(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＡＲＴ型の変換器を含む表面弾性波フィルタであって、各変換器が前記変換器の反射中心と変換中心の分布を表す重み付け関数で定義され、前記フィルタが所与の通過帯域と所与の阻止帯域を含み、さらに、
第１の伝達関数を定義する少なくとも１つの第１の入力変換器と１つの第１の出力変換器を含み、第１の合成重み付け関数を有する第１のチャネルと、
第２の伝達関数を定義する少なくとも１つの第２の入力変換器と１つの第２の出力変換器を含み、第２の合成重み付け関数を有する第２のチャネルと、
互いに電気的に接続された前記第１および第２の入力変換器と、
互いに電気的に接続された前記第１および第２の出力変換器とを含み、
前記２つのチャネルの前記合成重み付け関数が異なり、かつ、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの伝達関数が前記フィルタの前記通過帯域では同相であり、前記フィルタの前記阻止帯域では反対位相であり、
前記入力および／または出力の変換器が並列に接続され、
前記第１チャネルの前記変換器は、第２の一連の電極と、第１の差動または非差動入力（＋Ｖ）の外部バスに接続された第１の一連の電極を含み、前記第２チャネルの前記変換器は、第４の一連の電極と、第２の差動または非差動入力（−Ｖ）の外部バスに接続された第３の一連の電極を含み、前記第２の一連の電極の部分セットの電極が接続パッドによって前記第３の一連の電極の部分セットの電極に接続され、前記第４の一連の電極の部分セットの電極が接続パッドによって前記第１の一連の電極の部分セットの電極に接続されている、
表面弾性波フィルタ。
【請求項２】
前記第１および第２の入力変換器または前記第１および第２の出力変換器が同じ重み付け関数を有する請求項１に記載の表面弾性波フィルタ。
【請求項３】
前記２つのチャネルの入力変換器又は前記出力変換器が、同じ重み付け関数を有する請求項２に記載の表面弾性波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に一方向ＤＡＲＴ型変換器を使用することができる表面弾性波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の変換器は、基本的に一方向の音波を送信または受信するという利点を持っている。これによって、変換器の効率は大いに改善される。この変換器は１組の変換器中心と反射中心によって形成され、その分布によって非常に価値のあるフィルタ特性が得られる。しかし、ＤＡＲＴ型フィルタは、その設計の結果、その長さが比較的長く、λをデバイスの動作の中心周波数の波長とすれば、一般的にλの数百倍の長さを持つデバイスとなる。
【０００３】
したがって、入力に１つ、出力にもう１つの２つのＤＡＲＴ型変換器を含むフィルタは、その長さが幅よりもかなり大きな基板を使用する必要がある。さらに、パッケージ自体も、その長さが幅よりもかなり大きい標準的でないパッケージを使用することが必要になる。そのようなパッケージは通常の注入装置に組み込むのが困難であり、更にねじれとたわみに弱い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況で、本発明は、ＤＡＲＴ型変換機能と反射機能が一体化された変換器を使用する表面弾性波フィルタを提案する。このフィルタは２つの電気的に接続されたチャネルを含み、その各チャネルが入力変換器と出力変換器を含み、さらに、前記チャネルは最適化された構造を有し、現在フィルタの価格の点で決定的なパラメータであるフィルタの長さを減らすことで、濾過帯域および阻止帯域の点で非常に満足な性能レベルを達成することができる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
より具体的には、本発明の目的は、変換器を含む表面弾性波フィルタであり、変換器の中の反射と変換の密度並びに反射と変換の位相を表す重み付け関数によって各変換器が定義される。この重み付け関数は、変換器の各区域で重み付け関数で与えられるものに比例する反射体の密度とソースの密度を選択することからなる、当業者には周知の打ち切り法、または、重み付け関数で与えられるアパーチャにソースと反射体を、変換器中で配列することからなるいわゆるアパーチャによる重み付け方法によって、変換器で物理的に実現することができる。前記のフィルタは、所与の通過帯域と所与の阻止帯域を含み、さらに、
第１の伝達関数を定義する少なくとも１つの第１の入力変換器と１つの第１の出力変換器を含み、第１の合成重み付け関数を有する第１のチャネルと、
