弾性波フィルタおよびそれを用いた通信機
圧電基板上に複数の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子を形成し、これらをカスケード接続して構成した弾性波フィルタにおいて、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続線に入る寄生容量の悪影響を軽減することで、カスケード接続点のインピーダンス整合を改善し、弾性波フィルタ入出力端のＶＳＷＲを改善する。 圧電基板３００上に弾性波の伝搬方向に沿って形成された３つのＩＤＴ３０２，３０３，３０４；３０８，３０９，３１０をそれぞれ含む２つの縦結合共振子型弾性波フィルタ３０６，３１２をカスケード接続した弾性波フィルタ３５０において、縦結合共振子型弾性波フィルタ３０６，３１１の少なくとも一方について、カスケード接続されたＩＤＴ３０２，３０４；３０８，３１０の電極指ピッチを、他の前記ＩＤＴ３０３；３０９電極指ピッチよりも小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波フィルタおよびそれを用いた通信機に関し、詳しくは、弾性波を利用した弾性表面波フィルタや弾性境界波フィルタなどの弾性波フィルタおよびそれを用いた通信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚを通過帯域周波数とするバンドパスフィルタの一例として、弾性表面波フィルタを挙げることができる。弾性表面波フィルタは、小型、軽量であるという特徴から、近年、携帯型通信機に使用されている。
【０００３】
弾性表面波フィルタの中にもいくつかの種類が存在するが、圧電基板上の表面波伝搬方向に沿って二つの反射器を設置し、その二つの反射器に挟まれた区間の中に入力用のＩＤＴと出力用のＩＤＴを交互に配設する縦結合共振子型弾性表面波フィルタは、帯域内周波数における挿入損失が小さく、かつ、平衡信号−不平衡信号変換が容易にできるという特徴から、携帯型通信機のフロントエンドに多用されている。
【０００４】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタの動作原理は、以下の通りである。
【０００５】
入力された電気信号を入力用ＩＤＴが表面波に変換することで、二つの反射器の間に表面波の定在波を発生させる。そして、発生した定在波のエネルギーを出力用のＩＤＴが電気信号へと変換することで、出力信号が発生する。このとき、入力用ＩＤＴおよび出力用ＩＤＴの電気信号−表面波変換効率が周波数特性を持ち、また、反射器の表面波反射効率が周波数特性を持つことから、縦結合共振子型弾性表面波フィルタは特定の周波数帯域内の信号だけを伝送するバンドパス特性を持つ。
【０００６】
通過帯域外の信号減衰量を大きくしたい場合には、一つの圧電基板の上に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子を２つ以上形成し、それらをカスケード接続した構成の弾性表面波フィルタを使用する。複数の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子をカスケード接続することにより、通過帯域外の信号は、おのおのの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子によって順次減衰を受けるので、帯域外減衰量が大きくなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図１に、圧電基板１００の上に、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子１０６，１１２を形成して、それらをカスケード接続して形成した弾性表面波フィルタ１５０を示す。
【０００８】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０６は、反射器１０１，１０５の間に３つのＩＤＴ１０２，１０３，１０４が、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置されている。同様に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１１２は、反射器１０７，１１１の間に３つのＩＤＴ１０８，１０９，１１０が、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置されている。反射器１０１，１０５，１０７，１１１は周期的なグレーティングである。ＩＤＴ１０２〜１０４，１０８〜１１０は、相互に間挿する櫛型電極である。
【０００９】
ＩＤＴ１０２とＩＤＴ１０８が配線１１３で接続されるとともに、ＩＤＴ１０４とＩＤＴ１１０が配線１１４で接続されることで、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子１０６，１１２がカスケード接続されている。
【００１０】
配線１１５〜１２２は、パッド１２３〜１３０（１２８なし）とＩＤＴ１０２〜１０４，１０８〜１１０との間で導通をとるための配線である。パッド１２３〜１２７は接地用のパッドであって、接地して用いる。一方、パッド１２９は入力用のパッドであって、このパッドに入力電圧を印加する。パッド１３０は出力用のパッドであって、このパッドに出力電圧が発生する。
【００１１】
反射器１０１，１０５，１０７，１１１、およびＩＤＴ１０２〜１０４，１０８〜１１０、および配線１１３〜１２２、およびパッド１２３〜１３０（１２８なし）は、すべて圧電基板１００の上に形成された金属薄膜のパターンであって、薄膜微細加工プロセス、例えば、真空成膜、フォトトリソグラフィー、エッチング、リフトオフなどによって形成される。
【００１２】
図２に、圧電基板２００上に、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子２０６，２１２を形成して、それらをカスケード接続して形成した不平衝信号−平衡信号変換機能付弾性表面波フィルタ２５０を示す。弾性表面波フィルタ１５０と共通する部分が多いため、弾性表面波フィルタ１５０と異なる点を中心に、以下に説明する。
【００１３】
ＩＤＴ２０９が２つに分割されたＩＤＴとなっており、このＩＤＴ２０９が平衡信号を発生するようになっている。パッド２２３〜２２７を接地して、パッド２２９に入力不平衡信号を入力すると、パッド２３０とパッド２３１に出力平衡信号が発生する。
【００１４】
弾性表面波フィルタ２５０では、ＩＤＴ２０２とＩＤＴ２０４の極性が反転されており、また、ＩＤＴ２０８とＩＤＴ２１０の極性も反転されている。よって、接続配線２１３と接続配線２１４は逆相信号を伝送することになる。この手法は、弾性表面波フィルタ２５０の出力平衡信号の平衡度を向上させる働きがある。この手法を用いず、ＩＤＴ２０２とＩＤＴ２０４の極性を同じにして、ＩＤＴ２０８とＩＤＴ２１０の極性を同じにすることで、接続配線２１３と接続配線２１４が同相信号を伝送するようにしても、弾性表面波フィルタ２５０は不平衡信号−平衡信号変換機能付弾性表面波フィルタとして十分に機能するが、この手法を用いた方が、出力平衡信号の平衡度が良くなる。
【００１５】
ここまで弾性表面波フィルタについて述べてきたが、これと類似したフィルタとして、弾性境界波フィルタがある。弾性境界波フィルタは、弾性表面波フィルタと同様に、圧電基板上に金属薄膜からなるＩＤＴ及び反射器を形成して構成するフィルタである。例えば、圧電単結晶基板の表面にＡｌなどからなるＩＤＴ、反射器で構成されるフィルタ電極を形成し、その上に圧電単結晶とは弾性定数もしくは密度の異なるＳｉＯ２などの充分厚い薄膜を形成したものである。作用原理や構成は、弾性表面波フィルタとほぼ同じであるが、弾性境界波フィルタは、素子形成された圧電基板面の上に固体層が設けられており、圧電基板と固体層の境界を伝搬する弾性波（弾性境界波）とＩＤＴを相互作用させて動作する。弾性表面波フィルタでは、基板表面を拘束しないように、空洞を有するパッケージを用いる必要があるが、弾性境界波フィルタでは、波が圧電単結晶基板と薄膜との境界面を伝搬するため、空洞を有するパッケージを必要としないという長所がある。
