弾性波フィルタおよびこれを用いたアンテナ共用器
【課題】スプリアスによるロスの発生を抑制した弾性波フィルタおよびそれを用いたアンテナ共用器の提供。
【解決手段】第１のインターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５および第２のインターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５の少なくとも一方がＳｉＯ2薄膜により覆われた構成であって、第１のインターディジタルトランスデューサ電極と第２のインターディジタルトランスデューサ電極とは接続され、第１の弾性波フィルタ３００を構成する第１の櫛形電極の交差幅Ｌ１は、前記第２の弾性波フィルタ４００を構成する第２の櫛形電極の交差幅Ｌ２より大きい弾性波フィルタ。
【解決手段】第１のインターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５および第２のインターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５の少なくとも一方がＳｉＯ2薄膜により覆われた構成であって、第１のインターディジタルトランスデューサ電極と第２のインターディジタルトランスデューサ電極とは接続され、第１の弾性波フィルタ３００を構成する第１の櫛形電極の交差幅Ｌ１は、前記第２の弾性波フィルタ４００を構成する第２の櫛形電極の交差幅Ｌ２より大きい弾性波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信機器等に利用される弾性波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の弾性波フィルタとして、図１０に示すように、例えば、３つの弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆを直列接続した構成が知られている。このような構成とすることにより櫛形の電極指一対あたりに係る電圧を低減し、集中的に加わる機械的ストレスを分散し耐電力性能の向上を図っていた（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このような従来の複数段の弾性波共振子を直列接続した弾性波フィルタでは、スプリアスによりロスが大きいことが問題となっていた。
【０００４】
すなわち、交差幅の等しい弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆを縦続接続すると、弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆそれぞれに横モードスプリアスが発生した場合、そのスプリアスは各弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆにおいて同じ周波数に現れる。そのため、各弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆの横モードスプリアスが強め合い、通過域におけるロスが大きくなっていた。
【０００５】
この様子を図１１、図１２に示す。図１１は、図１０に示す従来の弾性波共振子のアドミタンス特性図である。また、図１２は、同弾性波共振子の通過特性図である。これらの図からわかるように、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間で深い横モードスプリアスＳが大きく発生している。その結果、横モードスプリアスＳが発生した部分で通過域でのロスが大きくなっている。
【０００６】
また、従来の弾性波フィルタとして、図１３に示すように、例えば、３つの弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉを並列接続した構成が知られている。このような構成とすることにより通過帯域幅を拡大させることができた（特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、このような従来の複数段の弾性波共振子を並列接続した弾性波フィルタでは、やはりスプリアスによりロスが大きいことが問題となっていた。
【０００８】
すなわち、交差幅の等しい弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉを並列接続すると、弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉそれぞれに横モードスプリアスが発生した場合、そのスプリアスは各弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉにおいて同じ周波数に現れる。その結果、各弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉの横モードスプリアスが強め合い通過域におけるロスが大きくなっていた。
【０００９】
この様子を図１４、図１５に示す。図１４は、図１３に示す従来の弾性波共振子のアドミタンス特性図である。また、図１５は、同弾性波共振子の通過特性図である。これらの図からわかるように、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間で深い横モードスプリアスＳが大きく発生している。その結果、縦続接続の場合と同様に、横モードスプリアスＳが発生した部分で通過域でのロスが大きくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２０５３４３号公報
【特許文献２】特開２０００−７７９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、スプリアスによるロスの発生を抑制した弾性波フィルタおよびそれを用いたアンテナ共用器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の弾性波共振器は、ニオブ酸リチウムからなる圧電基板上面に設けられて２つのグレーティング反射器の間に複数の第１のインターディジタルトランスデューサ電極が配置された第１の弾性波共振子と、前記圧電基板上面に設けられて２つのグレーティング反射器の間に複数の第２のインターディジタルトランスデューサ電極が配置された第２の弾性波共振子とを備え、前記第１の弾性波共振子と前記第２の弾性波共振子とは接続され、前記第１の弾性波共振子を構成する第１の櫛形電極の交差幅は、前記第２の弾性波共振子を構成する第２の櫛形電極の交差幅より大きい構成を有する。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成によれば、横モードスプリアスの影響の少ないロスが低減された弾性波共振器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における弾性波共振器の上面図
【図２】同弾性波共振器のアドミタンス特性図
【図３】同弾性波共振器の通過特性図
【図４】同弾性波共振器を用いたアンテナ共用器の構成図
【図５】本発明の実施の形態２における弾性波共振器の上面図
【図６】同弾性波共振器のアドミタンス特性図
【図７】同弾性波共振器の通過特性図
【図８】本発明の実施の形態３における弾性波共振器の上面図
【図９】同弾性波共振器のアドミタンス特性図
【図１０】従来の弾性波共振器の上面図
【図１１】同弾性波共振器におけるアドミタンス特性図
【図１２】同弾性波共振器における通過特性図
【図１３】従来の他の弾性波共振器の回路構成図
【図１４】同弾性波共振器におけるアドミタンス特性図
【図１５】同弾性波共振器における通過特性図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、これら実施の形態によって限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における弾性波フィルタの上面図である。本実施の形態の弾性波フィルタは、図１に示すごとく、ニオブ酸リチウムからなる圧電基板１と、圧電基板１の上面に設けられた第１の弾性波共振子１００および第２の弾性波共振子２００とを備えている。第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００は縦続接続されている。
【００１７】
第１の弾性波共振子１００は、インターディジタルトランスデューサ電極１１０とグレーティング反射器１２０、１３０とを備えている。グレーティング反射器１２０、１３０は、弾性波伝搬路上にインターディジタルトランスデューサ電極１１０を挟むように配置される。
【００１８】
インターディジタルトランスデューサ電極１１０は、バスバー１１１と、バスバー１１１に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極１１２を備えている。複数の櫛形電極１１２は、周期Ｐ１でバスバー１１１に設けられている。また、インターディジタルトランスデューサ電極１１０は、バスバー１１４に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極１１３を備えている。複数の櫛形電極１１３は、周期Ｐ１でバスバー１１４に設けられている。櫛形電極１１２と櫛形電極１１３は、互い違いに配置され、交差幅（２つの櫛形電極が重なる長さ）Ｌ１で交差している。バスバー１１１は入力端子２に電気的に接続されている。
【００１９】
グレーティング反射器１２０は、バスバー１２１に電気的に接続された複数の櫛形電極１２２を備えている。複数の櫛形電極１２２は、周期Ｐ１／２でバスバー１２１に設けられている。グレーティング反射器１３０は、バスバー１３１に電気的に接続された複数の櫛形電極１３２を備えている。複数の櫛形電極１３２は、周期Ｐ１／２でバスバー１３１に設けられている。
【００２０】
同じく第２の弾性波共振子２００はインターディジタルトランスデューサ電極２１０とグレーティング反射器２２０、２３０を備えている。グレーティング反射器２２０およびグレーティング反射器２３０は、弾性波伝搬路上にインターディジタルトランスデューサ電極２１０を挟むように配置される。
【００２１】
