JP2004516703A - トランスバーサルモード結合型共振器フィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は音響表面波をベースとしたトランスバーサル結合共振器フィルタに関する。
本発明は共振器フィルタを改善してフィルタの挿入減衰量、特にカスケードによる減衰量を低減することを目的としている。この共振器フィルタでは基板（１）上に複数の１ポート形共振器構造体（２；３）が順次に配置されており、この構造体は２つのストリップ反射器（２２，２３；３２，３３）とインターディジタルトランスデューサ（２１；３１）から成り、共通して音響表面波用の導波体を形成している。
この課題は少なくとも１つの１ポート形共振器構造体（２；３）について電極指幅と電極指の中央（２１４；２１５）間の間隔との比、および反射ストリップ（２２１，２３１；３２１，３３１）の幅と反射ストリップの中央（２２４，２２５；２３４，２３５）間の間隔との比を他の１ポート形共振器構造体と異ならせることにより解決される。
本発明は特に０．１％のオーダーの相対帯域幅を有するバンドパスフィルタおよび発振器用の共振器に適用可能である。

Description

【０００１】
技術分野
本発明は電子デバイス技術／電子回路技術に関する。有利な適用分野の対象は音響表面波をベースとしたモジュール、例えば相対帯域幅が０．１％のオーダーであるバンドパスフィルタや発振器用の共振器などである。
【０００２】
従来技術
圧電基板上に複数の１ポート形共振器構造体を順次に配置したトランスバーサルモード結合型共振器フィルタ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ ｇｅｋｏｐｐｅｌｔｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｆｉｌｔｅｒ）が公知である。１ポート形共振器構造体は平坦な中空室を有しており、またその反射ストリップが短絡ストリップにより短絡されている２つのストリップ反射器と、平坦な中空室に配置されたインターディジタルトランスデューサとから成っている。ここで各１ポート形共振器構造体ではストリップ反射器のストリップ領域またはインターディジタルトランスデューサの電極指領域が短絡ストリップまたは集電極とともに音響表面波用の導波体を形成しており、１ポート形共振器構造体は導波路効果のために相互に結合されている。
【０００３】
特別なケース（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７４４９４８号明細書）では、導波体トラックと称される２つの１ポート形共振器構造体がトランスデューサを有さない２つの別の導波体トラックを介して結合されている。それ以外の個所では均一に金属化された外側の集電極はトランスデューサの電極指の方向に延在するストリップについて種々の幅を有しており、そのあいだに存在するギャップをさらに分割している。この分割は外側の集電極で位相速度を調整するために移用される。外側の集電極は格子領域すなわち導波体トラックと自由領域との間に位置している。この領域での波の励振は生じない。全てのトランスデューサの電極指および反射ストリップは等幅を有する。このことはトランスデューサの電極指と反射ストリップとのあいだのギャップに対しても当てはまる。
【０００４】
最も広く拡張された特別なケースではこれは２つの１ポート形共振器構造体から成っている（Ｍ．Ｔａｎａｋａ， Ｔ．Ｍｏｒｉｔａ， Ｋ．Ｏｎｏ ＆ Ｙ．Ｎａｋａｚａｗａ， ”Ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｄｏｕｂｌｅ−ｍｏｄｅ ＳＡＷ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ｏｎ ｑｕａｒｚ”， ３８ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ １９８４， Ｐ．２８６−２９３［１］ を参照）。フィルタ入出力として駆動される２つのトランスデューサは共通の集電極を有しており、この共通の集電極はアース電位に接続されている。大抵の場合この種の同一の２つのフィルタはカスケードを構成するように接続されている。
【０００５】
これらの事例での欠点はカスケーディングによる減衰量すなわちフィルタでの挿入減衰量がきわめて大きくなってしまうことである。
【０００６】
本発明の説明
本発明の課題は、冒頭に言及した形式のトランスバーサルモード結合型共振器フィルタを変更し、フィルタの挿入減衰量（特にカスケーディングによる減衰量）を低減することである。
【０００７】
