DE69316786T2

DE69316786T2 - Elastische Oberflächenwellenfilter

Info

Publication number: DE69316786T2
Application number: DE69316786T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Eda; Keiji Onishi; Shunichi Seki; Yutaka Taguchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-14
Also published as: US5485052A; DE69316786D1; JPH05315886A; EP0569977A1; EP0569977B1

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Oberflächenwellenfilter mit einem piezoelektrischen Substrat, dessen elektromechanischer Kopplungsfaktor größer ist als 10 %, insgesamt drei Sätzen Eingangselektroden und Ausgangselektroden, die jeweils eine Mehrzahl an Fingerelektrodenpaaren in Kammform enthalten und auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet sind, und Reflektoren, die seitlich der genannten Elektroden an den Außenseiten des Filters angeordnet sind, wobei die Anzahl der Fingerelektrodenpaare der genannten Eingangselektroden sich von der Anzahl der Fingerelektrodenpaare der Ausgangselektroden unterscheidet.
Mit der Verkleinerung und der Verringerung des Gewichtes von bewegbarem Kommunikationsgerät hat sich die Nachfrage nach elastischen Oberflächenwellenfiltern verstärkt, wobei insbesondere Filter mit geringen Verlusten und ausgezeichneten Dämpfungseigenschaften außerhalb des Bandbereiches gefordert werden.
Nachfolgend wird ein bekanntes elastisches Oberflächenwellenfilter beschrieben. Ein grundlegendes elastisches Oberflächenwellenfilter enthält im allgemeinen ein piezoelektrisches Substrat aus St-Schnitt-Kristall, 128º Y-Schnitt-Lithiumniobat mit X-Ausbreitung oder 36º Y-Schnitt-Lithiumtantalsäure mit X-Ausbreitung, wobei jede der Eingangselektroden und Ausgangselektroden in Kammform auf diesem piezoelektrischen Substrat angeordnet ist. Die Elektroden in Kammform, die die Energiewandlung zwischen elektrischem Signal und elastischer Oberflächenwelle bewirken, besitzen jedoch die Eigenschaft der Bidirektionalität, und die an der Eingangselektrode aus dem elektrischen Signal in die elastische Oberflächenwelle gewandelte Energie breitet sich nicht nur in Richtung auf die Ausgangselektrode aus, sondern auch in die entgegengesetzte Richtung. Um diesen Nachteil zu beheben, wurden bereits elastische Oberflächenwellenfilter u.a. nach Resonator- und Multielektrodenart vorgeschlagen.
Bei einem mit Resonator aufgebauten Filter soll ein Durchlaßbereich mit geringem Verlust erzielt werden, indem der elastische Oberflächenresonator angekoppelt wird, der Reflektoren zum Umschließen der elastischen Oberflächenwelle an einander entgegengesetzten Seiten der Eingangs- und Ausgangselektroden aufweist. Als Kopplungsmittel für den elastischen Oberflächenwellenresonator kam ein Multimodusfilter zur praktischen Anwendung, der auflongitudinalem und transversalem Modus hoher Ordnung basiert. Mit diesem auf einem Resonator basierenden Filter mit piezoelektrischem Substrat ist es jedoch schwierig, einen breiten Durchlaßbereich zu erzielen, da der elektromechanische Kopplungsfaktor des piezoelektrischen Substrats nur klein ist; außerdem ist die Konstruktionsfreiheit durch den einfachen Elektrodenaufbau beschränkt.
