DE60313409T2

DE60313409T2 - Akustisches Bandsperrenfilter

Info

Publication number: DE60313409T2
Application number: DE60313409T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Nakamura; Shun-Ichi Seki; Keiji Onishi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: US7084718B2; JP2004129238A; US20050099244A1; CN1529410A; EP1398876A1; EP1398876B1; DE60313409D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bandsperrfilter oder dergleichen, das in einer Kommunikationsvorrichtung verwendet wird, wie beispielsweise einem Mobiltelefon und Autotelefon.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise ist ein akustisches Oberflächenwellenfilter oder piezoelektrisches Filter als ein RF-Filter in Kommunikationsvorrichtungen verwendet worden. Die verwendeten akustischen Oberflächenwellenfilter enthalten einen gekoppelten Longitudinalmodenfilter (longitudinal coupled mode filter) mit einer Vielzahl von Interdigitalwandler-Elektroden (IDT-Elektroden), die eng beieinander in der Ausbreitungsrichtung angeordnet sind, und ein Leiterfilter mit akustischen Oberflächenwellenresonatoren, die in einer leiterähnlichen Anordnung miteinander verbunden sind. Andererseits wird als das piezoelektrische Filter ein Volumenwellenfilter verwendet. Von diesen Filtern wird eine verbesserte Leistung und reduzierte Größe erwartet.
Aus EP 1 050 962 sind akustische Oberflächenwellenfilter bekannt, die kammförmige Elektroden, die einander zugewandt und auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, wenigstens zwei Resonatoren mit einem Eingangs- und Ausgangsanschluss und eine entsprechende Übertragungsleitung umfassen, die zwischen einem Ausgangsanschluss eines ersten Resonators und einem Eingangsanschluss des zweiten Resonators angeschlossen ist. DE 198 18 826 offenbart auch akustische Oberflächenwellenfilter, die in akustischen Doppelmoden-Oberflächenwellenfütern (DMS) eingesetzt werden. US 5,231,327 offenbart in Reihe geschaltete Volumenwellenfilter mit gemeinsamen Elektroden.
Im Folgenden wird ein herkömmliches Bandsperrfilter unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
19(a) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenresonators. In dieser Zeichnung umfasst der akustische Oberflächenwellenresonator eine IDT-Elektrode 1702, die auf dem piezoelektrischen Substrat 1701 ausgebildet ist, und Spiegelelektroden 1703 und 1704.
19(b) zeigt eine Konfiguration eines piezoelektrischen Resonators. In dieser Zeichnung umfasst der piezoelektrische Resonator eine piezoelektrische Schicht 3011, eine obere Elektrode 3012, die auf einer oberen Hauptebene der piezoelektrischen Schicht 3011 ausgebildet ist, eine untere Elektrode 3013, die auf einer unteren Hauptebene der piezoelektrischen Schicht 3011 ausgebildet ist, und ein Substrat 3014. In der Oberfläche des Substrats 3014 ist eine Vertiefung ausgebildet, die mit der unteren Elektrode 3013 in Kontakt steht, und die Vertiefung bildet einen Hohlraum 3013. In dieser Konfiguration bilden die obere Elektrode 3012, die untere Elektrode 3013, die piezoelektrische Schicht 3011, die zwischen der oberen Elektrode 3012 und der unteren Elektrode 3013 eingeschlossen ist, und der Teil des Substrats 3014, der den Hohlraum 3015 bildet, den piezoelektrischen Resonator.
Der akustische Oberflächenwellenresonator und der piezoelektrische Resonator sind jeweils durch eine entsprechende Schaltung dargestellt, die in 19(c) gezeigt ist, und weisen elektrische Charakteristiken auf, die jeweils serielle Resonanz und parallele Resonanz bereitstellen.
Das Verbinden einer Vielzahl von solchen akustischen Oberflächenwellenresonatoren in einer Leiter-Anordnung kann ein akustisches Leiter-Oberflächenwellenfilter bereitstellen.
Im Folgenden wird ein solcher herkömmlicher akustischer Resonator beschrieben, wobei ein akustischer Oberflächenwellenresonator als Beispiel genommen wird.
20(a) zeigt als ein herkömmliches Beispiel 1 eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters, das durch Verbinden von drei akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1801, 1802 und 1803 in einer π-Anordnung ausgebildet wird. Wie in 20(a) gezeigt, weisen die akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1801 und 1802 jeweils ein geerdetes Ende auf, und die anderen Enden der akustischen Oberflächenwellenresonatoren sind in einem vorgegebenen Intervall an eine Übertragungsleitung gekoppelt, wobei die Übertragungsleitung 1804 Signaleingangs- und -ausgangsanschlüsse aufweist. Der akustischen Oberflächenwellenresonator 1803 ist in einem vorgegebenen Intervall auf der Übertragungsleitung 1804 angeordnet.
In dieser Konfiguration hängen in Bezug auf die Durchlasscharakteristiken das Durchlassband und das Dämpfungsband des Filters von den Resonanz- und Antiresonanz-Frequenzen der parallelen akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1802 und 1803 ab, die parallel zu dem seriellen akustischen Oberflächenwellenresonator 1801 platziert sind, wie in 20(b) gezeigt. Allerdings kann kein Bandsperrfilter mit geringem Verlust über ein Breitband bereitgestellt werden.
21(a) zeigt als ein herkömmliches Beispiel 2 eine Schaltung eines Bandsperrtilters, das durch paralleles Verbinden von zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1901 und 1902 ausgebildet wird. Wie in 21(a) gezeigt, weisen die akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1901 und 1902 jeweils ein geerdetes Ende auf, und die anderen Enden der akustischen Oberflächenwellenresonatoren sind in einem vorgegebenen Intervall an eine Übertragungsleitung 1903 gekoppelt, wobei die Übertragungsleitung 1903 Signaleingangs- und -ausgangsanschlüsse aufweist. Wie in 21(b) gezeigt, weist das Filter, obwohl es einen geringen Verlust bei Frequenzen aufweist, die höher als das Sperrband (Dämpfungspol) sind, einen hohen Verlust bei Frequenzen auf, die niedriger als das Sperrband (Dämpfungspol) sind.
Wie oben beschrieben, war es beim akustischen Oberflächenwellenfilter, das aus einer Vielzahl von akustischen Resonatoren besteht, wie beispielsweise akustischen Oberflächenwellenresonatoren, die in Kommunikationsvorrichtungen und dergleichen verwendet werden, schwierig, Charakteristiken einer hohen Dämpfung innerhalb eines gewünschten Frequenzbereichs und einen niedrigen Verlust über breite Frequenzbänder, die niedriger und höher als ein Sperrband sind, bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben beschriebene Problem entwickelt. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bandsperrfilter oder dergleichen bereitzu stellen, das Charakteristiken einer hohen Dämpfung innerhalb eines gewünschten Frequenzbands und einen niedrigen Verlust über breite Frequenzbänder, die niedriger und höher als ein Sperrband sind, bereitstellt.
Diese Aufgabe wird mit dem Bandsperrfilter gemäß Anspruch 1 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungsformen entsprechen den Unteransprüchen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß einem ersten Beispiel.
1(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik des akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß dem ersten Beispiel.
2(a) zeigt eine maximale Dämpfung in Bezug auf eine normalisierte Impedanz.
2(b) zeigt einen Außerband-Verlust in Bezug auf die normalisierte Impedanz.
3(a) zeigt eine Durchlasscharakteristik eines akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß einem zweiten Beispiel.
