專利名稱：壓電陶瓷濾波電路及壓電陶瓷濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電陶瓷濾波電路及壓電陶瓷濾波器。
這種壓電陶瓷濾波器用于，例如在各種移動(dòng)式通信機(jī)中用作中頻(IF)濾波器;以及用于調(diào)頻(FM)聲音多路接收機(jī)。作為壓電陶瓷濾波電路，由多個(gè)其中心頻率大體相等的能量封閉型壓電振子前后聯(lián)接的多段型壓電陶瓷濾波電路或陶瓷濾波器是眾所周知的。
作為對(duì)壓電陶瓷濾波電路及壓電陶瓷濾波器所要求的重要特性有插入損耗及群時(shí)延特性。插入損耗必須維持很低，以抑制使用濾波器后的信號(hào)衰減。在通頻帶內(nèi)傳送信號(hào)為了不發(fā)生起因于頻率的時(shí)間差，在此通頻帶范圍內(nèi)群時(shí)延特性希望出現(xiàn)的是盡可能平坦的特性。能量封閉型電壓振子是共振型濾波器，振幅特性和群時(shí)延特性不能獨(dú)立地控制。因此，過去使壓電振子的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Q盡可能低來改善群時(shí)延特性。
但是，用減小壓電振子的Q值來改善群時(shí)延特性的現(xiàn)有技術(shù)無可挽回地劣化了振幅特性，插入損耗極端地變大，濾波器傳送效率低下。要降低插入損耗，必要增大Q值，則又使群時(shí)延特性惡化。即，現(xiàn)有技術(shù)中要同時(shí)改善插入損耗和群時(shí)延特性是困難的。
本發(fā)明的目的是提供一種其插入損耗低和群時(shí)延特性的改善同時(shí)滿足的壓電陶瓷濾波電路及壓電陶瓷濾波器。
為了解決上述課題，本發(fā)明是含有多個(gè)壓電陶瓷濾波器的壓電陶瓷濾波電路，上述壓電陶瓷濾波器至少是二個(gè)，有不同的中心頻率，互相前后連接，設(shè)上述中心頻率的頻率差dFO之絕對(duì)值取為1dFO1，插入損耗為3dB以下的頻帶寬取為BW3時(shí)滿足O＜｜dFO｜/BW3＜0.8。
還有，本發(fā)明是在同一壓電陶瓷基板上有多個(gè)能量封閉型振動(dòng)部的壓電陶瓷濾波器，上述振動(dòng)部至少是二個(gè)，有互不相同的中心頻率，互相前后連接，設(shè)上述中心頻率的頻率差dFO的絕對(duì)值為｜dFO｜，插入損耗為3dB以下的通頻帶寬為BW3時(shí)，滿足O＜｜dFO｜/BW3＜0.8。
因?yàn)閴弘娞沾蔀V波器至少是兩個(gè)，有互不相同的中心頻率，互相前后連接，所以通過選定中心頻率的方法使合成各壓電陶瓷濾波器群時(shí)延特性得到在通頻帶內(nèi)平坦化的合成群時(shí)延特性是可能的。特別是滿足O＜｜dFO｜/WB3＜0.8的壓電陶瓷濾波電路，合成群時(shí)延特性在通頻帶內(nèi)顯著地平坦化，而且與以往用減小Q值來控制群時(shí)延特性不同，插入損耗不變大。上式中｜dFO｜為中心頻率的頻率差dFO的絕對(duì)值，BW3為插入損耗3dB以下的通頻帶寬。
適用本發(fā)明于在同一壓電基板上有多個(gè)能量封閉型振動(dòng)部的壓電陶瓷濾波器的場(chǎng)合使得比用多個(gè)壓電陶瓷濾波器作成一個(gè)壓電陶瓷濾波電路更緊湊。而且，得到其插入損耗不增大，合成群時(shí)延特性在通頻帶內(nèi)顯著地平坦化的壓電陶瓷濾波器。
本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點(diǎn)在下面敘述的詳細(xì)說明。


圖1是關(guān)于本發(fā)明的壓電陶瓷濾波器電路的電路圖。
圖2是表示群時(shí)延時(shí)間和插入損耗對(duì)壓電陶瓷濾波電路的頻率的關(guān)系之曲線圖。
圖3是表示插入損耗和群時(shí)延特性對(duì)壓電陶瓷濾波電路的頻率以頻率差為參變數(shù)的關(guān)系的圖。
圖4是關(guān)于本發(fā)明能量封閉型壓電陶瓷濾波器的平面圖。
圖5是圖4所示壓電陶瓷濾波器的底面圖。
圖6是關(guān)于本發(fā)明壓電陶瓷濾波器的另一實(shí)施例的平面圖。
圖7是關(guān)于本發(fā)明壓電陶瓷濾波器的又一實(shí)施例的平面圖。
