-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächenwellenfilter
für eine
Verwendung als beispielsweise ein Bandpassfilter. Insbesondere bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf eine Struktur eines Oberflächenwellenfilters
(SAW-Filter; SAW = Surface Acoustic Wave), bei dem eine Mehrzahl
von Ein-Tor-Oberflächenwellenresonatoren (Ein-Tor-SAW-Resonatoren)
verbunden sind, um eine Leiterschaltung zu definieren, und ein Verfahren zum
Herstellen desselben.
-
Beschreibung
der verwandten Technik
-
Herkömmlicherweise
wurde ein SAW-Filter häufig
als ein Bandpassfilter verwendet. Zum Beispiel ist in der geprüften japanischen
Patentveröffentlichung
JP 52019044 ein SAW-Filter vorgesehen, das
eine Anordnung aufweist, derart, dass eine Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren
angeordnet sind, um eine Leiterschaltung zu bilden.
-
Mit
Bezug auf 11 und 12 wird
eine Beschreibung des oben erwähnten
SAW-Filters mit einer Leiterschaltungsstruktur geliefert. Bei dem SAW-Filter
von 11 und 12 sind
ein Reihenarm zum Verbinden eines Eingangsendes und eines Ausgangsendes
und ein Parallelarm zum Verbinden des Reihenarms und eines Bezugspotentials
vorgesehen. Ein Ein-Tor-SAW-Resonator
S1, der einen Reihenarmresonator definiert, ist mit dem Reihenarm verbunden
und ein Ein-Tor-SAW-Resonator
P1, der einen Parallelarmresonator definiert, ist mit dem Parallelarm
verbunden. In 11 sind lediglich ein Reihenarmresonator
und ein Parallelarmresonator gezeigt. Die Anzahl von Reihenarmresonatoren
und Parallelarmresonatoren, die in dem Filter enthalten sind, ist
jedoch durch die erwünschten
Filtercharakteristika bestimmt.
-
Mit
Bezug auf 12 weist der herkömmliche
Ein-Tor-SAW-Resonator
eine Elektrodenstruktur auf, derart, dass ein IDT 51 einen
Reflektor 52 an einer ersten Seite desselben und einen
Reflektor 53 an einer zweiten Seite desselben aufweist,
die alle an einem piezoelektrischen Substrat (nicht gezeigt) angeordnet
sind.
-
Der
IDT 51 weist ein Paar von Sammelschienen 54 und 55 auf,
die sich entlang einer Richtung erstrecken, in die sich eine Oberflächenwelle
ausbreitet. Die Sammelschiene 54 ist mit einem Ende von
jedem einer Mehrzahl von Elektrodenfingern 56 verbunden.
Die Elektrodenfinger 56 erstrecken sich in eine Richtung,
die senkrecht zu der Richtung ist, in die sich eine Oberflächenwelle
ausbreitet, mit anderen Worten zu der Sammelschiene 55 an
der gegenüberliegenden
Seite der Sammelschiene 54 hin. Gleichermaßen ist
die Sammelschiene 55 mit einem Ende von jedem einer Mehrzahl
von Elektrodenfingern 57 verbunden. Die Elektrodenfinger 57 erstrecken
sich zu der Sammelschiene 54 hin. Die Elektrodenfinger 56 und 57 sind
angeordnet, um ineinander zu greifen.
-
Eine
Mehrzahl der obigen Ein-Tor-SAW-Resonatoren sind angeordnet, um
die Leiterschaltung zu bilden, wie es in 11 gezeigt
ist, um ein SAW-Filter zu definieren. 13 zeigt
die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
des SAW-Filters.
-
Da
das SAW-Filter mit der Leiterschaltungsstruktur einen geringen Verlust
zeigt und ein breites Durchlassband aufweist, wurden SAW-Filter
häufig als
Bandpassfilter in Mobiltelefonen oder anderen ähnlichen Geräten verwendet.
-
In
den letzten Jahren jedoch verwendeten Mobiltelefone ein System,
bei dem ein sendeseitiges Frequenzband und ein empfangsseitiges
Frequenzband eng aneinander liegen. Somit sollten Bandpassfilter
nun in der Lage sein, die Steilheit der Filtercharakteristika zu
erhöhen,
wenn Durchlassbänder eng
aneinander liegen.
-
Um
die Steilheit der Filtercharakteristika zu erhöhen, ist deshalb in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 9-167937 ein SAW-Filter vorgesehen, das eine Schaltungsstruktur
aufweist, wie es in 14 gezeigt ist. In diesem Fall
sind Ein-Tor-SAW-Resonatoren S1 und S2 mit einem Reihenarm verbunden,
derart, dass der SAW-Resonator S1 mit einem Kondensator 58 parallel
geschaltet ist. Gemäß diesem
herkömmlichen
Gerät gestattet
die Hinzufügung
des Kondensators 58, dass die Antiresonanzfrequenz des
SAW-Resonators S1
verringert werden kann, so dass die Steilheit der Filtercharakteristika
an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands erhöht werden
kann.
