弾性波フィルタ及びその制御方法
【課題】弾性表面波を利用した弾性波フィルタにおいて、簡易化構成で周波数特性を可変にできるとともに、温度変化に対して好適に対応できる弾性波フィルタ及びその制御方法を提供すること。
【解決手段】弾性波フィルタ１は、圧電基板３のダイアフラム部５の表面に、弾性波フィルタ素子７と測温素子９とヒータ素子１１とが密着して形成されている。従って、簡易な構成の弾性波フィルタ１であるにもかからず、ヒータ素子１１によって弾性波フィルタ素子７の温度を変化させて、弾性波フィルタ素子７の周波数特性をリアルタイムで任意に変化させることができる。特に、測温素子９によって弾性波フィルタ素子７の温度を測定しながら、ヒータ素子１１によって弾性波フィルタ素子７を加熱して、弾性波フィルタ素子７を所望の温度に制御することにより、周囲の温度にかかわらず、弾性波フィルタ素子７の周波数特性を、安定的に所望の特性に調節することができる。
【解決手段】弾性波フィルタ１は、圧電基板３のダイアフラム部５の表面に、弾性波フィルタ素子７と測温素子９とヒータ素子１１とが密着して形成されている。従って、簡易な構成の弾性波フィルタ１であるにもかからず、ヒータ素子１１によって弾性波フィルタ素子７の温度を変化させて、弾性波フィルタ素子７の周波数特性をリアルタイムで任意に変化させることができる。特に、測温素子９によって弾性波フィルタ素子７の温度を測定しながら、ヒータ素子１１によって弾性波フィルタ素子７を加熱して、弾性波フィルタ素子７を所望の温度に制御することにより、周囲の温度にかかわらず、弾性波フィルタ素子７の周波数特性を、安定的に所望の特性に調節することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば放送機器、通信機器、計測機器等の分野において、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を利用して、高周波信号のフィルタリングを行う弾性波フィルタと、その弾性波フィルタの動作の制御を行う弾性波フィルタの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、例えば携帯電話などの用途において、その性能の向上に伴い、高周波フィルタの周波数特性（例えば通過帯域の範囲等）をリアルタイムで可変したいという要求が多くなっており、例えば特許文献１では、フィルタを構成する回路に、電圧でインピーダンスを変化させることが可能な素子を用いる方法が提案されている。
【０００３】
また、高周波フィルタとしては、構造が簡単で周波数特性が良いとされているものに、弾性表面波を利用した弾性波フィルタ（即ち弾性表面波フィルタ）があるが、この弾性表面波フィルタには、周波数特性を可変とするものは無い。
【０００４】
なお、この弾性表面波フィルタとは、圧電基板等の表面を伝達する弾性表面波の特性を利用して高周波信号のフィルタリングを行うものである（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３５１０３号公報
【特許文献２】特開昭４９−０６６０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１の技術では、共振素子と電圧制御型インピーダンス可変素子とを接続して１又は複数の電圧制御型周波数可変素子を構成しているので、構造が複雑になるという問題があった。
【０００７】
また、前記弾性表面波フィルタは、周波数特性を可変とするものはないので、周波数特性を可変とするためには、複数のフィルタを並列に接続する必要があり、その場合も構造が複雑になるという問題があった。
【０００８】
特に、弾性表面波フィルタにおいては、温度が変化すると、回路を構成する素子の特性の変化によって、周波数特性が変化するので、その対策も必要である。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、弾性表面波を利用して高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタにおいて、簡易な構成で周波数特性を可変にできるとともに、温度変化に対して好適に対応できる弾性波フィルタ及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、請求項１に記載の様に、高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタにおいて、一部を他の部位より薄肉にしてダイアフラム形状とした基板を用いるとともに、該基板の薄肉部分（例えばダイアフラム部）の表面に、弾性表面波を利用して高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタ素子（例えば弾性表面波フィルタ素子）と、周囲の温度を測定する測温素子と、周囲の加熱を行うヒータ素子とを密着して形成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、基板の薄肉部分（ダイアフラム部）の表面に、弾性波フィルタ素子と測温素子とヒータ素子とが密着して形成されており、この弾性波フィルタ素子は、温度によってその周波数特性（例えば通過帯域）が変化する。
【００１１】
従って、本発明の弾性波フィルタ素子を用いることにより、簡易な構成にもかからず、ヒータ素子によって弾性波フィルタ素子の温度を変化させて、弾性波フィルタ素子の周波数特性をリアルタイムで任意に変化させることができる。
【００１２】
また、弾性波フィルタ素子の温度は、測温素子によって検知できるので、弾性波フィルタ素子の周波数特性を正確に把握することができる。
更に、本発明の弾性波フィルタ素子を用いる場合には、測温素子によって弾性波フィルタ素子の温度を測定しながら、ヒータ素子によって弾性波フィルタ素子を加熱して、弾性波フィルタ素子を所望の温度（目標温度）に制御することができる。これにより、周囲の温度にかかわらず、弾性波フィルタ素子の周波数特性を、安定的に所望の特性に調節することができる。
【００１３】
しかも、本発明では、基板の薄肉部分（ダイアフラム部）の表面に、弾性波フィルタ素子と測温素子とヒータ素子とが形成されている。そのため、熱容量が小さく、ヒータ素子によって加熱する場合に、速やかに周波数特性を変化させることができる（即ち、可変追従速度を向上することができる）。また、消費電力を低減することができる。更に、弾性波フィルタの機能集約による小型化や低価格化が可能である。
【００１４】
ここで、前記弾性波フィルタ素子としては、例えば圧電基板上に少なくとも一対の櫛歯電極等からなる電極（入力電極と出力電極）を配置した構成を採用できる。なお、圧電基板の材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等を採用できる。また、入力電極と出力電極の材料としては、白金、金、アルミニウム等を採用できる。
【００１５】
前記測温素子としては、例えば自身の温度によって抵抗が変化する材料からなる抵抗体パターンを採用できる。なお、測温素子の材料としては、白金、金、イリジウム、ロジウム等を採用できる。
【００１６】
前記ヒータ素子としては、例えば白金、ニッケル・クロム合金等からなるヒータパターンを採用できる。
（２）本発明では、請求項２に記載の様に、圧電材料を用いた基板の同一平面上に、弾性波フィルタ素子と測温素子とヒータ素子とをパターン形成することができる。
【００１７】
これにより、ダイアフラム部における構成を一層薄肉にできるので、周波数特性をより速く変化させることができる。
（３）本発明では、請求項３に記載の様に、弾性波フィルタ素子に近接して、測温素子を設けることができる。
【００１８】
つまり、測温素子を弾性波フィルタ素子に近接して配置することにより、弾性波フィルタ素子の温度（従って弾性波フィルタ素子の周波数特性）を、精度良く把握することができる。
【００１９】
なお、ここで、「近接」とは、５００μｍ以内の範囲を示している。
（４）本発明では、請求項４に記載の様に、弾性波フィルタ素子と測温素子との周囲を囲むように、ヒータ素子を設けることができる。
【００２０】
これにより、弾性波フィルタ素子と測温素子とを同様に加熱することができるので、測温素子による（弾性波フィルタ素子の）温度測定の精度を高めることができる。
