專利名稱：聲表面波濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可以作為帶通濾波器的聲表面波(SAW)濾波器。更具體的，本發(fā)明涉及包括有第一和第二聲音通道的雙聲道(dual-track)聲表面波濾波器。
背景技術：
現(xiàn)已提出多種類型的包括有兩個聲音通道的雙聲道聲表面波濾波器。例如，專利文獻1公開號為2000-77974的日本未審查專利申請公開了一種包括兩個并行連接的聲音通道的聲表面波濾波器。這兩個聲音通道在通帶內(nèi)同相，而在通帶外則是反相的。
同時，專利文獻2公開號為2001-53581的日本未審查專利申請公開了一種具有被平行安置在一個壓電襯底上的提供第一和第二通道的第一和第二濾波器聲道的聲表面波濾波器。在該聲表面波濾波器中，第一濾波器聲道的輸入IDT電極與第二濾波器聲道的輸入IDT電極并聯(lián)，同時第一濾波器聲道的輸出IDT電極與第二濾波器聲道的輸出IDT電極并聯(lián)。第一和第二濾波器聲道在通帶內(nèi)是同相的，而在通帶外是反相的。而且，在依據(jù)專利文獻2中的聲表面波濾波器中，傳輸函數(shù)(最大值為3dB)的頻率，也就是第一和第二濾波器聲道的3dB中心頻率實質(zhì)上是彼此匹配的。
更具體地，在專利文獻1中公開的聲表面波濾波器被用作PCS中的IF濾波器。在PCS中，30dB帶寬與3dB帶寬之間的比率，也就是波形因數(shù)(S.F.)，其最大值大約是1.8。另一方面，用于W-CDMA方案或數(shù)字衛(wèi)星無線通信的IF濾波器要求有大約1.5或更低的波形因數(shù)。就是說，在濾波器特性曲線中通帶附近的曲線是陡峭的。
當專利文獻1中描述的雙聲道聲表面波濾波器被用于需要陡峭的濾波器特性曲線時，必須在一個寬的頻率范圍內(nèi)確保第一和第二聲音通道反相并具有相同的振幅的區(qū)域。然而，當試圖通過第一和第二聲音通道的主瓣部分來實現(xiàn)在一個寬的頻率范圍內(nèi)的具有相反的相位和相同的振幅的區(qū)域時，相位不能在一個足夠?qū)挼念l率范圍內(nèi)抵消，因為這兩個聲音通道的相位的傾斜度不同。也就是說，在通帶外留有一個大的響應。
在專利文獻2描述的聲表面波濾波器中，整個濾波器的濾波器特性曲線的陡度取決于任一個濾波器聲道的濾波器特征線的陡度。而且，在專利文獻1中為了提高通帶外的衰減，第一和第二濾波器聲道在通帶外反相。因此，濾波器特性曲線的陡度不能提高到比濾波器聲道中的任一個更陡。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一個雙聲道聲表面波濾波器，它的濾波器特性曲線的陡度被提高了同時頻帶外的響應也被有效地抑制了。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的聲表面波濾波器包括具有第一輸入轉(zhuǎn)換器(transducer)和第一輸出轉(zhuǎn)換器的第一聲音通道，該第一聲音通道被加權以便通過第一輸入轉(zhuǎn)換器和第一輸出轉(zhuǎn)換器定義一個第一傳遞函數(shù)，以及具有第二輸入轉(zhuǎn)換器和第二輸出轉(zhuǎn)換器的第二聲音通道，該第二聲音通道被加權以便通過第二輸入轉(zhuǎn)換器和第二輸出轉(zhuǎn)換器定義一個第二傳遞函數(shù)。第一和第二輸入轉(zhuǎn)換器并聯(lián)且第一和第二輸出轉(zhuǎn)換器并聯(lián)。第一和第二傳遞函數(shù)實質(zhì)上在通帶中同相并且在通帶外反相。該第二聲音通道的第二傳遞函數(shù)的帶寬比第一聲音通道的第一傳遞函數(shù)的帶寬窄，第二聲音通道的第二傳遞函數(shù)的第一旁瓣(side lobe)與第一聲音通道的第一傳遞函數(shù)的主瓣(main lobe)相位相反。