-
Da
jedoch das Verfahren, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 9-167937 beschrieben ist, die Hinzufügung des Kondensators 58 erfordert,
ist die Größe des SAW-Filters und
ist somit der herkömmliche
Entwurf schwierig zu verwenden, falls eine Miniaturisierung von
zellulären Telefonen
oder anderen ähnlichen
Geräten
erwünscht
ist. Da zusätzlich
auf Grund des Kondensators 58 mehr Kapazität zu dem
SAW-Resonator S1 hinzugefügt
ist, ist die Dämpfung
innerhalb anderer Frequenzbändern
als dem Durchlassband reduziert.
-
Es
ist zu beachten, dass bei einem SAW-Filter mit der Leiterschaltungsstruktur,
bei der die Frequenzbänder
von dem Durchlassband beabstandet sind, eine Dämpfung durch das Kapazitätsverhältnis eines
Parallelarmresonators und eines Reihenarmresonators bestimmt ist.
Wenn die Kapazität
des Reihenarmresonators erhöht
ist, ist allgemein die Dämpfung
verringert. Wie es oben mit Bezug auf das herkömmliche Gerät beschrieben ist, ist folglich,
wenn der Reihenarmresonator S1 mit dem Kondensator 58 parallel
geschaltet ist, die Dämpfung
außerhalb
des Durchlassbands verschlechtert, wie bei dem Fall, bei dem die
Kapazität
des Reihenarmresonators erhöht ist.
-
Um
die oben beschriebene Dämpfungsverringerung
innerhalb der Frequenzbänder
zu verhindern, die von dem Durchlassband weg beabstandet sind, besteht
eine Lösung
darin, die Kapazität
der Elektrode des Reihenarmresonators zu reduzieren. Wenn jedoch
die Kapazität
der Elektrode des Reihenarmresonators reduziert ist, ist es notwendig,
die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern und die Ineinandergreifbreite
derselben zu reduzieren, was zu Schwierigkeiten bei einem Erhalten
erwünschter
Resonanzcharakteristika führt.
-
Ein
Oberflächenwellenfilter
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus der WO-A-98/19394 bekannt.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Um
die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, sehen bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein SAW-Filter vor, das die Steilheit
der Filtercharakteristika an der hochfrequenten Seite eines Durchlassbands
erhöht,
während
eine Miniaturisierung des Filters ermöglicht ist, eine Verringerung
bei der Dämpfung
innerhalb von Frequenzbändern,
die von dem Durchlassband weg beabstandet sind, unterdrückt ist
und hervorragende Resonanzcharakteristika erreicht werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein SAW-Filter eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern,
die an dem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, um eine Mehrzahl
von Ein-Tor-SAW-Resonatoren zu definieren, wobei die Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren
verbunden sind, um eine Leiterschaltung zu bilden, die einen Reihenarm
und einen Parallelarm aufweist. Jeder der Mehrzahl der Ein-Tor-SAW-Resonatoren umfasst
eine erste und eine zweite Kammelektrode. Die erste und die zweite kammförmige Elektrode,
von denen jede eine Mehrzahl von Elektrodenfingern und eine Sammelschiene aufweist,
die mit ersten Enden der Mehrzahl von Elektrodenfingern verbunden
ist, greifen ineinander, so dass zweite Enden der Mehrzahl von Elektrodenfingern
von jeder der ersten und der zweiten kammförmigen Elektrode sich zu der
Sammelschiene der anderen kammförmigen
Elektrode hin erstrecken, um den Interdigitalwandler zu definieren.
Bei dem Interdigitalwandler von zumindest einem der Mehrzahl von
Ein-Tor-SRW-Resonatoren befindet sich ein Zwischenraum zwischen
der Sammelschiene der ersten kammförmigen Elektrode und den zweiten
Enden der Elektrodenfinger, die mit der Sammelschiene der zweiten
kammförmigen
Elektrode verbunden sind, innerhalb eines Bereichs von etwa 0,50λ bis etwa
4λ, wobei λ eine Wellenlänge einer
Oberflächenwelle
ist, die an dem piezoelektrischen Substrat angeregt werden soll.
-
Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist zumindest ein Ein-Tor-SAW-Resonator vorzugsweise
mit dem Reihenarm der Leiterschaltung verbunden. In diesem Fall
wird eine Welligkeit, die nahe an dem Durchlassband an der hochfrequenten
Seite des Durchlassbands liegt, bewegt, derart, dass die Steilheit
der Filtercharakteristika an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands über die
Dämpfung
der Welligkeit erhöht
ist.
-
Bei
einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Leiterschaltung eine Mehrzahl von Reihenarmen
aufweisen und kann der oben beschriebenen Zwischenraum bei den Interdigitalwandlern
an allen der Reihenarme vorzugsweise innerhalb des Bereichs von
etwa 0,50λ bis etwa
4λ gesetzt
sein. In diesem Fall wird eine synergistische Wirkung eines Erhöhens der
Dämpfung
auf Grund der Welligkeit bei jedem der Ein-Tor-SAW-Resonatoren erreicht,
die an den Reihenarmen verbunden sind. Somit werden hervorragende
SAW-Filtercharakteristika erreicht, einschließlich steilerer Filtercharakteristika
an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands.