【００１６】
圧電基板の表面を伝搬する弾性表面波を用いて動作するのが弾性表面波フィルタであり、圧電基板と固体層の境界を伝搬する弾性境界波を用いて動作するのが弾性境界波であるが、両者の動作原理は基本的に同じであり、用いられる設計手法も類似している。
【００１７】
本明細書及び特許請求の範囲においては、弾性表面波フィルタや弾性境界波フィルタのように、弾性波（レイリー波、ＳＨ波、擬似弾性表面波、Ｌｏｖｅ波、Ｓｅｚａｗａ波、Ｓｔｏｎｅｌｙ波、境界波など）を利用したフィルタの総称として「弾性波フィルタ」という呼称を用いる。また、縦結合共振子型弾性表面波フィルタと縦結合共振子型弾性境界波フィルタの総称として「縦結合共振子型弾性波フィルタ」という呼称を用いる。
【特許文献１】特開２００２−９５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
弾性波フィルタをはじめとする高周波用バンドパスフィルタには、良好なインピーダンス整合が求められる。入出力端においてインピーダンス整合の悪いフィルタ、すなわち入出力端における信号反射の大きいフィルタは、反射によって信号を損失する分、挿入損失が悪く（大きく）なるからである。また、フィルタの入出力端で反射した信号が、フィルタに接続する他の電子部品に再入力することによって、回路が異常発信などの不具合を発生する危険性があるからである。
【００１９】
ちなみに、「良好なインピーダンス整合」、「小さな信号反射」、「小さなＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）」は、全て同義である。インピーダンス整合が良好であれば、信号反射は小さくなり、ＶＳＷＲは小さくなる。ＶＳＷＲが小さいことは信号反射が小さいことを意味し、これはすなわちインピーダンス整合が良好であることを意味する。
【００２０】
圧電基板の上に複数の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子を形成し、これらをカスケード接続して構成した弾性波フィルタにおいては、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続点におけるインピーダンス整合が、弾性波フィルタ全体のインピーダンス整合に影響をもつ。これは、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続点のインピーダンス整合が悪く、ここで信号の反射が発生すると、反射した信号が結局、弾性波フィルタの反射波としてフィルタ外部へと放射されてしまうからである。
【００２１】
縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続点においては、カスケード接続点からみた一方の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子のインピーダンスと、カスケード接続点からみたもう一方の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子のインピーダンスが、複素共役になっていることが理想である。両者が複素共役の関係にあれば、カスケード接続点でのインピーダンス整合は完全であることになり、この部分での信号反射は全く発生しない。
【００２２】
しかし、現実には、カスケード接続線とアース電位のパターンの間に入る寄生容量のために、カスケード接続点から見た縦結合共振子型弾性波フィルタ素子のインピーダンスは、どちらも容量性（インピーダンス虚部が負）になりやすい傾向があり、理想的な複素共役の状態（一方のインピーダンス虚部が正で、もう一方のインピーダンス虚部が負）にはなりにくい。これが、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続点における信号反射を増大させる原因になっている。そして、結果的に、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子をカスケード接続して構成する弾性波フィルタのＶＳＷＲを悪化させている。この問題は、使用する圧電基板の比誘電率が大きいほど、カスケード接続線とアース電位のパターンの間に入る寄生容量が大きくなるため、顕著になる。また、フィルタの通過帯域周波数が高くなるほど、寄生容量に流入する電流が増えるため、この問題は顕著になる。
【００２３】
本発明の目的は、圧電基板上に複数の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子を形成し、これらをカスケード接続して構成した弾性波フィルタにおいて、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続線に入る寄生容量の悪影響を軽減することで、カスケード接続点のインピーダンス整合を改善し、弾性波フィルタ入出力端のＶＳＷＲを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成した弾性波フィルタを提供する。
【００２５】
弾性波フィルタは、圧電基板上に弾性波の伝搬方向に沿って形成された３つのＩＤＴをそれぞれ含む２つの縦結合共振子型弾性波フィルタがカスケード接続されたタイプのものである。前記縦結合共振子型弾性波フィルタの少なくとも一方は、カスケード接続された前記ＩＤＴの電極指のピッチがカスケード接続された前記ＩＤＴのコンダクタンスピークの周波数が他の前記ＩＤＴのコンダクタンスピークの周波数より高くなるように、他の前記ＩＤＴの電極指のピッチよりも小さい。
【００２６】
上記構成において、縦結合共振子型弾性波フィルタは、一般に、カスケード接続されたＩＤＴの間に、他のＩＤＴが配置される。カスケード接続されていない他のＩＤＴは、弾性波フィルタの入力端子又は出力端子となる。従来はどのＩＤＴも電極指のピッチは同じであったが、上記構成のようにカスケード接続されたＩＤＴの電極指のピッチが他のＩＤＴの電極指のピッチよりも小さくなると、カスケード接続されたＩＤＴのインピーダンスが小さくなる（正確には、インピーダンスの実部が小さくなる）ので、カスケード接続されたＩＤＴのインピーダンスの実部は小さくなる。これにより、カスケード接続部は、高電圧小電流伝送系から低電圧大電流伝送系へと変化する。
【００２７】
インピーダンス実部の大きな伝送系、すなわち高電圧小電流伝送系と比較して、インピーダンス実部の小さな伝送系、すなわち低電圧大電流伝送系は、寄生容量の影響を受けにくい。なぜなら、低電圧伝送系になることにより、寄生容量に印加される電圧が小さくなるから、寄生容量に流出する電流が小さくなる。加えて、大電流伝送系になることにより、同じ量の電流が寄生容量に流出する場合でも、伝送電流そのものが増えているから、その影響が小さくなるからである。
【００２８】
したがって、上記構成によれば、カスケード接続部における寄生容量の影響が小さくなり、これに起因するインピーダンスの不整合も小さくなる。この結果、カスケード接続部での信号反射が小さくなり、弾性波フィルタのＶＳＷＲが改善される。
【００２９】
好ましくは、前記縦結合共振子型弾性波フィルタは、いずれも、カスケード接続された前記ＩＤＴの電極指のピッチが他の前記ＩＤＴの電極指のピッチよりも小さい。