インターディジタルトランスデューサ電極２１０は、バスバー２１１に電気的に接続された複数の櫛形電極２１２を備えている。複数の櫛形電極２１２は、周期Ｐ２でバスバー２１１に設けられている。また、インターディジタルトランスデューサ電極２１０は、バスバー２１４に電気的に接続された複数の櫛形電極２１３を備えている。複数の櫛形電極２１３は、周期Ｐ２でバスバー２１４に設けられている。櫛形電極２１２と櫛形電極２１３は、互い違いに配置され、交差幅Ｌ２で交差している。なお、櫛形電極２１２と櫛形電極２１３の交差幅Ｌ２は、第１の弾性波共振子１００の交差幅Ｌ１よりも小さい。バスバー２１４は出力端子４に電気的に接続されている。
【００２２】
グレーティング反射器２２０は、バスバー２２１に電気的に接続された複数の櫛形電極２２２を備えている。複数の櫛形電極２２２は、周期Ｐ２／２でバスバー２２１に設けられている。グレーティング反射器２３０は、バスバー２３１に電気的に接続された複数の櫛形電極２３２を備えている。複数の櫛形電極２３２は周期Ｐ２／２でバスバー２３１に設けられている。
【００２３】
第１の弾性波共振子１００および第２の弾性波共振子２００は、接続線路３によって電気的に接続され縦続接続をなしている。なお、接続線路３を省略しバスバー１１４とバスバー２１１を直接接続しても良い。この場合には、接続線路３が省略できるため、弾性波共振子の小型化ができる。
【００２４】
このように第１の弾性波共振子１００をなすインターディジタルトランスデューサ電極１１０の櫛形電極１１２および櫛形電極１１３の交差幅Ｌ１と、第２の弾性波共振子２００をなすインターディジタルトランスデューサ電極２１０の櫛形電極２１２および櫛形電極２１３の交差幅Ｌ２とを異ならせることによって、以下に示す効果が得られる。
【００２５】
ニオブ酸リチウムからなる圧電基板１上に構成した弾性波共振子を用いるにあたり、共振子性能を劣化させる原因の一つとして横モードスプリアスの発生がある。横モードスプリアスとは弾性波伝搬方向と直交する方向に定在波が立ち、通過帯域内に生じるスプリアスである。ここで、従来のように、第１の弾性波共振子１００および第２の弾性波共振子２００が等しい交差幅を有していると、前述したように、その横モードスプリアスの発生周波数は一致する。その結果、通過帯域内に深いスプリアスを生じさせ、ロスの原因となる。
【００２６】
さらに、第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００が音響結合していない場合は、これらの横モードスプリアスの発生周波数は完全に一致し、このロスの問題が深刻であった。
【００２７】
しかしながら、本実施の形態では、交差幅Ｌ１と交差幅Ｌ２とを異ならしめている。本出願人によれば、交差幅Ｌ１と交差幅Ｌ２とを異ならしめることにより、横モードスプリアスの発生を、第１の弾性波共振子１００および第２の弾性波共振子２００で異なる周波数域に分散させることが可能となることが分かった。
【００２８】
すなわち、交差幅を弾性波共振子毎に変えることでスプリアスの発生周波数を効果的に分散させることができる。その結果、横モードスプリアスの影響の少ないロスが低減された弾性波共振器を実現することができる。また、アポタイズによる構成と異なり、各弾性波共振子の伝搬路はダミー電極により妨げられず、Ｑ値劣化の原因とならない。これにより、通過帯域においてロスの少ない良好な特性の弾性波フィルタが得られる。
【００２９】
この様子を図２および図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態における弾性波共振器のアドミタンス特性図である。図３は、本実施の形態における弾性波共振器の通過特性図である。図２に示す本実施の形態の構成におけるアドミタンスの周波数特性と、図１１に示す従来の構成におけるアドミタンスの周波数特性とを比較する。比較の結果、本実施の形態によれば、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に見られた横モードスプリアスＳが分散され、横モードスプリアスＳの１つ当たりのアドミタンスＹ１１の絶対値が低減されていることがわかる。さらに、図３に示す本実施の形態の構成における通過特性と、図１２に示す従来の構成における通過特性とを比較する。比較の結果、本実施の形態によれば、横モードスプリアスＳが分散され、横モードスプリアスＳの１つ当たり挿入損失Ｓ２１の絶対値が低減されていることがわかる。以上の理由により、本実施の形態によれば、弾性波共振器および弾性波フィルタのロスを低減することができる。
【００３０】
さらに、図１に示す第１の弾性波共振子１００の対数Ｎ１と第２の弾性波共振子２００の対数Ｎ２の間には、Ｎ１＜Ｎ２という条件を満たすことが望ましい。すなわち、第１の弾性波共振子１００を構成する櫛形電極１１２と櫛形電極１１３とからなるペアの数である対数Ｎ１を、第２の弾性波共振子２００を構成する櫛形電極２１２と櫛形電極２１３とからなるペアの数である対数Ｎ２より少なくすることが好ましい。第１の弾性波共振子１００の静電容量Ｃ１は、対数Ｎ１と交差幅Ｌ１の積に比例する。同様に、第２の弾性波共振子２００の静電容量Ｃ２は、対数Ｎ２と交差幅Ｌ２の積に比例する。そのため、第１の弾性波共振子１００の対数Ｎ１および第２の弾性波共振子２００の対数Ｎ２が同じであるとすると、交差幅Ｌ１＞交差幅Ｌ２の関係により静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２となる。一般に、第２の弾性波共振子２００に印加される電圧は、第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００の静電容量比Ｃ２／Ｃ１に逆比例する。したがって、静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２の場合、第２の弾性波共振子２００に印加される電圧は、第１の弾性波共振子１００に印加される電圧よりも高くなり、耐電力性が悪化する。そこで、対数Ｎ１＜対数Ｎ２の関係を満たすことにより、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との比を緩和し、第２の弾性波共振子２００を構成するインターディジタルトランスデューサ電極２１０の櫛形電極２１３の１本あたりにかかる電圧を低減し、耐電力性を向上させることができる。
【００３１】
さらに、静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２の条件を満たすことが望ましい。弾性波共振子は同一静電容量を持つ場合であっても、交差幅が長く対数が少ない弾性波共振子は、交差幅が短く対数が多い弾性波共振子に比べ、櫛形電極の抵抗損による発熱で耐電力性に劣る。そこで対数Ｎ１、Ｎ２の条件設定においては、静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２とすることで、各共振器に印加される電圧を制御し、耐電力性を向上させることができる。
【００３２】
なお、第１の弾性波共振子１００のピッチＰ１と第２の弾性波共振子２００のピッチＰ２を等しくし、弾性波共振子の共振周波数を一致させることにより、ロスを最小に抑えることができる。逆に、ピッチＰ１とピッチＰ２を異なるようにすることにより、通過帯域、および減衰帯域の帯域幅を広げることが可能となり、設計自由度を大きくすることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、第１および第２の弾性波共振子１００、２００を２段縦続接続した弾性波共振器について説明したが、３段以上の弾性波共振子を縦続接続した弾性波共振器に本実施の形態を適用できる。
【００３４】
なお、本実施の形態による弾性波共振器を用いて弾性波フィルタを構成した場合、通過帯域内に生じる横モードスプリアスを効果的に抑制することができロスを低減することが可能となる。
【００３５】
なお、図１に示す圧電基板１の回転Ｙ板のカット角を−３０°〜＋３０°程度とすることが望ましい。カット角をこの範囲とすることにより、広帯域な弾性波フィルタを実現することができる。
【００３６】
なお、第１および第２のインターディジタルトランスデューサ電極１１０、２１０の内の少なくとも一方を、弾性波の波長の１５％以上の厚みのＳｉＯ2薄膜（酸化膜）で覆うことで、弾性波のロスを低減でき、さらに、温度特性も改善できる。そのため、広帯域においてロスを低減された、かつ温度特性に優れる弾性波フィルタを構成することができる。
【００３７】
図４は、本実施の形態の弾性波共振器から構成される弾性波フィルタを用いて構成したアンテナ共用器の構成図である。図４において、アンテナ共用器１０は、送信フィルタ１１と受信フィルタ１４とを備えている。送信フィルタ１１および受信フィルタ１４のうち少なくとも一方は、本実施の形態の弾性波共振器から構成される弾性波フィルタである。送信フィルタ１１は増幅器１２を介してアンテナ素子１３に接続される。受信フィルタ１４はアンテナ素子１３と増幅器１５との間に接続される。
【００３８】
アンテナ共用器１０は、送信信号のうち送信フィルタ１１で決められる所定の帯域の信号を、増幅器１２を介してアンテナ素子１３から送信する。また、アンテナ共用器１０は、アンテナ素子１３に到来した受信信号のうち受信フィルタ１４で決められる所定の帯域の信号を受信し増幅器１５を介して内部に取り込む。
【００３９】
このような構成からなるアンテナ共用器１０は、上記したように、スプリアスを効果的に抑制することができるので、ロスを低減することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態の手法による横モードスプリアスの抑制は、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが複数存在する程度に大きな結合係数となる圧電基板１を用いる場合、例えば、圧電基板１としてニオブ酸リチウム系の化合物、又はニオブ酸カリウム系の化合物を用いる場合に特に有効である。これは、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが単数しか存在しないほど共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの周波数間隔が狭い場合は、横モードスプリアスを共振周波数Ａと反共振周波数Ｂの間外にずらすことにより横モードスプリアスを抑制することが容易だからである。