Bei der Multi-Elektrodenvorrichtung sind Eingangs- und Ausgangselektroden abwechselnd angeordnet, um die sich bidirektional ausbreitende elastische Oberflächenwelle mit den an beiden Seiten angeordneten Elektroden aufzunehmen, wobei eine weitere Elektrode an der Außenseite vorhanden ist, um einen niedrigen Verlust zu erreichen. Mit dieser Anordnung kann, wenn eine genügend große Anzahl von Eingangs- und Ausgangselektrodenanordnungen vorhanden ist, der Verlust auf nahe 0 reduziert werden; wiederholen sich die Anordnungen vier- bis fünfmal, kann theoretisch ein Verlust von weniger als 1 dB erreicht werden. Aber, obgleich mit der Multi-Elektrodenvorrichtung für die Konstruktion eine große Freiheit gegeben ist, entsteht aufgrund der großen Gesamtzahl von Fingerelektroden für die Eingangs- und Ausgangselektroden das Problem, daß sich Einflüsse von Mehrwegreflexionen in den Elektroden sowie Phasenabweichungen zwischen den Eingangs- und Ausgangselektroden usw. als Welligkeit im Durchlaßbereich sowie als Nebenzipfel außerhalb des Durchlaßbereiches auswirken.
Ein longitudinales elastisches Oberflächenwellen-Kopplungsfilter mit drei Elektroden weist sowohl die Merkmale der Resonatorfilter als auch der Multi-Elektrodenfilter auf und umfaßt generell ein piezoelektrisches Substrat aus St-Schnitt Kristall, 128º Y-Schnitt Lithiumniobat mit X-Ausbreitung oder 36º Y-Schnitt Lithiumtantalsäure mit X-Ausbreitung und Eingangs- und Ausgangselektroden sowie Reflektoren, die auf dem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind. Der zum Durchlaßbereich in Relation stehende elektromechanische Kopplungsfaktor solcher piezoelektrischen Substrate ist jedoch klein und selbst ein Substrat aus 128º Y-Schnitt Lithiumniobat mit X-Ausbreitung, das den größten elektromechanischen Faktor aufweist, erreicht einen Wert von etwa 5,5 %.
In Figur 12 ist die Frequenzcharakteristik eines konventionellen longitudinalen elastischen Oberflächenwellen-Kopplungsfilters mit drei Elektroden dargestellt, das ein piezoelektrisches Substrat aus 36º Y-Schnitt Lithiumtantalsäure mit X-Ausbreitung enthält, dessen elektromechanischer Kopplungsfaktor 5 % beträgt, das die übliche Anordnung von zwei Eingangs- und einer Ausgangselektrode enthält, bei der 21 Paare Eingangsfingerelektroden und 30 Paare Ausgangsfingerelektroden vorgesehen sind und die Reflektoren aus 150 Teilen bestehen, die jeweils kurzgeschlossen und auf dem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind. Aus der Frequenzcharakteristik ist zu ersehen, daß bei Ausweitung des Durchlaßbereiches die Welligkeit im Durchlaßbereich stark zunimmt.
Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß es bei den bekannten Anordnungen schwierig ist, den Durchlaßbereich in der Praxis ausreichend breit zu gestalten, weil die Anzahl der die Frequenzeigenschaften beeinflußenden Fingerelektrodenpaare begrenzt ist.
Aus einem Artikel des 1 984 Ultrasonics Symposions, Seiten 82 - 92, ist ein elastisches Oberflächenwellenfilter (Figur 8b) bekannt, das ein piezoelektrisches Substrat enthält, dessen elektromechanischer Kopplungskoeffizient K² in einigen Fällen größer ist als 10 %. Das Filter enthält weiterhin zwei Gruppen in Kaskaden geschalteter Sätze von Eingangs- und Ausgangselektroden, die eine Mehrzahl von Fingerelektrodenpaaren in Kammform enthalten und auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet sind. Außerdem sind Reflektoren an den äußeren Seiten der äußeren Eingangs- und Ausgangselektroden vorgesehen, und die Anzahl von Fingerelektrodenpaaren der Eingangselektroden ist pro Gruppe unterschiedlich von der Anzahl von Fingerelektrodenpaaren der Ausgangselektroden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein