梯形滤波器，分路滤波器，以及通信设备的制作方法

专利名称：梯形滤波器，分路滤波器，以及通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及梯形滤波器和分路滤波器，尤其是涉及用于像便携式电话这样的通信设备的梯形滤波器和分路滤波器，并涉及通信设备。
背景技术：
近些年来，在减小像便携式电话这样的通信设备的尺寸和重量方面已经取得了显著的技术进步。为了实现这种技术进步，已经实现了对具有多种功能的组合部件的开发以及每个部件的简化和小型化。尤其是，需要改进声表面波滤波器的性能。
具有被交替地布置在串联支路和并联支路上的声表面波共振器的梯形声表面波滤波器是这种声表面波滤波器的一种。
如图23所示，一种众所周知的梯形声表面波滤波器100包括两个串联共振器S111和S112以及三个并联共振器P111、P112和P113。同样，在该梯形声表面波滤波器100中，并联共振器P111、P112和P113的反共振频率(anti-resonant frequency)fpa100被设置成与串联共振器S111和S112的共振频率fsr100基本上相等。因为用于设置并联共振器P111、P112和P113的反共振频率fpa100和串行共振器S111与S112的共振频率fsr100的条件被限制在梯形声表面波滤波器100中，因此存在的问题是难以增大通带的宽度。
在以下的专利文件中公开了梯形声表面波滤波的其他例子专利文件1，日本未审查的专利申请公开No.10-126212；专利文件2，日本未审查的专利申请公开No.10-303698；以及专利文件3，日本未审查的专利申请公开No.9-167937。
根据在专利文件1中公开的一种梯形声表面波滤波器，布置梯形声表面波滤波器100，以致串联共振器的共振频率fsr100与并联共振器的反共振频率fpa100被设置成满足条件fsr100＞fpa100。这种布置增大了串联共振器与并联共振器之间的频率间隔。从而，增大了梯形声表面波滤波器的通带宽度。
然而，利用专利文件1的布置，虽然串联共振器与并联共振器之间的频率间隔增大了，但是在通带中产生了波纹(ripple)，并且电压驻波比(VSWR)增大了。这样限制了带宽的增大。
根据在专利文件2中公开的一种梯形声表面波滤波器，布置梯形声表面波滤波器100，以致其中一个串联共振器的共振频率与另一个串联共振器的共振频率不同。从而，提高了梯形声表面波滤波器中的功率阻抗(power resistance)。
然而，利用专利文件2的布置，当两个串联共振器的阻抗被组合时，这两个串联共振器的组合共振频率必须基本上等于并联共振器的反共振频率。这种布置提供了一个在并联共振器的共振频率与两个串联共振器中较低的反共振频率之间的通带宽度。利用这种布置，随着两个串联共振器的共振频率之间的频率间隔的增大，带宽随之减小。
如图24所示，在专利文件3中公开的一种梯形声表面波滤波器200包括三个串联共振器S211、S212和S213以及两个并联共振器P211和P212。在该梯形声表面波滤波器200中，串联共振器S211、S212和S213的共振频率被设置成与并联共振器P211和P212的反共振频率基本上相等。一个电感器L211被并联加到串联共振器S213上，从而使串联共振器S213的反共振频率偏移到更高的频率，这样增大了高于该梯形声表面波滤波器的通带的频率处的衰减。
然而，利用专利文件3的布置并不能增大梯形声表面波滤波器的带宽。
如上所述，由于常规的梯形声表面波滤波器中的各种问题，因此难以利用已知的布置增大梯形声表面波滤波器的通带宽度。
在包括具有硅(Si)基板和振动部分的压电薄膜共振器的梯形滤波器中也会产生上述问题。硅基板具有开口或凹口。配置振动部分，以致压电薄膜的顶面和底面被至少一对相对的上部电极与下部电极夹在中间，该压电薄膜由至少一层或多层例如氧化锌(ZnO)和氮化铝(AIN)制成，并且置于该开口或凹口上面。