【００４１】
（実施の形態２）
実施の形態２と実施の形態１との違いは、インターディジタルトランスデューサ電極１１０とインターディジタルトランスデューサ電極２１０とを並列接続した点である。
【００４２】
図５は、本発明の実施の形態２における弾性波フィルタを示す上面図である。本実施の形態に示す弾性波フィルタは、図５に示すごとく、ニオブ酸リチウムからなる圧電基板１と、圧電基板１上面に設けられた第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００とを備えている。第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００は並列接続されている。
【００４３】
第１の弾性波共振子１００はインターディジタルトランスデューサ電極１１０とグレーティング反射器１２０、１３０を備えている。グレーティング反射器１２０、１３０は弾性波伝搬路上にインターディジタルトランスデューサ電極１１０を挟むように配置される。
【００４４】
インターディジタルトランスデューサ電極１１０は、バスバー１１１と、バスバー１１１に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極１１２とを備えている。複数の櫛形電極１１２は周期Ｐ１でバスバー１１１に設けられている。また、インターディジタルトランスデューサ電極１１０は、バスバー１１４と、バスバー１１４に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極１１３とを備えている。複数の櫛形電極１１３は周期Ｐ１でバスバー１１４に設けられている。
【００４５】
櫛形電極１１２と櫛形電極１１３とは交差幅Ｌ１で交差している。バスバー１１１は入力端子２に、バスバー１１４は出力端子４にそれぞれ電気的に接続されている。
【００４６】
グレーティング反射器１２０は、バスバー１２１に電気的に接続された複数の櫛形電極１２２を備えている。複数の櫛形電極１２２は、周期がＰ１／２でバスバー１２１に設けられている。グレーティング反射器１３０は、バスバー１３１に電気的に接続された複数の櫛形電極１３２を備えている。複数の櫛形電極１３２は、周期がＰ１／２でバスバー１３１に設けられている。
【００４７】
同じく第２の弾性波共振子２００はインターディジタルトランスデューサ電極２１０とグレーティング反射器２２０、２３０を備えている。グレーティング反射器２２０、２３０は弾性波伝搬路上にインターディジタルトランスデューサ電極２１０を挟むように配置される。
【００４８】
インターディジタルトランスデューサ電極２１０は、バスバー２１１と、バスバー２１１に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極２１２とを備えている。複数の櫛形電極２１２は周期Ｐ２でバスバー２１１に設けられている。また、インターディジタルトランスデューサ電極２１０は、バスバー２１４と、バスバー２１４に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極２１３とを備えている。複数の櫛形電極２１３は周期Ｐ２でバスバー２１４に設けられている。
【００４９】
櫛形電極２１２と櫛形電極２１３とは交差幅Ｌ２で交差している。櫛形電極２１２と櫛形電極２１３の交差幅Ｌ２は、第１の弾性波共振子１００の交差幅Ｌ１よりも小さい。バスバー２１１は入力端子２に、バスバー２１４は出力端子４に、それぞれ接続線路３により電気的に接続されている。これによって、第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００は並列接続をなしている。
【００５０】
グレーティング反射器２２０は、バスバー２２１に電気的に接続された複数の櫛形電極２２２を備えている。複数の櫛形電極２２２は、周期がＰ２／２でバスバー２２１に設けられている。グレーティング反射器２３０は、バスバー２３１に電気的に接続された複数の櫛形電極２３２を備えている。複数の櫛形電極２３２は、周期がＰ２／２でバスバー２３１に設けられている。
【００５１】
このように、第１の弾性波共振子１００をなす櫛形電極１１２と櫛形電極１１３との交差幅Ｌ１と、第２の弾性波共振子２００をなす櫛形電極２１２と櫛形電極２１３との交差幅Ｌ２とを異ならせることによって、以下に示す効果が得られる。
【００５２】
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、交差幅Ｌ１と交差幅Ｌ２とを異ならしめている。このことにより、横モードスプリアスの発生周波数を、第１および第２の弾性波共振子１００、２００で異なる周波数域に横モードスプリアスを分散させることが可能となる。この様子を図６および図７を用いて説明する。図６は、本実施の形態における弾性波共振器のアドミタンス特性図である。図７は、本実施の形態における弾性波共振器の通過特性図である。図６に示す本実施の形態の構成におけるアドミタンスの周波数特性と、図１４に示す従来の構成におけるアドミタンスの周波数特性とを比較する。比較の結果、本実施の形態によれば、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に見られた横モードスプリアスＳが分散され、横モードスプリアスＳの１つ当たりの絶対値が低減されていることがわかる。さらに、図７に示すに本実施の形態における通過特性と、図１５に示す従来の構成における通過特性とを比較する。比較の結果、本実施の形態では、図１５に比べ横モードスプリアスＳが分散され、横モードスプリアスＳの１つ当たりの絶対値が低減されていることがわかる。以上の理由により、本実施の形態の弾性波共振子ではロスを低減することができる。
【００５３】
ここで交差幅Ｌ１＞交差幅Ｌ２とすることにより、第１および第２の弾性波共振子１００、２００の静電容量Ｃ１、Ｃ２は静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２となる。そこで第１および第２の弾性波共振子１００、２００の対数Ｎ１、Ｎ２に対し対数Ｎ２＞対数Ｎ１とすることでＣ１とＣ２の比を緩和させることが望ましい。
【００５４】
さらに本実施の形態の構成は、１個のインターディジタルトランスデューサ電極の両側を２個のグレーティング反射器で挟んだ弾性波共振子のみならず、２個以上のインターディジタルトランスデューサ電極を伝搬路上に配置した構成においても横モードスプリアスＳの抑圧に有効である。
【００５５】
なお、第１の弾性波共振子１００のピッチＰ１と第２の弾性波共振子２００のピッチＰ２を等しくし、第１および第２の弾性波共振子１００、２００の共振周波数を一致させることにより、ロスを最小に抑えることができる。逆に、ピッチＰ１とピッチＰ２を異ならしめることにより、通過帯域および減衰帯域の帯域幅を広げることが可能となり、設計自由度を大きくすることができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、第１および第２の弾性波共振子１００、２００を並列接続した構成について説明していたが、３個以上の弾性波共振子を並列接続することもできる。
【００５７】
なお、本実施の形態による弾性波共振子を用いて弾性波フィルタを構成した場合、通過帯域内に生じる横モードスプリアスＳを効果的に抑制することができロスを低減することが可能となる。
【００５８】
なお、図５に示す圧電基板１の回転Ｙ板のカット角を−３０°〜＋３０°程度とすることが望ましい。カット角をこの範囲とすることにより、広帯域な弾性波フィルタを実現することができる。
【００５９】
なお、第１および第２のインターディジタルトランスデューサ電極１１０、２１０の内少なくとも一方を弾性波の波長の１５％以上の厚みのＳｉＯ2薄膜で覆うことで、弾性波のロスを低減でき、さらに、温度特性も改善できるため、広帯域でロスが低減された、かつ温度特性に優れる弾性波フィルタを構成するのに望ましい。
【００６０】
なお、本構成を用いて送信フィルタと受信フィルタを構成することでロスが低減された弾性波アンテナ共用器を構成することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態の手法による横モードスプリアスの抑制は、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが複数存在する程度に大きな結合係数となる圧電基板１を用いる場合、例えば、圧電基板１としてニオブ酸リチウム系の化合物、又はニオブ酸カリウム系の化合物を用いる場合に特に有効である。これは、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが単数しか存在しないほど共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの周波数間隔が狭い場合は、横モードスプリアスを共振周波数Ａと反共振周波数Ｂの間外にずらすことにより横モードスプリアスを抑制することが容易だからである。
【００６２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における弾性波共振子（フィルタ）について図面を参照しながら説明する。実施の形態３は、２つのグレーティング反射器の間に複数のインターディジタルトランスデューサ電極を配置するものである。
【００６３】
図８は本発明の実施の形態３における弾性波共振子（フィルタ）の上面図である。図８において、第１の弾性波共振子（フィルタ）３００は、圧電基板上面に、交差幅Ｌ１であるインターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５と、グレーティング反射器３１６、３１７とを備えている。インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５は、交差幅Ｌ１（第１の弾性波共振子（フィルタ）３００の櫛形電極の交差幅Ｌ１）で弾性波伝搬路上に配置されている。インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５のそれぞれの櫛形電極は、それぞれピッチＰ８、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２で配置されている。グレーティング反射器３１６、３１７は、インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５を挟むように配置される。インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１３、３１５は入力端子２に電気的に接続されている。インターディジタルトランスデューサ電極３１２、３１４は出力端子４に電気的に接続されている。
