(57)【要約】  本発明は音響波によって作動する共振器に関する。本発明によれば、この共振器の底面積は、この共振器の伝達特性においてクリティカルな入力信号パワーがインターセプトポイントを決定するために使用されるスペクトル成分の次数に依存して予め設定された目標レベルを下回らないように選択される。さらに本発明はインターセプトポイントに基づいて共振器の最小底面積を決定するための方法に関する。
2008544613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器底面積を有する電気音響共振器において、
クリティカルな入力信号パワーＰIIPnがｎ次のインターセプトポイントＩＰnにおいてｎ＝２の場合に少なくとも８０ｄＢｍ及び／又はｎ＝３の場合に５０ｄＢｍであるように、前記共振器底面積は調整されている、共振器底面積を有する電気音響共振器。
【請求項２】
請求項１記載の共振器において、
共振器の入力側ゲートに入力信号を印加すると、この共振器の出力側ゲートにおいて出力信号が発生され、該出力信号は前記共振器の共振周波数ｆrにおける基本成分及びｆrから偏差している周波数における前記共振器によって発生されるｎ次のスペクトル成分を含み、
ｎ次のスペクトル成分はｎ次の高調波又はｎ次の相互変調積であり、
前記共振器は伝達特性曲線（１）を有し、該伝達特性曲線（１）は基本成分の出力信号パワーＰoutを入力信号パワーＰinの関数として特徴付け、
前記共振器は更に別の伝達特性曲線（２）を有し、該更に別の伝達特性曲線（２）はｎ次のスペクトル成分の出力信号パワーＰoutを入力信号パワーＰinの関数として特徴付け、
これらの伝達特性曲線（１、２）の延長された、線形に外挿された、線形の区間は、クリティカルな入力信号パワーＰIIPnにおけるｎ次のインターセプトポイントＩＰnで互いに交わる、請求項１記載の共振器
【請求項３】
クリティカルな入力信号パワーＰIIPnはｎ＝２の場合は少なくとも９０ｄＢｍ及び／又はｎ＝３の場合は少なくとも６０ｄＢｍである、請求項１又は２記載の共振器。
【請求項４】
クリティカルな入力信号パワーＰIIPnはｎ＝２の場合は少なくとも１００ｄＢｍ及び／又はｎ＝３の場合は少なくとも６５ｄＢｍである、請求項１又は２記載の共振器。
【請求項５】
電気音響共振器において、
共振器領域を有し、該共振器領域では音響波が伝播可能であり、
共振器底面積を有し、該共振器底面積は、共振周波数ｆrの入力信号パワー０ｄＢｍを印加した場合に共振器領域におけるパワー密度は４０ｄＢｍ／ｍ2の値を越えないように選択されている、電気音響共振器。
【請求項６】
共振周波数ｆrの入力信号パワー０ｄＢｍを印加した場合に共振器領域におけるパワー密度は５５ｄＢｍ／ｍ2の値を越えない、請求項１〜５のうちの１項記載の共振器。
【請求項７】
共振周波数ｆrの入力信号パワー０ｄＢｍを印加した場合に共振器領域におけるパワー密度は７０ｄＢｍ／ｍ2の値を越えない、請求項１〜５のうちの１項記載の共振器。
【請求項８】
共振器は体積音響波によって作動する薄膜共振器として構成されている、請求項１〜７のうちの１項記載の共振器。
【請求項９】
アクティブな共振器領域を有し、該アクティブな共振器領域は音響ミラーに亘って配置されており、前記アクティブな共振器領域は２つの電極の間に配置された圧電層を含む、請求項８記載の共振器。
【請求項１０】
共振器はアクティブな共振器領域を有し、該アクティブな共振器領域は２つの電極の間に配置された圧電層を含み、共振器領域は担体基板に設けられた切欠部に亘って配置されている、請求項８記載の共振器。
【請求項１１】
共振器は表面波によって作動する共振器として構成されている、請求項１〜７のうちの１項記載の共振器。
【請求項１２】
共振器はガイドされた体積音響波によって作動する、請求項１〜７のうちの１項記載の共振器。
【請求項１３】
共振器底面積は少なくともＫ／ｆであり、ここでＫ＝３．５・１０4ＧＨｚ・μｍ2であり、ｆはＧＨｚで示される共振器の共振周波数である、請求項１〜１２のうちの１項記載の共振器。
【請求項１４】
共振器底面積は少なくともＫ／ｆであり、ここでＫ＝６・１０4ＧＨｚ・μｍ2であり、ｆはＧＨｚで示される共振器の共振周波数である、請求項１〜１２のうちの１項記載の共振器。
【請求項１５】
共振器底面積は少なくともＫ／ｆであり、ここでＫ＝１０5ＧＨｚ・μｍ2であり、ｆはＧＨｚで示される共振器の共振周波数である、請求項１〜１２のうちの１項記載の共振器。
【請求項１６】
共振器は直列分岐路に配置されている、請求項１３〜１５のうちの１項記載の共振器。
【請求項１７】
