专利名称：梯形滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种梯形滤波器，该滤波器包括至少一个串联谐振器和一个并联谐振器，这两个谐振器相互连接构成一个梯形，更具体地说，本发明是对构成串联和并联谐振器的谐振器结构的改进。
图1表示了一个传统结构的梯形滤波器，该梯形滤波器由多个具有膨胀振动态的角压电谐振器构成。也就是说，具有图2所示电路中的四个元件的二级梯形滤波器是由矩形板状串联谐振器1和2以及矩形板状并联谐振器3和4构成。
参见图1，标号2a表示一个设置在串联谐振器2的一个主表面上的电极，而在串联谐振器2的另一个主表面上也设置有一个类似的电极，此外，串联谐振器1的两个主表面上均设置有类似的电极。另一方面，在串联谐振器3和4的各整个主表面上分别设置有电极3a和4a。
标号5至11表示滤波器的金属端子，它们与串联谐振器1和2及并联谐振器3和4相互连接(如图2所示)。上述金属端子5至11、串联谐振器1和2以及并联谐振器3和4放置在壳体元件12中，壳体元件12是由绝缘材料制成的。盖件(图中未示出)盖在壳体元件12上部的开口12a上，从而构成一个梯形滤波器。金属端子9至11从壳体元件12中引出，以便作为与外界相连接的端子。
为了驱动上述梯形滤波器，放置在壳体元件12中的串联谐振器1和2及并联谐振器3和4应当能以所需的状态振动。换句话说，壳体元件12中的谐振器1至4的振动不能受到阻碍。因此，设在一个端部的金属端子11是用具有弹性的所谓弹簧端子制成的。
然而，在图1所示的梯形滤波器中，由于金属端子11的存在构成了一个很大的不需要的空间，该金属端子11是一种弹性端子，以便允许壳体元件12中的谐振器进行振动。因此，整个梯形滤波器的尺寸显著增加。举例来说，如图1所示的包括四个元件的两级梯形滤波器其组装后的尺寸约为7.0mm×8.0mm×8.0mm。
另一方面，近年来与其它电子元件一样，也需要一种作为表面安装型电子元件的梯形滤波器。
为此，美国专利申请07/941，081号及国际专利公开WO92/16997号提出了一种梯形滤波器，它可以缩小整体形状并形成一表面安装型的电子元件。在该梯形滤波器中，串联和并联谐振器由音叉型压电谐振器构成，在压电板的一个边缘上形成音叉型振动件。另外，构成串联和并联谐振器的若干音叉型压电谐振器通过槽形件相互叠放，以确保留出若干槽，允许相互连成整体的音叉型振动件进行振动。
在上述采用音叉型压电谐振器的梯形滤波器中，可以实现小型化、表面安装以及组装步骤的简化。但是在该梯形滤波器中，由于采用了音叉型压电谐振器，不可能保证足够的频带宽度。
本发明的一个目的是提供一种梯形滤波器，它可以实现制造步骤的简化、小型化以及表面安装，同时确保足够的频带宽度。
根据本发明的广义的方面，提供了一种梯形滤波器，它包括至少一个构成串联支路的串联谐振器、至少一个构成并联支路的并联谐振器，串联和并联的谐振器中的至少两个沿厚度方向叠放起来。
根据本发明的梯形滤波器，由于至少两个串联和并联谐振器在厚度方向上叠放，因而可以缩小平面形状。另外，由于这种层状结构，该梯形滤波器还可以容易地制成片状元件。
另外，根据本发明，串联和并联谐振器中的至少两个是由能陷型压电谐振器构成的，该压电谐振器具有一个板形压电振动件、一个连接到该压电振动件上的支承件以及一个连接到该支承件上的固定件，以便阻止振动能量传递到支承件。因此，该压电谐振器可以通过该固定件固定到另一个压电谐振器或表面基片上，而不会使该压电谐振器的谐振特性变劣。
该能陷型压电谐振器可以选自各种类型的压电谐振器。
第一类压电谐振器是一种采用横向膨胀态的能陷型压电谐振器，它包括一个具有长边和短边的矩形板状压电振动件、一个连接到该压电振动件的每个短边中心处的支承件以及一个连接到该支承件外端的固定件，所述长边和短边的边比b/a处于下列值b/a＝n(-1.47σ+1.88)…(1)的±10%的范围内，其中a和b分别代表短边和长边的长度，σ代表压电振动件所用材料的泊松比，n代表一个整数。
从下面所述的实施例中可以清楚地看到，上述横向膨胀态是矩形板状振动器的一种振动态，这种振动态是处于正方形振动器的膨胀态振动与矩形振动器的横向态振动之间的一种振动状态。
在上述采用横向膨胀态的压电谐振器中，当通过将支承件简单固定到或整体成形到压电振动件每一短边的中心而将其振动能量捕集起来时，便可以支承住压电振动件，因此支承结构可以被简化。这样便可以通过安装在支承件外侧的固定件将压电谐振器与其它谐振器组合，从而形成一个小型化的梯形滤波器。
另外，压电振动件是以横向膨胀态被激励的，因此可以获得与现有技术相比具有更宽频带的梯形滤波器。
根据本发明的一个方面，采用横向膨胀态的矩形板状压电振动件的长边与短边之边比被设定在上述特定范围内，从而使横向膨胀态的振动被有效地激励和捕集。该现象已被发明人的实验所证实。
第二类压电谐振器是一种采用切变态的能陷型压电谐振器，它包括一个带有沿一方向极化的板形压电元件的压电振动件，及设置在该压电元件上并垂直于极化方向施加交流电压的第一和第二谐振电极，一个平行于该极化方向并呈矩形的压电元件表面，其边比b/a处于下列值b/a＝n(0.3σ+1.48)…(2)的±10%的范围内，其中a和b分别代表上述矩形压电表面的短边和长边的长度，σ代表压电元件所用材料的泊松比，n代表一个整数，一个连接到该压电振动件上的支承件以及一个连接到该支承件上的固定件。
在第二类压电谐振器中，该压电振动件被制成上述的特殊形状，因此，当交流电压施加到第一和第二谐振电极之间使压电振动件谐振时，振动能量被有效地捕集在该压电振动件中。该现象已被发明人的实验所证实。
如上所述，在第二类能陷压电谐振器中，上述振动能量被有效地捕集在压电振动件中，于是第二类能陷压电谐振器可以通过固定件来支承，而基本上不会使谐振特性变劣。这样，通过用固定件将压电谐振器与其它谐振器结合，可以容易地制作一种小型梯形滤波器。
由于压电谐振器为切变态，所以，与音叉型压电谐振器相比，本发明梯形滤波器的频带宽度可以加宽。
第三类压电谐振器是一种能陷型压电谐振器，它包括一个具有一对相对的矩形表面及连接这对矩形表面的四个侧表面的板状压电振动件，设置在压电振动件的这对矩形表面上的第一和第二谐振电极，沿矩形表面的短边连接到压电振动件侧表面一端上的支承件，以及连接到该支承上的固定件。在该压电谐振器中，边比b/a设定在下述值b/a＝n(0.3σ+1.48)…(3)的±10%的范围内，其中a和b分别代表矩形表面的短边和长边的长度，σ代表压电振动件所用材料的泊松比，n代表一个整数，以便通过横向压电效应激励出2n(n为整数)度的弯曲态振动。在第三类压电谐振器中，压电振动件被制作成具有上述特殊形状，这样，2m度的弯曲态振动被有效地捕集到该压电振动件中。这种现象业已为发明人的实验所证实。
在采用第三类压电谐振器的梯形滤波器中，谐振能量也可以有效地捕集到压电振动件中，因此，第三类压电谐振器可以容易地通过固定件与其它压电谐振器结合，或粘接到一个表面基片上，而基本上不会使谐振特性变劣。这样，就可以做出一种具有稳定特性的小型梯滤波器，其中可以简化支承结构。
第四类压电谐振器是一种带有动态阻尼器的能陷型压电谐振器，该阻尼器设置在压电振动件与支承件之间。在这种结构中，由于动态阻尼现象，振动能量被有效地捕集到一个部分中，该部分的范围直至动态阻尼器为止。这种动态阻尼现象例如在Corona出版有限公司出版的、作者为Osamu Taniguchi的“振动工程”第113到116页有详细的说明。简而言之，动态阻尼现象是这样一种现象，即当副振动器连接到具有适当选择的固有频率的主振动器时，主振动器的振动被抑制，而主振动器的振动正是必需加以避免的。在这种动态阻尼现象中，上述动态阻尼器相当于副振动器，随谐振件振动而振动的支承件相当于主振动器。
在采用第四类压电谐振器的梯形滤波器中，至少一个谐振器由具有动态阻尼件的压电谐振件构成，从而使振动的能陷效率得以改善，这样就可以缩小压电谐振器。由于采用了这种压电谐振器，该梯形滤波器也可以缩小。
如上所述，第四类能陷压电谐振器的特征在于设置了动态阻尼器，对该压电振动件本身并没有特殊的限制。当动态阻尼器设置到上述第一到第三类能陷压电谐振器中的任何一个上时，该动态阻尼器可以轻微地抑制振动的泄漏，从而进一步改善了能陷效率。另外，可以适当地选用压电振动件，例如采用纵向态的压电振动件、采用切变态的普通压电振动件、或者是采用膨胀态的方板状压电振动件，该方板状压电振动件不同于第一到第三类能陷压电谐振器中的压电振动件。也就是说，上述具有动态阻尼器的第四类能陷压电谐振器可以用任何一种压电振动件，这些振动件按目标谐振频率被激励起各种振动态，因此，人们很容易得到一种可用于各种频带的梯形滤波器。
由于设置了动态阻尼器，振动能量被有效地捕集到一个部分中，该部分的范围直至动态阻尼器为止。因此，与第一到第三能陷压电谐振器类似，第四类压电谐振器可以通过固定件加以固定，并且基本不会使谐振特性变劣。这样就可以容易地制作一种具有稳定特性的小型梯形滤波器。
根据本发明的优选实施例，上述支承件和固定件被连接到压电振动件的两侧，以便压电振动件由支承件从其两侧支承，从而可获得一种结构更稳定的梯形滤波器。当固定件布置到压电振动件的两侧时，可以通过设置在两侧的上述固定件将压电谐振器固定，从而稳定了上述支承结构。
如上所述，本发明的梯形滤波器具有至少两个相互叠放的谐振器。更实际地说，可以通过在第一和第二表面基片之间设置层状结构来制作这种层状结构，该层状结构由上述表面基片固定，从而构成一个片状的梯形滤波器。另外，上述层状结构可以叠放在一个底座基片上，一个盖件固定到该底座基片上，以封闭该层状结构，从而构成一种片状梯形滤波器。
如上所述，当串联和并联谐振器中的至少一个带有一个板形压电件、一个支承件和一个固定件时，所有谐振器都可以带有板形压电振动件、支承件和固定件。在这种情况下，所有谐振器通过上述固定件相互连接起来，并固定到表面基片或类似物上，由此可以容易地构成一种片状梯形滤波器。
根据本发明，在压电谐振器的两侧设置有固定件的上述结构中，第一和第二间隔板设置在固定件相互连接方向的两侧。第一和第二间隔板与压电谐振器相连，以便压电振动件振动，这样，压电谐振器及第一和第二间隔板就构成了一个谐振板。一旦构成了这样的谐振板就可容易地制作出一种具有层状结构的片状梯形滤波器。
当构成谐振板的压电谐振器及第一和第二间隔板相互形成一个整体时，谐振器侧部的空间可以被的效地封闭起来，从而可以容易易地得到这样一种梯形滤波器，它具有出色的防止外界影响(如防潮)的特性。
当固定件设置在至少一个压电谐振器的两侧时，至少一个附加压电谐振器可以在固定件相互连接方向的至少一侧连接到压电谐振器上，以允许压电振动件进行振动。换言之，在本发明的梯形滤波器中，两个或更多的压电谐振器可以在一定的垂直位置上相互嵌 连接。