-
Bei
einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erscheint, falls der Ein-Tor-SAW- Resonator ein LiTaO3-Substrat als das piezoelektrische Substrat
verwendet, die oben erwähnte
Welligkeit deutlich zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz.
Somit kann die Welligkeit wirksam verwendet werden, um die Dämpfung zu
erhöhen,
so dass die Steilheit der Filtercharakteristika, wenn nahe an dem
Durchlassband, stark und effizient erhöht ist.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines SAW-Filters
die Schritte eines Bereitstellens eines piezoelektrischen Substrats,
eines Bildens einer Mehrzahl von Interdigitalwandlern an dem piezoelektrischen
Substrat, um eine Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren zu bilden,
wobei jeder der Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren eine erste
und eine zweite Kammelektrode umfasst, die jeweils Elektrodenfinger
und eine Sammelschiene umfassen, wobei die Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren
verbunden sind, um eine Leiterschaltung zu bilden, die einen Reihenarm
und einen Parallelarm aufweist, und eines Erzeugens eines Zwischenraums
zwischen der Sammelschiene der ersten Kammelektrode und Enden der
Elektrodenfinger der zweiten Kammelektrode, der innerhalb eines
Bereichs von etwa 0,50λ bis
etwa 4λ liegt,
innerhalb zumindest eines der Interdigitalwandler, derart, dass
eine Welligkeit innerhalb eines Durchlassbands des Oberflächenwellenfilters
auftritt, wobei λ eine
Wellenlänge
einer Oberflächenwelle
ist, die an dem piezoelektrischen Substrat angeregt werden soll.
-
Andere
Merkmale, Elemente und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
unten mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
und die beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben.
-
Kurze Beschreibung
der beigefügten
Zeichnungen
-
Die
vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung, die
hierin unten abgegeben wird, und den zuge hörigen Zeichnungen verständlicher,
die lediglich durch eine Darstellung gegeben sind und somit die
vorliegende Erfindung nicht begrenzen und in denen:
-
1A ein
Schaltungsdiagramm eines SAW-Filters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
-
1B eine
Draufsicht ist, die die Elektrodenstruktur eines Ein-Tor-SAW-Resonators
darstellt, der bei dem SAW-Filter des in 1A gezeigten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
verwendet wird;
-
2 ein
Graph ist, der die Beziehung zwischen der Zwischenraumlänge W2 zwischen
einer Sammelschiene und einem oberen Ende der Elektrodenfinger bei
einem Ein-Tor-SAW-Resonator und der Frequenzposition einer Welligkeit
zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz bei einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
zeigt;
-
3 ein
Graph ist, der die Beziehung zwischen der Zwischenraumlänge W2 zwischen
der Sammelschiene und einem oberen Ende der Elektrodenfinger bei
einem Ein-Tor-SAW-Resonator und der Steilheit der Filtercharakteristika
an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
-
4 ein
Graph ist, der die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
eines SAW-Filters zeigt und die Steilheit der Filtercharakteristika
darstellt, wie es in 3 gezeigt ist,
-
5 ein
Graph ist, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika des SAW-Filters
eines Ein-Tor-SAW-Resonators
zeigt, der als ein Reihenarmresonator verwendet wird, gemäß einem
ersten experimentel len Beispiel von bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
-
6 ein
Graph ist, der die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
des SAW-Filters des ersten experimentellen Beispiels von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung und diese eines SAW-Filters zeigt, das
zu einem Vergleich mit bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung vorbereitet ist;
-
7 ein
Graph ist, der die Impedanz-Frequenz-Charakteristika eines Ein-Tor-SAW-Resonators
zeigt, der als ein Reihenarmresonator verwendet wird, gemäß einem
zweiten experimentellen Beispiel von bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
-
8 ein
Graph ist, der die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
des SAW-Filters des zweiten experimentellen Beispiels von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung und diese eines SAW-Filters zeigt, das
zu einem Vergleich mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung vorbereitet ist;
-
9 ein
Schaltungsdiagramm ist, das einen Duplexer gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
10 ein
Blockdiagramm ist, das eine Kommunikationsvorrichtung gemäß noch einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
11 ein
Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen
SAW-Filters mit
einer Leiterschaltungsstruktur ist;
-
12 eine
Draufsicht ist, die die Elektrodenstruktur eines Ein-Tor-SAW-Resonators
zeigt, der bei dem herkömmlichen
SAW-Filter verwendet wird;
-
13 ein
Graph ist, der die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
des herkömmlichen
SAW-Filters zeigt;
-
14 ein
Schaltungsdiagramm zum Darstellen eines anderen herkömmlichen
SAW-Filters ist; und
-
15 eine
Draufsicht zum Darstellen der Beziehung zwischen der Zwischenraumlänge und der
Ineinandergreifbreite der Elektrodenfinger bei dem herkömmlichen
Ein-Tor-SAW-Resonator ist.