3(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik in einem herkömmlichen Beispiel in dem Fall, in dem akustische Oberflächenwellenresonatoren verschiedene Resonanzfrequenzen aufweisen.
4 zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß einem dritten Beispiel auf einem piezoelektrischen Substrat.
5(a) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß Beispiel 3.
5(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik des akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß dem Beispiel 3.
6 zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters auf einem piezoelektrischen Substrat zum Vergleich in dem Beispiel 3.
7(a) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters zum Vergleich in dem Beispiel 3.
7(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik des akustischen Oberflächenwellenfilters zum Vergleich in dem Beispiel 3.
8 zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters, das verdrahtet befestigt (wire-mounted) ist.
9 zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters, das mit der Oberseite nach unten befestigt ist.
10(a) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß einem Beispiel 4.
10(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik des akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß dem Beispiel 4.
11(a) zeigt eine maximale Dämpfung in Bezug auf eine normalisierte Impedanz.
11(b) zeigt einen Außerband-Verlust in Bezug auf die normalisierte Impedanz.
12(a) zeigte eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters, das eine parallele Schaltung aus einem Kondensator und einem Induktor als ein Reaktanzelement verwendet.
12(b) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters, das eine serielle Schaltung aus einem Kondensator und einem Induktor als ein Reaktanzelement verwendet.
13 zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß einem Beispiel 5 auf einem piezoelektrischen Substrat.
14 zeigt eine Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß dem Beispiel 5, das auf einem Befestigungssubstrat (mounting substrate) befestigt ist.
15 ist eine entsprechende schematische Schaltungsdarstellung eines Bandsperrfilters gemäß einem Beispiel 6.
16(a) zeigt eine spezifische Konfiguration des Bandsperrfilters gemäß dem Beispiel 6.
16(b) zeigt eine weitere spezifische Konfiguration des Bandsperrtilters gemäß dem Beispiel 6.
17(a) zeigt eine spezifische Konfiguration des Bandsperrfilters gemäß dem Beispiel 6.
17(b) zeigt eine weitere spezifische Konfiguration des Bandsperrfilters gemäß dem Beispiel 6.
17(c) zeigt eine weitere spezifische Konfiguration des Bandsperrfilters gemäß der Ausführungsform 1.
18(a) ist ein Blockschaltbild, das eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 zeigt.
18(b) ist ein Blockschaltbild, das eine Kommunikationsvorrichtung, die einen Duplexer verwendet, gemäß der Ausführungsform 2 zeigt.
19(a) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenresonators.
19(b) zeigt eine Konfiguration eines piezoelektrischen Resonators.
19(c) zeigt eine entsprechende schematische Schaltungsdarstellung des akustischen Oberflächenwellenresonators und des piezoelektrischen Resonators.
20(a) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters in einem herkömmlichen Beispiel 1.
20(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik des akustischen Oberflächenwellenfilters in dem herkömmlichen Beispiel 1.
21(a) zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters in einem herkömmlichen Beispiel 2.
21(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik des akustischen Oberflächenwellenfilters in dem herkömmlichen Beispiel 2.
Beschreibung der Symbole

101: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
102: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
103: INDUKTOR
401: PIEZOELEKTRISCHES SUBSTRAT
402: ERSTER AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
403: ZWEITER AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
404: ELEKTRODEN-PAD
405: ELEKTRODEN-PAD
406: ELEKTRODEN-PAD
407: ELEKTRODEN-PAD
501: EINGANGSANSCHLUSS
502: AUSGANGSANSCHLUSS
503: INDUKTOR
504: INDUKTORKOMPONENTE
505: INDUKTORKOMPONENTE
601: ELEKTRODEN-PAD
701: INDUKTORKOMPONENTE
801a, 801b, 801c, 801d: ANSCHLUSS
802a, 802b, 802c, 802d: DRAHT
901: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
902a, 902b: BUMP
903a, 903b: PAD
904a, 904b: DURCHGANGSLOCH
905a, 905b: EXTERNER ANSCHLUSS
906: BEFESTIGUNGSSUBSTRAT
1001: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
1002: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
1003: KONDENSATOR
1201: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
1202: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
1203: KONDENSATOR
1204: INDUKTOR
1205: KONDENSATOR
1206: INDUKTOR
1301: INDUKTOR
1401: INDUKTOR
1501: PIEZOELEKTRISCHER RESONATOR
1502: PIEZOELEKTRISCHER RESONATOR
1503: INDUKTOR
1601: KOMMUNIKATIONSVORRICHTUNG
1602: SENDEVERSTÄRKER
1603: SENDEFILTER
1604: SCHALTER
1605: ANTENNE
1606: EMPFANGSFILTER
1607: EMPFANGSVERSTÄRKER
1608: ANTENNENWEICHE
1701: PIEZOELEKTRISCHES SUBSTRAT
1702: IDT-ELEKTRODE
1703: SPIEGELELEKTRODE
1704: SPIEGELELEKTRODE
1801: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
1802: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
1803: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
1901: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR
1902: AKUSTISCHER OBERFLÄCHENWELLENRESONATOR

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und der Erfindung nicht gemäße Beispiele, die aber zu ihrem Verständnis nützlich sind, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Beispiel 1)
Im Folgenden wird ein akustisches Oberflächenwellenfifter gemäß einem der vorliegenden Erfindung nicht gemäßen Beispiel 1 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenfilters und eine Durchlasscharakteristik gemäß dem Beispiel 1. In 1 zeigt 1(a) die Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenfilters, und 1(b) zeigt die Durchlasscharakteristik. Wie in 1(a) gezeigt, weist das akustische Oberflächenwellenfilter einen ersten und einen zweiten akustischen Oberflächenwellenresonator 101 und 102 als akustische Resonatoren der vorliegenden Erfindung und einen Induktor 103 als ein Reaktanzelement der vorliegenden Erfindung auf, das die zwei Resonatoren miteinander koppelt.
Wie in 19(a) gezeigt, weist jeder der akustischen Oberflächenwellenresonatoren 101, 102 eine IDT-Elektrode, die auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist, und Spiegelelektroden auf, die zu beiden Seiten davon angeordnet sind.
Insbesondere weisen die akustischen Oberflächenwellenresonatoren 101 und 102 jeweils ein geerdetes Ende auf, und die anderen Enden der akustischen Oberflächenwellenresonatoren sind in einem vorgegebenen Intervall mit einer Übertragungsleitung 104 verbunden, wobei die Übertragungsleitung 104 Signaleingangs- und -ausgangsan schlüsse aufweist. Der Induktor 103 ist in dem vorgegebenen Intervall zwischen die Enden gekoppelt, die mit der Übertragungsleitung 104 verbunden sind.
1(b) zeigt die Durchlasscharakteristik in der Nähe einer Frequenz von 900 MHz, die bereitgestellt wird, wenn die Induktanz des Induktors 103 in der in 1(a) gezeigten Konfiguration auf 8 nH eingestellt ist. Die maximale Dämpfung beträgt ungefähr 38 dB, und ein geringer Verlust kann über breite Frequenzbänder erzielt werden, die niedriger und höher als ein Sperrband sind.