【００３０】
カスケード接続されたＩＤＴのインピーダンスをすべて小さくすることにより、弾性波フィルタのＶＳＷＲをより改善することできる。
【００３１】
具体的には、以下のように構成する。
【００３２】
好ましくは、前記圧電基板の比誘電率が３０以上である。
【００３３】
比誘電率が３０以上である圧電基板では、寄生容量が大きくなるため、ＶＳＷＲの改善効果が顕著である。
【００３４】
好ましくは、通過帯域の中心周波数が５００ＭＨｚ以上である。
【００３５】
通過帯域の中心周波数が５００ＭＨｚ以上のフィルタにおいて、ＶＳＷＲの改善効果が顕著である。
【００３６】
好ましくは、前記ＩＤＴは、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置される。
【００３７】
この場合、弾性波フィルタは、圧電基板の表面を伝搬する弾性表面波を利用する弾性表面波フィルタである。
【００３８】
好ましくは、前記圧電基板とは弾性定数又は密度が異なる薄膜をさらに備える。前記ＩＤＴは、前記圧電基板と前記薄膜との間に弾性境界波の伝搬方向を揃えて一列に配置される。
【００３９】
この場合、弾性波フィルタは、圧電基板と固体層である薄膜の境界を伝搬する弾性境界波を利用する弾性境界波フィルタである。
【００４０】
また、本発明は、上記各構成の弾性波フィルタを用いたことを特徴とする通信機を提供する。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の弾性波フィルタは、入出力端のＶＳＷＲを改善することができる。また、本発明の通信機は、ＶＳＷＲが改善された弾性波フィルタを備えるので、特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
［図１］弾性表面波フィルタの構成図（従来例）
［図２］弾性表面波フィルタの構成図（従来例）
［図３］弾性表面波フィルタの構成図（実施例）
［図４］弾性表面波フィルタの特性を示すグラフ（実施例、従来例）
【符号の説明】
【００４３】
３５０ 弾性表面波フィルタ（弾性波フィルタ）
３０２，３０３，３０４ ＩＤＴ
３０６ 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子（縦結合共振子型弾性波フィルタ）
３０８，３０９，３１０ ＩＤＴ
３１２ 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子（縦結合共振子型弾性波フィルタ）
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態として実施例を、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００４５】
図３に、本発明の実施例である不平衡信号−平衡信号変換機能付の弾性表面波フィルタ３５０の構成を示す。なお、図３は模式図であり、反射電極や電極指の本数は実際よりも少なく図示しているが、隣接する反射器やＩＤＴの間の極性関係は正確に図示している。
【００４６】
弾性表面波フィルタ３５０は、従来例として図２に示した弾性表面波フィルタ２５０と略同様に構成されており、基本的な動作原理は同じである。
【００４７】
すなわち、弾性表面波フィルタ３５０は、圧電基板３００上に、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２、配線３１３〜３２１、パッド３２３〜３３１（３２８なし）が形成されている。
【００４８】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２は、それぞれ、２つの反射器３０１，３０５；３０７，３１１の間に、３つのＩＤＴ３０２，３０３，３０４；３０８，３０９，３１０が、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置されている。
【００４９】
一方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６の中央のＩＤＴ３０３の両端は、それぞれ、配線３１６，３２２によってパッド３２９，３２５に接続されている。他方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３１２の中央のＩＤＴ３０９は、対向する櫛型電極の一方が２つに分割され、それぞれ、配線３１９，３２０によってパッド３３０，３３１に接続されている。
【００５０】
一方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６の両側のＩＤＴ３０２，３０４の一端と、他方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３１２の両側のＩＤＴ３０８，３１０の一端とは、配線３１３，３１４によって接続されている。これによって、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２は、カスケード接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２の両側のＩＤＴ３０２，３０４；３０８，３１０の他端は、それぞれ、配線３１５，３１７；３１８，３２１によって、パッド３２３，３２４；３２６，３２７に接続されている。ＩＤＴ３０２とＩＤＴ３０４の極性が反転されている。また、ＩＤＴ３０８とＩＤＴ３１０の極性も反転されている。
【００５１】
パッド３２３〜３２７を接地して、パッド３２９に入力不平衡信号を入力すると、パッド３３０，３３１に出力平衡信号が発生する。
【００５２】
次に、図２の弾性表面波フィルタ２５０と異なる点について、説明する。
【００５３】
弾性表面波フィルタ３５０は、一方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３０６において、カスケード接続されたＩＤＴ３０２，３０４の電極指のピッチが、他のＩＤＴ３０３の電極指のピッチよりも狭くなっている。同様に、他方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３１２において、カスケード接続されたＩＤＴ３０８，３１０の電極指のピッチが、他のＩＤＴ３０９の電極指のピッチよりも狭くなっている。
【００５４】
このように電極指ピッチを狭くして、カスケード接続部のインピーダンスを下げることにより、カスケード接続配線を流れる電流が大きくなり、また、カスケード接続配線の電圧が小さくなり、カスケード接続配線に入っている寄生容量の影響が小さくなる。この結果、カスケード接続部におけるインピーダンス不整合が小さくなり、弾性波フィルタ３５０のＶＳＷＲ特性を改善することができる。
【００５５】
弾性表面波フィルタ３５０は、例えば、通過帯域の中心周波数が５００ＭＨｚ以上のバンドパスフィルタとして、携帯型通信機に好適に使用することができる。
【００５６】
以下に、弾性表面波フィルタ３５０の具体的な設計パラメータを例示する。
【００５７】
圧電基板３００として、ＬｉＴａＯ３の３６°Ｙ軸回転Ｘ方向表面波伝播の単結晶板を用いる。圧電基板３００は、３６°に限らず、３４〜４４°程度のカット角のＬｉＴａＯ３を用いてもよい。厚み３４９ｎｍのアルミニウム薄膜パターンによって、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２などを形成する。
【００５８】
一方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６の設計パラメータは以下のとおりである。
【００５９】
