专利名称：声表面波滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以作为带通滤波器的声表面波(SAW)滤波器。更具体的，本发明涉及包括有第一和第二声音通道的双声道(dual-track)声表面波滤波器。
背景技术：
现已提出多种类型的包括有两个声音通道的双声道声表面波滤波器。例如，专利文献1公开号为2000-77974的日本未审查专利申请公开了一种包括两个并行连接的声音通道的声表面波滤波器。这两个声音通道在通带内同相，而在通带外则是反相的。
同时，专利文献2公开号为2001-53581的日本未审查专利申请公开了一种具有被平行安置在一个压电衬底上的提供第一和第二通道的第一和第二滤波器声道的声表面波滤波器。在该声表面波滤波器中，第一滤波器声道的输入IDT电极与第二滤波器声道的输入IDT电极并联，同时第一滤波器声道的输出IDT电极与第二滤波器声道的输出IDT电极并联。第一和第二滤波器声道在通带内是同相的，而在通带外是反相的。而且，在依据专利文献2中的声表面波滤波器中，传输函数(最大值为3dB)的频率，也就是第一和第二滤波器声道的3dB中心频率实质上是彼此匹配的。
更具体地，在专利文献1中公开的声表面波滤波器被用作PCS中的IF滤波器。在PCS中，30dB带宽与3dB带宽之间的比率，也就是波形因数(S.F.)，其最大值大约是1.8。另一方面，用于W-CDMA方案或数字卫星无线通信的IF滤波器要求有大约1.5或更低的波形因数。就是说，在滤波器特性曲线中通带附近的曲线是陡峭的。
当专利文献1中描述的双声道声表面波滤波器被用于需要陡峭的滤波器特性曲线时，必须在一个宽的频率范围内确保第一和第二声音通道反相并具有相同的振幅的区域。然而，当试图通过第一和第二声音通道的主瓣部分来实现在一个宽的频率范围内的具有相反的相位和相同的振幅的区域时，相位不能在一个足够宽的频率范围内抵消，因为这两个声音通道的相位的倾斜度不同。也就是说，在通带外留有一个大的响应。
在专利文献2描述的声表面波滤波器中，整个滤波器的滤波器特性曲线的陡度取决于任一个滤波器声道的滤波器特征线的陡度。而且，在专利文献1中为了提高通带外的衰减，第一和第二滤波器声道在通带外反相。因此，滤波器特性曲线的陡度不能提高到比滤波器声道中的任一个更陡。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供了一个双声道声表面波滤波器，它的滤波器特性曲线的陡度被提高了同时频带外的响应也被有效地抑制了。
根据本发明的优选实施例的声表面波滤波器包括具有第一输入转换器(transducer)和第一输出转换器的第一声音通道，该第一声音通道被加权以便通过第一输入转换器和第一输出转换器定义一个第一传递函数，以及具有第二输入转换器和第二输出转换器的第二声音通道，该第二声音通道被加权以便通过第二输入转换器和第二输出转换器定义一个第二传递函数。第一和第二输入转换器并联且第一和第二输出转换器并联。第一和第二传递函数实质上在通带中同相并且在通带外反相。该第二声音通道的第二传递函数的带宽比第一声音通道的第一传递函数的带宽窄，第二声音通道的第二传递函数的第一旁瓣(side lobe)与第一声音通道的第一传递函数的主瓣(main lobe)相位相反。
优选地，通过并联第一和第二声音通道，第一声音通道的第一传递函数的30dB的带宽与一个合成传递函数的30dB的带宽的比率值保持在大约100％到150％的范围。该30dB的带宽是一个频率范围，在该范围中从峰值衰减的值是30dB。
每一个第一和第二声音通道优选地包括有一个横向的声表面波滤波器设备。
每一个第一和第二声音通道优选地包括一个单方向电极。
第一和第二声音通道优选地被安置在一个压电衬底上。
根据本发明的另一个优选实施例的双声道声表面波滤波器包括第一和第二声音通道。第一和第二声音通道的输入和输出转换器并联，第一和第二传递函数在通带内实质上是同相的，而在通带外是反相的。第二声音通道的带宽比第一声音通道的带宽窄，并且第二声音通道的第二传递函数的第一旁瓣与第一声音通道的第一传递函数的主瓣相位相反。在该结构中，第一和第二传递函数具有相反的相位并且振幅相同的区域将在通带外的一个宽的频率范围内获得。因而，与公知的双声道声表面波滤波器相比，该滤波器特性曲线的陡度和通带外的衰减都有所提高。
当第一声音通道的第一传递函数的30dB的带宽与第一和第二传递函数的合成传递函数的30dB带宽的比率最好保持在大约100％到150％的范围之间时，根据本发明的优选实施例的滤波器特性曲线的陡度和通带外的衰减的将更加可靠地提高。
每一个第一和第二声音通道可以包括多种类型的声表面波滤波器设备。当每一个声音通道包括一个横向声表面波滤波器设备时，根据本发明的优选例则可得到横向的双声道声表面波滤波器。
