HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung, die zum Beispiel in Kommunikationsvorrichtungen als Bandpaßfilter
verwendet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung, bei der mehrere Oberflächenwellenresonatorfilter
kaskadenartig miteinander verbunden sind.
2. Beschreibung der zugehörigen Technik
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Verschiedene Arten von Oberflächenwellenfiltern werden als Bandpaßfilter zur
Verwendung in der Zwischenfrequenzstufe (ZF-Stufe) von mobilen
Kommunikationsvorrichtungen und dergleichen verwendet. Bei den hauptsächlich verwendeten
Oberflächenwellenfiltern dieser Art handelt es sich um
Oberflächenwellentransversalfilter und Oberflächenwellenresonatorfilter.
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Bei den Oberflächenwellentransversalfiltern können die
Übertragungscharakteristik und die Gruppenlaufzeitcharakteristik unabhängig voneinander bestimmt
werden, wodurch die Flexibilität bei der Auslegung des Filters erhöht wird. Die
Oberflächenwellentransversalfilter haben dagegen eine hohe Impedanz und somit den
Nachteil großer Einfügungsverluste.
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Wenngleich die Flexibilität bei der Auslegung von
Oberflächenwellenresonatorfiltern begrenzt ist, haben die Filter dagegen eine vergleichsweise niedrige
Impedanz und können so die Einfügungsverluste auf einem niedrigen Niveau halten.
Demzufolge sind die Oberflächenwellenresonatorfilter weit verbreitet als
Bandpaßfilter in mobilen Kommunikationsvorrichtungen und dergleichen.
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Nachdem die digitale Kommunikation populär wird und stromsparende
Kommunikationsvorrichtungen angestrebt werden, besteht ein Bedarf an Filtern, die nicht
nur geringe Einfügungsverluste zeigen können, sondern auch
Dämpfungscharakteristiken, die eine steile Neigung von einem Durchlaßbereich zu einem Sperrbereich
haben. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, wurde die folgende Art von
Filtervorrichtung vorgeschlagen: eine Vorrichtung, bei der mehrere
Oberflächenwellenresonatorfilter auf einem einzigen piezoelektrischen Substrat ausgebildet
und kaskadenartig miteinander verbunden sind.
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Wenngleich bei der obigen Art von Filtervorrichtung die Steilheit der Neigung der
Dämpfungscharakteristik im Frequenzbereich von einem Durchlaßbereich zu
einem Sperrbereich in erträglicher Weise erhöht ist, ist jedoch die Neigung der
Dämpfungscharakteristik von dem Durchlaßbereich zu einem höherfrequenten
Sperrbereich nicht steil genug bzw. relativ sanft. Um diesen Nachteil zu
überwinden, muß eine größere Anzahl von Oberflächenresonatorfiltern kaskadenartig
miteinander verbunden werden, um eine viel steilere Dämpfungscharakteristik in dem
Frequenzbereich von einem Durchlaßbereich zu einem Sperrbereich und
insbesondere zu einem auf der höherfrequenten Seite gelegenen Sperrbereich zu
erzielen.
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Durch eine größere Anzahl von Verbindungen, d. h. Anzahl von Stufen der
Oberflächenwellenresonatorfilter erhöht sich zwangsläufig die Chipgröße und wird die
gesamte Filtervorrichtung weiter vergrößert. Was noch schlimmer ist,
Einfügungsverluste nehmen ernsthaft zu. Infolgedessen unterliegt das oben beschriebene
Verfahren, bei dem eine größere Anzahl von Oberflächenwellenresonatorfiltern
kaskadenartig miteinander verbunden sind, einer Einschränkung wegen einer
Zunahme der Einfügungsverluste und einer Vergrößerung der Chipgröße und der
Vorrichtung an sich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung bereitzustellen, die eine steile
Dämpfungscharakteristik von einem Durchlaßbereich zu einem Sperrbereich zeigt, insbesondere zu
einem Sperrbereich, der sich auf einer höheren Frequenz befindet, ohne daß es
ernsthaft zu erhöhten Einfügungsverlusten oder einer Vergrößerung der
Chipgröße kommt, und ohne daß es zu den oben beschriebenen Problemen bei der
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung kommt, bei der mehrere
Oberflächenwellenresonatorfilter lediglich kaskadenartig miteinander verbunden sind.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, wird gemäß einer breiten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung
bereitgestellt, die mehrere Oberflächenwellenresonatorfilter umfaßt, die
kaskadenartig miteinander verbunden sind, wobei die Filter folgendes umfassen: ein
piezoelektrisches Substrat oder ein quasi-piezoelektrisches Substrat, das mit
einem dünnen piezoelektrischen Film bedeckt ist; mehrere Interdigitalelektroden
(nachfolgend einfach als "ID-Elektroden" bezeichnet), die auf dem
piezoelektrischen Substrat angeordnet bzw. so angeordnet sind, daß sie den dünnen
piezoelektrischen Film berühren; und erste und zweite Gitterreflektoren, die auf beiden
Seiten der mehreren ID-Elektroden in Richtungen angeordnet sind, in denen sich
die Oberflächenwellen ausbreiten, wobei die ID-Elektroden von wenigstens einem
der Oberflächenwellenresonatorfilter geteilte Elektrodenfinger umfassen, während
die ID-Elektroden der übrigen Filter massive Elektrodenfinger umfassen.