交叉幅は１３５μｍである。反射器３０１，３０５は、ピッチ２．１２８μｍ、メタライズ比０．６８７のグレーティングであり、その本数は反射器３０１，３０５ともに６０本である。ＩＤＴ３０２，３０４は、ピッチ２．１０８μｍ、メタライズ比０．６８７であり、その電極指本数はＩＤＴ３０２，３０４ともに２７本である。ただし、ＩＤＴ３０２，ＩＤＴ３０４とも、ＩＤＴ３０３に隣接する電極指４本は、ピッチ１．９４１μｍ、メタライズ比０．６８７となっている。ＩＤＴ３０３は、ピッチ２．１１７μｍ、メタライズ比０．６８４であり、その電極指本数は３６本である。ただし、ＩＤＴ３０３の両端各４本の電極指は、ピッチ１．９４１μｍ、メタライズ比０．６８７となっている。反射器３０１とＩＤＴ３０２の間隔（電極指中心間隔）は２．０８５μｍであり、反射器３０５とＩＤＴ３０４の間隔（電極指中心間隔）も同じく２．０８５μｍである。ＩＤＴ３０２とＩＤＴ３０３の間隔（電極指中心間隔）は１．９４０μｍであり、ＩＤＴ３０４とＩＤＴ３０３の間隔（電極指中心間隔）も同じく１．９４０μｍである。ＩＤＴ３０２，３０４のコンダクタンスピークの周波数はＩＤＴ３０３のコンダクタンスピークの周波数より高い。
【００６０】
他方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３１２の設計パラメータは、以下の通りである。
【００６１】
交叉幅は１３５μｍである。反射器３０７，３１１は、ピッチ２．１２８μｍ、メタライズ比０．６８７のグレーティングであり、その本数は反射器３０７，３１１ともに６０本である。ＩＤＴ３０８，３１０は、ピッチ２．１０８μｍ、メタライズ比０．６８７であり、その電極指本数はＩＤＴ３０８，３１０ともに２７本である。ただし、ＩＤＴ３０８，３１０とも、ＩＤＴ３０９に隣接する電極指４本は、ピッチ１．９５７μｍ、メタライズ比０．６８２となっている。ＩＤＴ３０９は、ピッチ２．１１７μｍ、メタライズ比０．６８４であり、その電極指本数は４０本である。ただし、ＤＴ３０９の両端各５本の電極指は、ピッチ１．９４１μｍ、メタライズ比０．６８７となっている。反射器３０７とＩＤＴ３０８の間隔（電極指中心間隔）は２．０８５μｍであり、反射器３１１とＩＤＴ３１０の間隔（電極指中心間隔）も同じく２．０８５μｍである。ＩＤＴ３０８とＩＤＴ３０９の間隔（電極指中心間隔）は１．９４０μｍであり、ＩＤＴ３１０とＩＤＴ３０９の間隔（電極指中心間隔）も同じく１．９４０μｍである。ＩＤＴ３０８，３１０のコンダクタンスピークの周波数はＩＤＴ３０９のコンダクタンスピークの周波数より高い。
【００６２】
なお、カスケード接続されたＩＤＴ３０２，３０４；３０８，３１０の電極指ピッチは、入出力端子に接続された他のＩＤＴ３０３；３０９の電極指ピッチに対して、適宜な比率で小さくすればよいが、特に、０．９９５〜０．８５０の比率で小さくすることが好ましい。ＶＳＷＲの改善のためには０．９９５以下の比率にすればよく、弾性表面波フィルタの特性などに悪影響が出ないようにするためには０．８５０以上の比率とすればよい。
【００６３】
図４に、実施例と従来例の弾性表面波フィルタの特性を示す。図４（ａ）は挿入損失、図４（ｂ）は入力側のＶＳＷＲ、図４（ｃ）は出力側のＶＳＷＲである。ここで、実施例は、上記の具体的な設計パラメータの弾性表面波フィルタ３５０であり、図４において、その特性を細線で示している。従来例は、実施例の弾性表面波フィルタ３５０のＩＤＴ３０３の電極指ピッチとＩＤＴ３０２，３０４の電極指ピッチを同じ２．１０８μｍにして、ＩＤＴ３０９の電極ピッチとＩＤＴ３０８，３１０の電極指ピッチを同じ２．１０８μｍにした以外は実施例と同じであり、図４において、その特性を太線で示している。
【００６４】
両者のＶＳＷＲを比較すると、実施例の弾性表面波フィルタの方が、従来例の弾性表面波フィルタよりも、通過帯域内の大部分の周波数において、ＶＳＷＲが小さくなっている（改善されている）ことがわかる。特に、従来例の弾性表面波フィルタにおいて最も大きかった通過帯域低周波端での入力側ＶＳＷＲは、実施例の弾性表面波フィルタにおいては大幅に小さくなっている。
【００６５】
なお、周波数９３５ＭＨｚ付近においては、従来例の弾性表面波フィルタのＶＳＷＲの方が、実施例の弾性表面波フィルタのＶＳＷＲよりも小さくなっている。これは、周波数９３５ＭＨｚ付近においては、カスケード接続配線とアースパターンの間の寄生容量が、カスケード接続点におけるインピーダンス整合を助ける方向に働いていたため、実施例では、その寄生容量の働きを阻害した結果、逆にカスケード接続点におけるインピーダンス整合が悪化してしまったからである。帯域内のある周波数領域においては、カスケード接続配線とアースパターンの間の寄生容量が、カスケード接続点におけるインピーダンス整合を助けていることもあるため、電極指ピッチを小さくしても、必ずしも、帯域内の全周波数においてＶＳＷＲが改善するとは限らない。しかしながら、カスケード接続線とアースパターンの間の寄生容量は一般的に過剰であり、帯域内のほとんどの周波数領域においては、カスケード接続点におけるインピーダンス整合を悪化させる要因となっている。
【００６６】
したがって、実施例のように電極ピッチを狭くすれば、帯域内の多くの部分において、ＶＳＷＲを小さくする効果があり、全体として見れば、ＶＳＷＲは改善される。
【００６７】
使用する圧電基板の比誘電率が大きければ大きいほど、また、通過帯域の周波数が高ければ高いほど、カスケード接続線とアースパターンの間の寄生容量の影響が強くなりすぎる傾向があるので、実施例のように電極指ピッチを狭くすることが、ＶＳＷＲの改善に有効である。
【００６８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様で実施可能である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波フィルタおよびそれを用いた通信機に関し、詳しくは、弾性波を利用した弾性表面波フィルタや弾性境界波フィルタなどの弾性波フィルタおよびそれを用いた通信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚを通過帯域周波数とするバンドパスフィルタの一例として、弾性表面波フィルタを挙げることができる。弾性表面波フィルタは、小型、軽量であるという特徴から、近年、携帯型通信機に使用されている。
【０００３】
弾性表面波フィルタの中にもいくつかの種類が存在するが、圧電基板上の表面波伝搬方向に沿って二つの反射器を設置し、その二つの反射器に挟まれた区間の中に入力用のＩＤＴと出力用のＩＤＴを交互に配設する縦結合共振子型弾性表面波フィルタは、帯域内周波数における挿入損失が小さく、かつ、平衡信号−不平衡信号変換が容易にできるという特徴から、携帯型通信機のフロントエンドに多用されている。
【０００４】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタの動作原理は、以下の通りである。
【０００５】
入力された電気信号を入力用ＩＤＴが表面波に変換することで、二つの反射器の間に表面波の定在波を発生させる。そして、発生した定在波のエネルギーを出力用のＩＤＴが電気信号へと変換することで、出力信号が発生する。このとき、入力用ＩＤＴおよび出力用ＩＤＴの電気信号−表面波変換効率が周波数特性を持ち、また、反射器の表面波反射効率が周波数特性を持つことから、縦結合共振子型弾性表面波フィルタは特定の周波数帯域内の信号だけを伝送するバンドパス特性を持つ。
【０００６】