【００６４】
第２の弾性波共振子（フィルタ）４００は圧電基板上面にインターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５とグレーティング反射器４１６、４１７とを備えている。インターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５は、交差幅Ｌ２（第２の弾性波共振子（フィルタ）４００の櫛形電極の交差幅Ｌ２）で弾性波伝搬路上に配置されている。インターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５のそれぞれの櫛形電極は、それぞれピッチＰ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７で配置されている。グレーティング反射器４１６、４１７はインターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５を挟むように配置される。インターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１３、４１５は入力端子２に電気的に接続されている。インターディジタルトランスデューサ電極４１２、４１４は出力端子５に電気的に接続されている。ここで、インターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５（第２の弾性波共振子（フィルタ）４００）の交差幅Ｌ２は、インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５（第１の弾性波共振子（フィルタ）３００）の交差幅Ｌ１よりも小さい。
【００６５】
このような構成により、図９に示すごとく、横モードスプリアスＳを分散させ、１つ当たりの絶対値を低減させることができる。図９において、点線は従来のアドミタンス特性を示している。実線は本実施の形態のアドミタンス特性を示している。これらを比較すると、実線で示す横モードスプリアスＳの方が点線で示す横モードスプリアスＳより低減されていることが分かる。
【００６６】
実施の形態３では各々５個のインターディジタルトランスデューサ電極を持つ２つの弾性波共振子（フィルタ）３００、４００について述べたが、インターディジタルトランスデューサ電極の数は５個に限らずスプリアス抑制効果は得られる。
【００６７】
なお、第１の弾性波共振子（フィルタ）３００のインターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５の交差幅を全て等しくすることで損失の少ない弾性波共振子（フィルタ）を構成することができる。また、インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５の交差幅を異ならしめることで設計自由度を大きくすることができる。これは、第２の弾性波共振子（フィルタ）４００のインターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５においても同様である。
【００６８】
なお、第１の弾性波共振子（フィルタ）３００のピッチＰ８、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２と第２の弾性波共振子（フィルタ）４００のピッチＰ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７とを等しくし（すなわち、全てのピッチを等しくし）、２つの弾性波共振子（フィルタ）３００、４００の共振周波数を一致させることにより、ロスを最小に抑えることができる。逆に、ピッチＰ８とピッチＰ３の組、ピッチＰ９とピッチＰ４の組、ピッチＰ１０とピッチＰ５の組、ピッチＰ１１とピッチＰ６の組、ピッチＰ１２とピッチＰ７の組の内の少なくとも１組のピッチを他の組のピッチと異ならしめることにより、第１の弾性波共振子（フィルタ）３００と第２の弾性波共振子（フィルタ）４００とのバランス度を調整することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、２つの弾性波共振子（フィルタ）３００、４００を並列接続した構成について説明していたが、３個以上の弾性波共振子（フィルタ）を並列接続することもできる。
【００７０】
なお、本実施の形態による弾性波共振子（フィルタ）を用いて弾性波フィルタを構成した場合、通過帯域内に生じる横モードスプリアスを効果的に抑制することができロスを低減することが可能となる。
【００７１】
なお、図８に示す圧電基板１の回転Ｙ板のカット角を−３０°〜＋３０°程度とすることが望ましい。カット角をこの範囲とすることにより、広帯域な弾性波フィルタを実現することができる。
【００７２】
なお、第１および第２のインターディジタルトランスデューサ電極（３１１、３１２、３１３、３１４、３１５）、（４１１、４１２、４１３、４１４、４１５）の内少なくとも一方を弾性波の波長の１５％以上の厚みのＳｉＯ2薄膜で覆うことで、弾性波のロスを低減でき、さらに、温度特性も改善できる。そのため、広帯域でロスが低減された、かつ温度特性に優れる弾性波フィルタを構成できる。
【００７３】
なお、本実施の形態を用いて、実施の形態１、２と同様に、送信フィルタと受信フィルタを構成することでロスが低減された弾性波アンテナ共用器を構成することができる。
【００７４】
以上の実施の形態では、圧電材料としてニオブ酸リチウムを用いた例を示したが、本発明はこれに限ることなく、タンタル酸リチウムなど弾性波共振器などの所望の用途、特性に合わせて所定の圧電材料を選ぶことも可能である。
【００７５】
なお、本実施の形態の手法による横モードスプリアスの抑制は、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが複数存在する程度に大きな結合係数となる圧電基板１を用いる場合、例えば、圧電基板１としてニオブ酸リチウム系の化合物、又はニオブ酸カリウム系の化合物を用いる場合に特に有効である。これは、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが単数しか存在しないほど共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの周波数間隔が狭い場合は、横モードスプリアスを共振周波数Ａと反共振周波数Ｂの間外にずらすことにより横モードスプリアスを抑制することが容易だからである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明にかかる弾性波フィルタは、横モードスプリアスによるロスの発生を抑制することができるので、携帯電話等の各種通信機器において有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 圧電基板
２ 入力端子
３ 接続線路
４，５ 出力端子
１０ アンテナ共用器
１１ 送信フィルタ
１２，１５ 増幅器
１３ アンテナ素子
１４ 受信フィルタ
１００ 第１の弾性波共振子
１１０，２１０，３１１〜３１５，４１１〜４１５ インターディジタルトランスデューサ電極
１１１，１１４，１２１，１３１，２１１，２１４，２２１，２３１ バスバー
１１２，１１３，１２２，１３２，２１２，２１３，２２２，２３２ 櫛形電極
１２０，１３０，２２０，２３０，３１６，３１７，４１６，４１７ グレーティング反射器
２００ 第２の弾性波共振子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信機器等に利用される弾性波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の弾性波フィルタとして、図１０に示すように、例えば、３つの弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆを直列接続した構成が知られている。このような構成とすることにより櫛形の電極指一対あたりに係る電圧を低減し、集中的に加わる機械的ストレスを分散し耐電力性能の向上を図っていた（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このような従来の複数段の弾性波共振子を直列接続した弾性波フィルタでは、スプリアスによりロスが大きいことが問題となっていた。
【０００４】
すなわち、交差幅の等しい弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆを縦続接続すると、弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆそれぞれに横モードスプリアスが発生した場合、そのスプリアスは各弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆにおいて同じ周波数に現れる。そのため、各弾性波共振子Ｄ、Ｅ、Ｆの横モードスプリアスが強め合い、通過域におけるロスが大きくなっていた。
【０００５】
この様子を図１１、図１２に示す。図１１は、図１０に示す従来の弾性波共振子のアドミタンス特性図である。また、図１２は、同弾性波共振子の通過特性図である。これらの図からわかるように、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間で深い横モードスプリアスＳが大きく発生している。その結果、横モードスプリアスＳが発生した部分で通過域でのロスが大きくなっている。
【０００６】
