專利名稱：聲表面波濾波器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲表面波濾波器件，例如，用于移動式電話的帶通濾波器。更具體地說，本發(fā)明涉及輸入邊的特性阻抗不同于輸出邊的特性阻抗并具有非平衡至平衡轉(zhuǎn)換功能的聲表面波濾波器件。
背景技術(shù)：
近幾年來，為了減小移動電話的體積，就減少了用于移動電話的組合部件的器件的數(shù)目和器件的體積并已開發(fā)了具有多功能的組合部件。
在移動電話的RF射頻級中所應(yīng)用的聲表面波濾波器件中，已經(jīng)使用了具有非平衡至平衡轉(zhuǎn)換功能的聲表面波濾波器件。
在移動電話中，從天線到作為帶通濾波器使用的聲表面波濾波器的這一部分被定義為非平衡電路，通常具有50Ω的特性阻抗。相比之下，在聲表面波濾波器以后一級使用的放大器具有平衡的端口，通常提供150Ω至200Ω的阻抗。因此，具有平衡至非平衡轉(zhuǎn)換功能的聲表面波濾波器件被用于將50Ω的非平衡輸入轉(zhuǎn)換為150Ω至200Ω的平衡輸出。
在日本未審查專利申請公告No.10-117123中披露了這類聲表面波濾波器的例子。以下參照圖19來討論這類常規(guī)聲表面波濾波器件。在聲表面波濾波器件500中，聲表面波濾波器511和512與非平衡輸入端500a相連接。所構(gòu)成的聲表面波濾波器511采用聲表面波濾波器511a和511b兩級級聯(lián)的方式。同樣，所構(gòu)成的聲表面波濾波器512采用聲表面波濾波器512a和512b兩級級聯(lián)的方式。聲表面波濾波器511和512的輸出端分別提供了平衡輸出端500b和500c。
在具有平衡至非平衡轉(zhuǎn)換功能的濾波器中，要求在非平衡端和一個平衡端之間通帶內(nèi)具有等幅的傳輸特性且該傳輸特性與在非平衡端和另一個平衡端之間通帶內(nèi)傳輸特性的相位相差180°。這種在兩個傳輸特性之間的幅度和相位的關(guān)系分別稱之為“幅度平衡度”和“相位平衡度”。
當(dāng)具有平衡至非平衡輸入/輸出端的濾波器件是一個三端器件且將非平衡輸入端標(biāo)注為“端口1”以及平衡輸出端分別標(biāo)注為“端口2”和“端口3”時，上述討論的幅度平衡度和相位平衡度可以下列公式來表示幅度平衡度＝|A|式中A＝|20×logS21|-|20×logS31|，其中S21表示在端口1和端口2之間傳輸特性的幅度而S31表示在端口1和端口3之間傳輸特性的幅度。
相位平衡度＝|B-180|式中B＝|∠S21-∠S31|，其中∠S21表示端口1和端口2之間的相位而∠S31表示端口1和端口3之間的相位。
從理論上說，在濾波器的通帶內(nèi)，幅度平衡度為0 dB和相位平衡度為0度。然而，實際上，幅度平衡度僅達(dá)到1.5dB或低于1.5dB，相位平衡度達(dá)到20度或低于20度。最好幅度平衡度能達(dá)到1.0dB或低于1.0dB，相位平衡度達(dá)到10度或低于10度。
在具有平衡至非平衡轉(zhuǎn)換功能的常規(guī)聲表面波濾波器中，例如，上述所討論的日本未審查專利公告No.10-117123，為了能將非平衡端和一個平衡端之間傳輸特性相對于非平衡端和另一平衡端之間傳輸特性進(jìn)行相位倒相，采用將濾波器內(nèi)的IDT(叉指變換器)的極性倒相的方法，或當(dāng)表面波的波長標(biāo)注為λ時采用將IDT與IDT之間的間隔擴(kuò)展0.5λ的方法。因此，由于在非平衡端和一個平衡端之間的結(jié)構(gòu)與非平衡端和另一平衡端之間的結(jié)構(gòu)之間存在著差異，就會產(chǎn)生電特性的差異。于是。通帶內(nèi)的幅度平衡度和相位平衡度通常難以滿足。
此外，日本未審查專利公告No.10-117123所披露的聲表面波濾波器，為了防止上述討論的平衡度的下降，使用了四個聲表面波濾波器件511a，511b，512a和512b，并且每個聲表面波濾波器件511和512都具有兩級的結(jié)構(gòu)。因此，聲表面波濾波器件500的尺寸明顯增加，從而使得尺寸的減小變得很困難。另外，由于從一個晶片上制成的聲表面波濾波器件的數(shù)目的減少又明顯地增加了制造的成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述討論的一些問題，本發(fā)明較佳的實施例提供了具有平衡至非平衡轉(zhuǎn)換功能的聲表面波濾波器件，該器件的輸入和輸出阻抗是不同的，它可以滿足幅度平衡度和相位平衡度，并大大減小尺寸和降低成本。
根據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例，聲表面波濾波器件包括第一聲表面波濾波器元件和第二聲表面波濾波器元件，第一聲表面波濾波器元件在壓電基片上沿著聲表面波的傳輸方向排列多個IDT并具有第一端和第二端；第二聲表面波濾波器元件也在壓電基片上沿著聲表面波的傳輸方向設(shè)置多個IDT，它的輸入/輸出IDT之間的間隔比第一聲表面波濾波器元件的輸入/輸出IDT之間的間隔大接近于大約聲表面波波長的一半以及具有第一端和第二端；第一和第二聲表面波濾波器元件的第一端共同與非平衡端相連接，第一和第二聲表面波濾波器元件的第二端與平衡端相連接；其中，第二聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值大于第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值。
在根據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例的聲表面波濾波器件中，當(dāng)?shù)诙暠砻娌V波器元件的多個IDT的總的靜電電容值標(biāo)注為C2和第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值標(biāo)注為C1時，最好能滿足C1＜C2＜1.20(C1)的條件。