另外，当至少一个附加压电谐振器连接到上述压电谐振器的侧面时，第一和第二间隔板可以布置在这种连接结构的两侧，以构成谐振板。同样，在这种情况下，上述构成谐振板的压电谐振器及第一和第二间隔板可以相互制成一个整体，这样，若干压电谐振器的侧面可以被可靠地密封，从而构成具有出色的防止外界影响(如防潮)特性的梯形滤波器。
该压电振动件最好带有第一和第二谐振电极，以便激励该压电振动件，而一个铅电极设置在固定件上。在这种情况下，第一和第二谐振电极与该铅电极电连接。于是，通过铅电极与外界的电连接就可以激励该压电振动件。
更有利的是将若干外部电极设置在本发明梯形滤波器的外表面，并使这些外部电极电连接到上述铅电极上。这样，就可以把梯形滤波器制成一个具有若干外部电极的片状电子元件。
根据本发明的另一个方面，梯形滤波器包括至少一个构成串联支路的串联谐振器以及至少一个构成并联支路的并联谐振器。该梯形滤波器包括至少一个板状谐振器和至少一个叠放在该谐振器上的附加的板状谐振器，并且串联和并联谐振器中的至少一个是采用横向膨胀态的矩形板状能陷压电谐振器，该矩形板状能陷压电谐振器的长边和短边之边比b/a处于满足上述方程(1)的一个值的±10%的范围内，其中a和b分别代表短边和长边的长度，σ代表压电振动件所用材料的泊松比。也就是说，本发明提供一种采用压电谐振器的梯形滤波器，该压电谐振器仅由上述第一类能陷压电谐振器的压电振动件制成。较好的方案是，串联和并联谐振器中的每一个都是由压电谐振器制成的，该压电谐振器由第一类能陷压电谐振器的压电振动件构成。在这种情况下，由于既没有设置支承件也没有设置固定件，因而可以进一步缩小具有较简单结构的梯形滤波器。
在第一到第三类能陷压电谐振器及仅由第一类能陷压电谐振器的压电振动件构成的压电谐振器里的每一个压电谐振器中，构成压电振动件的压电材料可以由LiTaO3或LiNbO3的压电单晶体以及压电陶瓷制备。另外，压电薄膜可以设置到金属板或半导体板的表面，用这种复合件构成压电振动件。当压电振动件由上述复合件构成时，其泊松比σ根据上述复合材料的泊松比来选定。
下面结合附图对本发明的前述及其它的目的、特征、情形及优点进行更详细地说明。
附图的简要说明图1是一种传统的梯形滤波器的部分分解立体图;
图2表示了上述传统梯形滤波器的电路结构;
图3是用以说明横向膨胀态压电谐振器中的压电振动件的立体图;
图4为说明膨胀态的平面示意图;
图5为说明横向膨胀态的平面示意图;
图6为说明横向态的平面示意图;
图7A和图7B则分别表示了用有限元法对横向膨胀态的振动进行分析后得出的位移分布，以及图7A中所采用的座标系;
图8表示了沿轴X的位置和如图7所示位移分布中的位移量之间的关系;
图9表示了用以激励横向膨胀态的泊松比和边比b/a之间的关系;
图10说明了边比b/a与图7所示的位移分布中的相对位移之间的关系;
图11说明了泊松比与边比b/a之间的关系;
图12A和图12B分别表示了第一类能陷压电谐振器中的一种的平面图和侧视图;
图13表示了第一类能陷压电谐振器中的再一种的平面图;
图14则表示了第一类能陷压电谐振器中的另一种的平面图;
图15是第二类能陷压电谐振器中的一种的侧视图;
图16是图15所示压电谐振器的立体图;
图17A是一个以切变态振动的振动器的振动状态模型图，图17B则表示了图17A所采用的座标系;
图18示意性地表示了压电元件的侧视图;
图19表示了压电材料的泊松比σ与边比b/a之间的关系;
图20表示了在第二类能陷压电谐振器中采用有限元法分析得出的振动位移分布;
图21给出了整数n与相对位移量之间的关系;
图22是第二类能陷压电谐振器中的再一种的侧视图;
图23是第二类能陷压电谐振器中的又一种的立体图;
图24是第二类能陷压电谐振器中的还有一种的平面图;
图25是第二类能陷压电谐振器中的另外一种的平面图;
图26是第二类能陷压电谐振器中的其它一种的立体图;
图27表示了由压电振动件、支承件、动态阻尼器和固定件制成一体而构成的第二类能陷压电谐振器结构的立体图;
图28是将连接件和固定件制成一体的压电板的立体图;
图29是本发明第一实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图30是上述第一实施例的梯形滤波器的外观立体图;
图31A和31B为用于第一实施例中带有阻尼器的压电谐振器的立体图;
图32是用于说明第一实施例的端子电极连接状态的典型的平面图;
图33是本发明第一实施例的梯形滤波器的电路结构图;
图34是本发明第二实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图35是上述第二实施例的梯形滤波器的外观立体图;
图36A和36B为用于第二实施例中带有纵向态阻尼器的压电谐振器的平面图;
图37是本发明第二实施例的梯形滤波器的电路结构图;
图38是本发明第三实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图39是上述第三实施例的梯形滤波器的外观立体图;
图40是本发明第三实施例的梯形滤波器的电路结构图;
图41是本发明第四实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图42是上述第四实施例的梯形滤波器的外观立体图;
图43是本发明第四实施例的梯形滤波器的电路结构图;
图44是本发明第五实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图45是上述第五实施例的梯形滤波器的外观立体图;
图46是本发明第六实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图47是上述第六实施例的梯形滤波器的外观立体图;
图48是本发明第七实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图49是上述第七实施例的梯形滤波器的外观立体图;
图50是本发明第八实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图51是本发明第九实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图52为用以说明第三类压电谐振器的压电板模型的立体图;
图53表示了采用有限元法分析得出的如图52所示的压电板的位移状态的典型的平面图;
图54表示了如图52所示的压电板与支承件和固定件连接后采用有限元法分析得出的位移状态的典型的剖视图;
图55是在图54所示位移状态下的电荷分布的平面图;
图56A表示了泊松比与边比b/a之间的关系，图56B则表示了整数n与相对位移量之间的关系;
图57是第三类压电谐振器中的一种的平面图;
图58是一种电极形状的典型的平面图，该电极通过压电板设置在图57所示的压电谐振器的下表面上;
图59是本发明第十实施例的梯形滤波器的立体分解图;
图60为间隔板的立体图;
图61是上述第十实施例的梯形滤波器的外观立体图;
图62是本发明第十实施例的梯形滤波器的电路结构图;
图63是第三类压电谐振器中的再一种的平面图;
图64是通过压电板设置的第三类压电谐振器的下部电极形状的平面图。
下面将对用以说明本发明的非限制性的实施例进行说明。
<第一类能陷压电谐振器>
首先对本发明中所使用的第一类压电谐振器进行描述，随后对使用该第一类谐振器的梯形滤波器进行说明。
图3示意性地表示了用于本发明的第一类能陷压电谐振器205。在该压电谐振器205中，电极207和208均在矩形压电陶瓷板206的主表面上，该压电陶瓷板被极化，使极化轴沿板的厚度方向正则化设置。假设a和b分别表示压电陶瓷板206的短边和长边的长度，边比b/a处于上面所述的特定范围内，这样，横向膨胀态被强烈地激励(容后详述)。下面将描述边比在上面所述的范围内时横向膨胀态的激励情况。
图4到图6是振动器振动状态的平面示意图，以便分别说明膨胀态、横向膨胀态和横向态。本发明人用有限元的方法在改变矩形板的长边和短边时对矩形板振动器的振动态进行了分析。当各长边的长度b与各短边的长度a之边比b/a为1，即振动器是正方形时，激励出如图4所示的一个膨胀振动态的振动。也就是说振动是在虚线A和点划线B所示的状态之间重复进行，振动器201具有如图4所示的正方形的平面，因此可以激励出强烈的膨胀态。
当边比b/a明显大于1时，即当b/a＞＞1时，矩形振动器在虚线A和实线B所示的状态之间进行振动，如图6所示，因此，可以激励出强烈的横向态振动。
如图5所示，在振动器203中，当边比b/a大于1而小于产生前述横向态振动的边比时，点划线A与虚线B之间的振动，即横向膨胀态振动被强烈地激励。
由于前述横向膨胀态被认为是处于公知的膨胀态和横向态之间的中间振动态，由此而将其定名为横向膨胀态。
基于上述认识，本发明人制备了若干如图3所示的压电谐振器205的样品，该样品由具有在特定值范围内选定的边比b/a的压电陶瓷板制成。
在上述压电谐振器的样品中，当改变边比b/a，以激励前述横向膨胀态时，可以肯定如果边比b/a满足-1.47σ+1.88，横向膨胀态得到最强烈的激励。采用有限元的方法对压电谐振器205的这个样品中的位移分布进行分析，所得结果如图7A所示。
在用有限元法分析的位移分布中，各部分的位移状态是沿图7B所示的X轴和Y轴测量的，X轴和Y轴的原点位于压电谐振器205主表面的中心，测出的结果如图8所示。可以看出，在图7B所示的中心O和点X1(即短边中心)处位移量最小;而在压电谐振器205的上述两点之间的中间位置处位移量增大，该压电谐振器被激励为沿X轴的横向膨胀态。这意味着，在横向膨胀态时，节点位于压电谐振器205主表面的中心和短边的中心。因此，如果将另一个支承元件支承在主表面的中心或短边的中心，则可以支承该压电谐振器，而不影响所述的横向膨胀态。
另外，还可以肯定，前述边比b/a与压电谐振器205的泊松比有关。当改变振动器的泊松比，以测量用于激励上述横向膨胀态的边比b/a，并将该边比b/a绘图时，即可得到如图9所示的结果。从图9所示的直线可以确定地看出，在选定的边比b/a满足下列方程时b/a＝-1.47σ+1.88………(4)能可靠地激励一个横向膨胀振动态。
另外，人们还认识到，不仅当边比b/a满足方程(4)时，可以强烈地激励出横向膨胀振动态，而且，当边比b/a稍微偏离方程(4)时，同样可以强烈地激励出横向膨胀振动态。因此，采用的压电陶瓷板的泊松比σ为0.324，并且改变边比b/a，以确定横向膨胀振动态的激励存在/不存在。假设D(X1)表示图7B中点X1处的位移量，而D(C)表示点C(参见图7)处的位移量，在横向膨胀态中C点的位移量最大，于是点X1与点C的相对位移D(X1)/D(C)可被测出。图10显示了测量结果。