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In der bei der vorliegenden Erfindung offenbarten Beschreibung sind die Begriffe
"massive Elektrodenfinger" und "geteilte Elektrodenfinger" wie folgt spezifiziert.
Die massiven Elektrodenfinger sind im Prinzip so konstruiert, daß sie eine Breite
von λ/4 und einen Abstand von λ/4 zwischen den Fingern haben, wenn die
Wellenlänge sich ausbreitender akustischer Oberflächenwellen als λ festgelegt wird,
und daß die abwechselnd mit den unterschiedlichen Potentialen verbundenen
Elektrodenfinger in Richtungen angeordnet sind, in denen sich die akustischen
Oberflächenwellen ausbreiten. Die geteilten Elektrodenfinger entsprechen
dagegen Elektrodenfingern, die gebildet wurden durch Teilen der oben beschriebenen
normalen Art eines massiven Elektrodenfingers in zwei Finger. Insbesondere sind
die geteilten Elektrodenfinger im Prinzip so konstruiert, daß sie eine Breite von λ/8
und einen Abstand von λ/8 zwischen einem Paar von geteilten Fingern haben,
wenn die Wellenlänge angeregter und empfangener akustischer
Oberflächenwellen als λ festgelegt wird. Zwei geteilte Elektrodenfinger sind mit demselben
Potential verbunden und entsprechen somit einem massiven Elektrodenfinger. Ferner
wird der Mittenabstand zwischen einem Paar von geteilten Elektrodenfingern und
dem benachbarten Paar von geteilten Elektrodenfingern als λ/2 festgelegt. Es sei
angemerkt, daß die oben beschriebene Konfiguration nicht exklusiv ist, und daß
die Breite der Elektrodenfinger so modifiziert werden kann, daß sie von λ/4 oder
λ/8 abweicht, und solche Modifikationen sind auf die vorliegende Erfindung
anwendbar.
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Wie in Fig. 3 veranschaulicht, auf die in der folgenden Beschreibung der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, erscheinen
mehrere Frequenzgänge in der Frequenzcharakteristik eines
Oberflächenwellenresonatorfilters mit ID-Elektroden mit geteilten Elektrodenfingern. Zwischen dem größten
und dem zweitgrößten Frequenzgang hat der in dem höheren Frequenzbereich
liegende Frequenzgang eine sehr steile Dämpfungscharakteristik auf der
höherfrequenten Seite.
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Demnach ist das Oberflächenwellenresonatorfilter mit ID-Elektroden mit geteilten
Elektrodenfingern kaskadenartig mit den Oberflächenwellenresonatorfiltern
verbunden, die mit ID-Elektroden mit massiven Elektrodenfingern ausgebildet sind.
Bei dieser Anordnung kann die Dämpfungscharakteristik des Durchlaßbereichs
des mit massiven Elektrodenfingern arbeitenden Oberflächenwellenresonatorfilters
mit der steilen Dämpfungscharakteristik des oben beschriebenen Frequenzgangs
kombiniert werden, der sich in einem höheren Frequenzbereich des
Oberflächenwellenresonatorfilters mit geteilten Elektrodenfingern befindet. Infolgedessen kann
die Neigung der Dämpfungscharakteristik des Frequenzbereichs von dem
Durchlaßbereich zu einem auf der höherfrequenten Seite in dem Durchlaßbereich
gelegenen Sperrbereich steiler ausgelegt werden.
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Bei der Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung der vorliegenden Erfindung
kann nämlich aufgrund des Oberflächenwellenresonatorfilters mit ID-Elektroden
mit massiven Elektrodenfingern ein gewünschter Durchlaßbereich sichergestellt
werden. Außerdem kann die Dämpfungscharakteristik des Frequenzbereichs von
einem Durchlaßbereich zu einem auf der höherfrequenten Seite in dem
Durchlaßbereich gelegenen Sperrbereich dank des mit ID-Elektroden mit geteilten
Elektrodenfingern ausgebildeten Oberflächenwellenresonatorfilters steiler ausgelegt
werden.