共振器は横方向分岐路に配置されている、請求項１３〜１５のうちの１項記載の共振器。
【請求項１８】
請求項１〜１７のうちの１項記載の１つの又は複数の共振器を有するフィルタ。
【請求項１９】
共振器はラダータイプ配置又はラティスタイプ配置で接続されている、請求項１８記載のフィルタ。
【請求項２０】
共振器は少なくとも部分的には音響的に互いに結合されている、請求項１８又は１９記載のフィルタ。
【請求項２１】
デュプレクサにおいて、
受信フィルタ及び送信フィルタを含み、
これらのフィルタのうちの少なくとも１つは請求項１７〜１９のうちの１項記載のフィルタとして構成されている、デュプレクサ。
【請求項２２】
電気音響共振器の最小共振器底面積を決定するための方法において、該方法は次のステップを有する、すなわち、
Ａ）基本波及び共振器において発生されるｎ次のスペクトル成分に対する所与の共振器底面積を有する共振器の伝達特性曲線をもとめるステップを有し、ここでｎは少なくとも２の整数であり、ｎ次のスペクトル成分はｎ次の高調波及び／又はｎ次の相互変調積から選択され、それぞれ出力信号パワーは入力信号パワーＰIInに依存してもとめられ、
Ｂ）２つの伝達特性曲線の線形外挿された線形領域の交点をもとめ、この交点から共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーをもとめるステップを有する、電気音響共振器の最小共振器底面積を決定するための方法。
【請求項２３】
実際のクリティカルな入力信号パワーはクリティカルな入力信号パワーに対する予め設定された目標レベルと比較され、
共振器底面積は実際のクリティカルな入力信号パワーの前記予め設定された目標レベルからの偏差がある場合には変化され、実際のクリティカルな入力信号パワーの値は一連の共振器底面積に対してもとめられ、
共振器底面積に対するクリティカルな入力信号パワーの一連の測定から共振器底面積に対する最小値がもとめられ、この最小値において共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーが予め設定された目標レベルに到達する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
クリティカルな入力信号パワーが予め設定された目標レベルを下回る場合には、共振器底面積が増大され、共振器底面積の各値に対するステップA)及びＢ）が、共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーが少なくともこの目標レベルに到達するまで繰り返される、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
実際のクリティカルな入力信号パワーが予め設定された値を下回らない場合には共振器底面積が十分なものであると評価される、請求項２２又は２３記載の方法。
【請求項２６】
電気音響共振器の最小面積の決定のための方法において、該方法は次のステップを有する、すなわち、
Ａ）基本波及び共振器において発生されるｎ次のスペクトル成分に対する所与の共振器底面積を有する共振器の伝達特性曲線をもとめるステップを有し、ここでｎは少なくとも２の整数であり、さらにｎ次のスペクトル成分はｎ次の高調波及び／又はｎ次の相互変調積から選択され、出力信号パワーは入力信号パワーに依存してもとめられ、
２つの伝達特性曲線の線形外挿された線形領域の交点をもとめ、さらにこの交点に相応する共振器の実際のクリティカルな出力信号パワーＰOIPnをもとめるステップを有する、電気音響共振器の最小面積の決定のための方法。
【請求項２７】
実際のクリティカルな出力信号パワーはクリティカルな出力信号パワーに対する予め設定された目標レベルと比較され、
共振器底面積は実際のクリティカルな出力信号パワーの前記予め設定された目標レベルからの偏差がある場合には変化され、実際のクリティカルな出力信号パワーの値は一連の共振器底面積に対してもとめられ、
共振器底面積に対するクリティカルな出力信号パワーの一連の測定から共振器底面積に対する最小値がもとめられ、この最小値において共振器の実際のクリティカルな出力信号パワーが予め設定された目標レベルに到達する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
フィルタの少なくとも１つの共振器における最小共振器底面積の決定のために実施される、請求項２２〜２７のうちの１項記載の方法。
【請求項２９】
デュプレクサの少なくとも１つの共振器における最小共振器底面積の決定のために実施される、請求項２２〜２７のうちの１項記載の方法。