从图10中可清楚地看到，当泊松比σ为0.324，边比b/a处在1.26-1.54范围内时，相对位移处±10%之内。于是，制备若干个如图3所示压电谐振器205的样品，以便使边比b/a处在上述最佳值的±10%之内，并且支承元件连接到短边的中心，以测量谐振特性。从测量结果可以看出，当相对位移处于上述±10%之内时，可以出色地捕集到横向膨胀振动态。
从图11中可以看到，当边比b/a设定在满足方程(4)值的±10%之内时，可以出色地激励上述横向膨胀振动态。人们还认识到，当边比b/a是n(n为整数)倍于(-1.47σ+1.88)值时，也可以出色地激励出横向膨胀振动态。
图12A和12B是平面图和正视图，表示应用横向膨胀态的压电谐振器，即根据前面已知的方法生产出的第一类压电谐振器。该压电谐振器211具有一个压电振动件212，作为矩形片状的振动器。该压电振动件212呈矩形平面状，且在其结构上使谐振电极214和215完全覆盖在压电陶瓷板213的两个主表面上，该陶瓷板沿厚度方向均匀地极化。支承件216和217连接到压电振动件212短边的中心，当激励出横向膨胀振动态时，该中心为节点。固定件218和219分别连接到支承件216和217的外端部。
支承件216和217以及固定件218和219与压电陶瓷板213整体成型。也就是说，一块矩形的压电陶瓷板被加工制作成图12A所示的形状。或者，支承件216和217以及固定件218和219可以由独立于压电振动件212的元件制成，并用适当的方法(例如粘接)与之相连接。
通过分别设置在支承件216和217一侧表面上的铅制导电件214a和215a，谐振电极214和215与铅电极220和221电连接，这些铅电极分别设置在固定件218和219的一侧表面上。
当交流电压加到铅电极220和221之间时，在压电谐振器211内压电振动件212激励出横向膨胀态。在这种情况下，压电振动件212短边的中心位置几乎不振动，形成振动的节点，因此，尽管支承件216和217与压电振动件212相连，横向膨胀态振动几乎不受干扰。这样，可以有效地获得位于支承件216和217之间的横向膨胀态产生的振动。
人们认识到，可以制成一个能陷压电谐振器，它适用于800KHz到2MHz的频率范围。这是因为当该压电振动件212的规格分别为2.5mm宽、3.5mm长以及1.0mm宽、1.4mm长时，该压电振动件表现出的谐振频率是800KHz和2MHz。
对于谐振频率来说，有效频带当然随着压电谐振件的材料不同而改变。因此，获得能陷压电谐振器是可能的，该谐振器适用于各种频带，频带的不同是由于构成压电振动件的压电材料不同而造成的。
图13显示出一个利用横向膨胀态的能陷压电谐振器。该压电谐振器231具有一个作为矩形板式振动器的压电振动件232。在该压电振动件232中，沿着其长边将一对谐振电极232b和232c安装在压电板232a的上表面上。压电板232a是沿箭头P所示被极化的，即从谐振电极232b向谐振电极232c的方向被极化。也是在这个实施例中，压电振动件232的每个长边的长度b与每个短边的长度a之边比b/a则被设定在满足方程(1)的值的±10%的范围内。
当交流电压作用在谐振电极232a和232b之间时，压电振动件232便以横向膨胀态振动。在这种情况下，该压电振动件232在与所施加的电场平行的方向上移动，从而使得压电谐振器231利用纵向压电效应。
还是在该实施例的压电谐振器231中，以横向膨胀态谐振的压电振动件232的振动节点上连接着支承件236和237，而固定件238和239则分别连接在支承件236和237的外端部上。参见图13，标号234a和235a是铅制导电件，而标号240和241则是各铅制电极。
图13所示的实施例清楚地表明，根据本发明利用横向膨胀态的谐振器不仅可利用横向压电效应，也可以利用纵向压电效应。
图14表示了本发明所用的利用横向膨胀态的能陷压电谐振器的再一实施例。图14所示的压电谐振器251的特点是带有动态阻尼器252和253及连接部分254和255，而该实施例的其它情况则与图12所示的能陷式压电谐振器211相近似。因此，图中相同的部分由同样的标号表示，不再赘述。
连接在支承件216和217的外端的动态阻尼器252以及253构成垂直延伸的杆型部分。连接部分254和255设置在动态阻尼器252和253以及相应的固定件218和219之间。
由于支承件216和217是连接在压电谐振件212的振动节点上的，因而漏向支承件216和217的振动损耗极小。然而在该实施例中，动态阻尼器252和253是靠略微的振动泄漏来谐振的，从而抑制了该振动。因而可以有效地捕集到所述动态阻尼器252和253之间部分的振动能量。这样压电谐振器可以作得更为小型化。
由于压电谐振器251的特征之一在于设有动态阻尼器252和253，图14所示的压电谐振器251也是一个用于本发明梯形滤波器的第四类能陷压电谐振器的实施例。
<第二类压电谐振器>
图15和图16是用来说明第二类压电谐振器的能陷型压电谐振器311的侧视图和立体图，这类用于本发明的压电谐振器采用切变态。
压电谐振器311由矩形压电陶瓷板312构成，该压电陶瓷板312是被这样极化的，它的极化轴在与主平面平行的方向上被正则化，即沿箭头P所示的方向。
第一谐振电极313位于压电陶瓷板312的上表面312a上，从端面312c一直伸向另一端面312d，但并未到达该端面312d。类似地，第二谐振电极314位于压电陶瓷板312的上表面312b上，从端面312d一直伸向另一端面312c，但是并未到达这个端面312c。
此外，在压电陶瓷板312的上下表面312a和312b上分别设有横向延伸第一和第二槽315和316。第一和第二谐振电极313和314在压电陶瓷板313的某一部分上相互重叠，该部分是压电陶瓷板312中由第一和第二槽315和316固定的部分，这样便形成了一个压电振动件。也就是说，第一和第二槽315和316是分别形成于第一和第二谐振电极313和314的前端的，从而在它们之间确定出一个谐振件。当作用在第一和第二谐振电极313和314上的交流电压能够使压电振动件产生振动时，便可强烈地激励出切变态的振动，这样，由于第一和第二槽315和316的结构型式，可使切变态振动被有效地捕集在压电振动件中。
在压电谐振器311中，位于槽315和316之间的部分构成了压电振动件，而位于槽315和316上下之间的压电陶瓷板部分则构成了本发明的支承件。此外，位于槽315和316之上的压电板部分形成了本发明的固定件。谐振电极313和314是用于使位于电极间的压电振动件产生谐振的电极，而该电极也可以起到如固定件中前述铅电极的作用。
在压电谐振器311中，与压电振动件的极化方向相平行的压电表面是一个矩形表面，该表面的长边为b，短边为a。假设σ表示构成压电陶瓷板312的压电材料的泊松比，则边比b/a处在满足方程(2)值的±10%的范围内，即槽315和316的结构是会使边比处于上述范围内，从而确定出压电振动件的尺寸。
本发明人经过实验确认，当压电振动件311的边比b/a处于上述范围内时，切变态的振动能量能够更有效地捕集在压电振动件中。以下将参照图17A至21加以说明。
图17A是一个侧视图，假设谐振电极322和323是在压电元件321上的，压电元件321沿箭头P所示方向，即与上下表面平行的方向上被极化，且该压电元件的边比b/a为1。当将交流电压作用在谐振电极322和323之间时，压电元件321产生轮廓切变态振动。同时，压电元件312产生一个如图17A中的虚线A所表示的振动和另一个与虚线A所示的形状水平对称的振动状态。
图17B沿坐标X-Y示出了振动器321的各个部分。在这种情况下，角部A振动时在X和Y方向上的位移最大。压电元件321的中心O是振动的节点。另一方面，在压电元件321侧面垂直部分的中间点O1和O2也产生位移。
由于在点O1和O2处产生了位移，所以当压电板与压电元件321的外表面相连接形成轮廓切变态的谐振器时，振动能陷效率不高。
另一方面，还可以认识到，当边比b/a为如下所示时b/a＝0.3σ+1.48则位移分布表示在图18中。也就是说该图表示的压电元件331在图中的虚线B表示的振动态和与之水平对称的另一振动态之间产生振动。在这种情况下，各短边的位移向量只有X方向的分量，如图19所示。在压电元件331的侧表面331a以及331b上的位移方向在上下两半是相反的。
将上述边比b/a变化，且使用不同的压电材料，来检验支承件与压电元件相连接的结构中位移的情况。该测试结果被显示在图19中，该图中分别表示出了压电材料的泊松比和边比b/a。从图19所示的结构中可看出，当边比b/a满足下式时b/a＝0.3σ+1.48传到支承件上的位移可以降低，即有效地捕集了压电振动件中的振动能量。
此外还证明，当边比b/a是(0.3σ+1.48)的n倍时(n为整数)，也能够有效地捕集振动能量。
因而，能够通过选择符合方程(2)的尺寸来捕集压电振动件中的振动。基于这一结果，用泊松比σ为0.31的压电材料制成边比b/a为1.57的压电振动件341。再者，当厚度等于压电振动件341的支承件344和345，通过支承件342A和343A与压电振动件341制成一体时，便形成了谐振器346，用有限元的方法对所形成的谐振器的位移分布进行检测，即得到如图20所示之结果。
从图20中可以清楚地看出，在该谐振器346中，压电振动件341的切变态振动能量几乎不泄漏到支承件342A和343A中。也就是说，选择边比b/a使之满足方程(2)，就可以制成一个应用切变态的谐振器，其具有高的能陷效率。
然而，上述方程(2)中的整数n在某一泊松比σ条件下，在0.85到1.1的范围内改变，以测量最小值点Q的位移量与最大值点P的位移量的比率，如图20所示，即相对位移(%)。其结果如图21所示。
从图21中可以清楚地看到，当n值处于0.9到1.1时，相对位移不大于10%。另一方面，人们还认识到，当相对位移不大于10%时，基本上不会影响谐振器的结构。因此当边比b/a处于满足方程(2)值的±10%的范围内时，谐振件中能够有效地捕集振动能量。
在图15和16所示的第二类压电谐振器311中，第一和第二槽315和316这样设计压电振动件中的压电陶瓷板的厚度a和沿谐振件极化方向P的纵向尺寸b(即矩形压电表面的短边和长边的长度a和b)的边比b/a在方程(2)表示值的±10%的范围内，上述矩形压电表面平行于压电振动件的极化方向，由此改善了能陷效率。
图22表示了第二类压电谐振器另一个实例的侧视图。