elastisches Oberflächenwellenfilter vorzuschlagen, das eine große Durchlaßbreite mit geringer Welligkeit und eine verstärkte Dämpfung außerhalb des Durchlaßbereiches schafft und dabei die den konventionellen Filtern dieser Art innewohnenden Nachteile im wesentlichen vermeidet. Das elastische Oberflächenwellenfilter dieser Art soll ebenfalls einfach aufgebaut sein, jederzeit mit hoher Zuverlässigkeit funktionieren und bei niedrigen Kosten einfach herzustellen sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein elastisches Oberflächenwellenfilter der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl von Fingerelektrodenpaaren der Eingangselektroden zur Anzahl von Fingerelektrodenpaaren der Ausgangselektroden 0,70 ± 0,07 ist.
Die Erfindung wird durch den angefügten Anspruch 1 definiert; bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Diese und andere Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert, die sich auf bevorzugte Ausführungsformen stützt und Bezug nimmt auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
Figur 1 eine schematisierte Teilansicht von oben auf den Aufbau von Eingangs- und Ausgangselektroden und Reflektoren eines elastischen Oberflächenwellenfilters der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 einen schematisierten Teilquerschnitt des elastischen Oberflächenwellenfilters nach Figur 1,
Figur 3 eine grafische Darstellung des Verhältnisses von Anzahl der Fingerelektrodenpaare der Eingangs- und Ausgangselektroden des elastischen Oberflächenwellenfilters der vorliegenden Erfindung zur Dämpfungsgröße außerhalb des Filterdurchlaßbereiches,
Figur 4 eine grafische Darstellung des Verhältnisses von Teilungsabstand der Reflektoren zum Durchlaßbereich des elastischen Oberflächenwellenfilters nach der vorliegenden Erfindung,
Figur 5 ein Diagramm einer Frequenzcharakteristik des elastischen Oberflächenwellenfilters nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 6 ein Diagramm einer Frequenzcharakteristik des elastischen Oberflächenwellenfilters nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 7 eine grafische Darstellung des Durchlaßbereiches und der Welligkeit abhängig von der Belegungsrate der Fingerelektrodenbreite der Eingangs- und Ausgangselektroden in einem Einheitsabschnitt,
Figur 8 eine schematisierte Teilansicht von oben auf ein kombiniertes elastisches Oberflächenwellenfilter, bei dem eine Mehrzahl von elastischen Oberflächenwellenfiltern nach der ersten oder zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung seriell miteinander verbunden ist,
Figur 9 eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem elektromechanischen Kopplungsfaktor des piezoelektrischen Substrats des elastischen Oberflächenwellenfilters nach der vorliegenden Erfindung und dessen spezifischem Durchlaßbereich,
Figur 10 ein Diagramm einer wellenförmigen Frequenzcharakteristik mit großem Durchlaßbereich, basierend auf einer Ausbreitungspfadlänge des elastischen Oberflächenwellenfilters nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 11 ein Diagramm einer wellenförmigen Frequenzcharakteristik mit kleinstem Durchlaßbereich, basierend auf einer Ausbreitungspfadlänge des elastischen Oberflächenwellenfilters nach der ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung und
Figur 12 ein Diagramm einer wellenförmigen Frequenzcharakteristik eines konventionellen elastischen Oberflächenwellenfilters (wurde bereits erwähnt).