當(dāng)將第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的電極有效范圍標(biāo)注為M1，指電極的交叉寬度為W1，多個IDT的指電極的總的對數(shù)為N1，以及將第二聲表面波濾波器元件的多個IDT的電極有效范圍標(biāo)注為M2，指電極的交叉寬度為W2，多個IDT的指電極的總的對數(shù)為N2時，要滿足M1×W1×N1＜M2×W2×N2＜1.20×M1×W1×N1的條件，并且最好能滿足0.93×M1＜M2＜1.05×M1的條件。
第一和第二聲表面波濾波器元件在設(shè)置IDT區(qū)域的兩邊有反射器，當(dāng)?shù)谝宦暠砻娌V波器元件的反射器與接近該反射器的IDT之間的間隔距離標(biāo)注為GR1以及第二聲表面波濾波器元件的反射器與接近該反射器的IDT之間的間隔距離標(biāo)注為GR2時，最好能滿足0.96GR1＜GR2＜1.02GR1的條件。
根據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例，聲表面波濾波器件包括第一聲表面波濾波器元件和第二聲表面波濾波器元件，第一聲表面波濾波器元件在壓電基片上沿著聲表面波的傳輸方向排列多個IDT并具有第一端和第二端；第二聲表面波濾波器元件也在壓電基片上沿著聲表面波的傳輸方向設(shè)置多個IDT，它的輸入/輸出IDT之間的間隔比第一聲表面波濾波器元件的輸入/輸出IDT的間隔大接近于大約聲表面波波長的一半以及具有第一端和第二端；第一和第二聲表面波濾波器元件的第一端共同與非平衡端相連接，第一和第二聲表面波濾波器元件的第二端與平衡端相連接；其中，在第一和第二聲表面波濾波器元件的至少一個元件中，至少有一個IDT與IDT之間的間隔與其它IDT與IDT的間隔相差聲表面波波長的整數(shù)倍。
在第一聲表面波濾波器元件中，至少有一個IDT與IDT之間的間隔與其它IDT與IDT的間隔相差聲表面波波長的整數(shù)倍；以及，在第二聲表面波濾波器元件中，多個IDT與IDT之間的間隔大于第一聲表面波濾波器元件的IDT與IDT之間的最小間隔和小于第一聲表面波濾波器元件的IDT與IDT之間的最大間隔。
在第一聲表面波濾波器元件中，至少有一個IDT與IDT的間隔與其它IDT與IDT的間隔相差接近聲表面波的一個波長；以及，在第二聲表面波濾波器元件中，多個IDT與IDT的間隔都具有基本相同的數(shù)值并且約比第一聲表面波濾波器元件的最小IDT與IDT的間隔大聲表面波的半個波長左右。
在根據(jù)本發(fā)明第一或第二較佳實施例的聲表面波濾波器件中，聲表面波濾波器件進(jìn)一步包括聲表面波諧振器，它以并聯(lián)和串聯(lián)的方式至少與平衡端一邊和非平衡端一邊中的一邊相連接。
在根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的聲表面波濾波器件中，聲表面波濾波器件也最好能包括聲表面波諧振型濾波器，它以級聯(lián)方式至少與平衡端一邊和非平衡端一邊中的一邊相連接。
根據(jù)本發(fā)明其它較佳實施例的通信器件包括根據(jù)上述討論的本發(fā)明任一較佳實施例的聲表面波濾波器件。
在根據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例的聲表面波濾波器件中，器件的結(jié)構(gòu)設(shè)置使得第二聲表面波濾波器元件的輸入/輸出IDT之間的間隔比第一聲表面波濾波器元件的輸入/輸出IDT之間的間隔大約聲表面波的半個波長并將相位特性倒相，對由于IDT與IDT間隔不同所引起的阻抗特性的差異，可采用第二聲表面波濾波器元件的總的靜電電容值大于第一聲表面波濾波器元件的總的靜電電容值的方法來校正。
因此，可以獲得具有平衡至非平衡轉(zhuǎn)換功能且滿足帶內(nèi)的幅度平衡度的聲表面波濾波器件。所獲得的具有平衡至非平衡轉(zhuǎn)換功能的聲表面波濾波器件可滿足平衡度條件且輸入和輸出阻抗不同。
特別是，當(dāng)?shù)诙暠砻娌V波元件的多個IDT的總的靜電電容值標(biāo)注為C2而第一聲表面波濾波元件的多個IDT的總的靜電電容值標(biāo)注為C1時，只要滿足C1＜C2＜1.20(C1)的條件，幅度平衡度將得到有效提高。采用類似的方法，第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的電極有效范圍標(biāo)注為M1，指電極的交叉寬度為W1，指電極的總的對數(shù)為N1，以及第二聲表面波濾波器元件的多個IDT的電極有效范圍標(biāo)注為M2，指電極的交叉寬度為W2，指電極的總的對數(shù)為N2，只要滿足M1×W1×N1＜M2×W2×N2＜1.20×M1×W1×N1 的條件，就能同樣有效地提高平衡度。當(dāng)滿足0.93×M1＜M2＜1.05×M1的條件時，可進(jìn)一步改善平衡度。
此外，當(dāng)將第一和第二聲表面波濾波器元件的反射器和接近該反射器的IDT之間的間隔GR1和GR2設(shè)置為0.96GR1＜GR2＜1.02GR1時，相位平衡度也可有效改善。
在根據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例的聲表面波濾波器件中，由于第一聲表面波濾波器元件的IDT與IDT的間隔在左右之間相差一個波長，以及第二聲表面波濾波器元件的IDT與IDT的間隔比第一聲表面波濾波器元件的IDT與IDT的最小間隔在左右之間大約半個波長，所以由IDT與IDT的間隔所引起的阻抗特性上的差異可以得到平均。因此，第一和第二聲表面波濾波器器件的阻抗特性基本上是相互匹配的，有效地保持了幅度平衡度。于是，根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實施例，聲表面波濾波器件具有平衡至非平衡的轉(zhuǎn)換功能，以及滿足平衡度且輸入和輸出的阻抗是不同的。