（５）本発明では、請求項５に記載の様に、弾性波フィルタ素子を複数備えるとともに、第１の弾性波フィルタ素子の弾性表面波の入力側の電極（例えば入力電極）と、第２の弾性波フィルタ素子の弾性表面波の出力側の電極（例えば出力電極）とを、電気的に接続することができる。
【００２１】
ここでは、複数の弾性波フィルタ素子を用いた例を示している。
これにより、第１の弾性波フィルタ素子の温度と第２の弾性波フィルタ素子の温度とを独立して制御することができるので、遮断特性と帯域幅特性とを選択的に可変にすることができる。
【００２２】
例えば、第１の弾性波フィルタ素子と第２の弾性波フィルタ素子とを同じ温度に制御したり、異なる温度に制御にすることにより、弾性波フィルタの周波数特性を任意に設定することができる。
【００２３】
なお、第１の弾性波フィルタ素子と第２の弾性波フィルタ素子とは、同じハード構成（従って同じ温度では同じ周波数特性）とすることができる。また、両弾性波フィルタ素子を、異なるハード構成（従って同じ温度でも異なる周波数特性）としてもよい。
【００２４】
（６）本発明は、請求項６に記載の様に、前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタの制御方法であって、前記測温素子によって測定した温度に基づいて、前記ヒータ素子による加熱状態を調節して、前記弾性波フィルタ素子の温度を目標温度に制御することを特徴とする。
【００２５】
本発明では、測温素子によって測定した温度に基づいて、ヒータ素子による加熱状態を調節して、弾性波フィルタ素子の温度を目標温度に制御するので、周囲の温度にかかわらず、弾性波フィルタ素子の周波数特性を、安定的に所望の特性に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は実施例１の弾性波フィルタを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図２】（ａ）は弾性波フィルタ素子の入力電極及び出力電極を示す平面図、（ｂ）は測温素子の蛇行部を示す平面図である。
【図３】弾性波フィルタ及びその制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は弾性波フィルタの温度と周波数変化との関係を示すグラフ、（ｂ）は周波数と利得との関係を示す説明図である。
【図５】弾性波フィルタ素子の通過帯域と測温素子の抵抗とヒータ素子の印加電圧との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は実施例２の弾性波フィルタを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図７】第１、第２弾性波フィルタ素子の第１、第２入力電極及び第１、第２出力電極を示す平面図である。
【図８】（ａ）は第１、第２弾性波フィルタ素子を同じ温度に制御した場合の周波数と利得との関係を示す説明図、（ｂ）は第１、第２弾性波フィルタ素子を異なる温度に制御した場合の周波数と利得との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２８】
本実施例の弾性波フィルタは、弾性表面波（ＳＡＷ）を利用して高周波信号のフィルタリングを行うとともに、温度に応じて周波数特性（例えば通過帯域）を変化させることができる弾性表面波フィルタである。
【００２９】
ａ）まず、本実施例の弾性波フィルタの構成について、図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示す様に、本実施例の弾性波フィルタ１は、中央部を周囲より薄肉にしたダイアフラム構造を有しており、圧電基板３の薄肉部分（ダイアフラム部）５の同一表面（表側：図１（ｂ）上方）に、弾性表面波を利用して高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタ素子（弾性表面波フィルタ素子）７と、周囲の温度を測定する測温素子９と、周囲の加熱を行うヒータ素子１１とを密着して形成したものである。以下、各構成について説明する。
【００３０】
・前記圧電基板３は、例えば縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚み０．５ｍｍのＳＴ−Ｘ水晶基板（単結晶）からなる基板である。
この圧電基板３の中央の表側には、周囲の枠部１３より薄肉とされた例えば縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚み３μｍの前記ダイアフラム部５が形成されている。つまり、圧電基板３の中央の裏側が切り欠かかれて凹部１５となっており、この凹部１５によって薄肉のダイアフラム部５が構成されている。
【００３１】
・前記弾性波フィルタ素子７は、同一方向（同図左右方法）に沿って、高周波信号（入力信号）が入力して弾性表面波を励起させる入力電極１７と、入力電極１７よって励起された弾性表面波を受信して高周波信号（出力信号）を発生させる出力電極１９とを備えている。
【００３２】
この入力電極１７及び出力電極１９は、図２（ａ）に示す様に、それぞれ対向する一対の櫛歯電極２０〜２４から構成されており、この対向する櫛歯電極２０〜２４では、図左右方向と垂直に伸びる櫛歯（電極指）２５が、交互に入り込むように配置されている。
【００３３】
なお、櫛歯電極２０〜２４としては、例えば、厚さ０．５μｍの白金からなり、電極幅（電極指の幅）：１．２μｍ、電極間隔（電極指の間隔）：１．８μｍ、対数：１００対になどに設定されている。
【００３４】
図１に戻り、前記入力電極１７の一対の櫛歯電極２０、２１は、それぞれリード部２７、２８を介して、枠部１３に設けられた一対の入力端子２９、３０に接続されている。なお、この入力端子２９、３０に外部から入力信号が入力される。
【００３５】
同様に、前記出力電極１９の一対の櫛歯電極２３、２４は、それぞれリード部３１、３２を介して、枠部１３に設けられた一対の出力端子３３、３４に接続されている。なお、この出力端子３３、３４から出力信号が外部に出力される。
【００３６】
・前記測温素子９は、温度によって自身の抵抗が変化する素子であり、例えば白金からなる厚み０．５μｍ×幅５μｍの白金抵抗体パターン３５からなる。この白金抵抗体パターン３５は、図２（ｂ）に示す様に、蛇行形状に形成された蛇行部３７を備えており、この蛇行部３７は、図１（ａ）に示す様に、前記入力電極１７及び出力電極１９の両側（図１（ａ）の上下方向）に沿って、僅かな隙間（例えば１００〜２００μｍ）を保って、入力電極１７及び出力電極１９の近傍に形成されている。
【００３７】
この白金抵抗体パターン３５は、入力電極１７及び出力電極１９と、両入力端子２９、３０とを囲んで一周するように配置されており、その両端は、枠部１３に形成された測温端子３９、４０にそれぞれ接続されている。
【００３８】
従って、この両測温端子３９、４０間に通電することにより、白金抵抗体パターン３５の抵抗値を求めることができ、この抵抗値から、弾性波フィルタ素子７の温度を検知することができる。
【００３９】
・前記ヒータ素子１１は、電圧を印加することによって発熱する素子であり、例えば白金からなる厚み０．５μｍ×幅５０μｍのヒータパターン４１からなる。このヒータパターン４１は、ダイアフラム部５にて、蛇行状に形成されるとともに、白金抵抗体パターン３５の外側を囲んで一周するように配置されており、その両端は、枠部１３に形成されたヒータ端子４３、４４にそれぞれ接続されている。
【００４０】
従って、この両ヒータ端子４３、４４間に電圧を印加することにより、測温素子９及び弾性波フィルタ素子７を加熱することができる。
なお、上述した弾性波フィルタ１を製造する場合には、下記の方法を採用できる。
【００４１】
まず、圧電基板３の表面に、例えばスパッタリング法にて金属（白金）膜を成膜し、フォトリソグラフィーにて、入力電極１７、出力電極１９、白金抵抗体パターン３５、ヒータパターン４１等に対応する形状にマスキングする。そして、エッチングにより、入力電極１７、出力電極１９、白金抵抗体パターン３５、ヒータパターン４１等をパターンニングする。その後、例えばエッチングによって、圧電基板３の裏側に凹部１５を形成することによって、ダイアフラム部５を形成する。