发明内容
为了解决上述的已知问题，本发明的优选实施例提供一种具有增大的通带宽度的梯形滤波器，一种包括该梯形滤波器的分路滤波器，以及一种具有该梯形滤波器和该分路滤波器的通信设备。
根据本发明一个优选实施例的梯形滤波器包括串联支路共振器和并联支路共振器。串联支路滤波器与并联支路滤波器交替地相互连接。每个串联支路共振器是与一个电感器并联的第一串联支路共振器或者是没有与一个电感器连接的第二串联支路共振器。关系式fsr1＜fsr2被满足，其中fsr1表示第一串联支路共振器的共振频率，fsr2表示第二串联支路共振器的共振频率。
利用上述的布置，第一串联支路共振器与第二串联支路共振器之间的共振频率差增大了共振频率与反共振频率之间的间隔。因此，增大了梯形滤波器的带宽。而且，把电感器附加到第一串联支路共振器上增大了通带外的衰减。同样，由于仅仅通过把电感器并联加到梯形滤波器中的至少一个串联支路共振器来增大带宽，从而没有增大梯形滤波器的尺寸，由此能够实现小型化和性能改善。
而且，具有上述布置的梯形滤波器优选地满足关系fsr1＜fpa＜fsr2，其中fpa表示并联支路共振器的反共振频率。
而且，具有上述布置的梯形滤波器优选地满足关系fpa×0.995＜(fsr1+fsr2)/2＜fpa×1.01，其中fpa表示并联共振器的反共振频率。
具有上述布置的梯形滤波器优选地满足关系fsa2＜fsa1’，其中fsa1’表示第一串联支路共振器的反共振频率，该反共振频率是通过由于与第一串联支路共振器并联的电感器的工作而造成的偏移(shifting)所获得的，fsa2表示第二串联支路共振器的反共振频率。
在具有上述布置的梯形滤波器中，第一串联支路共振器的共振频率优选地与第二串联支路共振器的共振频率不同。
具有上述布置的梯形滤波器优选地进一步包括一个封装(package)，并且并联的电感器被布置在该封装中。因此，设备的尺寸被减小了。
在具有上述布置的梯形滤波器中，共振器优选地是一个包括一个压电基板和多个被布置在该压电基板上的叉指电极换能器的二端声表面波共振器(one-terminal pair surface acoustic wave resonator)。
在具有上述布置的梯形滤波器中，共振器优选地是一个压电薄膜共振器，该压电薄膜共振器包括一个具有开口或凹口的基板和一个振动部分，配置振动部分，以致包括至少一层并且被布置在该开口或凹口上面的压电薄膜的顶面和底面被至少一对电极夹在中间。
根据本发明另一个优选实施例的分路滤波器包括上述任意一个梯形滤波器。
根据本发明又一个优选实施例的通信设备具有上述任意一个梯形滤波器或上述分路滤波器。
利用上述包括一个具有增大的带宽和在低于通带的频率处的大衰减的梯形滤波器的布置，提供了一种具有大通带宽度和在低于通带的频率处的大衰减的分路滤波器和通信设备。
在多个第一串联支路共振器具有相互不同的共振频率的情况下，平均共振频率或在该平均共振频率附近的期望共振频率被称为共振频率fsr1。这点也适用于第二串联支路共振器的共振频率、第一串联支路共振器的反共振频率以及第二串联支路共振器的反共振频率。
如上所述，根据本发明优选实施例的梯形滤波器包括相互交替连接的多个串联支路共振器和并联支路共振器。每个串联支路共振器是与一个电感器并联的第一串联支路共振器或者是没有与一个电感器相连的第二串联支路共振器。关系fsr1＜fsr2得到满足，其中fsr1表示第一串联支路共振器的共振频率，fsr2表示第二串联支路共振器的共振频率。
利用上述的布置，增大了带宽和通带外的衰减。而且，由于仅仅通过把电感器并联加到梯形滤波器中的至少一个串联支路共振器来增大带宽，因此能够实现小型化和性能改善。
根据本发明的各种优选实施例，梯形滤波器、包含该梯形滤波器的分路滤波器以及包括该梯形滤波器和该分路滤波器的通信设备在通带附近显示出良好的频带外衰减特性。尤其是，梯形滤波器、分路滤波器以及通信设备提供了大通带宽度，并显示出在低于通带的频率处的大衰减特性。因此，大大改善了通信设备的传输特性，从而使通信设备适用于通信领域。