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Um den oben beschriebenen, in einem höheren Frequenzbereich auftretenden
Frequenzgang zu verwenden, wird somit vorzugsweise die Charakteristik beider
Arten von Oberflächenwellenresonatorfilter so festgelegt, daß die
Dämpfungscharakteristik des in einem höheren Frequenzbereich des mit geteilten
Elektrodenfingern arbeitenden Oberflächenwellenresonatorfilters auftretenden Frequenzganges
mit dem Frequenzbereich des mit massiven Elektrodenfingern arbeitenden
Oberflächenwellenresonatorfilters von einem Durchlaßbereich zu einem auf der höherfrequenten
Seite in dem Durchlaßbereich befindlichen Sperrbereich
zusammenfallen kann.
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Auf diese Weise stehen verschiedene Verfahren zum Einstellen der
Filtercharakteristik einer Vielzahl von Oberflächenwellenresonatorfiltern zur Verfügung. Gemäß
einer speziellen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann der
Fingerabstand der mit geteilten Elektrodenfingern arbeitenden ID-Elektroden größer
eingestellt werden als der der Reflektoren, die den Elektroden entsprechen. Wie bei der
folgenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert wird, kann bei
dieser Konstruktion die steile Dämpfungscharakteristik des
Oberflächenwellenresonatorfilters mit ID-Elektroden, die mit geteilten Elektrodenfingern ausgebildet
sind, den Frequenzbereich des Oberflächenwellenresonatorfilters mit ID-
Elektroden mit massiven Elektrodenfingern von dem Durchlaßbereich zu einem in
einem höheren Frequenzbereich gelegenen Sperrbereich überlappen. Somit ist es
möglich, eine Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung mit einer steilen
Dämpfungscharakteristik für den Frequenzbereich von einem Durchlaßbereich zu einem
höherfrequenten Sperrbereich in zuverlässiger Weise bereitzustellen.
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Gemäß der obigen Beschreibung können bei der
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung der vorliegenden Erfindung die oben beschriebenen Vorteile
dadurch erhalten werden, daß man das mit geteilten Elektrodenfingern arbeitende
Oberflächenwellenresonatorfilter kaskadenartig mit dem Oberflächenresonatorfilter
mit massiven Elektrodenfingern verbindet. Bei der vorliegenden Erfindung kann
die Anzahl der jeweiligen Arten von Oberflächenwellenresonatorfiltern eins oder
größer sein. Insbesondere muß unbedingt wenigstens ein
Oberflächenwellenresonatorfilter mit geteilten Elektrodenfingern und wenigstens ein
Oberflächenwellenresonatorfilter mit massiven Elektrodenfingern vorgesehen werden.
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Gemäß einer spezielleren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die
oben beschriebene Vielzahl von Oberflächenwellenresonatorfiltern aus einem
ersten bis dritten Oberflächenwellenresonatorfilter bestehen, die in dieser
Reihenfolge kaskadenartig miteinander verbunden sind: Die ID-Elektroden des ersten und
dritten Oberflächenwellenresonatorfilters können mit massiven Elektrodenfingern
ausgebildet sein, während die ID-Elektroden des zwischen dem ersten und dritten
Filter geschalteten zweiten Oberflächenwellenresonatorfilters aus geteilten
Elektrodenfingern konstruiert sein können. In diesem Fall ist die von der Eingangsklemme
aus gesehene Impedanz gleich der von der Ausgangsklemme aus
gesehenen Impedanz, wodurch leicht eine Impedanzanpassung erzielt wird.
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Ferner umfaßt die Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung der vorliegenden
Erfindung wenigstens ein Oberflächenwellenresonatorfilter mit geteilten
Elektrodenfingern und wenigstens ein Oberflächenwellenresonatorfilter mit massiven
Elektrodenfingern, wobei die beiden Filter kaskadenartig miteinander verbunden
sind. Die Oberflächenwellenresonatorfilter können vorzugsweise auf einem
einzigen piezoelektrischen Substrat oder einem quasi-piezoelektrischen Substrat
ausgebildet sein. Somit kann ein Filter mit einer steilen Dämpfungscharakteristik im
Frequenzbereich von einem Durchlaßbereich zu einem höherfrequenten
Sperrbereich als einzelnes Bauelement bereitgestellt werden.
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Außerdem können als piezoelektrisches Substrat piezoelektrische Einkristalle, wie
zum Beispiel LiTaO&sub3;, LiNbO&sub3;, Quarz, und piezoelektrische Keramik, wie zum
Beispiel piezoelektrische Blei-Zirconat-Titanat-Keramik, verwendet werden.