通過帯域外の信号減衰量を大きくしたい場合には、一つの圧電基板の上に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子を２つ以上形成し、それらをカスケード接続した構成の弾性表面波フィルタを使用する。複数の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子をカスケード接続することにより、通過帯域外の信号は、おのおのの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子によって順次減衰を受けるので、帯域外減衰量が大きくなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図１に、圧電基板１００の上に、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子１０６，１１２を形成して、それらをカスケード接続して形成した弾性表面波フィルタ１５０を示す。
【０００８】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０６は、反射器１０１，１０５の間に３つのＩＤＴ１０２，１０３，１０４が、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置されている。同様に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１１２は、反射器１０７，１１１の間に３つのＩＤＴ１０８，１０９，１１０が、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置されている。反射器１０１，１０５，１０７，１１１は周期的なグレーティングである。ＩＤＴ１０２〜１０４，１０８〜１１０は、相互に間挿する櫛型電極である。
【０００９】
ＩＤＴ１０２とＩＤＴ１０８が配線１１３で接続されるとともに、ＩＤＴ１０４とＩＤＴ１１０が配線１１４で接続されることで、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子１０６，１１２がカスケード接続されている。
【００１０】
配線１１５〜１２２は、パッド１２３〜１３０（１２８なし）とＩＤＴ１０２〜１０４，１０８〜１１０との間で導通をとるための配線である。パッド１２３〜１２７は接地用のパッドであって、接地して用いる。一方、パッド１２９は入力用のパッドであって、このパッドに入力電圧を印加する。パッド１３０は出力用のパッドであって、このパッドに出力電圧が発生する。
【００１１】
反射器１０１，１０５，１０７，１１１、およびＩＤＴ１０２〜１０４，１０８〜１１０、および配線１１３〜１２２、およびパッド１２３〜１３０（１２８なし）は、すべて圧電基板１００の上に形成された金属薄膜のパターンであって、薄膜微細加工プロセス、例えば、真空成膜、フォトトリソグラフィー、エッチング、リフトオフなどによって形成される。
【００１２】
図２に、圧電基板２００上に、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子２０６，２１２を形成して、それらをカスケード接続して形成した不平衝信号−平衡信号変換機能付弾性表面波フィルタ２５０を示す。弾性表面波フィルタ１５０と共通する部分が多いため、弾性表面波フィルタ１５０と異なる点を中心に、以下に説明する。
【００１３】
ＩＤＴ２０９が２つに分割されたＩＤＴとなっており、このＩＤＴ２０９が平衡信号を発生するようになっている。パッド２２３〜２２７を接地して、パッド２２９に入力不平衡信号を入力すると、パッド２３０とパッド２３１に出力平衡信号が発生する。
【００１４】
弾性表面波フィルタ２５０では、ＩＤＴ２０２とＩＤＴ２０４の極性が反転されており、また、ＩＤＴ２０８とＩＤＴ２１０の極性も反転されている。よって、接続配線２１３と接続配線２１４は逆相信号を伝送することになる。この手法は、弾性表面波フィルタ２５０の出力平衡信号の平衡度を向上させる働きがある。この手法を用いず、ＩＤＴ２０２とＩＤＴ２０４の極性を同じにして、ＩＤＴ２０８とＩＤＴ２１０の極性を同じにすることで、接続配線２１３と接続配線２１４が同相信号を伝送するようにしても、弾性表面波フィルタ２５０は不平衡信号−平衡信号変換機能付弾性表面波フィルタとして十分に機能するが、この手法を用いた方が、出力平衡信号の平衡度が良くなる。
【００１５】
ここまで弾性表面波フィルタについて述べてきたが、これと類似したフィルタとして、弾性境界波フィルタがある。弾性境界波フィルタは、弾性表面波フィルタと同様に、圧電基板上に金属薄膜からなるＩＤＴ及び反射器を形成して構成するフィルタである。例えば、圧電単結晶基板の表面にＡｌなどからなるＩＤＴ、反射器で構成されるフィルタ電極を形成し、その上に圧電単結晶とは弾性定数もしくは密度の異なるＳｉＯ２などの充分厚い薄膜を形成したものである。作用原理や構成は、弾性表面波フィルタとほぼ同じであるが、弾性境界波フィルタは、素子形成された圧電基板面の上に固体層が設けられており、圧電基板と固体層の境界を伝搬する弾性波（弾性境界波）とＩＤＴを相互作用させて動作する。弾性表面波フィルタでは、基板表面を拘束しないように、空洞を有するパッケージを用いる必要があるが、弾性境界波フィルタでは、波が圧電単結晶基板と薄膜との境界面を伝搬するため、空洞を有するパッケージを必要としないという長所がある。
【００１６】
圧電基板の表面を伝搬する弾性表面波を用いて動作するのが弾性表面波フィルタであり、圧電基板と固体層の境界を伝搬する弾性境界波を用いて動作するのが弾性境界波であるが、両者の動作原理は基本的に同じであり、用いられる設計手法も類似している。
【００１７】
本明細書及び特許請求の範囲においては、弾性表面波フィルタや弾性境界波フィルタのように、弾性波（レイリー波、ＳＨ波、擬似弾性表面波、Ｌｏｖｅ波、Ｓｅｚａｗａ波、Ｓｔｏｎｅｌｙ波、境界波など）を利用したフィルタの総称として「弾性波フィルタ」という呼称を用いる。また、縦結合共振子型弾性表面波フィルタと縦結合共振子型弾性境界波フィルタの総称として「縦結合共振子型弾性波フィルタ」という呼称を用いる。
【特許文献１】特開２００２−９５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
弾性波フィルタをはじめとする高周波用バンドパスフィルタには、良好なインピーダンス整合が求められる。入出力端においてインピーダンス整合の悪いフィルタ、すなわち入出力端における信号反射の大きいフィルタは、反射によって信号を損失する分、挿入損失が悪く（大きく）なるからである。また、フィルタの入出力端で反射した信号が、フィルタに接続する他の電子部品に再入力することによって、回路が異常発信などの不具合を発生する危険性があるからである。
【００１９】
ちなみに、「良好なインピーダンス整合」、「小さな信号反射」、「小さなＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）」は、全て同義である。インピーダンス整合が良好であれば、信号反射は小さくなり、ＶＳＷＲは小さくなる。ＶＳＷＲが小さいことは信号反射が小さいことを意味し、これはすなわちインピーダンス整合が良好であることを意味する。
【００２０】
圧電基板の上に複数の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子を形成し、これらをカスケード接続して構成した弾性波フィルタにおいては、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続点におけるインピーダンス整合が、弾性波フィルタ全体のインピーダンス整合に影響をもつ。これは、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続点のインピーダンス整合が悪く、ここで信号の反射が発生すると、反射した信号が結局、弾性波フィルタの反射波としてフィルタ外部へと放射されてしまうからである。
