弾性波フィルタ
【課題】入力側及び出力側のIDT電極をテーパー型に構成した弾性波フィルタにおいて、弾性波の回折損及び圧電基板の大きさを小さく抑えつつ、広い通過周波数帯域を持つ弾性波フィルタを提供すること。
【解決手段】電極指15及び反射電極16の幅寸法及び間隔寸法が一方側のバスバー14から他方側のバスバー14に向かうにつれて広がるように形成されたテーパー型の入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13のフィルタ部30を弾性波の伝搬方向に沿って圧電基板11上に2つ配置して、電極12、13の夫々における他方側のバスバー14、14同士を入力ポート21(出力ポート22)に夫々接続すると共に、第1フィルタ部31の他方側のバスバー14に近接する領域のトラックTr2と、第2フィルタ部32の一方側のバスバー14に近接する領域のトラックTr3と、が等しくなるようにする。
【解決手段】電極指15及び反射電極16の幅寸法及び間隔寸法が一方側のバスバー14から他方側のバスバー14に向かうにつれて広がるように形成されたテーパー型の入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13のフィルタ部30を弾性波の伝搬方向に沿って圧電基板11上に2つ配置して、電極12、13の夫々における他方側のバスバー14、14同士を入力ポート21(出力ポート22)に夫々接続すると共に、第1フィルタ部31の他方側のバスバー14に近接する領域のトラックTr2と、第2フィルタ部32の一方側のバスバー14に近接する領域のトラックTr3と、が等しくなるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性波フィルタ例えば(SAW:Surface Acoustic Wave)フィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
SAWデバイスは、弾性表面波を利用したものであり、圧電基板上にIDT(インターディジタルトランスデューサ)と呼ばれる電極を入力側電極及び出力側電極として弾性波の伝搬方向に沿って配置し、これらの2つの電極間にて電気信号と弾性波との間の電気−機械相互変換を行って周波数選択(帯域フィルタ)特性を持たせたものである。SAWデバイスの一つであるSAWフィルタは、高機能化、小型化が進められている各種通信機器例えば携帯電話等のパンドパスフィルタとして使用されており、近年のワイヤレスデータ通信の高速化、大容量化に伴い、通過周波数帯域の広帯域化が求められている。
【0003】
上記のように通過周波数帯域を広帯域化する手法としては、例えば以下のフィルタを用いる方法が知られている。このフィルタは、図24に示すように、一方側(手前側)のバスバー101から他方側(奥側)のバスバー101に向かって電極指102及び反射電極107の幅寸法及び間隔寸法が広がるように配置されたテーパー型IDT電極103を入力側IDT電極104及び出力側IDT電極105として弾性波の伝搬方向に沿って圧電基板100上に配置し、これらの電極104、105の間に例えばシールド電極106を配置した構成となっている。図24中108は、電極104、105を介して圧電基板100の端部領域に伝搬してくる不要な弾性波を吸収するための吸収体である。
【0004】
このフィルタでは、弾性波の伝搬方向においては、電極指102のバスバー101への接続角度(後述のテーパー角度θ)が直角に近づくように、つまり電極指102の本数があまり多くならないようにするために、また弾性波の伝搬方向に対して直交方向には、1対のバスバー101、101間の離間距離を稼いで開口長を長く取るために、圧電基板100の長手方向において、電極104、105、シールド電極106及び吸収体108間の領域には、電極などが形成されていないブランク領域110が設けられている。
【0005】
このフィルタにおいて、図24中λは、伝搬する弾性波の波長に対応するように電極指102及び反射電極107の幅寸法及び間隔寸法によって所定の間隔で繰り返される周期単位であり、弾性波の伝搬方向に沿って一定の周期となるように、また一方側のバスバー101から他方側のバスバー101に向かって波長の短いトラック(伝搬路)の弾性波から波長の長いトラックの弾性波まで伝搬するように、つまり通過周波数帯域が広くなるように構成されている。そのため、このフィルタでは、各電極104、105における端部(弾性波の伝搬方向両側)において電極指102がバスバー101に対して傾斜して接続されているので、つまり当該端部における電極指102とバスバー101とのなす角度であるテーパー角度θが90°よりも小さくなっているので、例えば入力側IDT電極104から弾性波が出力される時に弾性波の回折が起こることになる。
【0006】
このフィルタにおいて、通過周波数帯域を更に広くする手法としては、例えば低域側周波数と高域側周波数との間における周期単位λの差を大きく取る方法が挙げられる。しかし、その場合には上記のテーパー角度θが更に小さくなってしまう。そのため、弾性波が回折により例えばバスバー101、101間の領域から外れた領域にまで伝搬すると、エネルギー損失が生じて通過周波数帯域において良好な特性が得られなくなってしまう。
【0007】
また、このようなフィルタにおいて通過周波数帯域を広くする手法としては、1対のバスバー101、101から交互に伸び出す電極指102の交差幅(開口長)Dを長く取る方法も挙げられる。しかし、その場合には電極指102の長さ方向(開口長方向)における圧電基板100の寸法を大きく形成する必要があるので、チップサイズが大型化してしまう。
【0008】
特許文献1、2には、共振子型のフィルタにおいて、2つのフィルタを接続する技術が記載されているが、上記のテーパー型のフィルタについては記載されていない。また、特許文献3には、テーパー型のフィルタにおいて、2つのフィルタを弾性波の伝搬方向に並べる技術が記載されているが、通過周波数帯域の広帯域化については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平6−334476(図1)
【特許文献2】特開2004−343637(図1)
【特許文献3】特開2001−237667(図3)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電基板上に入力側IDT電極及び出力側IDT電極をテーパー型に配置した弾性波フィルタにおいて、弾性波の回折損及び圧電基板の開口長方向の寸法を小さく抑えつつ、広い通過周波数帯域を持つ弾性波フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の弾性波フィルタは、
テーパー型IDT電極を、入力側IDT電極及び出力側IDT電極として弾性波の伝搬方向に互いに離間させて圧電基板上に配置してフィルタ部を構成することと、
前記テーパー型IDT電極は、弾性波の伝搬方向に対して互いに離間して形成された1対のバスバーと、これら1対のバスバーの各々から互いに交互に伸び出して櫛歯状に配置された電極指群と、を備え、前記電極指の幅寸法及び前記電極指間の間隔寸法が一方側のバスバーから他方側のバスバーに向かうにつれて広がるように形成されたことと、
前記フィルタ部は、前記入力側IDT電極及び前記出力側IDT電極における一方側のバスバー同士及び他方側のバスバー同士が夫々弾性波の伝搬方向に沿って一列に並ぶように配置されると共に、弾性波の伝搬方向に沿って複数並べられたことと、
これらのフィルタ部は、互いに等しい長さの周期単位の形成された領域同士が弾性波の伝搬方向に直交する方向に離間するように配置されたことと、
前記フィルタ部の各入力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに共通に接続された入力ポートを備えたことと、
前記フィルタ部の各出力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに共通に接続された出力ポートを備えたことと、
伝搬する弾性波の波長に対応する、前記電極指の幅寸法及び前記電極指の離間寸法からなる周期単位は、前記複数のフィルタ部において順番に小さくなるように、一のフィルタ部における一方側のバスバーに近接する領域と、当該一のフィルタ部の次に周期単位が小さいフィルタ部における他方側のバスバーに近接する領域と、において等しくなるように設定されていることと、を特徴とする。
【0012】
前記電極指の配列パターンは、各々のフィルタ部間において等しくなるように設定されていることが好ましい。
前記電極指の長さ方向に沿って前記1対のバスバーのいずれか一方から伸びる反射電極を備え、
前記反射電極の配列パターンは、各々のフィルタ部間において等しくなるように設定されていることが好ましい。
【0013】
前記複数のフィルタ部のうち、通過周波数帯域において最も低域側の周波数に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を低域側フィルタ、通過周波数帯域において最も高域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を高域側フィルタとすると、
前記低域側フィルタは、当該低域側フィルタの通過周波数帯域外において高域側よりも低域側の減衰量が大きくなるように前記電極指の配列パターンが設定され、
前記高域側フィルタは、当該高域側フィルタの通過周波数帯域外において低域側よりも高域側の減衰量が大きくなるように前記電極指の配列パターンが設定されていることが好ましい。
前記電極指の長さ方向に沿って前記1対のバスバーのいずれか一方から伸びる反射電極を備え、