【００４２】
ｂ）次に、本実施例の弾性波フィルタ１及びその制御装置の電気的構成について、図３に基づいて説明する。
図３に示す様に、本実施例の弾性波フィルタ１は、制御装置５１に接続されてその動作が制御されるものである。
【００４３】
弾性波フィルタ１の測温素子９の測温端子３９、４０は、周知の抵抗ブリッジ回路５３に接続されている。詳しくは、抵抗ブリッジ回路５３の４つの抵抗のうちの一つが測温素子９となるように接続されている。なお、ここでＶccは、例えば５Ｖである。
【００４４】
また、抵抗ブリッジ回路５３の所定の抵抗間の一対の出力が、差動アンプ５５に入力するように接続され、差動アンプ５５の出力側は、Ａ／Ｄコンバータ５７の入力側に接続され、Ａ／Ｄコンバータ５７の出力側は、周知のマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）５９の入力側に接続されている。
【００４５】
これにより、抵抗ブリッジ回路５３の所定の抵抗間（Ｒ1〜Ｒ2間とＲ3〜ＲX間）の電位差に対応した電圧（Ｖｔ）が差動アンプ５５から出力され、この出力がＡ／Ｄコンバータ５７でデジタル信号に変換され、このデジタル信号がＭＣＵ５９に入力する。
【００４６】
即ち、測定素子９の抵抗値に対応した出力（電圧）がＭＣＵ５９に入力されるので、ＭＣＵ５９では、その値（電圧）に基づいて、（電圧と温度との関係を示すマップや演算式を用いて）弾性波フィルタ素子７近傍の温度を算出することができる。
【００４７】
一方、ＭＣＵ５９の出力端には、Ｄ／Ａコンバータ６１が接続され、Ｄ／Ａコンバータ６１の出力側には、アンプ６３が接続され、アンプ６３の出力側には（例えばＰＮＰ型の）トランジスタ６５が接続されている（ベースに接続）。
【００４８】
また、ヒータ素子１１の一方のヒータ端子４３には、トランジスタ６５のコレクタが接続され、他方のヒータ端子４４がグランド（ＧＮＤ）に接続されている。なお、エミッタには、Ｖcc電圧が印加されている。
【００４９】
従って、ヒータ素子１１を作動させる場合に、ＭＣＵ５９から、目標温度に対応した制御信号が出力されると、この制御信号は、Ｄ／Ａコンバータ６１によってアナログ信号に変換され、アンプ６３によって増幅され、その電圧信号（Ｖｈ）がトランジスタ６５のベースに印加される。これにより、電圧信号（Ｖｈ）に対応して、トランジスタ６５を介して、ヒータ素子１１に、（目標温度を実現するような）電流が流れるので、ヒータ素子１１により、弾性波フィルタ素子７を目標温度に加熱することができる。
【００５０】
なお、ＭＣＵ５９では、測温素子９によって得られた抵抗値の情報（即ち温度情報）に基づいて、弾性波フィルタ素子７を所望の温度に制御する周知のフィードバック制御を行う。
【００５１】
ｃ）次に、弾性波フィルタ素子７の温度を制御した場合の動作について、図４及び図５に基づいて説明する。
図４（ａ）は、圧電基板の温度特性（具体的にはＳＴカット水晶による基準周波数からの相対変化）を示したグラフであり、同図に示す様に、弾性波フィルタ素子７の温度を変化させた場合には、「Δｆ／ｆ」で示される弾性波フィルタ素子７の周波数特性（ここでは、中心周波数からのずれの程度）が変化する。
【００５２】
なお、図４（ａ）において、「ｆ」とは中心周波数（弾性波フィルタ素子７の通過帯域の中心の周波数）を示し、「Δｆ／ｆ」とは中心周波数からのずれを示している。また、同図の横軸における「０」とは、例えば基準温度２５℃を示し、縦軸における「０」とは、基準温度での中心周波数を示している。
【００５３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のグラフにおける各位置の例（Ｘ）〜（Ｚ）に対応して、それぞれ周波数と利得との関係を示すフィルタ特性を示したものである。
同図から明らかな様に、弾性波フィルタ素子７の温度が変化すると、その周波数特性（特に通過帯域）が変化することが分かる。つまり、温度を制御することにより、所望の通過帯域を設定できることが分かる。具体的には、弾性波フィルタ素子７の温度を高くすると、（通過帯域幅を変更することなく）通過帯域を周波数の小さい側に変更できることが分かる。
【００５４】
詳しくは、図５に示す様に、ヒータ素子１１に対する印加電圧（Ｖｈ）を変化させると、それに対応して、弾性波フィルタ素子１１の温度が変化するので、弾性波フィルタ素子７の周波数特性（即ち、中心周波数及び中心周波数を中心とする通過帯域）が変化することが分かる。
【００５５】
また、その際には、測温素子９の温度も同様に変化するので、その抵抗も変化することが分かる。つまり、測温素子９の温度変化（抵抗変化）に対応して、弾性波フィルタ素子７の周波数特性が変化することが分かる
ｄ）この様に、本実施例の弾性波フィルタ１は、圧電基板３の薄肉部分（ダイアフラム部５）の表面に、弾性波フィルタ素子７と測温素子９とヒータ素子１１とが密着して形成されており、特に弾性波フィルタ素子７は温度によってその周波数特性（例えば通過帯域）が変化するものである。
【００５６】
従って、本実施例では、簡易な構成の弾性波フィルタ１であるにもかからず、ヒータ素子１１によって弾性波フィルタ素子７の温度を変化させることにより、弾性波フィルタ素子７の周波数特性をリアルタイムで任意に変化させることができる。
【００５７】
また、弾性波フィルタ素子７の温度は、弾性波フィルタ素子７に近接して配置された測温素子９（詳しくは白金抵抗体パターン３５）によって精度良く検知できるので、弾性波フィルタ素子７の周波数特性を正確に把握することができる。
【００５８】
更に、本実施例では、弾性波フィルタ素子７と測温素子９の周囲を囲むように、ヒータ素子１１を設けるので、弾性波フィルタ素子７と測温素子９とを同様に加熱することができ、よって、測温素子９による温度測定の精度を高めることができる。
【００５９】
特に、本実施例では、測温素子９によって弾性波フィルタ素子７の温度を測定しながら、ヒータ素子１１によって弾性波フィルタ素子７を加熱して、弾性波フィルタ素子７を所望の温度（目標温度）にフィードバック制御することができる。この制御により、周囲の温度にかかわらず、弾性波フィルタ素子７の周波数特性を、安定的に所望の特性に調節することができる。
【００６０】
しかも、本実施例では、薄肉のダイアフラム部５の同一表面に、弾性波フィルタ素子７と測温素子９とヒータ素子１１とを形成している。そのため、熱容量が小さく、ヒータ素子１１によって加熱する場合に、速やかに周波数特性を変化させることができる（即ち、可変追従速度を向上することができる）とともに、消費電力を低減することができる。また、弾性波フィルタ１の機能集約による小型化や低価格化が可能である。
【実施例２】
【００６１】
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は簡略化する。
ａ）まず、本実施例の弾性波フィルタの構成について説明する。
図６に示す様に、本実施例の弾性波フィルタ７１は、左右対称に形成されている。つまり、弾性波フィルタ７１は、長方形状の圧電基板７３の長手方向に沿って、同様な形状の第１ダイアフラム部７５と第２ダイアフラム部７７とを備えるとともに、これらのダイアフラム部７５、７７の各位置に、前記実施例１の弾性波フィルタとほぼ同様な構造の第１弾性波フィルタ７９と第２弾性波フィルタ８１とを、左右対称になるように備えたものである。
【００６２】
詳しくは、（同図左側の）入力信号が入力する側の第１弾性波フィルタ７９は、第１ダイアフラム部７５の同一表面上に、前記実施例１と同様に、第１入力電極８３及び第１出力電極８５を有する第１弾性波フィルタ素子８７と、第１弾性波フィルタ素子８７の両側方（図６（ａ）の上下方向）に配置されて第１弾性波フィルタ素子８７の温度を測定する第１測温素子８９と、第１弾性波フィルタ素子８７及び第１測温素子８９の周囲を囲む様に配置されて第１弾性波フィルタ素子８７及び第１測温素子８９を加熱する第１ヒータ素子９１とを備えている。
【００６３】
また、第１弾性波フィルタ素子８７の第１入力電極８３は一対の第１入力端子９３、９５に接続され、第１測温素子８９は一対の第１測温端子９７、９９に接続され、第１ヒータ素子９１は一対の第１ヒータ端子１０１、１０３に接続されている。