【請求項３０】
体積音響波により作動する共振器の圧電層の層厚を検査するための方法において、該方法は次のステップを有する、すなわち、
Ａ）基本波及び共振器において発生されるｎ次のスペクトル成分に対する圧電層の所与の層厚を有する共振器の伝達特性曲線をもとめるステップを有し、ここでｎは少なくとも２の整数であり、さらにｎ次のスペクトル成分はｎ次の高調波及びｎ次の相互変調積から選択され、出力信号パワーが入力信号パワーに対してもとめられ、
Ｂ）２つの伝達特性曲線の線形外挿された線形領域の交点をもとめ、さらにこの交点に相応する共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーＰIIPnをもとめるステップを有する、体積音響波により作動する共振器の圧電層の層厚を検査するための方法。
【請求項３１】
実際のクリティカルな入力信号パワーはクリティカルな入力信号パワーに対する予め設定された目標レベルと比較され、
圧電層の層厚は実際のクリティカルな入力信号パワーの前記予め設定された目標レベルからの偏差がある場合には変化され、実際のクリティカルな入力信号パワーの値は一連の層厚に対してもとめられ、
圧電層の層厚に対するクリティカルな入力信号パワーの一連の測定から圧電層の層厚の最小値がもとめられ、この最小値において共振器の実際の入力信号パワーが予め設定された目標レベルに到達する、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
クリティカルな入力信号パワーが予め設定された目標レベルを下回る場合には、圧電層の層厚が増大され、圧電層の層厚の各値に対するステップＡ）及びＢ）が、共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーが少なくともこの目標レベルに到達するまで繰り返され、実際のクリティカルな入力信号パワーが予め設定された値を下回らない場合には、圧電層の層厚が十分なものとして評価される、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
圧電層の層厚の変化の共振器の共振周波数への影響は適当な厚さを有する電極材料の選択によって補償される、請求項３１又は３２記載の方法。
【請求項３４】
電極材料は、Ａｌ，ＡｌＣｕ，ＡｌＣｕＴｉ，Ｍｏ，ＴｉＷ，Ｗ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ａｕ，Ａｇ又はこれらの組み合わせから選択される、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
体積音響波により作動する共振器の電気的特性の調整のための方法において、  該方法では、共振器の圧電層の層厚が低減され、共振器の少なくとも１つの電極においてｎ次のインターセプトポイントＩＰnに相応する共振器のクリティカルな入力信号パワーＰIIPnが増大するような密度を有する材料が使用される、体積音響波により作動する共振器の電気的特性の調整のための方法。
【請求項３６】
共振器の伝達特性曲線はシミュレーションの枠内で決定される、請求項２２〜３５のうちの１項記載の方法。
【請求項３７】
共振器は入力信号として一音励振によって励振される、請求項２２〜３６のうちの１項記載の方法。
【請求項３８】
共振器は入力信号として二音励振によって励振される、請求項２２〜３５のうちの１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
体積音響波により作動する共振器、ＢＡＷ共振器、は例えば刊行物ＥＰ０９６３０４０Ａ２、ＵＳ４７１９３８及びＵＳ５７１４９１７から周知である（ＢＡＷ＝Bulk Acoustic Wave）。ＢＡＷ共振器は例えばＺｎＯから成る圧電層を含み、この圧電層は２つの電極の間に設けられている。このような共振器は高いパワー耐性によって際立っている。
【０００２】
解決すべき課題は、マルチバンド機器における使用に適している電気音響共振器を提供することである。さらに、マルチバンド機器において使用可能な電気音響共振器のパラメータの決定のための方法を提供することである。
【０００３】
共振器は事情によっては非線形伝達特性曲線を有しうることが分かった。共振器の特性を所与のパラメータによって、例えばこのような共振器を含む構成素子の開発段階において、線形性を検査することが提案される。とりわけ音響波により作動する共振器、有利にはＢＡＷ共振器はこれに関して検査されるべきである。
【０００４】