前記複数のフィルタ部のうち、通過周波数帯域において最も低域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を低域側フィルタ、通過周波数帯域において最も高域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を高域側フィルタとすると、
前記低域側フィルタは、当該低域側フィルタの通過周波数帯域外において高域側よりも低域側の減衰量が大きくなるように前記反射電極の配列パターンが設定され、
前記高域側フィルタは、当該高域側フィルタの通過周波数帯域外において低域側よりも高域側の減衰量が大きくなるように前記反射電極の配列パターンが設定されていることが好ましい。
前記各フィルタ部間には、弾性波を吸収するための吸収体が配置されていても良い。
【0014】
前記複数のフィルタ部のうち一のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の間には、当該一のフィルタ部とは別のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の少なくとも一方が介設されていても良いし、その場合には前記フィルタ部は2つ設けられ、これらのフィルタ部の一方側のフィルタ部のテーパー型IDT電極と他方側のフィルタ部のテーパー型IDT電極とは、弾性波の伝搬方向に沿って互いに交互に配置されていることが好ましい。
一のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の間にテーパー型IDT電極が介設された別のフィルタ部における一方側のバスバー及び他方側のバスバーは、当該一のフィルタ部の他方側のバスバー及び一方側のバスバーに対して弾性波の伝搬方向に夫々離間して設けられ、
これらのフィルタ部は、互いに等しい長さの周期単位の形成された領域同士が弾性波の伝搬方向に直交する方向に離間するように、当該直交する方向に互いに位置ずれした状態で各々配置されていても良い。
【発明の効果】
【0015】
本発明は、電極指の幅寸法及び間隔寸法が一方側のバスバーから他方側のバスバーに向かって広がるように形成されたテーパー型の入力側IDT電極及び出力側IDT電極からなるフィルタ部を弾性波の伝搬方向に沿って圧電基板上に複数配置して、フィルタ部の各入力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに入力ポートを共通に接続し、またフィルタ部の各出力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに出力ポートを共通に接続すると共に、伝搬する弾性波の波長に対応する、前記電極指の幅寸法及び前記電極指の離間寸法からなる周期単位を、前記複数のフィルタ部において順番に小さくなるように、前記複数のフィルタ部のうち一のフィルタ部における一方側のバスバーに近接する領域と、当該一のフィルタ部の次に周期単位が小さいフィルタ部における他方側のバスバーに近接する領域と、において等しくなるように設定している。そのため、いわば開口長の長い1組のテーパー型の入力側IDT電極及び出力側IDT電極を複数のフィルタ部に分割して弾性波の伝搬方向に並べて、これらのフィルタ部を並列に接続することによって元の開口長の長いIDT電極の組とほぼ同程度の特性を得ているので、各々のIDT電極における端部の電極指とバスバーとの間のテーパー角度を直角に近づけて回折損を小さく抑えながら、また開口長方向における圧電基板の寸法を小さく抑えながら、広い通過周波数帯域の弾性波フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る弾性波フィルタの一例を示す平面図である。
【図2】上述の弾性波フィルタの一部を拡大した平面図である。
【図3】上記のフィルタを設計する手法を模式的に示す平面図である。
【図4】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図5】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図6】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図7】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図8】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の弾性波フィルタの一例を示す平面図である。
【図10】本発明の実施例で得られる減衰特性を示す特性図である。
【図11】本発明の実施例で得られる減衰特性を示す特性図である。
【図12】本発明の実施例で得られる減衰特性を示す特性図である。
【図13】本発明の実施例で得られる減衰特性を示す特性図である。
【図14】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図15】上記の弾性波フィルタの一部を拡大して示す平面図である。
【図16】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図17】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図18】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図19】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図20】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図21】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図22】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図23】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図24】従来の弾性波フィルタの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の弾性波フィルタの第1の実施の形態について、図1〜図3を参照して説明する。この弾性波フィルタは、弾性波の伝搬方向に沿って間隔をおいて設けられたテーパー型の入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13を備えており、例えば水晶などの圧電基板11上において、これらのIDT電極12、13からなるフィルタ部30が弾性波の伝搬方向に沿って複数箇所例えば2箇所に配置されている。ここで、図1中左側のフィルタ部30を第1フィルタ部31、右側のフィルタ部30を第2フィルタ部32とすると、第1フィルタ部31においては左側に出力側IDT電極13が配置され、右側に入力側IDT電極12が配置されている。また、第2フィルタ部32においては、左側に入力側IDT電極12が配置され、右側に出力側IDT電極13が配置されている。図1中26は、各フィルタ部30を介して圧電基板11の端部領域に伝搬する不要な弾性波を吸収するための吸収体(ダンパー)である。
【0018】
次に、第1フィルタ部31について説明する。この第1フィルタ部31における入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13を夫々第1入力側IDT電極12a、第1出力側IDT電極13aとすると、第1入力側IDT電極12aは、互いに弾性波の伝搬方向に沿って平行となるように夫々手前側及び奥側に形成された一方側のバスバー14a及び他方側のバスバー14bと、これらのバスバー14a、14bの各々から互いに交互に櫛歯状となるように伸び出す電極指15及び反射電極16と、を備えている。他方側のバスバー14bは入力ポート21に接続されており、一方側のバスバー14aは接地されている。尚、図1において、各電極12、13及び吸収体26については、圧電基板11の領域と区別しやすいように、ハッチングを付してある。以下の図も同様である。
【0019】
上記の電極指15及び反射電極16は、各々の幅寸法及び間隔寸法が一方側のバスバー14aから他方側のバスバー14bに向かうにつれて広がるように形成されており、図2にも示すように、バスバー14a、14bの各々から互いに隣り合うように形成された一対の電極指15、15と、これらの電極指15、15に隣接するようにバスバー14aから伸びる1つの反射電極16と、が1組になって所定の周期単位λで弾性波の伝搬方向に沿って周期的に繰り返されるように配置されている。この例では、電極指15及び反射電極16の幅寸法は夫々λ/8及び3/8λとなっており、また電極指15及び反射電極16の離間寸法は各々λ/8となっている。この第1入力側IDT電極12aの端部(弾性波の伝搬方向両側)における電極指15とバスバー14aとのなす角度であるテーパー角度θ(θ≦90°)は、90°に近い角度例えば85°〜90°となっている。尚、図2では、圧電基板11の一部を切り欠いて描画している。
【0020】
このフィルタでは、上記の周期単位λと同じ長さの波長の弾性波が伝搬することとなる。従って、弾性波の伝搬路であるトラックをTrとすると、弾性波の伝搬方向に対して直交方向には、手前側のバスバー14aから奥側のバスバー14bにかけて、周期単位λが狭い(周波数の高い)Tr1から広い(周波数の低い)Tr2まで形成されていることになる。尚、既述の図1では、電極指15及び反射電極16の幅寸法については、図示の簡略化のため一定として描画してある。