2(a) zeigt eine maximale Dämpfung in Bezug auf eine normalisierte Impedanz (ωL/Zo). Hier bezeichnet das Bezugszeichen Zo eine charakteristische Impedanz, das Bezugszeichen ω bezeichnet eine Winkelfrequenz, und das Bezugszeichen L bezeichnet eine Induktanz. Die charakteristische Impedanz Zo ist auf 50 Ω eingestellt. Die durchgezogene Linie, die gestrichelte Linie und die gepunktete Linie geben jeweils die maximale Dämpfung an, die in Bezug auf die Impedanz für die Anordnung gemäß diesem Beispiel, die maximale Dämpfung für die Anordnung gemäß dem in 20 gezeigten herkömmlichen Beispiel 1 und die maximale Dämpfung für die Anordnung gemäß dem in 21 gezeigten herkömmlichen Beispiel 2 eingezeichnet ist. 2(b) zeigt einen Außerband-Verlust in Bezug auf eine normalisierte Impedanz. Die durchgezogene Linie, die gestrichelte Linie und die gepunktete Linie geben jeweils den Außerband-Verlust an, der in Bezug auf die normalisierte Impedanz für die Anordnung gemäß diesem Beispiel, den Außerband-Verlust für die Anordnung gemäß dem in 20(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 1 und den Außerband-Verlust für die Anordnung gemäß dem in 21(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 2 eingezeichnet ist. In dem herkömmlichen Beispiel 1, bei dem die Inband-Dämpfung höher ist als diejenige in dem herkömmlichen Beispiel 2, ist auch der Außerband-Verlust höher als derjenige in dem herkömmlichen Beispiel 2. In dem herkömmlichen Beispiel 2, in dem der Außerband-Verlust niedriger ist als derjenige in dem herkömmlichen Beispiel 1, ist auch die Inband-Dämpfung niedriger als diejenige in dem herkömmlichen Beispiel 1.
Mit anderen Worten, beide Charakteristiken, die einer höheren Dämpfung innerhalb des Dämpfungsbands und eines niedrigeren Außerband-Verlusts, lassen sich nicht gleichzeitig erzielen.
Hinsichtlich der Dämpfungscharakteristik gemäß diesem Beispiel ist die Dämpfung über den gesamten Bereich Z/Zo höher als diejenige in dem in 21(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 2 und ist innerhalb eines Bereichs, der die Beziehung Z/Zo > 1 erfüllt, höher als diejenige in dem in 20(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 1, und ist höher als 40 dB. Hinsichtlich der Verlustcharakteristik gemäß diesem Beispiel verbessert sich der Verlust über den gesamten Bereich Z/Zo im Vergleich zu dem in 20(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 1, und verbessert sich innerhalb eines Bereichs, der die Beziehung Z/Zo < 1,5 erfüllt, im Vergleich zu dem in 21(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 2, und ist gleich oder kleiner als 1 dB. Das heißt, innerhalb eines Bereichs von Z zwischen Zo und ausschließlich 1,5 Zo verbessern sich sowohl die Dämpfung als auch der Verlust im Vergleich zu denjenigen in den herkömmlichen Beispielen.
Wie oben beschrieben, kann gemäß diesem Beispiel ein akustisches Oberflächenwellenfilter bereitgestellt werden, das Bandsperr-Charakteristiken einer hohen Dämpfung und eines niedrigen Verlusts aufweist, indem die zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren durch den Induktor als ein Reaktanzelement miteinander gekoppelt werden.
Obwohl in diesem Beispiel zwei akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden, können drei oder mehrere akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden. In einem solchen Falle können alle Teile der Übertragungsleitung zwischen den Anschlüssen der daran gekoppelten akustischen Oberflächenwellenresonatoren ihre jeweiligen Induktoren aufweisen, oder ein Teil von ihnen kann keinen Induktor haben. Es ist nur wesentlich, dass wenigstens ein Induktor zwischen den Anschlüssen, mit Ausnahme der geerdeten, von wenigstens zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren bereitgestellt ist. Außerdem kann bei der Befestigung eine serielle Schaltung einer Vielzahl von Induktoren, eine parallele Schaltung einer Vielzahl von Induktoren oder eine Kombination davon verwendet werden. Des Weiteren ist die Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenresonators selbst nicht auf die oben beschriebene begrenzt.
Das piezoelektrische Substrat in diesem Beispiel kann ein Einkristallsubstrat, ein Substrat, das einen darauf ausgebildeten piezoelektrischen Dünnfilm aufweist, ein Substrat mit einem dielektrischen Dünnfilm auf einem piezoelektrischen Substrat sein. Soweit der akustische Oberflächenwellenresonator, der das akustische Oberflächenwellenfilter bil det, eine Charakteristik aufweist, die serielle Resonanz und parallele Resonanz bereitstellt, kann der gleiche Effekt wie in diesem Beispiel bereitgestellt werden.
(Beispiel 2)
Im Folgenden wird ein akustisches Oberflächenwellenfilter gemäß einem der vorliegenden Erfindung nicht gemäßen Beispiel 2 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Das akustische Oberflächenwellenfilter gemäß dem Beispiel 2 weist die gleiche Konfiguration wie diejenige des Beispiels 1 auf, mit Ausnahme dessen, dass die akustischen Oberflächenwellenresonatoren 101 und 102, die das akustische Oberflächenwellenfilter bilden, unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen. Das heißt, die Oberflächenwellenresonatoren 101 und 102 haben verschiedene Abstände (pitches) von IDT-Elektroden, und infolgedessen haben sie verschiedene Resonanzfrequenzen und Antiresonanzfrequenzen.
3(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik in der Nähe einer Frequenz von 900 MHz, die bereitgestellt wird, wenn der Induktanzwert des Induktors 8 nH beträgt. Zum Vergleich zeigt 3(b) eine Durchlasscharakteristik in der Nähe einer Frequenz von 900 MHz, die in dem Fall bereitgestellt wird, in dem die zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1901 und 1902 in der Schaltung in dem herkömmlichen Beispiel 2 unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen. In diesem Beispiel 2 ist das Sperrband wegen der verschiedenen Resonanzfrequenzen erweitert. Des Weiteren ist die Dämpfung erhöht und der Verlust ist auf beiden Seiten des Dämpfungsbands reduziert verglichen mit der Durchlasscharakteristik des in 3(b) gezeigten herkömmlichen Beispiels 2.
Wie oben beschrieben, kann gemäß diesem Beispiel ein akustisches Oberflächenwellenfilter bereitgestellt werden, das Bandsperr-Charakteristiken einer hohen Dämpfung, eines breiten hohen Sperrbands (wide stop band high) und eines niedrigen Verlusts aufweist, indem die zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren mit verschiedenen Resonanzfrequenzen durch den Induktor, der als ein Reaktanzelement dient, miteinander gekoppelt werden.
Obwohl in diesem Beispiel zwei akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden, können drei oder mehrere akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden. In einem solchen Fall können der bzw. die Induktoren auf die gleiche Weise angeordnet werden wie im Beispiel 1. Des Weiteren ist die Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenresonators nicht auf die oben beschriebene begrenzt.
Das piezoelektrische Substrat in diesem Beispiel kann ein Einkristallsubstrat, ein Substrat, das einen darauf ausgebildeten piezoelektrischen Dünnfilm aufweist, ein Substrat mit einem piezoelektrischen Substrat und einem darauf ausgebildeten dielektrischen Dünnfilm sein. Soweit der akustische Oberflächenwellenresonator, der das akustische Oberflächenwellenfilter bildet, eine Charakteristik aufweist, die serielle Resonanz und parallele Resonanz bereitstellt, kann der gleiche Effekt wie in diesem Beispiel bereitgestellt werden.