-
Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
-
1A zeigt
eine Schaltungsstruktur eines SAW-Filters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine
Draufsicht, die die Elektrodenstruktur eines Ein-Tor-SAW-Resonators
zeigt, der bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel enthalten ist.
-
Mit
Bezug auf 1A weist das SAW-Filter des
bevorzugten Ausführungsbeispiels
eine Leiterschaltungsstruktur auf. Das heißt, ein Reihenarm ist vorzugsweise
zwischen einem Eingangsende EIN (IN) und einem Ausgangsende AUS
(OUT) positioniert und eine Mehrzahl von Parallelarmen sind vorzugsweise
zwischen dem Reihenarm und Bezugspotentialen positioniert.
-
Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2 sind Reihenarmresonatoren, die mit dem Reihenarm verbunden
sind. Die Ein-Tor-SAW-Resonatoren
P1 bis P3 sind jeweils Parallelarmresonatoren, die mit jedem der
Parallelarme verbunden sind. Zusätzlich sind,
wie es in 1A gezeigt ist, die Parallelarmresona toren
und die Reihenarmresonatoren von dem Eingangsende EIN zu dem Ausgangsende
AUS hin abwechselnd angeordnet. Die Anzahl von Reihenarmresonatoren
und Parallelarmresonatoren bei der vorliegenden Erfindung sollte
jedoch nicht auf diese des gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiels
begrenzt sein und es kann irgendeine Anzahl oder Kombination von
Reihenarmresonatoren und Parallelarmresonatoren verwendet werden.
Beispielsweise ist es möglich,
eine Struktur zu verwenden, die lediglich einen Reihenarmresonator
und lediglich einen Parallelarmresonator aufweist, oder eine Struktur,
die drei oder mehr Parallelarmresonatoren aufweist.
-
Mit
Bezug auf 1B wird eine Beschreibung der
Elektrodenstruktur der Ein-Tor-SAW-Resonatoren S1, S2, P1 bis P3
geliefert. Bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator sind Reflektoren 2 und 3 vorzugsweise
an jeder jeweiligen Seite des IDT 1 positioniert, vorzugsweise
in einer Richtung, in der sich eine Oberflächenwelle in dem IDT 1 ausbreitet.
-
Der
IDT 1 umfasst vorzugsweise ein Paar von Sammelschienen 4 und 5,
die im Wesentlichen parallel zueinander mit einem festen Abstand
zwischen denselben angeordnet sind. Ein Ende von jedem der Mehrzahl
von Elektrodenfingern 6 ist mit der Sammelschiene 4 verbunden,
während
ein Ende von jedem der Mehrzahl von Elektrodenfingern 7 mit
der Sammelschiene 5 verbunden ist. Die Elektrodenfinger 6 erstrecken
sich zu der Sammelschiene 5 hin und die Elektrodenfinger 7 erstrecken
sich zu der Sammelschiene 4 hin. Die Elektrodenfinger 6 und 7 sind
angeordnet, so dass dieselben gegenseitig ineinander greifen.
-
Der
IDT 1 umfasst ein Paar von kammförmigen Elektroden 10 und 11.
Die kammförmige
Elektrode 10 umfasst die Mehrzahl von Elektrodenfingern 6 und
die Sammelschiene 4, die mit ersten Enden der Elektrodenfinger 6 verbunden
ist. Die kammförmige Elektrode 11 umfasst
die Mehrzahl von Elektrodenfingern 7 und die Sammelschiene 5,
die mit ersten Enden der Elektrodenfinger 7 verbunden ist.
Die kammförmigen
Elektroden 10 und 11 greifen vorzugsweise ineinander,
so dass zweite Enden der Elektrodenfinger 6 oder 7 der
kammförmigen
Elektrode 10 oder 11 sich zu der Sammelschiene 5 bzw. 4 der
kammförmigen
Elektrode 11 bzw. 10 hin erstrecken.
-
Zusätzlich sind
die Reflektoren 2 und 3 vorzugsweise aus Gitterreflektoren
hergestellt, bei denen beide Enden einer Mehrzahl von Elektrodenfingern,
die in den Reflektoren 2, 3 vorgesehen sind, vorzugsweise
kurzgeschlossen sind.
-
Bei
dem Ein-Tor-SAW-Resonator wird, wenn eine Wechselsignalspannung
zwischen die Elektrodenfinger 6 und 7 angelegt
ist, der IDT 1 angeregt und wird eine Oberflächenwelle
erzeugt. Die Oberflächenwelle
ist zwischen den Reflektoren 2 und 3 eingegrenzt,
so dass die Resonanzcharakteristika basierend auf der Oberflächenwelle
extrahiert werden können.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist bei einem IDT 1 von zumindest einem der Ein-Tor-SAW-Resonatoren,
der das SAW-Filter
bildet, das die Leiterschaltung definiert, der Zwischenraum W2 zwischen
der Sammelschiene 4 oder 5 der kammförmigen Elektrode 10 oder 11 und
den zweiten Enden der Elektrodenfinger 7 oder 6,
die mit der Sammelschiene 5 oder 4 der kammförmigen Elektrode 11 oder 10 verbunden
sind, vorzugsweise gesetzt, um in dem Bereich von etwa 0,50λ bis etwa
4λ zu liegen,
wobei λ die
Wellenlänge
einer Oberflächenwelle ist,
die an dem piezoelektrischen Substrat angeregt werden soll. Diese
einzigartige Anordnung erhöht
die Steilheit der Filtercharakteristika an der hochfrequenten Seite
des Durchlassbands stark. Wie dies auftritt, wird unten erläutert.