優(yōu)選地，通過并聯(lián)第一和第二聲音通道，第一聲音通道的第一傳遞函數(shù)的30dB的帶寬與一個合成傳遞函數(shù)的30dB的帶寬的比率值保持在大約100％到150％的范圍。該30dB的帶寬是一個頻率范圍，在該范圍中從峰值衰減的值是30dB。
每一個第一和第二聲音通道優(yōu)選地包括有一個橫向的聲表面波濾波器設備。
每一個第一和第二聲音通道優(yōu)選地包括一個單方向電極。
第一和第二聲音通道優(yōu)選地被安置在一個壓電襯底上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的雙聲道聲表面波濾波器包括第一和第二聲音通道。第一和第二聲音通道的輸入和輸出轉(zhuǎn)換器并聯(lián)，第一和第二傳遞函數(shù)在通帶內(nèi)實質(zhì)上是同相的，而在通帶外是反相的。第二聲音通道的帶寬比第一聲音通道的帶寬窄，并且第二聲音通道的第二傳遞函數(shù)的第一旁瓣與第一聲音通道的第一傳遞函數(shù)的主瓣相位相反。在該結構中，第一和第二傳遞函數(shù)具有相反的相位并且振幅相同的區(qū)域?qū)⒃谕◣獾囊粋€寬的頻率范圍內(nèi)獲得。因而，與公知的雙聲道聲表面波濾波器相比，該濾波器特性曲線的陡度和通帶外的衰減都有所提高。
當?shù)谝宦曇敉ǖ赖牡谝粋鬟f函數(shù)的30dB的帶寬與第一和第二傳遞函數(shù)的合成傳遞函數(shù)的30dB帶寬的比率最好保持在大約100％到150％的范圍之間時，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的濾波器特性曲線的陡度和通帶外的衰減的將更加可靠地提高。
每一個第一和第二聲音通道可以包括多種類型的聲表面波濾波器設備。當每一個聲音通道包括一個橫向聲表面波濾波器設備時，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選例則可得到橫向的雙聲道聲表面波濾波器。
當每一個第一和第二聲音通道包括一個單方向電極時，則可以得到一個低損耗雙聲道濾波器。
通過將第一和第二聲音通道安置在一個壓電襯底上，本發(fā)明優(yōu)選實施例的聲表面波濾波器則可做成包括有一個壓電襯底的單芯片的形式。
本發(fā)明的以上以及其他元件、特征、特性、步驟和有益效果將在隨后對結合附圖的優(yōu)選的實施例的描述中變得更加清楚。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的聲表面波濾波器的平面示意圖；圖2顯示圖1的優(yōu)選實施例的聲表面波濾波器中的第一和第二聲音通道及一個合成的傳遞函數(shù)的振幅和相位的特性曲線。
圖3顯示第一和第二聲音信道及合成的傳遞函數(shù)的振幅和相位特征線，其中第一聲音通道的30dB的帶寬與合成傳遞函數(shù)的30dB帶寬的比率大約為150％。
圖4顯示第一和第二聲音信道及合成的傳遞函數(shù)的振幅和相位特征線，其中第一聲音通道的30dB的帶寬與合成傳遞函數(shù)的30dB帶寬的比率大約為180％。