また、従来の弾性波フィルタとして、図１３に示すように、例えば、３つの弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉを並列接続した構成が知られている。このような構成とすることにより通過帯域幅を拡大させることができた（特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、このような従来の複数段の弾性波共振子を並列接続した弾性波フィルタでは、やはりスプリアスによりロスが大きいことが問題となっていた。
【０００８】
すなわち、交差幅の等しい弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉを並列接続すると、弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉそれぞれに横モードスプリアスが発生した場合、そのスプリアスは各弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉにおいて同じ周波数に現れる。その結果、各弾性波共振子Ｇ、Ｈ、Ｉの横モードスプリアスが強め合い通過域におけるロスが大きくなっていた。
【０００９】
この様子を図１４、図１５に示す。図１４は、図１３に示す従来の弾性波共振子のアドミタンス特性図である。また、図１５は、同弾性波共振子の通過特性図である。これらの図からわかるように、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間で深い横モードスプリアスＳが大きく発生している。その結果、縦続接続の場合と同様に、横モードスプリアスＳが発生した部分で通過域でのロスが大きくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２０５３４３号公報
【特許文献２】特開２０００−７７９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、スプリアスによるロスの発生を抑制した弾性波フィルタおよびそれを用いたアンテナ共用器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の弾性波共振器は、ニオブ酸リチウムからなる圧電基板上面に設けられて２つのグレーティング反射器の間に複数の第１のインターディジタルトランスデューサ電極が配置された第１の弾性波共振子と、前記圧電基板上面に設けられて２つのグレーティング反射器の間に複数の第２のインターディジタルトランスデューサ電極が配置された第２の弾性波共振子とを備え、前記第１の弾性波共振子と前記第２の弾性波共振子とは接続され、前記第１の弾性波共振子を構成する第１の櫛形電極の交差幅は、前記第２の弾性波共振子を構成する第２の櫛形電極の交差幅より大きい構成を有する。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成によれば、横モードスプリアスの影響の少ないロスが低減された弾性波共振器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における弾性波共振器の上面図
【図２】同弾性波共振器のアドミタンス特性図
【図３】同弾性波共振器の通過特性図
【図４】同弾性波共振器を用いたアンテナ共用器の構成図
【図５】本発明の実施の形態２における弾性波共振器の上面図
【図６】同弾性波共振器のアドミタンス特性図
【図７】同弾性波共振器の通過特性図
【図８】本発明の実施の形態３における弾性波共振器の上面図
【図９】同弾性波共振器のアドミタンス特性図
【図１０】従来の弾性波共振器の上面図
【図１１】同弾性波共振器におけるアドミタンス特性図
【図１２】同弾性波共振器における通過特性図
【図１３】従来の他の弾性波共振器の回路構成図
【図１４】同弾性波共振器におけるアドミタンス特性図
【図１５】同弾性波共振器における通過特性図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、これら実施の形態によって限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における弾性波フィルタの上面図である。本実施の形態の弾性波フィルタは、図１に示すごとく、ニオブ酸リチウムからなる圧電基板１と、圧電基板１の上面に設けられた第１の弾性波共振子１００および第２の弾性波共振子２００とを備えている。第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００は縦続接続されている。
【００１７】
第１の弾性波共振子１００は、インターディジタルトランスデューサ電極１１０とグレーティング反射器１２０、１３０とを備えている。グレーティング反射器１２０、１３０は、弾性波伝搬路上にインターディジタルトランスデューサ電極１１０を挟むように配置される。
【００１８】
インターディジタルトランスデューサ電極１１０は、バスバー１１１と、バスバー１１１に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極１１２を備えている。複数の櫛形電極１１２は、周期Ｐ１でバスバー１１１に設けられている。また、インターディジタルトランスデューサ電極１１０は、バスバー１１４に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極１１３を備えている。複数の櫛形電極１１３は、周期Ｐ１でバスバー１１４に設けられている。櫛形電極１１２と櫛形電極１１３は、互い違いに配置され、交差幅（２つの櫛形電極が重なる長さ）Ｌ１で交差している。バスバー１１１は入力端子２に電気的に接続されている。
【００１９】
グレーティング反射器１２０は、バスバー１２１に電気的に接続された複数の櫛形電極１２２を備えている。複数の櫛形電極１２２は、周期Ｐ１／２でバスバー１２１に設けられている。グレーティング反射器１３０は、バスバー１３１に電気的に接続された複数の櫛形電極１３２を備えている。複数の櫛形電極１３２は、周期Ｐ１／２でバスバー１３１に設けられている。
【００２０】
同じく第２の弾性波共振子２００はインターディジタルトランスデューサ電極２１０とグレーティング反射器２２０、２３０を備えている。グレーティング反射器２２０およびグレーティング反射器２３０は、弾性波伝搬路上にインターディジタルトランスデューサ電極２１０を挟むように配置される。
【００２１】
インターディジタルトランスデューサ電極２１０は、バスバー２１１に電気的に接続された複数の櫛形電極２１２を備えている。複数の櫛形電極２１２は、周期Ｐ２でバスバー２１１に設けられている。また、インターディジタルトランスデューサ電極２１０は、バスバー２１４に電気的に接続された複数の櫛形電極２１３を備えている。複数の櫛形電極２１３は、周期Ｐ２でバスバー２１４に設けられている。櫛形電極２１２と櫛形電極２１３は、互い違いに配置され、交差幅Ｌ２で交差している。なお、櫛形電極２１２と櫛形電極２１３の交差幅Ｌ２は、第１の弾性波共振子１００の交差幅Ｌ１よりも小さい。バスバー２１４は出力端子４に電気的に接続されている。
【００２２】
グレーティング反射器２２０は、バスバー２２１に電気的に接続された複数の櫛形電極２２２を備えている。複数の櫛形電極２２２は、周期Ｐ２／２でバスバー２２１に設けられている。グレーティング反射器２３０は、バスバー２３１に電気的に接続された複数の櫛形電極２３２を備えている。複数の櫛形電極２３２は周期Ｐ２／２でバスバー２３１に設けられている。
【００２３】
第１の弾性波共振子１００および第２の弾性波共振子２００は、接続線路３によって電気的に接続され縦続接続をなしている。なお、接続線路３を省略しバスバー１１４とバスバー２１１を直接接続しても良い。この場合には、接続線路３が省略できるため、弾性波共振子の小型化ができる。
【００２４】
このように第１の弾性波共振子１００をなすインターディジタルトランスデューサ電極１１０の櫛形電極１１２および櫛形電極１１３の交差幅Ｌ１と、第２の弾性波共振子２００をなすインターディジタルトランスデューサ電極２１０の櫛形電極２１２および櫛形電極２１３の交差幅Ｌ２とを異ならせることによって、以下に示す効果が得られる。
【００２５】
ニオブ酸リチウムからなる圧電基板１上に構成した弾性波共振子を用いるにあたり、共振子性能を劣化させる原因の一つとして横モードスプリアスの発生がある。横モードスプリアスとは弾性波伝搬方向と直交する方向に定在波が立ち、通過帯域内に生じるスプリアスである。ここで、従来のように、第１の弾性波共振子１００および第２の弾性波共振子２００が等しい交差幅を有していると、前述したように、その横モードスプリアスの発生周波数は一致する。その結果、通過帯域内に深いスプリアスを生じさせ、ロスの原因となる。
【００２６】
さらに、第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００が音響結合していない場合は、これらの横モードスプリアスの発生周波数は完全に一致し、このロスの問題が深刻であった。
【００２７】
しかしながら、本実施の形態では、交差幅Ｌ１と交差幅Ｌ２とを異ならしめている。本出願人によれば、交差幅Ｌ１と交差幅Ｌ２とを異ならしめることにより、横モードスプリアスの発生を、第１の弾性波共振子１００および第２の弾性波共振子２００で異なる周波数域に分散させることが可能となることが分かった。
【００２８】
すなわち、交差幅を弾性波共振子毎に変えることでスプリアスの発生周波数を効果的に分散させることができる。その結果、横モードスプリアスの影響の少ないロスが低減された弾性波共振器を実現することができる。また、アポタイズによる構成と異なり、各弾性波共振子の伝搬路はダミー電極により妨げられず、Ｑ値劣化の原因とならない。これにより、通過帯域においてロスの少ない良好な特性の弾性波フィルタが得られる。
【００２９】