【0021】
第1フィルタ部31における出力側IDT電極13(第1出力側IDT電極13a)は、上記の第1入力側IDT電極12aと同様に構成されており、既述の図1に示すように、一方側のバスバー14c及び他方側のバスバー14dを備えている。一方側のバスバー14cは図1中手前側に配置されて出力ポート22に接続され、他方側のバスバー14dは奥側に配置されて接地されている。また、第1出力側IDT電極13aは、第1入力側IDT電極12aと同様に、弾性波の伝搬方向に沿って周期単位λが一定となり、また一方側のバスバー14cから他方側のバスバー14dに向かって周期単位λがTr1からTr2まで広がるように配置された電極指15及び反射電極16を備えている。第1出力側テーパー型IDT電極13aでは、反射電極16は他方側のバスバー14dに接続されている。
【0022】
続いて、第2フィルタ部32について説明すると、この第2フィルタ部32は、上記の第1フィルタ部31とほぼ同様に構成されている。第2フィルタ部32における入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13を夫々第2入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bとすると、第2入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bは、夫々図1中手前側に配置された一方側のバスバー14a、14c及び奥側に配置された他方側のバスバー14b、14dと、これらのバスバー14a(14c)、14b(14d)間において櫛歯状に互いに交互に伸び出す電極指15及び反射電極16と、を備えている。
【0023】
第2入力側IDT電極12bの奥側のバスバー14bは入力ポート21に接続され、手前側のバスバー14aは接地されている。また、第2出力側IDT電極13bの手前側のバスバー14cは出力ポート22に接続され、奥側のバスバー14dは接地されている。即ち、入力ポート21及び出力ポート22から見ると、第1入力側IDT電極12a及び第2入力側IDT電極12bと、第1出力側IDT電極13a及び第2出力側IDT電極13bと、は夫々並列に接続されていることになる。
【0024】
また、第2入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bにおいて、第2入力側IDT電極12bから第2出力側IDT電極13bを見た時及び第2出力側IDT電極13bから第2入力側IDT電極12bを見た時の電極指15及び反射電極16の各々の配列パターン(配列順序)は、第1フィルタ部31において、第1入力側IDT電極12aから第1出力側IDT電極13aを見た時及び第1出力側IDT電極13aから第1入力側IDT電極12aを見た時の配列パターンと夫々等しくなるように各電極指15及び反射電極16が配列されている。従って、第2フィルタ部32におけるテーパー角度θは、第1フィルタ部31のテーパー角度θと同様に設定されている。
【0025】
また、第2入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bでは、電極指15及び反射電極16は、手前側のバスバー14a(14c)から奥側のバスバー14b(14d)に向かうにつれて、周期単位λが広がるように形成されている。ここで、第2フィルタ部32における手前側のバスバー14a、14cに近接する領域のトラックをTr3、奥側のバスバー14b、14dに近接する領域のトラックをTr4とすると、このトラックTr3は、既述の図2に示すように、第1フィルタ部31の奥側のバスバー14aに近接する領域のトラックTr2と等しくなっている。即ち、このフィルタは、図3に示すように、周期単位λがトラックTr1からトラックTr4までに亘って形成された開口長Dの長いフィルタ(入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13)を、トラックTr1とトラックTr4との間のトラックTr2(トラックTr3)にて2つのフィルタ部30(31、32)に分割し、弾性波の伝搬方向に沿って上記のフィルタ部30、30を配置して構成されていると言える。そして、各々のフィルタ部30における入力側IDT電極12a、12b及び出力側IDT電極13a、13bが夫々並列に接続されるように、フィルタ部31、32の各々において周期単位λの長い側のバスバー14b、14b(14d、14d)同士を共通の入力ポート21及び共通の出力ポート22に夫々接続している。尚、図3においては、電極指15、反射電極16及びバスバー14の記載を省略している。
【0026】
ここで、このフィルタでは、弾性波の伝搬方向においては、電極指15のバスバー14への接続角度(テーパー角度θ)が直角に近づくように、つまり電極指15の本数があまり多くならないようにするために、また弾性波の伝搬方向に対して直交方向には、1対のバスバー14、14間の離間距離を稼いで開口長Dを長く取るために、圧電基板11の長手方向において、電極12、13、吸収体26間の領域には、電極などが形成されていないブランク領域40が設けられている。
【0027】
このような弾性波フィルタにおいて、入力ポート21を介して入力側IDT電極12に周波数信号が入力されると、弾性表面波(SAW)が発生する。この弾性波は、入力側IDT電極12a、12bにおいて、その波長の長さに対応する周期単位λが形成されたトラックTrにて、つまりトラックTr1〜Tr2までの波長の弾性波は、第1入力側IDT電極12aから第1出力側IDT電極13aに向かって伝搬し、トラックTr3〜トラックTr4までの波長の弾性波は、第2入力側IDT電極12bから第2出力側IDT電極13bに向かって伝搬していく。そして、入力側IDT電極12の端部において電極指15がバスバー14に対して傾斜して接続されているので、入力側IDT電極12から出力側IDT電極13に向かって出力される時に弾性波が回折しようとする。しかし、上記のようにテーパー角度θが90°に近い角度となっているので、弾性波の回折が小さく抑えられて、ほぼ全量の弾性波が出力側IDT電極13に向かって伝搬していくことになる。こうして出力側IDT電極13において、入力側IDT電極12から伝搬してくる弾性波の波長に対応するトラックTrにて弾性波の機械−電気相互変換が行われて、後述の実施例に示すように、出力ポート22を介してトラックTr1〜Tr4までの波長の弾性波に対応する電気信号が取り出されることになる。
【0028】
上述の実施の形態によれば、電極指15及び反射電極16の幅寸法及び間隔寸法が一方側のバスバー14a(14c)から他方側のバスバー14b(14d)に向かうにつれて広がるように形成されたテーパー型の入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13のフィルタ部30を弾性波の伝搬方向に沿って圧電基板11上に2つ配置して、入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13の夫々における他方側のバスバー14b、14b(14d、14d)同士を入力ポート21(出力ポート22)に夫々接続すると共に、第1フィルタ部31の他方側のバスバー14b(14d)に近接する領域のトラックTr2と、第2フィルタ部32の一方側のバスバー14a(14c)に近接する領域のトラックTr3と、が等しくなるようにしている。そのため、既述の図3に示したように、このフィルタは、2つのフィルタ部31、32における入力側IDT電極12a、12bの電極指15及び反射電極16同士及び、出力側IDT電極13a、13bの電極指15及び反射電極16同士を夫々縦方向(弾性波の伝搬方向に対して直交方向)に接続した開口長Dの長いフィルタと同程度の特性となる。従って、開口長D方向(電極指15の長さ方向)における圧電基板11の見かけ上の寸法に対して開口長Dを長く取ることができるので、テーパー角度θを直角に近い状態に保って弾性波の回折を小さく抑えながら、通過周波数帯域の広帯域化を図ることができる。この時、既述のように圧電基板11上において、弾性波の伝搬方向に対して直交方向には余分なスペースがほとんどないが、弾性波の伝搬方向には余分なスペース(ブランク領域40)が設けられているので、2つのフィルタ部31、32を横方向に並べることにより、いわば圧電基板11上の隙間を利用することができるので、開口長D方向(電極指15の長さ方向)に圧電基板11を伸長させて上記の開口長Dの長いフィルタを配置する場合よりも、圧電基板11の大きさを小さく抑えることができる。
【0029】
また、各々のフィルタ部31、32における電極指15及び反射電極16の配列パターンを等しくしているので、上記のように2つのフィルタ部31、32を並列に接続することによって、図3中上側に示した開口長Dの長いフィルタと同程度の特性を得ることができる。
【0030】
ここで、例えば2つのフィルタ部31、32間において互いに弾性波が干渉し合って悪影響が生じる場合には、図4に示すように、フィルタ部31、32間に弾性波を吸収する補助吸収体27を配置しても良い。