由以下参照附图的优选实施例的详细说明，本发明的其它特征、要素、特性以及优点将变得更清楚。


图1是一个作为根据本发明第一实施例的梯形滤波器的声表面波滤波器的电路图；图2是一个具有声表面波滤波器的封装的平面图；图3A所示的曲线图显示了在声表面波滤波器中的两个串联共振器的阻抗合成之前的状态；图3B所示的曲线图显示了在声表面波滤波器中的两个串联共振器的阻抗合成之后的状态；图4所示的曲线图显示了声表面波滤波器的传输特性；图5所示的曲线图显示了声表面波滤波器的反射特性(VSWR)和带宽；图6所示的等效电路图显示了一个在声表面波滤波器中与一个电感器并联的串联共振器的状态；图7所示的曲线图显示了声表面波滤波器中的串联共振器的阻抗的频率特性；图8所示的曲线图显示了串联共振器的阻抗和并联共振器的阻抗之间的关系；图9是一个在声表面波滤波器中的并联共振器的反共振频率处的等效电路图；图10是根据比较例1和比较例2的梯形声表面波滤波器的电路图；图11所示的曲线图显示了根据比较例1的梯形声表面波滤波器的传输特性；图12所示的曲线图显示了根据比较例1的梯形声表面波滤波器的反射特性和带宽；图13所示的曲线图显示了根据比较例2的梯形声表面波滤波器的传输特性；
图14所示的曲线图显示了根据比较例2的梯形声表面波滤波器的反射特性和带宽；图15A显示了在根据一个实施例的梯形声表面波滤波器中的阻抗合成之前和合成之后的状态；图15B显示了在根据比较例3的梯形声表面波滤波器中的阻抗合成之前和合成之后的状态；图15C显示了在一种已知的梯形声表面波滤波器中的阻抗合成之前和合成之后的状态；图15D显示了在根据比较例2的梯形声表面波滤波器中的阻抗合成之前和合成之后的状态；图16所示的曲线图显示了根据实施例的声表面波滤波器的传输特性以及根据比较例4的梯形声表面波滤波器的传输特性；图17A是具有一个开口的、用于根据本发明第二优选实施例的梯形滤波器的压电薄膜共振器之一的横截面图；图17B是具有一个凹口的、用于根据本发明第二优选实施例的梯形滤波器的压电薄膜共振器之一的横截面图；图18是具有根据本发明一个优选实施例的压电薄膜共振器的梯形滤波器的电路图；图19是根据本发明一个优选实施例的梯形滤波器的平面图；图20是从图19中的箭头I-I方向上取的梯形滤波器的横截面图；图21所示的框图显示了根据本发明一个优选实施例的分路滤波器；图22所示的框图显示了一个包括根据本发明一个优选实施例的梯形滤波器的通信设备的主要部分；图23是一种已知的梯形声表面波滤器的电路图；以及图24是一种根据现有技术的梯形声表面波滤波器的电路图。
具体实施例方式
第一优选实施例以下将参照图1-16说明作为根据第一优选实施例的梯形滤波器的声表面波滤波器1。
参照图1所示的电路图，根据第一优选实施例的梯形声表面波滤器1优选地包括以梯形结构被布置在压电基板10上的两个串联共振器S1和S2(第一串联支路共振器S1和第二串联支路共振器S2)以及三个并联共振器P1、P2和P3(并联支路共振器P1、P2和P3)。并且，在声表面波滤波器1中，电感器Lp与串联共振器S1并联设置。而且，在声表面波滤波器1中，满足关系fsr1＜fsr2，其中fsr1表示串联共振器S1的共振频率，fsr2表示串联共振器S2的共振频率。为了把串联共振器S1的共振频率设置成与串联共振器S2的共振频率不同，例如，优选地使串联共振器S1的节距(pitch)与串联共振器的节距不同。
图2显示了声表面波滤波器1的布置的一个具体例子。如图2所示，一个包括被布置在压电基板10上的串联共振器S1和S2以及并联共振器P1、P2和P3的芯片被安装在封装PKG中。电感器Lp被提供在封装PKG中，并且经过接合线(bonding wire)与串联共振器S1并联。