圖5顯示第一聲音通道的30dB帶寬的比率大約是120％、150％和180％的整個的聲表面波濾波器的衰減/頻率特性曲線。
具體實施例方式
以下，參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的聲表面波(SAW)濾波器的平面示意圖。
一個聲表面波濾波器1優(yōu)選地包括一個壓電襯底2，以及置于其上的第一和第二聲音通道3和4。在該優(yōu)選實施例中，第一聲音通道3的第一傳遞函數(shù)的帶寬比第二聲音通道4的第二傳遞函數(shù)的帶寬要寬。也就是說，第一聲音通道3定義為主聲道而第二聲音通道4定義為子聲道。
被安置在壓電襯底2上的第一聲音通道3包括第一輸入轉(zhuǎn)換器3a和第一輸出轉(zhuǎn)換器3b。每個第一輸入轉(zhuǎn)換器3a和第一輸出轉(zhuǎn)換器3b均包括有一個IDT電極，并且這些轉(zhuǎn)換器均被安置在聲表面波傳播方向上且相距所需的間隔。也就是說，第一聲音通道3包括了一個橫向的聲表面波濾波器設備。
同樣地，第二聲音通道4包括第二輸入轉(zhuǎn)換器4a和第二輸出轉(zhuǎn)換器4b。每個第二輸入轉(zhuǎn)換器4a和第二輸出轉(zhuǎn)換器4b均包括有一個IDT電極，并且這些轉(zhuǎn)換器均被安置在聲表面波傳播方向上且相距所需的間隔。也就是說，與第一聲音通道3相類似，第二聲音通道4包括了一個橫向的聲表面波濾波器設備。
第一輸入轉(zhuǎn)換器3a和第二輸入轉(zhuǎn)換器4a并聯(lián)。也就是說，第一和第二輸入轉(zhuǎn)換器3a和4a的熱端與一個熱輸入端5a連接，第一和第二輸入轉(zhuǎn)換器3a和4a的接地端與一個接地輸入端5b連接。
而且，第一輸出轉(zhuǎn)換器3b和第二輸出轉(zhuǎn)換器4b并聯(lián)。也就是說，第一和第二輸出轉(zhuǎn)換器3b和4b的熱端與熱輸出端6a連接，第一和第二輸出轉(zhuǎn)換器3b和4b的接地端與接地輸出端6b進行連接。
第一聲音通道3被加權以便通過第一輸入轉(zhuǎn)換器3a和第一輸出轉(zhuǎn)換器3b定義第一傳遞函數(shù)。同樣地，第二聲音通道4被加權以便通過第二輸入轉(zhuǎn)換器4a和第二輸出轉(zhuǎn)換器4b定義第二傳遞函數(shù)。
在該優(yōu)選實施例中，第一傳遞函數(shù)的30dB帶寬與第一和第二傳遞函數(shù)的合成的傳遞函數(shù)的30dB帶寬的比率最好約為120％。
第一和第二傳遞函數(shù)在通帶內(nèi)實質(zhì)上具有相同的相位，而在通帶外實質(zhì)上具有相反的相位。
因此，如在專利文獻1所描述的公知的聲表面波濾波器中，第一和第二傳遞函數(shù)在通帶外實質(zhì)上具有相反的相位，所以相反的相位可以互相抵消以便產(chǎn)生衰減。
然而，當通過主瓣抵消相位時，衰減僅僅在一個小的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生。其原因如下。即是，在中心頻率附近同相的第一和第二聲音通道3和4的相位必須要改變以便在通帶兩端反相。由于第一聲音通道3的相位傾斜度與第二聲音通道4的不同，它們的相位完全反相的區(qū)域就被限制在一個非常窄的頻率范圍內(nèi)。
在該優(yōu)選實施例中，第二聲音通道4的帶寬比第一聲音通道3的窄，第二聲音通道4的第二傳遞函數(shù)的第一旁瓣與第一聲音通道3的相反，以便相位能在一個寬得多的頻率范圍內(nèi)互相抵消。對此參見圖2。
