的数目：100
在彼此相邻的电极间、用来确定IDT104中波长λI1和λI2的间隔(附图3中212，214，215，217)：0.25λI1+0.25λI2
IDTs203和204中间以及IDTs204和205之间的间隔(附图3中213，216)，也就是说，用来确定IDTs203和200中波长λI2的相邻电极以及确定IDTs204和205中的波长λI2的相邻电极之间的间隔：0.50λI2
IDTs203，205和反射镜206和207之间的间隔：0.465λR
负载(对于IDTs和反射镜)：0.60
电极薄膜厚度：0.08λI1
相关技术实例的表面声波谐振器202的设计细节如下：
网孔宽度W：49.1λ
IDT220中电极接头的数目：401
波长λ(对IDT220和反射镜218和219)：2.04μm
在反射镜218和219中电极接头的数目：30
IDT220和反射镜218、219之间的间隔：0.50λ
负载(对IDT220和反射镜218和219)：0.60
电极薄膜厚度：0.08λ
对照附图2和附图4表明2010MHz到2070MHz之间的频率范围的衰减，它处在通带中高频侧，根据本发明的第一个实施例，其衰减与相关技术实例中相比改善了大约5dB。原因在于在第一个实施例中横向响应相对于相关技术实例而言减少了。
附图5所示为根据本发明仅由第一个实施例中的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器产生的频率特性。附图6所示为本相关技术实例中仅由纵向耦合谐振器型表面声波滤波器产生的频率特性。附图5和6的对比说明由纵向耦合谐振器型表面声波滤波器101产生的横向响应减少了。这样，可以看到在纵向耦合谐振器型表面声波滤波器101的小间距电极接头部分108和109中通过电极反相，取得了本发明的效果。
根据本发明的第一个实施例，作为例子提出执行电极反相的位置在每个小间距电极接头区域的中心。接下来，将介绍当电极反相的位置从第一个实施例中的位置变化时所获得的频率特性。附图7所示为当与第一个实施例中的位置相比电极反相的位置移向滤波器的内部时，特别地，当小间距电极部分108中电极接头的极性从左侧以+1，-1，+1，0，-1的顺序布置，而在小间距电极接头部分109中电极接头的极性从左侧起以+1，0，-1，+1，-1的顺序布置时，所获得的频率特性。附图8所示为当与第一个实施例中的位置相比电极反相的位置移向滤波器的外部时，特别地，当小间距电极部分108中电极接头的极性从左侧以+1，0，-1，+1，-1的顺序布置，而在小间距电极接头部分109中电极接头的极性从左侧起以+1，-1，+1，0，-1的顺序布置时，所获得的频率特性。
参照附图7，与附图2中所示相比横向响应的恶化程度。参照附图8，与附图2所示相比横向响应减少。然而在频率大约为2120MHz附近响应的程度被恶化，此外通带宽度降低。如上所述，即使电极反相的位置与第一个实施例相比发生了变化，也可以有效地减小横向响应。然而，从整体平衡的电特性的角度来看，电极反相最好象第一个实施例中那样在每个小间距电极接头部分的中心进行。
如上所述，根据本发明的第一个实施例，获得了一个纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，其横向响应相对于相关技术中纵向耦合谐振器型表面声波滤波器减小了。在第一个实施例中，电极反相在三个IDTs中中间的IDT的小间距电极接头部分中进行。然而，小间距电极接头部分可以在IDTs中中间的IDT的右侧和左侧上提供，电极反相分别在小间距电极接头部分中进行。通过这一方式，也可以获得本发明的效果。
在第一个实施例中，使用由40±5°Y轴切割，X轴延伸LiTaO3构成的基片，但是并不是局限于此。当采用由64°到72°Y轴切割，X轴延伸LiNbO3，41°Y轴切割，X轴延伸LiNbO3等构成的基片时，可以获得同样的效果。此外，在第一个实施例的上述结构中，表面声波谐振器串联到三个IDTs纵向耦合谐振器型表面声波滤波器中。然而，可以采用其它结构。比如，通过采用包含两个IDTs的结构，至少包含四个IDTs的多电极结构，或者根据本发明纵向耦合谐振器型表面声波滤波器串联到两个级中的结构，可以获得和第一个
