压电陶瓷滤波电路及压电陶瓷滤波器

摘要

多个压电陶瓷滤波器有互不相同的中心频率，互相前后连接。压电陶瓷滤波器在中心频率的频率差dF

说明书

本发明涉及压电陶瓷滤波电路及压电陶瓷滤波器。

这种压电陶瓷滤波器用于，例如在各种移动式通信机中用作中频（IF）滤波器;以及用于调频（FM）声音多路接收机。作为压电陶瓷滤波电路，由多个其中心频率大体相等的能量封闭型压电振子前后联接的多段型压电陶瓷滤波电路或陶瓷滤波器是众所周知的。

作为对压电陶瓷滤波电路及压电陶瓷滤波器所要求的重要特性有插入损耗及群时延特性。插入损耗必须维持很低，以抑制使用滤波器后的信号衰减。在通频带内传送信号为了不发生起因于频率的时间差，在此通频带范围内群时延特性希望出现的是尽可能平坦的特性。能量封闭型电压振子是共振型滤波器，振幅特性和群时延特性不能独立地控制。因此，过去使压电振子的机械品质因数Q尽可能低来改善群时延特性。

但是，用减小压电振子的Q值来改善群时延特性的现有技术无可挽回地劣化了振幅特性，插入损耗极端地变大，滤波器传送效率低下。要降低插入损耗，必要增大Q值，则又使群时延特性恶化。即，现有技术中要同时改善插入损耗和群时延特性是困难的。

本发明的目的是提供一种其插入损耗低和群时延特性的改善同时满足的压电陶瓷滤波电路及压电陶瓷滤波器。

为了解决上述课题，本发明是含有多个压电陶瓷滤波器的压电陶瓷滤波电路，上述压电陶瓷滤波器至少是二个，有不同的中心频率，互相前后连接，设上述中心频率的频率差dF_O之绝对值取为1dF_O1，插入损耗为3dB以下的频带宽取为BW₃时满足

O＜｜dF_O｜/BW₃＜0.8。

还有，本发明是在同一压电陶瓷基板上有多个能量封闭型振动部的压电陶瓷滤波器，上述振动部至少是二个，有互不相同的中心频率，互相前后连接，设上述中心频率的频率差dF_O的绝对值为｜dF_O｜，插入损耗为3dB以下的通频带宽为BW₃时，满足

O＜｜dF_O｜/BW₃＜0.8。

因为压电陶瓷滤波器至少是两个，有互不相同的中心频率，互相前后连接，所以通过选定中心频率的方法使合成各压电陶瓷滤波器群时延特性得到在通频带内平坦化的合成群时延特性是可能的。特别是满足

O＜｜dF_O｜/WB₃＜0.8

的压电陶瓷滤波电路，合成群时延特性在通频带内显著地平坦化，而且与以往用减小Q值来控制群时延特性不同，插入损耗不变大。上式中｜dF_O｜为中心频率的频率差dF_O的绝对值，BW₃为插入损耗3dB以下的通频带宽。

适用本发明于在同一压电基板上有多个能量封闭型振动部的压电陶瓷滤波器的场合使得比用多个压电陶瓷滤波器作成一个压电陶瓷滤波电路更紧凑。而且，得到其插入损耗不增大，合成群时延特性在通频带内显著地平坦化的压电陶瓷滤波器。

本发明的其它特征及优点在下面叙述的详细说明。

图1是关于本发明的压电陶瓷滤波器电路的电路图。

图2是表示群时延时间和插入损耗对压电陶瓷滤波电路的频率的关系之曲线图。

图3是表示插入损耗和群时延特性对压电陶瓷滤波电路的频率以频率差为参变数的关系的图。

图4是关于本发明能量封闭型压电陶瓷滤波器的平面图。

图5是图4所示压电陶瓷滤波器的底面图。

图6是关于本发明压电陶瓷滤波器的另一实施例的平面图。

图7是关于本发明压电陶瓷滤波器的又一实施例的平面图。

图8是表示关于本发明压电陶瓷滤波器的又一实施例的断面图。

图1表示由多个压电陶瓷滤波器构成的压电陶瓷滤波电路中以通过耦合电容器3互相前后连接的二个压电陶瓷滤波器1、2组成的压电陶瓷滤波电路。

压电陶瓷滤波器1、2有互相不同的中心频率F_O1，F_O2，中心频率F₀₁和F_O2的中心频率差dF_O之绝对值｜dF_O｜＝｜F_O2-F_O1｜满足下式，

O＜｜dF_O｜/BW₃＜0.8

其中，BW₃是插入损耗为3dB以下的通频带宽。

如上述，因为压电陶瓷滤波器1、2有互相不同的中心频率F_O1及F_O2，互相前后连接，所以，如图2所示，通过选定中心频率的办法，使压电陶瓷滤波回路的合成群时延特性通频带范围内平坦化是可能的。特别是，两个压电陶瓷滤波器的中心频率差dF_O的绝对值｜dF_O｜满足