【００６４】
なお、第１入力端子９３、９５には入力信号が印加され、第１測温端子９７、９９は前記実施例１とほぼ同様な制御装置（図示せず）の入力側に接続され、第１ヒータ端子１０１、１０３は制御装置の出力側に接続されている。
【００６５】
同様に、（同図右側の）出力信号が出力する側の第２弾性波フィルタ８１は、第２ダイアフラム部７７の同一表面上に、前記実施例１と同様に、第２入力電極１０５及び第２出力電極１０７を有する第２弾性波フィルタ素子１０９と、第２弾性波フィルタ素子１０９の両側方（図６（ａ）の上下方向）に配置されて第２弾性波フィルタ素子１０９の温度を測定する第２測温素子１１１と、第２弾性波フィルタ素子１０９及び第２測温素子１１１の周囲を囲む様に配置されて第２弾性波フィルタ素子１０９及び第２測温素子１１１を加熱する第２ヒータ素子１１３を備えている。
【００６６】
また、第２弾性波フィルタ素子１０９の第２出力電極１０７は一対の第２出力端子１１５、１１７に接続され、第２測温素子１１１は一対の第２測温端子１１９、１２１に接続され、第２ヒータ素子１１３は一対の第２ヒータ端子１２３、１２５に接続されている。
【００６７】
なお、第２出力端子１１５、１１７からはフィルタリング後の出力信号が出力され、第２測温端子１１９、１２１は前記制御装置の入力側に接続され、第２ヒータ端子１２３、１２５は制御装置の出力側に接続されている。
【００６８】
特に本実施例では、第１弾性波フィルタ素子８７の第１入力電極８３及び第１出力電極８５と、第２弾性波フィルタ素子１０９の第２入力電極１０５及び第２出力電極１０７とが、図６（ａ）の左右方向に一直線上に配置されるとともに、第１出力電極８５と第２入力電極１０５とが電気的に接続されている。
【００６９】
つまり、図７に示す様に、第１出力電極８５の一方の櫛歯電極１２７が、一方のリード部１２９を介して、第２出力電極１０５の一方の櫛歯電極１３１に接続されるとともに、第１出力電極８５の他方の櫛歯電極１３３が、他方のリード部１３５を介して、第２出力電極１０５の他方の櫛歯電極１３７に接続されている。
【００７０】
これにより、第１入力電極８５にて弾性表面波から高周波に変換された信号が、両リード部１２９、１３５を介して第２出力電極１０５に伝達されるとともに、その第２出力電極１０５にて弾性表面波に変換される。
【００７１】
ｂ）次に、本実施例の弾性波フィルタ７１の動作について説明する。
・図８（ａ）は、第１弾性波フィルタ素子８７と第２弾性波フィルタ素子１０９とを、同じ温度に制御した場合の周波数特性を示している。
【００７２】
同図に示す様に、両弾性波フィルタ素子８７、１０９を同じ温度に制御した場合には、第１弾性波フィルタ素子８７単体の周波数特性は、同図の素子１特性に示される遮断特性と帯域幅特性となり、同様な構造の第２弾性波フィルタ素子１０９単体の周波数特性も、同図の素子２特性に示される遮断特性及び帯域幅特性となる。
【００７３】
しかし、本実施例の様に、第１弾性波フィルタ素子８７と第２弾性波フィルタ素子１０９とを直列に接続した弾性波フィルタ７１の場合には、その周波数特性は、同図の合成特性に示す遮断特性及び帯域幅特性となる。
【００７４】
つまり、弾性波フィルタ７１の帯域幅特性は、第１弾性波フィルタ素子８７単体や第２弾性波フィルタ素子１０９単体と同様であるが、（グラフの実線の傾斜で示される）遮断特性は、第１弾性波フィルタ素子８７単体や第２弾性波フィルタ素子１０９単体より向上している（傾斜が急である）。
【００７５】
これにより、弾性波フィルタ７１にて通過させる高周波信号と阻止する高周波信号とを明瞭に区分することができる。
・図８（ｂ）は、第１弾性波フィルタ素子８７と第２弾性波フィルタ素子１０９とを、独立して異なる温度に制御した場合の周波数特性を示している。
【００７６】
同図に示す様に、両弾性波フィルタ素子８７、１０９を異なる温度に制御した場合、具体的には、第１弾性波フィルタ素子８７の温度を第２弾性波フィルタ素子１０９の温度より高く制御した場合には、第１弾性波フィルタ素子８７単体の周波数特性は、同図の素子１特性に示される遮断特性と帯域幅特性となり、第２弾性波フィルタ素子１０９単体の周波数特性は、同図の素子２特性に示される遮断特性及び帯域幅特性となる。
【００７７】
即ち、第１弾性波フィルタ素子８７単体の通過帯域よりも第２弾性波フィルタ素子１０９単体の通過帯域の方が、（一部が重複するようにして）高周波側に僅かにずれる。
そして、本実施例の様に、第１弾性波フィルタ素子８７と第２弾性波フィルタ素子１０９とを直列に接続した弾性波フィルタ７１の場合には、各弾性波フィルタ素子８７、１０９を異なる温度に制御すると、その周波数特性は、同図の合成特性に示す遮断特性及び帯域幅特性となる。
【００７８】
つまり、弾性波フィルタ７１の遮断特性（グラフの傾斜）は、第１弾性波フィルタ素子８７単体や第２弾性波フィルタ素子１０９単体と同様であるが、その通過帯域幅は、第１弾性波フィルタ素子８７単体や第２弾性波フィルタ素子１０９単体より狭くなる。
【００７９】
これにより、弾性波フィルタ７１にて通過させる高周波信号の範囲（通過帯域幅）を狭くすることができる。
ｃ）この様に、本実施例では、第１弾性波フィルタ素子８７の第１出力電極８５と第２弾性波フィルタ素子１０９の第２入力電極１０５とを電気的に接続した構成において、第１弾性波フィルタ素子８７の第１入力電極８３に高周波信号（入力信号）を入力するとともに、第２弾性波フィルタ素子１０９の第２出力電極１０７から高周波信号（出力信号）を出力する構成とし、更に、各弾性波フィルタ素子８７、１０９の温度を、所望の温度に独立して制御する構成としている。
【００８０】
これにより、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、弾性波フィルタ７１の遮断特性と帯域幅特性をリアルタイムで所望の特性に可変にすることができるという顕著な効果を奏する。
【００８１】
なお、本発明は、前記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
（１）例えば前記実施例２では、第１弾性波フィルタ素子と第２弾性波フィルタ素子とを、同じ温度で同様な周波数特性を有する様な同様なハード構成としたが、同じ温度でも異なる周波数特性を有する様に、異なる同様なハード構成（例えば圧電基板の構成や櫛歯電極の構成を違えたもの）としてもよい。
【００８２】
（２）また、３個以上の弾性波フィルタ素子を接続した構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１、７１…弾性波フィルタ
３、７３…圧電基板
５…ダイアフラム部
７…弾性波フィルタ素子
９…測温素子
１１…ヒータ素子
１７…入力電極
１９…出力電極
７５…第１ダイアフラム部
７７…第２ダイアフラム部
７９…第１弾性波フィルタ
８１…第２弾性波フィルタ
８３…第１入力電極
８５…第１出力電極
８７…第１弾性波フィルタ素子
８９…第１測温素子
９１…第１ヒータ素子
１０５…第２入力電極
１０７…第２出力電極
１０９…第２弾性波フィルタ素子
１１１…第２測温素子
１１３…第２ヒータ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば放送機器、通信機器、計測機器等の分野において、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を利用して、高周波信号のフィルタリングを行う弾性波フィルタと、その弾性波フィルタの動作の制御を行う弾性波フィルタの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、例えば携帯電話などの用途において、その性能の向上に伴い、高周波フィルタの周波数特性（例えば通過帯域の範囲等）をリアルタイムで可変したいという要求が多くなっており、例えば特許文献１では、フィルタを構成する回路に、電圧でインピーダンスを変化させることが可能な素子を用いる方法が提案されている。
【０００３】
また、高周波フィルタとしては、構造が簡単で周波数特性が良いとされているものに、弾性表面波を利用した弾性波フィルタ（即ち弾性表面波フィルタ）があるが、この弾性表面波フィルタには、周波数特性を可変とするものは無い。
【０００４】