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bevor mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung fortgefahren wird, soll darauf hingewiesen werden, daß gleiche Teile in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Ausführungsform 1

In den Figuren 1 und 2 ist ein elastisches Oberflächenwellenfilter nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, das ein piezoelektrisches Substrat 6 mit elektromechanischem Kopplungsfaktor (K²) größer als 10 % enthält; das drei Sätze von Eingangselektrodenpaaren 3 und Ausgangselektrodenpaaren 4 enthält, die eine Mehrzahl von Fingerelektroden 7 bzw. 8 aufweisen, die einander gegenüber so angeordnet sind, daß sie, durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt, in ineinandergeschachtelter Form angeordnet sind. Die Fingerelektroden 7 der Eingangselektroden 3 und die Fingerelektroden 8 der Ausgangselektrode 4 sind mit einem Eingangsanschluß 1 bzw. einem Ausgangsanschluß 2 verbunden. Eingangs- und Ausgangselektroden unterscheiden sich voneinander durch die Anzahl von Fingerelektrodenpaaren 7 bzw. 8. Auf dem piezoelektrischen Substrat 6 sind an der dem Ausgangselektrodenpaar 4 abgewandten Seite der Eingangselektrodenpaare 3 Reflektoren 5 angeordnet.
In den Figuren 1 und 2 stellt Lm eine Breite der Fingerelektroden dar, Lg bezeichnet eine Breite eines Abstandes zwischen den Fingerelektroden, dc zeigt die Länge des Ausbreitungspfades zwischen den einander gegenüber angeordneten Eingangselektroden 3 und der Ausgangselektrode 4, dr gibt die Länge des Ausbreitungspfades zwischen Reflektor 5 und der Eingangselektrode 3 oder der dem Reflektor 5 am nächsten liegenden Ausgangselektrode 4 an und p stellt den Teilungsabstand des Reflektors dar.
Der Teilungsabstand p des Reflektors gibt an, daß die Breite Lm der Fingerelektrode und die Breite Lg des Abstandes zwischen Fingerelektroden des Reflektors 5 jeweils p-mal die Fingerelektrodenbreite Lm und die Breite Lg des Abstandes zwischen den Fingerelektroden der Eingangselektrode 3 und der Ausgangselektrode 4 ist.
In Figur 9 sind in einer Grafik die Ergebnisse einer Untersuchung dargestellt, mit der das Verhältnis von elektromechanischem Kopplungsfaktor zu spezifischem Durchlaßbereich für elastische Oberflächenwellen-Kopplungsfilter auf der Basis von drei Elektrodenpaaren festgestellt werden sollte, bei dem die oben beschriebenen Elektroden auf unterschiedlichen piezoelektrischen Substraten mit voneinander abweichenden elektromechanischen Kopplungsfaktoren angeordnet sind.
Aus Figur 9 geht hervor, daß bei zunehmendem elektromechanischem Kopplungsfaktor der spezifische Durchlaßbereich proportional dazu zunimmt. Da der für das Filter eines bewegbaren Kommunikationsgerätes bei 800 MHz erforderliche spezifische Durchlaßbereich größer als 0,03 ist, wird deutlich, daß ein über 10 % liegender elektromechanischer Kopplungsfaktor des piezoelektrischen Substrats 6 ausreicht.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde ein 41 Y-Schnitt Lithiumniobatsubstrat mit X-Ausbreitung mit einem elektromechanischen Kopplungsfaktor von 17,2 % als piezoelektrisches Substrat eingesetzt.
Durch die Anzahl von Fingerelektrodenpaaren oder die Zahl der l.D.T. (Interdigitale Wandlerpaare) von Eingangelektroden 3 und Ausgangelektroden 4 werden fundamentale Frequenzcharakteristika des elastischen Oberflächenwellenfilters bestimmt.
Insbesondere kann eine große Dämpfung außerhalb des Durchlaßbereiches dann erreicht werden, wenn die Anzahl Ni der Fingerelektrodenpaare der Eingangselektroden 3 nicht gleich der Anzahl No der Fingerelektrodenpaare der Ausgangselektroden 4 ist. Bei dem von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen stellte sich heraus, daß die größte Dämpfung außerhalb des Durchlaßbereiches erzielt wurde, wenn das Verhältnis Ni/No, also Fingerelektroden der Eingangselektroden zu denen der Ausgangselektroden, 0,70 betrug, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Es wird jedoch bemerkt, daß, da das Verhältnis von Ni/No gleich 0,70 eine starke Einschränkung der Anzahl von Fingerelektrodenpaaren für Eingangselektroden und Ausgangselektroden bedeutet, das Verhältnis von Ni zu No in den Bereich von 0,70 ± 0,07 zu legen ist, wobei 2 dB als Toleranz angesehen werden.
