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表面声波器件

阅读:1011发布:2020-08-13

IPRDB可以提供表面声波器件专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种表面声波器件,可改善插入损耗以及相位平衡。在该表面声波器件中,当输入叉指式换能器或输出叉指式换能器的电极指的孔径长度被定义为X时,输入叉指式换能器或输出叉指式换能器包括两个分瓣叉指式换能器,这两个分瓣叉指式换能器分别包括孔径长度大约为X/2的多个电极指,并且将该第一和第二分瓣叉指式换能器中的各个电极指的电极从这两个分瓣叉指式换能器中引出,并以在连接到一平衡端子对的两个输出或输入中的信号具有180°相差的方式进行设置,并且这两个分瓣叉指式换能器通过实心形状的公共电极串联,该公共电极的电极宽度大于这两个分瓣叉指式换能器中的电极指间距的两倍,并且该公共电极连接到地电位。,下面是表面声波器件专利的具体信息内容。

1.一种表面声波器件,其包括:

压电基板;以及

输入叉指式换能器和输出叉指式换能器,其分别设置在所述压电基 板上的表面声波传播路径上,并由至少一个或更多个叉指式换能器构成,其中,当所述输入叉指式换能器或输出叉指式换能器的电极指的孔 径长度被定义为X时,所述输入叉指式换能器或输出叉指式换能器包括 两个分瓣叉指式换能器,所述两个分瓣叉指式换能器分别包括孔径长度 大约为X/2的多个电极指,并且将所述第一和第二分瓣叉指式换能器中的各个电极指的电极从这两 个分瓣叉指式换能器中引出,并以在连接到一平衡端子对的两个输出或 输入中的信号具有180°相差的方式进行设置,并且所述两个分瓣叉指式换能器通过实心形状的公共电极串联连接,所 述公共电极的电极宽度大于所述两个分瓣叉指式换能器中的电极指间距 的两倍,并且所述公共电极被连接到地电位。

2.根据权利要求1所述的表面声波器件,还包括:与所述两个分瓣叉指式换能器相邻的叉指式换能器,其中,所述公共电极通过所述相邻叉指式换能器的电极指连接到地 电位。

3.根据权利要求1所述的表面声波器件,还包括:发送和接收叉指式换能器,

其中,所述输入叉指式换能器和输出叉指式换能器通过所述发送和 接收叉指式换能器以两级的方式进行连接。

4.一种表面声波器件,其包括:

压电基板;以及

输入叉指式换能器和输出叉指式换能器,其分别设置在所述压电基 板上的表面声波传播路径上,并由至少一个或更多个叉指式换能器构成,其中,当所述输入叉指式换能器或输出叉指式换能器的电极指的孔 径长度被定义为X时,所述输入叉指式换能器或输出叉指式换能器包括 第一和第二分瓣叉指式换能器,所述第一和第二分瓣叉指式换能器分别 包括孔径长度大约为X/2的多个电极指,并且将所述第一和第二分瓣叉指式换能器中的各个电极指的电极从这两 个分瓣叉指式换能器中引出,并以在连接到一平衡端子对的两个输出或 输入中的信号具有180°相差的方式进行设置,并且在共同连接所述第一分瓣叉指式换能器的所述多个电极指的第一公 共电极和共同连接所述第二分瓣叉指式换能器的所述多个电极指的第二 公共电极之间设置一间隙,并且,所述第一和第二公共电极被连接到地电位。

5.根据权利要求4所述的表面声波器件,还包括:与所述第一和第二分瓣叉指式换能器相邻的叉指式换能器,其中,所述第一和第二分瓣叉指式换能器的所述第一和第二公共电 极通过所述相邻叉指式换能器的电极指连接到地电位。