在本發(fā)明中，當(dāng)聲表面波諧振器至少與平衡端一邊和非平衡端一邊中的一邊相并聯(lián)或串聯(lián)時，在沒有帶內(nèi)插入損耗下降的條件下可大大增加帶外的衰減量。同樣，在聲表面波諧振型濾波器至少與平衡端一邊和非平衡端一邊中的一邊相連接的情況中，帶外衰減量會大大增加。
從以下參照附圖對較佳實施例的詳細(xì)討論中，本發(fā)明的其它性能、構(gòu)件、特性和優(yōu)點將會變得更加清晰。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例的聲表面波濾波器件的平面示出圖。
圖2示出本發(fā)明第一較佳實施例的聲表面波濾波器件的帶內(nèi)幅度平衡度。
圖3示出本發(fā)明第一較佳實施例的聲表面波濾波器件的帶內(nèi)相位平衡度。
圖4A說明了在本發(fā)明第一較佳實施例中使用的聲表面波濾波器元件的工作原理，并顯示諧振模型的頻率關(guān)系。
圖4B示出圖4A的各個諧振模型的有效電流分布。
圖5示出聲表面波濾波器元件在IDT與IDT的間隔和輸入/輸出阻抗之間的關(guān)系。
圖6示出IDT總的靜電電容數(shù)值的比值C2/C1和幅度平衡度之間的關(guān)系。
圖7示出IDT總的靜電電容數(shù)值的比值C2/C1和相位平衡度之間的關(guān)系。
圖8示出IDT至反射器間隔的比值GR2/GR1和幅度平衡度之間的關(guān)系。
圖9示出IDT至反射器間隔的比值GR2/GR1和相位平衡度之間的關(guān)系。
圖10示出電極有效范圍的比值M2/M1和相位平衡度之間的關(guān)系。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例的聲表面波濾波器件的平面示出圖。
圖12示出本發(fā)明第二較佳實施例聲表面波濾波器件的帶內(nèi)幅度平衡度。
圖13示出本發(fā)明第二較佳實施例聲表面波濾波器件的帶內(nèi)相位平衡度。
圖14是示出本發(fā)明第三較佳實施例聲表面波濾波器件的電極結(jié)構(gòu)的平面示意圖。
圖15示出本發(fā)明第三較佳實施例聲表面波濾波器件和本發(fā)明第一較佳實施例聲表面波濾波器件的衰減頻率特性。
圖16是說明根據(jù)本發(fā)明第四較佳實施例的聲表面波濾波器件的平面示意圖。
圖17示出本發(fā)明第四較佳實施例聲表面波濾波器件和本發(fā)明第二較佳實施例聲表面波濾波器件的衰減頻率特性。
圖18是說明采用根據(jù)本發(fā)明各個較佳實施例聲表面波濾波器件的通信器件的示意方框圖。
圖19是示出常規(guī)聲表面波濾波器件的例子的平面示意圖。
圖20示出圖19所示的常規(guī)聲表面波濾波器件的帶內(nèi)幅度平衡度。
圖21示出圖19所示的常規(guī)聲表面波濾波器件的帶內(nèi)相位平衡度。
具體實施例方式
參照附圖，將根據(jù)本發(fā)明的聲表面波濾波器件的特定較佳實施例來討論本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例的聲表面波濾波器件的平面示意圖。
通過在壓電基片100a上制備如圖1所示的電極結(jié)構(gòu)，在聲表面波濾波器件100中提供了第一聲表面波濾波器元件101和第二聲表面波濾波器元件102。在該較佳實施例中，第一聲表面波濾波器元件101具有沿著聲表面波傳輸方向設(shè)置的第一IDT111至第三IDT113，第二聲表面波濾波器元件102具有沿著聲表面波傳輸方向設(shè)置的第一IDT114至第三IDT116。此外，在第一聲表面波濾波器元件101中，將反射器101a和101b沿聲表面波傳輸方向設(shè)置在三個IDT的兩邊，以及，在第二聲表面波濾波器元件102中，將反射器102a和102b沿聲表面波傳輸方向設(shè)置在三個IDT的兩邊。
在第一聲表面波濾波器元件101中心附近的各個IDT112一端即各個第一端與第二聲表面波濾波器元件102中心附近的各個IDT115一端即各個第一端共同連接在一起，并與非平衡輸入端121電連接。第一聲表面波濾波器元件101的各個IDT111和113的一端共同連接在一起，形成第二端，并且第二端與第一平衡輸出端122相連接。此外，第二聲表面波濾波器元件102的IDT114和116的輸出端共同連接在一起，形成第二端，并且第二端與第二平衡輸出端123電連接。
本較佳實施例的特征是第二聲表面波濾波器元件102的IDT 114至116的總的靜電電容數(shù)值大于第一聲表面波濾波器元件101的IDT111至113的總的靜電電容數(shù)值。因此，在具有平衡至非平衡轉(zhuǎn)換功能的聲表面波濾波器件100中，幅度平衡度和相位平衡度可大大改善。這將參考特定實驗例進(jìn)行討論。
壓電基片可以使用LiTaO3基片?；蛘?，也可以采用其它壓電單晶體或壓電陶瓷作為壓電基片。
在壓電基片上制備第一和第二聲表面波濾波器元件101和102。
應(yīng)該注意的是圖1所示的在每個第一和第二聲表面波濾波器元件101和102中的指電極的數(shù)目和反射器的指電極的數(shù)目都小于實際的數(shù)目，這有利于簡化說明。
以下討論本較佳實施例的一個具體例子。
(1)第一聲表面波濾波器元件101指電極的交叉寬度W1＝128μm；在IDT中的指電極的對數(shù)在中心附近IDT112的指電極的對數(shù)＝17，在兩邊各個IDT111和113的指電極的對數(shù)＝11；在IDT111至113中的指電極間距P1＝2.10μm；按照IDT L1/P1的電極有效范圍＝0.72(L1是指電極的寬度)；反射器101a和101b的指電極的數(shù)目＝120；反射器101a和101b的指電極間距PR＝2.15μm；在IDT111至113中的IDT與IDT的間隔GT1＝1.27λ，式中的λ表示聲表面波的波長。在這個規(guī)范中，“IDT與IDT的間隔”設(shè)定為信號電極邊上相鄰IDT最靠近的指電極的中心之間的距離。