-
In
der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 6-232682 ist ein Verfahren zum Reduzieren einer Welligkeit,
die zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanz frequenz
bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator existiert, der ein piezoelektrisches
Substrat verwendet, das aus LiTaO3 hergestellt
ist, offenbart. 15 zeigt die Elektrodenstruktur
des Ein-Tor-SAW-Resonators, der in der herkömmlichen Technik beschrieben
ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass in 13 ein
Reflektor 52, der an einer Seite eines IDT 51 angeordnet
ist, gezeigt ist, aber ein Reflektor, der an der anderen Seite des
IDT 51 angeordnet ist, nicht gezeigt ist.
-
Bei
der herkömmlichen
Technik ist offenbart, dass der Einfluss einer Welligkeit, die zwischen
einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz existiert,
besonders bei dem LiTaO3-Substrat, verringert
werden kann, wenn das Verhältnis
W1/W2 erhöht
ist. Mit anderen Worten reduziert ein Kleinermachen der Zwischenraumlänge W2 als
die Ineinandergreifbreite W1 das Auftreten einer oberflächengeführten Volumenwelle
(SSBW = Surface Skimming Bulk Wave), so dass der Einfluss der obigen
Welligkeit verringert ist.
-
Wie
es bei der obigen herkömmlichen
Technik beschrieben ist, wird das Auftreten einer SSBW als unerwünscht betrachtet,
weil dasselbe die Charakteristik eines SAW-Resonators verschlechtert, und
somit ist es deshalb erwünscht,
die Zwischenraumlänge
W2 so klein wie möglich
zu machen.
-
Im
Gegensatz dazu verwendet die vorliegende Erfindung die Welligkeit
so viel wie möglich,
so dass unerwartete Verbesserungen bei den Filtercharakteristika
erreicht werden. Mit anderen Worten verwendet die vorliegende Erfindung
die Welligkeit auf positive Weise im Gegensatz zu herkömmlicher Weisheit
und herkömmlichen
Geräten,
die versuchen, die Welligkeit an einem Auftreten zu hindern.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert einen empirischen Beweis, dass bei
dem Ein-Tor-SAW-Resonator ein Fixieren der Ineinandergreifbreite
W1 und ein Verändern
lediglich der Zwischenraumlänge
W2 ermöglichen,
dass die Frequenz der Welligkeit ohne weiteres gesteuert werden
kann.
-
Mit
Bezug auf 2 zeigt der Graph die Beziehung
zwischen der Zwischenraumlänge
W2 bei dem Ein-Tor-SAW-Resonator und der Frequenz der Welligkeit,
die zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz auftritt.
Die Frequenzen Δf/f0,
die durch die vertikale Achse angegeben sind, sind standardisierte
Werte, wobei Δf
die Differenz zwischen der Frequenz, bei der eine Welligkeit auftritt,
und der Resonanzfrequenz f0 des Oberflächenwellengeräts misst.
Wie es in 2 gezeigt ist, verändert das
Verändern
der Zwischenraumlänge
W2 die Frequenz, bei der die Welligkeit auftritt.
-
Somit
werden bei dem SAW-Filter mit einer Leiterschaltungsstruktur erwünschte hervorragende Filtercharakteristika
durch ein Kombinieren der Resonanzcharakteristika der Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren
erreicht. Durch ein Bewegen der Welligkeit zu einer Frequenz, bei
der es notwendig ist, die Dämpfung
zu erhöhen,
erhöht
die Welligkeit folglich die Dämpfung
bei dieser Frequenz. Es ist zu beachten, dass bei der Leiterschaltungsstruktur,
wenn die Zwischenraumlänge
W2 besonders bei den Ein-Tor-SAW-Resonatoren,
die die Reihenarmresonatoren definieren, verändert wird, die Frequenz, bei
der die Welligkeit auftritt, zu der Frequenz nahe der Schulter der
hochfrequenten Seite des Durchlassbands des SAW-Filters bewegt werden kann.
Folglich ist die Steilheit der Filtercharakteristika an der hochfrequenten
Seite des Durchlassbands stark erhöht.
-
Als
nächstes
wird eine Beschreibung bezüglich
dessen geliefert, wie Veränderungen
bei der Zwischenraumlänge
W2 des Reihenarmresonators die Durchlassbandcharakteristika an der
hochfrequenten Seite desselben beeinflussen.