なお、この弾性表面波フィルタとは、圧電基板等の表面を伝達する弾性表面波の特性を利用して高周波信号のフィルタリングを行うものである（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３５１０３号公報
【特許文献２】特開昭４９−０６６０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１の技術では、共振素子と電圧制御型インピーダンス可変素子とを接続して１又は複数の電圧制御型周波数可変素子を構成しているので、構造が複雑になるという問題があった。
【０００７】
また、前記弾性表面波フィルタは、周波数特性を可変とするものはないので、周波数特性を可変とするためには、複数のフィルタを並列に接続する必要があり、その場合も構造が複雑になるという問題があった。
【０００８】
特に、弾性表面波フィルタにおいては、温度が変化すると、回路を構成する素子の特性の変化によって、周波数特性が変化するので、その対策も必要である。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、弾性表面波を利用して高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタにおいて、簡易な構成で周波数特性を可変にできるとともに、温度変化に対して好適に対応できる弾性波フィルタ及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、請求項１に記載の様に、高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタにおいて、一部を他の部位より薄肉にしてダイアフラム形状とした基板を用いるとともに、該基板の薄肉部分（例えばダイアフラム部）の表面に、弾性表面波を利用して高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタ素子（例えば弾性表面波フィルタ素子）と、周囲の温度を測定する測温素子と、周囲の加熱を行うヒータ素子とを密着して形成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、基板の薄肉部分（ダイアフラム部）の表面に、弾性波フィルタ素子と測温素子とヒータ素子とが密着して形成されており、この弾性波フィルタ素子は、温度によってその周波数特性（例えば通過帯域）が変化する。
【００１１】
従って、本発明の弾性波フィルタ素子を用いることにより、簡易な構成にもかからず、ヒータ素子によって弾性波フィルタ素子の温度を変化させて、弾性波フィルタ素子の周波数特性をリアルタイムで任意に変化させることができる。
【００１２】
また、弾性波フィルタ素子の温度は、測温素子によって検知できるので、弾性波フィルタ素子の周波数特性を正確に把握することができる。
更に、本発明の弾性波フィルタ素子を用いる場合には、測温素子によって弾性波フィルタ素子の温度を測定しながら、ヒータ素子によって弾性波フィルタ素子を加熱して、弾性波フィルタ素子を所望の温度（目標温度）に制御することができる。これにより、周囲の温度にかかわらず、弾性波フィルタ素子の周波数特性を、安定的に所望の特性に調節することができる。
【００１３】
しかも、本発明では、基板の薄肉部分（ダイアフラム部）の表面に、弾性波フィルタ素子と測温素子とヒータ素子とが形成されている。そのため、熱容量が小さく、ヒータ素子によって加熱する場合に、速やかに周波数特性を変化させることができる（即ち、可変追従速度を向上することができる）。また、消費電力を低減することができる。更に、弾性波フィルタの機能集約による小型化や低価格化が可能である。
【００１４】
ここで、前記弾性波フィルタ素子としては、例えば圧電基板上に少なくとも一対の櫛歯電極等からなる電極（入力電極と出力電極）を配置した構成を採用できる。なお、圧電基板の材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等を採用できる。また、入力電極と出力電極の材料としては、白金、金、アルミニウム等を採用できる。
【００１５】
前記測温素子としては、例えば自身の温度によって抵抗が変化する材料からなる抵抗体パターンを採用できる。なお、測温素子の材料としては、白金、金、イリジウム、ロジウム等を採用できる。
【００１６】
前記ヒータ素子としては、例えば白金、ニッケル・クロム合金等からなるヒータパターンを採用できる。
（２）本発明では、請求項２に記載の様に、圧電材料を用いた基板の同一平面上に、弾性波フィルタ素子と測温素子とヒータ素子とをパターン形成することができる。
【００１７】
これにより、ダイアフラム部における構成を一層薄肉にできるので、周波数特性をより速く変化させることができる。
（３）本発明では、請求項３に記載の様に、弾性波フィルタ素子に近接して、測温素子を設けることができる。
【００１８】
つまり、測温素子を弾性波フィルタ素子に近接して配置することにより、弾性波フィルタ素子の温度（従って弾性波フィルタ素子の周波数特性）を、精度良く把握することができる。
【００１９】
なお、ここで、「近接」とは、５００μｍ以内の範囲を示している。
（４）本発明では、請求項４に記載の様に、弾性波フィルタ素子と測温素子との周囲を囲むように、ヒータ素子を設けることができる。
【００２０】
これにより、弾性波フィルタ素子と測温素子とを同様に加熱することができるので、測温素子による（弾性波フィルタ素子の）温度測定の精度を高めることができる。
（５）本発明では、請求項５に記載の様に、弾性波フィルタ素子を複数備えるとともに、第１の弾性波フィルタ素子の弾性表面波の入力側の電極（例えば入力電極）と、第２の弾性波フィルタ素子の弾性表面波の出力側の電極（例えば出力電極）とを、電気的に接続することができる。
【００２１】
ここでは、複数の弾性波フィルタ素子を用いた例を示している。
これにより、第１の弾性波フィルタ素子の温度と第２の弾性波フィルタ素子の温度とを独立して制御することができるので、遮断特性と帯域幅特性とを選択的に可変にすることができる。
【００２２】
例えば、第１の弾性波フィルタ素子と第２の弾性波フィルタ素子とを同じ温度に制御したり、異なる温度に制御にすることにより、弾性波フィルタの周波数特性を任意に設定することができる。
【００２３】
なお、第１の弾性波フィルタ素子と第２の弾性波フィルタ素子とは、同じハード構成（従って同じ温度では同じ周波数特性）とすることができる。また、両弾性波フィルタ素子を、異なるハード構成（従って同じ温度でも異なる周波数特性）としてもよい。
【００２４】
（６）本発明は、請求項６に記載の様に、前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタの制御方法であって、前記測温素子によって測定した温度に基づいて、前記ヒータ素子による加熱状態を調節して、前記弾性波フィルタ素子の温度を目標温度に制御することを特徴とする。
【００２５】
本発明では、測温素子によって測定した温度に基づいて、ヒータ素子による加熱状態を調節して、弾性波フィルタ素子の温度を目標温度に制御するので、周囲の温度にかかわらず、弾性波フィルタ素子の周波数特性を、安定的に所望の特性に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は実施例１の弾性波フィルタを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図２】（ａ）は弾性波フィルタ素子の入力電極及び出力電極を示す平面図、（ｂ）は測温素子の蛇行部を示す平面図である。
【図３】弾性波フィルタ及びその制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は弾性波フィルタの温度と周波数変化との関係を示すグラフ、（ｂ）は周波数と利得との関係を示す説明図である。
【図５】弾性波フィルタ素子の通過帯域と測温素子の抵抗とヒータ素子の印加電圧との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は実施例２の弾性波フィルタを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図７】第１、第２弾性波フィルタ素子の第１、第２入力電極及び第１、第２出力電極を示す平面図である。