在这个压电谐振器351中，压电陶瓷板352的一个上表面352a上第一槽355的外侧还设第三槽357，该压电陶瓷板352沿箭头P极化;而第四槽358则设置在压电陶瓷板352下表面352b上的第二槽356的外侧，由此分别构成了第一和第二动态阻尼器359和360。根据动态阻尼器的已知现象，由于振动的泄漏使这些动态阻尼器359和360产生谐振，以便消除振动的泄漏。因此，可根据动态阻尼器的这一现象来选择动态阻尼器359和360的尺寸，以便消除上述振动泄漏。
除设置第三和第四槽357和358以构成动态阻尼器359和360外，压电谐振器351与压电谐振器311的结构是相同的，因此相同部分用同样标号表示，不再赘述。
在压电谐振器351的谐振件中，边比b/a设定在方程(2)表述值的±10%范围内，因此，在谐振件中振动能量被有效地捕集。另外，根据动态阻尼器现象，动态阻尼器359和360消除了细微的振动泄漏。因此，当压电谐振器351被分别机械地固定到位于第三和第四槽357和358外侧的固定件361和362上时，谐振特性基本上不会变劣。于是，与压电谐振器311相比有可能进一步改善能陷效率，从而提供更小压电谐振器。
压电谐振器351具有动态阻尼器359和360，它也是本发明所采用的第四类压电谐振器。
图23是第二类能陷压电谐振器的又一实例的立体图。该压电谐振器371由细长的矩形压电陶瓷板372构成，该陶瓷板沿其纵向P极化。在压电陶瓷板372中，第一和第二谐振电极373和374沿两边设置在板372的上表面上。另外，槽375以及376分别设置在上述两个边上。固定在槽375和376之间的压电板部分构成了一个压电振动件。在该压电振动件中，一个上表面(即压电表面)平行于极化方向P，并且呈矩形。压电振动件上表面的这种形状是这样选定的，它应使短边和长边的长度a和b间的边比b/a处于满足上述方程(2)的一个值的±10%的范围内。当交流电压施加在第一和第二谐振电极373和374上时，压电振动件是以与图15所示的压电谐振器311相似的切变态进行谐振的，并且该谐振能量被有效地捕集在压电振动件中。位于槽375和376一侧的压电板部分确定出一个本发明的支承部分，而那些超出槽375和376外的部分则根据本发明分别确定出固定部分。而且，铅制电极377和378分别形成于与第一和第二谐振电极373和374相连接的固定部分的上表面上。
图24表示第二类能陷压电谐振器的再一实施例的平面图。在这个压电谐振器381上，槽383到386形成于同一侧表面上，而槽387到390则形成于另一个表面上，因而分别构成了动态阻尼器391到394。而且位于槽384和385之间的压电基片部分根据本发明确定出了一个压电振动件395。另外，固定件396和397分别形成于槽383和386的外侧。本发明的支承件由位于槽384和388之间及槽385和389之间的压电基片部分确定出来。位于槽383和387之间的压电基片部分和位于槽386和390之间的一个薄的压电基片部分分别构成了连接件。
压电振动件395被沿箭头P方向，即沿着压电基片382的纵向极化。另一方面，谐振电极398和399形成于与极化方向P平行的压电基片382的上表面上。压电振动件395的上表面呈矩形，它的边比b/a处在满足方程(2)的值的±10%的范围内，假定a和b代表上表面的较短一侧和较长一侧的长度。
当交流电压施加在谐振电极398和399上时，所述压电振动件395以切变态谐振，以便使谐振能量被有效地捕集在压电振动件395上。动态阻尼器391到394通过动态阻尼器的现象抑制了轻微漏泄的振动。在压电谐振器381上，振动能量被可靠地捕集到动态阻尼器391到394之间的部分上。
铅制电极400和401则分别形成于固定件396和397上。
图25显示出图24所示压电谐振器381的改进型式。与压电谐振器381不同，该压电谐振器411的压电振动件395沿箭头P(即平行于压电基片382的宽度方向)被极化，并且谐振电极398和399沿着宽度方向延伸。
图26是表示图24的压电谐振器381另一改型的立体图。在该压电谐振器421中，一个压电振动件395沿箭头P极化，即平行于压电基片382的纵向。该压电谐振器421的电极位置不同于压电谐振器381。
在压电谐振器421中，谐振电极398和399设置在压电振动件395的压电基片382的两侧。
另外，在压电谐振器421中，铅电极400和401分别设置在固定件396和397的压电基片382的两侧，将该铅电极400和401与谐振电极398和399连接起来的导电连接件也分别沿着压电基片382的侧表面设置。
从压电谐振器421清楚地看到，谐振电极可以设置在构成压电振动件的压电板的侧表面上，进一步来说，在第二类压电谐振器中，谐振电极设置在上表面和下表面上。在图24所示的压电谐振器381中，谐振电极399例如可以设置在压电基片382的下表面上;而压电谐振器421中，谐振电极398和399中的一个例如可以设置在压电基片382的一个主表面上。
在第二类压电谐振器中，压电振动件、支承件、固定件以及需要时设置的动态阻尼器可以在一块单独的压电基片上制作。这些元件还可以制成分离的元件。
如图27所示，绝缘板432和433可以粘接到厚度相同的矩形压电板431上以形成压电振动件，从而构成一个基片434。该基片434可以构成前述的第二类压电谐振器。在图27所示的那个基片434上，动态阻尼器435和436以及固定件437和438与绝缘板432和433整体地成形。另外，上述元件还可以分别独立地成形。
如图28所示，宽度相同的基片件439和440还可以设置在动态阻尼器435和436外侧。在这种情况下，基片件349和440还可以用作连接和固定件。
第一实施例图29是表示本发明第一实施例的梯形滤波器20的分解立体图，图30是其外观立体图。
梯形滤波器20的结构由表面基片21、第一谐振板22、绝缘间隔件23、第二谐振板24及一个表面基片25叠加而成，如图29所示。
第一谐振板22的结构是将压电谐振器26和27及压电谐振器28粘结成一体，再用粘接剂把与压电谐振器26到28厚度相同的间隔板29和30粘接到整体结构的外侧而形成的，上述压电谐振器26和27具有采用切变振动态的动态阻尼器，而压电谐振器28具有采用横向膨胀态的动态阻尼器。间隔板29和30由适当的具有一定强度的绝缘材料，例如绝缘陶瓷、铝土或合成树脂制成，并且间隔板29和30带有缺口29a和30a，以便允许压电谐振器26和27的振动件进行振动。
如图31A所示，具有动态阻尼器的压电谐振器26由细长的沿箭头P均匀极化的压电陶瓷板26a构成。谐振电极26b设置在压电陶瓷板26a的一个侧表面上，从压电陶瓷板26a的第一端向第二端延伸。谐振电极26b的前端终止于缺口26c处，缺口26c则是通过切去侧表面而形成的。另一缺口26d设置在距缺口26c规定距离处，由此在缺口26c和26d之间构成动态阻尼器26e。
类似地，谐振电极26f是在压电陶瓷板26a的另一侧表面上的，从其第二端伸向第一端。与谐振电极26b上的侧表面相类似，两个槽26g和26h之间确定出一个动态阻尼器26i。
在第二类压电谐振器26中，谐振电极26b和26f的重叠部分构成了压电振动件，且所述压电振动件的边比b/a处在满足方程(2)的值的±10%范围内。也就是说压电谐振器26与图23所示的压电谐振器371相似。位于压电振动件和动态阻尼器26e、26i之间的部分为支承件;位于槽26d和26h外侧的压电陶瓷板部分构成了固定件，在固定件和动态阻尼器26e、26i之间宽度较窄的压电陶瓷部分则构成了连接件。
当在具有动态阻尼器的压电谐振器26的谐振电极26b以及26f之间施加交流电压时，谐振电极26b和26f之间的重叠部分产生出切变态谐振，从而形成压电谐器的工作过程。此外，谐振部分具有上述特定的边比，以便有效地捕集谐振能量。
即便谐振电极26b和26f重叠部分的振动有所泄漏，这部分振动也可以被有效地捕集在动态阻尼器26e和26i中，即如果切变振动态的谐振从谐振件中泄漏出来，泄漏的振动也可以使动态阻尼器26e和26i产生谐振，以便让动态阻尼器抑制上述振动的泄漏。因此，基本上没有振动泄漏到位于动态阻尼器26e和26i外侧的压电陶瓷板部分中。这样，把位于动态阻尼器26e和26i外部的压电陶瓷板部分与其它元件相连接时，压电谐振器可以被机械地固定，而不会抑制谐振部分的谐振。
再参见图29，它与图31B一起描述了具有用于第一谐振板22的动态阻尼器的压电谐振器28。带有动态阻尼器的压电谐振器28是前述第一类或第四类的压电谐振器，它是由图31B所示的平板形压电陶瓷板28a构成的。压电陶瓷板28a的中心有一个矩形板形的压电振动件28b。压电振动件28b沿箭头P方向被极化，且其两个主表面上均设有谐振电极28c(其中设置在下表面上的那一个电极在图31B中未示出)。
在压电振动件28b中，边比b/a处在满足方程(1)的一个值的±10%的范围内。
当在位于压电振动件28b的两主表面上的谐振电极28c上施加交流电压时，压电振动件获得横向振动态的谐振，此时，由于边比b/a处在上述范围内，所以谐振能量可以被有效地捕集在压电振动件28b中。
另一方面，纵向杆型支承件28d和28e分别连接到压电振动件28b的相对侧表面上，而该动态阻尼器则分别设置在支承件28d和28e的外侧。动态阻尼器28f和28g产生弯曲态振动，该振动是由压电振动件28b传来的振动引起的谐振。即使谐振能量从压电振动件28b中泄漏出来，这部分能量也可以被有效地捕集在动态阻尼器28f和28g中。
此外，连接件28h和28i分别连接到动态阻尼器28f和28g的外侧，而固定件28j和28k则分别连接到连接件28h和28i的外端。固定件28j和28k用来将压电谐振器28与其它元件相连，或者将其机械固定，而且如图31B所示，它具有较大的面积。
每个带有如图31A和31B所示的动态阻尼器的压电谐振器26和28都可以通过对上述单独一片压电陶瓷板加工而形成，另外，其中的各部分还可以通过由粘接剂或类似物互相连接的分离元件构成。在如图31B所示的压电陶瓷板28a中，如一块构成压电振动件的矩形压电陶瓷板可以采用如下方式构成将支承件28d和28e、动态阻尼器28f和28g、连接件28h和28i以及固定件28j和28k由粘接剂或类似物粘接其侧部并相互成为一体。这里要指出，压电陶瓷板和构成每个压电谐振器的元件，可以由一块压电陶瓷板加工而成，或将一组元件互相连接在每个带有动态阻尼器的压电谐振器上而形成，所述动态阻尼器分别在第二到第十实施例进行描述。
图31B中所示的谐振电极28c连接到电极28m上，该电极28m则通过导电连接件28l而形成于固定件28k的上表面上。相似地，另一个形成于谐振件28b下表面上的谐振电极，则与通过导电连接件形成于固定件28j的下表面上的电极相连。
再参照图29，带有动态阻尼器的压电谐振器27和带有动态阻尼的压电谐振器26及28均通过将其固定件的侧表面由粘接剂相互粘接而形成一体，该压电谐振器27与带有动态阻尼器的压电谐振器26结构相同，然后再将第一和第二间隔板29和30粘接在成一体的侧面部分上，从而形成第一谐振板22。