(Beispiel 3)
Im Folgenden wird ein akustisches Oberflächenwellenfilter gemäß einem Beispiel 3 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
4 zeigt eine Konfiguration eines Teils des akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß dem Beispiel 3, das auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist. In 4 besteht der Teil des auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildeten akustischen Oberflächenwellenfilters aus einem ersten und einem zweiten akustischen Oberflächenwellenresonator 402 und 403, die auf einem piezoelektrischen Substrat 401 ausgebildet sind, das dem piezoelektrischen Substrat der vorliegenden Erfindung entspricht. Eine IDT-Elektrode des ersten akustischen Oberflächenwellenresonators 402 ist mit den Elektroden-Pads 404 und 405 versehen, und eine IDT-Elektrode des zweiten akustischen Oberflächenwellenresonators 403 ist mit den Elektroden-Pads 406 und 407 versehen.
5(a) zeigt eine Konfiguration der Gesamtheit des akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß diesem Beispiel. In dem in 5(a) gezeigten akustischen Oberflächenwellenfilter ist das Elektroden-Pad 404 des ersten akustischen Oberflächenwellenresonators 402 mit einem Eingangsanschluss 501 gekoppelt, und das Elektroden-Pad 406 des zweiten akustischen Oberflächenwellenresonators 403 ist mit einem Ausgangsan schluss 502 gekoppelt. Außerdem ist ein Induktor 503 zwischen dem ersten und dem zweiten akustischen Oberflächenwellenresonator 402 und 403 angeordnet. Das Elektroden-Pad 405 des ersten akustischen Oberflächenwellenresonators 402 ist über eine Induktanzkomponente 504 geerdet, bei der davon ausgegangen wird, dass sie eine Parasitärkomponente ist, wie beispielsweise ein Draht oder eine Verdrahtung auf dem Befestigungssubstrat. Das Elektroden-Pad 407 des zweiten akustischen Oberflächenwellenresonators 403 ist über eine Induktanzkomponente 505 geerdet, bei der davon ausgegangen wird, dass sie eine Parasitärkomponente ist, wie beispielsweise ein Draht oder eine Verdrahtung auf dem Befestigungssubstrat. Das heißt, die Erdungen der akustischen Oberflächenwellenresonatoren auf dem piezoelektrischen Substrat 401 werden getrennt und unabhängig bereitgestellt. Das heißt, es wird verhindert, dass die akustischen Oberflächenwellenresonatoren eine gemeinsame Impedanz aufweisen, wie beispielsweise einen Draht oder eine Verdrahtung auf dem Befestigungssubstrat, wenn deren Erdungen von dem piezoelektrischen Substrat 401 gezogen werden. Hierin wird nur die Parasitärkomponente zu dem Zeitpunkt, zu dem die Erdungen gezogen werden, berücksichtigt.
5(b) zeigt eine Durchlasscharakteristik gemäß diesem Beispiel. In 5(a) weist der Induktor 503 eine Induktanz von 10 nH auf, und die Induktoren 504, 505, die als Parasitärkomponenten dienen, weisen eine Induktanz von 1 nH auf.
6 zeigt ein Beispiel zum Vergleich, in dem ein gemeinsames Elektroden-Pad 601 mit den Erdungen des ersten und des zweiten akustischen Oberflächenwellenresonators 402, 403 gekoppelt ist. Das heißt, wie in 7(a) gezeigt, ein gemeinsames Elektroden-Pad ist mit den Erdungen der akustischen Oberflächenwellenresonatoren auf dem piezoelektrischen Substrat gekoppelt und über einen Induktor 701 geerdet, bei dem davon ausgegangen wird, dass er eine Parasitärkomponente ist. 7(b) zeigt eine Charakteristik davon. Hier wird davon ausgegangen, dass der Induktor 701 eine Induktanz von 1 nH aufweist. Aus dem Vergleich von 6(b) und 7(b) ist ersichtlich, dass in der Durchlasscharakteristik in diesem Beispiel die Dämpfung extrem erhöht ist. Mit anderen Worten, indem die mit der Erde gekoppelten getrennten Elektroden-Pads bereitgestellt werden, das heißt, durch Erden der akustischen Oberflächenwellenresonatoren über getrennte Verdrahtungen wenigstens auf dem piezoelektrischen Substrat, können die a kustischen Oberflächenwellenfilter gemäß dem Beispiel 1 und 2 implementiert werden, ohne ihre Charakteristiken zu verschlechtern.
Für die Befestigung kann eine Drahtbefestigung oder Befestigung mit der Oberseite nach unten verwendet werden. Zum Beispiel zeigt 8 eine Konfiguration eines Oberflächenwellenfilters, das drahtbefestigt ist, in welcher vier Elektroden-Pads 404, 406, 405 und 407 unabhängig mit den Anschlüssen 801a, 801b, 801c und 801d in dem Gehäuse (package) jeweils über die Drähte 802a, 802b, 802c und 802d gekoppelt sind. Der Induktor, der zwischen den akustischen Oberflächenwellenresonatoren anzuordnen ist, ist zwischen die Anschlüsse 801a und 801b gekoppelt. Außerdem sind die Anschlüsse 801a und 801b innerhalb oder außerhalb des Gehäuses geerdet.
9 zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters, das mit der Oberseite nach unten auf einem Befestigungssubstrat befestigt ist, in welchem die Elektroden-Pads 404 und 406 auf einem piezoelektrischen Substrat 401 mit zwei darauf ausgebildeten akustischen Oberflächenwellenresonatoren 901 jeweils mit den Pads 903a und 903b auf einem Befestigungssubstrat 906 über die Bumps 902a und 902b mit der Oberseite nach unten gekoppelt sind. Die Pads 903a und 903b auf dem Befestigungssubstrat 906 sind elektrisch jeweils mit externen Anschlüssen 905a und 905b auf der unteren Fläche des Substrats über die Durchgangslöcher 904a und 904b gekoppelt. Obwohl nicht gezeigt, sind die Elektroden-Pads 405 und 407 außerdem mit dem Befestigungssubstrat 906 gekoppelt und auf die gleiche Weise geerdet.
Wie oben beschrieben, kann gemäß diesem Beispiel ein akustisches Oberflächenwellenfilter bereitgestellt werden, das Bandsperr-Charakteristiken einer hohen Dämpfung und eines niedrigen Verlusts aufweist, indem die getrennten Elektroden-Pads, die zu erden sind, für die zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren auf dem piezoelektrischen Substrat bereitgestellt werden.
Obwohl in diesem Beispiel zwei akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden, können wie in Beispiel 1 drei oder mehrere akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden. Des Weiteren ist die Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenresonators nicht auf die oben beschriebene begrenzt.
Das piezoelektrische Substrat in diesem Beispiel kann ein Einkristallsubstrat, ein Substrat, das einen darauf ausgebildeten piezoelektrischen Dünnfilm aufweist, ein Substrat mit einem piezoelektrischen Substrat und einem darauf ausgebildeten dielektrischen Dünnfilm sein. Soweit der akustische Oberflächenwellenresonator, der das akustische Oberflächenwellenfilter bildet, eine Charakteristik aufweist, die serielle Resonanz und parallele Resonanz bereitstellt, kann der gleiche Effekt wie in diesem Beispiel bereitgestellt werden.
(Beispiel 4)
Im Folgenden wird ein akustisches Oberflächenwellenfilter gemäß einem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
10 zeigt eine Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenfilters und einer Durchlasscharakteristik gemäß dem Beispiel 4. In 10 zeigt 10(a) die Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenfilters, und 10(b) zeigt die Durchlasscharakteristik. Wie in 10(a) gezeigt, weist das akustische Oberflächenwellenfilter einen ersten und einen zweiten akustischen Oberflächenwellenresonator 1001 und 1002 und einen Kondensator 1003 auf, der als Reaktanzelement dient und die Resonatoren miteinander koppelt.