圖8是表示關(guān)于本發(fā)明壓電陶瓷濾波器的又一實(shí)施例的斷面圖。
圖1表示由多個(gè)壓電陶瓷濾波器構(gòu)成的壓電陶瓷濾波電路中以通過耦合電容器3互相前后連接的二個(gè)壓電陶瓷濾波器1、2組成的壓電陶瓷濾波電路。
壓電陶瓷濾波器1、2有互相不同的中心頻率FO1，F(xiàn)O2，中心頻率F01和FO2的中心頻率差dFO之絕對(duì)值｜dFO｜＝｜FO2-FO1｜滿足下式，O＜｜dFO｜/BW3＜0.8
其中，BW3是插入損耗為3dB以下的通頻帶寬。
如上述，因?yàn)閴弘娞沾蔀V波器1、2有互相不同的中心頻率FO1及FO2，互相前后連接，所以，如圖2所示，通過選定中心頻率的辦法，使壓電陶瓷濾波回路的合成群時(shí)延特性通頻帶范圍內(nèi)平坦化是可能的。特別是，兩個(gè)壓電陶瓷濾波器的中心頻率差dFO的絕對(duì)值｜dFO｜滿足O＜｜dFO｜/BW3＜0.8將前后連接的各壓電陶瓷濾波器1、2的群時(shí)延特性合成，得到在通頻帶寬范圍內(nèi)顯著平坦化的合成群時(shí)延特性。
而且，和以往使Q值變小來控制群時(shí)延特性不同，插入損耗不增大。
參照?qǐng)D2，圖上表示出通過選定中心頻率差使壓電陶瓷濾波電路的合成群時(shí)延特性平坦化的結(jié)果。在圖2中，橫軸為頻率(MHZ)，左縱軸為增益(dB)，右縱軸為群時(shí)延時(shí)間(μS)。
如圖2所示，中心頻率FO1的壓電陶瓷濾波器群時(shí)延特性GDT1，和中心頻率為FO2的壓電陶瓷濾波器的群時(shí)延特性GDT2波峰和波谷重合而成。這樣一來，得到平坦化的群時(shí)延特性GDT。這里，BW3是壓電陶瓷濾波電路的插入損耗特性G的最大值在3dB以內(nèi)的頻帶寬。
下面，以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來說明。圖3是壓電陶瓷濾波器1、2的中心頻率FO1、FO2的中心頻率差dFO為0、20、40、60、80及100(KHz)場(chǎng)合的壓電陶瓷濾波電路之頻率與振幅和群時(shí)延特性關(guān)系的圖。圖3中，橫軸是頻率(MHz)，左縱軸是增益(dB)，右縱軸是群時(shí)延時(shí)間。
如圖3所示，相比于中心頻率差dFO為O(KHz)(｜dFO｜/BW3＝0)的場(chǎng)合的合成群時(shí)延特性GDT，60(KHz)(｜dFO｜/BW3＝0.33)的場(chǎng)合的合成群時(shí)延特性GDT比較平坦。進(jìn)而，相比于中心頻率差dFO為60(KHz)的場(chǎng)合的合成群時(shí)延特性GDT，100(KHz)(｜dFO｜/BW3＝0.55)的場(chǎng)合的合成群時(shí)延特性GDT比較平坦。而且，與以往用使Q值變小來控制群時(shí)延特性不同，插入損耗不增大。
圖4是在同一壓電基板上形成的一對(duì)能量封閉型壓電陶瓷濾波器的平面圖，圖5是圖4所示的壓電陶瓷濾波器的底面圖。圖中，10是壓電陶瓷基板，11是用絕緣樹脂構(gòu)成的外殼，20、30是振動(dòng)部，21、31是連接電極、22、32是驅(qū)動(dòng)電極，23、33也是驅(qū)動(dòng)電極，24、34是共同電極，25是電容器電極，26是接地電極，40、41、42是接線端。
振動(dòng)部20、30有互不相同的中心頻率FO1，F(xiàn)O2，相互前后連接。振動(dòng)部20、30的各中心頻率的頻率差dFO的絕對(duì)值為｜dFO｜，插入損耗是3dB以下的頻帶寬為BW3的時(shí)候，滿足O＜｜dFO｜/BW3＜0.8。
如上述，適用于在同一壓電基板上有多個(gè)能量封閉型的振動(dòng)部的壓電陶瓷濾波器的場(chǎng)合比用多個(gè)壓電陶瓷濾波器作成一個(gè)壓電陶瓷濾波電路來要緊湊。而且，插入損耗不增大，合成群時(shí)延特性在通頻帶范圍內(nèi)可以顯著地平坦化。
參照?qǐng)D6，圖中示出其一邊的振動(dòng)部上用絕緣物涂布的壓電陶瓷濾波器。圖中，對(duì)和圖4及圖5中有相同性的構(gòu)成部分以相同的參照符號(hào)表示。100是絕緣物。如圖6所示，用絕緣物100涂布的振蕩部20受質(zhì)量負(fù)荷后中心頻率FO1降低。從而，振動(dòng)部20的中心頻率FO1和未涂布絕緣物100的振動(dòng)部30的中心頻率FO2之間產(chǎn)生中心頻率差dFO。通過選定起因于質(zhì)量負(fù)荷的差別的中心頻率差dFO，合成群時(shí)延特性GDT平坦化了。