圖2闡明了優(yōu)選實施例中的聲表面波濾波器1的原理同時也顯示了第一和第二聲音通道3和4的振幅和相位特性曲線。如圖2所示，第二聲音通道4的帶寬比第一聲音通道3的帶寬要窄。而且，第二聲音通道4的第二傳遞函數(shù)的第一旁瓣與第一聲音通道3的第一傳遞函數(shù)的主瓣的相位相反。也就是說，定義為主聲道的第一聲音通道3的第一傳遞函數(shù)的主瓣與定義為子聲道的第二聲音通道的第二傳遞函數(shù)的第一旁瓣消去相位。也就是說，定義為子聲道的第二聲音通道4的相位在第二聲音通道4的主瓣外在第一個衰減區(qū)域突然反轉(zhuǎn)，同時相位的傾斜度依然保持。因此，第一和第二聲音通道3和4在第二聲音通道4的整個第一旁瓣之上實質(zhì)上是反相的。
因此，在該優(yōu)選實施例中，濾波器特性曲線的陡峭明顯增加，同時，通帶外的衰減大大改善。
而且，因為定義為子聲道的第二聲音通道4的相位突然反轉(zhuǎn)，所以在通帶中通道3和4同相的頻率范圍增加了。結果，濾波器特性曲線在通帶內(nèi)的平坦度大大改善。
當定義為主聲道的第一聲音通道3的帶寬太寬時，濾波器特性曲線的陡度的增加與通帶外衰減的增加不能同時輕易地取得。在該優(yōu)選實施例當中，第一傳遞函數(shù)的30dB的帶寬與從目標特性曲線的峰值開始的衰減是30dB的頻帶，也就是說，30dB的帶寬的比率，大約是120％。由于這樣的安排，濾波器特性曲線的陡度和通帶外的衰減能同時提高。
聲表面波濾波器的構造并不僅限于以上所描述的優(yōu)選實施例。當定義為主聲道的第一聲音通道3的30dB的帶寬與和第一和第二聲音通道3和4并聯(lián)而獲得的合成傳遞函數(shù)的30dB帶寬的比率在大約100％到150％的范圍中時，濾波器特性曲線的陡度和通帶外的衰減能同時增加。對此參見圖3至5。
圖3顯示了聲表面波濾波器1的第一和第二聲音通道及合成傳遞函數(shù)的振幅和相位的特性曲線，其中主聲道的第一傳遞函數(shù)的30dB的帶寬與合成傳遞函數(shù)的30dB的帶寬的比率最好約為150％。
圖4顯示了聲表面波濾波器1的第一和第二聲音通道及合成傳遞函數(shù)的振幅和相位的特性曲線，其中主聲道的第一傳遞函數(shù)的30dB的帶寬與合成傳遞函數(shù)的30dB的帶寬的比率最好約為180％。
圖5顯示了第一傳遞函數(shù)的30dB的帶寬與合成傳遞函數(shù)的30dB的帶寬的比率最好約為120％、150％和180％的聲表面波濾波器1的衰減/頻率特性曲線。
當比率大約是120％或150％時，從圖3至圖5中可以清楚的看出，濾波器特性曲線的陡度和通帶外的衰減被提高了。另一方面，當比率是大約180％時，通帶外的衰減大約是35dB，但這并不充分。當比率增加到180％時，為了滿足在一個寬的頻率范圍內(nèi)具有相同的振幅和相反的相位的條件，而設計作為子聲道的第二聲音通道4是很困難的。
作為主聲道的第一聲音通道3的30dB的帶寬與合成傳遞函數(shù)的30dB的帶寬的比率不能低于大約100％，因此，比率的極限值大約為100％。
第一和第二聲音通道3和4的第一和第二輸入轉(zhuǎn)換器3a和4a以及第一和第二輸出轉(zhuǎn)換器3b和4b包括有IDT電極，它們被加權以便具有第一和第二傳遞函數(shù)。優(yōu)選地，每個轉(zhuǎn)換器包括有一個單方向電極，如上面專利文獻1中所述。