また、手前側から奥側に向かうにつれて周期単位λが広がるように各フィルタ部31、32を配置したが、奥側から手前側に向かうにつれて周期単位λが広がるように配置しても良い。また、例えば図5に示すように、2つのフィルタ部31、32の一方を手前側から奥側に向かうにつれて周期単位λが広がるように、また他方を奥側から手前側から向かうにつれて周期単位λが広がるように配置しても良い。この場合においても、他方側のバスバー14b、14b(14d、14d)同士が並列に接続されて、上記の例と同様の作用及び効果が得られる。この時、図5のこれらフィルタ部31、32は、奥側のバスバー14に近接する領域において、互いに同じ周期単位λ(トラックTr2、Tr3)同士が弾性波の伝搬方向に沿って一列に並ばないように夫々配置されている。即ち、後述の図15に示すように、これらフィルタ部31、32は、弾性波の伝搬方向に直交する方向に互いに位置ずれした状態で配置されており、具体的にはフィルタ部31に対してフィルタ部32が僅かに奥側に形成されている。また、このように各フィルタ部31、32を配置すると共に上記の補助吸収体27を形成する場合には、入力側IDT電極12a、12bの他方側のバスバー14b、14b同士を接続するためには、例えば圧電基板11の上方領域を介してワイヤなどを設けても良い。
【0031】
また、圧電基板11上において左側に第1フィルタ部31、右側に第2フィルタ部32を配置したが、右側に第1フィルタ部31、左側に第2フィルタ部32を配置しても良いし、各々のフィルタ部31、32において、入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13の配置を各々左右で入れ替えても良い。更に、他方側のバスバー14b、14b(14d、14d)同士を入力ポート21(出力ポート22)に接続したが、一方側のバスバー14a、14a(14c、14c)同士を接続しても良い。また、各々のフィルタ部31、32において、入力側IDT電極12と出力側IDT電極13との間にシールド電極を配置しても良い。
【0032】
更にまた、既述の図3に示したように、2つのフィルタ部31、32において共通するトラックTr2(Tr3)をトラックTr1とトラックTr4との間のほぼ中間における周期単位λとしたが、図6に示すようにトラックTr1及びトラックTr4のいずれか一方に近接するトラックTrを各フィルタ部31、32にて共通化しても良い。つまり、各々のフィルタ部31、32における通過周波数帯域に差をつけても良い。この場合において、例えば通過周波数帯域の狭いフィルタ部30について、通過周波数帯域の広いフィルタ部30と同程度の開口長Dとなるように、テーパー角度θを大きくして(90°に近づけて)も良い。尚、この図6についても電極指15、反射電極16及びバスバー14の記載を省略している。以下の図7及び図8についても同様である。
【0033】
また、図7及び図8に示すように、弾性波の伝搬方向に沿って複数例えば3つのフィルタ部31、32、33を配置しても良い。この場合には、3つのフィルタ部31、32、33において、夫々トラックTr1〜Tr2、トラックTr3〜Tr4、トラックTr5〜Tr6の弾性波が伝搬するように周期単位λが形成され、またトラックTr2及びトラックTr3、トラックTr4及びトラックTr5が夫々同じ周期単位λに設定されることになる。この場合においても、上記の例と同様の効果が得られる。また、このフィルタにおいて、既述の補助吸収体27を配置しても良い。
【0034】
次に、本発明の第2の実施の形態について、図9を参照して説明する。上記の第1の実施の形態では、各々のフィルタ部31、32において電極指15及び反射電極16を同じ配列パターンで形成したが、この第2の実施の形態では、各々のフィルタ部31、32において電極指15及び反射電極16の配列パターンを変えている。具体的には、トラックTr1からトラックTr2までの周期単位λの短い(高域側の)弾性波が伝搬するフィルタ部31においては、トラックTr1よりも高域側の減衰量が大きくなるように配列パターンを設定し、トラックTr3からトラックTr4までの周期単位λの長い(低域側の)弾性波が伝搬するフィルタ部32においては、トラックTr4よりも低域側の減衰量が大きくなるように配列パターンを設定している。このように減衰量が大きくなる帯域を設定するにあたり、この実施の形態では図9に示すように、例えば各々のフィルタ部31、32のIDT電極12、13において、互いに交差する電極指15、15の励振箇所の位置を調整することにより、減衰量を大きくしたい帯域に減衰極の位置を合わせるようにしている。
【0035】
この第2の実施の形態のフィルタにおいても、上記の第1の実施の形態と同様の効果が得られる。また、このように減衰極の位置を調整することにより、各々のフィルタ部31、32において得られる減衰特性が重ね合わされて、後述の実施例に示すように、通過周波数帯域外における低域側及び高域側の減衰量が大きくなるので、急峻な減衰特性を得ることができる。
この図9に示すフィルタにおいても、既述の図4〜図8のように、補助吸収体27を配置したり、3つ以上のフィルタ部31、32、33を並べたりしても良い。
【実施例】
【0036】
次に、既述のように複数例えば2つのフィルタ部31、32を並列に接続して得られるフィルタ特性を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。先ず、合成後のフィルタの特性について、中心周波数を125MHzとし、また通過帯域における低域側端部及び高域側端部の周波数を夫々100MHz、150MHzとする。従って、通過帯域は50MHz(150−100)となる。このフィルタを元にして、通過帯域を二つのフィルタで等分した場合について検討する。尚、このシミュレーションにて本発明を適用した周波数帯域はその一例であり、どのような帯域であっても本発明を適用できる。
図10(a)、(b)は、夫々低域側のフィルタ部32の特性(中心周波数:112.5MHz、帯域幅:25MHz)及び高域側のフィルタ部31の特性(中心周波数:137.5MHz、帯域幅:25MHz)を示しており、同図(c)に示すように、これらのフィルタ部31、32を並列に接続することにより、2つのフィルタ部31、32の通過周波数帯域が合成された広帯域の特性が得られることが分かる。
【0037】
また、図11(a)、(b)は、低域側のフィルタ部32及び高域側のフィルタ部31において、既述の第2の実施の形態で説明したように、夫々の通過周波数帯域外における低域側及び高域側の減衰量が大きくなるように電極指15及び反射電極16の配列パターンを夫々調整した時に得られる特性を示している。図11(a)に示すように、低域側のフィルタ部32では、低域側の減衰量を大きくすると、当該フィルタ部32の通過周波数帯域よりも高域側の減衰量が小さくなって(劣化して)しまっていることが分かる。また、高域側のフィルタ部31では、図11(b)に示すように、高域側の減衰量を大きくすると、当該フィルタ部31の通過周波数帯域よりも低域側の減衰量が小さくなってしまっていることが分かる。しかし、これらのフィルタ部31、32を並列に接続すると、同図(c)に示すように、各々のフィルタ部31、32の一方において減衰量が小さくなって(劣化して)しまった帯域が他方のフィルタ部31、32の通過周波数帯域と重なり合うので、特性の劣化が打ち消されて、低域側及び高域側のいずれについても減衰量が大きく急峻な減衰特性が得られることが分かる。
【0038】
ここで、各々の通過周波数帯域よりも低域側の減衰量が大きくなるように夫々調整したフィルタ部31、32を並列に接続して得られる特性を図12(a)に示し、またこの特性と本発明の第2の実施の形態で得られる特性とを同図(b)に示す。この図12から、既述のようにフィルタ部31、32の配列パターンを調整することにより、本発明では低域側だけでなく高域側についても減衰量を大きくできることが分かる。
また、各々の通過周波数帯域よりも高域側の減衰量が大きくなるように夫々調整したフィルタ部31、32を並列に接続して得られる特性を図13(a)に示し、この特性と本発明の第2の実施の形態で得られる特性とを同図(b)に同様に示す。この場合においても、本発明では高域側だけでなく低域側についても減衰量を大きくできることが分かる。
【0039】
既述の各例では、弾性波の伝搬方向に沿って複数のフィルタ部30(31、32、33)を順番に並べたが、これらのフィルタ部30のIDT電極12、13を互いに交互に配置しても良い。このようなフィルタを具体的に図14に示すと、弾性波の伝搬方向に沿って左側から右側に向かって例えば出力側IDT電極13a、入力側IDT電極12b、入力側IDT電極12a及び出力側IDT電極13bをこの順番で配置している。また、フィルタ部31のIDT電極12a、13aの一方側のバスバー14a、14cは図14中手前側に配置され、他方側のバスバー14b、14dは奥側に配置されている。フィルタ部32のIDT電極12b、13bの一方側のバスバー14a、14cは奥側に配置され、他方側のバスバー14b、14dは手前側に配置されている。また、この図14においても、既述の例と同様に、バスバー14b、14bは入力ポート21に並列に接続され、バスバー14c、14cは出力ポート22に並列に接続されている。即ち、この図14に示すフィルタは、既述の図1のフィルタにおいて第1入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bの夫々の奥側と手前側とが入れ替わるようにこれらIDT電極12b、13bをいわば裏返すようにして配置すると共に、入力側IDT電極12a、12bを左右逆に配置した構成を採っている。
【0040】
ここで、これらのフィルタ部31、32において、既述のトラックTr2、Tr3はいずれも図14中奥側に配置されているが、この実施の形態では、これらのトラックTr2、Tr3が弾性波の伝搬方向に沿って一列に並ばないように、即ち弾性波の伝搬方向に直交する方向(開口長D方向)にこれらのトラックTr2、Tr3が互いに離間するように各々のフィルタ部31、32が配置されている。
【0041】