この様子を図２および図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態における弾性波共振器のアドミタンス特性図である。図３は、本実施の形態における弾性波共振器の通過特性図である。図２に示す本実施の形態の構成におけるアドミタンスの周波数特性と、図１１に示す従来の構成におけるアドミタンスの周波数特性とを比較する。比較の結果、本実施の形態によれば、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に見られた横モードスプリアスＳが分散され、横モードスプリアスＳの１つ当たりのアドミタンスＹ１１の絶対値が低減されていることがわかる。さらに、図３に示す本実施の形態の構成における通過特性と、図１２に示す従来の構成における通過特性とを比較する。比較の結果、本実施の形態によれば、横モードスプリアスＳが分散され、横モードスプリアスＳの１つ当たり挿入損失Ｓ２１の絶対値が低減されていることがわかる。以上の理由により、本実施の形態によれば、弾性波共振器および弾性波フィルタのロスを低減することができる。
【００３０】
さらに、図１に示す第１の弾性波共振子１００の対数Ｎ１と第２の弾性波共振子２００の対数Ｎ２の間には、Ｎ１＜Ｎ２という条件を満たすことが望ましい。すなわち、第１の弾性波共振子１００を構成する櫛形電極１１２と櫛形電極１１３とからなるペアの数である対数Ｎ１を、第２の弾性波共振子２００を構成する櫛形電極２１２と櫛形電極２１３とからなるペアの数である対数Ｎ２より少なくすることが好ましい。第１の弾性波共振子１００の静電容量Ｃ１は、対数Ｎ１と交差幅Ｌ１の積に比例する。同様に、第２の弾性波共振子２００の静電容量Ｃ２は、対数Ｎ２と交差幅Ｌ２の積に比例する。そのため、第１の弾性波共振子１００の対数Ｎ１および第２の弾性波共振子２００の対数Ｎ２が同じであるとすると、交差幅Ｌ１＞交差幅Ｌ２の関係により静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２となる。一般に、第２の弾性波共振子２００に印加される電圧は、第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００の静電容量比Ｃ２／Ｃ１に逆比例する。したがって、静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２の場合、第２の弾性波共振子２００に印加される電圧は、第１の弾性波共振子１００に印加される電圧よりも高くなり、耐電力性が悪化する。そこで、対数Ｎ１＜対数Ｎ２の関係を満たすことにより、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との比を緩和し、第２の弾性波共振子２００を構成するインターディジタルトランスデューサ電極２１０の櫛形電極２１３の１本あたりにかかる電圧を低減し、耐電力性を向上させることができる。
【００３１】
さらに、静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２の条件を満たすことが望ましい。弾性波共振子は同一静電容量を持つ場合であっても、交差幅が長く対数が少ない弾性波共振子は、交差幅が短く対数が多い弾性波共振子に比べ、櫛形電極の抵抗損による発熱で耐電力性に劣る。そこで対数Ｎ１、Ｎ２の条件設定においては、静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２とすることで、各共振器に印加される電圧を制御し、耐電力性を向上させることができる。
【００３２】
なお、第１の弾性波共振子１００のピッチＰ１と第２の弾性波共振子２００のピッチＰ２を等しくし、弾性波共振子の共振周波数を一致させることにより、ロスを最小に抑えることができる。逆に、ピッチＰ１とピッチＰ２を異なるようにすることにより、通過帯域、および減衰帯域の帯域幅を広げることが可能となり、設計自由度を大きくすることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、第１および第２の弾性波共振子１００、２００を２段縦続接続した弾性波共振器について説明したが、３段以上の弾性波共振子を縦続接続した弾性波共振器に本実施の形態を適用できる。
【００３４】
なお、本実施の形態による弾性波共振器を用いて弾性波フィルタを構成した場合、通過帯域内に生じる横モードスプリアスを効果的に抑制することができロスを低減することが可能となる。
【００３５】
なお、図１に示す圧電基板１の回転Ｙ板のカット角を−３０°〜＋３０°程度とすることが望ましい。カット角をこの範囲とすることにより、広帯域な弾性波フィルタを実現することができる。
【００３６】
なお、第１および第２のインターディジタルトランスデューサ電極１１０、２１０の内の少なくとも一方を、弾性波の波長の１５％以上の厚みのＳｉＯ2薄膜（酸化膜）で覆うことで、弾性波のロスを低減でき、さらに、温度特性も改善できる。そのため、広帯域においてロスを低減された、かつ温度特性に優れる弾性波フィルタを構成することができる。
【００３７】
図４は、本実施の形態の弾性波共振器から構成される弾性波フィルタを用いて構成したアンテナ共用器の構成図である。図４において、アンテナ共用器１０は、送信フィルタ１１と受信フィルタ１４とを備えている。送信フィルタ１１および受信フィルタ１４のうち少なくとも一方は、本実施の形態の弾性波共振器から構成される弾性波フィルタである。送信フィルタ１１は増幅器１２を介してアンテナ素子１３に接続される。受信フィルタ１４はアンテナ素子１３と増幅器１５との間に接続される。
【００３８】
アンテナ共用器１０は、送信信号のうち送信フィルタ１１で決められる所定の帯域の信号を、増幅器１２を介してアンテナ素子１３から送信する。また、アンテナ共用器１０は、アンテナ素子１３に到来した受信信号のうち受信フィルタ１４で決められる所定の帯域の信号を受信し増幅器１５を介して内部に取り込む。
【００３９】
このような構成からなるアンテナ共用器１０は、上記したように、スプリアスを効果的に抑制することができるので、ロスを低減することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態の手法による横モードスプリアスの抑制は、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが複数存在する程度に大きな結合係数となる圧電基板１を用いる場合、例えば、圧電基板１としてニオブ酸リチウム系の化合物、又はニオブ酸カリウム系の化合物を用いる場合に特に有効である。これは、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが単数しか存在しないほど共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの周波数間隔が狭い場合は、横モードスプリアスを共振周波数Ａと反共振周波数Ｂの間外にずらすことにより横モードスプリアスを抑制することが容易だからである。
【００４１】
（実施の形態２）
実施の形態２と実施の形態１との違いは、インターディジタルトランスデューサ電極１１０とインターディジタルトランスデューサ電極２１０とを並列接続した点である。
【００４２】
図５は、本発明の実施の形態２における弾性波フィルタを示す上面図である。本実施の形態に示す弾性波フィルタは、図５に示すごとく、ニオブ酸リチウムからなる圧電基板１と、圧電基板１上面に設けられた第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００とを備えている。第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００は並列接続されている。
【００４３】
第１の弾性波共振子１００はインターディジタルトランスデューサ電極１１０とグレーティング反射器１２０、１３０を備えている。グレーティング反射器１２０、１３０は弾性波伝搬路上にインターディジタルトランスデューサ電極１１０を挟むように配置される。
【００４４】
インターディジタルトランスデューサ電極１１０は、バスバー１１１と、バスバー１１１に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極１１２とを備えている。複数の櫛形電極１１２は周期Ｐ１でバスバー１１１に設けられている。また、インターディジタルトランスデューサ電極１１０は、バスバー１１４と、バスバー１１４に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極１１３とを備えている。複数の櫛形電極１１３は周期Ｐ１でバスバー１１４に設けられている。
【００４５】
櫛形電極１１２と櫛形電極１１３とは交差幅Ｌ１で交差している。バスバー１１１は入力端子２に、バスバー１１４は出力端子４にそれぞれ電気的に接続されている。
【００４６】
グレーティング反射器１２０は、バスバー１２１に電気的に接続された複数の櫛形電極１２２を備えている。複数の櫛形電極１２２は、周期がＰ１／２でバスバー１２１に設けられている。グレーティング反射器１３０は、バスバー１３１に電気的に接続された複数の櫛形電極１３２を備えている。複数の櫛形電極１３２は、周期がＰ１／２でバスバー１３１に設けられている。
【００４７】
同じく第２の弾性波共振子２００はインターディジタルトランスデューサ電極２１０とグレーティング反射器２２０、２３０を備えている。グレーティング反射器２２０、２３０は弾性波伝搬路上にインターディジタルトランスデューサ電極２１０を挟むように配置される。
【００４８】
インターディジタルトランスデューサ電極２１０は、バスバー２１１と、バスバー２１１に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極２１２とを備えている。複数の櫛形電極２１２は周期Ｐ２でバスバー２１１に設けられている。また、インターディジタルトランスデューサ電極２１０は、バスバー２１４と、バスバー２１４に電気的に接続された同じ長さの複数の櫛形電極２１３とを備えている。複数の櫛形電極２１３は周期Ｐ２でバスバー２１４に設けられている。
【００４９】
櫛形電極２１２と櫛形電極２１３とは交差幅Ｌ２で交差している。櫛形電極２１２と櫛形電極２１３の交差幅Ｌ２は、第１の弾性波共振子１００の交差幅Ｌ１よりも小さい。バスバー２１１は入力端子２に、バスバー２１４は出力端子４に、それぞれ接続線路３により電気的に接続されている。これによって、第１の弾性波共振子１００と第２の弾性波共振子２００は並列接続をなしている。
【００５０】