实施例中相同的效果。
如附图9所示，具有非平衡—平衡转换功能的表面声波滤波器可以通过如下方式提供，它可以将附图1结构中三个IDTs中心的IDT的接地端变为信号端，以及将信号端连接到更高或者更低的汇流条中用来进行微分运算。
接下来，参照附图10介绍本发明的第二个实施例的结构。附图10所示为用来介绍本发明第二个实施例结构的平面***图。
根据本发明，第二个实施例和第一个实施例具有相同的结构，除了电极反相是对于IDTs303和305，而不是第一个实施例中的IDTs103和105。因此，包含在不同IDTs中的相邻电极接头的极性，彼此不相同。
纵向耦合谐振器型表面声波滤波器301的设计细节如下所示。在这些细节中，由小间距电极接头的间距所确定的波长表示为λI2，由其它电极接头确定的波长表示为λI1。
网孔宽度W：64.0λI1
IDT303中电极接头的数目：17
IDT304中电极接头的数目：45(这些电极接头中六个布置在左侧和右侧的电极接头的间距是减小的)
IDT305中电极接头的数目：17
由IDTs确定的波长λI1：2.03μm
波长λI2：1.85μm
由反射镜306和307确定的波长λR：2.06μm
在反射镜306和307上电极接头的数目：100
IDTs303和304以及304和305之间的间隔308和311：0.25λI1+0.25λI2
在彼此相邻的电极间、用来确定IDT304中波长λI1和λI2的间隔309和310：0.25λI1+0.25λI2
IDTs303，305和反射镜306和307之间的间隔：0.46λR
IDTs和反射镜的负载：0.60
电极薄膜厚度：0.08λI1
此外，表面声波谐振器302的设计细节如下：
网孔宽度W：32.0λ
IDT中电极接头的数目：401
波长λ(对IDT和反射镜)：2.03μm
在反射镜中电极接头的数目：30
IDT和反射镜之间的间隔：0.50λ
IDT和反射镜的负载：0.60
电极薄膜厚度：0.08λ
附图11所示为根据本发明第二个实施例提供的频率特性。此外，附图12所示为仅由纵向耦合谐振器型表面声波滤波器301提供的频率特性。
根据本发明的第二个实施例，与第一个实施例相比，通带的高频侧衰减数量得到了更大的改善。特别地，至少2070MHz频率范围的衰减数量改善了大约8dB。此外，从附图12的频率特性上看出，横向响应与第一个实施例相比得到了相当的改善，这一频率特性是仅由纵向耦合谐振器型表面声波滤波器301提供的。
这样，根据本发明的第二个实施例，包含在不同IDTs中相邻电极接头的极性彼此是不同的，因此，可以获得这样的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，其横向响应与第一个实施例相比进一步得到了改善。
接下来，根据本发明第三个实施例的结构将参照附图13进行介绍。附图13所示为介绍本发明第三个实施例的平面示意图。
在第三个实施例中，根据第一个实施例两个纵向耦合谐振器型表面声波过滤器彼此并联连接形成具有非平衡—平衡转换功能的表面声波设备，其输入为50Ω输出为200Ω。纵向耦合谐振器型表面声波滤波器401和402以及表面声波谐振器403和404设计参数的细节和附图1中表面声波滤波器的细节相同，除了每个滤波器401和402以及谐振器403和404的网孔宽度是第一个实施例表面声波设备网孔宽度的一半，以及对纵向接合谐振器型表面声波滤波器402的IDT405进行电极反相。纵向接合谐振器型表面声波滤波器402中IDT405的电极反相是对来自纵向耦合谐振器型表面声波滤波器401的输入信号进行180°反相。然而，反相180°的方法并不限于上述电极反相。比如，作为其它方法，建议对IDTs409和410而不是对IDT405进行电极反相，IDT405分为两个部分而不用进行电极反相，以及从中输出平衡信号等等。在附图3中显示出不平衡输入终端406以及平衡输出终端407和408。
在附图13所示的本发明的第三个实施例中，根据本发明纵向耦合谐振器型表面声波滤波器彼此并联连接形成表面声波设备。通过这种方式，可以获得在通带高频侧具有大衰减并且具有平衡—非平衡转换功能的表面声波设备