Außerdem kann als quasi-piezoelektrisches Substrat ein dünner piezoelektrischer Film
auf einem aus einem Isoliermaterial wie zum Beispiel Aluminiumoxid gebildeten
Substrat abgeschieden werden. Alternativ kann ferner ein dünner
piezoelektrischer Film auf dem oben beschriebenen piezoelektrischen Substrat ausgebildet
werden. Ein aus ZnO, Ta&sub2;O&sub5;, SiO&sub2; oder dergleichen gebildeter dünner Film kann
als der oben beschriebene dünne piezoelektrische Film verwendet werden.
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Darüberhinaus sind mehrere die Oberflächenwellenresonatorfilter bildende ID-
Elektroden auf dem oben beschriebenen piezoelektrischen Substrat ausgebildet
bzw. so ausgebildet, daß sie den dünnen piezoelektrischen Film berühren. Im
letzteren Fall können mehrere ID-Elektroden auf der Oberseite des dünnen
piezoelektrischen Films ausgebildet sein, oder sie können auf der Unterseite des Films, d. h.
an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem Film ausgebildet sein.
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Außerdem sind der erste und zweite Gitterreflektor sowie die ID-Elektroden auf
dem piezoelektrischen Substrat angeordnet bzw. so angeordnet, daß sie den
dünnen piezoelektrischen Film berühren. Die obigen ID-Elektroden und
Gitterreflektoren können aus jedem beliebigen metallischen Material gebildet sein. Al oder Al-
Legierungen, die normalerweise in Oberflächenwellenvorrichtungen benutzt
werden, werden im allgemeinen verwendet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Frequenzcharakteristik der in
Fig. 1 gezeigten Filtervorrichtung, die aus einem einstufigen
Oberflächenwellenresonatorfilter mit massiven Elektrodenfingern konstruiert ist;
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Fig. 3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Frequenzcharakteristik eines
einstufigen Oberflächenwellenresonatorfilters mit geteilten Elektrodenfingern;
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Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Frequenzcharakteristik eines
Oberflächenwellenresonatorfilters mit geteilten Elektrodenfingern, bei dem das
Fingerabstandsverhältnis auf 1,024 festgelegt ist, um den Frequenzgang F der in
Fig. 3 gezeigten Frequenzcharakteristik zu nutzen;
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Fig. 5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Frequenzcharakteristik von
dreistufigen, kaskadenartig miteinander verbundenen
Oberflächenwellenresonatorfiltern mit massiven Elektrodenfingern; und
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Fig. 6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der gesamten
Frequenzcharakteristik einer Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung als Prototyp gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht einer
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung dieser Ausführungsform wird hergestellt unter
Verwendung eines rechteckigen piezoelektrischen Substrats 1. Das
piezoelektrische Substrat 1 besteht aus einem LiTaO&sub3;-Substrat mit 36º-Y-Schnitt und
horizontaler Ausbreitungsrichtung. Stattdessen kann auch ein LiTaOs-Substrat mit 112º-
Y-Schnitt und horizontaler Ausbreitungsrichtung oder ein LiNbO&sub3;-Substrat mit 64º-
Y-Schnitt und horizontaler Ausbreitungsrichtung verwendet werden.
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Auf dem Substrat 1 angeordnet sind verschiedene Arten von ID-Elektroden und
Reflektoren, die beide aus Aluminiumlegierungen bestehen, die hergestellt wurden
durch Zugabe von Kupfer zu Aluminium, wodurch dreistufige
Oberflächenwellenresonatorfilter 2 bis 4 konstruiert wurden. Die ID-Elektroden und Reflektoren
werden nachfolgend näher erläutert. Ein dünner SiO&sub2;-Film wird durch Sputtern, das
hier aber nicht gezeigt ist, auf der gesamten Oberfläche des piezoelektrischen
Substrats 1 abgeschieden, so daß er die verschiedenen oben beschriebenen
Elektroden bedeckt mit Ausnahme des Bereichs, wo ein Elektrodenpad zwecks
Herstellung einer Verbindung mit außen gebildet ist.
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Bei dem Oberflächenwellenresonatorfilter 2 sind nämlich ID-Elektroden 21 und 22
in der Mitte des Filters 2 in den Richtungen ausgebildet, in denen sich die
akustischen Oberflächenwellen ausbreiten. Die ID-Elektrode 21 besteht aus zwei
kammartigen Elektroden 21a und 21b, während die ID-Elektrode 22 aus zwei
kammartigen Elektroden 22a und 22b gebildet ist. Die kammartigen Elektroden
21a und 21b haben jeweils mehrere massive Elektrodenfinger, die ineinander
verzahnt sind. Analog dazu haben die kammartigen Elektroden 22a und 22b jeweils
mehrere massive Elektrodenfinger, die ineinander verzahnt sind.