グレーティング反射器２２０は、バスバー２２１に電気的に接続された複数の櫛形電極２２２を備えている。複数の櫛形電極２２２は、周期がＰ２／２でバスバー２２１に設けられている。グレーティング反射器２３０は、バスバー２３１に電気的に接続された複数の櫛形電極２３２を備えている。複数の櫛形電極２３２は、周期がＰ２／２でバスバー２３１に設けられている。
【００５１】
このように、第１の弾性波共振子１００をなす櫛形電極１１２と櫛形電極１１３との交差幅Ｌ１と、第２の弾性波共振子２００をなす櫛形電極２１２と櫛形電極２１３との交差幅Ｌ２とを異ならせることによって、以下に示す効果が得られる。
【００５２】
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、交差幅Ｌ１と交差幅Ｌ２とを異ならしめている。このことにより、横モードスプリアスの発生周波数を、第１および第２の弾性波共振子１００、２００で異なる周波数域に横モードスプリアスを分散させることが可能となる。この様子を図６および図７を用いて説明する。図６は、本実施の形態における弾性波共振器のアドミタンス特性図である。図７は、本実施の形態における弾性波共振器の通過特性図である。図６に示す本実施の形態の構成におけるアドミタンスの周波数特性と、図１４に示す従来の構成におけるアドミタンスの周波数特性とを比較する。比較の結果、本実施の形態によれば、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に見られた横モードスプリアスＳが分散され、横モードスプリアスＳの１つ当たりの絶対値が低減されていることがわかる。さらに、図７に示すに本実施の形態における通過特性と、図１５に示す従来の構成における通過特性とを比較する。比較の結果、本実施の形態では、図１５に比べ横モードスプリアスＳが分散され、横モードスプリアスＳの１つ当たりの絶対値が低減されていることがわかる。以上の理由により、本実施の形態の弾性波共振子ではロスを低減することができる。
【００５３】
ここで交差幅Ｌ１＞交差幅Ｌ２とすることにより、第１および第２の弾性波共振子１００、２００の静電容量Ｃ１、Ｃ２は静電容量Ｃ１＞静電容量Ｃ２となる。そこで第１および第２の弾性波共振子１００、２００の対数Ｎ１、Ｎ２に対し対数Ｎ２＞対数Ｎ１とすることでＣ１とＣ２の比を緩和させることが望ましい。
【００５４】
さらに本実施の形態の構成は、１個のインターディジタルトランスデューサ電極の両側を２個のグレーティング反射器で挟んだ弾性波共振子のみならず、２個以上のインターディジタルトランスデューサ電極を伝搬路上に配置した構成においても横モードスプリアスＳの抑圧に有効である。
【００５５】
なお、第１の弾性波共振子１００のピッチＰ１と第２の弾性波共振子２００のピッチＰ２を等しくし、第１および第２の弾性波共振子１００、２００の共振周波数を一致させることにより、ロスを最小に抑えることができる。逆に、ピッチＰ１とピッチＰ２を異ならしめることにより、通過帯域および減衰帯域の帯域幅を広げることが可能となり、設計自由度を大きくすることができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、第１および第２の弾性波共振子１００、２００を並列接続した構成について説明していたが、３個以上の弾性波共振子を並列接続することもできる。
【００５７】
なお、本実施の形態による弾性波共振子を用いて弾性波フィルタを構成した場合、通過帯域内に生じる横モードスプリアスＳを効果的に抑制することができロスを低減することが可能となる。
【００５８】
なお、図５に示す圧電基板１の回転Ｙ板のカット角を−３０°〜＋３０°程度とすることが望ましい。カット角をこの範囲とすることにより、広帯域な弾性波フィルタを実現することができる。
【００５９】
なお、第１および第２のインターディジタルトランスデューサ電極１１０、２１０の内少なくとも一方を弾性波の波長の１５％以上の厚みのＳｉＯ2薄膜で覆うことで、弾性波のロスを低減でき、さらに、温度特性も改善できるため、広帯域でロスが低減された、かつ温度特性に優れる弾性波フィルタを構成するのに望ましい。
【００６０】
なお、本構成を用いて送信フィルタと受信フィルタを構成することでロスが低減された弾性波アンテナ共用器を構成することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態の手法による横モードスプリアスの抑制は、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが複数存在する程度に大きな結合係数となる圧電基板１を用いる場合、例えば、圧電基板１としてニオブ酸リチウム系の化合物、又はニオブ酸カリウム系の化合物を用いる場合に特に有効である。これは、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが単数しか存在しないほど共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの周波数間隔が狭い場合は、横モードスプリアスを共振周波数Ａと反共振周波数Ｂの間外にずらすことにより横モードスプリアスを抑制することが容易だからである。
【００６２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における弾性波共振子（フィルタ）について図面を参照しながら説明する。実施の形態３は、２つのグレーティング反射器の間に複数のインターディジタルトランスデューサ電極を配置するものである。
【００６３】
図８は本発明の実施の形態３における弾性波共振子（フィルタ）の上面図である。図８において、第１の弾性波共振子（フィルタ）３００は、圧電基板上面に、交差幅Ｌ１であるインターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５と、グレーティング反射器３１６、３１７とを備えている。インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５は、交差幅Ｌ１（第１の弾性波共振子（フィルタ）３００の櫛形電極の交差幅Ｌ１）で弾性波伝搬路上に配置されている。インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５のそれぞれの櫛形電極は、それぞれピッチＰ８、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２で配置されている。グレーティング反射器３１６、３１７は、インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５を挟むように配置される。インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１３、３１５は入力端子２に電気的に接続されている。インターディジタルトランスデューサ電極３１２、３１４は出力端子４に電気的に接続されている。
【００６４】
第２の弾性波共振子（フィルタ）４００は圧電基板上面にインターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５とグレーティング反射器４１６、４１７とを備えている。インターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５は、交差幅Ｌ２（第２の弾性波共振子（フィルタ）４００の櫛形電極の交差幅Ｌ２）で弾性波伝搬路上に配置されている。インターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５のそれぞれの櫛形電極は、それぞれピッチＰ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７で配置されている。グレーティング反射器４１６、４１７はインターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５を挟むように配置される。インターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１３、４１５は入力端子２に電気的に接続されている。インターディジタルトランスデューサ電極４１２、４１４は出力端子５に電気的に接続されている。ここで、インターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５（第２の弾性波共振子（フィルタ）４００）の交差幅Ｌ２は、インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５（第１の弾性波共振子（フィルタ）３００）の交差幅Ｌ１よりも小さい。
【００６５】
このような構成により、図９に示すごとく、横モードスプリアスＳを分散させ、１つ当たりの絶対値を低減させることができる。図９において、点線は従来のアドミタンス特性を示している。実線は本実施の形態のアドミタンス特性を示している。これらを比較すると、実線で示す横モードスプリアスＳの方が点線で示す横モードスプリアスＳより低減されていることが分かる。
【００６６】
実施の形態３では各々５個のインターディジタルトランスデューサ電極を持つ２つの弾性波共振子（フィルタ）３００、４００について述べたが、インターディジタルトランスデューサ電極の数は５個に限らずスプリアス抑制効果は得られる。
【００６７】
なお、第１の弾性波共振子（フィルタ）３００のインターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５の交差幅を全て等しくすることで損失の少ない弾性波共振子（フィルタ）を構成することができる。また、インターディジタルトランスデューサ電極３１１、３１２、３１３、３１４、３１５の交差幅を異ならしめることで設計自由度を大きくすることができる。これは、第２の弾性波共振子（フィルタ）４００のインターディジタルトランスデューサ電極４１１、４１２、４１３、４１４、４１５においても同様である。
【００６８】