第２の伝達関数を定義する少なくとも１つの第２の入力変換器と１つの第２の出力変換器を含み、第２の合成重み付け関数を有する第２のチャネルと、
互いに電気的に接続された第１および第２の入力変換器と、
互いに電気的に接続された第１および第２の出力変換器とを含み、
２つのチャネルの合成重み付け関数が異なり、かつ、第１のチャネルと第２のチャネルの伝達関数がフィルタの通過帯域では同相であり、フィルタの阻止帯域では反対位相である表面弾性波フィルタである。
【０００６】
一般にフィルタの阻止帯域に小さなローブが現れる原因になる変換器間の回折による結合の問題を制限するために、入力または出力変換器を、各チャネルで全く同じにすると有利である。
【０００７】
本発明の一代替実施形態によれば、入力変換器および／または出力変換器は直列接続される。
【０００８】
それらの変換器は、第１の差動入力（＋Ｖ）の外部バスに接続された第１の一連の電極、第２の差動入力（−Ｖ）の外部バスに接続された第２の一連の電極、浮動電位の中心バスに接続された第３の一連の電極を含み、前記第３の一連の電極が前記第１の一連の電極と前記第２の一連の電極を隔てている。フィルタは、非差動モードでも動作することができ、電位（＋Ｖ）が接地に置換えられる。
【０００９】
本発明の他の変形形態によれば、入力変換器および／または出力変換器は並列接続される。
【００１０】
第１チャネルの変換器が、第１の差動入力（＋Ｖ）の外部バスに接続された第１の一連の電極および第２の一連の電極を含み、第２チャネルの変換器が第２の差動入力（−Ｖ）の外部バスに接続された第３の一連の電極および第４の一連の電極を含み、第２の一連の電極の部分セットの電極が接続パッドによって第３の一連の電極の部分セットの電極に接続され、第４の一連の電極の部分セットの電極が接続パッドによって第１の一連の電極の部分セットの電極に接続されている。
【００１１】
本発明の目的は、また、所与のテンプレート、すなわち所与の通過帯域と所与の阻止帯域を有する本発明のフィルタを作成する方法である。
【００１２】
この方法は、特に、
第１チャネルの変換器および第２チャネルの変換器の重み付け関数を、前記第１チャネルと前記第２チャネルの伝達関数がフィルタの通過帯域では同相であり阻止帯域では反対位相であるように定義するために、反復プロセスで決定するステップと、
第１および第２チャネルの変換器の組を構成する電極マスクを実現するために予め決定された重み付け関数を打ち切るステップとを含む。
【００１３】
本発明は、添付の図面を参照にして、非限定な例として与えられる下記の説明から、本発明はもっとはっきりと理解され、その他の利点が明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のフィルタの一般的な模式図である。このフィルタは、音波ＦＵが伝播する第１チャネルを有し、この第１チャネルは少なくとも１つの入力変換器Ｔ１Ｕと１つの出力変換器Ｔ２Ｕを含む。フィルタは音波ＦＬが伝播する第２チャネルを有し、このフィルタも少なくとも１つの入力変換器Ｔ１Ｌと１つの出力変換器Ｔ２Ｌを含む。入力変換器Ｔ１ＵとＴ１ＬはＩＮで参照される入力に接続され、出力変換器Ｔ２ＵとＴ２ＬはＯＵＴで参照される出力に接続されている。
【００１５】
２つのチャネルは異なった合成重み付け関数を有するが、全く同じであり、したがって同じ重み付け関数を持つ２つの変換器を入力と出力で使用するのが有利である。
【００１６】
したがって、図２は、２つの異なる入力変換器Ｔ１ＵとＴ１Ｌおよび２つの全く同じ変換器に等しい単一の出力変換器Ｔ２を含む本発明のフィルタを表す。
【００１７】
この種の構造によって、チャネルが全く違っている構造の欠点を修正することができる。実際に、図３に示されるように、回折のためにチャネルの間に結合があるだろう。この結果、音波１と２と違った音波３と４が現れる。音波３と４の振幅は小さいが、音波１と２の振幅に加算され、小さい方のローブを大きくして阻止特性を乱すだろう。
【００１８】
２つの全く同じ変換器Ｔ２ＵとＴ２Ｌであれば、乗算器定数を除いて、音波３の経路は音波１の経路と全く同じである。このことは、また、音波２と４の経路についても同じである。定数を別にして、音波１と２の経路のフィルタと同じであるフィルタに寄与する音波３と４の経路のために結合の効果が非常に大きく減少する。
【００１９】
一般に、入力変換器Ｔ１ＵとＴ１Ｌまたは出力変換器Ｔ２ＵとＴ２Ｌを接続するために、直列接続か並列接続をすることができる。ここで、これらの種類の接続が可能な方法の例について、下に説明する。
【００２０】
直列接続の例