O＜｜dF_O｜/BW₃＜0.8

将前后连接的各压电陶瓷滤波器1、2的群时延特性合成，得到在通频带宽范围内显著平坦化的合成群时延特性。

而且，和以往使Q值变小来控制群时延特性不同，插入损耗不增大。

参照图2，图上表示出通过选定中心频率差使压电陶瓷滤波电路的合成群时延特性平坦化的结果。在图2中，横轴为频率（MHZ），左纵轴为增益（dB），右纵轴为群时延时间（μS）。

如图2所示，中心频率F_O1的压电陶瓷滤波器群时延特性GDT₁，和中心频率为F_O2的压电陶瓷滤波器的群时延特性GDT₂波峰和波谷重合而成。这样一来，得到平坦化的群时延特性GDT。这里，BW₃是压电陶瓷滤波电路的插入损耗特性G的最大值在3dB以内的频带宽。

下面，以实测数据来说明。图3是压电陶瓷滤波器1、2的中心频率F_O1、F_O2的中心频率差dF_O为0、20、40、60、80及100（KHz）场合的压电陶瓷滤波电路之频率与振幅和群时延特性关系的图。图3中，横轴是频率（MHz），左纵轴是增益（dB），右纵轴是群时延时间。

如图3所示，相比于中心频率差dF_O为O（KHz）（｜dF_O｜/BW₃＝0）的场合的合成群时延特性GDT，60（KHz）（｜dF_O｜/BW₃＝0.33）的场合的合成群时延特性GDT比较平坦。进而，相比于中心频率差dF_O为60（KHz）的场合的合成群时延特性GDT，100（KHz）（｜dF_O｜/BW₃＝0.55）的场合的合成群时延特性GDT比较平坦。而且，与以往用使Q值变小来控制群时延特性不同，插入损耗不增大。

图4是在同一压电基板上形成的一对能量封闭型压电陶瓷滤波器的平面图，图5是图4所示的压电陶瓷滤波器的底面图。图中，10是压电陶瓷基板，11是用绝缘树脂构成的外壳，20、30是振动部，21、31是连接电极、22、32是驱动电极，23、33也是驱动电极，24、34是共同电极，25是电容器电极，26是接地电极，40、41、42是接线端。

振动部20、30有互不相同的中心频率F_O1，F_O2，相互前后连接。振动部20、30的各中心频率的频率差dF_O的绝对值为｜dF_O｜，插入损耗是3dB以下的频带宽为BW₃的时候，满足

O＜｜dF_O｜/BW₃＜0.8。

如上述，适用于在同一压电基板上有多个能量封闭型的振动部的压电陶瓷滤波器的场合比用多个压电陶瓷滤波器作成一个压电陶瓷滤波电路来要紧凑。而且，插入损耗不增大，合成群时延特性在通频带范围内可以显著地平坦化。

参照图6，图中示出其一边的振动部上用绝缘物涂布的压电陶瓷滤波器。图中，对和图4及图5中有相同性的构成部分以相同的参照符号表示。100是绝缘物。如图6所示，用绝缘物100涂布的振荡部20受质量负荷后中心频率F_O1降低。从而，振动部20的中心频率F_O1和未涂布绝缘物100的振动部30的中心频率F_O2之间产生中心频率差dF_O。通过选定起因于质量负荷的差别的中心频率差dF_O，合成群时延特性GDT平坦化了。

参照图7，图中示出了在振动部的电极上设膜厚差别而给与质量负荷的压电陶瓷滤波器。如图7所示，膜厚较厚的驱动电极22、23的振动部20比膜厚较薄的驱动电极32、33的振动部30承受较大的质量负荷，所以中心频率F_O1变低。从而，在持有较厚的膜厚的驱动电极22、23的振动部20和持有较薄膜厚的驱动电极32、33的振动部30之间产生中心频率差dF_O。通过选定此中心频率差dF_O，合成群时延特性GDT平坦化了。

参照图8，图中示出了振动部的压电陶瓷基板的厚度互相不同的压电陶瓷滤波器。由于压电陶瓷基板的共振频率与压电陶瓷基板的厚度成反比例，所以在压电陶瓷基板的厚度较薄的振动部20的中心频率F_O1和压电陶瓷基板的厚度较厚的振动部30的中心频率F_O2之间产生中心频率差dF_O。通过选定基于厚度差别的中心频率差dF_O，合成群时延特性GDT平坦化了。

由上所述，根据本发明可以得到以下效果。

（a）与使Q值变小的以往控制群时延特性不同，能提供插入损耗不增大而得到在通频带范围内使群时延特性平坦化的压电陶瓷滤波电路。

（b）能提供比起使用多个压电陶瓷滤波器作成一个压电陶瓷滤波电路来更紧凑的压电陶瓷滤波器。