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Gitterreflektoren 8a und 8b sind auf beiden Seiten der Außenseite der ID-
Elektroden 21 bzw. 22 angeordnet. Die Gitterreflektoren 8a und 8b haben mehrere
Elektrodenfinger 81 bzw. 82, die sich in Richtungen senkrecht zu den Richtungen
erstrecken, in denen sich die akustischen Oberflächenwellen ausbreiten.
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Die kammartige Elektrode 21a, bei der es sich um eine Elektrode der ID-Elektrode
21 handelt, ist mit einem als Eingangselektrode dienenden Elektrodenpad 9a
elektrisch verbunden, während die kammartige Elektrode 21b mit einem geerdeten
Elektrodenpad 11 elektrisch verbunden ist. Ferner ist die kammartige Elektrode
22a mit einem geerdeten Elektrodenpad 9b elektrisch verbunden.
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Bei dem zweiten Oberflächenwellenresonatorfilter 3 sind ID-Elektroden 31 und 32
in der Mitte des Filters 3 in den Richtungen angeordnet, in denen sich die
akustischen Oberflächenwellen ausbreiten. Die ID-Elektrode 31 besteht aus zwei
kammartigen Elektroden 31a und 31b, während die ID-Elektrode 32 aus zwei
kammartigen Elektroden 32a und 32b gebildet ist. Die kammartigen Elektroden
31a und 31b haben jeweils mehrere geteilte Elektrodenfinger, wobei die Finger der
jeweiligen Elektroden 31a und 31b Paare bilden, die ineinander verzahnt sind.
Ebenso sind die kammartigen Elektroden 32a und 32b mit mehreren geteilten
Elektrodenfingern ausgebildet.
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Gitterreflektoren 33a und 33b sind auf beiden Seiten der ID-Elektroden 31 und 32
in den Richtungen ausgebildet, in denen sich die akustischen Oberflächenwellen
ausbreiten. Die Gitterreflektoren 33a und 33b sowie die Gitterreflektoren 8a und
8b sind mit mehreren Elektrodenfingern konstruiert.
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Die kammartige Elektrode 31a ist mit der kammartigen Elektrode 21b des ersten
Oberflächenwellenresonatorfilters 2 unter Verwendung eines leitenden Musters
verbunden und mit dem oben beschriebenen geerdeten Elektrodenpad 11
elektrisch verbunden. Die kammartige Elektrode 32a ist mit der kammartigen Elektrode
22b des ersten Filters 2 elektrisch gekoppelt. Die kammartige Elektrode 31b ist mit
dem dritten Oberflächenwellenresonatorfilter 4 elektrisch verbunden, während die
kammartige Elektrode 32b über ein leitendes Muster mit einem geerdeten
Elektrodenpad 12 elektrisch gekoppelt ist.
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Das dritte Oberflächenwellenresonatorfilter 4 ist ähnlich konstruiert wie das erste
Oberflächenwellenresonatorfilter 2. Insbesondere sind mit massiven
Elektrodenfingern versehene ID-Elektroden 41 und 42 in der Mitte des Filters 4 angeordnet.
Die ID-Elektrode 41 hat zwei kammartige Elektroden 41a und 41b, während die
ID-Elektrode 42 zwei kammartige Elektroden 42a und 42b hat, wobei alle
Elektrodenfinger 41a bis 42b massive Elektrodenfinger sind. Darüberhinaus sind
Reflektoren 43a und 43b, die jeweils mehrere Elektrodenfinger aufweisen, auf beiden
Seiten der ID-Elektroden 41 und 42 in den Richtungen angeordnet, in denen sich
die akustischen Oberflächenwellen ausbreiten.
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Die kammartige Elektrode 41a ist mit der kammartigen Elektrode 31b des zweiten
Oberflächenwellenresonatorfilters 3 elektrisch verbunden, während die
kammartige Elektrode 41b mit Hilfe eines leitenden Musters mit einem geerdeten
Elektrodenpad 13 elektrisch gekoppelt ist. Die kammartige Elektrode 42a ist mit der
kammartigen Elektrode 32b unter Verwendung eines leitenden Musters verbunden
und ferner mit einem Elektrodenpad 12 elektrisch gekoppelt, während die
kammartige Elektrode 42b über ein leitendes Muster mit einem Elektrodenpad 10
elektrisch verbunden ist, das als Ausgangselektrode dient.