Das elastische Oberflächenwellen-Kopplungsfilter mit drei Elektroden ist so ausgelegt, daß eine stehende Welle zwischen den Reflektoren 5 an einander gegenüberliegenden Filterseiten durch Nutzbarmachung der Resonanz der elastischen Oberflächenwelle erzeugt wird. Seine Filtereigenschaften werden großenteils durch den Abstand bestimmt, der zwischen den Zentren der Fingerelektroden von Eingangsund Ausgangselektroden vorhanden ist und zwischen den Eingangs- und Ausgangselektroden und den Reflektoren 5 sowie durch den Teilungsabstand der Reflektoren 5. Die Untersuchung des Verhältnisses von jeweiliger Ausbreitungspfadlänge dc und dr, die bereits erwähnt wurde, und den Frequenzeigenschaften des Filters in dem Fall, wo Fingerelektroden von Eingangs- und Ausgangselektroden und Teilungsabstand p des Reflektors gleich sind, ergab die in Tabelle 1 angegebenen Werte hinsichtlich der Wellenformen. TABELLE 1
In dieser Tabelle bezeichnet A die Frequenzcharakteristik einer Wellenform, die im Durchlaßbereich W breit ist, 5. Figur 10, während B eine Wellenform bezeichnet, die in dem Durchlaßbereich W am schmalsten ist, wie dies in Figur 11 dargestellt ist.
Die Veränderung der Ausbreitungspfadlängen dc und dr, die den Veränderungen der in Figur 10 dargestellten Wellenform zu der in Figur 11 dargestellten und umgekehrt entspricht, finden mit der Änderung des Durchlaßbereiches fortlaufend statt.
Mit den Zeichen a und b in Tabelle 1 sind Frequenzcharakteristika bezeichnet, deren jeweilige Wellenform denen der Figuren 10 und 11 nahekommen, jedoch nicht ausgewertet zu werden brauchten, weil bei ihnen im Durchlaßbereich eine sehr große Welligkeit auftrat.
Frequenzeigenschaften mit dem größten Durchlaßbereich bei geringer Welligkeit im Durchlaßbereich wurden erzielt, wenn die Ausbreitungspfadlängen dc und dr einer der nachfolgenden Gleichungen genügte.
dc = (α + m/2) L
dr = (β + n/2) L
α = 0,25 ± 0,05
β = 0 + 0,05 (n = 0)
β = 0 ± 0,05 (n > 0)
m, n = 0, 1, 2, 3,...
Es wird darauf hingewiesen, daß der Bereich von a und ß in den oben angegebenen Gleichungen sich auf den Fall bezieht, daß für den Durchlaßbereich eine Toleranz von 10 % gilt.
Für die Ausbreitungspfadlängen dc und dr wurde festgestellt, daß, wenn der Teilungsabstand p des Reflektors 5 verändert wurde, um dem Durchlaßbereich zu entsprechen, der größte Durchlaßbereich erzielt werden konnte, wenn der Teilungsabstand des Reflektors 5 gleich 1,03 war, wie in Figur 4 dargestellt. Dazu ist zu bemerken, daß der Bereich des Teilungsabstandes p des Reflektors 5 sich auf den Fall bezieht, wo die Toleranz des Durchlaßbereiches 10 % ist, ähnlich wie für die Ausbreitungspfadlänge.
In Figur 5 ist die Frequenzcharakteristik des longitudinalen elastischen Oberflächenwellen-Kopplungsfilters mit drei Elektroden dargestellt, dessen Verhältnis Ni/No von Fingerelektrodenpaaren bei Eingangselektroden und Ausgangselektrode, dessen Ausbreitungspfadlängen dc und dr und dessen Teilungsabstand p des Reflektors wie oben beschrieben begrenzt sind.
Aus Figur 5 geht hervor, daß feine Nebenzipfel unmittelbar außerhalb des Durchlaßbereiches zur Seite der hohen Frequenz hin erzeugt werden und dieser Bereich mit C bezeichnet ist. Der Grund dafür liegt darin, daß auf dem 41º Y-Schnitt Lithiumniobatsubstrat mit X-Ausbreitung ein großer Unterschied in der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elastischen Oberflächenwelle an der freien Oberfläche und der Metalloberfläche herrscht und es zu einer großen Phasendifferenz der elastischen Oberflächenwelle auf den beiden Oberflächen kommt. Die mit A bezeichnete Frequenz ist die Frequenz, die sich aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elastischen Oberflächenwelle auf der Metalloberfläche und der Periodenlänge der Elektrode errechnet, und die durch B symbolisierte Frequenz ist jene, die sich aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elastischen Oberflächenwelle auf der freien Oberfläche und der Periodenlänge der Elektrode errechnet. Im obigen Fall beträgt die Breite Lm der Fingerelektrode 1,27 µm, die Breite Lg des Abstandes zwischen den Fingerelektroden 1,27 µm, die periodische Länge L der Fingerelektrode ist 5,08 µm, der Bereich des Ineinandergreifens der Fingerelektroden ist 40L, Ni ist gleich 9,5 Paare von Fingerelektroden für die Eingangselektroden, No ist gleich 1 3,5 Paare an Fingerelektroden für die Ausgangselektroden, das Verhältnis Ni/No ist gleich 0,70, die Reflektoren weisen 1 50 Teile auf; die Länge dc des Ausbreitungspfades beträgt 1,27 µm (a = 0,25, m = 0), die Länge dr des Ausbreitungspfades beträgt 0,00 µm (β = 0, m = 0) und der Teilungsabstand p ist 1,030.
Aus dieser Beschreibung geht hervor, daß mit der vorliegenden Ausführungsform gegenüber den Frequenzeigenschaften des konventionellen longitudinalen elastischen Oberflächenwellen-Kopplungsfilters mit drei Elektroden nach Figur 1 2 ein großer Durchlaßbereich bei geringer Welligkeit ebenso erzielt werden kann wie ausgezeichnete Frequenzcharakteristika mit großer Dämpfung außerhalb des Durchlaßbereiches.