谐振板22的上表面上设置有电极22a和22d，用以将压电谐振器26和28互相连接，构成下述的梯形滤波器。电极22a与压电谐振器26的谐振电极26f连接(见图31A)。类似地，电极22c与谐振电极26b相连接，而电极22b和22d则与形成于压电谐振器27侧面的单独一个谐振电极相连接。压电谐振器28带有一个电极28m，该电极与谐振电极28c一起连接到图31B所示的谐振板22的一个边缘上，而另一个与设置在谐振板22下表面上的谐振电极相连的电极则延伸到谐振板22下表面的另一个相对的边缘上。
在第二谐振板24中，带有动态阻尼器的压电谐振器32以及33粘接在一带有动态阻尼器的压电谐振器31的两侧，所述压电谐振器32和33采用了横向振动态，它的结构与具有动态阻尼器的压电谐振器28相类似，而该压电谐振器31则采用了切变振动态，其结构与压电谐振器26相同。此外，第一和第二间隔板34和35与压电谐振器31至33的厚度相同，且第一和第二间隔板由具有一定强度的适当的绝缘材料(如绝缘陶瓷和合成树脂)制成，它们被粘接到压电谐振器32和33的侧面。如图29所示，间隔板34和35上靠近压电谐振器32和33的边缘处带有大致为U形的槽34a和35a，这些槽能确保压电谐振器32和33的谐振和动态谐振元件的振动。
压电谐振31到33本身的结构与压电谐振器26、28类似，因此不再赘述。
在第二谐振板24中，电极24a和24b设置在谐振板的上表面，并伸向不同的边缘。电极24a和24b与一个单独的谐振电极相连接，谐振电极设置在压电谐振器31的两侧表面。然而，在压电谐振器32和33中，设置在固定件上的电极32c和32d伸到谐振板24的不同边缘，上述固定件与上表面上的谐振电极32a和33a连接。另外，压电谐振器32和33的谐振件的下表面上的谐振电极连接到下表面的另一侧的电极上。
表面基片21和25分别在下表面和上表面具有凹槽21a和25a，各层重叠时，凹槽21a和25a可以允许相邻压电谐振器的谐振件和动态阻尼器进行振动。绝缘间隔板23的上表面上设有凹槽23a，下表面上设有同样形状的另一个凹槽(图29中未清楚显示)。这些凹槽可以允许上下布置的各压电谐振器的谐振件和动态阻尼器进行振动。
另外，表面基片21、绝缘间隔板23及表面基片25还可以是平板状，其上不带有凹槽21a、23a和25a。在这种情况下，需要留出类似的间隔，以便压电振动件和动态阻尼器振动，该间隔是通过插入厚度与凹槽21a、23a和25a的深度相应的矩形框间隔件、或以矩形框形状施放绝缘胶来实现的。
表面基片21和25及绝缘间隔板23可以采用具有一定强度的绝缘材料制作，例如绝缘陶瓷、铝土或合成树脂。
按照该实施例，表面基片21、第一谐振板22、绝缘间隔板23、第二谐振板24以及表面基片25被叠放起来，并用绝缘胶相互粘接成一体，制成具有叠层结构的梯形滤波器，如图30所示。
从图30可以清楚地看到，本实施例的梯形滤波器20的结构是由若干个矩形板状件 在一起而获得的。该滤波器还具有端子电极20a到20l，这些电极在侧面上延伸到达上下表面。可以通过涂覆并烘干导电胶、或通过蒸发、电镀或喷镀来制造这些端子电极20a到20l。另外，如图29所示，若干电极21b可以预先设置在表面基片21的上表面上，同时，表面基片25的下表面上也具有若干端子电极部分。这样，当电极材料随后放到图30所示的叠层结构的侧面时，可以构成端子电极20a到20l，这些电极在侧面上延伸，到达上下表面。
将图32所示的端子电极20a与20l相连，端子电极20a作为输入端，端子电极20k和20j作为输出端，而端子电极20l、20f和20b均接地，这样就可以驱动由图32的电路表示的梯形滤波器20。
在本发明实施例的梯形滤波器20中，串联和并联谐振器均由采用切变和横向振动态的具有动态阻尼器的压电谐振器26到28和31到33构成。因此，与采用音叉型压电谐振器的梯形滤波器相比，可以很容易地加宽通带宽度。
另外，振动能量被有效地捕集到压电谐振器的动态阻尼器部分中，从而使压电谐振器可以很容易地如上所述通过固定件相互连接并呈一体。
第二实施例图34是说明本发明第二实施例的梯形滤波器40的立体分解图，而图35则是其外观图。该梯形滤波器40由连续叠 的表面基片41、一个带孔隔板42、一个第一谐振板43、一个带孔隔板44、一个第二谐振板45、一个带孔隔板46、一个第三谐振板47、一个带孔隔板48、一个第四谐振板49、一个带孔隔板50和一个表面基片51构成。
表面基片41和51是由与第一实施例的表面基片21和25相似的材料制成。然而，表面基片41和51由平板形元件构成，并且没有与第一实施例的表面基片21和25中所带有的凹槽21a和25a相应的凹槽。因此，隔板42的插入应确保有一个让安装在表面基片41下的第一谐振板43的振动件振动的空间。相似地，带孔隔板50设置在表面基片51的上表面，以确保有一个让第四谐振板49的振动件振动的空间。
带孔隔板42和50是矩形框元件，它具有如图34所示的较小的厚度，该矩形框元件可以由如合成树脂或其它适当的绝缘材料构成。其它带孔隔板44、46和48也可以采用与带孔隔板42和50相类似的材料来制造。
第一谐振板43具有带动态阻尼器的压电谐振器52，该动态阻尼器以纵向振动态的方式振动。如图36A的平面图所示，压电谐振器52由压电陶瓷板构成，且其中心具有压电振动件52a，该压电振动件也是以纵向振动态振动的。压电振动件52a是一个长的矩形板，其极化轴是纵向的。支承件52b和52c与压电振动件52a的纵向中心相连，以便支承压电振动件52a。动态阻尼器52d和52e可以在弯曲态下谐振，它们分别设置在支承件52b和52c的外端。动态阻尼器52d和52e的尺寸是这样确定的，压电振动件52a谐振的振动泄漏在上述动态阻尼器上所产生的谐振，可以防止振动能量越过动态阻尼器25d和25e而泄漏出去。
宽度相对较小的连接件52f和52g与动态阻尼器52d和52e的外侧相连，而面积相对较大的固定件52h和52i则分别连接到连接件52f和52g的外侧。
间隔板53和54的厚度与带有动态阻尼器的压电谐振器52相同，上述间隔板与固定件52h和52i粘接到一起，从而确定出第一谐振板43。固定件52h和52i的尺寸或间隔板53和54的形状是这样选择的，它们所确定出的空间应能允许压电振动件52a进行谐振。
压电振动件52a的上表面设置有谐振电极52j和52k，用以激励压电振动件52a，并且上述谐振电极52j和52k分别通过导电件与固定件52h和52i上的电极相连。
另一方面，第二谐振板45这样构成它在带有动态阻尼器的压电谐振板55两侧粘接间隔板56和57。间隔板56和57与上述间隔板53和54的结构类似。
如平面图36B所示，压电谐振器55的中部有一个长的矩形板状压电振动件55a。支承件55b和55c与压电振动件55a的两侧相连接，并且动态阻尼器55d和55e分别设置在支承件55b和55c的外端，而面积相对较大的固定件55h和55i则分别通过连接件55f和55g设置在动态阻尼器55d以及55e的侧面。这样，压电谐振器55的平面形状与带有动态阻尼器的压电谐振器52相似。
压电谐振器55与压电谐振器52的区别在于谐振电极55j设置在压电振动件55a的整个上表面上，另一电极(图中未示出)设置在整个下表面上，同时，压电陶瓷板则沿压电振动件厚度方向均匀极化，即该压电振动件55a也是以纵向态振动。
设置在压电振动件55a上的谐振电极55j通过导电连接件连接到一个位于固定件55i上的电极55k上，而设置在下表面上的谐振电极则通过导电连接件连接到一个位于固定件55h下表面上的电极。
参见图34，第三谐振板47与第一谐振板43的不同之处仅在于朝向固定件的电极的引出方式。因此，对上述第一谐振板43的说明也适用于压电谐振器58，谐振器58具有设置在第三谐振板47上的动态阻尼器和间隔件59和60，在此不再赘述。
第四谐振板49与第二谐振板45的不同之处仅在于朝向固定件的电极的引出方式。简而言之，电极61c设置在固定件61d上，以便与谐振电极61b连接，该电极61b设置在压电谐振器61的压电振动件61a的上表面上，电极61c则设置在固定件61d的中部。另一方面，一个谐振电极(未示出)设置在压电振动件61a的整个下表面上，该谐振电极电连接到固定件61e下端的一个电极上。
第三和第四谐振板47和49的铅电极不同于第一和第二谐振板43和45的铅电极，以便实现下述目的一个外部电极40a使图34中的电极60m和61m相互导通，而另外一个外部电极40d使电极52n、55k和60n相互导通，由此形成一个如图37所示的两级梯形滤波器。一个虚设电极40d具有上述功能，外部电极40f是一个纯虚设电极。
在第二个实施例中，也可以实现梯形滤波器40，它作为两级梯形滤波器，如图35所示，其结构是将各元件叠放，并设置外部电极，以便在侧面上延伸到达上下表面，这与第一实施例类似。参见图35，标号40a到40f表示外部电极。厚度较小的间隔板42、44、46和48在图35中没有表示出来。
采用外部电极40c和40a分别作为输入端和输出端，并把外部电极40b和40d接地，这样就可以把梯形滤波器40作为图37所示的两级梯形滤波器来驱动。
第三实施例图38是表示本发明第三实施例的单级梯形滤波器110的分解立体图，图39是其外观立体图。
在本实施例的梯形滤波器110中，一个表面基片111、谐振板112、凹槽形的间隔板113、谐振板114以及表面基片115相互叠放。
基片115的上表面上设置有一个凹槽115，一个类似的凹槽设置在基片111的下表面上，由此保证了一定的空间，使谐振板112和114的振动件在叠放状态下仍可振动。由于凹槽形间隔板113处于中间位置，构成了进一步的空间，因而允许谐振板112和114的振动件进行振动。
表面基片111和115、凹槽形间隔板113的构成与第一实施例类似，这是不再赘述。将间隔板116和117粘贴在带有与图31A相类似的动态阻尼器的压电谐振器26的两侧，从而构成谐振板112。间隔板116和117的侧表面具有缺口116a和117a，上述侧表面紧贴着压电谐振器26，从而允许压电谐振器26的振动件进行振动。
另一方面，间隔板118和119粘贴在压电谐振器28的两侧，由此构成谐振板114，上述压电谐振器28除电极位置在引出谐振电极的部分稍有不同外，其余均与图31B所示相同。间隔板118和119的侧表面具有缺口118a和119a，上述侧表面靠近压电谐振器28，这与间隔板116和117类似。
在压电谐振器28中，谐振电极也设置在谐振件28b的下表面上，使与该谐振电极电连接的一个电极到达谐振板114的边缘114a处，而这种结构不需要在图38中表明。