なお、第１の弾性波共振子（フィルタ）３００のピッチＰ８、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２と第２の弾性波共振子（フィルタ）４００のピッチＰ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７とを等しくし（すなわち、全てのピッチを等しくし）、２つの弾性波共振子（フィルタ）３００、４００の共振周波数を一致させることにより、ロスを最小に抑えることができる。逆に、ピッチＰ８とピッチＰ３の組、ピッチＰ９とピッチＰ４の組、ピッチＰ１０とピッチＰ５の組、ピッチＰ１１とピッチＰ６の組、ピッチＰ１２とピッチＰ７の組の内の少なくとも１組のピッチを他の組のピッチと異ならしめることにより、第１の弾性波共振子（フィルタ）３００と第２の弾性波共振子（フィルタ）４００とのバランス度を調整することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、２つの弾性波共振子（フィルタ）３００、４００を並列接続した構成について説明していたが、３個以上の弾性波共振子（フィルタ）を並列接続することもできる。
【００７０】
なお、本実施の形態による弾性波共振子（フィルタ）を用いて弾性波フィルタを構成した場合、通過帯域内に生じる横モードスプリアスを効果的に抑制することができロスを低減することが可能となる。
【００７１】
なお、図８に示す圧電基板１の回転Ｙ板のカット角を−３０°〜＋３０°程度とすることが望ましい。カット角をこの範囲とすることにより、広帯域な弾性波フィルタを実現することができる。
【００７２】
なお、第１および第２のインターディジタルトランスデューサ電極（３１１、３１２、３１３、３１４、３１５）、（４１１、４１２、４１３、４１４、４１５）の内少なくとも一方を弾性波の波長の１５％以上の厚みのＳｉＯ2薄膜で覆うことで、弾性波のロスを低減でき、さらに、温度特性も改善できる。そのため、広帯域でロスが低減された、かつ温度特性に優れる弾性波フィルタを構成できる。
【００７３】
なお、本実施の形態を用いて、実施の形態１、２と同様に、送信フィルタと受信フィルタを構成することでロスが低減された弾性波アンテナ共用器を構成することができる。
【００７４】
以上の実施の形態では、圧電材料としてニオブ酸リチウムを用いた例を示したが、本発明はこれに限ることなく、タンタル酸リチウムなど弾性波共振器などの所望の用途、特性に合わせて所定の圧電材料を選ぶことも可能である。
【００７５】
なお、本実施の形態の手法による横モードスプリアスの抑制は、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが複数存在する程度に大きな結合係数となる圧電基板１を用いる場合、例えば、圧電基板１としてニオブ酸リチウム系の化合物、又はニオブ酸カリウム系の化合物を用いる場合に特に有効である。これは、共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの間に横モードスプリアスＳが単数しか存在しないほど共振周波数Ａと反共振周波数Ｂとの周波数間隔が狭い場合は、横モードスプリアスを共振周波数Ａと反共振周波数Ｂの間外にずらすことにより横モードスプリアスを抑制することが容易だからである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明にかかる弾性波フィルタは、横モードスプリアスによるロスの発生を抑制することができるので、携帯電話等の各種通信機器において有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 圧電基板
２ 入力端子
３ 接続線路
４，５ 出力端子
１０ アンテナ共用器
１１ 送信フィルタ
１２，１５ 増幅器
１３ アンテナ素子
１４ 受信フィルタ
１００ 第１の弾性波共振子
１１０，２１０，３１１〜３１５，４１１〜４１５ インターディジタルトランスデューサ電極
１１１，１１４，１２１，１３１，２１１，２１４，２２１，２３１ バスバー
１１２，１１３，１２２，１３２，２１２，２１３，２２２，２３２ 櫛形電極
１２０，１３０，２２０，２３０，３１６，３１７，４１６，４１７ グレーティング反射器
２００ 第２の弾性波共振子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニオブ酸リチウムからなる圧電基板上面に設けられて２つのグレーティング反射器の間に複数の第１のインターディジタルトランスデューサ電極が配置された第１の弾性波フィルタと、前記圧電基板上面に設けられて２つのグレーティング反射器の間に複数の第２のインターディジタルトランスデューサ電極が配置された第２の弾性波フィルタとを備え、
前記第１のインターディジタルトランスデューサ電極および前記第２のインターディジタルトランスデューサ電極の少なくとも一方がＳｉＯ2薄膜により覆われた構成であって、
前記第１のインターディジタルトランスデューサ電極と前記第２のインターディジタルトランスデューサ電極とは接続され、前記第１の弾性波フィルタを構成する第１の櫛形電極の交差幅は、前記第２の弾性波フィルタを構成する第２の櫛形電極の交差幅より大きい弾性波フィルタ。
【請求項２】
前記圧電基板の回転Ｙ板のカット角は−３０°〜＋３０°である請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項３】
前記第１のインターディジタルトランスデューサ電極における横モードスプリアスの発生周波数と、前記第２のインターディジタルトランスデューサ電極における横モードスプリアスの発生周波数とが分散された請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項４】
前記第１のインターディジタルトランスデューサ電極のピッチが前記第２のインターディジタルトランスデューサ電極のピッチと異なる請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項５】
前記第１のフィルタと前記第２の弾性波フィルタとは縦続接続されている請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項６】
前記第１の弾性波フィルタと前記第２の弾性波フィルタとは並列接続されている請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項７】
前記第１の弾性波フィルタを構成する櫛形電極の対数は前記第２の弾性波フィルタを構成する櫛形電極の対数よりも小さい請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項８】
送信フィルタと受信フィルタとを備え、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの少なくとも一方が請求項１から７のいずれかに記載の弾性波フィルタであるアンテナ共用器。
【請求項１】
ニオブ酸リチウムからなる圧電基板上面に設けられて２つのグレーティング反射器の間に複数の第１のインターディジタルトランスデューサ電極が配置された第１の弾性波フィルタと、前記圧電基板上面に設けられて２つのグレーティング反射器の間に複数の第２のインターディジタルトランスデューサ電極が配置された第２の弾性波フィルタとを備え、
前記第１のインターディジタルトランスデューサ電極および前記第２のインターディジタルトランスデューサ電極の少なくとも一方がＳｉＯ2薄膜により覆われた構成であって、
前記第１のインターディジタルトランスデューサ電極と前記第２のインターディジタルトランスデューサ電極とは接続され、前記第１の弾性波フィルタを構成する第１の櫛形電極の交差幅は、前記第２の弾性波フィルタを構成する第２の櫛形電極の交差幅より大きい弾性波フィルタ。
【請求項２】
前記圧電基板の回転Ｙ板のカット角は−３０°〜＋３０°である請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項３】
前記第１のインターディジタルトランスデューサ電極における横モードスプリアスの発生周波数と、前記第２のインターディジタルトランスデューサ電極における横モードスプリアスの発生周波数とが分散された請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項４】
前記第１のインターディジタルトランスデューサ電極のピッチが前記第２のインターディジタルトランスデューサ電極のピッチと異なる請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項５】
前記第１のフィルタと前記第２の弾性波フィルタとは縦続接続されている請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項６】
前記第１の弾性波フィルタと前記第２の弾性波フィルタとは並列接続されている請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項７】
前記第１の弾性波フィルタを構成する櫛形電極の対数は前記第２の弾性波フィルタを構成する櫛形電極の対数よりも小さい請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項８】
送信フィルタと受信フィルタとを備え、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの少なくとも一方が請求項１から７のいずれかに記載の弾性波フィルタであるアンテナ共用器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２５２３５９（Ｐ２０１０−２５２３５９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２５３７（Ｐ２０１０−１２２５３７）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【分割の表示】特願２００９−５３９９４９（Ｐ２００９−５３９９４９）の分割
【原出願日】平成２０年１１月５日（２００８．１１．５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【分割の表示】特願２００９−５３９９４９（Ｐ２００９−５３９９４９）の分割
【原出願日】平成２０年１１月５日（２００８．１１．５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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