具体的には、図14中左側に配置された出力側IDT電極13a及び入力側IDT電極12bの境界部付近の一部を拡大して図15に示すように、入力側IDT電極12bをこの出力側IDT電極13aよりも僅かに例えば奥側に配置することによって、これらトラックTr2、Tr3を開口長D方向において互いに離間させている。また、図14中右側の出力側IDT電極13b及び入力側IDT電極12aは、弾性波の伝搬方向に沿って夫々入力側IDT電極12b及び出力側IDT電極13aに対向するように配置されているので、これらの出力側IDT電極13b及び入力側IDT電極12aにおけるトラックTr2、Tr3も同様に開口長D方向において互いに離間するように配置されている。
【0042】
従って、各々のフィルタ部31、32は、開口長D方向に亘って同じ周期単位λのトラックTrが弾性波の伝搬方向に互いに重なり合わないように(一列にならないように)配置されていることになる。尚、図14では電極指15及び反射電極16の描画を省略しているが、各々のフィルタ部31、32では、これらの電極指15及び反射電極16は、既述の図1と同様の配置レイアウトで形成されている。
【0043】
このようにフィルタ部31、32を配置することによって、既述の効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、IDT電極12、13間の領域を伝搬路80と呼ぶと、開口長D方向に亘ってこれらのフィルタ部31、32で同じトラックTrが弾性波の伝搬方向に一列に並ばないようにして、同じトラックTrの弾性波同士の干渉を抑えているので、フィルタ部31、32同士が互いに影響を及ぼし合うことを抑えてフィルタ部31、32の各々のIDT電極12、13を互いに交互に配置することができ、そのため一つのフィルタ部30における伝搬路80を他のフィルタ部30によって利用することができる。従って、一つのフィルタ部30においてIDT電極12、13を離間させて伝搬路80を長く取る場合であっても、当該伝搬路80を有効に活用することができるので、弾性波の伝搬方向における圧電基板11の長さ寸法を短く抑えることができる。
【0044】
また、フィルタ部31の一方側のバスバー14a(14c)及び他方側のバスバー14b(14d)を、フィルタ部32の他方側のバスバー14b(14d)及び一方側のバスバー14a(14c)に対して弾性波の伝搬方向に夫々離間するように配置している。即ち、弾性波の伝搬方向に沿ってこれらバスバー14a(14c)及びバスバー14b(14d)を交互に配置している。そのため、これらIDT電極12、13における幅寸法の広い領域と幅寸法の狭い領域とを交互に並べて、いわば既述のテーパー角度θを利用してIDT電極12、13同士を近接配置することができるので、弾性波の伝搬方向における圧電基板11の長さ寸法を更に短く抑えることができる。
【0045】
このようにフィルタ部31、32のIDT電極12、13同士を交互に並べる例としては、以下のようにしても良い。即ち、図16に示すように弾性波の伝搬方向に沿って左側から右側に向かって出力側IDT電極13a、出力側IDT電極13b、入力側IDT電極12a及び入力側IDT電極12bをこの順番で配置して、いわば既述の図14におけるフィルタ部32の入力側IDT電極12bと出力側IDT電極13bとを入れ替えても良い。また、フィルタ部31についてもIDT電極12aとIDT電極13aとを入れ替えても良い。尚、この図16において、図15と同じ部位については同じ符号を付して説明を省略する。以下の図17〜図23についても同様である。
【0046】
また、図17に示すように、各々のフィルタ部31、32における弾性波の伝搬方向に沿ってバスバー14a(14c)を一列に並べると共に、バスバー14b(14d)についても一列に並べても良い。この場合には、ポート21(22)とバスバー14とを接続する引き回し電極(図17では「50」の符号を付している)をIDT電極12、13間に形成しなくても良いので、弾性波の伝搬方向における圧電基板11の長さ寸法を抑えることができる。
【0047】
更に、弾性波の伝搬方向に沿ってIDT電極12、13を交互に配置することによって、フィルタ部31、32の両方について、各々のIDT電極12、13間に他のフィルタ部32、31のIDT電極12(13)を介設したが、1つのフィルタ部30についてIDT電極12、13間に他のフィルタ部30のIDT電極12、13を介設しても良い。具体的には、図18に示すように、例えば弾性波の伝搬方向に沿って左側から右側に向かって出力側IDT電極13a、入力側IDT電極12b、出力側IDT電極13b及び入力側IDT電極12aをこの順番で配置して、フィルタ部31のIDT電極12a、13a間にフィルタ部32を配置している。この場合において、フィルタ部32のIDT電極12b、13b同士を離間させて既述の伝搬路80を形成する時には、この伝搬路80に既述の引き回し電極50を形成して当該伝搬路80を利用しても良い。即ち、複数のフィルタ部30のうち少なくとも一つのフィルタ部30において、当該フィルタ部30のIDT電極12、13間に別のフィルタ部30のIDT電極12、13の少なくとも一方が配置される。このような実施の形態においても、同様の効果が得られる。
【0048】
また、図19に示すように、各々のフィルタ部31、32におけるIDT電極12、13間の領域、即ち弾性波の伝搬方向における圧電基板11の中央位置にシールド電極60を配置しても良い。更に、図14〜図19の各例において、図9のように夫々のフィルタ部31、32に対して重み付けを行うことにより、通過周波数帯域外における低域側及び高域側の減衰量を大きくするようにしても良いし、既述の図6のように2つのフィルタ部31、32において共通するトラックTr2(Tr3)をトラックTr1側あるいはトラックTr4側にずらしても良い。
【0049】
以上の各例では、2つのフィルタ部31、32を並列に接続して、既述の図3に示したように見かけ上開口長Dの長いフィルタを構成したが、これらのフィルタ部31、32を直列に接続することによって、任意の周波数特性を持つフィルタを構成しても良い。具体的には、例えば既述の図14と同じレイアウトでフィルタ部31、32を配置する場合には、図20に示すように、入力側IDT電極12、12のバスバー14a、14bを共通の入力ポート21に接続し、出力側IDT電極13、13のバスバー14c、14dを共通の出力ポート22に接続する。
【0050】
この場合においてフィルタ部31におけるトラックTr1、Tr2及びフィルタ部32におけるトラックTr3、Tr4は、図21(b)に示すように、既述の各例において説明したようにTr1<Tr2=Tr3<Tr4としても良いし、同図(c)、(d)のようにTr1<Tr2<Tr3<Tr4またはTr1<Tr3<Tr2<Tr4となるように夫々のフィルタ部31、32の周期単位λを設定しても良い。この場合においても、図21(b)、(d)では、開口長D方向に亘って、フィルタ部31、32間で同じ長さのトラックTr(周期単位λ)が弾性波の伝搬方向に一列に並ばないように、既述の図15と同様に各IDT電極12、13の位置が調整される。尚、図21(a)には、フィルタ部31、32を直列に接続する場合のフィルタの概観及び各IDT電極12、13におけるトラックTrを模式的に示している。また、同図(b)〜(d)は、各々のフィルタ部31、32において得られる特性を模式的に示したものである。このような場合において、図22に示すように、既述の図1に示すように各フィルタ部31、32のIDT電極12、13を配置した場合においても、これらフィルタ部31、32を直列に接続してもよい。
【0051】
更に、図23に示すように、フィルタ部31、32を接続せずに、各々のIDT電極12、13を個別に独立してポート21(21a、21b)、22(22a、22b)に接続しても良い。即ち、互いに種類の異なる2つのフィルタ部30におけるIDT電極12、13を互いに交互に配置しても良い。
また、以上の各例において、3つ以上のフィルタ部30を並べても良い。
【符号の説明】
【0052】
11 圧電基板
12 入力側IDT電極
13 出力側IDT電極
14 バスバー
15 電極指
16 反射電極
31 第1フィルタ部
32 第2フィルタ部
40 ブランク領域
Tr トラック
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性波フィルタ例えば(SAW:Surface Acoustic Wave)フィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
SAWデバイスは、弾性表面波を利用したものであり、圧電基板上にIDT(インターディジタルトランスデューサ)と呼ばれる電極を入力側電極及び出力側電極として弾性波の伝搬方向に沿って配置し、これらの2つの電極間にて電気信号と弾性波との間の電気−機械相互変換を行って周波数選択(帯域フィルタ)特性を持たせたものである。SAWデバイスの一つであるSAWフィルタは、高機能化、小型化が進められている各種通信機器例えば携帯電話等のパンドパスフィルタとして使用されており、近年のワイヤレスデータ通信の高速化、大容量化に伴い、通過周波数帯域の広帯域化が求められている。
【0003】
上記のように通過周波数帯域を広帯域化する手法としては、例えば以下のフィルタを用いる方法が知られている。このフィルタは、図24に示すように、一方側(手前側)のバスバー101から他方側(奥側)のバスバー101に向かって電極指102及び反射電極107の幅寸法及び間隔寸法が広がるように配置されたテーパー型IDT電極103を入力側IDT電極104及び出力側IDT電極105として弾性波の伝搬方向に沿って圧電基板100上に配置し、これらの電極104、105の間に例えばシールド電極106を配置した構成となっている。図24中108は、電極104、105を介して圧電基板100の端部領域に伝搬してくる不要な弾性波を吸収するための吸収体である。
