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