この課題は本発明により請求項１記載のトランスバーサルモード結合型共振器フィルタを構成して解決される。
【０００８】
本発明の共振器フィルタは少なくとも１つの１ポート形共振器構造体で電極指幅と電極指の中央間の間隔との比、および反射ストリップ幅と反射ストリップの中央間の間隔との比が他の１ポート形共振器構造体と異っていることを特徴とする。
【０００９】
音響表面波の伝搬速度は特に電極指幅と電極指の中央間の間隔との比、および反射ストリップ幅と反射ストリップの中央間の間隔との比に依存しており、これをメタライゼーション比とも称する。異なるメタライゼーション比を有する複数の１ポート形共振器構造体が存在するということは、各１ポート形共振器構造体の電極指格子およびストリップ格子における伝搬速度が相互に異なることを意味する。このため、結合トランスデューサを有する１ポート形共振器構造体は他の１ポート形共振器構造体とは別の伝搬速度を有するように共振器フィルタを構想できる。結合トランスデューサとはここでは種々のフィルタのうち直接に相互接続されているトランスデューサのことである。これは例えば第１のフィルタの出力側トランスデューサと第２のフィルタの入力側トランスデューサとが接続されているフィルタカスケードがそうである。同種の２つのフィルタがカスケーディングされていると、結合トランスデューサの低周波数または高周波数での共振の周辺で高いエネルギ密度が形成される。これにより結合トランスデューサの実際の導波値が高まり、一方キャパシタンスは不変のままとどまる。
【００１０】
したがって有効結合係数は高められる。これはカスケーディングに起因する挿入減衰量を低減するための前提条件である。高い有効結合係数により、カスケーディングに起因する低周波数または高周波数の共振を分割できる度合が拡大される。
【００１１】
本発明は以下のように有利に構成することができる。
【００１２】
有利には、隣接する１ポート形共振器構造体のトランスデューサまたはストリップ反射器は共通の集電極または短絡ストリップを形成している。
【００１３】
電極指幅と電極指の中央間の間隔との比、および反射ストリップ幅と反射ストリップの中央間の間隔との比が他の１ポート形共振器構造体と異っている１ポート形共振器構造体は電極指の中央間の間隔および反射ストリップの中央の間隔により相互に異なっている。また電極指の中央の間隔および反射ストリップの中央の間隔は全ての１ポート形共振器構造体で等しく構成してもよい。
【００１４】
１ポート形共振器構造体の個数は２である。その際にトランスデューサおよび反射器のアパーチャは２つの１ポート形共振器構造体で等しく構成してもよいし、また異なるように構成してもよい。
【００１５】
１ポート形共振器構造体の個数が２より大きいと特に有利である。これにより１ポート形共振器構造体で２つのグループを形成することができる。ここで一方のグループの全てのトランスデューサは相互に並列に接続されており、一方のグループは入力トランスデューサであり、他方のグループは出力トランスデューサである。
【００１６】
さらに有利には、隣接する１ポート形共振器構造体のあいだにギャップが設けられており、このギャップは同じ電位ある反射ストリップにより充填されている。
【００１７】
少なくとも１つの１ポート形共振器構造体内のトランスデューサは他のトランスデューサと電極指の極性が異なっている。
【００１８】
特に有利には、２つの同種ののフィルタがフィルタカスケードを形成しており、２つのフィルタで同じグループが結合トランスデューサとして用いられ、ここで結合トランスデューサとはそれぞれ別のフィルタのグループに接続されているグループを意味する。その際にそれぞれの結合トランスデューサを形成するグループが等しい電極指幅、等しい反射ストリップ幅、および等しいギャップ幅を有する１ポート形共振器構造体から成っていると有利である。結合トランスデューサを形成するグループにおける電極指幅と電極指の中央間の間隔との比、および反射ストリップ幅と反射ストリップの中央間の間隔との比は他の全ての１ポート形共振器構造体のそれより大きくすることもできるし、また小さくすることもできる。
【００１９】
図面の簡単な説明
図には以下に説明する本発明のトランスバーサルモード結合型共振器フィルタの実施例の設計が基本回路図として示されている。
【００２０】
本発明を実施するのに最適な手段
本発明を以下に添付図に示された実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