6.根据权利要求4所述的表面声波器件,还包括:发送和接收叉指式换能器,

其中,所述输入叉指式换能器和输出叉指式换能器通过所述发送和 接收叉指式换能器以两级的方式进行连接。

7.根据权利要求4所述的表面声波器件,

其中,通过一电极在设置在所述第一公共电极和第二公共电极之间 的间隙的各端连接所述间隙。

8.根据权利要求4所述的表面声波器件,

其中,通过多个电极连接设置在所述第一公共电极和第二公共电极 之间的间隙。

9.根据权利要求4所述的表面声波器件,

其中,通过长度小于所述第一公共电极和第二公共电极的一个电极 来连接所述第一公共电极和第二公共电极之间的间隙。

说明书全文

技术领域

本发明涉及表面声波器件,尤其涉及具有差动端子对(differential terminal pair)的表面声波器件。

背景技术

当前,在无线设备(作为应用示例,以便携式电话为代表)的高频 电路中,作为具有滤波功能的器件,表面声波器件得到了广泛的应用。 近年来,在这种无线设备的高频电路中,已经使用了带有平衡或差异输 入/输出的集成电路(IC)元件。
相反,采用表面声波器件的常规滤波器(根据情况,后文称为SAW 滤波器)的输入端子和输出端子都采用不平衡端子(unbalanced terminal)。 因而,需要使用被称为平衡-不平衡变压器(balun)的用于进行不平衡到 平衡转换的组件,或者由离散组件构成的不平衡到平衡转换器。
另外,SAW滤波器通常具有50Ω的输入/输出阻抗。相反,用于带有 平衡端子对的混频器等的IC在许多情况下具有从100Ω到200Ω范围的高 阻抗。为了将这种IC与SAW滤波器相连,还需要阻抗转换电路。
在这种情况下,增加了无线设备的电路元件数量。另外,为了使这 种无线设备进一步小型化,需要进行节省空间的设计。为此目的,研究 和开发了集成有不平衡到平衡转换功能和阻抗转换功能,同时能够小型 化的表面声波器件。
在这种研究和开发的过程中,本发明的发明人提出了具有不平衡到 平衡转换功能和阻抗转换功能的表面声波器件,其以国际申请号 PCT/JP01/05677公开。
在上述申请(PCT/JP01/05677)中公开的表面声波器件的基本结构 在图1和图2中示出。
图1示出了构成表面声波器件(SAW)滤波器的电极的结构,图2 示出了表面声波器件10,其中在压电基板上形成该电极结构。
在形成于压电基板11上的表面声波器件的传播路径上设置由梳状结 构形成的输入叉指式换能器(IDT)100和输出叉指式换能器(IDT)200。 这里,这些输入IDT 100和输出IDT 200的关系是可逆的。因而,可以相 反地将IDT 100侧设置为不平衡输出,而将IDT 200侧设置为平衡输出, 这也适用于以下的说明。
另外,由以预定角度切割的LiTaO3或LiNbO3晶体基板获得其上设 置有图1所示的电极结构的压电基板11。
在图2中,在未示出的封装的外侧设置表面声波器件的输入端子IN、 接地端子GND和输出端子OUT1、OUT2。通过延伸引线将形成在压电 基板11上的电极焊盘连接到各个端子。
在图1和图2中,将一侧上的梳状第一电极指101连接到输入信号 端子IN,而将相对的梳状第二电极指102连接到地电位。将第一电极指 101和第二电极指102之间的重叠长度X称为输入IDT 100的孔径长度 (aperture length)。
同时,输出IDT 200包括叉指式换能器(IDT)201、202,该叉指式 换能器(IDT)201、202被分为第一分瓣(split)和第二分瓣。每一个分 瓣的孔径长度为X1、X2(孔径长度X1、X2大约为孔径长度X的一半), 并且设置在输入IDT 100的孔径长度X的范围内。
以下述方式构造SAW滤波器:将第一分瓣IDT 201一侧的电极指和 第二分瓣IDT 202一侧的电极指分别连接到平衡输出端子对OUT1、 OUT2。另外,将第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的其它电极指通 过公共电极203串联连接。
利用图1、2所示的结构,可以将输入IDT 100侧的端子设置为不平 衡型,而将输出IDT 200侧的另一端子设置为平衡型。另外,因为构成 输出IDT 200的第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202之间的串联连接, 所以可以获得四倍于输入IDT 100的阻抗的IDT 200的阻抗。
这里,特别设置第一和第二分瓣IDT 201、202中的电极指,使其位 置相互偏离一个周期,也就是表面声波波长λ的一半。
另外,在图1中,通过电极213将设置在IDT 201和IDT 202之间 的连接部分中的公共电极203连接到第二电极指102(该第二电极指102 与输入IDT 100的一个电极侧的地电位相连)。这使得能够将设置在连接 IDT 201和IDT 202的部分中的电极203强行连接到地电位GND。利用 这种结构,可以在平衡输出端子对OUT1、OUT2上获得满意的信号相差 平衡。
另外,图3所示的电极结构示出了图1所示的基本电极结构应用于 双模式(double-mode)表面声波器件的应用示例。也就是,根据输入IDT 100和输出IDT 200,在多IDT(IDT 1-IDT 3,构成图3所示示例中的三 个IDT)的两侧设置反射器(reflector)REF1、REF2,由此形成双模式 表面声波结构。级联连接该不平衡输入级和平衡的输出级。
在图3所示的结构中,将串联连接分瓣IDT 201和IDT 202的公共 电极203连接到相邻的IDT 204、205的地电极。这也使得能够在图3所 示的带有双模式多IDT级联结构的表面声波器件中获得满意的相差平 衡。