通带高频侧具有大衰减并且具有平衡—非平衡转换功能的表面声波设备并不限于附图13的结构。即使表面声波设备具有其它结构可以获得平衡—非平衡转换功能，根据本发明通过使用表面声波滤波器可以获得同样的效果。
附图14所示为一示意性框图，用来说明根据本发明使用纵向耦合谐振器型表面声波滤波器和表面声波设备的通讯设备160。
如附图14所示，天线共用器162连接到天线161上。纵向耦合谐振器型表面声波滤波器164和放大器165在天线共用器162和接收侧混频器163之间连接。此外，放大器167和纵向接合谐振器型表面声波滤波器168在天线共用器162和发送测混频器166之间连接。当放大器165负荷上述的平衡信号时，根据本发明纵向接合谐振器型表面声波滤波器可以适用于上述纵向耦合谐振器型表面声波滤波器164。
此外，根据本发明构造的表面声波设备而不是纵向耦合谐振器型声波滤波器164可以被处理。根据本发明表面声波设备也可以适用作纵向耦合谐振器型表面声波滤波器。
可以获得表面声波设备，它的横向响应得以减小，因为进行了电极反相，也就是说彼此相邻的两个电极接头的极性按照上述所说变为相同。此外，当电极反相的位置设定在小间距电极耦头部分的中心时，可以获得纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，其通带宽度很宽并且横向响应得到了减小。
电极反相最好关于表面声波滤波器的中心对称地进行，这样就可以获得纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，它可以消除来自通带中的波动并具有降低了的横向响应。
此外，由于包含在邻近IDTs中相邻电极接头的极性最好是彼此不同的，这样就可以获得纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，它的横向响应可以在更宽的范围内得到降低。
根据本发明表面声波滤波设备最好用于具有平衡—非平衡信号转换功能的纵向耦合谐振器型表面声波设备。这样，就可以获得具有平衡—非平衡信号转换功能的表面声波设备，其通带高频侧的衰减良好。
可以获得通讯质量很好并且可靠性很高的通讯设备，因为根据本发明这种设备使用了纵向接合谐振器型表面声波滤波器或者表面声波设备。

Claims (6)

1.一种纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，包含：
压电基片，
在压电基片上沿着表面声波传播的方向上布置的至少两个交叉指型传感器，
至少一个交叉指型传感器，它在末端配置有小间距电极接头，这个接头和另外一个交叉指型传感器相邻，小间距电极接头部分具有电极接头，其间距比上述至少一个交叉型传感器上的其它电极接头的间距要小，
小间距电极接头部分它包含至少在一个位置上相邻的两个电极接头，它们是电极反相以便这两个相邻的电极接头的极性相同。
2.根据权利要求1的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，其中进行电极反相的位置基本上是小间距电极接头部分的中心。
3.根据权利要求1的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，其中电极反相是关于表面声波过滤器中心对称来进行。
4.根据权利要求1的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器，其中在相邻的交叉指型传感器中相邻的电极接头的极性彼此是不同的。
5.一种具有平衡—非平衡转换功能的表面声波设备，包含根据权利要求1所述的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器。
6.一种通讯设备，包含根据权利要求1的纵向耦合谐振器型表面声波滤波器或者根据权利要求5的表面声波设备。
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