專利名稱：表面聲波濾波器和含有該濾波器的通訊設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于移動通訊設(shè)備，例如移動電話，的表面聲波濾波器。特別地，本發(fā)明涉及縱向耦合諧振器型的布線結(jié)構(gòu)的表面聲波濾波器。
背景技術(shù)：
作為一種在移動通訊設(shè)備，例如移動電話，的RF級使用的傳統(tǒng)帶通濾波器，表面聲波濾波器已為人們所熟知。通常，這種帶通濾波器所要具備的特性包括低損耗特性、高衰減、寬帶等諸如此類的特性。這樣，為了改進表面聲波濾波器的這些特性，就產(chǎn)生了很多發(fā)明。
例如，為了在縱向耦合諧振器型的表面聲波濾波器中獲得高衰減，有一種廣泛采用的方法被用于由縱向連接多個縱向耦合諧振器型的表面聲波元件來構(gòu)成的縱向耦合諧振器型的表面聲波濾波器中(日本未實審專利申請公布號5-335881，etc.)。在這種方法中，因為多個表面聲波元件是相互縱向連接，這將引起通頻帶中插入損耗的增加。另一方面，在通頻帶外可以獲得高衰減。
然而，當構(gòu)成一個通過如上所述縱向連接縱向耦合諧振器型的表面聲波元件而具有寬通帶寬的濾波器時，在通頻帶中的波和電壓駐波比(VSWR)都會變得很大。下面，這個問題的原因?qū)⒔Y(jié)合圖6進行說明。
圖6是由縱向連接兩個縱向耦合諧振器型的表面聲波元件而構(gòu)成的傳統(tǒng)表面聲波濾波器100的俯視圖。在圖中，參考編碼138表示LiTaO3或相類似的壓電基片。參考編碼101和102表示安置在壓電基片138上的縱向耦合諧振器型表面聲波元件。表面聲波元件101由一個IDT(叉指式變換器)103、兩個在IDT 103每側(cè)構(gòu)成的IDT 104和105，以及兩個構(gòu)成在IDT 104、103和105配置的每側(cè)的反射器106和107。表面聲波元件102以同樣的方式由IDT 108、109和110，以及反射器111和112構(gòu)成。這兩個表面聲波元件101和102相互縱向連接構(gòu)成了表面聲波濾波器100。
濾波器100通過焊線129到136電氣連接在外殼137的焊接區(qū)123到128上。焊接區(qū)124作為輸入端子使用，焊接區(qū)127作為輸出端子使用，而焊接區(qū)123、125、126和128作為接地端子使用。另外，在壓電基片138上，對應(yīng)于外殼137上形成的焊接區(qū)123到128，形成了電極極板113到120。電極極板114作為輸入端子使用，電極極板119作為輸出端子使用，而電極極板113、115、116、117、118和120作為接地端子。此外，為了縱向連接表面聲波元件101和102，用于連接IDT104和109的電極極板121以及用于連接IDT 105和110的電極極板122在壓電基片138上形成。
在具有上述配置的表面聲波濾波器100中，在作為接地端子的電極極板116和電極圖形121與122之間以及作為接地端子的電極極板117和電極圖形121與122之間分別產(chǎn)生并聯(lián)電容量。當在接地端子和傳輸通過信號的電極圖形之間產(chǎn)生并聯(lián)電容量時，從級間接合處看來，每個元件的阻抗趨向電容性。
首先，在具有寬通帶寬的表面聲波濾波器中，阻抗趨向電容性。如圖6中所示的傳統(tǒng)濾波器，在縱向連接的表面聲波元件的級間接合處產(chǎn)生并聯(lián)電容量的結(jié)構(gòu)中，阻抗更加趨向電容性。因而，在通頻帶和VSWR內(nèi)的波都變得更加大，這就是說濾波器的特性被降低了。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有在縱向連接的表面聲波元件的級間接合處，能夠減少產(chǎn)生并聯(lián)電容量趨向的寬通帶的表面聲波濾波器，由此每個元件的阻抗將很難變得有電容性。
為了這個目標，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種表面聲波濾波器，包括壓電基片、多個具有在表面聲波傳播方向中的壓電基片上形成的多個叉指式變換器(IDT)的縱向耦合諧振器型的表面聲波元件、作為縱向耦合諧振器型的表面聲波元件的輸入/輸出端子的電極極板，和用于電氣連接多個縱向耦合諧振器型的表面聲波元件的布線圖案。在這個濾波器中，至少多個縱向耦合諧振器型的表面聲波元件中有一對是通過布線圖案相互縱向連接的，并且至少有一個電極極板安置在縱向連接表面聲波元件之間。