发明内容

在采用本发明的发明人在本发明的前述申请中所公开的表面声波器 件的基础上,本发明的一个目的是提供一种表面声波器件,该表面声波 器件改善了平衡输入端子或平衡输出端子中的相差平衡,并进一步优选 地抑制通带中的混附波(spurious),防止插入损耗的增大。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第一方面,该表 面声波器件包括:压电基板;输入叉指式换能器和输出叉指式换能器, 分别设置在所述压电基板上的表面声波传播路径上,并由至少一个或更 多个叉指式换能器构成。当将输入叉指式换能器或输出叉指式换能器的 电极指的孔径长度定义为X时,输入叉指式换能器或输出叉指式换能器 包括两个分瓣叉指式换能器,所述两个分瓣叉指式换能器分别具有孔径 长度大约为X/2的多个电极指。将这两个分瓣叉指式换能器中的各个电 极指的电极从所述两个分瓣叉指式换能器中引出,并以下述方式设置: 连接到平衡端子对的两个输出或输入中的信号具有180°的相位差。通过 实心(非中空的)形状的公共电极(其电极宽度大于这两个分瓣叉指式 换能器中的电极指的间距的两倍)串联这两个分瓣叉指式换能器,此外, 将该公共电极连接到地电位。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第二方面,在第 一方面中,该表面声波器件还包括与所述两个分瓣叉指式换能器相邻的 叉指式换能器。所述公共电极通过该相邻叉指式换能器的电极指连接到 地电位。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第三方面,在第 一方面中,该表面声波器件还包括:用于发送和接收的叉指式换能器。 通过该发送和接收叉指式换能器以两级的方式连接输入叉指式换能器和 输出叉指式换能器。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第四方面,该表 面声波器件包括:压电基板;输入叉指式换能器和输出叉指式换能器, 分别设置在所述压电基板上的表面声波传播路径上,并由至少一个或更 多个叉指式换能器构成。当将输入叉指式换能器或输出叉指式换能器的 电极指的孔径长度定义为X时,输入叉指式换能器或输出叉指式换能器 包括第一和第二分瓣叉指式换能器,该第一和第二分瓣叉指式换能器分 别具有孔径长度大约为X/2的电极指。将该第一和第二分瓣叉指式换能 器中的各个电极指的电极从所述两个分瓣叉指式换能器中引出,并以下 述方式设置:连接到平衡端子对的两个输出或输入中的信号具有180°的 相位差。在共同连接所述第一分瓣叉指式换能器的多个电极指的第一公 共电极和共同连接所述第二分瓣叉指式换能器的多个电极指的第二公共 电极之间设置间隙,此外,将所述第一和第二公共电极连接到地电位。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第五方面,在第 四方面中,该表面声波器件还包括:与所述第一和第二分瓣叉指式换能 器相邻的叉指式换能器。所述第一和第二分瓣换能器的所述第一和第二 公共电极通过所述相邻的叉指式换能器的电极指连接到地电位。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第六方面,在第 四方面中,该表面声波器件还包括:用于发送和接收的叉指式换能器。 通过发送和接收叉指式换能器以两级的方式连接该输入叉指式换能器和 输出叉指式换能器。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第七方面,在第 四方面中,通过一电极在所述第一公共电极和第二公共电极之间的间隙 的各端连接该间隙。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第八方面,在第 四方面中,通过多个电极连接所述第一公共电极和第二公共电极之间的 间隙。
作为实现上述目的的根据本发明的表面声波器件的第九方面,在第 四方面中,通过长度小于所述第一公共电极和第二公共电极长度的一电 极连接所述第一和第二公共电极之间的间隙。