ＢＡＷ共振器は圧電層を含み、この圧電層は２つの電極の間に設けられている。このＢＡＷ共振器は担体基板上に構成された音響ミラーに亘って又は担体基板の中に設けられた切欠部に亘って設けられる。
【０００５】
測定に基づいて、従来のＢＡＷ共振器を有するフィルタは例えば１０〜３５ｄｂｍの高い信号パワーの印加によって非線形特性曲線を有し、このようなフィルタの非線形性はパワーが上昇するにつれて増大することが検出された。非線形システムの励振は、たとえ一音信号、すなわち唯一の周波数を有する入力信号が印加された場合でも、一般的に出力側における高調波の発生を引き起こす。さらに非線形性は、入力側において様々な周波数を有する信号が印加される場合、妨害的な相互変調積を引き起こす。相互変調積は検査すべき構成素子の有効バンドの近傍にあり、従って、例えば有効信号の受信を妨害する。信号の相互変調妨害及び高調波歪みは、フィルタの中の高い線形性を有する共振器が使用されることによって防止できる。
【０００６】
ＢＡＷ共振器の非線形性は、従って、例えば、共振器の静的なキャパシタンスが信号振幅、例えば共振器に印加される電圧に依存することを乱す。これは、圧電材料において原子の静止位置に対する変位が、従って圧電層の厚さが印加された電圧に依存することに関連している。
【０００７】
電気信号のない場合のＢＡＷ共振器の静的キャパシタンスＣ0はプレートコンデンサの公式から計算される：
【数１】
2008544613.tif 000003
ただしここでＡは電極乃至は共振器底面積の面積である。ｔは電気信号のない場合の圧電層の厚さである。ε0は真空の誘電率であり、εrは圧電層の相対的誘電率である。
【０００８】
電気信号が印加されたＢＡＷ共振器の静的キャパシタンスは
【数２】
2008544613.tif 000004
として計算される。
ただしここでΔｘは電気信号の振幅Ｕに比例する圧電層の厚さの変化である。式２の表現は級数に展開できる：
【数３】
2008544613.tif 000005
Δｘ∝Ｕであるので、
【数４】
2008544613.tif 000006
が成り立つ。ただしここでａ1，ａ2は係数であり、これらの係数は所定の圧電材料に対してもとめられうる。
【０００９】
共振器の所定の、例えば幾何学的パラメータの調整によってその線形性が改善されうることがわかった。
【００１０】
構成素子の、通常はアクティブな構成素子の、この場合は（パッシブな）共振器の線形性は、その伝達特性曲線に関係する。伝達特性曲線とは入力信号のパワーレベルとの出力信号のパワーレベルの依存性と考えてほしい。低い入力信号レベルでは伝達特性曲線は線形に経過する。ある所定の入力信号レベルを越えると構成素子の非線形性が目立つようになり、この結果、伝達特性曲線はこの領域では直線から逸脱する。
【００１１】
構成素子のダイナミック領域とは基本波の特性曲線の線形区間に相応する入力信号パワーレベルの領域のことである。
【００１２】
構成素子の（線形の）ダイナミック領域の決定のためには、基本波及びこの構成素子の中で発生される基本波から逸脱したｎ次のスペクトル成分、例えばｎ次の高調波又はｎ次の相互変調積の特性曲線を使用し、有利にはｎ＝２又はｎ＝３である。二次の高調波は基本波の２倍の周波数の二次のスペクトル成分に相応し、第１のOberwelle（オーバーヴェレ）とも呼ぶ。三次の高調波は基本波の３倍の周波数の三次スペクトル成分に相応し、第２のOberwelleとも呼ぶ。
【００１３】
基本波及びこの基本波から逸脱するｎ次のスペクトル成分の伝達特性曲線は両方とも線図において検出され、この場合出力信号パワーが入力信号パワーに対してプロットされる。基本波の特性曲線及びスペクトル成分の特性曲線の線形区間はより高い入力信号レベルまで線形に外挿され、それらの交点がもとめられる。この交点はインターセプト（intercept）ポイント＝ＩＰとも名付けられる。基本波とｎ次のスペクトル成分のインターセプトポイントはｎ次のインターセプトポイントＩＰn（ｎ＝２の場合にはＩＰ2乃至はｎ＝３の場合にはＩＰ3）とも呼ばれる。
【００１４】
ｎ次のインターセプトポイントに相応する入力信号のパワーレベルはクリティカルな入力信号パワー又はｎ次の入力側インターセプトポイントＰIIPnとも呼ばれる。よって、ＰIIPn、例えばｎ＝２の場合のＰIIP2乃至はｎ＝３の場合のＰIIP3は非線形システムの入力側の信号レベルとして定義され、この信号レベルにおいて外挿された特性曲線の交点によってもとめられる基本波の出力側レベルと構成素子において発生されたｎ次のスペクトル成分の出力側レベルは同一である。この出力側レベルはｎ次の出力側インターセプトポイントＰOIPnとよばれ、ｎ＝２の場合はＰOIP2（二次出力側インターセプトポイント）乃至はｎ＝３の場合はＰOIP3（三次出力側インターセプトポイント）と呼ばれる。