直列接続の物理的な作成として、Ｐ．Ｄｕｆｉｌｉｅ，Ｆ．Ｒｏｕｘ，Ｍ．Ｓｏｌａｌ，「Ｂａｌａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒ」，ＩＥＥＥ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１９９７  ｐｐ．２７〜３１の論文に記載されている２つの全く同じ直列接続されたチャネルで差動または平衡駆動変換器を作る知られている方法を取りあげる。この方法で、非差動モードで駆動されるべき変換器を差動モード変換することが可能になる。この目的のために、変換器は、図４に示されるように直列接続された２つの全く同じチャネルに細分される。能動電極が＋と−で参照される外部バスに接続され、残りの電極は図５に示される浮動電位の中央バスに接続されている。対称モードを生成するために、この種の構造では、一方のチャネルが他方に対して半波長だけオフセットされている。
【００２１】
本発明の枠内で、異なる重み付けを有するチャネルを得るために、能動電極を２つの外部バスに接続し、残りの電極を図６に示される中央バスに接続する同様の方法を再び使用することができる。中心軸ＡＡ′の両側で電極の分布が違うので、このようにして、２つの異なる直列変換器が得られる。これらの変換器が、本発明のフィルタで使用される入力または出力変換器に対応する。
【００２２】
並列接続の例
図７に概要が図示されるように、２つの変換器Ｔ１ＵとＴ１Ｌは電気的に並列に接続され、能動電極は２つの外部バスに接続されている。
【００２３】
本発明で使用できる例示的な並列接続として、本出願人により出願された特許出願２７４０９０８に特に記載されている方法を取り上げる。
【００２４】
この方法にしたがって、図８に図示されるが、２つの変換器と４つの接続バスを含む構造が２つ以下の接続バスを持つ構造に置換えられている。電位＋Ｖに接続されたバスが上部にあり、電位−Ｖに接続されたバスが下部にある。各々のチャネルで、電極は＋Ｖまたは−Ｖに電気的に接続されている。重み付け動作が同じであることおよびチャネル間の半波長のオフセットで、一方のチャネルの電極をこのチャネルの反対側のバスに接続することが、反対側のチャネルの電極をこのバスに接続することで可能になる。
【００２５】
異なる重み付けチャネルを得ようとする時に、２つの異なる変換器の並列接続を得ることが必要になる。能動電極について、図７のように反対側バスの電位を下げることが必要になる。これは、図７に示される電気的な接続を図示する配線に正確に対応する図９に示される接続パッドによって行われる。あらゆる起こり得る交叉を回避しながら接続を短くするために、アルゴリズムを用意することができる。この目的のために、ここで上に引用された方法を改造しなければならない。このようにして、チャネルの電極をこのチャネルの反対側のバスに接続するために、このバスに接続されるもう一方のチャネルの電極を、図９に示される小さな傾斜した相互配線パッドとともに使用しなければならない。
【００２６】
２２０．３８ＭＨｚの中心周波数で移動電話に応用される本発明のフィルタの例これは石英基板上に作られるフィルタであり、そのフィルタではインピーダンスが動作の状態にされると、変換器が並列接続になる。
【００２７】
この種のフィルタを作るために、最初に、必要な特性、すなわちフィルタの通過帯域で同相であり阻止帯域で逆位相である伝達関数の特性を満たすように最適化された伝達関数を得るために、２つのチャネルの各々の重み付け関数が決定される。最適化の方法は、特に、下記の論文に記載されているＲｅｍｅｚのアルゴリズム型の方法である。Ｐ．Ｖｅｎｔｕｒａ，「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ＳＰＵＤＴ  Ｆｉｌｔｅｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１９９２，ｐｐ７１〜７５，Ｐ．Ｖｅｎｔｕｒａ，Ｍ．Ｓｏｌａｌ，Ｐ．Ｄｕｆｉｌｉｅ，Ｓ．Ｃｈａｍａｌｙ，「Ａ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｆｏｒ  ＳＰＵＤＴ  Ｆｉｌｔｅｒｓ」，ＩＥＥＥ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１９９３，ｐｐ５〜８．，Ｊ．−Ｍ．Ｈｏｄｅ，Ｊ．Ｄｅｓｂｏｉｓ，Ｐ．Ｄｕｆｉｌｉｅ，Ｍ．Ｓｏｌａｌ，Ｐ．Ｖｅｎｔｕｒａ，「ＳＰＵＤＴ−Ｂａｓｅｄ  Ｆｉｌｔｅｒｓ；Ｄｅｓｉｇｎ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  Ａｎｄ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１９９５，ｐｐ３９〜５０．、または、Ｊ．Ｆｒａｎｚ  ｅｔ  ａｌ．，「Ｈｙｂｒｉｄ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｏｆ  ＳＡＷ  Ｆｉｌｔｅｒｓ」，１９９７  ＩＥＥＥ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏ．，ｐｐ３３〜３６．に記載される方法。