【図８】（ａ）は第１、第２弾性波フィルタ素子を同じ温度に制御した場合の周波数と利得との関係を示す説明図、（ｂ）は第１、第２弾性波フィルタ素子を異なる温度に制御した場合の周波数と利得との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２８】
本実施例の弾性波フィルタは、弾性表面波（ＳＡＷ）を利用して高周波信号のフィルタリングを行うとともに、温度に応じて周波数特性（例えば通過帯域）を変化させることができる弾性表面波フィルタである。
【００２９】
ａ）まず、本実施例の弾性波フィルタの構成について、図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示す様に、本実施例の弾性波フィルタ１は、中央部を周囲より薄肉にしたダイアフラム構造を有しており、圧電基板３の薄肉部分（ダイアフラム部）５の同一表面（表側：図１（ｂ）上方）に、弾性表面波を利用して高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタ素子（弾性表面波フィルタ素子）７と、周囲の温度を測定する測温素子９と、周囲の加熱を行うヒータ素子１１とを密着して形成したものである。以下、各構成について説明する。
【００３０】
・前記圧電基板３は、例えば縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚み０．５ｍｍのＳＴ−Ｘ水晶基板（単結晶）からなる基板である。
この圧電基板３の中央の表側には、周囲の枠部１３より薄肉とされた例えば縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚み３μｍの前記ダイアフラム部５が形成されている。つまり、圧電基板３の中央の裏側が切り欠かかれて凹部１５となっており、この凹部１５によって薄肉のダイアフラム部５が構成されている。
【００３１】
・前記弾性波フィルタ素子７は、同一方向（同図左右方法）に沿って、高周波信号（入力信号）が入力して弾性表面波を励起させる入力電極１７と、入力電極１７よって励起された弾性表面波を受信して高周波信号（出力信号）を発生させる出力電極１９とを備えている。
【００３２】
この入力電極１７及び出力電極１９は、図２（ａ）に示す様に、それぞれ対向する一対の櫛歯電極２０〜２４から構成されており、この対向する櫛歯電極２０〜２４では、図左右方向と垂直に伸びる櫛歯（電極指）２５が、交互に入り込むように配置されている。
【００３３】
なお、櫛歯電極２０〜２４としては、例えば、厚さ０．５μｍの白金からなり、電極幅（電極指の幅）：１．２μｍ、電極間隔（電極指の間隔）：１．８μｍ、対数：１００対になどに設定されている。
【００３４】
図１に戻り、前記入力電極１７の一対の櫛歯電極２０、２１は、それぞれリード部２７、２８を介して、枠部１３に設けられた一対の入力端子２９、３０に接続されている。なお、この入力端子２９、３０に外部から入力信号が入力される。
【００３５】
同様に、前記出力電極１９の一対の櫛歯電極２３、２４は、それぞれリード部３１、３２を介して、枠部１３に設けられた一対の出力端子３３、３４に接続されている。なお、この出力端子３３、３４から出力信号が外部に出力される。
【００３６】
・前記測温素子９は、温度によって自身の抵抗が変化する素子であり、例えば白金からなる厚み０．５μｍ×幅５μｍの白金抵抗体パターン３５からなる。この白金抵抗体パターン３５は、図２（ｂ）に示す様に、蛇行形状に形成された蛇行部３７を備えており、この蛇行部３７は、図１（ａ）に示す様に、前記入力電極１７及び出力電極１９の両側（図１（ａ）の上下方向）に沿って、僅かな隙間（例えば１００〜２００μｍ）を保って、入力電極１７及び出力電極１９の近傍に形成されている。
【００３７】
この白金抵抗体パターン３５は、入力電極１７及び出力電極１９と、両入力端子２９、３０とを囲んで一周するように配置されており、その両端は、枠部１３に形成された測温端子３９、４０にそれぞれ接続されている。
【００３８】
従って、この両測温端子３９、４０間に通電することにより、白金抵抗体パターン３５の抵抗値を求めることができ、この抵抗値から、弾性波フィルタ素子７の温度を検知することができる。
【００３９】
・前記ヒータ素子１１は、電圧を印加することによって発熱する素子であり、例えば白金からなる厚み０．５μｍ×幅５０μｍのヒータパターン４１からなる。このヒータパターン４１は、ダイアフラム部５にて、蛇行状に形成されるとともに、白金抵抗体パターン３５の外側を囲んで一周するように配置されており、その両端は、枠部１３に形成されたヒータ端子４３、４４にそれぞれ接続されている。
【００４０】
従って、この両ヒータ端子４３、４４間に電圧を印加することにより、測温素子９及び弾性波フィルタ素子７を加熱することができる。
なお、上述した弾性波フィルタ１を製造する場合には、下記の方法を採用できる。
【００４１】
まず、圧電基板３の表面に、例えばスパッタリング法にて金属（白金）膜を成膜し、フォトリソグラフィーにて、入力電極１７、出力電極１９、白金抵抗体パターン３５、ヒータパターン４１等に対応する形状にマスキングする。そして、エッチングにより、入力電極１７、出力電極１９、白金抵抗体パターン３５、ヒータパターン４１等をパターンニングする。その後、例えばエッチングによって、圧電基板３の裏側に凹部１５を形成することによって、ダイアフラム部５を形成する。
【００４２】
ｂ）次に、本実施例の弾性波フィルタ１及びその制御装置の電気的構成について、図３に基づいて説明する。
図３に示す様に、本実施例の弾性波フィルタ１は、制御装置５１に接続されてその動作が制御されるものである。
【００４３】
弾性波フィルタ１の測温素子９の測温端子３９、４０は、周知の抵抗ブリッジ回路５３に接続されている。詳しくは、抵抗ブリッジ回路５３の４つの抵抗のうちの一つが測温素子９となるように接続されている。なお、ここでＶccは、例えば５Ｖである。
【００４４】
また、抵抗ブリッジ回路５３の所定の抵抗間の一対の出力が、差動アンプ５５に入力するように接続され、差動アンプ５５の出力側は、Ａ／Ｄコンバータ５７の入力側に接続され、Ａ／Ｄコンバータ５７の出力側は、周知のマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）５９の入力側に接続されている。
【００４５】
これにより、抵抗ブリッジ回路５３の所定の抵抗間（Ｒ1〜Ｒ2間とＲ3〜ＲX間）の電位差に対応した電圧（Ｖｔ）が差動アンプ５５から出力され、この出力がＡ／Ｄコンバータ５７でデジタル信号に変換され、このデジタル信号がＭＣＵ５９に入力する。
【００４６】
即ち、測定素子９の抵抗値に対応した出力（電圧）がＭＣＵ５９に入力されるので、ＭＣＵ５９では、その値（電圧）に基づいて、（電圧と温度との関係を示すマップや演算式を用いて）弾性波フィルタ素子７近傍の温度を算出することができる。
【００４７】
一方、ＭＣＵ５９の出力端には、Ｄ／Ａコンバータ６１が接続され、Ｄ／Ａコンバータ６１の出力側には、アンプ６３が接続され、アンプ６３の出力側には（例えばＰＮＰ型の）トランジスタ６５が接続されている（ベースに接続）。
【００４８】
また、ヒータ素子１１の一方のヒータ端子４３には、トランジスタ６５のコレクタが接続され、他方のヒータ端子４４がグランド（ＧＮＤ）に接続されている。なお、エミッタには、Ｖcc電圧が印加されている。
【００４９】
従って、ヒータ素子１１を作動させる場合に、ＭＣＵ５９から、目標温度に対応した制御信号が出力されると、この制御信号は、Ｄ／Ａコンバータ６１によってアナログ信号に変換され、アンプ６３によって増幅され、その電圧信号（Ｖｈ）がトランジスタ６５のベースに印加される。これにより、電圧信号（Ｖｈ）に対応して、トランジスタ６５を介して、ヒータ素子１１に、（目標温度を実現するような）電流が流れるので、ヒータ素子１１により、弾性波フィルタ素子７を目標温度に加熱することができる。
【００５０】
なお、ＭＣＵ５９では、測温素子９によって得られた抵抗値の情報（即ち温度情報）に基づいて、弾性波フィルタ素子７を所望の温度に制御する周知のフィードバック制御を行う。