【0004】
このフィルタでは、弾性波の伝搬方向においては、電極指102のバスバー101への接続角度(後述のテーパー角度θ)が直角に近づくように、つまり電極指102の本数があまり多くならないようにするために、また弾性波の伝搬方向に対して直交方向には、1対のバスバー101、101間の離間距離を稼いで開口長を長く取るために、圧電基板100の長手方向において、電極104、105、シールド電極106及び吸収体108間の領域には、電極などが形成されていないブランク領域110が設けられている。
【0005】
このフィルタにおいて、図24中λは、伝搬する弾性波の波長に対応するように電極指102及び反射電極107の幅寸法及び間隔寸法によって所定の間隔で繰り返される周期単位であり、弾性波の伝搬方向に沿って一定の周期となるように、また一方側のバスバー101から他方側のバスバー101に向かって波長の短いトラック(伝搬路)の弾性波から波長の長いトラックの弾性波まで伝搬するように、つまり通過周波数帯域が広くなるように構成されている。そのため、このフィルタでは、各電極104、105における端部(弾性波の伝搬方向両側)において電極指102がバスバー101に対して傾斜して接続されているので、つまり当該端部における電極指102とバスバー101とのなす角度であるテーパー角度θが90°よりも小さくなっているので、例えば入力側IDT電極104から弾性波が出力される時に弾性波の回折が起こることになる。
【0006】
このフィルタにおいて、通過周波数帯域を更に広くする手法としては、例えば低域側周波数と高域側周波数との間における周期単位λの差を大きく取る方法が挙げられる。しかし、その場合には上記のテーパー角度θが更に小さくなってしまう。そのため、弾性波が回折により例えばバスバー101、101間の領域から外れた領域にまで伝搬すると、エネルギー損失が生じて通過周波数帯域において良好な特性が得られなくなってしまう。
【0007】
また、このようなフィルタにおいて通過周波数帯域を広くする手法としては、1対のバスバー101、101から交互に伸び出す電極指102の交差幅(開口長)Dを長く取る方法も挙げられる。しかし、その場合には電極指102の長さ方向(開口長方向)における圧電基板100の寸法を大きく形成する必要があるので、チップサイズが大型化してしまう。
【0008】
特許文献1、2には、共振子型のフィルタにおいて、2つのフィルタを接続する技術が記載されているが、上記のテーパー型のフィルタについては記載されていない。また、特許文献3には、テーパー型のフィルタにおいて、2つのフィルタを弾性波の伝搬方向に並べる技術が記載されているが、通過周波数帯域の広帯域化については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平6−334476(図1)
【特許文献2】特開2004−343637(図1)
【特許文献3】特開2001−237667(図3)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電基板上に入力側IDT電極及び出力側IDT電極をテーパー型に配置した弾性波フィルタにおいて、弾性波の回折損及び圧電基板の開口長方向の寸法を小さく抑えつつ、広い通過周波数帯域を持つ弾性波フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の弾性波フィルタは、
テーパー型IDT電極を、入力側IDT電極及び出力側IDT電極として弾性波の伝搬方向に互いに離間させて圧電基板上に配置してフィルタ部を構成することと、
前記テーパー型IDT電極は、弾性波の伝搬方向に対して互いに離間して形成された1対のバスバーと、これら1対のバスバーの各々から互いに交互に伸び出して櫛歯状に配置された電極指群と、を備え、前記電極指の幅寸法及び前記電極指間の間隔寸法が一方側のバスバーから他方側のバスバーに向かうにつれて広がるように形成されたことと、
前記フィルタ部は、前記入力側IDT電極及び前記出力側IDT電極における一方側のバスバー同士及び他方側のバスバー同士が夫々弾性波の伝搬方向に沿って一列に並ぶように配置されると共に、弾性波の伝搬方向に沿って複数並べられたことと、
これらのフィルタ部は、互いに等しい長さの周期単位の形成された領域同士が弾性波の伝搬方向に直交する方向に離間するように配置されたことと、
前記フィルタ部の各入力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに共通に接続された入力ポートを備えたことと、
前記フィルタ部の各出力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに共通に接続された出力ポートを備えたことと、
伝搬する弾性波の波長に対応する、前記電極指の幅寸法及び前記電極指の離間寸法からなる周期単位は、前記複数のフィルタ部において順番に小さくなるように、一のフィルタ部における一方側のバスバーに近接する領域と、当該一のフィルタ部の次に周期単位が小さいフィルタ部における他方側のバスバーに近接する領域と、において等しくなるように設定されていることと、を特徴とする。
【0012】
前記電極指の配列パターンは、各々のフィルタ部間において等しくなるように設定されていることが好ましい。
前記電極指の長さ方向に沿って前記1対のバスバーのいずれか一方から伸びる反射電極を備え、
前記反射電極の配列パターンは、各々のフィルタ部間において等しくなるように設定されていることが好ましい。
【0013】
前記複数のフィルタ部のうち、通過周波数帯域において最も低域側の周波数に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を低域側フィルタ、通過周波数帯域において最も高域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を高域側フィルタとすると、
前記低域側フィルタは、当該低域側フィルタの通過周波数帯域外において高域側よりも低域側の減衰量が大きくなるように前記電極指の配列パターンが設定され、
前記高域側フィルタは、当該高域側フィルタの通過周波数帯域外において低域側よりも高域側の減衰量が大きくなるように前記電極指の配列パターンが設定されていることが好ましい。
前記電極指の長さ方向に沿って前記1対のバスバーのいずれか一方から伸びる反射電極を備え、
前記複数のフィルタ部のうち、通過周波数帯域において最も低域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を低域側フィルタ、通過周波数帯域において最も高域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を高域側フィルタとすると、
前記低域側フィルタは、当該低域側フィルタの通過周波数帯域外において高域側よりも低域側の減衰量が大きくなるように前記反射電極の配列パターンが設定され、
前記高域側フィルタは、当該高域側フィルタの通過周波数帯域外において低域側よりも高域側の減衰量が大きくなるように前記反射電極の配列パターンが設定されていることが好ましい。
前記各フィルタ部間には、弾性波を吸収するための吸収体が配置されていても良い。
【0014】
前記複数のフィルタ部のうち一のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の間には、当該一のフィルタ部とは別のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の少なくとも一方が介設されていても良いし、その場合には前記フィルタ部は2つ設けられ、これらのフィルタ部の一方側のフィルタ部のテーパー型IDT電極と他方側のフィルタ部のテーパー型IDT電極とは、弾性波の伝搬方向に沿って互いに交互に配置されていることが好ましい。
一のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の間にテーパー型IDT電極が介設された別のフィルタ部における一方側のバスバー及び他方側のバスバーは、当該一のフィルタ部の他方側のバスバー及び一方側のバスバーに対して弾性波の伝搬方向に夫々離間して設けられ、
これらのフィルタ部は、互いに等しい長さの周期単位の形成された領域同士が弾性波の伝搬方向に直交する方向に離間するように、当該直交する方向に互いに位置ずれした状態で各々配置されていても良い。
【発明の効果】
【0015】
本発明は、電極指の幅寸法及び間隔寸法が一方側のバスバーから他方側のバスバーに向かって広がるように形成されたテーパー型の入力側IDT電極及び出力側IDT電極からなるフィルタ部を弾性波の伝搬方向に沿って圧電基板上に複数配置して、フィルタ部の各入力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに入力ポートを共通に接続し、またフィルタ部の各出力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに出力ポートを共通に接続すると共に、伝搬する弾性波の波長に対応する、前記電極指の幅寸法及び前記電極指の離間寸法からなる周期単位を、前記複数のフィルタ部において順番に小さくなるように、前記複数のフィルタ部のうち一のフィルタ部における一方側のバスバーに近接する領域と、当該一のフィルタ部の次に周期単位が小さいフィルタ部における他方側のバスバーに近接する領域と、において等しくなるように設定している。そのため、いわば開口長の長い1組のテーパー型の入力側IDT電極及び出力側IDT電極を複数のフィルタ部に分割して弾性波の伝搬方向に並べて、これらのフィルタ部を並列に接続することによって元の開口長の長いIDT電極の組とほぼ同程度の特性を得ているので、各々のIDT電極における端部の電極指とバスバーとの間のテーパー角度を直角に近づけて回折損を小さく抑えながら、また開口長方向における圧電基板の寸法を小さく抑えながら、広い通過周波数帯域の弾性波フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る弾性波フィルタの一例を示す平面図である。