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Wenngleich die Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung dieser
Ausführungsform die oben beschriebenen ersten bis dritten Oberflächenwellenresonatorfilter 2
bis 4 aufweist, kann das Filter 2 oder 4 weggelassen werden. Alternativ kann
ferner wenigstens ein Oberflächenwellenresonatorfilter mit massiven
Elektrodenfingern und/oder wenigstens ein Oberflächenwellenresonatorfilter mit geteilten
Elektrodenfingern kaskadenartig mit dem ersten bis dritten Filter 2 bis 4 verbunden
werden. Dadurch kann eine steilere Dämpfungscharakteristik über einen Bereich
von einem Durchlaßbereich zu einem auf der höherfrequenten Seite in dem
Durchlaßbereich befindlichen Sperrbereich erzielt werden.
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Anhand von Fig. 2 bis 4 wird nun der Grund erläutert, warum die
Dämpfungscharakteristik eines höherfrequenten Durchlaßbereichs bei der in Fig. 1 gezeigten
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung steiler wird.
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Fig. 2 veranschaulicht die aus der Verwendung nur des ersten
Oberflächenwellenresonatorfilters 2 resultierende Frequenzcharakteristik, d. h. die
Frequenzcharakteristik bei Verwendung eines aus ID-Elektroden mit massiven Elektrodenfingern
gebildeten einstufigen Oberflächenwellenresonatorfilters. In Fig. 2 veranschaulicht
die durchgehende Linie B die Frequenzcharakteristik, bei der die durch die
durchgehende Linie A angedeutete Einfügungsverlust/Frequenz-Charakteristik gemäß
einem auf der rechten Seite der vertikalen Achse gezeigten Maßstab teilweise
vergrößert ist.
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Fig. 3 veranschaulicht ferner die aus der Verwendung nur des zweiten
Oberflächenwellenresonatorfilters 3 resultierende Frequenzcharakteristik, d. h. die
Frequenzcharakteristik bei Verwendung eines aus ID-Elektroden mit geteilten
Elektrodenfingern gebildeten einstufigen Oberflächenwellenresonatorfilters. In Fig. 3
veranschaulicht die durchgehende Linie D die Frequenzcharakteristik, bei der der
wesentliche Abschnitt der durch die durchgehende Linie C angedeuteten Kennlinie
gemäß einem auf der rechten Seite der die Einfügungsverluste darstellenden
vertikalen Achse angegebenen Maßstab vergrößert ist.
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Aus Fig. 3 geht eindeutig hervor, daß sich aus der Verwendung des zweiten
Oberflächenwellenresonatorfilters 3 zwei große Frequenzgänge E und F und ein kleiner
Frequenzgang G ergeben. In diesem Fall ist es zur wirksamen Verwendung eines
in der Mitte der Frequenzcharakteristik auftretenden großen Frequenzgangs E
notwendig, unerwünschte Frequenzgänge F und G zu dämpfen. Es ist jedoch
schwierig, die beiden Frequenzgänge F und G hinreichend zu dämpfen, indem
man einfach die Konstruktionsbedingungen des Oberflächenwellenresonatorfilters
ändert.
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Falls dagegen der Frequenzgang F verwendet werden soll, lassen sich die
unerwünschten Frequenzgänge E und G ohne weiteres dämpfen. Wenn zum Beispiel
das Verhältnis des Fingerabstands der ID-Elektroden mit geteilten
Elektrodenfingern zu dem Fingerabstand der Reflektoren auf ungefähr 1,024 erhöht wird, dann
kann insbesondere der Frequenzgang E zum Rand des Sperrbereichs der
Reflektoren verschoben werden und kann so auf ein geringeres Maß unterdrückt
werden, wie in Fig. 4 veranschaulicht.
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Fig. 4 veranschaulicht die Frequenzcharakteristik des
Oberflächenwellenresonatorfilters mit geteilten Elektrodenfingern, die gemäß obiger Beschreibung
modifiziert ist. In Fig. 4 veranschaulicht die durchgehende Linie I die Kennlinie, bei der
der wesentliche Abschnitt der durch die durchgehende Linie H angedeuteten
Frequenzcharakteristik gemäß einem auf der rechten Seite der die
Einfügungsverluste darstellenden vertikalen Achse gezeigten Maßstab vergrößert ist.
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Wie oben erörtert, können bei dem mit geteilten Elektrodenfingern versehenen
Oberflächenwellenresonatorfilter zur wirksamen Verwendung des im höchsten
Frequenzbereich unter den drei Frequenzgängen E, F und G auftretenden
Frequenzgangs F die unerwünschten Frequenzgänge E und G ohne weiteres
unterdrückt werden durch Vergrößern des oben beschriebenen
Fingerabstandsverhältnisses, insbesondere durch Vergrößern des Verhältnisses auf > 1.