Ausführungsform 2

Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform gleichen piezoelektrisches Substrat und der Aufbau des longitudinalen elastischen Oberflächenwellen-Kopplungsfilters der ersten Ausführungsform einander; der Elektrodenaufbau istjedoch verändert, wie nachfolgend beschrieben wird.
Figur 6 stellt die Frequenzcharakteristik dar, wenn die Breite der Fingerelektrode Lm für Eingangselektroden 3 und Ausgangselektroden 4 und die Belegungsrate der Fingerelektrodenbreite im Einheitsabschnitt zur Breite des Abstandes zwischen den Fingerelektroden Lm/(Lm + Lg) gleich 0,40 ist, d.h. die Breite Lm der Fingerelektroden beträgt 1,016 µm und die Breite Lg des Abstandes zwischen den Fingerelektroden beträgt 1,524 µm. Wird Lm/(Lm + Lg) kleiner als 0,5 verschwinden die in Figur 5 mit C bezeichneten feinen Nebenzipfel außerhalb des Durchlaßbereiches auf der Seite der hohen Frequenz des Durchlaßbereiches; außerdem kann der Durchlaßbereich vergrößert werden. Beim Untersuchen des Verhältnisses von Durchlaßbreite und Welligkeit im Durchlaßbereich ergibt sich bei Änderung des Wertes Lm/(Lm + Lg) ein in Figur 7 dargestelltes Ergebnis. Daraus ergibt sich, daß zwar der Durchlaßbereich vergrößert wird, wenn der Wert Lm/(Lm + Lg) auf unter 0,5 verringert wird, sich aber die Welligkeit im Durchlaßbereich erhöht. Wird in Figur 7 der Durchlaßbereich auf über 35 MHz erhöht und die Welligkeit im Durchlaßbereich auf unter 2 dB verringert, dann liegt der Wert Lm/(Lm + Lg) im Bereich oberhalb von 0,30 und unter 0,45.
Wird bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Wert für Lm/(Lm + Lg)auf einen Wert oberhalb 0,30 und unterhalb 0,45 eingestellt, dann ist es möglich einen großen Durchlaßbereich bei geringer Welligkeit zu erreichen und ebenfalls ausgezeichnete Frequenzeigenschaften zu erzielen, die im Vergleich zum konventionellen longitudinalen elastischen Oberflächenwellen-Kopplungsfilter mit drei Elektroden außerhalb des Durchlaßbereiches eine starke Dämpfung aufweisen.
Aus Figur 8 geht hervor, daß bei einem Serienverbund einer Mehrzahl von longitudinalen elastischen Oberflächenwellenfiltern mit drei Elektrodenpaaren nach der vorliegenden Erfindung eine noch größere Dämpfung außerhalb des Durchlaßbereiches erzielt werden kann. Weiterhin kann eine noch weiter verstärkte Dämpfung außerhalb des Durchlaßbereiches dadurch erreicht werden, daß mindestens eine oder aber mehrere Eingangs- oder Ausgangselektroden mit einer apodisierten Elektrode oder einer zumindest in einem Abschnitt verdünnten Elektrode belastet werden.
Aus dieser Beschreibung geht hervor, daß nach der vorliegenden Erfindung ein elastisches Oberflächenwellenfilter mit einem piezoelektrischen Substrat geschaffen wird, dessen elektromechanischer Kopplungsfaktor (K²) größer ist als 10 %; daß dieses Filter insgesamt drei Sätze von Eingangselektroden und Ausgangselektroden aufweist, die jeweils eine Mehrzahl von Fingerelektroden in Kammform enthalten und auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet sind, sowie Reflektoren, die an einander entgegengesetzten Seiten von Eingangs- und Ausgangselektroden angeordnet sind. Die Anzahl von Fingerelektrodenpaaren der Eingangselektroden ist gegenüber der der Ausgangselektroden unterschiedlich. Mit dem oben beschriebenen Aufbau wird ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes elastisches Oberflächenwellenfilter mit großer Durchlaßbreite, geringer Welligkeit und erhöhter Dämpfung außerhalb des Durchlaßbereiches geschaffen.