Insbesondere weisen die akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1001 und 1002 jeweils ein geerdetes Ende auf, und die anderen Enden der akustischen Oberflächenwellenresonatoren sind in einem vorgegebenen Intervall mit einer Übertragungsleitung 1004 verbunden, wobei die Übertragungsleitung 1004 Signaleingangs- und -ausgangsanschlüsse aufweist. Der Kondensator 1003 ist in dem vorgegebenen Intervall zwischen die Enden gekoppelt, die mit der Übertragungsleitung 1004 verbunden sind. Wie in 19(a) gezeigt, weisen die akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1001 und 1002 jeweils eine IDT-Elektrode, die auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist, und Spiegelelektroden auf, die zu beiden Seiten davon angeordnet sind.
10(b) zeigt die Durchlasscharakteristik in der Nähe einer Frequenz von 900 MHz, die bereitgestellt wird, wenn die Kapazität des Kondensators 1003 auf 8 pF eingestellt ist. Verglichen mit der Durchlasscharakteristik in dem herkömmlichen Beispiel 2, die in 21(b) gezeigt ist, ist die Dämpfung erhöht.
11(a) zeigt eine maximale Dämpfung in Bezug auf eine normalisierte Impedanz (Z = 1/ωCZo). Hier bezeichnet das Bezugszeichen Zo eine charakteristische Impedanz, das Bezugszeichen ω bezeichnet eine Winkelfrequenz, und das Bezugszeichen C bezeichnet eine Kapazität. Die charakteristische Impedanz Zo ist auf 50 Ω eingestellt. Die durchgezogene Linie, die gestrichelte Linie und die gepunktete Linie geben jeweils die maximale Dämpfung in Bezug auf die normalisierte Impedanz für die Anordnung gemäß diesem Beispiel, die maximale Dämpfung für die Anordnung gemäß dem in 20(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 1 und die maximale Dämpfung für die Anordnung gemäß dem in 21(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 2 an. Hinsichtlich der Dämpfungscharakteristik gemäß diesem Beispiel ist die Dämpfung im Vergleich mit dem in 20(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 1 innerhalb eines Bereichs erhöht, der die Beziehung Z/Zo > 1 erfüllt, und verglichen mit dem in 21(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 2 ist die Dämpfung über den gesamten Bereich von Z/Zo erhöht. 11(b) zeigt einen Außerband-Verlust in Bezug auf die normalisierte Impedanz. Verglichen mit dem in 20(b) gezeigten herkömmlichen Beispiel 1 wird der Verlust innerhalb eines Bereichs verbessert, der die Beziehung Z/Zo < 1,5 erfüllt.
Wie oben beschrieben, kann gemäß diesem Beispiel ein akustisches Oberflächenwellenfilter bereitgestellt werden, das Bandsperr-Charakteristiken einer hohen Dämpfung und eines niedrigen Verlusts aufweist, indem die zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren durch den Kondensator gekoppelt werden, der als ein Reaktanzelement dient.
Obwohl in diesem Beispiel zwei akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden, können drei oder mehrere akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden. In einem solchen Fall können der bzw. die Kondensatoren auf die gleiche Weise angeordnet werden wie der bzw. die Induktoren im Beispiel 1. Außerdem kann bei der Befestigung eine serielle Schaltung einer Vielzahl von Kondensatoren, eine parallele Schaltung einer Vielzahl von Kondensatoren oder eine Kombination davon verwendet werden. Des Weiteren ist die Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenresonators selbst nicht auf die oben beschriebene begrenzt.
Das piezoelektrische Substrat in diesem Beispiel kann ein Einkristallsubstrat, ein Substrat, das einen darauf ausgebildeten piezoelektrischen Dünnfilm aufweist, ein Substrat mit einem dielektrischen Dünnfilm auf einem piezoelektrischen Substrat sein. Soweit der akustische Oberflächenwellenresonator, der das akustische Oberflächenwellenfilter bildet, eine Charakteristik aufweist, die serielle Resonanz und parallele Resonanz bereitstellt, kann der gleiche Effekt wie in diesem Beispiel bereitgestellt werden.
In den oben beschriebenen Beispielen 1–4 wird der Induktor oder Kondensator als das Reaktanzelement verwendet, um die zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren miteinander zu koppeln. Eine parallele Schaltung von einem Induktor und einem Kondensator oder eine serielle Schaltung davon können jedoch verwendet werden, wie in 12 gezeigt. 12(a) und 12(b) zeigen jeweils eine parallele Schaltung von einem Induktor und einem Kondensator und eine serielle Schaltung davon. In 12(a) sind die akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1201 und 1202 über eine parallele Schaltung von einem Kondensator 1204 und einem Induktor 1203 miteinander gekoppelt. In 12(b) sind die akustischen Oberflächenwellenresonatoren 1202 und 1202 über eine serielle Schaltung des Kondensators 1206 und des Induktors 1205 miteinander gekoppelt. Selbstverständlich kann eine Vielzahl von Kondensatoren oder Induktoren befestigt werden.
Obwohl in diesem Beispiel zwei akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden, können drei oder mehrere akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden. In einem solchen Fall kann die serielle Schaltung oder parallele Schaltung auf die gleiche Weise wie die Induktoren in dem Beispiel 1 angeordnet werden.
(Beispiel 5)
Im Folgenden wird ein akustisches Oberflächenwellenfilter gemäß einem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
13 zeigt eine Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß dem Beispiel 5 auf einem piezoelektrischen Substrat. In 13 umfasst das akustische Oberflächenwellenfilter einen ersten und einen zweiten akustischen Oberflächenwellenre sonator 402 und 403, die auf einem piezoelektrischen Substrat 401 ausgebildet sind. Eine IDT-Elektrode des ersten akustischen Oberflächenwellenresonators 402 ist mit den Elektroden-Pads 404 und 405 versehen, und eine IDT-Elektrode des zweiten akustischen Oberflächenwellenresonators 403 ist mit den Elektroden-Pads 406 und 406 versehen. Außerdem ist ein Induktor 1301, der auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist, zwischen die Elektroden-Pads 404 und 406 gekoppelt. In diesem Fall kann der Induktor 1301 gleichzeitig mit dem Aufbringen des Films und dem Bemustern der akustischen Oberflächenwellenresonatoren ausgebildet werden. Außerdem sind die Elektroden-Pads 404, 406 mit Eingangs- und Ausgangsanschlüssen gekoppelt, und die Elektroden-Pads 405, 407 sind geerdet. Eine solche Anordnung kann die Notwendigkeit einer Verbindung des Induktors außerhalb des Gehäuses hinfällig machen, wodurch eine Verkleinerung erzielt wird.