在這樣的配置中，因為至少有一個電極極板是作為輸入/輸出端子配置在縱向耦合表面聲波元件之間，在表面聲波元件的級間接合處產(chǎn)生的并聯(lián)電容量就可以抑制。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種應(yīng)用了上述濾波器結(jié)構(gòu)的表面聲波濾波器。在這個濾波器中，至少有一個縱向耦合諧振器型的表面聲波元件是輸入平衡類型或輸出平衡類型，因此可以獲得平衡-不平衡轉(zhuǎn)換功能。
當將第一方面濾波器結(jié)構(gòu)應(yīng)用于具有平衡-不平衡轉(zhuǎn)換功能的濾波器中時，在級間接合處產(chǎn)生的并聯(lián)電容量可以被抑制，因而提高了平衡-不平衡轉(zhuǎn)換中的平衡性，這是本結(jié)構(gòu)可以獲得的附加優(yōu)點。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括有根據(jù)第一和第二方面之一制成的表面聲波濾波器的通訊設(shè)備。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例設(shè)計的表面聲波濾波器的示意俯視圖；圖2是示出在第一實施例的表面聲波濾波器和傳統(tǒng)表面聲波濾波器之間頻率特性的差異圖表；圖3是示出在第一實施例的表面聲波濾波器和傳統(tǒng)表面聲波濾波器之間電壓駐波比的差異圖表；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例設(shè)計的表面聲波濾波器的示意俯視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實施例設(shè)計的通訊設(shè)備的框圖；圖6是傳統(tǒng)表面聲波濾波器的示意俯視圖。
具體實施例方式
〔第一實施例圖1到3〕根據(jù)本發(fā)明第一實施例設(shè)計，將合并在特殊移動通信擴展組(EGSM)通訊設(shè)備中的接收濾波器作為實例的濾波器將結(jié)合圖1到3進行描述。
圖1是接收濾波器的示意俯視圖。在圖中，在40±5°Y-切割X-傳播LiTaO3的壓電基片231上，形成有兩個相互縱向連接來構(gòu)成表面聲波濾波器200的縱向耦合諧振器型的表面聲波元件201和202。
縱向耦合諧振器型的表面聲波元件201由一個IDT(叉指式變換器)203、在IDT 203每側(cè)設(shè)置的IDT 204和205，以及兩個設(shè)置在配置的IDT 204、203和205每側(cè)的反射器206和207。定位在IDT 203和204之間以及IDT 203和205之間的少數(shù)電極指針的間距制作得比IDT剩余指針的間距要更加窄。這些指針被稱為窄距電極指針。表面聲波元件202以與表面聲波元件101相同的方式由IDT 208、IDT 209和210，以及反射器211和212構(gòu)成。為了簡要說明，雖然實際的表面聲波濾波器有更加多的電極指針，但在圖1中只展示了小部分的電極指針。
在壓電基片213上形成的表面聲波濾波器200安置在外殼232中，來通過焊線225到230與在外殼232上形成的焊接區(qū)219到224電氣連接。焊接區(qū)220作為輸入端子使用，焊接區(qū)223作為示出端子使用，并且焊接區(qū)219、221、222和224作為接地端子使用。另外，在壓電基片231上，對應(yīng)于外殼232上形成的焊接區(qū)，形成了電極極板213到216。電極極板214作為輸入端子使用，電極極板215作為輸出端子使用，而電極極板213和216作為接地端子。此外，為了縱向連接表面聲波元件201和202，連接IDT 204和209的電極極板217以及連接IDT 205和210的電極極板218在壓電基片231上形成。
表面聲波元件201和202的電極指針的數(shù)量和間距如下設(shè)置。由窄距電極指針的間距確定的波長為λ2，并且由其他電極指針的間距確定的波長為λ1。
交叉幅W為35.8λ1。IDT 204、203和205的電極指針的數(shù)量在排序序列中為25(4)、(4)27(4)、和(4)25。.圓括號中給出的數(shù)字表示IDT 204、203和205的窄距電極指針的數(shù)量。IDT波長λ1為4.19μm，IDT波長λ2為3.89μm，而反射器波長λR為4.29μm。反射器的數(shù)量為100。IDT電極指針的中心之間的距離，也就是，波長λ1的電極指針和波長λ2的電極指針之間的間隙為0.25λ1+0.25λ2，并且波長λ2的電極指針之間的間隙為0.50λ2。IDT-反射器間隙為0.50λR。IDT占空度為0.73，而反射器占空度為0.55。電極材料為鋁，并且電極膜厚度為0.08λ1。