【００１５】
音響波で作動する共振器が提案され、この共振器の共振器底面積は、この共振器の伝達特性においてクリティカルな入力信号レベルがインターセプトポイントの検出のために使用されるスペクトル成分の次数に依存して予め設定された目標レベルを下回らないように選択される。
【００１６】
この目標レベルは、有利な変形実施形態では二次の入力側インターセプトポイントＰIIP2に関して少なくとも８０ｄＢｍである及び／又は三次の入力側インターセプトポイントＰIIP3に関して少なくとも５０ｄＢｍである。
【００１７】
更に別の変形実施形態では目標レベルはｎ＝２の場合には少なくとも８５ｄＢｍ及び／又はｎ＝３の場合には少なくとも５５ｄＢｍである。
【００１８】
更に別の変形実施形態では目標レベルはｎ＝２の場合には少なくとも９０ｄＢｍ及び／又はｎ＝３の場合には少なくとも６０ｄＢｍである。
【００１９】
更に別の変形実施形態では目標レベルはｎ＝２の場合には少なくとも１００ｄＢｍ及び／又はｎ＝３の場合には少なくとも６５ｄＢｍである。
【００２０】
更に別の変形実施形態では目標レベルはｎ＝２の場合には少なくとも１１５ｄＢｍ及び／又はｎ＝３の場合には少なくとも６７．５ｄＢｍである。
【００２１】
共振器底面積とは音響波が励振され伝播可能なアクティブな共振器領域の横方向の平面への投影と理解してもらいたい。
【００２２】
ここで提供される共振器は幅広いダイナミック領域における高い線形性を有し、マルチバンド機器、とりわけ移動無線機器における使用に適している。公知の共振器よりも大きい共振器底面積によってこの共振器におけるパワー密度は比較的小さい。
【００２３】
さらに、音響波が伝播可能な共振器領域を有する電気音響共振器が提供される。この共振器は、共振器周波数ｆrにおいて０ｄＢｍの入力信号パワーを印加すると共振器領域におけるパワー密度が例えば４０ｄＢｍ／ｍ2の予め設定された限界値を越えないように選択されている共振器底面積を有する。この限界値は実施形態に応じて４５、５０、５５、６０、６５、７０又は７５ｄＢｍ／ｍ2である。
【００２４】
有利な実施形態では本発明の共振器が体積音響波により作動する共振器であるにもかかわらず、表面波又はガイドされた体積音響波、英語ではＧＢＡＷ,Guided Bulk Acoustic Waveにより作動する共振器の場合でも共振器底面積の増大によってその線形性が改善される。ＢＡＷ、ＧＢＡＷ及びＳＡＷ共振器からの任意の組み合わせが設けられる。
【００２５】
予め設定された信号パワーレベルを顧慮してその線形性に関して共振器を評価するために、入力側インターセプトポイントＰIIP2又はＰIIP3の代わりにｎ次の出力側インターセプトポイント、例えばｎ＝２の場合はＰOIP2乃至はｎ＝３の場合はＰOIP3が使用されうる。
【００２６】
共振器底面積は有利には少なくともＫ／ｆであり、ここでＫ＝３．５・１０4ＧＨｚ・μｍ2であり、ｆはＧＨｚで表わされる共振器の共振周波数である。更なる変形実施形態ではＫ＝４・１０4、４．５・１０4、５・１０4、５．５・１０4、６・１０4、６．５・１０4、７・１０4、７．５・１０4、８・１０4、９・１０4、１０5ＧＨｚ・μｍ2である。
【００２７】
共振器は直列分岐路に配置され、すなわち入力側ゲートと出力側ゲートとを結合する信号線路に直列に接続される。しかし、共振器は横方向分岐路に、例えば信号線路とアースとの間に又は２つの信号線路の間に配置されうる。
【００２８】
伝達特性の改善された線形性を有する共振器又は複数のこのような共振器は有利にはフィルタ又はデュプレクサにおいて使用される。フィルタ又はデュプレクサは変形実施形態においてアンバランスド入力側ゲート及びアンバランスド出力側ゲートを有しうる。フィルタ又はデュプレクサは更に別の変形実施形態においてアンバランスド入力側ゲート及びバランスド出力側ゲートを有しうる。フィルタ又はデュプレクサは変形実施形態においてバランスド入力側ゲート及びバランスド出力側ゲートを有しうる。入力側ゲートは出力側ゲートと交換できるし、その逆も可能である。
【００２９】
複数の共振器はラダータイプ又はラティスタイプ配置で接続される。
【００３０】
フィルタの共振器は共振器装置を形成し、この場合変形実施形態において少なくとも部分的に音響的に互いに結合されうる。有利には、それぞれ共振器装置の伝達特性の線形性に対して十分な共振器底面積を有するＢＡＷ共振器が共振器スタックにおいて互いに重なって配置される。このような共振器は共通の電極を有するか又は共振器の間に配置された音響的に部分的に透過的な結合層又は結合層システムによって結合されうる。