【００２１】
縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続点においては、カスケード接続点からみた一方の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子のインピーダンスと、カスケード接続点からみたもう一方の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子のインピーダンスが、複素共役になっていることが理想である。両者が複素共役の関係にあれば、カスケード接続点でのインピーダンス整合は完全であることになり、この部分での信号反射は全く発生しない。
【００２２】
しかし、現実には、カスケード接続線とアース電位のパターンの間に入る寄生容量のために、カスケード接続点から見た縦結合共振子型弾性波フィルタ素子のインピーダンスは、どちらも容量性（インピーダンス虚部が負）になりやすい傾向があり、理想的な複素共役の状態（一方のインピーダンス虚部が正で、もう一方のインピーダンス虚部が負）にはなりにくい。これが、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続点における信号反射を増大させる原因になっている。そして、結果的に、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子をカスケード接続して構成する弾性波フィルタのＶＳＷＲを悪化させている。この問題は、使用する圧電基板の比誘電率が大きいほど、カスケード接続線とアース電位のパターンの間に入る寄生容量が大きくなるため、顕著になる。また、フィルタの通過帯域周波数が高くなるほど、寄生容量に流入する電流が増えるため、この問題は顕著になる。
【００２３】
本発明の目的は、圧電基板上に複数の縦結合共振子型弾性波フィルタ素子を形成し、これらをカスケード接続して構成した弾性波フィルタにおいて、縦結合共振子型弾性波フィルタ素子間のカスケード接続線に入る寄生容量の悪影響を軽減することで、カスケード接続点のインピーダンス整合を改善し、弾性波フィルタ入出力端のＶＳＷＲを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、上記目的を達成するため、以下のように構成した弾性波フィルタを提供する。
【００２５】
弾性波フィルタは、圧電基板上に弾性波の伝搬方向に沿って形成された３つのＩＤＴをそれぞれ含む２つの縦結合共振子型弾性波フィルタがカスケード接続されたタイプのものである。前記縦結合共振子型弾性波フィルタの少なくとも一方は、カスケード接続された前記ＩＤＴの電極指のピッチがカスケード接続された前記ＩＤＴのコンダクタンスピークの周波数が他の前記ＩＤＴのコンダクタンスピークの周波数より高くなるように、他の前記ＩＤＴの電極指のピッチよりも小さい。
【００２６】
上記構成において、縦結合共振子型弾性波フィルタは、一般に、カスケード接続されたＩＤＴの間に、他のＩＤＴが配置される。カスケード接続されていない他のＩＤＴは、弾性波フィルタの入力端子又は出力端子となる。従来はどのＩＤＴも電極指のピッチは同じであったが、上記構成のようにカスケード接続されたＩＤＴの電極指のピッチが他のＩＤＴの電極指のピッチよりも小さくなると、カスケード接続されたＩＤＴのインピーダンスが小さくなる（正確には、インピーダンスの実部が小さくなる）ので、カスケード接続されたＩＤＴのインピーダンスの実部は小さくなる。これにより、カスケード接続部は、高電圧小電流伝送系から低電圧大電流伝送系へと変化する。
【００２７】
インピーダンス実部の大きな伝送系、すなわち高電圧小電流伝送系と比較して、インピーダンス実部の小さな伝送系、すなわち低電圧大電流伝送系は、寄生容量の影響を受けにくい。なぜなら、低電圧伝送系になることにより、寄生容量に印加される電圧が小さくなるから、寄生容量に流出する電流が小さくなる。加えて、大電流伝送系になることにより、同じ量の電流が寄生容量に流出する場合でも、伝送電流そのものが増えているから、その影響が小さくなるからである。
【００２８】
したがって、上記構成によれば、カスケード接続部における寄生容量の影響が小さくなり、これに起因するインピーダンスの不整合も小さくなる。この結果、カスケード接続部での信号反射が小さくなり、弾性波フィルタのＶＳＷＲが改善される。
【００２９】
好ましくは、前記縦結合共振子型弾性波フィルタは、いずれも、カスケード接続された前記ＩＤＴの電極指のピッチが他の前記ＩＤＴの電極指のピッチよりも小さい。
【００３０】
カスケード接続されたＩＤＴのインピーダンスをすべて小さくすることにより、弾性波フィルタのＶＳＷＲをより改善することできる。
【００３１】
具体的には、以下のように構成する。
【００３２】
好ましくは、前記圧電基板の比誘電率が３０以上である。
【００３３】
比誘電率が３０以上である圧電基板では、寄生容量が大きくなるため、ＶＳＷＲの改善効果が顕著である。
【００３４】
好ましくは、通過帯域の中心周波数が５００ＭＨｚ以上である。
【００３５】
通過帯域の中心周波数が５００ＭＨｚ以上のフィルタにおいて、ＶＳＷＲの改善効果が顕著である。
【００３６】
好ましくは、前記ＩＤＴは、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置される。
【００３７】
この場合、弾性波フィルタは、圧電基板の表面を伝搬する弾性表面波を利用する弾性表面波フィルタである。
【００３８】
好ましくは、前記圧電基板とは弾性定数又は密度が異なる薄膜をさらに備える。前記ＩＤＴは、前記圧電基板と前記薄膜との間に弾性境界波の伝搬方向を揃えて一列に配置される。
【００３９】
この場合、弾性波フィルタは、圧電基板と固体層である薄膜の境界を伝搬する弾性境界波を利用する弾性境界波フィルタである。
【００４０】
また、本発明は、上記各構成の弾性波フィルタを用いたことを特徴とする通信機を提供する。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の弾性波フィルタは、入出力端のＶＳＷＲを改善することができる。また、本発明の通信機は、ＶＳＷＲが改善された弾性波フィルタを備えるので、特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
［図１］弾性表面波フィルタの構成図（従来例）
［図２］弾性表面波フィルタの構成図（従来例）
［図３］弾性表面波フィルタの構成図（実施例）
［図４］弾性表面波フィルタの特性を示すグラフ（実施例、従来例）
【符号の説明】
【００４３】
３５０ 弾性表面波フィルタ（弾性波フィルタ）
３０２，３０３，３０４ ＩＤＴ
３０６ 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子（縦結合共振子型弾性波フィルタ）
３０８，３０９，３１０ ＩＤＴ
３１２ 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子（縦結合共振子型弾性波フィルタ）
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態として実施例を、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００４５】
図３に、本発明の実施例である不平衡信号−平衡信号変換機能付の弾性表面波フィルタ３５０の構成を示す。なお、図３は模式図であり、反射電極や電極指の本数は実際よりも少なく図示しているが、隣接する反射器やＩＤＴの間の極性関係は正確に図示している。
【００４６】
弾性表面波フィルタ３５０は、従来例として図２に示した弾性表面波フィルタ２５０と略同様に構成されており、基本的な動作原理は同じである。