本实施例的梯形滤波器110是这样构成的将上述各元件叠放起来，并且成形时在层状物的侧表面设置外部电极110a以及110b和110c，如图39所示。也就是说，通过将外部电极110a接地，并采用外部电极110b和110c分别作为输入和输出端，就可以构成如图40所示的单级梯形滤波器。
当相应于每个谐振板112和114处有两个或者更多的谐振板叠放时，即可很容易地构成两级或多级梯形滤波器。
第四实施例图41是表示本发明第四实施例梯形滤波器130的分解立体图，图42是其外观立体图。
梯形滤波器130由一个表面基片131、带孔间隔板132一个第一谐振板133、一个带孔间隔板134、一个第二谐振板135、一个带孔间隔板136以及一个表面基片137相叠放而构成。
表面基片131和137由平板状绝缘陶瓷或合成树脂制成，而带孔间隔板132、134和136则由与第二实施例中所采用的相似材料制成。
第一谐振板133由具有动态阻尼器的压电谐振板138和139与固定件互相粘接，并且将间隔板140和144粘接到整个部件的外侧而构成，该动态阻尼器采用了横向膨胀态。
压电谐振器138的构成与具有动态阻尼器的压电谐振器28相类似，该动态阻尼器采用了第一实施例所用的横向膨胀态。带有动态阻尼器的压电谐振器139采用了具有纵向效应的相似的横向膨胀态，谐振电极139a和139b设置在平面状压电陶瓷板谐振件的下表面的相对两端边缘，如图41的右侧所示，这与压电谐振器138相类似。当交流电压施加在谐振电极139a和139b之间时，压电谐振器130以采用纵向压电效应的横向膨胀态工作。谐振电极139a和139b分别从谐振板133的两相对的边缘引出。
所述第二谐振板135是通过粘接带有动态阻尼器的压电谐振器142和带有动态阻尼器的压电谐振器143，并且再将间隔板144和145粘接到其两侧而构成。所述压电谐振器142的动态阻尼器采用了带横向效应的横向态振动，而压电谐振器143的动态阻尼器则采用了纵向效应的振动。在第二谐振板135中，压电谐振器143的上表面带有一对谐振电极143a和143b，而该压电谐振器143则带有采用纵向效果的动态阻尼器。
本实施例的梯形滤波器130如图42所示，是通过粘接上述各个元件，并在所获得的叠层两端设置外部电极130a到130f而得到的。
也就是说，图43所示的两级梯形滤波器则是通过下述方式获得的，即将外部电极130c作为输入端，将外部电极130a和130d连接在一起形成输出端，将外部电极130e和130f连接在一起，并将外部电极130b接地。
第五实施例图44是本发明第五实施例的梯形滤波器150有立体分解图，图45则是其外形立体图。
本实施例是对第四实施例所示梯形滤波器130的改进，因此这里只对它与第四实施例不同的部分进行描述。
第一谐振板151由压电谐振器153和154的固定件相粘接而成，使之成为一体。上述压电谐振器153和154带有具有纵向压电效果的动态阻尼器，它们的结构与第四实施例所用的压电谐振器143相类似。
另一方面，第二谐振板152是将横向态压电谐振器155和156的固定件粘接而成为一体的。上述压电谐振器带有采用横向压电效果的动态阻尼器。
压电谐振器155和156的结构与第四实施例所述的压电谐振器138相类似。
在第一谐振板151中，电极151a和151b在第一谐振板的上表面的一条边上，该电极分别与压电谐振器153和154的第一谐振电极相连。另外，电极151c则是沿谐振板的另一条边设置的，且该电极与压电谐振板153和154的第二谐振电极相连。
在第二谐振板152中，电极152a沿谐振板的一条边设置它与压电谐振器155和156的谐振电极155a和156a相连。在谐振板152的下表面上，电极152b和152c沿谐振板的另一边设置，它们分别与压电谐振器155和156下表面上的谐振电极相连。
标号157和158表示表面基片，159a和159c则表示带孔间隔板。
如图45所示，通过将外部电极150a到150f设置在由上述元件相互叠加而得到的层状物上便得到了本发明第五实施例的梯形滤波器150。
可以通过连接外部电极150a到150f而驱动梯形滤波器150，该滤波器与第四实施例的两级滤波器相类似。
第六实施例图46是说明本发明第六实施例的梯形滤波器160的立体分解图，图47是其外观立体图。
本实施例的梯形滤波器160具有与第四实施例的滤波器相似的结构，只是第一和第二谐振板161和166的结构与第四实施例不同。
参见图46，带有切变态动态阻尼器的压电谐振器162上的固定件和带有横向态动态阻尼器的压电谐振器163的固定件相互粘接在第一谐振板161上，使它们成为一体。所述间隔板164和165则分别被粘接到压电谐振器162和163的外侧。
压电谐振器162的结构与第一实施例所用的切变态压电谐振器26(见图17A)相类似。压电谐振器162一侧的谐振电极与谐振板161一边的电极161a相连。另外，谐振器另一侧的谐电极则与谐振板161另一边的电极161b相连。
带有横向态动态阻尼器的压电谐振器163的结构与第四实施例所述的压电谐振器138相类似。压电谐振器163上表面的谐振电极163a与电极161c相连，电极161c在电极161b的同一边上。
如同46右侧虚线所示，压电谐振器163下表面上的谐振电极163b与谐振板161下表面一边的电极161d相连。
第二谐振板166的结构是与第一谐振板161翻转后得到的结构相应。采用切变态动态阻尼器的压电谐振器167的固定件以及采用横向态动态阻尼器的压电谐振器168的固定件相互粘接成一体，所获得的层状物外侧粘有间隔板169a和169b。
由于上述结构与第一谐振板161翻转后得到的结构相应，与第一谐振板161的电极相比，第二谐振器的两个主表面上的电极被垂直翻转。
图47所示的梯形滤波器160是这样获得的将上述各元件叠放起来，并且在所获的层状物上设置端子电极160a到106f。在本实施例中，梯形滤波器160还可以作为一个两级滤波器来驱动，只要用外部电极160a和160d作为输出端，外部电极160作为输入端，外部电极160b接地，外部电极160e和160f连到一起即可。
第七实施例图48是本发明实施例的梯形滤波器的立体分解图，图49是其外观立体图。
根据本实施例，第一表面基片171、谐振板172到175以及表面基片176相互叠放在一起。
表面基片171和176及谐振板172到175被相互粘接到一起，粘接剂按矩形涂布到这些元件的一个或两个表面上，以构成一个空间，不会抑制谐振器的振动。
第一和第二间隔板178和179粘接到第一类能陷压电谐振器177的侧部，从而构成谐振板172。固定件182和183通过支承件连接到一个矩形板状压电振动件181上，从而构成该压电谐振器177。在压电谐振件181中，第一和第二谐振电极180a和180b分别设置在其上下表面。在本实施例中，压电振动件181的上表面的边比b/a设定在满足方程(1)的一个值的±10%的范围内，假设a和b分别代表短边长度和长边长度。因此振动能量被有效地捕集在压电振动件181中。
谐振板175的结构与谐振板172的基本类似，但是前者与后者的区别在于铅电极的位置不同，所述的电极设置在与谐振电极180a和180b电连接的固定件182和183上。
在谐振板172和175中，第一和第二谐振电极180a和180b的面积显著小于压电振动件181主表面的面积。因此，电极180a和180b之间的电容做得比较小。
另一方面，谐振板173采用了第一类能陷压电谐振器185，该谐振器185则应用了横向膨胀态。第一和第二间隔板186和187粘接到压电谐振器185的侧部。压电谐振器185在结构上与压电谐振器177类似，只是谐振电极不同。因此，相同的部件用相同的标号表示，以免赘述。在压电谐振器185中，第一和第二谐振电极188a和188b设置在压电振动件181的上表面和下表面上，它们所占的面积明显较大，但又未到达外缘。因此，谐振电极188a和188b间的电容明显大于压电谐振器177的谐振电极180a和180b之间的电容。
压电谐振器185也具有压电振动件181，用以构成第一类能陷压电谐振器，于是振动能量被有效地捕集到压电振动件181中。
本实施例的梯形滤波器170是这样获得的将上述表面基片171和176及谐振板172到175叠放起来，并设置规定的外部电极。
如图49所示，外部电极189a到189c以及189d到189f设置在构成梯形滤波器170的层状物的侧表面上。当外部电极189a作为输出端、外部电极189b和189e接地、外部电极189c作为输入端时，上述梯形滤波器170可以作为一个两级式滤波器。在这种情况下，压电谐振器177构成串联谐振器，而电容较大的压电谐振器185则构成并联谐振器。另外，电极189d具有功能连接的端子电极A到C，外部电极189d和189f是虚设外部电极，未被用作连接梯形滤波器170的外部驱动电路的电极。
第八实施例图50是本发明第八实施例的梯形滤波器的分解立体图。在本实施例的梯形滤波器中，若干压电谐振器叠放在由底座基片191和盖件192构成的空间中。底座基片191由适当的绝缘材料制成，例如绝缘陶瓷、铝土或合成树脂。若干导电连接件191a到191e以分散的方式设置在底座基片191上，这些导电连接件191a到191e与压电谐振器的铅电极电连接(容后详述)，或与外部电极191f到191h和191j连接。这些外部电极设置在底座基片191的侧表面上。
盖件192用适当的材料制成，例如合成树脂或金属，并且其下部有一个孔。盖件192的这个孔的面积小于底座基片191的上表面积，这样，盖件192的下端面就可以用绝缘胶或类似物粘接到底座基片191的上表面上。于是，盖件192就与底座基片191成为一个整体。另外，盖件192的孔还可以选择尺寸，以便与底座基片191的侧面接触。
与第七实施例所用的压电谐振器相应，本实施例中采用了压电谐振器对177和185，并且叠放起来，如图50所示。导电胶或类似物192A到195被采用，以构成若干空间(未示出)，从而允许压电谐振器177和185之间及下压电谐振器177和底座基片191之间竖向布置的压电谐振器177和185进行振动。也就是说，如图50所示的处于分离状态的导电胶192A到195被施加到叠放着的压电谐振器177和185上。举例来说，导电胶192A适于把上压电谐振器177和185相互粘接在一起，该导电胶以规定的厚度夹在上述压电谐振器177和185和的固定件之间。于是，在上压电谐振器177和185之间构成规定厚度的空间，以便允许这两个压电谐振器177和185的压电振动件进行振动。进一步来说，导电胶192被涂布直到上压电谐振器177的固定件182和183的外周缘，以便与电极182a到182c及183a到183c电连接，这些电极设置在上述固定件182和183的侧表面上，如图50所示。其余的导电胶193到195也被制成规定的厚度，以便构成空间，允许上、下压电谐振器的压电振动件进行振动。