附图说明

通过以面结合附图对实施例的描述,本发明的其它范围和特征将变 得更加明显。
图1表示在先前发明中提出的构成表面声波(SAW)滤波器的电极 结构;
图2表示其中将图1所示的电极结构形成在压电基板上的表面声波 器件;
图3表示其中将图1所示的基本电极结构应用于双模式表面声波器 件的应用示例;
图4表示其中实现本发明的第一特征的实施例;
图5表示其中实现本发明的第一特征的第二实施例,其具有与图3 所示的示例相对应的结构,其中输入级和输出级以级联的方式连接;
图6表示在根据本发明第一特征的SAW过滤器中的相差平衡的改 善;
图7表示比较示图,用于比较只根据本发明的第一特征的实施例和 除了第一特征之外还并入了第二特征的实施例之间的衰减特性;
图8表示被放大的图7中的通带部分;
图9表示根据本发明的第二实施例,其改善了骤降波(dip);
图10表示一应用示例,其中将本发明第二特征的结构应用于图5所 示的具有第一特征的实施例;
图11表示实现本发明第二特征的另一实施例;
图12表示实现本发明的第二特征的又一实施例。

具体实施方式

下文中参照附图描述本发明的优选实施例。
图4表示本发明的一实施例,其中实现了本发明的第一特征。虽然 与图1类似,图中只示出了电极结构,但是以类似于图2的方式在具有 该电极结构的压电基板上形成了表面声波器件。这也适用于后面的实施 例,在这些实施例中,为了简化说明的目的,只示出了电极结构。
在图4中,该实施例由输入IDT 300、输入IDT 301和平衡输出IDT 200构成,IDT 200包括串联的第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202。
另外,在下文中将说明图4中的阻抗。设置在两侧的输入IDT 300、 301的阻抗分别为100Ω。将输入IDT 300、301共同连接到IN端子产生 了50Ω的输入阻抗。对于输出IDT 200,分开前的阻抗为50Ω,分开后的 阻抗为100Ω。另外,作为串联连接的结果,可以获得200Ω的输出阻抗, 这与输入阻抗的四倍相对应。此外,在该附图中,设置在输入IDT中的 电极对的数量与输出IDT的相等。然而,根据一个实施例,在输出IDT 200 中的电极对的数量大约为输入IDT中的数量的两倍,因此,分开前的输 出IDT 200的阻抗为50Ω,为一个输入IDT的阻抗的一半。
作为根据本发明的该实施例的特征,应该注意,串联连接第一分瓣 IDT 201和第二分瓣IDT 202的公共电极203的电极宽度被设置为大于表 面声波的波长λ。
图5表示实现本发明第一特征的第二实施例,其中与图3所示的结 构示例相对应,以级联连接的方式构造输入级和输出级。
输入级由带有不平衡端子的输入IDT 100以及用于将输入IDT 100 中产生的表面声波传送到输出级的发送IDT 110、111构成。同时,输出 级由分别与设置在输入级中的发送IDT 110、111串联的接收IDT 210、 211和带有平衡输出端子的输出IDT 200构成。
在图5所示的实施例中,与图4所示的实施例类似,输出IDT 200 由第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202构成。
将串联连接第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的公共电极203 通过接收IDT 210、211的梳状电极指强行连接到地电位。另外,串联连 接第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的公共电极203的电极的电极宽 度大于第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的各个电极指的间距的两倍 (与表面声波的波长λ相对应)。