当每一个第一和第二声音通道包括一个单方向电极时，则可以得到一个低损耗双声道滤波器。
通过将第一和第二声音通道安置在一个压电衬底上，本发明优选实施例的声表面波滤波器则可做成包括有一个压电衬底的单芯片的形式。
本发明的以上以及其他元件、特征、特性、步骤和有益效果将在随后对结合附图的优选的实施例的描述中变得更加清楚。
图1是示出根据本发明的一个优选实施例的声表面波滤波器的平面示意图；图2显示图1的优选实施例的声表面波滤波器中的第一和第二声音通道及一个合成的传递函数的振幅和相位的特性曲线。
图3显示第一和第二声音信道及合成的传递函数的振幅和相位特征线，其中第一声音通道的30dB的带宽与合成传递函数的30dB带宽的比率大约为150％。
图4显示第一和第二声音信道及合成的传递函数的振幅和相位特征线，其中第一声音通道的30dB的带宽与合成传递函数的30dB带宽的比率大约为180％。
图5显示第一声音通道的30dB带宽的比率大约是120％、150％和180％的整个的声表面波滤波器的衰减/频率特性曲线。
具体实施例方式
以下，参照附图描述本发明的优选实施例。
图1是示出根据本发明的一个优选实施例的声表面波(SAW)滤波器的平面示意图。
一个声表面波滤波器1优选地包括一个压电衬底2，以及置于其上的第一和第二声音通道3和4。在该优选实施例中，第一声音通道3的第一传递函数的带宽比第二声音通道4的第二传递函数的带宽要宽。也就是说，第一声音通道3定义为主声道而第二声音通道4定义为子声道。
被安置在压电衬底2上的第一声音通道3包括第一输入转换器3a和第一输出转换器3b。每个第一输入转换器3a和第一输出转换器3b均包括有一个IDT电极，并且这些转换器均被安置在声表面波传播方向上且相距所需的间隔。也就是说，第一声音通道3包括了一个横向的声表面波滤波器设备。
同样地，第二声音通道4包括第二输入转换器4a和第二输出转换器4b。每个第二输入转换器4a和第二输出转换器4b均包括有一个IDT电极，并且这些转换器均被安置在声表面波传播方向上且相距所需的间隔。也就是说，与第一声音通道3相类似，第二声音通道4包括了一个横向的声表面波滤波器设备。
第一输入转换器3a和第二输入转换器4a并联。也就是说，第一和第二输入转换器3a和4a的热端与一个热输入端5a连接，第一和第二输入转换器3a和4a的接地端与一个接地输入端5b连接。
而且，第一输出转换器3b和第二输出转换器4b并联。也就是说，第一和第二输出转换器3b和4b的热端与热输出端6a连接，第一和第二输出转换器3b和4b的接地端与接地输出端6b进行连接。
第一声音通道3被加权以便通过第一输入转换器3a和第一输出转换器3b定义第一传递函数。同样地，第二声音通道4被加权以便通过第二输入转换器4a和第二输出转换器4b定义第二传递函数。
在该优选实施例中，第一传递函数的30dB带宽与第一和第二传递函数的合成的传递函数的30dB带宽的比率最好约为120％。
第一和第二传递函数在通带内实质上具有相同的相位，而在通带外实质上具有相反的相位。
因此，如在专利文献1所描述的公知的声表面波滤波器中，第一和第二传递函数在通带外实质上具有相反的相位，所以相反的相位可以互相抵消以便产生衰减。
然而，当通过主瓣抵消相位时，衰减仅仅在一个小的频率范围内产生。其原因如下。即是，在中心频率附近同相的第一和第二声音通道3和4的相位必须要改变以便在通带两端反相。由于第一声音通道3的相位倾斜度与第二声音通道4的不同，它们的相位完全反相的区域就被限制在一个非常窄的频率范围内。
在该优选实施例中，第二声音通道4的带宽比第一声音通道3的窄，第二声音通道4的第二传递函数的第一旁瓣与第一声音通道3的相反，以便相位能在一个宽得多的频率范围内互相抵消。对此参见图2。
图2阐明了优选实施例中的声表面波滤波器1的原理同时也显示了第一和第二声音通道3和4的振幅和相位特性曲线。如图2所示，第二声音通道4的带宽比第一声音通道3的带宽要窄。而且，第二声音通道4的第二传递函数的第一旁瓣与第一声音通道3的第一传递函数的主瓣的相位相反。也就是说，定义为主声道的第一声音通道3的第一传递函数的主瓣与定义为子声道的第二声音通道的第二传递函数的第一旁瓣消去相位。也就是说，定义为子声道的第二声音通道4的相位在第二声音通道4的主瓣外在第一个衰减区域突然反转，同时相位的倾斜度依然保持。因此，第一和第二声音通道3和4在第二声音通道4的整个第一旁瓣之上实质上是反相的。
因此，在该优选实施例中，滤波器特性曲线的陡峭明显增加，同时，通带外的衰减大大改善。
而且，因为定义为子声道的第二声音通道4的相位突然反转，所以在通带中通道3和4同相的频率范围增加了。结果，滤波器特性曲线在通带内的平坦度大大改善。