串联共振器S1和S2分别与在封装PKG中提供的信号端T1和T2连接。并且，并联共振器P1和P2经过接合线与在封装PKG中提供的接地端T4连接，并联共振器P3经过接合线与在封装PKG中提供的接地端T3连接。
如图2所示，串联共振器S1和S2以及并联共振器P1、P2和P3中的每一个都是包括一个叉指换能器(transducer)和多个把该叉指换能器夹在中间的反射器的声表面波滤波器。
一般来说，在梯形声表面波滤波器中，为满足通带中的匹配条件，并联共振器的反共振频率fpa被设置成与串联共振器的共振频率fsr基本上相等。
反之，在一个共振器的共振频率与另一个共振器的共振频率不同的情况下，产生了两个不同的共振频率的组合共振。因此，对于其中一个串联共振器的共振频率不等于另一个串联共振器的共振频率的梯形声表面波滤波器来说，为满足通带中的匹配条件，fr0被设置成与fpa基本上相等，其中fr0表示串联共振器的组合共振频率。在此，梯形声表面波滤波器提供了在并联共振器的共振频率fpr与串联共振器的反共振频率fsa之间的共振频率。
如图3A所示，在根据第一优选实施例的声表面波滤波器1中，串联共振器S1的共振频率fsr1优选地与串联共振器S2的共振频率fsr2不同，以便满足条件fsr1＜fsr2。而且，由于电感器Lp与串联共振器S1并联，使串联共振器S1的反共振频率fsa1偏移到fsa1’，以致高于串联共振器S2的反共振频率fsa2。
反之，当串联共振器S 1和S2的阻抗被组合时，串联共振器S1和S2的组合共振频率为fsr0，如图3B所示。同样，在声表面波滤波器1中，组合共振频率fsr0被设置成与并联共振器的反共振频率fpa基本上相等。
因此，声表面波滤波器1提供了在并联共振器的共振频率fpr与没有与电感器Lp连接的串联共振器S2的反共振频率fsa2之间的通带宽度。从而增大了带宽。而且，由于通过把电感器并联加到串联共振器S1上使反共振频率fsa1向更高的频率偏移，由此获得串联共振器S1的反共振频率fsa1’，从而增大了在高于通带的频率处的频带外衰减。
现在将说明一个实施例，在该实施例中，根据第一优选实施例的声表面波滤波器1中的串联共振器S1和S2以及并联共振器P1、P2和P3的每一个的特定参数都被改变。表1显示了串联共振器S1和S2以及并联共振器P1、P2和P3的电极指(electrode finger)的参数(共振频率、对数以及交叉宽度(cross width))。
表1

表2显示了串联共振器S1和S2的每一个的共振频率以及在串联共振器S1与S2之间的共振频率差。
表2

在第一优选实施例中，具有例如3.8nH电感的电感器Lp优选地被并联加到串联共振器S1上。而且，与电感器Lp并联的串联共振器S1的频率优选地被设置成比没有与电感器Lp并联的串联共振器S2的频率低。串联共振器S1与S2之间的频率间隔在大约10MHz到大约110MHz之间连续地变化，如表2中的条件1-11所示。尤其是，通过减小与电感器Lp并联的串联共振器S1的频率以及增大没有与电感器Lp并联的串联共振器S2的频率，来增大串联共振器S1与S2之间的频率间隔。图4显示了根据第一优选实施例的声表面波滤波器1的传输特性。在图4中显示了表2中所示的条件2、4、6和8。图5显示了根据第一优选实施例的声表面波滤波器1的反射特性(VSWR，电压驻波比)和带宽。
图6是在根据第一优选实施例的声表面波滤波器1中与电感器Lp并联的串联共振器S1的等效电路图。与电感器Lp并联的串联共振器S1的阻抗的频率特性如图7中的虚线所示。为了进行比较，图7的实线显示了没有与电感器Lp并联的串联共振器的阻抗的频率特性。与串联共振器S1并联的电感器Lp产生了一个新的反共振频率fsa3，该反共振频率fsa3比共振频率低，现有的反共振频率fsa1发生了偏移，并被表示为反共振频率fsa1’。在此，共振频率fsr1是常数。