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Auf diese Weise kann das oben beschriebene Fingerverhältnis gemäß Fig. 4 so
gesteuert werden, daß man den Frequenzgang F mit der steilen
Dämpfungscharakteristik in einem höheren Frequenzbereich implementiert. Folglich kann die
Frequenz des Frequenzgangs E der Frequenz des Dämpfungspols in dem
höheren Bereich der in Fig. 2 gezeigten Frequenzcharakteristik entsprechen, wodurch
verhindert wird, daß der Frequenzgang E in einem niederfrequenten Bereich des
Durchlaßbereichs als unerwünschte Störfrequenz zurückbleibt.
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Gemäß der obigen Beschreibung ist bei der
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung dieser Ausführungsform das mit geteilten Elektrodenfingern gebildete
Oberflächenwellenresonatorfilter 3, das zum Beispiel die Frequenzcharakteristik
gemäß Fig. 4 hat, kaskadenartig mit den mit massiven Elektrodenfingern
ausgebildeten Oberflächenwellenresonatorfiltern 2 und 4 verbunden, die zum Beispiel
die Frequenzcharakteristik gemäß Fig. 2 zeigen. Dadurch kann man eine
Frequenzcharakteristik erhalten, bei der die Dämpfungscharakteristik in einem
höheren Frequenzbereich innerhalb des Durchlaßbereichs steiler ist.
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Bei Oberflächenwellenresonatorfiltern mit massiven Elektrodenfingern ist das oben
beschriebene Fingerabstandsverhältnis auf etwas kleiner als eins modifiziert. Dies
hat folgenden Grund. Der Strahlungsleitfähigkeitspeak von ID-Elektroden mit
massiven Elektrodenfingern liegt in einem niedrigeren Frequenzbereich als der von ID-
Elektroden mit geteilten Elektrodenfingern. Wenn also das
Fingerabstandsverhältnis der massiven Elektrodenfinger auf > 1 eingestellt ist, dann erstreckt sich der
Strahlungsleitfähigkeitspeak über den Sperrbereich hinaus, wodurch die
gewünschte Filtercharakteristik nicht implementiert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wird nun durch die Darstellung von speziellen
Beispielen anhand von Fig. 5 und 6 beschrieben. Insbesondere wird nun anhand von Fig.
5 und 6 die Frequenzcharakteristik erläutert, die man erhält durch Anwendung der
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung der vorliegenden Erfindung auf ein
ZF-Filter zur Verwendung in dem europäischen digitalen schnurlosen
Telefonsystem nach DECT-Norm.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform war die in diesem Beispiel
verwendete Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung aus dem ersten
Oberflächenwellenresonatorfilter 2 mit massiven Elektrodenfingern, aus dem mit geteilten
Elektrodenfingern versehenen zweiten Oberflächenwellenresonatorfilter 3 und aus dem
mit massiven Elektrodenfingern gebildeten Oberflächenwellenresonatorfilter 4
konstruiert, wobei die Filter 2, 3 und 4 kaskadenartig in dieser Reihenfolge
miteinander verbunden sind. Da bei dieser Konfiguration die Eingangs- und
Ausgangsklemmen des gesamten Filters zueinander symmetrisch sind, ist die von der
Eingangsklemme aus gesehene Impedanz dieselbe wie die von der
Ausgangsklemme aus gesehene Impedanz, wodurch leicht eine Impedanzanpassung erzielt
wird.
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Bei diesem Beispiel waren die verschiedenen oben beschriebenen Elektroden auf
der Oberseite eines LiTaO&sub3;-Substrats mit 36º-Y-Schnitt und horizontaler
Ausbreitungsrichtung ausgebildet, und dann wurde ein dünner SiO&sub2;-Film auf der
gesamten Oberfläche des Substrats ausgebildet (mit Ausnahme eines Elektrodenpads
zum Herstellen einer Verbindung mit außen). Auf diese Weise wurde ein
piezoelektrisches Substrat 1 hergestellt. Für die Elektroden der
Oberflächenwellenresonatorfilter 2 bis 4 wurden Legierungen verwendet, die gebildet wurden durch
Zugabe von Kupfer zu Aluminium gemäß obiger Beschreibung. Die ID-Elektroden 21,
22, 41 und 42 haben 11 Paare von massiven Elektrodenfingern, während die ID-
Elektroden 31 und 32 25 Paare von geteilten Elektrodenfingern haben. Die
Öffnungen aller ID-Elektroden 21, 22, 31, 32, 41 und 42 betrugen 400 um. Ferner
wurde das Elektrodenfingerabstandsverhältnis der
Oberflächenwellenresonatorfilter 2 und 4, d. h. das Verhältnis des Fingerabstands der ID-Elektroden zu dem der
Gitterreflektoren, auf 0,968 eingestellt, während das Fingerabstandsverhältnis des
Oberflächenwellenresonatorfilters 3 mit 1,024 festgelegt wurde.