-
Mit
Bezug auf 3 zeigt der Graph Veränderungen
bei der Steilheit an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands
des SAW-Filters, wenn die Zwischenraumlänge W2 bei den Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2, die die Reihenarmresonatoren bei dem SAW-Filter definieren,
verändert
wird. Die Steilheit (eine Einheit derselben ist in MHz angegeben)
der Filtercharakteristika nahe dem Durchlassband ist wie folgt definiert.
Mit Bezug auf 4 ist an der hochfrequenten
Seite des Durchlassbands die Differenz zwischen der Frequenz, bei
der eine Dämpfung
5 dB beträgt,
und einer, bei der eine Dämpfung 10
dB beträgt, äquivalent
zu der Steilheit der Filtercharakteristika. Je geringer somit die
Differenz bei Frequenzen, (MHz), desto steiler die Filtercharakteristika.
-
Somit
zeigt 3, dass es eine Beziehung zwischen der Zwischenraumlänge W2 bei
dem Ein-Tor-SAW-Resonator und der Steilheit der Filtercharakteristika
an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands gibt. Falls die Zwischenraumlänge etwa
0,50λ oder
mehr beträgt,
ist die Steilheit der Filtercharakteristika stark erhöht.
-
Bei
den bevorzugten Ausführungsbeispielen, bei
denen eine Mehrzahl von Ein-Tor-SAW-Resonatoren in einer Leiteranordnung
verbunden sind, ist deshalb, falls die Zwischenraumlänge W2 bei
dem Ein-Tor-SAW-Resonator, der den Reihenarmresonator definiert,
etwa 0,50λ oder
mehr beträgt,
die Steilheit an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands stark
erhöht.
Wenn jedoch die Zwischenraumlänge
größer als
etwa 4λ ist,
wie es in 3 gezeigt ist, beginnt die Steilheitserhöhung sich
zu verringern. Somit ist die Steilheit an der hochfrequenten Seite am
größten, wenn
die Zwischenraumlänge
W2 sich in dem Bereich von etwa 0,50λ bis etwa 4λ befindet.
-
Als
nächstes
wird eine Beschreibung der detaillierten experimentellen Beispiele
des SAW-Filters von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung geliefert.
-
1. Erstes
experimentelles Beispiel
-
Ein
LiTaO3-Substrat, das eine 36°Y-Schnitt-X-Ausbreitung
aufweist, wird als ein piezoelektrisches Substrat verwendet. Einzelne Ein-Tor-SAW-Resonatoren
und Elektroden, die mit denselben verbunden sind, sind an dem Substrat
vorgesehen. Al wird verwendet, um die Ein-Tor-SAW-Resonatoren zu
bilden, sowie zum Verbinden der Elektroden.
-
Die
Ein-Tor-SAW-Resonatoren S1 und S2, die Reihenarmresonatoren definieren,
und die Ein-Tor-SAW-Resonatoren P1 und P2, die Parallelarmresonatoren
definieren, sind jeweils wie folgt gebildet.
-
(1) Die Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2 (Reihenarmresonatoren)
-
Die
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern ist gleich 80, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 40 μm
(10,5λ),
die Zwischenraumlänge
W2 bei dem IDT beträgt
etwa 1,0λ und
die Anzahl von Elektrodenfingern in dem Reflektor ist gleich 100.
-
(2) Die Ein-Tor-SAW-Resonatoren
P1 und P3 (Parallelarmresonatoren)
-
Die
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern ist gleich 40, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 80 μm
(20λ), die
Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor ist gleich 100 und die
Zwischenraumlänge
W2 beträgt
etwa 0,25λ.
-
(3) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
P2 (ein Parallelarmresonator)
-
Die
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern ist gleich 80, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 200 μm
(50λ), die
Anzahl der Elektrodenfinger in einem Reflektor ist gleich 100 und
die Zwischenraumlänge
W2 beträgt
etwa 0,25λ.
-
Mit
Bezug auf 5 zeigt der Graph die Impedanz-Frequenz-Charakteristika der Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2 (Reihenarmresonatoren), die wie oben beschrieben gebildet
sind. Wie es in 5 zu sehen ist, ist eine Welligkeit,
die durch einen Pfeil A angegeben ist, zwischen einer Resonanzfrequenz
und einer Antiresonanzfrequenz vorhanden. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung erhöht
ein Bewegen der Welligkeit A zu der hochfrequenten Seite des Durchlassbands
bei dem SAW-Filter hin die Steilheit an der hochfrequenten Seite
des Durchlassbands stark.
-
Mit
Bezug auf 6 sind die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika des
SAW-Filters, das wie oben beschrieben gebildet ist, durch die durchgezogene
Linie angegeben. Zum Vergleich gibt die gestrichelte Linie die Filtercharakteristika
eines SAW-Filters an, das auf die gleiche Weise wie das oben beschriebene
erste experimentelle Beispiel gebildet ist, außer dass die Zwischenraumlänge W2 bei
den Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2 (Reihenarmresonatoren) auf etwa 0,25λ gesetzt ist. Wie es in 6 gezeigt
ist, ist bei dem ersten experimentellen Beispiel, weil die Zwischenraumlänge W2 bei
den Ein-Tor-SAW-Resonatoren S1 und S2 auf etwa 1,0λ gesetzt
ist, die Steilheit an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands
viel größer als
die Steilheit bei dem Beispiel, das für einen Vergleich vorgesehen
ist.