參照?qǐng)D7，圖中示出了在振動(dòng)部的電極上設(shè)膜厚差別而給與質(zhì)量負(fù)荷的壓電陶瓷濾波器。如圖7所示，膜厚較厚的驅(qū)動(dòng)電極22、23的振動(dòng)部20比膜厚較薄的驅(qū)動(dòng)電極32、33的振動(dòng)部30承受較大的質(zhì)量負(fù)荷，所以中心頻率FO1變低。從而，在持有較厚的膜厚的驅(qū)動(dòng)電極22、23的振動(dòng)部20和持有較薄膜厚的驅(qū)動(dòng)電極32、33的振動(dòng)部30之間產(chǎn)生中心頻率差dFO。通過選定此中心頻率差dFO，合成群時(shí)延特性GDT平坦化了。
參照?qǐng)D8，圖中示出了振動(dòng)部的壓電陶瓷基板的厚度互相不同的壓電陶瓷濾波器。由于壓電陶瓷基板的共振頻率與壓電陶瓷基板的厚度成反比例，所以在壓電陶瓷基板的厚度較薄的振動(dòng)部20的中心頻率FO1和壓電陶瓷基板的厚度較厚的振動(dòng)部30的中心頻率FO2之間產(chǎn)生中心頻率差dFO。通過選定基于厚度差別的中心頻率差dFO，合成群時(shí)延特性GDT平坦化了。
由上所述，根據(jù)本發(fā)明可以得到以下效果。
(a)與使Q值變小的以往控制群時(shí)延特性不同，能提供插入損耗不增大而得到在通頻帶范圍內(nèi)使群時(shí)延特性平坦化的壓電陶瓷濾波電路。
(b)能提供比起使用多個(gè)壓電陶瓷濾波器作成一個(gè)壓電陶瓷濾波電路來更緊湊的壓電陶瓷濾波器。
權(quán)利要求
1.一種含有多個(gè)壓電陶瓷濾波器的壓電陶瓷濾波電路，其特征是上述壓電陶瓷濾波器為至少兩個(gè)，各有不同的中心頻率，互相前后連接，將上述中心頻率的頻率差dF0的絕對(duì)值設(shè)為︱dF0︱，插入損耗為3dB以下的通頻帶寬設(shè)為BW3時(shí)，滿足0＜︱dF0︱BW3＜0.8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷濾波電路，其特征是，上述壓電陶瓷濾波器形成于同一壓電陶瓷基板上。
3.一種壓電陶瓷濾波器，在同一壓電陶瓷基板上有多個(gè)能量封閉型振動(dòng)部，其特征是所述的振動(dòng)部為至少兩個(gè)，各有不同的中心頻率，互相前后連接，將上述中心頻率的頻率差dFO的絕對(duì)值設(shè)為｜dFO｜，插入損耗為3dB以下的通頻帶寬設(shè)為BW3，滿足O＜｜dFO｜BW3＜0.8。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的壓電陶瓷濾波器，其特征是上述振動(dòng)部有互相不同的質(zhì)量負(fù)荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的壓電陶瓷濾波器，其特征是上述振動(dòng)部的所述質(zhì)量負(fù)荷是涂布的絕緣物形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的壓電陶瓷濾波器，其特征是所述振動(dòng)部的所述質(zhì)量負(fù)荷由電極的膜厚差別造成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的壓電陶瓷濾波器，其特征是所述振動(dòng)部的壓電陶瓷基板厚度互不相同。
全文摘要
多個(gè)壓電陶瓷濾波器有互不相同的中心頻率，互相前后連接。壓電陶瓷濾波器在中心頻率的頻率差dF
文檔編號(hào)H03H9/56GK1081795SQ9310768
公開日1994年2月9日 申請(qǐng)日期1993年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月7日
發(fā)明者加藤郁夫, 籾山剛 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社