IDT與反射器的間隔GR1＝0.500λ，并且“IDT與反射器的間隔”被定義為IDT和反射器的相鄰指電極中心之間的距離。
(2)第二聲表面波濾波器元件102交叉寬度W2＝145μm；在IDT114至116中的指電極的對數(shù)在中心附近的IDT115指電極的對數(shù)＝17，在兩邊IDT114和116的各個指電極的對數(shù)＝17；IDT114至116的指電極間距P2＝2.10μm；按照IDT L2/P2的電極有效范圍＝0.70(L2是指電極的寬度)；反射器102a和102b的指電極的數(shù)目NR＝120；反射器102a和102b的指電極間距PR＝2.15μm；IDT與IDT的間隔GT2＝1.77λ；IDT與反射器的間隔GR＝0.494λ；在本較佳實施例的聲表面波濾波器件100中，聲表面波濾波器元件101的IDT111至113的總的靜電電容數(shù)值最好約為3.0pF，聲表面波濾波器元件102的IDT114至116的總的靜電電容數(shù)值最好約為3.4pF。
在本較佳實施例的聲表面波濾波器元件100中，對第一聲表面波濾波器元件101和第二聲表面波濾波器元件102來說，IDT與IDT的間隔是不同的，正如以上所討論的。即，由于聲表面波濾波器元件102的IDT與IDT的間隔和聲表面波濾波器元件101的IDT與IDT的間隔相差半個波長，因此，非平衡輸入端121和平衡輸出端122之間的傳輸相位特性與非平衡輸入端121和平衡輸出端123之間的傳輸相位特性相差約180°。
圖2和圖3顯示了本較佳實施例聲表面波濾波器件100的幅度平衡度和相位平衡度的頻率特性。
為了比較，圖20和圖21顯示了圖19所示的常規(guī)聲表面波濾波器件500的幅度平衡度和相位平衡度的頻率特性。圖2和圖3與圖20和圖21的比較表明，在本較佳實施例中，帶內(nèi)的幅度平衡度約為0.5dB或小于0.5dB以及帶內(nèi)的相位平衡度約為4.9度或小于4.9度，從而滿足了平衡的程度。
以下將對本實施例中采用上述方法來提高平衡程度的理由作詳細(xì)討論。
在聲表面波濾波器件100中，電信號輸入到非平衡輸入端121，電信號在各個聲表面波濾波器元件101和102中濾波，并且輸出信號從平衡輸出端122和123提取。這里，在第一聲表面波濾波器元件101和第二聲表面波濾波器元件102之間，采用上述討論的方法，使IDT與IDT的間隔相差聲表面波的半個波長。所以，要濾波的幅度特性基本上是相同的，而傳輸?shù)南辔惶匦允窍喾吹摹Ｒ虼?，在平衡輸出?22和123感應(yīng)的電信號的幅度特性基本上是相同的，而傳輸?shù)南辔惶匦允窍喾吹摹?br> 在如本實施例的三個IDT類型的級聯(lián)諧振型聲表面波濾波器中，經(jīng)典的方法是采用圖4A所示的三種諧振模式來產(chǎn)生通帶。在圖4A中，為了便于理解諧振模式，所顯示的頻率特性是在有意將輸入/輸出阻抗設(shè)置成不匹配的狀態(tài)下測量的。由箭頭A、B和C所指示的部分是各個諧振模式的諧振頻率。
圖4B示出各個諧振模式的有效電流的密度分布。箭頭B所指示的具有最低頻率的響應(yīng)被稱之為“二次模式”，它是一種在有效電流密度分布范圍內(nèi)具有兩個節(jié)點點的諧振模式。
由箭頭A指示的中間的響應(yīng)被稱之為“零次模式”，它是一種在有效電流密度分布范圍內(nèi)沒有點點的諧振模式。
由箭頭C所指示的具有最高頻率的響應(yīng)是一種在IDT與IDT間隔部分中具有表面波密度分布峰值的駐波諧振。
就上述討論的三種諧振模式而言，在處于帶中心的諧振模式A和處于帶的較高頻率的諧振模式C中，由于在IDT與IDT間隔部分中聲表面波的有效電流的密度大，因此，就增加IDT與IDT間隔。于是，在聲表面波不能被激發(fā)或接受的區(qū)域較大的情況下，這種濾波器對干擾就非常敏感。
由于難以有效地激發(fā)和接受駐波，因而獲得高的阻抗特性。
圖5顯示了一個聲表面波濾波器元件的IDT與IDT間隔和阻抗特性之間的關(guān)系，其中，IDT與IDT間隔以聲表面波波長約1.27倍作為基值并以半個波長為單位增加。從圖5中可以看到通過增加IDT與IDT間隔，可以增加聲表面波濾波器元件的阻抗特性。
阻抗特性的不同實際上會影響連接點上的反射特性，特別是引起幅度平衡度的變差。將信號傳輸給具有較高阻抗的元件或?qū)⑿盘杺鬏斀o具有較低阻抗的元件都是困難的。因此，阻抗特性的不同會引起幅度平衡度的變差。
因此，當(dāng)聲表面波濾波器元件102采用將IDT與IDT間隔增加半個聲表面波波長的方法來構(gòu)成以便于將傳輸?shù)南辔惶匦阅芘c聲表面波濾波器元件101的傳輸相位特性相差180。時，與第一聲表面波濾波器元件101的阻抗特性相比，第二聲表面波濾波器元件102的阻抗特性朝較高的阻抗變化，這就會引起幅度平衡度變差。
同樣，在本發(fā)明的實施例中，還可采用聲表面波濾波器元件101和102的阻抗特性取決于總的IDT靜電電容值的方法來構(gòu)成聲表面波濾波器件，通過增加聲表面波濾波器元件102的多個IDT114至116總的靜電電容值使得聲表面波濾波器元件102的阻抗特性移向低的阻抗，從而消除聲表面波濾波器元件101和102之間不匹配的阻抗特性。
有關(guān)聲表面波濾波器元件102的IDT總的靜電電容值C2和聲表面波濾波器元件101的IDT總的靜電電容值C1的比值C2/C1，當(dāng)聲表面波濾波器元件101的IDT總的靜電電容值C1作為參考值而聲表面波濾波器元件102的IDT總的靜電電容值C2作為變量時，電容值比值C2/C1之間的關(guān)系就能確定。