反之，反共振频率fsa3由串联共振器S1的电极电容(electrodecapacitance)以及与串联共振器S1并联的电感器Lp确定。在此，通过将反共振频率fsa3设置在一个期望的衰减频率范围中，可实现显示出增大的衰减的滤波器特性。尤其是，因为新的反共振频率fsa3是在低于共振频率的频率处产生的，因此这种布置适于其衰减区域位于低于通带的频率处的声表面波滤波器。
而且，与没有提供电感器Lp的情况相比，这种共振电路在更宽的频率范围内(在共振频率fsr1与反共振频率fsa1’之间)显示出电感特性。在此，下面将检验这样一个例子，在该例子中，与电感器Lp并联的串联共振器S1与没有与电感器Lp并联的串联共振器S2串联，其中fsr1表示串联共振器S1的共振频率，fsr2表示串联共振器S2的共振频率。
当满足条件fsr1＜fsr2时，串联共振器S1和S2的组合阻抗显示出共振特性，该共振特性提供了一个在共振频率fsr1与fsr2之间的新共振频率fsr0，并提供两个反共振频率fsa1’和fsa2，如图3B所示。由于声表面波滤波器1的带宽由共振频率与反共振频率之间的间隔决定，因此带宽被大大地增大了。而且，例如，当共振频率fsr2保持不变时，通过进一步减小共振频率fsr1以便进一步增大共振频率fsr1与fsr2之间的间隔，减小了组合共振频率fsr0。因此，获得了具有增大的带宽的共振特性。
现在将检验声表面波滤波器1中的并联共振器P1、P2和P3。在此，满足条件fsr1＜fpa＜fsr2，其中fpa表示并联共振器P1、P2和P3的反共振频率。图8显示了串联共振器S1和S2以及并联共振器P1、P2和P3的阻抗之间的关系。如图8所示，在并联共振器P1、P2和P3的反共振频率fpa处，串联共振器S1和S2是开路的，分别作为一个电感元件和电容元件。因此，在反共振频率fpa处的状态如图9中的等效电路所示。由于串联共振器S1和S2分别被称为电感元件和电容元件，因此串联共振器S1和S2的电抗相互抵偿，以形成一个通带。
利用这种配置，声表面波滤波器1提供了在共振频率fpr与反共振频率fsa2之间的大通带宽度。而且，由于反共振频率fsa1’，可以增大在高于通带的频率处的衰减。尤其是，当并联共振器的反共振频率fpa刚好与串联共振器S1和S2的LC(电感电容)共振相等时，就实现了输入一输出阻抗的完全匹配。
当串联共振器S1与S2的阻抗刚好相等时，就满足了条件(fsr1+fsr2)/2＝fpa。在要求完全匹配的情况下，并联共振器P1、P2和P3的反共振频率fpa必须与串联共振器S1和S2的LC共振基本上相等。然而，存在一个可允许的范围，在该范围中并联共振器的反共振频率fpa与串联共振器的共振频率之间的间隔被增大到某种程度。尤其是，鉴于特性，一个满足条件fpa×0.995＜(fsr1+fsr2)/2＜fpa×1.01的范围是可允许和可接受的。
将参照声表面波滤波器的比较例进一步详细说明本发明。
参照图10，根据比较例1和2的梯形声表面波滤波器10包括串联共振器S11和S12以及并联共振器P11、P12和P13。与根据实施例的声表面波滤波器1不同，根据比较例1和2的声表面波滤波器10被布置成没有提供用于并联的电感器Lp。表3显示了在声表面波滤波器10中的电极指的参数(共振频率、对数以及交叉宽度)。
表3

在比较例1中，为了使串联共振器的频率与并联共振器的频率不同，固定并联共振器P11、P12和P13的共振频率，并改变串联共振器S11和S12的共振频率。表4显示了用于比较例1的条件。表4还显示了在串联共振器与并联共振器之间的频率差。当满足条件1时，串联共振器的共振频率与并联共振器的反共振频率基本上相等。在比较例2中，通过改变串联共振器S11和S12的每一个的共振频率来改变串联共振器S11与S12之间的频率间隔。表5显示了用于比较例2的条件。
表4

表5

图11显示了根据比较例1的梯形声表面波滤波器10在条件1-5下的传输特性。此外，图12显示了根据比较例1的梯形声表面波滤波器10在条件1-5下的反射特性和带宽。在此，显示了一个3.5dB带宽的关系。