-
2. Zweites experimentelles
Beispiel
-
Das
SAW-Filter ist auf die gleiche Weise wie bei dem ersten experimentellen
Beispiel hergestellt, außer
dass die Strukturen der Ein-Tor-SAW-Resonatoren S1 und S2 und der
Ein-Tor-SAW-Resonatoren P1
bis P3 als die Parallelarmresonatoren wie unten verändert sind.
-
(1) Die Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2 (Reihenarmresonatoren)
-
Die
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern ist gleich 80, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 40 μm
(10,5λ),
die Zwischenraumlänge
W2 beträgt
etwa 2,0λ und
die Anzahl der Elektrodenfinger in dem Reflektor ist gleich 100.
-
(2) Die Ein-Tor-SAW-Resonatoren
P1 und P3 (Parallelarmresonatoren)
-
Die
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern ist gleich 40, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 80 μm
(20λ) und
die Anzahl der Elektrodenfinger in dem Reflektor ist gleich 100.
-
(3) Der Ein-Tor-SAW-Resonator
P2 (ein Parallelarmresonator)
-
Die
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern ist gleich 80, die Ineinandergreifbreite
der Elektrodenfinger beträgt
etwa 200 μm
(50λ), die
Zwischenraumlänge
W2 beträgt
etwa 0,25λ und
die Anzahl von Elektrodenfingern in dem Reflektor ist gleich 100.
-
Mit
Bezug auf 7 zeigt der Graph die Impedanz-Frequenz-Charakteristika des Ein-Tor-SAW-Resonators
S1 als dem Reihenarmresonator des SAW-Filters gemäß dem zweiten
experimentellen Beispiel. In 7 ist eine
Welligkeit, die durch einen Pfeil B angegeben ist, nahe der Antiresonanzfrequenz
vorhanden. Ein Bewegen der Welligkeit B zu der hochfrequenten Seite
des Durchlassbands bei dem SAW-Filter hin erhöht die Steilheit an der hochfrequenten
Seite des Durchlassbands stark.
-
Mit
Bezug auf 8 gibt die durchgezogene Linie
die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
des SAW-Filters gemäß dem zweiten
experimentellen Beispiel an. Die gestrichelte Linie zeigt die Dämpfung-Frequenz-Charakteristika
des SAW-Filters,
das für
einen Vergleich bei dem ersten experimentellen Beispiel vorbereitet
ist. Es wurde entdeckt, dass selbst bei dem zweiten experimentellen
Beispiel die Steil heit an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands
stark erhöht
ist, wenn die Zwischenraumlänge W2
der Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2 etwa 2,0λ beträgt.
-
Aus
den Vergleichen, wie es in 6 und 8 gezeigt
ist, befindet sich verglichen mit dem SAW-Filter des ersten experimentellen
Beispiels bei dem SAW-Filter gemäß dem zweiten
experimentellen Beispiel die Steilheit an der hochfrequenten Seite des
Durchlassbands etwas weniger nahe an dem Durchlassband. Obwohl die
Steilheit sehr nahe an dem Durchlassband etwas geringer ist, ist
jedoch die Steilheit innerhalb der höherfrequenten Seite bei dem
SAW-Filter gemäß dem zweiten
experimentellen Beispiel größer. Dies
ist wahrscheinlich so, weil die Frequenz der Welligkeit der Ein-Tor-SAW-Resonatoren
S1 und S2, die die Reihenarmresonatoren definieren, bei dem zweiten
experimentellen Beispiel höher
als bei dem ersten experimentellen Beispiel ist. Somit ist die Dämpfung bei
der Welligkeitsfrequenz erhöht.
-
Obwohl
bei dem ersten und dem zweiten experimentellen Beispiel das LiTaO3-Substrat mit einer 36°Y-Schnitt-X-Ausbreitung verwendet wird, können ferner
die gleichen Vorteile wie bei den oben beschriebenen Beispielen
erhalten werden, selbst wenn ein LiTaO3-Substrat
mit einem anderen Schnittwinkel als 36° verwendet wird. Bei der vorliegenden Erfindung
können
ferner andere piezoelektrische Materialien verwendet werden. Genauer
gesagt, kann ein piezoelektrisches Einkristall-Substrat verwendet werden,
das aus LiTaO3, LiNbO3 oder
anderen Materialien hergestellt ist. Alternativ kann auch ein Substrat
verwendet werden, das aus piezoelektrischen Keramikmaterialien hergestellt
ist, wie beispielsweise Bleizirkonat oder Bleititanat. Zusätzlich kann
auch ein piezoelektrisches Substrat verwendet werden, das durch
ein Laminieren eines piezoelektrischen Dünnfilms an einem isolierenden
Substrat hergestellt ist, das aus einem isolierenden Material hergestellt ist,
wie beispielsweise Aluminiumoxid. Falls ein isolierendes Substrat
verwendet wird, können
die Elektroden des IDT und die Reflek toren an entweder der oberen
Oberfläche
oder der unteren Oberfläche
des piezoelektrischen Dünnfilms
gebildet sein. Jedoch sollte vorzugsweise ein LiTaO3-Substrat
als das piezoelektrische Substrat verwendet werden.