本發(fā)明并不僅限于上述每個實施例，在權利要求范圍內(nèi)的各種修改都是可以的。對不同的優(yōu)選實施例的技術特征的適當組合所產(chǎn)生的實施例也應包括在本發(fā)明的技術范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種聲表面波濾波器包括第一聲音通道，包括第一輸入轉(zhuǎn)換器和第一輸出轉(zhuǎn)換器，該第一聲音通道被加權來通過該第一輸入轉(zhuǎn)換器和第一輸出轉(zhuǎn)換器定義一個第一傳遞函數(shù)；以及第二聲音通道，包括第二輸入轉(zhuǎn)換器和第二輸出轉(zhuǎn)換器，該第二聲音通道被加權來通過該第二輸入轉(zhuǎn)換器和第二輸出轉(zhuǎn)換器定義一個第二傳遞函數(shù)；其中該第一和第二輸入轉(zhuǎn)換器并聯(lián)且該第一和第二輸出轉(zhuǎn)換器并聯(lián)；該第一和第二傳遞函數(shù)實質(zhì)上在通帶內(nèi)同相而在通帶外反相；并且該第二聲音通道的帶寬比該第一聲音通道的帶寬窄，該第二聲音通道的第二傳遞函數(shù)的第一旁瓣與該第一聲音通道的第一傳遞函數(shù)的主瓣相位相反。
2.根據(jù)權利要求1的聲表面波濾波器，其中該第一聲音通道的第一傳遞函數(shù)的30dB的帶寬與通過并聯(lián)該第一和第二聲音通道得到的合成傳遞函數(shù)的30dB的帶寬的比率大約在100％到150％的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1的聲表面波濾波器，其中每個第一和第二聲音通道都包括一個橫向聲表面波濾波器設備。
4.根據(jù)權利要求1的聲表面波濾波器，其中每個第一和第二聲音通道都包括一個單方向電極。
5.根據(jù)權利要求1的聲表面波濾波器，其中該第一和第二聲音通道被安置在一個壓電襯底上。
6.根據(jù)權利要求1的聲表面波濾波器，其中該第一聲音通道的第一傳遞函數(shù)的30dB的帶寬與通過并聯(lián)該第一和第二聲音通道得到的合成傳遞函數(shù)的30dB的帶寬的比率大約為120％。
7.根據(jù)權利要求1的聲表面波濾波器，其中該第一聲音通道定義為主聲道，該第二聲音通道定義為子聲道。
8.根據(jù)權利要求1的聲表面波濾波器，其中每個第一輸入轉(zhuǎn)換器和第一輸出轉(zhuǎn)換器都包括一個IDT電極，該電極設置在聲表面波設備的傳播方向上并相隔一定的距離。
9.根據(jù)權利要求1的聲表面波濾波器，其中每個第二輸入轉(zhuǎn)換器和第二輸出轉(zhuǎn)換器都包括一個IDT電極，該電極設置在聲表面波設備的傳播方向上并相隔一定的距離。
全文摘要
一種表面聲音濾波器包括第一聲音通道，它有第一輸入/輸出轉(zhuǎn)換器并且它通過該第一輸入/輸出轉(zhuǎn)換器來定義一個第一傳遞函數(shù)，以及第二聲音通道，它有第二輸入/輸出轉(zhuǎn)換器并且它通過該第二輸入/輸出轉(zhuǎn)換器來定義一個第二傳遞函數(shù)。第一和第二聲音通道是并聯(lián)的。第一和第二傳遞函數(shù)在通帶內(nèi)實質(zhì)上是同相的，而在通帶外實質(zhì)上是反相的。第二聲音通道的帶寬比第一聲音通道的帶寬窄。第二傳遞函數(shù)的第一旁瓣與第一傳遞函數(shù)的主瓣相位相反。
文檔編號H03H9/25GK1518217SQ200310122279
公開日2004年8月4日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權日2003年1月9日
發(fā)明者木藤英雄 申請人:株式會社村田制作所