【図2】上述の弾性波フィルタの一部を拡大した平面図である。
【図3】上記のフィルタを設計する手法を模式的に示す平面図である。
【図4】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図5】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図6】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図7】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図8】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の弾性波フィルタの一例を示す平面図である。
【図10】本発明の実施例で得られる減衰特性を示す特性図である。
【図11】本発明の実施例で得られる減衰特性を示す特性図である。
【図12】本発明の実施例で得られる減衰特性を示す特性図である。
【図13】本発明の実施例で得られる減衰特性を示す特性図である。
【図14】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図15】上記の弾性波フィルタの一部を拡大して示す平面図である。
【図16】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図17】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図18】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図19】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図20】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図21】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図22】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図23】上記の弾性波フィルタの他の例を示す平面図である。
【図24】従来の弾性波フィルタの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の弾性波フィルタの第1の実施の形態について、図1〜図3を参照して説明する。この弾性波フィルタは、弾性波の伝搬方向に沿って間隔をおいて設けられたテーパー型の入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13を備えており、例えば水晶などの圧電基板11上において、これらのIDT電極12、13からなるフィルタ部30が弾性波の伝搬方向に沿って複数箇所例えば2箇所に配置されている。ここで、図1中左側のフィルタ部30を第1フィルタ部31、右側のフィルタ部30を第2フィルタ部32とすると、第1フィルタ部31においては左側に出力側IDT電極13が配置され、右側に入力側IDT電極12が配置されている。また、第2フィルタ部32においては、左側に入力側IDT電極12が配置され、右側に出力側IDT電極13が配置されている。図1中26は、各フィルタ部30を介して圧電基板11の端部領域に伝搬する不要な弾性波を吸収するための吸収体(ダンパー)である。
【0018】
次に、第1フィルタ部31について説明する。この第1フィルタ部31における入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13を夫々第1入力側IDT電極12a、第1出力側IDT電極13aとすると、第1入力側IDT電極12aは、互いに弾性波の伝搬方向に沿って平行となるように夫々手前側及び奥側に形成された一方側のバスバー14a及び他方側のバスバー14bと、これらのバスバー14a、14bの各々から互いに交互に櫛歯状となるように伸び出す電極指15及び反射電極16と、を備えている。他方側のバスバー14bは入力ポート21に接続されており、一方側のバスバー14aは接地されている。尚、図1において、各電極12、13及び吸収体26については、圧電基板11の領域と区別しやすいように、ハッチングを付してある。以下の図も同様である。
【0019】
上記の電極指15及び反射電極16は、各々の幅寸法及び間隔寸法が一方側のバスバー14aから他方側のバスバー14bに向かうにつれて広がるように形成されており、図2にも示すように、バスバー14a、14bの各々から互いに隣り合うように形成された一対の電極指15、15と、これらの電極指15、15に隣接するようにバスバー14aから伸びる1つの反射電極16と、が1組になって所定の周期単位λで弾性波の伝搬方向に沿って周期的に繰り返されるように配置されている。この例では、電極指15及び反射電極16の幅寸法は夫々λ/8及び3/8λとなっており、また電極指15及び反射電極16の離間寸法は各々λ/8となっている。この第1入力側IDT電極12aの端部(弾性波の伝搬方向両側)における電極指15とバスバー14aとのなす角度であるテーパー角度θ(θ≦90°)は、90°に近い角度例えば85°〜90°となっている。尚、図2では、圧電基板11の一部を切り欠いて描画している。
【0020】
このフィルタでは、上記の周期単位λと同じ長さの波長の弾性波が伝搬することとなる。従って、弾性波の伝搬路であるトラックをTrとすると、弾性波の伝搬方向に対して直交方向には、手前側のバスバー14aから奥側のバスバー14bにかけて、周期単位λが狭い(周波数の高い)Tr1から広い(周波数の低い)Tr2まで形成されていることになる。尚、既述の図1では、電極指15及び反射電極16の幅寸法については、図示の簡略化のため一定として描画してある。
【0021】
第1フィルタ部31における出力側IDT電極13(第1出力側IDT電極13a)は、上記の第1入力側IDT電極12aと同様に構成されており、既述の図1に示すように、一方側のバスバー14c及び他方側のバスバー14dを備えている。一方側のバスバー14cは図1中手前側に配置されて出力ポート22に接続され、他方側のバスバー14dは奥側に配置されて接地されている。また、第1出力側IDT電極13aは、第1入力側IDT電極12aと同様に、弾性波の伝搬方向に沿って周期単位λが一定となり、また一方側のバスバー14cから他方側のバスバー14dに向かって周期単位λがTr1からTr2まで広がるように配置された電極指15及び反射電極16を備えている。第1出力側テーパー型IDT電極13aでは、反射電極16は他方側のバスバー14dに接続されている。
【0022】
続いて、第2フィルタ部32について説明すると、この第2フィルタ部32は、上記の第1フィルタ部31とほぼ同様に構成されている。第2フィルタ部32における入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13を夫々第2入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bとすると、第2入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bは、夫々図1中手前側に配置された一方側のバスバー14a、14c及び奥側に配置された他方側のバスバー14b、14dと、これらのバスバー14a(14c)、14b(14d)間において櫛歯状に互いに交互に伸び出す電極指15及び反射電極16と、を備えている。
【0023】
第2入力側IDT電極12bの奥側のバスバー14bは入力ポート21に接続され、手前側のバスバー14aは接地されている。また、第2出力側IDT電極13bの手前側のバスバー14cは出力ポート22に接続され、奥側のバスバー14dは接地されている。即ち、入力ポート21及び出力ポート22から見ると、第1入力側IDT電極12a及び第2入力側IDT電極12bと、第1出力側IDT電極13a及び第2出力側IDT電極13bと、は夫々並列に接続されていることになる。
【0024】
また、第2入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bにおいて、第2入力側IDT電極12bから第2出力側IDT電極13bを見た時及び第2出力側IDT電極13bから第2入力側IDT電極12bを見た時の電極指15及び反射電極16の各々の配列パターン(配列順序)は、第1フィルタ部31において、第1入力側IDT電極12aから第1出力側IDT電極13aを見た時及び第1出力側IDT電極13aから第1入力側IDT電極12aを見た時の配列パターンと夫々等しくなるように各電極指15及び反射電極16が配列されている。従って、第2フィルタ部32におけるテーパー角度θは、第1フィルタ部31のテーパー角度θと同様に設定されている。
【0025】