圧電基板１上に２つの１ポート形共振器構造体２，３が並んで配置されている。これらの構造体は同順で反射器２２，２３および３２，３３を有している。反射器２２，２３の間にはインターディジタルトランスデューサ２１が配置されており、また反射器３２，３３の間にはインターディジタルトランスデューサ３１が配置されている。トランスデューサ２１は集電極２１２，２１３および電極指２１１から成る。トランスデューサ３１はトランスデューサ２１とともに共通の集電極２１３を形成しており、さらに集電極３１２および電極指３１１から成る。反射器２２は反射ストリップ２２１および短絡ストリップ２２２，２２３から成っており、反射器２３は反射ストリップ２３１および短絡ストリップ２３２，２３３から成っている。反射器３２は反射器２２とともに共通の短絡ストリップ２２３を形成しており、さらに反射ストリップ３２１および短絡ストリップ３２２から成っている。同様に反射器３３は反射器２３とともに共通の短絡ストリップ２３３を形成しており、さらに反射ストリップ３３１および短絡ストリップ３３２から成っている。
【００２２】
トランスデューサ２１の電極指２１１の中心線とトランスデューサ３１の電極指３１１の中心線とは相互の延長線となっており、共通の中央線２１５を形成している。同様のことが共通の中央線２１４にも当てはまる。このため共通の中央線２１４，２１５間の間隔２１６は２つのトランスデューサ２１，３１において等しい。ただしトランスデューサ２１の電極指２１１の幅とトランスデューサ３１の電極指３１１の幅とは相互に異なっている。
【００２３】
ストリップ反射器２２の反射ストリップ２２１の中心線とストリップ反射器３２の反射ストリップ３２１の中心線とは相互の延長線となっており、共通の中央線２２４を形成している。同様のことが共通の中央線２２５にも当てはまる。このため共通の中央線２２４，２２５間の間隔２１６は２つのストリップ反射器２２，３２において等しい。ただしストリップ反射器２２の反射ストリップ２２１の幅とストリップ反射器３２の反射ストリップ３２１の幅とは相互に異なっている。同様のことがストリップ反射器２３，３３についても当てはまる。
【００２４】
ストリップ反射器２３の反射ストリップ２３１の中心線とストリップ反射器３３の反射ストリップ３３１の中心線とは相互の延長線となっており、共通の中央線２３５を形成している。同様のことが共通の中央線２３４にも当てはまる。このため共通の中央線２３４，２３５間の間隔２３６は２つのストリップ反射器２３，３３において等しい。ただしストリップ反射器２３の反射ストリップ２３１の幅とストリップ反射器３３の反射ストリップ３３１の幅とは相互に異なっている。
【００２５】
各ストリップ反射器の短絡ストリップ２２２，２３２；２２３，２３３；３２２，３３２は同順で集電極２１２；２１３；３１２の延長線となっている。短絡ストリップ２２３、２３３は集電極２１３とともに結合ストリップを形成している。各１ポート形共振器構造体は波を電極指領域および反射ストリップ領域内で案内する音響表面波用の導波体である。結合ストリップ４は２つの導波体間のカップリングを制御する。
【００２６】
トランスデューサ２１はフィルタ入力側５に接続されている。トランスデューサ３１はフィルタ出力側６に接続されている。反射器２２，２３，３２，３３と共通の集電極２１３とはアース電位７に接続されている。
【００２７】
１ポート形共振器構造体３の幅広の電極指および反射ストリップによりここでの電極指格子およびストリップ格子内の伝搬速度は１ポート形共振器構造体２での伝搬速度よりも小さくなっている。このため導波路モードのプロフィルは非対称となり、波のエネルギ密度とその結果生じる有効結合係数とは１ポート形共振器構造体３内の低周波数での共振の周辺で特に大きくなる。２つの共振器フィルタからフィルタカスケードが形成されるが、このうち図には１つのフィルタしか示していない。フィルタカスケードは第１のフィルタの出力側となっている端子６と第２のフィルタの入力側となっている端子６とを接続することにより形成される。２つの共振器フィルタでトランスデューサ３１は結合トランスデューサである。結合トランスデューサでの有効結合係数が高いことにより、カスケーディングによる低周波数での共振の減衰量は低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のトランスバーサルモード結合型共振器フィルタの基本回路図である。

Claims (15)

1. 圧電基板（１）上に複数の１ポート形共振器構造体（２；３）が並んで配置されており、
   該構造体は平坦な中空室を有し反射ストリップ（２２１，２３１；３２１，３３１）が短絡ストリップ（２２２，２２３；２３２，２３３；３２２，３３２）によって短絡されている２つのストリップ反射器（２２，２３；３２，３３）と、平坦な中空室に配置されているインターディジタルトランスデューサ（２１；３１）とから成っており、