圖6和圖7顯示了IDT總的電容值比值C2/C1和幅度平衡度之間的關(guān)系，其中聲表面波濾波器元件101的IDT111至113總的靜電電容值C1是固定的而第二聲表面波濾波器元件102的IDT總的靜電電容值C2是可變的?？梢詮膱D6中看到當(dāng)比值C2/C1約為1.10時，幅度平衡度為最小值，當(dāng)比值C2/C1處于約為1.0至約為1.20的范圍內(nèi)時，可滿足幅度平衡度約為1.0dB或低于1.0dB的條件。
因此，可以看到當(dāng)比值C2/C1約為1.10時，幅度平衡度達(dá)到最小值，當(dāng)在1.00＜C2/C1＜1.20范圍內(nèi)時，幅度平衡度接近于1.0dB或低于1.0dB。
IDT的靜電電容值正比于IDT中的電極有效范圍、指電極交叉寬度和指電極的對數(shù)。
因此，就聲表面波濾波器元件101的IDT的電極有效范圍M1、指電極交叉寬度W1和IDT的總數(shù)N1而言，當(dāng)聲表面波濾波器元件102的IDT的電極有效范圍M2、指電極交叉寬度W2和IDT對數(shù)的總數(shù)N2最好能處于M1×W1×N1＜M2×W2×N2＜1.20×M1×W1×N1的范圍內(nèi)時，IDT總的靜電電容值就處于上述討論的范圍內(nèi)，幅度平衡度和相位平衡度得到大大改善。
由于IDT的電極有效范圍影響著表面波的傳輸特性，例如聲速，所以對相位平衡度的影響是大的。聲表面波濾波器元件101的電極有效范圍作成不同于聲表面波濾波器元件102的電極有效范圍，在相位平衡度上的變化是可以檢測的。圖10顯示與聲表面波濾波器元件102的電極有效范圍M2和聲表面波濾波器元件101的電極有效范圍M1的比值M2/M1有關(guān)的相位平衡度的變化。其中，指電極交叉寬度的設(shè)置要使得IDT總的靜電電容值的比值C2/C1處于上述所討論的范圍內(nèi)。
正如圖10所示，當(dāng)比值M2/M1處于接近0.97至接近1.0的范圍時，相位平衡度達(dá)到最小值。也可以看到滿足相位平衡度約為10度或低于10度的條件范圍是在接近0.93＜M2/M1＜1.05的范圍內(nèi)。
另一方面，在圖4A所示處于通帶較低頻率處的諧振模式B中，由于IDT與IDT的間隔部分對應(yīng)于有效電流密度分布的節(jié)點，因此，當(dāng)IDT與IDT的間隔增加時，濾波器并不受影響。然而，當(dāng)IDT的靜電電容值變化時，它的影響類似于其它兩種諧振模式A和B的影響。
此外，當(dāng)變化IDT至反射器的間隔時，在通帶較低頻率的諧振模式受影響最大。因此，通過優(yōu)化總的靜電電容值的比值C2/C1以及同時優(yōu)化聲表面波濾波器元件101的IDT至反射器的間隔GR1和聲表面波濾波器元件102的IDT至反射器的間隔GR2，就可以十分有效地改善平衡度。
圖8和圖9分別顯示在IDT至反射器間隔GR2相對于IDT至反射器間隔GR1變化條件下比值GR2/GR1和幅度平衡度之間的關(guān)系以及比值GR2/GR1和相位平衡度之間的關(guān)系。
從圖8中可以看到當(dāng)比值GR2/GR1約為0.99時，幅度平衡度接近最低值，而滿足幅度平衡度約為1.0dB或低于1.0dB條件的范圍是0.96＜GR2/GR1＜1.02。此外，從圖9可以看到，如果比值GR2/GR1處于這個范圍內(nèi)，那么相位平衡度約為10度或低于10度。
這里，雖然最好采用光柵型反射器作為反射器來使用，但反射器并不局限于光柵型，也可以使用利用尖端表面反射的反射器。
正如以上所討論的，通過將聲表面波濾波器元件102的IDT總的靜電電容值C2與聲表面波濾波器元件101的IDT總的靜電電容值C1的比值C2/C1設(shè)置在上述討論的指定范圍內(nèi)并將IDT至反射器的間隔GR2與IDT至反射器的間隔GR1的比值GR2/GR1也設(shè)置在上述討論的指定范圍內(nèi)，那么具有非平衡至平衡轉(zhuǎn)換功能的聲表面波濾波器件100的平衡度可有效地改善。
雖然在本較佳的實施例中，最好采用三個IDT類型的級聯(lián)諧振型聲表面波濾波器元件101和102，但是在本發(fā)明中，第一和第二聲表面波濾波器元件的IDT數(shù)目并不局限于三個IDT類型，也可以采用多電極類型的級聯(lián)諧振型聲表面波濾波器。
圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例的聲表面波濾波器件的電極結(jié)構(gòu)的平面示意圖。
在本較佳實施例中，電極結(jié)構(gòu)制備在如第一較佳實施例LiTaO3基片制成的壓電基片上。類似于第一較佳實施例，壓電基片也可以采用其它壓電單晶或壓電陶瓷來制作。
在本較佳實施例中，第一聲表面波濾波器元件201和第二聲表面波濾波器元件202的各個第一端與非平衡輸入端221相連接。此外，第一聲表面波濾波器元件201和第二聲表面波濾波器元件202的各個輸出端即各個第二端分別與平衡輸出端222和223相連接。另外，以第一較佳實施例的聲表面波濾波器元件101和102的相同方式構(gòu)成聲表面波濾波器元件201和202。也就是說，聲表面波濾波器元件201具有沿著表面波傳輸方向設(shè)置的IDT211至213，以及聲表面波濾波器元件202具有沿著表面波傳輸方向設(shè)置的IDT214至216。此外，在IDT的兩邊沿表面波傳輸方向設(shè)置著反射器201a，201b，202a和202b。
非平衡輸入端221在接近中心的位置與IDT212和215相連接。平衡輸出端222與IDT211和213相連接，平衡輸出端223與IDT214和216相連接。
在第二較佳實施例中，至少第一和第二聲表面波濾波器元件201和202中有一個，至少一個IDT與IDT的間隔不同于另一個IDT與IDT的間隔且相差聲表面波的波長整數(shù)倍，從而提高平衡度?，F(xiàn)根據(jù)特定實驗例的例子來討論。
第一和第二聲表面波濾波器元件201和202例子的結(jié)構(gòu)如下(1)第一聲表面波濾波器元件201指電極的交叉寬度W1＝125μm；IDT的指電極的對數(shù)在中心附近的IDT 212指電極的對數(shù)＝17，在兩邊的IDT211和213的指電極的對數(shù)＝11；