如图11所示，由于并联共振器与串联共振器之间的频率差增大了，从而使整个带宽增大了。然而，随着频率差的增大，在频带中产生了波纹(下降)。而且如图12所示，VSWR随着频率差的增大而增大了。换句话说，特性恶化了。
而且，虽然最初3.5dB带宽增大了，但是当频率差在65MHz附近或更高时，带宽急剧减小。这是因为在频带中产生的波纹在3.5dB附近。因此，难以利用比较例1的布置增大带宽。
图13显示了根据比较例2的梯形声表面波滤波器10在条件1-5下的传输特性。在比较例2中，没有增加电感器Lp到串联共振器，并且串联共振器S11与S12之间的频率间隔Δf被增大了，如实施例中一样。图14显示了根据比较例2的梯形声表面波滤波器10在条件1-5下的反射特性和带宽。如从图13和14中清楚地看到的那样，比较例2的布置不能有效增大带宽，而且具有减小带宽的倾向。
在比较例3中，电感器Lp被并联加到串联共振器S11，其布置与比较例1相同。表2显示了用于比较例3的条件。而且，在图4和图5中分别显示了比较例3的传输特性以及反射特性与带宽。如图4所示，根据比较例3的梯形声表面波滤波器的带宽窄。
以下将对根据实施例的梯形声表面波滤波器1与根据比较例1-3的每一个的梯形声表面波滤波器进行比较。
如图4所示，与比较例1不同，在根据实施例的梯形声表面波滤波器1的频带中只产生了一个小波纹。同样，如图5所示，虽然在根据实施例的梯形声表面波滤波器1中VSWR逐渐恶化，但是当频率差在大约10MHz到大约80MHz之间时VSWR基本上不变，并且直到频率差大约为90MHz为止3.5dB带宽几乎是线性增大的。换句话说，证实了电感器Lp并联加到串联共振器S1的优点。
而且，根据实施例的声表面波滤波器1清楚地显示出完全不同于根据比较例2的梯形声表面波滤波器10的特性。
而且，根据实施例的梯形声表面波滤波器1提供了比根据比较例3的梯形声表面波滤波器更大的带宽。
图15A显示了在根据实施例的梯形声表面波滤波器1中的串联共振器S1和S2的阻抗合成。图15B显示了在根据比较例3的梯形声表面波滤波器中的串联共振器的阻抗合成。图15C显示了在一种已知的梯形声表面波滤波器中的串联共振器的阻抗合成。图15D显示了在根据比较例2的梯形声表面波滤波器10中的串联共振器的阻抗合成。如图15A所示，根据实施例的声表面波滤波器1增大了共振频率与反共振频率之间的间隔，由此有利地增大了带宽。
而且，在比较例4中，在不增加电感器Lp的情况下利用与实施例的条件4中相同的电路参数来布置梯形声表面波滤波器。图16显示了根据实施例的梯形声表面波滤波器1的传输特性和根据比较例4的梯形声表面波滤波器的传输特性。如图16所示，在根据实施例的梯形声表面波滤波器1中在较低频率处的衰减增大了。换句话说，电感器Lp的增加也增大了在较低频率处的衰减。
如上所述，利用实施例的布置，在没有对反射特性产生不利影响以及没有在频带中产生波纹的情况下，带宽合乎希望地增大了。而且，由于仅仅通过把电感器并联加到梯形声表面波滤波器中的多个串联共振器中的至少一个来增大带宽，因此防止了梯形声表面波滤波器的尺寸的增大，从而允许小型化以及性能的大大改善。
在与电感器Lp并联的多个串联共振器的每一个都具有不同的共振频率的情况下，平均共振频率或在该平均共振频率附近的期望共振频率被称为共振频率。这点也适用于没有与电感器Lp并联的串联共振器的共振频率、与电感器Lp并联的串联共振器的反共振频率以及没有与电感器Lp并联的串联共振器的反共振频率。
第二优选实施例虽然声表面波共振器用于第一优选实施例中的梯形滤波器以及上述的实施例，但是本发明并非局限于此。利用压电薄膜共振器，提供一种根据第二优选实施例的、可获得类似于第一优选实施例的优点的梯形滤波器及其实施例。