当定义为主声道的第一声音通道3的带宽太宽时，滤波器特性曲线的陡度的增加与通带外衰减的增加不能同时轻易地取得。在该优选实施例当中，第一传递函数的30dB的带宽与从目标特性曲线的峰值开始的衰减是30dB的频带，也就是说，30dB的带宽的比率，大约是120％。由于这样的安排，滤波器特性曲线的陡度和通带外的衰减能同时提高。
声表面波滤波器的构造并不仅限于以上所描述的优选实施例。当定义为主声道的第一声音通道3的30dB的带宽与和第一和第二声音通道3和4并联而获得的合成传递函数的30dB带宽的比率在大约100％到150％的范围中时，滤波器特性曲线的陡度和通带外的衰减能同时增加。对此参见图3至5。
图3显示了声表面波滤波器1的第一和第二声音通道及合成传递函数的振幅和相位的特性曲线，其中主声道的第一传递函数的30dB的带宽与合成传递函数的30dB的带宽的比率最好约为150％。
图4显示了声表面波滤波器1的第一和第二声音通道及合成传递函数的振幅和相位的特性曲线，其中主声道的第一传递函数的30dB的带宽与合成传递函数的30dB的带宽的比率最好约为180％。
图5显示了第一传递函数的30dB的带宽与合成传递函数的30dB的带宽的比率最好约为120％、150％和180％的声表面波滤波器1的衰减/频率特性曲线。
当比率大约是120％或150％时，从图3至图5中可以清楚的看出，滤波器特性曲线的陡度和通带外的衰减被提高了。另一方面，当比率是大约180％时，通带外的衰减大约是35dB，但这并不充分。当比率增加到180％时，为了满足在一个宽的频率范围内具有相同的振幅和相反的相位的条件，而设计作为子声道的第二声音通道4是很困难的。
作为主声道的第一声音通道3的30dB的带宽与合成传递函数的30dB的带宽的比率不能低于大约100％，因此，比率的极限值大约为100％。
第一和第二声音通道3和4的第一和第二输入转换器3a和4a以及第一和第二输出转换器3b和4b包括有IDT电极，它们被加权以便具有第一和第二传递函数。优选地，每个转换器包括有一个单方向电极，如上面专利文献1中所述。
本发明并不仅限于上述每个实施例，在权利要求范围内的各种修改都是可以的。对不同的优选实施例的技术特征的适当组合所产生的实施例也应包括在本发明的技术范围内。
权利要求
1.一种声表面波滤波器包括第一声音通道，包括第一输入转换器和第一输出转换器，该第一声音通道被加权来通过该第一输入转换器和第一输出转换器定义一个第一传递函数；以及第二声音通道，包括第二输入转换器和第二输出转换器，该第二声音通道被加权来通过该第二输入转换器和第二输出转换器定义一个第二传递函数；其中该第一和第二输入转换器并联且该第一和第二输出转换器并联；该第一和第二传递函数实质上在通带内同相而在通带外反相；并且该第二声音通道的带宽比该第一声音通道的带宽窄，该第二声音通道的第二传递函数的第一旁瓣与该第一声音通道的第一传递函数的主瓣相位相反。
2.根据权利要求1的声表面波滤波器，其中该第一声音通道的第一传递函数的30dB的带宽与通过并联该第一和第二声音通道得到的合成传递函数的30dB的带宽的比率大约在100％到150％的范围内。
3.根据权利要求1的声表面波滤波器，其中每个第一和第二声音通道都包括一个横向声表面波滤波器设备。
4.根据权利要求1的声表面波滤波器，其中每个第一和第二声音通道都包括一个单方向电极。
5.根据权利要求1的声表面波滤波器，其中该第一和第二声音通道被安置在一个压电衬底上。
6.根据权利要求1的声表面波滤波器，其中该第一声音通道的第一传递函数的30dB的带宽与通过并联该第一和第二声音通道得到的合成传递函数的30dB的带宽的比率大约为120％。
7.根据权利要求1的声表面波滤波器，其中该第一声音通道定义为主声道，该第二声音通道定义为子声道。
8.根据权利要求1的声表面波滤波器，其中每个第一输入转换器和第一输出转换器都包括一个IDT电极，该电极设置在声表面波设备的传播方向上并相隔一定的距离。
9.根据权利要求1的声表面波滤波器，其中每个第二输入转换器和第二输出转换器都包括一个IDT电极，该电极设置在声表面波设备的传播方向上并相隔一定的距离。
全文摘要
一种表面声音滤波器包括第一声音通道，它有第一输入/输出转换器并且它通过该第一输入/输出转换器来定义一个第一传递函数，以及第二声音通道，它有第二输入/输出转换器并且它通过该第二输入/输出转换器来定义一个第二传递函数。第一和第二声音通道是并联的。第一和第二传递函数在通带内实质上是同相的，而在通带外实质上是反相的。第二声音通道的带宽比第一声音通道的带宽窄。第二传递函数的第一旁瓣与第一传递函数的主瓣相位相反。
文档编号H03H9/25GK1518217SQ200310122279
公开日2004年8月4日 申请日期2003年12月18日 优先权日2003年1月9日
发明者木藤英雄 申请人:株式会社村田制作所