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Fig. 5 veranschaulicht die Frequenzcharakteristik ID-Elektroden mit massiven
Elektrodenfingern des kaskadenartig verbundenen dreistufigen Filters. In Fig. 5
gibt die durchgehende Linie K die Charakteristik an, bei der der wesentliche
Abschnitt der durch die durchgehende Linie J angegebenen Frequenzcharakteristik
gemäß einem auf der rechten Seite der Einfügungsverluste darstellenden
vertikalen Achse gezeigten Maßstab vergrößert ist. Fig. 6 veranschaulicht die gesamte
Frequenzcharakteristik der gemäß obiger Beschreibung konstruierten dreistufigen
Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung. In Fig. 6 veranschaulicht die
durchgehende Linie M die Charakteristik, bei der der wesentliche Abschnitt der durch
die durchgehende Linie L angegebenen Charakteristik gemäß einem auf der
rechten Seite der Einfügungsverluste darstellenden vertikalen Achse gezeigten
Maßstab vergrößert ist.
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Aus einem Vergleich von Fig. 5 und 6 geht hervor, daß die
Dämpfungscharakteristik in einem höheren Frequenzbereich in dem durch die durchgehenden Linien L
und M von Fig. 6 angegebenen Durchlaßbereich sehr steil wird.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung eindeutig zu verstehen ist, bietet die
vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile.
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Bei der durch kaskadenartiges Verbinden mehrerer
Oberflächenwellenresonatorfilter hergestellten Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung hat wenigstens ein
Filter ID-Elektroden mit geteilten Elektrodenfingern, und die übrigen Filter haben
ID-Elektroden mit massiven Elektrodenfingern. Bei dieser Anordnung kann die
Dämpfungscharakteristik der Oberflächenwellenresonatorfilter mit massiven
Elektrodenfingern in einem Bereich von einem Durchlaßbereich zu einem
höherfrequenten Sperrbereich durch die steile Dämpfungscharakteristik in einem
höherfrequenten Bereich des mit geteilten Elektrodenfingern arbeitenden
Oberflächenwellenresonatorfilters ergänzt werden. Auf diese Weise wird ein mit geteilten
Elektrodenfingern ausgebildetes Oberflächenwellenresonatorfilter kaskadenartig mit
Oberflächenwellenfiltern mit massiven Elektrodenfingern verbunden, wodurch die
Dämpfungscharakteristik eines Durchlaßbereichs in einem höherfrequenten
Bereich steiler werden kann. Die vorliegende Erfindung hat also Vorteile gegenüber
bekannten Arten von Filtervorrichtungen, bei denen die Anzahl von
Verbindungsstufen der Filter lediglich erhöht wird, weil eine steile Dämpfungscharakteristik
erhalten werden kann, ohne daß es ernsthaft zu erhöhten Einfügungsverlusten und
einer Vergrößerung der gesamten Filtervorrichtung kommt.
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Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ferner das
Elektrodenfingerverhältnis des Oberflächenwellenresonatorfilters, d. h. das
Verhältnis des Fingerabstands der geteilten Elektrodenfinger zu dem der Reflektoren
auf > 1 eingestellt. Bei dieser Anordnung kann von den in der
Frequenzcharakteristik des mit geteilten Elektrodenfingern ausgebildeten
Oberflächenwellenresonatorfilters auftretenden zwei großen Frequenzgängen der Frequenzgang in dem
höheren Frequenzbereich zuverlässig verwendet werden. Infolgedessen kann die
Dämpfungscharakteristik eines Durchlaßbereichs in einem höheren
Frequenzbereich wirklich steil werden.
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Gemäß einer weiteren speziellen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
außerdem bei einer Oberflächenwellenresonatorfiltervorrichtung, bei der ein erstes
bis drittes Oberflächenwellenresonatorfilter kaskadenartig miteinander verbunden
sind, das zwischen dem ersten und dritten Filter angeordnete zweite
Oberflächenwellenresonatorfilter mit geteilten Elektrodenfingern ausgebildet, während das
erste und dritte Filter über dem zweiten Filter mit massiven Elektrodenfingern
konstruiert sind. Bei dieser Anordnung ist die von der Eingangsklemme der Vorrichtung
aus gesehene Impedanz dieselbe wie die von der Ausgangsklemme aus
gesehene Impedanz, wodurch ohne weiteres eine Impedanzanpassung erzielt wird.