-
Solange
die Zwischenraumlänge
bei zumindest einem der Reihenarmresonatoren auf etwa 0,50λ oder mehr
gesetzt ist, kann die Welligkeit, die zwischen der Resonanzfrequenz
und der Antiresonanzfrequenz bei dem Reihenarmresonator auftritt, zusätzlich verwendet
werden, um die Steilheit an der hochfrequenten Seite des Durchlassbands
stark zu erhöhen.
Deshalb ist bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung die Steilheit stark erhöht, solange
die Zwischenraumlänge
W2 von zumindest einem der SAW-Resonatoren,
die die Reihenarmresonatoren definieren, zwischen etwa 0,50λ und etwa
4λ liegt.
-
Ferner
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Reihenarmresonatoren
begrenzt. Wenn die Zwischenraumlänge
W2 des Ein-Tor-SAW-Resonators, der den Parallelarmresonator definiert,
ebenfalls vorzugsweise zwischen 0,50λ und etwa 4λ liegt, erhöht ein Verändern der Frequenz der Welligkeit
ebenfalls die Steilheit nahe dem Durchlassband stark.
-
Deshalb
wird bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ein Kondensator parallel zu einem Ein-Tor-SAW-Resonator
nicht benötigt,
so dass eine Größenreduzierung
desselben ermöglicht
ist und somit eine Verschlechterung der Dämpfung bei den Frequenzbändern, die
von dem Durchlassband weg beabstandet sind, verhindert ist.
-
Die
vorliegende Erfindung kann in geeigneter Weise auf verschiedene
elektronische Teile oder Geräte
angewandt werden, die ein Oberflächenwellenfilter
verwenden, und ein Duplexer und eine Kommunikationsvorrichtung,
die einen Duplexer aufweist, können
eine der Anwendungen sein, bei denen die einzigartigen Merkmale
der vorliegenden Erfindung erfolgreich eingesetzt werden können.
-
Wie
es in 9 gezeigt ist, weist ein Duplexer 40 ein
SAW-Filter 41 und ein SAW-Filter 42 auf, die zueinander
unterschiedliche Mittenfrequenzen eines Durchlassbands aufweisen.
Die SAW-Filter 41 und 42, die in 9 gezeigt,
sind identisch mit dem SAW-Filter, das in 1A gezeigt
ist, aber andere SAW-Filter gemäß der vorliegenden
Erfindung können
ebenfalls verwendet werden. Bei dem Duplexer 40 sind ein
Eingangsanschluss 43 des SAW-Filters 41 und ein
Eingangsanschluss 44 des SAW-Filters 42 elektrisch
mit einem ersten Eingang/Ausgang-Anschluss 45 des Duplexers 40 verbunden.
Die Masseanschlüsse
der SAW-Filter 41 und 42 sind gemeinsam verbunden,
um geerdet zu sein. Der Ausgangsanschluss 46 des SAW-Filters 41 und
der Ausgangsanschluss 47 des SAW-Filters 42 sind
mit einem zweiten Eingang/ Ausgang-Anschluss 48 bzw. einem dritten
Eingang/Ausgang-Anschluss 49 des
Duplexers 40 verbunden.
-
Der
Duplexer 40 weist eine hervorragende Signalselektivität auf, da
die SAW-Filter 41 und 42 die Steilheit an dem
hohen Ende des Durchlassbands derselben aufweisen. Da zusätzlich andere
Komponenten, wie beispielsweise Kondensatoren, nicht erforderlich
sind, kann der Duplexer 40 einen kleinen Körper aufweisen.
-
10 ist
ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung 50, die
den Duplexer 40 aufweist. Die Kommunikationsvorrichtung 50 kann
beispielsweise ein Mobiltelefon sein, da ein Mobiltelefon, das gewöhnlich ein
schmales Kommunikationsband und einen kleinen handlichen Körper erfordert, geeignet
ist, um die zuvor erwähnten
Vorzüge
des Duplexers 40 zu genießen. Die Kommunikationsvorrichtung 50 weist
eine Antenne 51, einen Empfänger 52 und einen
Sender 53 auf, die mit dem ersten, dem zweiten und dem
dritten Eingang/Ausgang-Anschluss des Duplexers 40 verbunden
sind. Die Durchlassbänder
der SAW-Filter 41 und 42 des Duplexers 40 sind
ausgewählt,
derart, dass die Signale, die durch die Antenne 51 empfangen
werden, das SAW-Filter 41 durchlaufen und durch das SAW-Filter 42 blockiert
werden und dass die Signale, die von dem Sender 43 gesendet
werden sollen, das SAW-Filter 42 durchlaufen.
-
Während die
Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben speziell
gezeigt und beschrieben wurde, ist Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich,
dass die vorhergehenden und andere Veränderungen an Form und Details
an derselben vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.