图17A是被布置在这种梯形滤波器中的梯形布置中的压电薄膜共振器的一个例子。如图17A所示，每个压电薄膜共振器包括一个绝缘薄膜62，该绝缘薄膜62被提供于由硅制成的支撑基板60的开口61上面。每个压电薄膜共振器还包括一个压电薄膜64，该压电薄膜64被布置在面对开口61的绝缘薄膜62的一部分上面，从而该压电薄膜64被上部电极65与下部电极63从上面和下面夹在中间(在压电薄膜64的深度方向)。
因此，每个压电薄膜共振器包括一个隔膜结构(diaphragm structure)，在该隔膜结构中，绝缘薄膜62和压电薄膜64被下部电极63与上部电极65夹在中间的一部分确定了一个振动部分。开口61被布置成沿深度方向穿透支撑基板60。绝缘薄膜62优选地由二氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3)制成，或者是一个由SiO2和Al2O3组成的多层结构。压电薄膜64优选地由氧化锌(ZnO)、氮化铝(AIN)以及其它合适的材料制成。
作为选择，每个压电薄膜共振器可以被布置成不提供开口61，而是在面对膜片结构的一部分中提供一个凹口66，该凹口66在深度方向上没有穿透支撑基板60，其在支撑基板60中的布置如图17B所示。
如图18所示，在根据本发明一个优选实施例的梯形滤波器中，图17A和17B中所示的压电薄膜共振器71-74可以被布置成例如L型两级梯形布置，并且电感器Lp可以与至少串联支路压电薄膜共振器72并联。作为选择，上述的梯形布置可以是π形或T形的。
图19和20显示了这种梯形滤波器的一个特例。当把四个压电薄膜共振器71-74布置成梯形的形式时，通过把在输入侧的、用于压电薄膜共振器71与72的上部电极87与下部电极85的一部分结合起来，减少了布线，并由此减小了梯形滤波器的尺寸。
如图20所示，压电薄膜共振器72和74包括一个绝缘薄膜83，该绝缘薄膜83被布置在由硅制成的支撑基板82的开口84上面。压电薄膜共振器72和74还包括一个压电薄膜86，该压电薄膜86被布置在面对开口84的绝缘薄膜83的一部分上面，从而该压电薄膜86被上部电极87与下部电极85从上面和下面夹在中间(在压电薄膜86的深度方向)。
因此，压电薄膜共振器72和74包括一个隔膜结构88，在该隔膜结构中，绝缘薄膜83和压电薄膜86被下部电极85与上部电极87夹在中间的一部分确定了一个振动部分。开口84被布置成沿深度方向穿透支撑基板82。绝缘薄膜83优选地由二氧化硅(SiO2)83a或氧化铝(Al2O3)83b制成，或者是一个由SiO283a和Al2O383b组成的多层结构。压电薄膜86由氧化锌(ZnO)、氮化铝(AIN)以及其它合适的材料制成。
第三优选实施例将参照图21说明根据本发明一个优选实施例的分路滤波器。分路滤波器包括一个与发射端(Tx)95相连的发射滤波器93以及一个与接收端(Rx)96相连的接收滤波器94。发射滤波器93是根据第一和第二优选实施例任何之一的梯形滤波器，并具有作为通带的传输频带。接收滤波器94是根据第一和第二优选实施例任何之一的梯形滤波器，并具有在高于传输频带处的、作为通带的接收频带。
而且，分路滤波器包括一个在天线端91一侧具有电容元件和电感元件的匹配电路92。匹配电路92的结构不受特别限制。
根据本发明各种优选实施例、尤其是包括根据本发明其它优选实施例的用于接收滤波器94的梯形滤波器的分路滤波器，在通带附近显示出良好的频带外衰减特性。而且，尤其是，根据本发明优选实施例的分路滤波器显示出良好的特性，这些特性提供了在低于频带的频率处的大衰减以及大通带宽度。
第四优选实施例将参照图22对一种包括根据第一和第二优选实施例任何之一的梯形滤波器或根据第三优选实施例的分路滤波器的通信设备600进行说明。通信设备600包括在接收机侧，(Rx侧)天线601，天线双工器/射频顶部(RF Top)滤波器602，放大器603，Rx级间滤波器604，混频器605，第一中频(IF)滤波器606，混频器607，第二中频滤波器608，第一和第二本地合成器(1st+2nd local synthesizer)611，温度补偿晶体振荡器(TCXO)612，分频器613，以及本地滤波器614。