   各１ポート形共振器構造体（２；３）ではストリップ反射器（２２，２３；３２，３３）のストリップ領域がインターディジタルトランスデューサ（２１；３１）の電極指領域が短絡ストリップ（２２２，２２３；２３２，２３３；３２２，３３２）または集電極（２１２；２１３；３１２）とともに音響表面波用の導波体を形成しており、
   １ポート形共振器構造体（２；３）は導波路効果のために相互に結合されている、
   音響表面波をベースとしたトランスバーサルモード結合型共振器フィルタにおいて、
   少なくとも１つの１ポート形共振器構造体（２；３）で電極指幅と電極指の中央（２１４；２１５）間の間隔（２１６）との比、および反射ストリップ（２２１，２３１；３２１，３３１）の幅と反射ストリップの中央（２２４，２２５；２３４，２３５）間の間隔（２２６；２３６）との比が他の１ポート形共振器構造体と異っている、
   ことを特徴とするトランスバーサルモード結合型共振器フィルタ。
2. 隣接する１ポート形共振器構造体（２；３）のトランスデューサ（２１；３１）またはストリップ反射器（２２；２３；３２；３３）は共通の集電極（２１３）または短絡ストリップ（２２３；２３３）を形成している、請求項１記載の共振器フィルタ。
3. 電極指幅と電極指の中央（２１４；２１５）間の間隔（２１６）との比、および反射ストリップ（２２１；２３１；３２１；３３１）の幅と反射ストリップの中央（２２４，２２５；２３４，２３５）間の間隔（２２６；２３６）との比が他の１ポート形共振器構造体と異っている１ポート形共振器構造体（２；３）は、電極指の中央（２１４；２１５）間の間隔および反射ストリップ（２２１，２３１；３２１，３３１）の中央（２２４；２２５、２３４；２３５）の間隔（２２６；２３６）により相互に異なっている、請求項１記載の共振器フィルタ。
4. 電極指の中央（２１４；２１５）の間隔（２１６）、および反射ストリップ（２２１；２３１；３２１；３３１）の中央（２２４，２２５；２３４，２３５）間の間隔（２２６；２３６）は全ての１ポート形共振器構造体（２；３）で等しい、請求項１記載の共振器フィルタ。
5. １ポート形共振器構造体（２；３）の個数は２である、請求項１記載の共振器フィルタ。
6. トランスデューサ（２１；３１）および反射器（２２，２３；３２，３３）のアパーチャは２つの１ポート形共振器構造体（２；３）で等しい、請求項５記載の共振器フィルタ。
7. トランスデューサ（２１；３１）および反射器（２２，２３；３２，３３）のアパーチャは２つの１ポート形共振器構造体（２；３）で異なっている、請求項５記載の共振器フィルタ。
8. １ポート形共振器構造体（２；３）の個数は２より大きい、請求項１記載の共振器フィルタ。
9. １ポート形共振器構造体（２；３）は２つのグループを形成しており、１つのグループの全てのトランスデューサは相互に並列に接続されており、一方のグループは入力側トランスデューサであって他方のグループは出力側トランスデューサである、請求項８記載の共振器フィルタ。
10. 隣接する１ポート形共振器構造体（２；３）のあいだにギャップが設けられており、このギャップは同じ電位にある反射ストリップにより充填されている、請求項１記載の共振器フィルタ。
11. 少なくとも１つの１ポート形共振器構造体内のトランスデューサ（２１；３１）と他のトランスデューサとは電極指の極性が異なっている、請求項１記載の共振器フィルタ。
12. 請求項９の２つの同種のフィルタがフィルタカスケードを形成しており、２つのフィルタの同じグループが結合トランスデューサとして用いられており、ここで結合トランスデューサとはそれぞれ他方のフィルタの１つのグループに接続されているグループのことである、請求項１記載の共振器フィルタ。
13. それぞれの結合トランスデューサを形成するグループは等しい電極指幅、等しい反射ストリップ幅、および等しいギャップ幅を有する１ポート形共振器構造体（２；３）から成る、請求項１２記載の共振器フィルタ。
14. 結合トランスデューサを形成するグループにおける電極指幅と電極指の中央（２１４；２１５）間の間隔との比、および反射ストリップ（２２１，２３１；３２１，３３１）の幅と反射ストリップの中央（２２４，２２５；２３４，２３５）間の間隔との比は他の全ての１ポート形共振器構造体（２；３）のそれよりも大きい、請求項１３記載の共振器フィルタ。
15. 結合トランスデューサを形成するグループにおける電極指幅と電極指の中央（２１４；２１５）間の間隔との比、および反射ストリップ（２２１，２３１；３２１，３３１）の幅と反射ストリップの中央（２２４，２２５；２３４，２３５）間の間隔（２２４，２２５；２３４，２３５）との比は他の全ての１ポート形共振器構造体（２；３）のそれよりも小さい、請求項１３記載の共振器フィルタ。