IDT的指電極間距P1＝2.1μm；電極有效范圍L1/P1＝0.70(L1是指電極的寬度)；反射器的指電極的數(shù)目NR＝120；反射器的指電極間距PR＝2.15μm；IDT與IDT的間隔在圖11中，GT11＝1.27λ和GT12＝2.27λ；IDT與反射器的間隔GR1＝0.500λ。
(2)第二聲表面波濾波器元件202指電極的交叉寬度W2＝128μm；IDT的指電極的對數(shù)在中心附近的IDT115指電極的對數(shù)＝17，在兩邊的IDT214和216的指電極的對數(shù)＝11；IDT的指電極間距P2＝2.1μm；電極有效范圍L2/P2＝0.70(L2是指電極的寬度)；反射器的指電極的數(shù)目NR＝120；反射器的指電極間距λR＝2.15μm；IDT與IDT的間隔在圖11中，GT21＝1.77λ和GT22＝1.77λ；IDT與反射器的間隔GR2＝0.498λ，式中λ表示將要激發(fā)的聲表面波的波長。
圖12示出本較佳實施例聲表面波濾波器件200的幅度平衡度的頻率特性，以及，圖13示出本較佳實施例聲表面波濾波器件200的相位平衡度的頻率特性。圖12和圖13與顯示以上討論的常規(guī)例子特性的圖20和圖21相比較，其結(jié)果表明采用常規(guī)方法帶內(nèi)的相位平衡度約為4.4度或低于4.4度，而在本較佳實施例中相位平衡度約為5.0度或低于5.0度，這些基本上是相同的。然而，當(dāng)比較幅度平衡度時，采用常規(guī)方法的幅度平衡度就增加到0.96dB，而在本較佳實施例中幅度平衡度僅僅約為0.19dB或低于0.19dB。
有關(guān)原因?qū)⒃谙挛淖鞲敿?xì)的討論。
同樣，在聲表面波濾波器件200中，輸入到非平衡輸入端221的電信號被聲表面波濾波器元件201和202濾波，在平衡輸出端222和223提供其輸出信號。輸入到聲表面波濾波器元件202的電信號由IDT215轉(zhuǎn)換成聲表面波并激發(fā)產(chǎn)生駐波。激發(fā)產(chǎn)生的駐波又被IDT214和216再轉(zhuǎn)換成電信號。根據(jù)要激發(fā)產(chǎn)生的駐波的諧振模式的頻率特性來選擇傳輸?shù)男盘?，并能完成上述討論的濾波。
同樣，輸入到聲表面波濾波器元件201的電信號由IDT212轉(zhuǎn)換成聲表面波，并激發(fā)產(chǎn)生駐波。激發(fā)產(chǎn)生的駐波被IDT211和213又轉(zhuǎn)換成電信號。同時，根據(jù)要激發(fā)產(chǎn)生的駐波諧振模式的頻率特性來選擇傳輸?shù)男盘?，并能完成上述所討論的濾波。
在聲表面波濾波器元件201中，IDT與IDT的間隔GI11不同于IDT與IDT的間隔GI12，其差別是聲表面波的一個波長。因此，在IDT211和213中感應(yīng)到信號的傳輸相位特性兩者幾乎相等。
正如以上所討論的，第一和第二聲表面波濾波器元件201和202都具有增加IDT與IDT的間隔會引起阻抗特性增加的性能。即使是多個IDT與IDT的間隔中僅僅增加某些IDT與IDT的間隔，也會增加阻抗。然而，這時在阻抗特性中的變化要比在所有IDT與IDT的間隔都增加時的變化小得多。
在本較佳實施例的聲表面波濾波器件200中，聲表面波濾波器元件201只有兩個不同的IDT與IDT的間隔。因此，阻抗特性具有一個在兩個IDT與IDT的間隔為小的數(shù)值(例如，約為1.27λ)時的阻抗特性和兩個IDT與IDT的間隔為大的數(shù)值(例如，約為2.27λ)時的阻抗特性之間的數(shù)值。正如圖5所期望的那樣，這個中間值對應(yīng)于在兩個IDT與IDT的間隔約為1.77λ時的阻抗特性，并與聲表面波濾波器元件202的阻抗特性相匹配。
此外，在聲表面波濾波器元件201中IDT與IDT的間隔GI11和GR12不同于在聲表面波濾波器元件202中IDT與IDT的間隔GI21和GR22，其差別為聲表面波的半個波長。因此，在平衡輸出端222所感應(yīng)到的信號的傳輸相位特性的相位與在平衡輸出端223所感應(yīng)到的信號的傳輸相位特性的相位相差180度。
因此，聲表面波濾波器元件201和202具有傳輸相位特性相差180度的性能，其原因是由于IDT與IDT的間隔相差半個波長。此外，由于聲表面波濾波器元件201和202具有相同的阻抗特性，所以在平衡輸出端222感應(yīng)到的信號和平衡輸出端223感應(yīng)到的信號之間幅度平衡度上的差異就減小了。
第三較佳實施例是第一較佳實施例聲表面波濾波器件100的改進(jìn)。如圖14所示，聲表面波諧振器304和304連接在非平衡輸入端121的一邊，聲表面波諧振器306和306連接在平衡輸出端122和123的一邊。忽略其它特征的討論，以第一較佳實施例的討論作為參考。
更具體的說，聲表面波諧振器304是連接在非平衡輸入端111和第一聲表面波濾波器元件101的第一端之間，而另一個聲表面波諧振器304是連接在非平衡輸入端111和第二聲表面波濾波器元件102的第一端之間。此外，聲表面波諧振器306是連接在第一聲表面波濾波器元件101的第二端和平衡輸出端112和113之間，而另一個聲表面波諧振器306是連接在第二聲表面波濾波器元件102的第二端和平衡輸出端112和113之間。
聲表面波諧振器304和306例子的結(jié)構(gòu)如下(1)聲表面波諧振器304指電極的交叉寬度W＝88μm；IDT的指電極的對數(shù)N＝80；IDT的指電極間距PI＝2.10μm反射器的指電極的數(shù)目NR＝120；基片為LiTaO3。
(2)聲表面波諧振器306指電極的交叉寬度W＝80μm；IDT的指電極的對數(shù)N＝80；IDT的指電極路徑PI＝2.12μm反射器的指電極的數(shù)目NR＝120；基片為LiTaO3。