Außerdem kann der Induktor, der die zwei akustischen Oberflächenwellenresonatoren koppelt, in einem Befestigungssubstrat ausgebildet werden, das vorher durch Lamellieren von dielektrischen Schichten ausgebildet wird, und dann kann das piezoelektrische Substrat mit den darauf ausgebildeten akustischen Oberflächenwellenresonatoren mit der Oberseite nach unten auf dem Befestigungssubstrat befestigt werden. 14 zeigt eine Konfiguration eines akustischen Oberflächenwellenfilters, das mit der Oberseite nach unten auf einem Befestigungssubstrat befestigt ist, in welchem die Elektroden-Pads 404 und 406 auf einem piezoelektrischen Substrat 401 mit zwei darauf ausgebildeten akustischen Oberflächenwellenresonatoren 901 jeweils mit den Pads 903a und 903b auf einem Befestigungssubstrat 906 über die Bumps 902a und 902 mit der Oberseite nach unten gekoppelt sind. Die Pads 903a und 903b auf dem Befestigungssubstrat 906 sind jeweils durch die Durchgangslöcher 904a und 904b elektrisch mit den externen Anschlüssen 905a und 905b auf der unteren Fläche des Substrats gekoppelt. Außerdem, obwohl nicht gezeigt, sind auch die Elektroden-Pads 405 und 407 mit dem Befestigungssubstrat gekoppelt und auf die gleiche Weise geerdet. Ein Induktor 1401 wird durch ein internes Schichtmuster des Befestigungssubstrats 906 ausgebildet und elektrisch zwischen den Eingangs- und den Ausgangsanschluss des Filters gekoppelt, das heißt, zwischen die akustischen Oberflächenwellenresonatoren. In diesem Fall kann der Induktor 1401 auf einem größeren Bereich ausgebildet werden, und daher kann eine höhere Induktanz bereitgestellt werden. Alternativ kann der Induktor 1401 auf der Oberfläche des Befestigungssubstrats ausgebildet werden.
Wie oben beschrieben, ist gemäß diesem Beispiel in dem akustischen Oberflächenwellenfilter der Induktor, der die zwei akustischen Oberflächenwellenfilter koppelt, auf dem piezoelektrischen Substrat oder in dem Befestigungssubstrat ausgebildet, und daher kann eine Verkleinerung des akustischen Oberflächenwellenfilters erzielt werden.
Obwohl in diesem Beispiel zwei akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden, können wie in den Beispielen 1 bis 4 drei oder mehrere akustische Oberflächenwellenresonatoren verwendet werden. Des Weiteren ist die Konfiguration des akustischen Oberflächenwellenresonators nicht auf die oben beschriebene begrenzt.
Das piezoelektrische Substrat in diesem Beispiel kann ein Einkristallsubstrat, ein Substrat, das einen darauf ausgebildeten piezoelektrischen Dünnfilm aufweist, ein Substrat mit einem dielektrischen Dünnfilm auf einem piezoelektrischen Substrat sein. Soweit der akustische Oberflächenwellenresonator, der das akustische Oberflächenwellenfilter bildet, eine Charakteristik aufweist, die serielle Resonanz und parallele Resonanz bereitstellt, kann der gleiche Effekt wie in diesem Beispiel bereitgestellt werden.
Außerdem wird in diesem oben beschriebenen Beispiel der Induktor in einer inneren Schicht des Befestigungssubstrats ausgebildet. Er kann jedoch in dem Gehäuse ausgebildet werden.
Außerdem kann, wenn der Induktor auf dem piezoelektrischen Substrat oder in dem Befestigungssubstrat ausgebildet ist, ein Draht in der Drahtbefestigung verwendet werden, um als eine Induktanzkomponente zu dienen.
Obwohl in diesem Beispiel ein Verfahren zum Ausbilden des akustischen Oberflächenwellenfilters unter Verwendung eines Induktors als ein Reaktanzelement beschrieben worden ist, kann ein Kondensator oder eine Kombination von einem Induktor und einem Kondensator als das Reaktanzelement verwendet werden.
(Beispiel 6)
Im Folgenden wird ein Bandsperrfilter gemäß einem der vorliegenden Erfindung nicht gemäßen Beispiel 6 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
15 zeigt eine entsprechende schematische Schaltungsdarstellung des Bandsperrtilters gemäß dem Beispiel 6. In den oben beschriebenen Beispielen ist das der vorliegenden Erfindung nicht gemäße Bandsperrfilter ein akustisches Oberflächenwellenfilter mit einem akustischen Oberflächenwellenresonator als einem akustischen Resonator. In diesem Beispiel sind die zwei akustischen Resonatoren jedoch piezoelektrische Resonatoren eines Volumenwellentyps statt der Resonatoren des akustischen Oberflächenwellentyps.
In 15 umfasst das Bandsperrfilter einen ersten und einen zweiten piezoelektrischen Resonator 1501 und 1501 und einen Induktor 1503, der als ein Reaktanzelement dient. Der erste und der zweite piezoelektrische Resonator 1501 und 1502 weisen Charakteristiken auf, die serielle Resonanz und parallele Resonanz bereitstellen, und die entsprechende Schaltung des piezoelektrischen Resonators ist die gleiche wie diejenige des akustischen Oberflächenwellenresonators. Das heißt, hinsichtlich der Funktion des Resonators ist der piezoelektrische Resonator der gleiche wie der akustische Oberflächenwellenresonator, und ein Koppeln solcher piezoelektrischen Resonatoren unter Verwendung des Induktors kann ein Bandsperrfilter mit einem niedrigen Verlust und einer hohen Dämpfung bereitstellen. Zum Beispiel umfassen piezoelektrische Resonatoren mit solchen Charakteristiken einen Volumenwellenresonator, der einen piezoelektrischen Dünnfilm verwendet, und einen Volumenwellenresonator, der einen Einkristall verwendet. In solchen Volumenwellenresonatoren ist der Frequenzbereich begrenzt, der bereitgestellt werden kann. Der Q-Wert des Resonators kann jedoch verbessert werden, indem das piezoelektrische Material zweckdienlich ausgewählt wird, und der Resonator kann einen niedrigeren Verlust und eine höhere Dämpfung aufweisen als diejenigen des akustischen Oberflächenwellenresonators. Außerdem wird die normalisierte Impedanz des Reaktanzelements sowie die charakteristische Impedanz der entsprechenden Schaltung eingestellt, wodurch der Volumenwellenresonator auf die gleiche Weise optimiert werden kann wie der akustischen Oberflächenwellenresonator.
16(a) zeigt eine spezifische Konfiguration eines Bandsperrtilters unter Verwendung eines piezoelektrischen Volumenwellenresonators. Das Bandsperrfilter weist ein Sub strat 2001 und eine piezoelektrische Schicht 2002 mit Resonator-Elektroden auf beiden Hauptebenen davon auf, wobei die piezoelektrische Schicht auf dem Substrat 2001 bereitgestellt wird.
Außerdem werden eine obere Elektrode 2003a und eine untere Elektrode 2003b auf der oberen Hauptebene der piezoelektrischen Schicht 2002 in einem vorgegebenen Intervall bereitgestellt. Eine untere Elektrode 2004a und eine untere Elektrode 2004b werden auf der unteren Hauptebene der piezoelektrischen Schicht an Positionen bereitgestellt, die der oberen Elektrode 2003a und der oberen Elektrode 2003b jeweils gegenüberliegen. Die unteren Elektroden 2004a und 2004b sind unabhängig geerdet, und die oberen Elektroden 2003a und 2003b sind mit Signaleingangs- und -ausgangsanschlüssen gekoppelt. Außerdem wird ein Induktor 2006, der die oberen Elektroden 2003a und 2003b miteinander verbindet, über das vorgegebene Intervall zwischen den oberen Elektroden 2003a und 2003b bereitgestellt. Die oberen und unteren Elektroden können durch Bemustern eines Materials, wie beispielsweise Molybdän, Aluminium und Platin, ausgebildet werden.
Andererseits werden in der Oberfläche des Substrats 2001 Vertiefungen ausgebildet, die mit den unteren Elektroden 2004a und 2004b in Kontakt stehen, und die Vertiefungen bilden Hohlräume 2007a und 2007b.