Claims

1. Elastisches Oberflächenwellenfilter mit einem piezoelektrischen Substrat (6), dessen elektromechanischer Kopplungsfaktor (K ) größer ist als 10 %, insgesamt drei Sätzen Eingangselektroden (3) und Ausgangselektroden (4), die jeweils eine Mehrzahl an Fingerelektrodenpaaren (7, 8) in Kammform enthalten und auf dem piezoelektrischen Substrat (6) gebildet sind, und Reflektoren (5), die seitlich der genannten Elektroden an den Außenseiten des Filters angeordnet sind, wobei die Anzahl der Fingerelektrodenpaare (7) der genannten Eingangselektroden (3) sich von der Anzahl der Fingerelektrodenpaare (8) der Ausgangselektroden (4) unterscheidet; dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Ni/No der Anzahl von Fingerelektrodenpaaren Ni der Eingangselektroden (3) zur Anzahl von Fingerelektrodenpaaren No der Ausgangselektroden (4) 0,70 ± 0,07 ist.

2. Elastisches Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1, dessen piezoelektrisches Substrat aus 41º Y-Schnitt Lithiumniobat mit X-Fortpflanzung besteht.

3. Elastisches Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1, bei dem das piezoelektrische Substrat aus 64º Y-Schnitt Lithiumniobat mit X-Fortpflanzung besteht.

4. Elastisches Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem eine Fortpflanzungspfadlänge dc der einander gegenüberliegenden Eingangselektroden und Ausgangselektroden und eine Fortpflanzungspfadlänge dr der Reflektoren und der den genannten Reflektoren benachbarten Eingangselektroden und Ausgangselektroden einer der nachfolgenden Gleichungen genügt:

dc = (α + m/2) L

dr = (β + n/2) L

α = 0,25 ± 0,05

β = 0 + 0,05 (n = 0)

β = 0 ± 0,05 (n > 0)

m, n = 0, 1, 2, 3,...

wobei Perioden der genannten Eingangs- und Ausgangselektroden durch L dargestellt sind.

5. Elastisches Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Breite der Fingerelektroden und die Breite eines Zwischenraumes zwischen Fingerelektroden der genannten Reflektoren jeweils 1,030 ± 0,015 mal die Breite der Fingerelektroden bzw. die eines Zwischenraumes zwischen den Fingerelektroden der Eingangs- und Ausgangselektroden beträgt.

6. Elastisches Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Belegungsrate (Lm / (Lm + Lg)) der Breite (Lm) der Fingerelektroden in einem Einheitabschnitt der Fingerelektrodenbreite der Eingangs- und Ausgangselektroden und der Breite (Lg) eines Zwischenraumes zwischen den Fingerelektroden uber 0,30 und unter 0,45 liegt.

7. Elastisches Oberflächenwellenfilter, bei dem eine Mehrzahl von elastischen Oberflächenwellenfiltern nach einem der Ansprüche 1 bis 6 miteinander in Serie geschaltet ist.