第三較佳實施例的聲表面波濾波器件300的衰減頻率特性如圖15中的實線所示。為了比較的目的，第一較佳實施例的衰減頻率特性以圖15中的虛線來示出。從圖15中可以看到將聲表面波諧振器304和306分別串聯(lián)在非平衡輸入端121一邊與第一平衡輸出端122和123一邊的結(jié)果，使得帶外的衰減增加，特別是通帶較高頻率的衰減增加。
圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明第四較佳實施例聲表面波濾波器件的電極結(jié)構(gòu)的平面示意圖。
在第四較佳實施例的聲表面波濾波器件中，在第二較佳實施例聲表面波濾波器件200的非平衡輸入端的一邊，三個IDT 403a至403c與具有反射器403d和403e的聲表面波諧振型濾波器403相連接。其余結(jié)構(gòu)與第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)相同。
在第四較佳實施例中，由于聲表面波諧振器型濾波器403與非平衡輸入端221一邊相連接，所以就會增加通帶較高頻率的衰減。這將參考特定實驗例的例子來討論。
該結(jié)構(gòu)基本上與第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)相同。然而，聲表面波諧振型濾波器403的設(shè)計如下指電極的交叉寬度W3＝240μm；IDT的對數(shù)在接近中心位置的IDT 403b指電極的對數(shù)＝17，在兩邊IDT403a和403c的每一個指電極的對數(shù)＝11；IDT 403a至403c的指電極間距P3＝2.1μm；電極有效范圍L3/P3＝0.72(L3是指電極寬度)；反射器403d和403e的指電極的數(shù)目NR＝120；反射器403d和403e的指電極間距PR＝2.15μm；IDT與IDT的間隔GI＝1.27λ；IDT至反射器的間隔GR＝0.500λ；基片為LiTaO3。
圖17中的實線顯示第四較佳實施例的聲表面波濾波器件的衰減頻率特性，該器件與具有以上所討論結(jié)構(gòu)的聲表面波諧振型濾波器403相連接。出于比較的目的，圖17中的虛線顯示第二較佳實施例的聲表面波濾波器件的衰減頻率特性。從圖17中可以看到根據(jù)第四較佳實施例，通帶較高頻率的衰減增加。
圖18是說明包括根據(jù)本發(fā)明各個較佳實施例聲表面波濾波器件的通信器件160的平面示意圖。
在圖18中，雙工器162與天線161相連接。聲表面波濾波器164和放大器165被稱為RF(射頻)級，連接在接收一邊的雙工器162和混頻器163之間。此外，IF(中頻)級的聲表面波濾波器169與混頻器163相連接。另外，放大器167和聲表面波濾波器168被稱為RF級，連接在發(fā)送一邊的雙工器162和混頻器166之間。
根據(jù)本發(fā)明各個較佳實施例所構(gòu)成的聲表面波濾波器適用于通信器件160中的聲表面波濾波器164和168。
在以上討論本發(fā)明較佳實施例的過程中，應(yīng)該理解到本領(lǐng)域的任何熟練人士所作的任何變化和改進(jìn)都未能脫離本發(fā)明的核心范圍和基本精神。因此，本發(fā)明的核心范圍將由下列權(quán)利要求來完全確認(rèn)。
權(quán)利要求
1.一種聲表面波濾波器件，其特征在于，包括壓電基片；第一聲表面波濾波器元件，它具有在壓電基片上沿著聲表面波的傳輸方向設(shè)置多個的IDT以及具有第一和第二端；和，第二聲表面波濾波器元件，它具有在壓電基片上沿著聲表面波的傳輸方向設(shè)置的包括輸入/輸出IDT的多個IDT，且輸入/輸出IDT之間的間隔比第一聲表面波濾波器元件的間隔大約聲表面波的半個波長，以及具有第一和第二端；第一和第二聲表面波濾波器元件的第一端共同與非平衡端相連接，第一和第二聲表面波濾波器元件的第二端與平衡端相連接；其中，第二聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值大于第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聲表面波濾波器件，其特征在于當(dāng)?shù)诙暠砻娌V波器元件的多個IDT的總的靜電電容值標(biāo)注為C2和第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值標(biāo)注為C1時，滿足C1＜C2＜1.20(C1)的條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的聲表面波濾波器件，其特征在于當(dāng)?shù)谝宦暠砻娌V波器元件的多個IDT的電極有效范圍標(biāo)注為M1，指電極交叉寬度為W1，多個IDT的指電極的總的對數(shù)為N1，而第二聲表面波濾波器元件的多個IDT的電極有效范圍標(biāo)注為M2，指電極交叉寬度為W2，多個IDT的指電極的總的對數(shù)為N2時，滿足M1×W1×N1＜M2×W2×N2＜1.20×M1×W1×N1的條件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的聲表面波濾波器件，其特征在于滿足0.93×M1＜M2＜1.05×M1的條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的聲表面波濾波器件，其特征在于第一和第二聲表面波濾波器元件在多個IDT的兩邊設(shè)置反射器，當(dāng)?shù)谝宦暠砻娌V波器元件的反射器和鄰近該反射器的IDT之間的間隔標(biāo)注為GR1和第二聲表面波濾波器元件的反射器和鄰近該反射器的IDT之間的間隔標(biāo)注為GR2時，滿足0.9GR1＜GR2＜1.02GR1的條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的聲表面波濾波器件，其特征在于，進(jìn)一步包括以串聯(lián)或并聯(lián)的方式與所述的平衡端邊和所述的非平衡端邊中的至少一個端邊相連接的聲表面波諧振器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的聲表面波濾波器件，其特征在于，進(jìn)一步包括級連在所述的平衡端邊和非平衡端邊中的至少一個端邊的聲表面波諧振型濾波器。