【００３１】
本発明の共振器は音響的に互いに結合された、有利には音響的なトラックにおいて２つのリフレクタの間に配置されたＳＡＷのための変換器を有することが可能である。ＤＭＳトラックを有するＤＭＳ共振器フィルタ又はマルチゲート共振器は考慮に値する。しかしまた共振器は１ゲート共振器でもよく、この１ゲート共振器は有利にはリフレクタの間に配置された変換器を有する音響リフレクタによって制限された音響トラックを有する。
【００３２】
さらに共振器の線形特性の評価のための方法が提供される。この方法は次のステップを有する、すなわち、
Ａ）所与の共振器底面積を有する共振器の伝達特性曲線を決定するステップを有し、基本波及び共振器において発生されるｎ次のスペクトル成分に対する入力信号パワーに対する出力信号パワーがもとめられ、ここでｎは少なくとも２の整数であり、さらにｎ次のスペクトル成分はｎ次の高調波及び／又はｎ次の相互変調積から選択され、
Ｂ）２つの伝達特性曲線の線形外挿された線形領域の交点をもとめ、さらにこの交点から共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーをもとめるステップを有する。
【００３３】
共振器の線形特性を評価するための方法において共振器底面積の代わりに共振器の圧電層の層厚を検査してもよい。
【００３４】
ステップＣ）は実際のクリティカルな入力信号パワーと予め設定された目標レベル（最小レベル）との比較を含む。このステップＣ）では入力信号パワーの目標レベルに到達したか乃至はどれだけの値だけ入力信号パワーが目標レベルから偏差しているかが検査される。後続する方法はこの結果に依存する。
【００３５】
実際のクリティカルな入力信号パワーが予め設定された目標レベルから偏差する場合には共振器底面積が変化され、すなわち目標レベルを下回る場合には増大され、乃至は、このレベルを上回る場合には縮小される。これらのステップＡ）〜Ｃ）は共振器底面積のこのように適合された値を有する共振器のために繰り返される。必要ならば、共振器底面積の互いに異なる値を有する同じ種類の一連の共振器が上述したように検査され、一連の共振器底面積に対する実際のクリティカルな入力信号パワーの値がもとめられ、有利には線図においてパワーが面積に対してプロットされる。
【００３６】
この一連の測定から共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーが予め設定された目標レベルに到達する共振器底面積に対する最小値がもとめられうる。
【００３７】
クリティカルな入力信号パワーが予め設定された値を下回らない場合には、共振器底面積は原理的には十分である。しかし、とりわけクリティカルな入力信号パワーが予め設定された目標レベルを明らかに越えてしまう場合には、共振器底面に対する最小値をもとめるためにこの底面積が低減され、共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーが少なくともこの目標レベルに到達するか又はこれを下回るまで、ステップＡ）〜Ｃ）が共振器底面積の各値に対して何回も繰り返される。
【００３８】
逆に、クリティカルな入力信号パワーが予め設定された目標レベルを下回る場合には、共振器底面積が例えば反復的に増大され、共振器の実際のクリティカルな入力信号パワーが少なくともこの目標レベルに到達するまでステップＡ）〜Ｃ）が各反復において、すなわち共振器底面積の各値に対して何回も繰り返される。
【００３９】
実際のクリティカルな入力信号パワーの代わりに、本発明の方法の更に別の変形実施形態ではステップＢ）において同様にインターセプトポイントに相応するこの共振器の実際のクリティカルな出力信号パワーＰOIPnがもとめられ、この共振器の線形性の検査のために予め設定された目標レベルと比較される。
【００４０】
共振器の伝達特性曲線は有利にはシミュレーションの枠内で決定される。
【００４１】
共振器の伝達特性は２ゲート測定において決定されうる。１ゲート共振器では、共振器の第１の接続端子にアースに関連した入力信号が印加される。共振器の第２の接続端子ではアースに関連した出力信号が読み出される。第１の接続端子及びアースは第１の電気的ゲートを形成し、第２の接続端子及びアースは第２の電気的ゲートを形成する。
【００４２】
共振器は一音励振によって励振されうる。共振器は代替的に入力信号として二音励振によって励振され、有利には入力信号の１つの成分は共振器の共振周波数に相応し、入力信号の他の成分は任意の他の周波数に相応する。他の周波数は例えば共振周波数の数倍、とりわけ二倍又は三倍である。