导电胶193到195与以下元件电连接，即设置在压电谐振器侧表面上的电极、设置在底座基片191上的导电连接件191a到191e或设置在底座基片191侧表面上的外部电极191f到191k。
同样，在该实施中，第一类能陷压电谐振器对177和185相互叠放，形成如上所述的两级梯形滤波器。此外，在由底座基片191和盖件192相互连接所形成的空间中，封闭着多个压电谐振器177和185，这样易于形成具有很好的防潮性能的梯形滤波器。
第九实施例图51是本发明第九实施例梯形滤波器的立体分解图。
第九实施例的梯形滤波器是第八实施例梯形滤波器的改进型。
在该实施例中，片状梯形滤波器也是由底座基片196和盖件192构成，该底座基片196与底座基片191的结构相似，只是两者上表面的导电连接件有所不同。
底座基片196上带有导电连接件196a到196f，这些导电连接件与底座基片196(或同样具有上述结构的压电谐振器)侧表面上的外部电极电连接。
根据本实施例，多个板状压电谐振器451到454相互叠放。与第八实施例类似，导电胶或类似物192A到195用来将压电谐振器454与底座基片196相互粘接，同时，也将压电谐振器451到454相互粘接在一起。在图51的分解图中说明了导电胶192到195，与第八实施例相类似，该导电胶被涂布到压电谐振器451到454的上或下表面上，或涂布到底座基片196的下表面上，而达到一定的厚度。此外，如果用各向异性的导电胶来代替粘接剂192A到195，则粘接剂不可如图51侧部所示那样被分离。在图51中表示了一个粘接剂195A，这种各向异性的导电胶也可用于第八实施例中。
本实施例的特征是压电谐振器451到454中的每一个都由一个上述第一类能陷压电谐振器的压电谐振件构成，即横向膨胀态的压电谐振器。压电谐振器451由沿其厚度方向极化的矩形压电陶瓷板455构成。压电陶瓷板的上表面451a为矩形，其边比b/a处于满足上述方程(1)值的±10%的范围内，设a和b分别表示矩形的短边边长和长边边长，σ表示构成上述压电陶瓷板455的材料的泊松比。此外，第一和第二谐振电极456a以及456b设置在压电陶瓷板455的上、下表面上，与压电谐振器177类似，该电极的面积明显小于主表面的面积。
当在第一和第二谐振电极456a和456b上施加交流电压时，压电谐振器451通过横向压电效应，以横向膨胀态振动。在这种情况下，振动的节点位于压电陶瓷板455短边侧表面的中心。根据本实施例，在短边的中心区域，设置铅电极457a到457c和458a到458c，以便粘接压电谐振器451。
压电谐振器454的结构与压电谐振器451的结构基本类似。两者的区别仅在于第一和第二谐振电极456a和456b的引出方向，这个谐振电极设置在压电谐振器的上下表面上。
压电谐振器452的结构与压电谐振器451的结构相似，只是第一和第二谐振电极457a和457b的尺寸远大于谐振电极456a和456b的尺寸。此外，压电谐振器453的结构也与压电谐振器452的结构相似，只是它们的电极的引出方向不同。
当在设置于两个主表面上的第一和第二谐振电极上施加交流电压时，在压电谐振器452到454的每一个上激励出横向膨胀态的振动。这种振动的谐振能量可以被有效地捕集在所述压电谐振器452到454的每一个当中。
如上所述，压电谐振器451到454的振动节点分别位于其短边一侧表面的中心区域，这样可以将压电谐振器451到454叠放并固定在一起，并且对谐振特性基本不产生影响。如上所述，压电谐振器451到454由导电胶或类似物192A到195在铅电极157a到157c和158a到158c处粘接在一起。
在本实施例中，也可以制作一个两级梯形滤波器，这与第七和第八实施例的梯形滤波器类似。
另外，根据本实施例，压电谐振器451到454仅由第一类压电谐振器的压电振动件构成。因此，上述这些压电谐振器451到454可以非常容易地制造，并且机械强度有所改善。
尽管在第九实施例中，压电谐振器451到454仅由第一类能陷压电谐振器的压电谐振件构成，但是一个与本实施例类似的梯形滤波器也可以仅由第二类能陷压电谐振器的压电振动件构成。也就上说，压电谐振器451到454可以由另一些压电谐振器所替代，这些压电谐振器只采用上述第二类能陷压电谐振器的压电振动件。
尽管在第一到第六实施例中已经对具有压电谐振器的梯形滤波器作了说明，该压电谐振器具有动态阻尼器，但是在第一及第三到第六实施例中的压电谐振器也可以不带有动态阻尼器。
<第二类能陷压电谐振器>
本发明的第三类压电谐振器是一种采用本发明人发现的新振动态的压电谐振器。这种新发现的振动态将参照图52到56进行说明。
如图52所示，设置一个模型，它包括一个矩形压电板521、电极522和523，电极设置在压电板的整个主表面上。该压电板521呈矩形平面状，并具有矩形的上、下表面。另外，压电板521沿其厚度、即沿箭头P被均匀地极化。
当交流电压施加到电极522和523之间使压电板521振动时，通过用有限元方法对压电板521的上或下表面的弯曲振动的二次谐波进行分析，人们认识到，图53所示的振动态是在平面状的压电板521的一定范围内激励起来的。参见表示振动态的图53，该振动态用有限元法进行了分析，压电板521的初始形状由线A表面，振动在线B所示的位移状态及一个与线B所示状态相反的状态之间重复进行。
业已证实，压电板521被激励，发生上述二次谐波的弯曲态振动，当该压电板521被固定在沿两个短边的一对侧表面上的一端时，振动能量的捕集情况如图54所示。图54表示用有限元法分析出的位移分布情况，连接件522连接到压电板521的短边上的侧表面521a上。另一个连接件523连接到另一个侧表面521b的一端，该另一侧表面沿另一短边延伸。在这种情况下，连接件522和523连接到压电板521上表面的对角线的两端。
从图54中可以清楚地看到，当连接件522和523被连接到振动板521上从而将其固定时，在位移状态C中，没有位移波及到连接件522和523的外边。换句话说，显然可以把压电板521的二次谐波的弯曲态振动捕集在连接件522和523之间。
图55表示图54所示的位移状态C的电荷分布情况。正极区沿着压电板521上表面上的假想线D延伸，该假想线基本上沿着一条对角线延伸。此外，具有强的负极性电势的部分出现在靠近另一对角线的转角处。
为在图54的位移状态C和另一与之相反的状态之间通过连接上述连接件522和523激励起强烈的振动，可以设想将谐振电极根据图55所示的电荷分布情况设置。
当连接件522和523被连接到矩形压电板521，并且电压加到设置在两个表面上的电极之间时，二次谐波的弯曲态振动被强烈地激励，这种振动的能量被捕集在连接件522和523之间的那部分中。人们已经认识到，只有当压电板521的尺寸处于特定范围内时才能得到上述效果。
本发明人采用了多个各种材料制成的压电板521的样品，以便在每个样品中激励振动，该振动在图54所示的位移状态C和与之相反的一个状态之间重复进行，由此认识到，当边比b/a的值满足上述方程(3)时，上述振动被强烈地激励起来，并且振动能量被有效地捕集到第一和第二连接件522和523之间的部分中。在上述方程(3)中，假设a和b分别代表压电板521的矩形表面的短边和长边的长度，σ表示压电板所用材料的泊松比。也就是说，本发明人用各种压电材料按各种边比b/a制作了多个样品，以便用有限元方法对振动状态进行分析，如图54所示。分析结果显示，为有效地将二次谐波的弯曲态振动捕集到连接件522以及523之间的部分中，边比b/a和制作压电板521的材料的泊松比σ可以满足图56A所示的关系。从图56A所示的结果可以看出，短边和长边的长度a和b可以进行选择，以便使边比b/a为b/a＝0.3σ+1.48另外，发明人还发现，当边比b/a是(0.3σ+1.48)的值的整数倍时，振动能量也可以被类似于上述那样被捕集。
另外，本发明人还采用了由具有一定泊松比σ的压电材料制成的压电板，并且在0.85-1.11的范围内改变方程(3)中的整数n，以测量图54中显示最小值的点P处的位移量与显示最大值的点Q处的位移量之比，即相对位移(%)。其结果在图56B中显示出来。
从图56B中可以清楚地看到，当值n处于0.9-1.1范围内时，相对位移不大于10%。另一方面，人们认识到当相对位移不大于10%时，在谐振器的结构中基本上不会产生问题。因此，当边比b/a处于满足方程(1)的一个值的±10%的范围内时，可以有效地把振动能量捕集到压电振动件中。
如上所述，人们认识到，可以通过把压电振动件的边比b/a限定在满足方程(3)的一个值的±10%的范围内来提供一种具有优良能陷效率的压电谐振器，而该压电振动件具有长度为a的短边和长度为b的长边，并且压电板所用材料的泊松比为σ。关于上述二次谐波的弯曲态振动，业已证实当没有连接件522和523连接到压电板521上时，该振动的节点出现在矩形表面的中心以及沿两短边的侧表面的中心处。
第三类压电谐振器的实例图57是表示第三类压电谐振器531的实施例的平面图，图58是表示压电板下表面上设置的电极的形状的平面图。
压电谐振器531具有一个矩形压电板532、支承件533和534以及固定件535和536。该压电板532由压电材料制成，例如由钛锆酸铅压电陶瓷制成。举例来说，当压电板由压电陶瓷制造时，压电板532沿其厚度方向被均匀地极化。该压电板532为矩形平面形状。第一支承件533被连接到沿短边的第一侧表面532a的一端上，而第二支承件534被连接到沿另一短边的第二侧表面532b的一端上。另外，固定件535和536的面积大于支承件533和534，并分别连接到支承件533和534的外侧表面上。
在压电谐振器531中，压电板532、第一支承件533、第二支承件534、第一固定件535和第二固定件536是通过加工一块单片压电板，并在该压电板上开设凹槽537和538而构成。也就是说，压电板532、第一支承件533、第二支承件534、固定件535和536是由相同的材料制成一体的。另外，压电板532、第一支承件533、第二支承件534、第一固定件535和第二固定件536可以由分离的元件构成，将它们用粘接剂或类似物相互粘接成一体。
压电板532具有矩形平面状，其边比b/a处于满足上述方程(3)值的±10%的范围内，设a和b分别表示矩形表面的短边边长和长边边长，σ表示构成上述压电板532的材料的泊松比。
第一谐振电极538形成于压电板532的上表面，而第二谐振电极539则形成于压电板532的下表面，并穿过该压电板与第一谐振电极538相对置。第一和第二谐振板538和539基本上与图55中所示的正极区相对应。也就是说，第一和第二谐振电极538和539沿着图55中所示的点划线D方向延伸，即基本上沿着一条对角线方向延伸。