8.一種通信器件，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1的聲表面波濾波器件。
9.一種聲表面波濾波器件，其特征在于，包括壓電基片；第一聲表面波濾波器元件，它具有在壓電基片上沿著聲表面波的傳輸方向設(shè)置的多個IDT以及具有第一和第二端；和，第二聲表面波濾波器元件，它具有在壓電基片上沿著聲表面波的傳輸方向設(shè)置的包括輸入/輸出IDT的多個IDT，且輸入/輸出IDT之間的間隔比第一聲表面波濾波器元件的間隔大約聲表面波的半個波長，以及具有第一和第二端；第一和第二聲表面波濾波器元件的第一端共同與非平衡端相連接，第一和第二聲表面波濾波器元件的第二端與平衡端相連接；其中，在第一聲表面波濾波器元件和第二聲表面波濾波器元件的至少一個中，至少有一個IDT與IDT的間隔不同于其它IDT與IDT的間隔，其差別為聲表面波波長的整數(shù)倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件，其特征在于在第一聲表面波濾波器元件中，至少有一個IDT與IDT的間隔不同于其它IDT與IDT的間隔，其差別為聲表面波波長的整數(shù)倍；以及，在第二聲表面波濾波器元件中，多個IDT與IDT的間隔大于第一聲表面波濾波器元件的最小IDT與IDT的間隔和小于第一聲表面波濾波器元件的最大IDT與IDT的間隔。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件，其特征在于在第一聲表面波濾波器元件中，至少有一個IDT與IDT的間隔不同于其它IDT與IDT的間隔，其差別近似為聲表面波的一個波長；以及，在第二聲表面波濾波器元件中，多個IDT與IDT的間隔基本上具有相同的數(shù)值并比第一聲表面波濾波器元件的最小IDT與IDT的間隔大約為聲表面波的半個波長。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件，其特征在于，進(jìn)一步包括，以串聯(lián)或并聯(lián)的方式與所述的平衡端邊和所述的非平衡端邊中的至少一個端邊相連接的聲表面波諧振器。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述的平衡端邊和非平衡端邊中的至少一個端邊級聯(lián)的聲表面波諧振型濾波器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件，其特征在于第二聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值大于第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件，其特征在于當(dāng)?shù)诙暠砻娌V波器元件的多個IDT的總的靜電電容值標(biāo)注為C2和第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值標(biāo)注為C1時，滿足C1＜C2＜1.20 C1的條件。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件，其特征在于當(dāng)?shù)谝宦暠砻娌V波器元件的多個IDT的電極有效范圍標(biāo)注為M1，指電極交叉寬度為W1，多個IDT的指電極的總的對數(shù)為N1，而第二聲表面波濾波器元件的多個IDT的電極有效范圍標(biāo)注為M2，指電極交叉寬度為W2，多個IDT的指電極的總的對數(shù)為N2時，滿足M1×W1×N1＜M2×W2×N2＜1.20×M1×W1×N1的條件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的聲表面波濾波器件，其特征在于滿足0.93×M1＜M2＜1.05×M1的條件。
18.根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件，其特征在于第一和第二聲表面波濾波器元件在多個IDT的兩邊設(shè)置反射器，當(dāng)?shù)谝宦暠砻娌V波器元件的反射器和鄰近該反射器的IDT之間的間隔標(biāo)注為GR1和第二聲表面波濾波器元件的反射器和鄰近該反射器的IDT之間的間隔標(biāo)注為GR2時，滿足0.96GR1＜GR2＜1.02GR1的條件。
19.一種通信器件，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求9的聲表面波濾波器件。
全文摘要
一種聲表面波濾波器件,具有平衡至非平衡轉(zhuǎn)換功能,器件的輸入/輸出阻抗不同及通帶內(nèi)具有良好平衡度。該聲表面波濾波器件具有平衡至非平衡的轉(zhuǎn)換功能,在該器件中,第二聲表面波濾波器元件的輸入/輸出IDT的間隔比第一聲表面波濾波器元件的輸入/輸出IDT的間隔大約聲表面波的半個波長,以致相位倒相,其中,第二聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值大于第一聲表面波濾波器元件的多個IDT的總的靜電電容值。
文檔編號H03H9/00GK1377135SQ0210795
公開日2002年10月30日 申請日期2002年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者澤田曜一, 高峰裕一 申請人:株式會社村田制作所