【嘉德点评】株式会社村田制作所的SAW滤波器专利,通过在压电基板上设置小于压电基板电容率的树脂图形和第一第二导电图形,可以有效减小接线轨迹之间的寄生电容,并增大通带外的信号抑制水平,改善信号的平衡程度

集微网消息,近年来通信行业持续发展,从2G到5G的手机直接带动了射频滤波器市场的快速增长,2020年60%以上的滤波器都是基于SAW技术[1],即表面声波滤波器,同时也引发了一系列专利无效纠纷,如株式会社村田制作所的SAW滤波器专利(申请号:200410005583)就在被人发起无效宣告程序。

表面声波(SAW)滤波器可作为带通滤波器应用于各种小型通信设备中,通常SAW滤波器包括带反射器的滤波元件、叉能转换器(IDT)、反射器,它们沿着SAW传播方向布置在一个压电基板上。基板上的垫盘和IDT、反射器、接线轨迹组成导电薄膜图形,利用IDT的电信号激发表面声波SAW表现出带通频率特性。然而接线轨迹上存在寄生电容,旁路从输入到输出信号端电流,从而对滤波器特性造成不良影响。

株式会社村田制作所在2004年2月18日申请了一项名为“表面声波滤波器和通信设备”(申请号:200410005583)的发明专利,面对这一问题发明了一种新型SAW滤波器结构,用于减小接线轨迹之间的寄生电容,并增大通带外的信号抑制水平。

图1 SAW滤波器平面图

参考图1,表面声波SAW滤波器200包括第一导电图形1、树脂图像2和第二导电图形3,布置在压电基板100(为LiTaO3单晶)上,表面波传播为X方向。其中第一导电图形包括约20mm厚的铝薄膜,单端对式SAW谐振器11、12以及纵向耦合谐振器13、14,反射器、IDT等器件,并以合适的间距沿着SAW传播方向排列。第二导电图形确定输入输出垫盘和接线轨迹,其与IDT39的电连接方式如图1,压电基板100和接线轨迹58-61不直接接触。树脂图形上部分接线轨迹58、59、56和接地垫盘21确定具有不同电位以及在平面图内相互面对的导电轨迹。

SAW滤波器200正常工作时,输入信号加到输入垫盘15,进一步到纵向SAW耦合谐振器13/11的IDT39/IDT44上,并在IDT38/IDT43和40/45产生一个输出信号,然后通过单端对式SAW谐振器11/12传送到输出垫盘16/17。SAW滤波器13和14产生的输出信号具有幅度相似、相位相反的特点,因此该器件具有不平衡-平衡的变换器功能,通过向输入垫盘15施加一个不平衡信号,在第一和第二输出垫盘16、17中内产生平衡信号。

根据上述结构和分析,信号通过纵向耦合谐振器SAW滤波器13和14实质上实现了SAW滤波器200的带通特性。而对于每个单端对式SAW谐振器11和12进行设计,可使其在高频端的截止区有一个反共振频,以改善SAW滤波器200高频端截止区的信号抑制能力。尽管通带高频端可能发生输出阻抗的电容漂移,造成阻抗匹配,但是每个单端对式SAW谐振器11和12可以被设计成频率区内具有电感性阻抗,从而改善这个频率区的阻抗匹配。此外,通过提供树脂图形2,可以使较少的电流通过寄生电容,改善SAW滤波器200的通带外信号抑制能力,也使共模抑制能力得到提高,增加了平衡信号的平衡程度。

总而言之,株式会社村田制作所的这项专利,通过在压电基板上设置小于压电基板电容率的树脂图形和第一第二导电图形,可以有效减小接线轨迹之间的寄生电容,并增大通带外的信号抑制水平,改善信号的平衡程度。

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(校对/holly)

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