作為本實施例的特征配置，作為表面聲波濾波器200的輸入和輸出端子的電極極板214和215配置在縱向連接的縱向耦合諧振器型的表面聲波元件201和202之間。更特別地，電極極板214和215配置在由相對的表面聲波元件201和202以及連接表面聲波元件201和202的布線圖案217和218封閉的區(qū)域內(nèi)。而且，作為接地端子使用的電極極板配置在相對的表面聲波元件201和202的外面。
如本實施例所示，在縱向連接的縱向耦合諧振器型的表面聲波元件201和202之間配置的電極極板是作為輸入/輸出端子使用的極板，取代了傳統(tǒng)技術(shù)配置中的接地端子。用這樣的配置，布線圖案和作為接地端子的電極極板可以物理地相互隔離。因此，可以有效抑制在表面聲波元件的級間接合處產(chǎn)生的并聯(lián)電容量。
圖2和3都示出在本實施例的表面聲波濾波器200和圖6所示的傳統(tǒng)表面聲波濾波器之間頻率特性的差異圖表和它們之間的電壓駐波比(VSWR)的差異圖表；在兩個圖中，實線代表本實施例的表面聲波濾波器200的特性，而虛線代表傳統(tǒng)表面聲波濾波器的特性。在圖2中，展示了本實施例的濾波器中通頻帶內(nèi)的波是很小的。在圖3中，明顯地，本實施例的VSWR較小，并且從通過電平到4dB的通頻帶寬大約為0.4MHz寬。
而輸入電極極板214和輸出電極極板215配置在縱向連接表面聲波元件201和202之間，作為接地端子的電極極板配置在表面聲波元件之外。這樣，在本實施例的配置中，通過連接單個電極極板，焊線的數(shù)量可以減少，這是一個附加優(yōu)點。在本實施例的濾波器中，在980到1020MHz的衰減特性有了改善(如圖2所示)。這看來是在電極極板214和215以及布線圖案217和218之間產(chǎn)生的寄生電容充當起橋接電容之故。本發(fā)明也能提供改善濾波器衰減特性的優(yōu)點。
如上所述，在本實施例的表面聲波濾波器中，即使當它是具有寬通帶寬的EGSM接收濾波器，在通頻帶中的波和VSWR也很小，因此每個元件的阻抗很難變得有電容性。
在本實施例中，輸入電極極板和輸出電極極板都配置在兩個表面聲波元件之間。然而，只有其中的一個可能配置在元件之間。另外，在本實施例中，壓電基片上的電極極板通過焊線與外殼上的焊接區(qū)相連。同樣的優(yōu)點在通過使用焊點倒裝焊接得到的表面聲波濾波器中也能獲得。另外，這個實施例使用40±5°Y-切割X-傳播的LiNbO3的壓電基片。而本發(fā)明也可使用其他類型的基片，例如64到72°Y-切割X-傳播的LiNbO3的基片和41°Y-割線X-傳播的LiNbO3的基片。而且，本發(fā)明使用的表面聲波濾波器中包括通過使用三個IDT構(gòu)成的3-IDT-類型表面聲波元件。同樣的優(yōu)點在使用包括有兩個、五個或更多IDT的多-電極-類型表面聲波元件也能獲得。另外，即使當設(shè)計參數(shù)，例如級中電極指針的交叉寬度和電極指針的數(shù)量改變，也能容易地獲得同樣的優(yōu)點。
〔第二實施例圖4〕圖4示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例設(shè)計的表面聲波濾波器的示意俯視圖。這個濾波器由縱向連接的兩個縱向耦合諧振器型的表面聲波元件301和302形成。濾波器的基本構(gòu)造和第一實施例中的濾波器相同。在特性上，在第二實施例中，對應(yīng)于第一實施例濾波器的IDT208的IDT308被分為兩個部分來獲得平衡的輸出，這也稱為平衡-不平衡轉(zhuǎn)換功能。在具有這種結(jié)構(gòu)的表面聲波濾波器中，類似地，通過配置輸入/輸出電極極板，就是說，本實施例中的輸入電極極板314，在縱向連接的表面聲波元件之間，元件級間接合處的并聯(lián)電容性的產(chǎn)生可以抑制。在這樣的方式下，在具有平衡-不平衡轉(zhuǎn)換功能的表面聲波濾波器中，當級間接合處的并聯(lián)電容性減少時，抗阻很難變成有電容性。除了這個優(yōu)點外，還有平衡端子的平衡改進的優(yōu)點。