In dieser Konfiguration bilden die obere Elektrode 2003a, die untere Elektrode 2004a, der Teil der piezoelektrischen Schicht 2002, der zwischen der oberen Elektrode 2003a und der unteren Elektrode 2004a eingeschlossen ist, und der Teil des Substrats 2001, der den Hohlraum 2007a bildet, einen ersten Resonator 2008, welcher dem piezoelektrischen Resonator 1501 entspricht. Des Weiteren bilden die obere Elektrode 2003b, die untere Elektrode 2004b, der Teil der piezoelektrischen Schicht 2002, der zwischen der oberen Elektrode 2003b und der unteren Elektrode 2004b eingeschlossen ist, und der Teil des Substrats 2001, der den Hohlraum 2007b bildet, einen zweiten Resonator 2009, welcher dem piezoelektrischen Resonator 1502 entspricht. Der Induktor 2006 entspricht dem Induktor 1503 und wird zum Beispiel durch Bemustern der Elektrode ausgebildet.
16(b) zeigt ein weiteres Beispiel einer spezifischen Konfiguration eines Bandsperrfilters unter Verwendung eines piezoelektrischen Resonators des Volumenwellentyps. Teilen, die mit denjenigen in 16(a) identisch sind oder diesen entsprechen, werden die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen. In dem in 16(b) gezeigten Beispiel wird direkt unter dem Induktor statt der piezoelektrischen Schicht 2002 eine dielektrische Schicht 2004 ausgebildet. Dies kann die Isolierung zwischen den Resonatoren verbessern.
Wie oben beschrieben, kann gemäß diesem Beispiel ein Bandsperrfilter mit Bandsperr-Charakteristiken einer hohen Dämpfung und eines niedrigen Verlusts bereitgestellt werden, indem die zwei piezoelektrischen Resonatoren durch den Induktor miteinander gekoppelt werden, der als ein Reaktanzelement dient.
Obwohl in diesem Beispiel zwei piezoelektrische Resonatoren verwendet werden, können drei oder mehrere piezoelektrische Resonatoren verwendet werden. In einem solchen Fall können alle Abschnitte zwischen den oberen Elektroden ihre jeweiligen Induktoren aufweisen, oder ein Teil von ihnen kann keinen Induktor haben. Es ist nur wesentlich, dass wenigstens ein Induktor zwischen den Elektroden, mit Ausnahme der geerdeten, von wenigstens zwei piezoelektrischen Resonatoren bereitgestellt wird. Außerdem kann bei der Befestigung eine serielle Schaltung einer Vielzahl von Induktoren, eine parallele Schaltung einer Vielzahl von Induktoren oder eine Kombination davon verwendet werden. Des Weiteren ist die Konfiguration des piezoelektrischen Resonators selbst nicht auf die oben beschriebene begrenzt.
Obwohl in der obigen Beschreibung der Induktor als ein Reaktanzelement verwendet wird, kann ein Kondensator verwendet werden.
17(a) bis 17(c) zeigen spezifische Konfigurationen eines Bandsperrfilters unter Verwendung von piezoelektrischen Resonatoren mit einem Kondensator als einem Reaktanzelement. Teilen, die mit den in 16(a) und 16(b) gezeigten identisch sind oder diesen entsprechen, werden die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Wie in 17(a) gezeigt, weisen in dem Bandsperrfilter eine obere Elektrode 2010a und eine obere Elektrode 2010b verschiedene Längen in der seitlichen Richtung in dieser Zeichnung auf, und die obere Elektrode 2010a ist länger als die untere Elektrode 2011b. Andererseits weisen auch eine untere Elektrode 2011a und eine untere Elektrode 2011b unterschiedliche Längen auf, und die untere Elektrode 2011b ist länger als die obere Elektrode 2010b. Des Weiteren ist die untere Elektrode 2011a geerdet, wogegen die untere Elektrode 2011b nicht geerdet ist. Stattdessen ist die obere Elektrode 2010b geerdet.
In einer solchen Konfiguration sind drei Teile ausgebildet, die jeweils eine dazwischenlegende piezoelektrische Schicht 2002 aufweisen, das heißt (A) einen Teil, bei dem die obere Elektrode 2010a und die untere Elektrode 2011a einander gegenüberliegen, (B) einen Teil, bei dem die obere Elektrode 2010b und die untere Elektrode 2011b einander gegenüberliegen, und (C) einen Teil, bei dem die obere Elektrode 2010a und die untere Elektrode 2011b einander gegenüberliegen. Der Teil (A) bildet einen ersten Resonator 2008, der Teil (B) bilden einen zweiten Resonator 2009, und der Teil (C) bildet einen Kondensator 2012, welcher dem Kondensator 1003 in dem Beispiel 4 entspricht.
In dem in 17(b) gezeigten Beispiel ist in dem oben beschriebenen Teil (C) die piezoelektrische Schicht 2002 im Vergleich zu den anderen Teilen (A) und (B) verdünnt. Dies kann die Kapazitanz des Kondensators 2012 erhöhen.
In der in 17(c) gezeigten Ausführungsform 1 gemäß der Erfindung ist in dem oben beschriebenen Teil (C) ein Dielektrikum 2013 zwischen der oberen Elektrode 2010a und der unteren Elektrode 2011b statt der piezoelektrischen Schicht 2002 eingefügt. Dies gestattet es, die Kapazitanz des Kondensators 2012 auf einen gewünschten Wert einzustellen und die Isolierung zwischen den Resonatoren zu verbessern.
Auch in dem Fall, in dem der Kondensator verwendet wird, können drei oder mehrere piezoelektrische Resonatoren verwendet werden. In einem solchen Fall können alle Abschnitte zwischen des Elektroden von benachbarten piezoelektrischen Resonatoren eine Überlappung der oberen Elektrode und der unteren Elektrode und damit ihre jeweiligen Kondensatoren aufweisen. Alternativ kann ein Teil der Abschnitte zwischen den Elektroden von benachbarten piezoelektrischen Resonatoren keine Überlappung der obe ren Elektrode und der unteren Elektrode und damit keinen Kondensator aufweisen. Es ist nur wesentlich, dass wenigstens ein Kondensator zwischen wenigstens zwei piezoelektrischen Resonatoren bereitgestellt ist. Außerdem kann bei der Befestigung eine serielle Schaltung einer Vielzahl von Kondensatoren, eine parallele Schaltung einer Vielzahl von Kondensatoren oder eine Kombination davon verwendet werden. Des Weiteren ist die Konfiguration des piezoelektrischen Resonators selbst nicht auf die oben beschriebene begrenzt.
Wie im Beispiel 2 kann die Resonanzfrequenz jedes piezoelektrischen Resonators verändert werden, um ein breiteres Sperrband bereitzustellen. Wie im Beispiel 4 kann eine parallele Schaltung von einem Induktor und einem Kondensator oder eine serielle Schaltung von einem Induktor und einem Kondensator als ein Reaktanzelement verwendet werden. Wie im Beispiel 5 kann das Reaktanzelement in dem Gehäuse oder dem Befestigungssubstrat ausgebildet werden, wodurch eine Verkleinerung erreicht wird.
Außerdem kann das akustische Wellenfilter oder das Bandsperrfilter gemäß der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem Filter mit einer anderen Konfiguration verwendet werden.
In der obigen Beschreibung weist der piezoelektrische Resonator die Hohlräume 2007a und 2007b auf, die durch Ausbilden von Vertiefungen auf dem Substrat 2001 ausgebildet werden. Die Hohlräume können jedoch durch Ausbilden von Durchgangslöchern von dem Boden des Substrats ausgebildet werden, oder es können akustische Spiegel verwendet werden, statt die Hohlräume auszubilden. Außerdem sind in der obigen Beschreibung bei dem ersten Resonator 2008 und dem zweiten Resonator 2009 die Elektroden jeweils auf beiden Hauptebenen der piezoelektrischen Schicht ausgebildet. Die Resonatoren können jedoch, ohne auf diese Konfiguration begrenzt zu sein, jede Konfiguration aufweisen, sofern sie Resonanz- und Antiresonanzcharakteristiken aufweisen.