【００４３】
本発明の方法における共振器の励振のためのトリプルビートテスト（triple-beat-test）も可能である。
【００４４】
本発明の方法はフィルタ又はデュプレクサの少なくとも１つの共振器における最小共振器底面積の決定のために実施される。フィルタは例えば伝送回路において適当である。上記の本発明の方法は有利にはフィルタ乃至はデュプレクサの各々の個別の共振器の評価のために使用される。
【００４５】
共振器底面積の最小値を検出するための基準周波数としては、有利には共振器の（直列）共振周波数が選択され、共振器のラダータイプ配置を有するフィルタの場合には直列共振器の直列共振周波数が選択される。
【００４６】
共振器の線形特性の検査のためには、伝達特性曲線の代わりに、共振器で反射される信号、基本波ならびに高調波乃至は相互変調信号の特性曲線が使用されうる。
【００４７】
さらに体積音響波により作動する共振器の電気的特性の調整のための方法が提供され、この方法では圧電層の低減された層厚においてｎ次のインターセプトポイントＩＰnに相応するそのクリティカルな入力信号パワーＰIIPnが増大される。この場合、共振器電極の材料は例えばその密度を顧慮して、共振器の予め設定された共振周波数が得られるように選択される。
【００４８】
本発明の共振器及びその最小面積の決定のための方法を概略的にかつ寸法に忠実ではない図に基づいて説明する。
【００４９】
図１は音響ミラーを有するＢＡＷ共振器（ＳＭＲタイプ、ＳＭＲ＝Solid Mounted Resonator）を示し、
図２は担体基板の切欠部に亘って設けられているＢＡＷ共振器（ブリッジタイプ乃至はメンブレンタイプ）を示し、
図３は二次の入力側インターセプトポイント及び出力側インターセプトポイントの決定のための線図を示し、
図４は第１の共振器底面積を有する共振器の基本波及び二次及び三次の高調波の伝達特性曲線を示し、
図５は４倍の共振器底面積を有する共振器の基本波及び二次及び三次の高調波の伝達特性曲線を示す。
【００５０】
図１は音響ミラーＡＳ及び２つの電極Ｅ１及びＥ２及びこれらの間に配置された圧電層ＰＳを含む共振器領域を有する薄膜共振器ＲＥを示す。圧電層は例えばＺｎＯから成る。
【００５１】
共振器ＲＥは担体基板ＴＳ上に配置されている。音響ミラーＡＳは担体基板ＴＳ及び共振器領域との間に配置されており、高い及び低い音響インピーダンスを有する交互に上下に重なって設けられた層を含む。
【００５２】
図２にはブリッジ状の薄膜共振器ＲＥ、英語ではブリッジタイプ／メンブレンタイプＢＡＷ共振器が示されている。この共振器はここでは担体基板ＴＳに形成された切欠部ＡＵに亘って設けられている。
【００５３】
図１、２の中の電極Ｅ１、Ｅ２は唯一の導電層、例えばＡｌＣｕから成る。しかし、各電極は有利には高い導電率及び熱伝導率を有する複数の部分層から成ることも可能である。圧電層ＰＳも１つだけの層の代わりに複数の部分層を有しても良い。薄膜共振器の構成は図１及び２に示された例には限定されないのである。
【００５４】
共振器の伝達特性曲線を決定する場合、入力信号が例えば共振器の第１の電極Ｅ１に印加され、出力信号が共振器の第２の電極Ｅ２において測定される。
【００５５】
図３にはインターセプトポイントの決定のための線図が示されている。ｘ軸に沿って共振器の入力側に印加される入力信号パワーＰinが、ｙ軸に沿って共振器の出力側で測定される出力信号パワーＰoutがｄＢｍ単位で示されている。基本波の伝達特性曲線１ならびに共振器で発生される基本波の２倍の周波数の高調波（二次高調波）の伝達特性曲線２は低い入力信号レベルでそれぞれ線形区間を有する。基本波の周波数は共振器の共振周波数に相応する。
【００５６】
破線１０、２０によって、曲線１、２の線形区間が少なくともそれらの交点ＩＰ2まで線形に延長されることが示されている。これらの曲線の交点ＩＰ2から二次の入力側インターセプトポイントＰIIP2及び／又は二次の出力側インターセプトポイントOIP2が交点ＩＰ2の縦座標乃至は横座標として決定される。
【００５７】
共振器で発生される第２高調波の伝達特性曲線の代わりに、ｎ次の相互変調積又はｎ次の任意の更に別の高調波、とりわけ第３高調波がｎ次のインターセプトポイントＩＰnの決定のために使用されうる。
【００５８】
インターセプトポイントの位置に基づいて共振器の線形特性が、すなわち、その（線形の）ダイナミック領域、とりわけ最大入力信号パワーが検査される。この最大入力信号パワーでは有効信号と障害信号との間のレベル間隔は共振器の伝達特性の線形性に対してまだ十分である。