【００５１】
ｃ）次に、弾性波フィルタ素子７の温度を制御した場合の動作について、図４及び図５に基づいて説明する。
図４（ａ）は、圧電基板の温度特性（具体的にはＳＴカット水晶による基準周波数からの相対変化）を示したグラフであり、同図に示す様に、弾性波フィルタ素子７の温度を変化させた場合には、「Δｆ／ｆ」で示される弾性波フィルタ素子７の周波数特性（ここでは、中心周波数からのずれの程度）が変化する。
【００５２】
なお、図４（ａ）において、「ｆ」とは中心周波数（弾性波フィルタ素子７の通過帯域の中心の周波数）を示し、「Δｆ／ｆ」とは中心周波数からのずれを示している。また、同図の横軸における「０」とは、例えば基準温度２５℃を示し、縦軸における「０」とは、基準温度での中心周波数を示している。
【００５３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のグラフにおける各位置の例（Ｘ）〜（Ｚ）に対応して、それぞれ周波数と利得との関係を示すフィルタ特性を示したものである。
同図から明らかな様に、弾性波フィルタ素子７の温度が変化すると、その周波数特性（特に通過帯域）が変化することが分かる。つまり、温度を制御することにより、所望の通過帯域を設定できることが分かる。具体的には、弾性波フィルタ素子７の温度を高くすると、（通過帯域幅を変更することなく）通過帯域を周波数の小さい側に変更できることが分かる。
【００５４】
詳しくは、図５に示す様に、ヒータ素子１１に対する印加電圧（Ｖｈ）を変化させると、それに対応して、弾性波フィルタ素子１１の温度が変化するので、弾性波フィルタ素子７の周波数特性（即ち、中心周波数及び中心周波数を中心とする通過帯域）が変化することが分かる。
【００５５】
また、その際には、測温素子９の温度も同様に変化するので、その抵抗も変化することが分かる。つまり、測温素子９の温度変化（抵抗変化）に対応して、弾性波フィルタ素子７の周波数特性が変化することが分かる
ｄ）この様に、本実施例の弾性波フィルタ１は、圧電基板３の薄肉部分（ダイアフラム部５）の表面に、弾性波フィルタ素子７と測温素子９とヒータ素子１１とが密着して形成されており、特に弾性波フィルタ素子７は温度によってその周波数特性（例えば通過帯域）が変化するものである。
【００５６】
従って、本実施例では、簡易な構成の弾性波フィルタ１であるにもかからず、ヒータ素子１１によって弾性波フィルタ素子７の温度を変化させることにより、弾性波フィルタ素子７の周波数特性をリアルタイムで任意に変化させることができる。
【００５７】
また、弾性波フィルタ素子７の温度は、弾性波フィルタ素子７に近接して配置された測温素子９（詳しくは白金抵抗体パターン３５）によって精度良く検知できるので、弾性波フィルタ素子７の周波数特性を正確に把握することができる。
【００５８】
更に、本実施例では、弾性波フィルタ素子７と測温素子９の周囲を囲むように、ヒータ素子１１を設けるので、弾性波フィルタ素子７と測温素子９とを同様に加熱することができ、よって、測温素子９による温度測定の精度を高めることができる。
【００５９】
特に、本実施例では、測温素子９によって弾性波フィルタ素子７の温度を測定しながら、ヒータ素子１１によって弾性波フィルタ素子７を加熱して、弾性波フィルタ素子７を所望の温度（目標温度）にフィードバック制御することができる。この制御により、周囲の温度にかかわらず、弾性波フィルタ素子７の周波数特性を、安定的に所望の特性に調節することができる。
【００６０】
しかも、本実施例では、薄肉のダイアフラム部５の同一表面に、弾性波フィルタ素子７と測温素子９とヒータ素子１１とを形成している。そのため、熱容量が小さく、ヒータ素子１１によって加熱する場合に、速やかに周波数特性を変化させることができる（即ち、可変追従速度を向上することができる）とともに、消費電力を低減することができる。また、弾性波フィルタ１の機能集約による小型化や低価格化が可能である。
【実施例２】
【００６１】
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は簡略化する。
ａ）まず、本実施例の弾性波フィルタの構成について説明する。
図６に示す様に、本実施例の弾性波フィルタ７１は、左右対称に形成されている。つまり、弾性波フィルタ７１は、長方形状の圧電基板７３の長手方向に沿って、同様な形状の第１ダイアフラム部７５と第２ダイアフラム部７７とを備えるとともに、これらのダイアフラム部７５、７７の各位置に、前記実施例１の弾性波フィルタとほぼ同様な構造の第１弾性波フィルタ７９と第２弾性波フィルタ８１とを、左右対称になるように備えたものである。
【００６２】
詳しくは、（同図左側の）入力信号が入力する側の第１弾性波フィルタ７９は、第１ダイアフラム部７５の同一表面上に、前記実施例１と同様に、第１入力電極８３及び第１出力電極８５を有する第１弾性波フィルタ素子８７と、第１弾性波フィルタ素子８７の両側方（図６（ａ）の上下方向）に配置されて第１弾性波フィルタ素子８７の温度を測定する第１測温素子８９と、第１弾性波フィルタ素子８７及び第１測温素子８９の周囲を囲む様に配置されて第１弾性波フィルタ素子８７及び第１測温素子８９を加熱する第１ヒータ素子９１とを備えている。
【００６３】
また、第１弾性波フィルタ素子８７の第１入力電極８３は一対の第１入力端子９３、９５に接続され、第１測温素子８９は一対の第１測温端子９７、９９に接続され、第１ヒータ素子９１は一対の第１ヒータ端子１０１、１０３に接続されている。
【００６４】
なお、第１入力端子９３、９５には入力信号が印加され、第１測温端子９７、９９は前記実施例１とほぼ同様な制御装置（図示せず）の入力側に接続され、第１ヒータ端子１０１、１０３は制御装置の出力側に接続されている。
【００６５】
同様に、（同図右側の）出力信号が出力する側の第２弾性波フィルタ８１は、第２ダイアフラム部７７の同一表面上に、前記実施例１と同様に、第２入力電極１０５及び第２出力電極１０７を有する第２弾性波フィルタ素子１０９と、第２弾性波フィルタ素子１０９の両側方（図６（ａ）の上下方向）に配置されて第２弾性波フィルタ素子１０９の温度を測定する第２測温素子１１１と、第２弾性波フィルタ素子１０９及び第２測温素子１１１の周囲を囲む様に配置されて第２弾性波フィルタ素子１０９及び第２測温素子１１１を加熱する第２ヒータ素子１１３を備えている。
【００６６】
また、第２弾性波フィルタ素子１０９の第２出力電極１０７は一対の第２出力端子１１５、１１７に接続され、第２測温素子１１１は一対の第２測温端子１１９、１２１に接続され、第２ヒータ素子１１３は一対の第２ヒータ端子１２３、１２５に接続されている。
【００６７】
なお、第２出力端子１１５、１１７からはフィルタリング後の出力信号が出力され、第２測温端子１１９、１２１は前記制御装置の入力側に接続され、第２ヒータ端子１２３、１２５は制御装置の出力側に接続されている。
【００６８】
特に本実施例では、第１弾性波フィルタ素子８７の第１入力電極８３及び第１出力電極８５と、第２弾性波フィルタ素子１０９の第２入力電極１０５及び第２出力電極１０７とが、図６（ａ）の左右方向に一直線上に配置されるとともに、第１出力電極８５と第２入力電極１０５とが電気的に接続されている。
【００６９】
つまり、図７に示す様に、第１出力電極８５の一方の櫛歯電極１２７が、一方のリード部１２９を介して、第２出力電極１０５の一方の櫛歯電極１３１に接続されるとともに、第１出力電極８５の他方の櫛歯電極１３３が、他方のリード部１３５を介して、第２出力電極１０５の他方の櫛歯電極１３７に接続されている。
【００７０】
これにより、第１入力電極８５にて弾性表面波から高周波に変換された信号が、両リード部１２９、１３５を介して第２出力電極１０５に伝達されるとともに、その第２出力電極１０５にて弾性表面波に変換される。
【００７１】
ｂ）次に、本実施例の弾性波フィルタ７１の動作について説明する。
・図８（ａ）は、第１弾性波フィルタ素子８７と第２弾性波フィルタ素子１０９とを、同じ温度に制御した場合の周波数特性を示している。
【００７２】
同図に示す様に、両弾性波フィルタ素子８７、１０９を同じ温度に制御した場合には、第１弾性波フィルタ素子８７単体の周波数特性は、同図の素子１特性に示される遮断特性と帯域幅特性となり、同様な構造の第２弾性波フィルタ素子１０９単体の周波数特性も、同図の素子２特性に示される遮断特性及び帯域幅特性となる。