优选地，把均衡信号从Rx级间滤波器604发送给混频器605用于均衡，如图22中的双线所示。
除了天线601和天线双工器/射频顶部滤波器602以外，通信设备600还包括在发射机侧(Tx侧)，Tx中频滤波器621，混频器622，Tx级间滤波器623，放大器624，耦合器625，隔离器626，以及自动功率控制(APC)627。
根据第一和第二优选实施例任何之一的梯形滤波器适合于Rx级间滤波器604、第一中频滤波器606、Tx中频滤波器621以及Tx级间滤波器623。根据第三优选实施例的分路滤波器适合于天线双工器/射频顶部滤波器602。
根据本发明优选实施例的梯形滤波器具有滤波功能。而且，获得了在通带附近的良好的频带外衰减特性。尤其是，根据本发明优选实施例的梯形滤波器具有良好的特性，这些特性提供了大通带宽度以及在低于通带的频率处的大衰减。因此，根据本发明优选实施例的、具有梯形滤波器和使用了梯形滤波器的分路滤波器的通信设备大大提高了传输特性。
本发明不局限于上述优选实施例的每一个，并且在权利要求说明的范围内进行各种修改是可能的。通过适当地结合在每个不同的优选实施例中公开的技术特征获得的实施例被包括在本发明的技术范围内。
权利要求
1.一种梯形滤波器，该梯形滤波器包括串联支路共振器和并联支路共振器；其中串联支路共振器和并联支路共振器交替地相互连接；每个串联支路共振器是与一个电感器并联的第一串联支路共振器或者是没有与一个电感器连接的第二串联支路共振器；以及满足关系fsr1＜fsr2，其中fsr1表示第一串联支路共振器的共振频率，fsr2表示第二串联支路共振器的共振频率。
2.根据权利要求1所述的梯形滤波器，其中满足关系fsr1＜fpa＜fsr2，其中fpa表示并联支路共振器的反共振频率。
3.根据权利要求1所述的梯形滤波器，其中满足关系fsa2＜fsa1’，其中fsa1’表示第一串联支路共振器的反共振频率，与第一串联支路共振器并联的电感器使该第一串联支路共振器的反共振频率产生了偏移，fsa2表示第二串联支路共振器的反共振频率。
4.根据权利要求1所述的梯形滤波器，其中满足关系fpa×0.995＜(fsr1+fsr2)/2＜fpa×1.01，其中fpa表示并联共振器的反共振频率。
5.根据权利要求1所述的梯形滤波器，其中第一串联支路共振器的共振频率与第二串联支路共振器的共振频率不同。
6.根据权利要求1所述的梯形滤波器，进一步包括一个封装，其中与第一串联支路共振器并联的电感器被布置在该封装中。
7.根据权利要求1所述的梯形滤波器，其中共振器是二端声表面波共振器，该二端声波共振器包括一个压电基板和多个被布置在该压电基板上的叉指电极换能器。
8.根据权利要求1所述的梯形滤波器，其中共振器是压电薄膜共振器，该压电薄膜共振器包括一个具有开口和凹口之一的基板以及一个振动部分，该振动部分由包括至少一层、被布置在该开口或凹口上面并且被至少一对电极夹在中间的压电薄膜确定。
9.一种分路滤波器，包括根据权利要求1所述的梯形滤波器。
10.一种通信设备，包括根据权利要求1所述的梯形滤波器。
11.一种通信设备，包括根据权利要求9所述的分路滤波器。
全文摘要
一种梯形滤波器，包括相互交替连接的串联支路共振器和并联支路共振器。串联支路共振器包括与一个电感器并联的第一串联支路共振器和没有与一个电感器连接的第二串联支路共振器。该梯形滤波器满足关系式fsr1＜fsr2，其中fsr1表示第一串联支路共振器的共振频率，fsr2表示第二串联支路共振器的共振频率。
文档编号H03H9/54GK1518219SQ200410001848
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月14日 优先权日2003年1月16日
发明者谷口典生 申请人:株式会社村田制作所