【００２８】
図１０は、全てのチャネルに沿う送信機能と反射機能に対応する最適化されたフィルタの２チャネルの重み付け関数を図示する。
【００２９】
図１１は、変換器Ｔ１ＵとＴ２Ｕのソースでの重み付け関数の打ち切りを図示する。同じ方法が反射とその他の変換器に使用される。不連続関数の取る値は、電極に加えるべき電位、すなわちこの電極が接続されなければならないバスを示す。
【００３０】
図１２は、上のチャネルの応答を明らかにする方法を図示する。そうするために、フィルタを測定する前に、高い音響減衰ＦＡが下のチャネルの音波の経路に置かれる。手順は他のチャネルについても同じである。
【００３１】
図１３は、別々に解析された第１チャネルと第２チャネルの伝達関数の振幅を図示する。フィルタの合成された伝達関数は、その２チャネルの各々の伝達関数よりも狭く、優れた形状比を有することが理解される。
【００３２】
図１４は、伝達関数の位相を図示する。
【００３３】
現象の説明は、２つのチャネルの伝達関数の位相にある。中心周波数の近傍では、２つのチャネルの伝達関数は同相である。通過帯域のレベルでは、振幅は強め合うように互いに加えられる。
【００３４】
阻止帯域のレベルでは、２つのチャネルの伝達関数は反対位相である。振幅は減少し、減衰を大いに改善し、フィルタ全体の阻止帯域を減少させる。
【００３５】
広い帯域を持つ各チャネルの周波数応答を得るということは、同時に全体特性として狭い阻止帯域を維持しながらフィルタの大きさを大幅に減少することになる。
【００３６】
したがって、これらの用途の従来技術のフィルタは１３．３×６．５ｍｍ２のパッケージを必要とするが、７×５ｍｍ２のパッケージに組み込まれる小さな寸法のフィルタを画定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各チャネルが入力変換器と出力変換器を有する２つのチャネルを含む本発明によるフィルタの概略を示す図である。
【図２】出力に単一変換器を含む本発明によるフィルタの概略を示す図である。
【図３】入力と出力に違った変換器を含む音波の結合の現象を示す図である。
【図４】２つの直列接続された変換器を示す図である。
【図５】半波長だけオフセットされ、浮動電位にある中心バスで直列接続された２つの同一チャネルに分割された変換器を示す図である。
【図６】浮動バスで直列接続された２つの異なる変換器を示す図である。
【図７】２つの並列接続された変換器を示す図である。
【図８】従来技術による並列接続され半波長だけオフセットされた２つの全く同じ変換器を示す図である。
【図９】本発明によるフィルタで使用される２つの異なる並列接続された変換器を示す図である。
【図１０】２２０．３８ＭＨｚで動作する本発明の例示的なフィルタで使用される各チャネルの２つの変換器の重み付け関数を示す図である。
【図１１】重み付け関数の打ち切りを示す図である。
【図１２】分離されたチャネルの応答を決定する方法を示す図である。
【図１３】分離した状態で取られた、２２０．３８ＭＨｚで動作する本発明の例示的なフィルタの２つのチャネルの伝達関数の振幅、並びに得られるフィルタの伝達関数の振幅を示す図である。
【図１４】分離した状態で取られた、２２０．３８ＭＨｚで動作する本発明の例示的なフィルタの２つのチャネルの伝達関数の位相、並びに得られるフィルタの伝達関数の振幅と位相を示す図である。
【符号の説明】
１  音波
２  音波
３  音波
４  音波
ＦＡ  音響減衰
ＦＬ  音波
ＦＵ  音波
Ｔ１Ｌ  第２チャネル入力変換器
Ｔ１Ｕ  第１チャネル入力変換器
Ｔ２  単一出力変換器
Ｔ２Ｌ  第２チャネル出力変換器
Ｔ２Ｕ  第１チャネル出力変換器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004253939.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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