【００５９】
共振器底面積の最小値の決定のための方法は原理的には任意のインターセプトポイントに対して同一である。ｎ次の実際のインターセプトポイントは予め設定された信号レベルと比較され、この結果に基づいて共振器底面積がこの信号レベルに関して最適化される。各インターセプトポイントには有利には固有の最適な信号レベルが相応している。
【００６０】
図４には共振器底面積１００×１００μｍ2を有する共振器の特性曲線１、２、３が示され、図５には共振器底面積２００×２００μｍ2を有する共振器の特性曲線１、２、３が示されている。これらの特性曲線はそれぞれの共振器に対して一音テスト（Einton-Test）において数値的に計算された。曲線１及び２は図３に関する記述の際に既に説明した。参照符号３によって、共振器の共振周波数の三倍の、共振器で発生される三次高調波に対する伝達特性曲線が示されている。ＩＰ3は三次のインターセプトポイント、すなわち基本波の特性曲線１と三次の高調波の特性曲線３との交点である。ＰIIP3は三次の入力側インターセプトポイントである。ＰIIP2及びＰIIP3は二次乃至は三次のクリティカルな入力信号パワーとも呼ばれる。
【００６１】
比較的小さい共振器底面積を有する共振器においては、図４の線図からＰIIP2＝７４ｄＢｍ及びＰIIP3＝４３ｄＢｍが読み取られる。比較的大きな共振器底面積を有する共振器においては、図５の線図からＰIIP2＝８５ｄＢｍ及びＰIIP3＝５４ｄＢｍが読み取られる。
【００６２】
図４、５に基づいて、ここで共振器面積の４倍拡大は、クリティカルな入力信号パワーＰIIP2及びＰIIP3の値の重大な上昇をもたらし、従って、共振器の線形のダイナミック領域の比較的高い入力信号レベルへの拡張をもたらすことが認められる。これはシミュレーション結果でも測定でも立証された。
【００６３】
本発明の方法は数値シミュレーションに限定されていない。原理的には、異なる共振器底面積を有する複数の、例えば同一の共振周波数に設計された、有利には同一の担体基板上に設けられた共振器を作り、これらの共振器をそれぞれ測定することが可能である。
【００６４】
さらに、同一の共振器底面積を有するが互いに異なる層列を有する共振器が本発明の方法によってそれぞれ検査され、その結果、線形伝達特性に関して最適な層列を検出することが行われる。
【００６５】
共振器底面積のほかに、圧電層の層厚も電気的共振器特性の調整のための本発明の方法において使用しうる。この層厚はＢＡＷ共振器の共振周波数を決定する。電極材料の材料選択によって圧電層の厚さは同一の共振周波数において変化される。なぜなら、様々な電極材料は互いに異なる密度を有するからである。電極材料は、例えば、Ａｌ，ＡｌＣｕ，ＡｌＣｕＴｉ，Ｍｏ，ＴｉＷ，Ｗ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ａｕ，Ａｇ又はこれらの組み合わせから選択される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】音響ミラーを有するＢＡＷ共振器（ＳＭＲタイプ、ＳＭＲ＝Solid Mounted Resonator）を示す。
【図２】担体基板の切欠部に亘って設けられているＢＡＷ共振器（ブリッジタイプ乃至はメンブレンタイプ）を示す。
【図３】二次の入力側インターセプトポイント及び出力側インターセプトポイントの決定のための線図を示す。
【図４】第１の共振器底面積を有する共振器の基本波及び二次及び三次の高調波の伝達特性曲線を示す。
【図５】４倍の共振器底面積を有する共振器の基本波及び二次及び三次の高調波の伝達特性曲線を示す。
【符号の説明】
【００６７】
１  共振器の共振周波数における信号成分に対する伝達特性曲線
２  ２倍の共振周波数における信号成分に対する伝達特性曲線
３  ３倍の共振周波数における信号成分に対する伝達特性曲線
１０  曲線１の線形区間の線形延長
２０  曲線２の線形区間の線形延長
ＡＳ  音響ミラー
Ｅ１、Ｅ２  電極
ＩＰ２  二次のインターセプトポイント
ＩＰ３  三次のインターセプトポイント
ＰIIP2  二次の入力側インターセプトポイント
ＰIIP3  三次の入力側インターセプトポイント
ＰOIP2  二次の出力側インターセプトポイント
Ｐin  入力信号パワー
Ｐout  出力信号パワー
ＰＳ  圧電層
ＲＥ  共振器
ＴＳ  担体基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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