【００４７】
すなわち、弾性表面波フィルタ３５０は、圧電基板３００上に、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２、配線３１３〜３２１、パッド３２３〜３３１（３２８なし）が形成されている。
【００４８】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２は、それぞれ、２つの反射器３０１，３０５；３０７，３１１の間に、３つのＩＤＴ３０２，３０３，３０４；３０８，３０９，３１０が、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置されている。
【００４９】
一方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６の中央のＩＤＴ３０３の両端は、それぞれ、配線３１６，３２２によってパッド３２９，３２５に接続されている。他方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３１２の中央のＩＤＴ３０９は、対向する櫛型電極の一方が２つに分割され、それぞれ、配線３１９，３２０によってパッド３３０，３３１に接続されている。
【００５０】
一方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６の両側のＩＤＴ３０２，３０４の一端と、他方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３１２の両側のＩＤＴ３０８，３１０の一端とは、配線３１３，３１４によって接続されている。これによって、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２は、カスケード接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２の両側のＩＤＴ３０２，３０４；３０８，３１０の他端は、それぞれ、配線３１５，３１７；３１８，３２１によって、パッド３２３，３２４；３２６，３２７に接続されている。ＩＤＴ３０２とＩＤＴ３０４の極性が反転されている。また、ＩＤＴ３０８とＩＤＴ３１０の極性も反転されている。
【００５１】
パッド３２３〜３２７を接地して、パッド３２９に入力不平衡信号を入力すると、パッド３３０，３３１に出力平衡信号が発生する。
【００５２】
次に、図２の弾性表面波フィルタ２５０と異なる点について、説明する。
【００５３】
弾性表面波フィルタ３５０は、一方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３０６において、カスケード接続されたＩＤＴ３０２，３０４の電極指のピッチが、他のＩＤＴ３０３の電極指のピッチよりも狭くなっている。同様に、他方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３１２において、カスケード接続されたＩＤＴ３０８，３１０の電極指のピッチが、他のＩＤＴ３０９の電極指のピッチよりも狭くなっている。
【００５４】
このように電極指ピッチを狭くして、カスケード接続部のインピーダンスを下げることにより、カスケード接続配線を流れる電流が大きくなり、また、カスケード接続配線の電圧が小さくなり、カスケード接続配線に入っている寄生容量の影響が小さくなる。この結果、カスケード接続部におけるインピーダンス不整合が小さくなり、弾性波フィルタ３５０のＶＳＷＲ特性を改善することができる。
【００５５】
弾性表面波フィルタ３５０は、例えば、通過帯域の中心周波数が５００ＭＨｚ以上のバンドパスフィルタとして、携帯型通信機に好適に使用することができる。
【００５６】
以下に、弾性表面波フィルタ３５０の具体的な設計パラメータを例示する。
【００５７】
圧電基板３００として、ＬｉＴａＯ３の３６°Ｙ軸回転Ｘ方向表面波伝播の単結晶板を用いる。圧電基板３００は、３６°に限らず、３４〜４４°程度のカット角のＬｉＴａＯ３を用いてもよい。厚み３４９ｎｍのアルミニウム薄膜パターンによって、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６，３１２などを形成する。
【００５８】
一方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３０６の設計パラメータは以下のとおりである。
【００５９】
交叉幅は１３５μｍである。反射器３０１，３０５は、ピッチ２．１２８μｍ、メタライズ比０．６８７のグレーティングであり、その本数は反射器３０１，３０５ともに６０本である。ＩＤＴ３０２，３０４は、ピッチ２．１０８μｍ、メタライズ比０．６８７であり、その電極指本数はＩＤＴ３０２，３０４ともに２７本である。ただし、ＩＤＴ３０２，ＩＤＴ３０４とも、ＩＤＴ３０３に隣接する電極指４本は、ピッチ１．９４１μｍ、メタライズ比０．６８７となっている。ＩＤＴ３０３は、ピッチ２．１１７μｍ、メタライズ比０．６８４であり、その電極指本数は３６本である。ただし、ＩＤＴ３０３の両端各４本の電極指は、ピッチ１．９４１μｍ、メタライズ比０．６８７となっている。反射器３０１とＩＤＴ３０２の間隔（電極指中心間隔）は２．０８５μｍであり、反射器３０５とＩＤＴ３０４の間隔（電極指中心間隔）も同じく２．０８５μｍである。ＩＤＴ３０２とＩＤＴ３０３の間隔（電極指中心間隔）は１．９４０μｍであり、ＩＤＴ３０４とＩＤＴ３０３の間隔（電極指中心間隔）も同じく１．９４０μｍである。ＩＤＴ３０２，３０４のコンダクタンスピークの周波数はＩＤＴ３０３のコンダクタンスピークの周波数より高い。
【００６０】
他方の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子３１２の設計パラメータは、以下の通りである。
【００６１】
交叉幅は１３５μｍである。反射器３０７，３１１は、ピッチ２．１２８μｍ、メタライズ比０．６８７のグレーティングであり、その本数は反射器３０７，３１１ともに６０本である。ＩＤＴ３０８，３１０は、ピッチ２．１０８μｍ、メタライズ比０．６８７であり、その電極指本数はＩＤＴ３０８，３１０ともに２７本である。ただし、ＩＤＴ３０８，３１０とも、ＩＤＴ３０９に隣接する電極指４本は、ピッチ１．９５７μｍ、メタライズ比０．６８２となっている。ＩＤＴ３０９は、ピッチ２．１１７μｍ、メタライズ比０．６８４であり、その電極指本数は４０本である。ただし、ＤＴ３０９の両端各５本の電極指は、ピッチ１．９４１μｍ、メタライズ比０．６８７となっている。反射器３０７とＩＤＴ３０８の間隔（電極指中心間隔）は２．０８５μｍであり、反射器３１１とＩＤＴ３１０の間隔（電極指中心間隔）も同じく２．０８５μｍである。ＩＤＴ３０８とＩＤＴ３０９の間隔（電極指中心間隔）は１．９４０μｍであり、ＩＤＴ３１０とＩＤＴ３０９の間隔（電極指中心間隔）も同じく１．９４０μｍである。ＩＤＴ３０８，３１０のコンダクタンスピークの周波数はＩＤＴ３０９のコンダクタンスピークの周波数より高い。
【００６２】
なお、カスケード接続されたＩＤＴ３０２，３０４；３０８，３１０の電極指ピッチは、入出力端子に接続された他のＩＤＴ３０３；３０９の電極指ピッチに対して、適宜な比率で小さくすればよいが、特に、０．９９５〜０．８５０の比率で小さくすることが好ましい。ＶＳＷＲの改善のためには０．９９５以下の比率にすればよく、弾性表面波フィルタの特性などに悪影響が出ないようにするためには０．８５０以上の比率とすればよい。
【００６３】