In der obigen Beschreibung sind der Induktor 2006 und der Kondensator 2012 beide auf dem Substrat 2001 ausgebildet. Sie können jedoch außerhalb des Substrats 2001 bereitgestellt und mit den Resonatoren durch einen Verbindungsdraht oder dergleichen gekoppelt werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Reaktanzelement ein Kondensator oder eine Kombination von Kondensator und Induktor
(Ausführungsform 2)
Im Folgenden wird eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben
18(a) ist ein Blockschaltbild, das eine Kommunikationsvorrichtung 1601 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In 18(a) wird ein Übertragungssignal, das von einer Senderschaltung ausgegeben wird, von einer Antenne 1605 über einen Sendeverstärker 1602, ein Sendefilter 1603 und einen Schalter 1604 übertragen. Ein an der Antenne 1605 empfangenes Empfangssignal wird in die Empfangsschaltung über einen Schalter 1604, ein Empfangsfilter 1606 und einen Empfangsverstärker 1607 eingegeben. Der Sendeverstärker 1602 und das Sendefilter 1603 entsprechen der Sendeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und das Empfangsfilter 1606 und der Empfangsverstärker 1607 entsprechen der Empfangseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Durch Anwenden des Bandsperrfilters gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Teil des Sendefilters 1603 oder einen Teil des Empfangsfilters 1603 der Kommunikationsvorrichtung 1601 kann jeweils die Sende-Effizienz oder die Empfangsempfindlichkeit verbessert werden. Somit kann die Kommunikationsvorrichtung eine höhere Leistung aufweisen.
In der oben beschriebenen Kommunikationsvorrichtung 1601 wird der Schalter 1604 als Einrichtung zum Umschalten zwischen Senden und Empfang verwendet. Wie in 18(b) gezeigt, kann er jedoch durch eine Antennenweiche 1808 ersetzt werden. Wenn das Bandsperrfilter gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Teil des Sendefilters oder einen Teil des Empfangsfilters der Antennenweiche 1608 angewendet wird, kann ein adäquater Dämpfungsbetrag in dem Sperrband sichergestellt werden, und eine adäquate Isolierung zwischen dem Senden und dem Empfang kann sichergestellt werden. Hier entsprechen das Sendefilter und das Empfangsfilter jeweils einer Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Des Weiteren entspricht die Antennenweiche 1608 einer Antennenweiche gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann als eine Kombination aus dem Bandsperrfilter gemäß der vorliegenden Erfindung und einem anderen Filter als dem Sendefilter und dem Empfangsfilter in dieser Ausführungsform implementiert werden, oder nur durch das Bandsperrfilter gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Bandsperrfilter mit einer hohen Dämpfung innerhalb eines gewünschten Bands und einem geringen Verlust bei Frequenzen, die niedriger und höher als das Sperrband sind, und eine Kommunikationsvorrichtung oder dergleichen, die das gleiche Bandsperrfilter aufweist, bereitgestellt werden.

Claims

Bandsperrfilter, das umfasst: eine Vielzahl piezoelektrischer Resonatoren (2008, 2009), die jeweils ein geerdetes Ende haben; und eine Übertragungsleitung, mit der das andere Ende jedes der Vielzahl akustischer Resonatoren (2008, 2009) verbunden ist, wobei wenigstens einige der anderen Enden in vorgegebenen Intervallen mit der Übertragungsleitung gekoppelt sind, und wenigstens ein Reaktanzelement an der Übertragungsleitung in allen oder einem Teil der vorgegebenen Intervalle vorhanden ist, wobei jeder der piezoelektrischen Resonatoren (2008, 2009) ein Volumenwellen-Resonator mit einer oberen Elektrode (2010), einer unteren Elektrode (2011) und einer piezoelektrischen Schicht (2002) ist, die zwischen der oberen Elektrode (2010) und der unteren Elektrode (2011) eingeschlossen ist, und wenigstens ein Reaktanzelement (2012) unter Verwendung der Elektroden (2003) der Volumenwellen-Resonatoren ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reaktanzelement einen Kondensator enthält, und wobei des Weiteren die oberen Elektroden (2010a, b) zweier benachbarter Volumenwellen-Resonatoren unterschiedliche Länge haben und wobei des Weiteren die unteren Elektroden (2011a, b) ebenfalls unterschiedliche Längen haben, so dass drei Teile ausgebildet werden, d. h. ein erster Teil (a), der die obere Elektrode (2010a) eines ersten Volumenwellen-Resonators und die untere Elektrode (2011a) des ersten Volumenwellen-Resonators einander gegenüber aufweist, ein zweiter Teil (b), der die obere Elektrode (2010b) eines zweiten benachbarten Volumenwellen-Resonators gegenüber der unteren Elektrode (2011b) des zweiten Volumenwellen-Resonators einander gegenüber aufweist, sowie ein dritter Teil (c), der die obere Elektrode (2010a) des ersten Volumenwellen-Resonators und die untere Elektrode (2011b) des zweiten Volumenwellen-Resonators einander gegenüber aufweist, so dass der Kondensator gebildet wird, und wobei ein Dielektrikum (2013) in dem dritten Teil (c) zwischen der oberen Elektrode (2010a) des ersten Volumenwellen-Resonators und der unteren Elektrode (2011b) des zweiten Volumenwellen-Resonators anstelle der piezoelektrischen Schicht (2002) eingefügt ist.
Bandsperrfilter nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Reaktanzelement einen Kondensator und einen Induktor enthält.
Bandsperrfilter nach Anspruch 2, wobei das wenigstens eine Reaktanzelement eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Induktor enthält.
Bandsperrfilter nach Anspruch 2, wobei das wenigstens eine Reaktanzelement eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Induktor enthält.
Bandsperrfilter nach Anspruch 1, wobei Elektrodenanschlussflächen (2011a, 2010b) der piezoelektrischen Resonatoren (2008, 2009), die geerdet sind, voneinander getrennt sind.
Bandsperrfilter nach Anspruch 1, wobei die piezoelektrische Schicht (2002) aus einem piezoelektrischen Dünnfilm zusammengesetzt ist.
Bandsperrfilter nach Anspruch 1, wobei das Reaktanzelement (2012) ein akustischer Resonator ist, der eine Resonanzfrequenz hat, die sich um einen vorgegebenen Betrag von den Resonanzfrequenzen der piezoelektrischen akustischen Resonatoren (2008, 2009) unterscheidet.
Bandsperrfilter nach Anspruch 1, wobei der dritte Teil (c) der piezoelektrischen Schicht (2002) verglichen mit dem ersten und dem zweiten Teil (a, b) verdünnt ist.
Filtervorrichtung, die ein Bandsperrfilter nach Anspruch 1 umfasst.
Antennenweiche, die umfasst: ein Sendefilter; und ein Empfangsfilter; wobei ein Bandsperrfilter nach Anspruch 9 als das Sendefilter oder das Empfangsfilter verwendet wird.
Kommunikationsvorrichtung, die umfasst: eine Sendeeinrichtung zum Senden eines Signals; eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Signals, und ein Bandsperrfilter nach Anspruch 1, das in der Sendeeinrichtung und/oder der Empfangseinrichtung verwendet wird.