作为图4和图5中所示的前述实施例的共同特征,将串联连接第一 分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的公共电极203构造为实心形状,其电 极宽度大于第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的各个电极指的间距的 两倍。由于本发明的该第一特征,可以获得更好的经改善的相差。
图6表示根据本发明第一特征的SAW滤波器中的经改善的相差平 衡。在图6中,曲线I表示具有以与图3所示的电极结构类似的方式分别 由级联连接的三个IDT 1-3构成的输入级和输出级的SAW滤波器的相位 平衡特性。
另外,在以上所示的结构中,将输入级中的三个IDT 1-3中的IDT 1 和IDT 3分别分成三块。关于这些块的电极对数量和波长λ(=电极间距 [λ/2]×2),从左块到右块,电极对的数量为12-2-1.5[对],波长为4.43 -4.315-4.005[μm],并且电极孔径长度X为244μm。同样,将IDT 2分 为三个块,关于所分的块的电极对数量和波长λ(=电极间距[λ/2]×2), 从左块到右块,电极对的数量为2.5-14-2.5[对],波长为4.21-4.47- 4.21[μm],并且电极孔径长度X为244μm。
同时,输出级的三个IDT 1-3中的IDT 1和IDT 3分别被分成三个块。 关于这些所分的块的电极对数量和波长λ(=电极间距[λ/2]×2),从左块 到右块,电极对的数量为12-2-1.5[对],波长为4.43-4.315-4.005[μm], 并且电极孔径长度X为244μm。另外,IDT 2由两个分瓣IDT构成,这 两个分瓣IDT被分别分为三个块。关于波长λ(=电极间距[λ/2]×2),从 左块到右块,电极对的数量为2.5-14-2.5[对],波长为4.21-4.47- 4.21[μm],并且电极孔径长度X为133μm。
在具有上述电极结构的SAW滤波器中,图6所示的曲线I表示当将 串联连接这两个分瓣IDT的公共电极203的电极宽度设置为2.5μm(小于 中心块波长λ=4.47μm)时的特性。
同时,图6所示的曲线II表示当将串联连接这两个分瓣IDT的公共 电极203的电极宽度设置为7.5μm(大于中心块波长λ=4.47μm)时的特性。
在这些特性曲线中,SAW滤波器的通带在归一化频率0.98-1.02的 范围内,在电极宽度为7.5μm的情况下,此时的相差范围为174°-186°, 或在电极宽度为2.5μm的情况下,为173°-188°。
因此,根据图6所示的曲线,在图4和图5中所示的前述实施例中, 可以理解,当将串联连接第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的公共电 极203的电极宽度设置得较大时,可以改善平衡输出端子或平衡输入端 子的相差平衡(曲线I→曲线II)。
同时,已经报导,考虑到通带中的混附特性,将串联连接第一分瓣 IDT 201和第二分瓣IDT 202的电极203的电极宽度设置为小于表面声波 波长λ是理想的(见日本未审专利公报号2001-292050的官方公报)。
本发明的发明人已证实:因为在通带中产生骤降波(也被称为陷波 (notch)或混附波),所以随着将串联连接第一分瓣IDT 201和第二分瓣 IDT 202的电极203的电极宽度设置得越大,插入损耗变得越大。骤降波 产生的原理为,在第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202中的每一个中产 生的横向模式(表面声波前进的方向)的振动和在IDT 201和IDT 202 之间产生的纵向信号模式的振动之间产生互相干扰。
因此,本发明的发明人在保持由本发明第一特征(其中,串联连接 第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的电极203的电极宽度被设置为大 于表面声波的波长λ)起到的改善相差平衡的效果的同时,对防止由上述 骤降波导致的插入损耗的增加进行了研究。