図４に、実施例と従来例の弾性表面波フィルタの特性を示す。図４（ａ）は挿入損失、図４（ｂ）は入力側のＶＳＷＲ、図４（ｃ）は出力側のＶＳＷＲである。ここで、実施例は、上記の具体的な設計パラメータの弾性表面波フィルタ３５０であり、図４において、その特性を細線で示している。従来例は、実施例の弾性表面波フィルタ３５０のＩＤＴ３０３の電極指ピッチとＩＤＴ３０２，３０４の電極指ピッチを同じ２．１０８μｍにして、ＩＤＴ３０９の電極ピッチとＩＤＴ３０８，３１０の電極指ピッチを同じ２．１０８μｍにした以外は実施例と同じであり、図４において、その特性を太線で示している。
【００６４】
両者のＶＳＷＲを比較すると、実施例の弾性表面波フィルタの方が、従来例の弾性表面波フィルタよりも、通過帯域内の大部分の周波数において、ＶＳＷＲが小さくなっている（改善されている）ことがわかる。特に、従来例の弾性表面波フィルタにおいて最も大きかった通過帯域低周波端での入力側ＶＳＷＲは、実施例の弾性表面波フィルタにおいては大幅に小さくなっている。
【００６５】
なお、周波数９３５ＭＨｚ付近においては、従来例の弾性表面波フィルタのＶＳＷＲの方が、実施例の弾性表面波フィルタのＶＳＷＲよりも小さくなっている。これは、周波数９３５ＭＨｚ付近においては、カスケード接続配線とアースパターンの間の寄生容量が、カスケード接続点におけるインピーダンス整合を助ける方向に働いていたため、実施例では、その寄生容量の働きを阻害した結果、逆にカスケード接続点におけるインピーダンス整合が悪化してしまったからである。帯域内のある周波数領域においては、カスケード接続配線とアースパターンの間の寄生容量が、カスケード接続点におけるインピーダンス整合を助けていることもあるため、電極指ピッチを小さくしても、必ずしも、帯域内の全周波数においてＶＳＷＲが改善するとは限らない。しかしながら、カスケード接続線とアースパターンの間の寄生容量は一般的に過剰であり、帯域内のほとんどの周波数領域においては、カスケード接続点におけるインピーダンス整合を悪化させる要因となっている。
【００６６】
したがって、実施例のように電極ピッチを狭くすれば、帯域内の多くの部分において、ＶＳＷＲを小さくする効果があり、全体として見れば、ＶＳＷＲは改善される。
【００６７】
使用する圧電基板の比誘電率が大きければ大きいほど、また、通過帯域の周波数が高ければ高いほど、カスケード接続線とアースパターンの間の寄生容量の影響が強くなりすぎる傾向があるので、実施例のように電極指ピッチを狭くすることが、ＶＳＷＲの改善に有効である。
【００６８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様で実施可能である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に弾性波の伝搬方向に沿って形成された３つのＩＤＴをそれぞれ含む２つの縦結合共振子型弾性波フィルタがカスケード接続された弾性波フィルタにおいて、
前記縦結合共振子型弾性波フィルタの少なくとも一方は、カスケード接続された前記ＩＤＴの電極指のピッチがカスケード接続された前記ＩＤＴのコンダクタンスピークの周波数が他の前記ＩＤＴのコンダクタンスピークの周波数より高くなるように、他の前記ＩＤＴの電極指のピッチよりも小さくされていることを特徴とする弾性波フィルタ。
【請求項２】
前記縦結合共振子型弾性波フィルタは、いずれも、カスケード接続された前記ＩＤＴの電極指のピッチが他の前記ＩＤＴの電極指のピッチよりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の弾性波フィルタ。
【請求項３】
前記圧電基板の比誘電率が３０以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の弾性波フィルタ。
【請求項４】
通過帯域の中心周波数が５００ＭＨｚ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の弾性波フィルタ。
【請求項５】
前記ＩＤＴは、それぞれ、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置されたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の弾性波フィルタ。
【請求項６】
前記圧電基板上に形成され、該圧電基板とは弾性定数又は密度が異なる薄膜をさらに備え、
前記ＩＤＴは、それぞれ、前記圧電基板と前記薄膜との間に弾性境界波の伝搬方向を揃えて一列に配置されたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の弾性波フィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の弾性波フィルタを用いたことを特徴とする通信機。
【請求項１】
圧電基板上に弾性波の伝搬方向に沿って形成された３つのＩＤＴをそれぞれ含む２つの縦結合共振子型弾性波フィルタがカスケード接続された弾性波フィルタにおいて、
前記縦結合共振子型弾性波フィルタの少なくとも一方は、カスケード接続された前記ＩＤＴの電極指のピッチがカスケード接続された前記ＩＤＴのコンダクタンスピークの周波数が他の前記ＩＤＴのコンダクタンスピークの周波数より高くなるように、他の前記ＩＤＴの電極指のピッチよりも小さくされていることを特徴とする弾性波フィルタ。
【請求項２】
前記縦結合共振子型弾性波フィルタは、いずれも、カスケード接続された前記ＩＤＴの電極指のピッチが他の前記ＩＤＴの電極指のピッチよりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の弾性波フィルタ。
【請求項３】
前記圧電基板の比誘電率が３０以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の弾性波フィルタ。
【請求項４】
通過帯域の中心周波数が５００ＭＨｚ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の弾性波フィルタ。
【請求項５】
前記ＩＤＴは、それぞれ、弾性表面波の伝搬方向を揃えて一列に配置されたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の弾性波フィルタ。
【請求項６】
前記圧電基板上に形成され、該圧電基板とは弾性定数又は密度が異なる薄膜をさらに備え、
前記ＩＤＴは、それぞれ、前記圧電基板と前記薄膜との間に弾性境界波の伝搬方向を揃えて一列に配置されたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の弾性波フィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の弾性波フィルタを用いたことを特徴とする通信機。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１０４３６３
【国際公開日】平成１７年１１月３日（２００５．１１．３）
【発行日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１６８９１（Ｐ２００６−５１６８９１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００６６０９
【国際出願日】平成１７年４月４日（２００５．４．４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年１１月３日（２００５．１１．３）
【発行日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００６６０９
【国際出願日】平成１７年４月４日（２００５．４．４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]