铅电极540形成于第二固定件536上，而铅电极541则形成于第一固定件535的下表面上。第一谐振电极538通过导电连接件542与铅电极540电连接，而第二谐振电极539则通过导电连接件543与铅电极541电连接。
当交流电施加于压电谐振器531的两铅电极540和541之间时，则交流电压便施加在第一和第二谐振电极538和539之间，因此强烈激励出上述二次谐波的弯曲态振动。
在这种情况下，压电板532的长边与短边的边长之比，即边比b/a处于满足方程(3)值的±10%的范围内，因而，振动被有效地捕集在支承件533和534中。即使压电板532是通过固定件535和536机械固定，谐振特性也几乎不受影响。换句话说，可以提供出一种将振动能量有效地捕集在支承件533和534中的能陷型压电谐振器531。
第十实施例图59到61分别表示出了本发明第十实施例的梯形滤波器的立体分解图、一个表示间隔板的立体图和一个表示梯形滤波器的外观图。
参见图59，谐振板581和582以及第一和第二表面基片583和584在第十实施例中被叠放在一起。在所述第二表面基片584的上表面形成一个凹槽，而在第一表面基片583的下表面上也形成有一凹槽。
所述谐振板581的结构是通过将第一和第二间隔板585和586粘接在采用切变态的第二类压电谐振器554的两侧而形成的。另外，谐振板582的结构是通过将第一和第二间隔板587和588粘接在第三类压电谐振器531B的两侧部而形成的。
压电谐振器531B的结构类似于图57中所示的压电谐振器531的结构。两者的主要区别在于导电连接件和设有铅电极的部分的形状。
第一和第二间隔板585、586、587和588的结构与图29所示的第一和第二间隔板29和30相类似。
在本实施例梯形滤波器中，第一和第二谐振板581和582经图60所示的间隔板589相互叠放在一起。
在第一和第二谐振板581和582相互叠放后，矩形框架状的间隔板589插入其中，以确保压电谐振器554和第一压电谐振器531B的振动部分有一个振动空间。
通过将谐振板581和582如上所述叠放起来，并且将第一和第二表面基片583和584粘接在层状结构的上下部分，就可以获得如图61所示的层状物590。另外，在层状物590的两个侧面上设置外部电极590a、590b、590c和590d，即可获得一种梯形滤波器591。
通过将外部电极590a用作输入端，将外部电极590b与一参考电位相连，并将外部电极590c和590d一起用作输出端，便可以将该梯形滤波器591作为图62所示的一级梯形滤波器来驱动。
其它从以上第一到第十实施例中可以清楚地看出，在本发明的梯形滤波器中，至少需要两层压电谐振器相互叠置而成，这样可以很容易地得到一种片状的梯形滤波器。此外，在第一至第四种压电谐振器中，振动能量能够有效地被捕集到压电振动件中(如上所述)，这样，即使压电谐振器是被机械地固定到固定件上，压电谐振器的谐振特性也几乎不会受到影响。因此，参照第一至第十实施例，当压电谐振器在固定件处与其它元件相连时，每个压电谐振器都可以得到所需的谐振特性。这样便能可靠地得到一个具有稳定特性的梯形滤波器。
在需要时，将第一压电谐振器和附加压电谐振器相互粘接、将第一和第二间隔板在其两侧相互粘接构成第一至第十实施例所述的谐振板;但是谐振板也可由相同材料整体制成。例如，在图29所示的实施例中，矩形压电谐振板可以这样制备，即用激光束或类似物将平面状的谐振板22制成规定的形状，并在其两个表面加工出预定的电极形状，从而得到谐振板22。在这种情况下，因为谐振板22是一个整体元件，所以可以省略谐振板22外周边上的粘接部分，以改善片状滤波器的防潮性能。也就是说，这样得到的片状滤波器的谐振板22的侧面能够避免潮湿渗入。
采用切变态的第四类压电谐振器在第一至三实施例的压电谐振器中，是一种与第一类压电谐振器相结合的压电谐振器。但是这类压电谐振器也可以由另一种如采用横向膨胀态或纵向膨胀态的能陷型压电谐振器制备出来。
此外，第三类压电谐振器的电极形状并不仅限于图57和58所示的形状。例如图63和64所示，一对第一谐振电极601a和601b可以设置在压电振动件600的上表面上，而一对第二谐振电极602a和602b则设置在压电振动件的下表面上，其位置分别与第一谐振电极601a和601b相对。在这种情况下，第一和第二谐振电极601a和602b设置在如图55所示电荷分布中具有强负极性的部分中。因此，虽然所述压振动件600与图57所示的压电谐振器531的相位不同，2m度的弯曲态振动也会被可靠地激励起来，以便将能量捕集在压电振动件600中。
尽管上面已对本发明进行了详细的说明，显然它们只是用于说明本发明的例子而不是对本发明的限制，本发明的宗旨和范围仅由所附的权利要求书的条款来限定。
权利要求
1.一种梯形滤波器，它包括至少一个构成串联支路的串联谐振器，至少一个构成并联支路的并联谐振器，该梯形滤器还包括至少一个板状谐振器，至少一个叠放在至少一个上述谐振器上的附加的板状谐振器，串联和并联谐振器中的至少一个是能陷型谐振器，其具有板状压电振动件、一个连接到上述压电振动件上的支承件、以及一个连接到上述支承件上的固定件。
2.如权利要求1所述的梯形滤波器，其特征在于串联和并联谐振器中的至少一个是采用横向膨胀态的能陷型谐振器，它包括一个矩形板状压电振动器，其边比b/a处于下列值b/a＝n(-1.47σ+1.88) …方程(1)的±10%的范围内，其中a和b分别代表上述压电振动件的短边和长边的长度，σ代表压电振动件所用材料的泊松比，n代表一个整数，一个连接到该压电振动件的每个短边中心处的支承件以及一个连接到该支承件外端的固定件。
3.如权利要求1所述的梯形滤波器，其特征在于串联和并联谐振器中的至少一个是切变态能陷型压电谐振器，它包括一个带有沿一方向极化的板形压电元件的压电振动件，及设置在该压电元件上并垂直于极化方向施加交流电压的第一和第二谐振电极，一个平行于该极化方向并呈矩形的压电表面，其边比b/a处于下列值b/a＝n(0.3σ+1.48) …方程(2)的±10%的范围内，其中a和b分别代表上述矩形表面的短边和长边的长度，σ代表压电元件所用材料的泊松比，n代表一个整数，一个连接到该压电振动件上的支承件以及一个连接到该支承件上的固定件。
4.如权利要求1所述的梯形滤波器，其特征在于串联和并联谐振器中的至少一个是第一类压电谐振器，它包括一个具有一对相对的矩形表面及连接这对矩形表面的四个侧表面的板状压电振动件，设置在压电振动件的这对矩形表面上的第一和第二谐振电极，沿矩形表面的每个短边连接到压电振动件侧表面一端上的支承件，以及连接到该支承上的固定件，边比b/a设定在下述值b/a＝n(0.3σ+1.48) …方程(3)的±10%的范围内，其中a和b分别代表矩形表面的短边和长边的长度，σ代表压电振动件所用材料的泊松比，n代表一个整数，这样构成的第一类压电谐振器通过压电的横向效应，可激励出2n(n为整数)度的弯曲态振动。
5.如权利要求1到4之一所述的梯形滤波器，其特征在于进一步包括一个设置在压电振动件和上述支承件之间的动态阻尼器。
6.如权利要求1所述的梯形滤波器，其特征在于上述支承件和上述固定件被连接到上述压电振动件的每一侧。
7.如权利要求1或6所述的梯形滤波器，其特征在于进一步包括第一和第二表面基片，至少一个上述谐振器及至少一个上述附加谐振器固定在上述第一和第二表面基片之间。
8.如权利要求1或6所述的梯形滤波器，其特征在于进一步包括一个底座基片和一个固定到该底座基片上的盖件，至少两个串联谐振器叠放在该底座基片上，固定在底座基片上的所述盖件将相互叠放的若干谐振器封闭起来。
9.如权利要求1所述的梯形滤波器，其特征在于所述串联和并联谐振器中的每一个均具有一个板状压电振动件，和在该压电振动件两侧设置的并与该压电振动件相连的支承件，以及与该支承件连接的固定件。
10.如权利要求9所述的梯形滤波器，其特征在于第一和第二间隔板设置在固定件相互连接方向的两侧，这些固定件设置在压电谐振器的两侧，从而上述压电谐振器及第一和第二间隔板就构成了一个谐振板。
11.如权利要求10所述的梯形滤波器，其特征在于上述构成谐振板的压电谐振器及第一和第二间隔板被制成一个整体。
12.如权利要求9所述的梯形滤波器，其特征在于至少一个附加压电谐振器连接到上述固定件相互连接方向的至少一侧，这些固定件设置在压电谐振器的两侧，从而允许压电振动件进行振动。
13.如权利要求12所述的梯形滤波器，其特征在于第一和第二间隔板连接到连接件的两侧，以允许上述压电振动器振动，从而构成一谐振板，该连接件是用于上述压电谐振器及至少一个与其连接的压电谐振器上的。
14.如权利要求13所述的梯形滤波器，其特征在于构成谐振板的上述若干压电谐振器及第一和第二间隔板被制成一个整体。
15.如权利要求1所述的梯形滤波器，其特征在于进一步包括设置在上述压电振动件上的第一和第二谐振电极，设置在上述固定件上的一个铅电极，上述第一和第二谐振电极电连接到上述铅电极上。
16.如权利要求15所述的梯形滤波器，其特征在于进一步包括若干设置在梯形滤波器外表面上的外部电极，上述这些外部电极电连接到所述的铅电极上。
17.一种梯形滤波器，它包括至少一个构成串联支路的串联谐振器，至少一个构成并联支路的并联谐振器，该梯形滤器还包括至少一个矩形板状的谐振器，至少一个叠放在至少一个上述矩形板状谐振器上的附加的矩形板状谐振器，所述串联和并联谐振器中的至少一个是矩形板状谐振器，其边比b/a处于下述值b/a＝n(-1.47σ+1.88) …方程(1)的±10%的范围内，其中a和b分别代表上述压电谐振器的短边和长边的长度，σ代表压电谐振器所用材料的泊松比，n代表一个整数，上述压电谐振器是一种采用横向膨胀态的能陷型压电谐振器。
18.如权利要求17所述的梯形滤波器，其特征在于上述串联和并联谐振器中的每一个均由上述采用横向膨胀态的能陷型压电谐振器构成。
19.如权利要求18所述的梯形滤波器，其特征在于上述若干能陷型压电谐振器中相邻的压电谐振器的主表面，在靠近短边中心处被相互粘接起来。
20.如权利要求19所述的梯形滤波器，其特征在于上述压电谐振器被粘接剂层相互粘接起来，该粘接剂层具有规定的厚度，以便构成若干空间，允许相互粘接到一起的两个压电谐振器进行振动。
全文摘要
一种梯形滤波器，包括若干串联谐振器和若干并联谐振器连接而成的电路结构。至少一个板状串联谐振器和至少一个板状并联谐振器相互叠放，串联谐振器和并联谐振器中的至少一个是能陷型压电谐振器，其具有一个板状压电振动件，一个连接到该压电振动件上的支承件以及一个连接到该支承件上的固定件。
文档编号H03H9/10GK1105489SQ9410864
公开日1995年7月19日 申请日期1994年8月17日 优先权日1993年8月17日
发明者开田弘明 申请人:株式会社村田制作所