图7表示比较以下两个实施例的衰减特性的简图:一个实施例仅基 于本发明的第一特征,通过将串联连接第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的电极203的电极宽度设置为大于表面声波的波长λ,以改善相位平 衡;而另一个实施例除了第一特征之外还包括将随后描述的第二特征, 以改善由混附波引起的骤降波而导致的插入损耗增大。
图8进一步表示通过放大图7所示的通带部分的放大图。在图8中, 在将串联连接第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的电极203的电极宽 度设置为大于表面声波波长λ的第一实施例的特性方面,可以识别出在由 圆圈包围的部分中产生了骤降波。
图9表示包括改善上述骤降波的第二特征的根据本发明的另一实施 例。与图4所示的实施例相类似,本实施例包括输入电极300、301以及 由串联连接的第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202构成的平衡输出电极 端子200。
另外,作为一个特征,串联连接第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202 的电极203不再是实心形电极。而是将电极203构造为具有间隙214。
也就是,将电极203分为第一分瓣IDT 201的梳状电极的公共电极 203-1和第二分瓣IDT 202的梳状电极的公共电极203-2,并在电极203-1 和电极203-2之间设置间隙214。此外,通过设置在间隙214各端的电极 216、217连接公共电极203-1、203-2。
间隙214两端的电极216、217通过分别连接相邻输入电极300、301 的梳状电极的电极213而连接到地电位。
通过这种方式,通过不是实心形状的,而是带有间隙214的串联连 接第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的电极203,可以消除在通带中 产生的骤降波。
在与图8所示的插入损耗相关的特性图中,在曲线I中所示的骤降 波在表示根据图9所示的实施例的特性的曲线II中消失。可以理解,通 过本发明的第二特征,可以减少插入损耗。
与图9所示的实施例类似,图10示出了其中将根据本发明第二特征 的串联连接第一分瓣IDT 201和第二分瓣IDT 202的电极203中的间隙 214应用于图5所示的具有第一特征的实施例的应用示例。
在该实施例中,也可以包括本发明的第一和第二特征。
这里,作为本发明的第二特征,可以具有其它的结构,而不限于图 9和图10所示间隙214的方案。
图11表示实现本发明第二特征的另一实施例。与图9所示的实施例 相比较,位于第一分瓣IDT 201的公共电极203-1和第二分瓣IDT 202 的公共电极203-2之间的间隙214与多个电极217相连。
图12表示实现本发明第二特征的又一实施例。在图12所示的实施 例中,与图4所示的实施例相比较,通过形成串联连接第一分瓣IDT 201 的公共电极203-1和第二分瓣IDT 202的公共电极203-2的电极203,来 在电极203的两端设置间隙214,以缩短长度。通过这种结构,可以实现 本发明的第一和第二特征。
工业适用性
已根据附图描述了多个实施例,在具有不平衡到平衡转换功能的表 面声波器件中,可以改善插入损耗以及相位平衡。
这些实施例的前述说明并不是旨在将本发明限制为所示示例的特定 细节。在本发明的范围内,可以进行任何适当的改进和等同。所附权利 要求涵盖了落入本发明范围内的所有特征和优点。
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