【００７３】
しかし、本実施例の様に、第１弾性波フィルタ素子８７と第２弾性波フィルタ素子１０９とを直列に接続した弾性波フィルタ７１の場合には、その周波数特性は、同図の合成特性に示す遮断特性及び帯域幅特性となる。
【００７４】
つまり、弾性波フィルタ７１の帯域幅特性は、第１弾性波フィルタ素子８７単体や第２弾性波フィルタ素子１０９単体と同様であるが、（グラフの実線の傾斜で示される）遮断特性は、第１弾性波フィルタ素子８７単体や第２弾性波フィルタ素子１０９単体より向上している（傾斜が急である）。
【００７５】
これにより、弾性波フィルタ７１にて通過させる高周波信号と阻止する高周波信号とを明瞭に区分することができる。
・図８（ｂ）は、第１弾性波フィルタ素子８７と第２弾性波フィルタ素子１０９とを、独立して異なる温度に制御した場合の周波数特性を示している。
【００７６】
同図に示す様に、両弾性波フィルタ素子８７、１０９を異なる温度に制御した場合、具体的には、第１弾性波フィルタ素子８７の温度を第２弾性波フィルタ素子１０９の温度より高く制御した場合には、第１弾性波フィルタ素子８７単体の周波数特性は、同図の素子１特性に示される遮断特性と帯域幅特性となり、第２弾性波フィルタ素子１０９単体の周波数特性は、同図の素子２特性に示される遮断特性及び帯域幅特性となる。
【００７７】
即ち、第１弾性波フィルタ素子８７単体の通過帯域よりも第２弾性波フィルタ素子１０９単体の通過帯域の方が、（一部が重複するようにして）高周波側に僅かにずれる。
そして、本実施例の様に、第１弾性波フィルタ素子８７と第２弾性波フィルタ素子１０９とを直列に接続した弾性波フィルタ７１の場合には、各弾性波フィルタ素子８７、１０９を異なる温度に制御すると、その周波数特性は、同図の合成特性に示す遮断特性及び帯域幅特性となる。
【００７８】
つまり、弾性波フィルタ７１の遮断特性（グラフの傾斜）は、第１弾性波フィルタ素子８７単体や第２弾性波フィルタ素子１０９単体と同様であるが、その通過帯域幅は、第１弾性波フィルタ素子８７単体や第２弾性波フィルタ素子１０９単体より狭くなる。
【００７９】
これにより、弾性波フィルタ７１にて通過させる高周波信号の範囲（通過帯域幅）を狭くすることができる。
ｃ）この様に、本実施例では、第１弾性波フィルタ素子８７の第１出力電極８５と第２弾性波フィルタ素子１０９の第２入力電極１０５とを電気的に接続した構成において、第１弾性波フィルタ素子８７の第１入力電極８３に高周波信号（入力信号）を入力するとともに、第２弾性波フィルタ素子１０９の第２出力電極１０７から高周波信号（出力信号）を出力する構成とし、更に、各弾性波フィルタ素子８７、１０９の温度を、所望の温度に独立して制御する構成としている。
【００８０】
これにより、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、弾性波フィルタ７１の遮断特性と帯域幅特性をリアルタイムで所望の特性に可変にすることができるという顕著な効果を奏する。
【００８１】
なお、本発明は、前記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
（１）例えば前記実施例２では、第１弾性波フィルタ素子と第２弾性波フィルタ素子とを、同じ温度で同様な周波数特性を有する様な同様なハード構成としたが、同じ温度でも異なる周波数特性を有する様に、異なる同様なハード構成（例えば圧電基板の構成や櫛歯電極の構成を違えたもの）としてもよい。
【００８２】
（２）また、３個以上の弾性波フィルタ素子を接続した構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１、７１…弾性波フィルタ
３、７３…圧電基板
５…ダイアフラム部
７…弾性波フィルタ素子
９…測温素子
１１…ヒータ素子
１７…入力電極
１９…出力電極
７５…第１ダイアフラム部
７７…第２ダイアフラム部
７９…第１弾性波フィルタ
８１…第２弾性波フィルタ
８３…第１入力電極
８５…第１出力電極
８７…第１弾性波フィルタ素子
８９…第１測温素子
９１…第１ヒータ素子
１０５…第２入力電極
１０７…第２出力電極
１０９…第２弾性波フィルタ素子
１１１…第２測温素子
１１３…第２ヒータ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタにおいて、
一部を他の部位より薄肉にしてダイアフラム形状とした基板を用いるとともに、該基板の薄肉部分の表面に、弾性表面波を利用して高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタ素子と、周囲の温度を測定する測温素子と、周囲の加熱を行うヒータ素子とを密着して形成したことを特徴とする弾性波フィルタ。
【請求項２】
圧電材料を用いた前記基板の同一平面上に、前記弾性波フィルタ素子と前記測温素子と前記ヒータ素子とをパターン形成した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】
前記弾性波フィルタ素子に近接して、前記測温素子を設けた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】
前記弾性波フィルタ素子と前記測温素子との周囲を囲むように、前記ヒータ素子を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ。
【請求項５】
前記弾性波フィルタ素子を複数備えるとともに、第１の弾性波フィルタ素子の弾性表面波の入力側の電極と、第２の弾性波フィルタ素子の弾性表面波の出力側の電極とを、電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタの制御方法であって、
前記測温素子によって測定した温度に基づいて、前記ヒータ素子による加熱状態を調節して、前記弾性波フィルタ素子の温度を目標温度に制御することを特徴とする弾性波フィルタの制御方法。
【請求項１】
高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタにおいて、
一部を他の部位より薄肉にしてダイアフラム形状とした基板を用いるとともに、該基板の薄肉部分の表面に、弾性表面波を利用して高周波のフィルタリングを行う弾性波フィルタ素子と、周囲の温度を測定する測温素子と、周囲の加熱を行うヒータ素子とを密着して形成したことを特徴とする弾性波フィルタ。
【請求項２】
圧電材料を用いた前記基板の同一平面上に、前記弾性波フィルタ素子と前記測温素子と前記ヒータ素子とをパターン形成した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】
前記弾性波フィルタ素子に近接して、前記測温素子を設けた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】
前記弾性波フィルタ素子と前記測温素子との周囲を囲むように、前記ヒータ素子を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ。
【請求項５】
前記弾性波フィルタ素子を複数備えるとともに、第１の弾性波フィルタ素子の弾性表面波の入力側の電極と、第２の弾性波フィルタ素子の弾性表面波の出力側の電極とを、電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタの制御方法であって、
前記測温素子によって測定した温度に基づいて、前記ヒータ素子による加熱状態を調節して、前記弾性波フィルタ素子の温度を目標温度に制御することを特徴とする弾性波フィルタの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−７５０１５（Ｐ２０１２−７５０１５Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９４５１（Ｐ２０１０−２１９４５１）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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