在表面聲波濾波器300中，從后級表面聲波元件302引出的電極極板315和316配置在表面聲波元件302之外。而類似于第一實施例，板極可以配置在表面聲波元件301和302之間。另外，在本實施例中，僅有表面聲波元件302的IDT 308被分開來獲得平衡-不平衡轉(zhuǎn)換功能。而，即使在通過其他配置實現(xiàn)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換功能的表面聲波濾波器中，類似地，也能獲得平衡端子的平衡改進的優(yōu)點。
〔第三實施例圖5〕下面，將結(jié)合圖5來描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例設(shè)計的通訊設(shè)備。圖5是該通訊設(shè)備的框圖。
如圖中所示，第三實施例的通訊設(shè)備包括天線30、與天線30連接的天線共用器31、傳輸電路和與天線共用器31相連的接收電路。傳輸電路由對經(jīng)過振蕩器32振蕩并由分配器分離的傳輸信號進行過濾的級間濾波器34、放大傳輸信號的功率放大器35、防止接收信號傳送到傳輸側(cè)的隔離器36，等諸如此類組成。接收電路由對來自天線30的接收信號進行放大的低噪聲放大器37、對接收信號進行濾波的級間濾波器38，等諸如此類構(gòu)成。這樣，在混合了接收信號和本地信號后，混合器39輸出IF信號。
在具有這樣配置，例如接收電路的級間濾波器38，的通訊設(shè)備中，使用了本發(fā)明的表面聲波。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的表面聲波濾波器中，至少有一個電極極板是作為輸入/輸出端子配置在縱向連接的表面聲波元件之間，并且作為接地端子的電極極板配置在相對表面聲波元件之外。這樣的配置能夠抑制在表面聲波元件的級間接合處產(chǎn)生的并聯(lián)電容量。因此，即使在具有寬通帶寬的表面聲波濾波器中，每個元件的阻抗也將很難變得有電容性。
另外，在具有平衡-不平衡轉(zhuǎn)換功能的表面聲波濾波器中，通過使用本發(fā)明的配置，有改進平衡端子平衡的優(yōu)點。
然而對于上述本發(fā)明的較佳實施例，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以在由下述權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明范疇中，做出不同的改變。
權(quán)利要求
1.一種表面聲波濾波器，包括壓電基片；多個具有在所述壓電基片上在表面聲波傳播方向上形成多個叉指式變換器的縱向耦合諧振器型的表面聲波元件；作為所述縱向耦合諧振器型的表面聲波元件的輸入/輸出端子的電極極板；和用于電氣連接多個所述縱向耦合諧振器型的表面聲波元件的布線圖案；其特征在于，至少在所述縱向耦合諧振器型的表面聲波元件中有一對是通過所述布線圖案進行縱向連接，并且至少有一個所述電極極板安置在所述縱向連接表面聲波元件之間。
2.一種表面聲波濾波器，包括壓電基片；多個具有在所述壓電基片上的表面聲波傳播方向上形成多個叉指式變換器的縱向耦合諧振器型的表面聲波元件；作為所述縱向耦合諧振器型的表面聲波元件的輸入/輸出端子的電極極板；和用于電氣連接多個所述縱向耦合諧振器型的表面聲波元件的布線圖案；其特征在于，至少在多個所述縱向耦合諧振器型的表面聲波元件中有一對是通過所述布線圖案進行縱向連接，并且至少有一個所述縱向耦合諧振器型的表面聲波元件是平衡輸入型或平衡輸出型，至少有一個所述電極極板安置在所述縱向連接表面聲波元件之間。
3.一種通訊設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括如權(quán)利要求1或2所述的表面聲波濾波器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有抑制在縱向連接的表面聲波元件的級間接合處所產(chǎn)生的并聯(lián)電容量能力的表面聲波濾波器,由此每個元件的阻抗將很難變得有電容性。表面聲波濾波器包括一個壓電基片、兩個具有在表面聲波傳播方向中的壓電基片上形成的多個叉指式變換器(IDT)的縱向耦合諧振器型的表面聲波元件、作為縱向耦合諧振器型的表面聲波元件的輸入/輸出端子的電極極板,和用于電氣連接縱向耦合諧振器型的表面聲波元件的布線圖案。兩個縱向耦合諧振器型的表面聲波元件通過布線圖案相互縱向連接的。至少有一個電極極板安置在兩個縱向連接表面聲波元件之間。
文檔編號H03H9/25GK1351420SQ0113598
公開日2002年5月29日 申請日期2001年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者高峰裕一 申請人:株式會社村田制作所