また、第2入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bでは、電極指15及び反射電極16は、手前側のバスバー14a(14c)から奥側のバスバー14b(14d)に向かうにつれて、周期単位λが広がるように形成されている。ここで、第2フィルタ部32における手前側のバスバー14a、14cに近接する領域のトラックをTr3、奥側のバスバー14b、14dに近接する領域のトラックをTr4とすると、このトラックTr3は、既述の図2に示すように、第1フィルタ部31の奥側のバスバー14aに近接する領域のトラックTr2と等しくなっている。即ち、このフィルタは、図3に示すように、周期単位λがトラックTr1からトラックTr4までに亘って形成された開口長Dの長いフィルタ(入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13)を、トラックTr1とトラックTr4との間のトラックTr2(トラックTr3)にて2つのフィルタ部30(31、32)に分割し、弾性波の伝搬方向に沿って上記のフィルタ部30、30を配置して構成されていると言える。そして、各々のフィルタ部30における入力側IDT電極12a、12b及び出力側IDT電極13a、13bが夫々並列に接続されるように、フィルタ部31、32の各々において周期単位λの長い側のバスバー14b、14b(14d、14d)同士を共通の入力ポート21及び共通の出力ポート22に夫々接続している。尚、図3においては、電極指15、反射電極16及びバスバー14の記載を省略している。
【0026】
ここで、このフィルタでは、弾性波の伝搬方向においては、電極指15のバスバー14への接続角度(テーパー角度θ)が直角に近づくように、つまり電極指15の本数があまり多くならないようにするために、また弾性波の伝搬方向に対して直交方向には、1対のバスバー14、14間の離間距離を稼いで開口長Dを長く取るために、圧電基板11の長手方向において、電極12、13、吸収体26間の領域には、電極などが形成されていないブランク領域40が設けられている。
【0027】
このような弾性波フィルタにおいて、入力ポート21を介して入力側IDT電極12に周波数信号が入力されると、弾性表面波(SAW)が発生する。この弾性波は、入力側IDT電極12a、12bにおいて、その波長の長さに対応する周期単位λが形成されたトラックTrにて、つまりトラックTr1〜Tr2までの波長の弾性波は、第1入力側IDT電極12aから第1出力側IDT電極13aに向かって伝搬し、トラックTr3〜トラックTr4までの波長の弾性波は、第2入力側IDT電極12bから第2出力側IDT電極13bに向かって伝搬していく。そして、入力側IDT電極12の端部において電極指15がバスバー14に対して傾斜して接続されているので、入力側IDT電極12から出力側IDT電極13に向かって出力される時に弾性波が回折しようとする。しかし、上記のようにテーパー角度θが90°に近い角度となっているので、弾性波の回折が小さく抑えられて、ほぼ全量の弾性波が出力側IDT電極13に向かって伝搬していくことになる。こうして出力側IDT電極13において、入力側IDT電極12から伝搬してくる弾性波の波長に対応するトラックTrにて弾性波の機械−電気相互変換が行われて、後述の実施例に示すように、出力ポート22を介してトラックTr1〜Tr4までの波長の弾性波に対応する電気信号が取り出されることになる。
【0028】
上述の実施の形態によれば、電極指15及び反射電極16の幅寸法及び間隔寸法が一方側のバスバー14a(14c)から他方側のバスバー14b(14d)に向かうにつれて広がるように形成されたテーパー型の入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13のフィルタ部30を弾性波の伝搬方向に沿って圧電基板11上に2つ配置して、入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13の夫々における他方側のバスバー14b、14b(14d、14d)同士を入力ポート21(出力ポート22)に夫々接続すると共に、第1フィルタ部31の他方側のバスバー14b(14d)に近接する領域のトラックTr2と、第2フィルタ部32の一方側のバスバー14a(14c)に近接する領域のトラックTr3と、が等しくなるようにしている。そのため、既述の図3に示したように、このフィルタは、2つのフィルタ部31、32における入力側IDT電極12a、12bの電極指15及び反射電極16同士及び、出力側IDT電極13a、13bの電極指15及び反射電極16同士を夫々縦方向(弾性波の伝搬方向に対して直交方向)に接続した開口長Dの長いフィルタと同程度の特性となる。従って、開口長D方向(電極指15の長さ方向)における圧電基板11の見かけ上の寸法に対して開口長Dを長く取ることができるので、テーパー角度θを直角に近い状態に保って弾性波の回折を小さく抑えながら、通過周波数帯域の広帯域化を図ることができる。この時、既述のように圧電基板11上において、弾性波の伝搬方向に対して直交方向には余分なスペースがほとんどないが、弾性波の伝搬方向には余分なスペース(ブランク領域40)が設けられているので、2つのフィルタ部31、32を横方向に並べることにより、いわば圧電基板11上の隙間を利用することができるので、開口長D方向(電極指15の長さ方向)に圧電基板11を伸長させて上記の開口長Dの長いフィルタを配置する場合よりも、圧電基板11の大きさを小さく抑えることができる。
【0029】
また、各々のフィルタ部31、32における電極指15及び反射電極16の配列パターンを等しくしているので、上記のように2つのフィルタ部31、32を並列に接続することによって、図3中上側に示した開口長Dの長いフィルタと同程度の特性を得ることができる。
【0030】
ここで、例えば2つのフィルタ部31、32間において互いに弾性波が干渉し合って悪影響が生じる場合には、図4に示すように、フィルタ部31、32間に弾性波を吸収する補助吸収体27を配置しても良い。
また、手前側から奥側に向かうにつれて周期単位λが広がるように各フィルタ部31、32を配置したが、奥側から手前側に向かうにつれて周期単位λが広がるように配置しても良い。また、例えば図5に示すように、2つのフィルタ部31、32の一方を手前側から奥側に向かうにつれて周期単位λが広がるように、また他方を奥側から手前側から向かうにつれて周期単位λが広がるように配置しても良い。この場合においても、他方側のバスバー14b、14b(14d、14d)同士が並列に接続されて、上記の例と同様の作用及び効果が得られる。この時、図5のこれらフィルタ部31、32は、奥側のバスバー14に近接する領域において、互いに同じ周期単位λ(トラックTr2、Tr3)同士が弾性波の伝搬方向に沿って一列に並ばないように夫々配置されている。即ち、後述の図15に示すように、これらフィルタ部31、32は、弾性波の伝搬方向に直交する方向に互いに位置ずれした状態で配置されており、具体的にはフィルタ部31に対してフィルタ部32が僅かに奥側に形成されている。また、このように各フィルタ部31、32を配置すると共に上記の補助吸収体27を形成する場合には、入力側IDT電極12a、12bの他方側のバスバー14b、14b同士を接続するためには、例えば圧電基板11の上方領域を介してワイヤなどを設けても良い。
【0031】
また、圧電基板11上において左側に第1フィルタ部31、右側に第2フィルタ部32を配置したが、右側に第1フィルタ部31、左側に第2フィルタ部32を配置しても良いし、各々のフィルタ部31、32において、入力側IDT電極12及び出力側IDT電極13の配置を各々左右で入れ替えても良い。更に、他方側のバスバー14b、14b(14d、14d)同士を入力ポート21(出力ポート22)に接続したが、一方側のバスバー14a、14a(14c、14c)同士を接続しても良い。また、各々のフィルタ部31、32において、入力側IDT電極12と出力側IDT電極13との間にシールド電極を配置しても良い。
【0032】
更にまた、既述の図3に示したように、2つのフィルタ部31、32において共通するトラックTr2(Tr3)をトラックTr1とトラックTr4との間のほぼ中間における周期単位λとしたが、図6に示すようにトラックTr1及びトラックTr4のいずれか一方に近接するトラックTrを各フィルタ部31、32にて共通化しても良い。つまり、各々のフィルタ部31、32における通過周波数帯域に差をつけても良い。この場合において、例えば通過周波数帯域の狭いフィルタ部30について、通過周波数帯域の広いフィルタ部30と同程度の開口長Dとなるように、テーパー角度θを大きくして(90°に近づけて)も良い。尚、この図6についても電極指15、反射電極16及びバスバー14の記載を省略している。以下の図7及び図8についても同様である。
【0033】
また、図7及び図8に示すように、弾性波の伝搬方向に沿って複数例えば3つのフィルタ部31、32、33を配置しても良い。この場合には、3つのフィルタ部31、32、33において、夫々トラックTr1〜Tr2、トラックTr3〜Tr4、トラックTr5〜Tr6の弾性波が伝搬するように周期単位λが形成され、またトラックTr2及びトラックTr3、トラックTr4及びトラックTr5が夫々同じ周期単位λに設定されることになる。この場合においても、上記の例と同様の効果が得られる。また、このフィルタにおいて、既述の補助吸収体27を配置しても良い。
【0034】
次に、本発明の第2の実施の形態について、図9を参照して説明する。上記の第1の実施の形態では、各々のフィルタ部31、32において電極指15及び反射電極16を同じ配列パターンで形成したが、この第2の実施の形態では、各々のフィルタ部31、32において電極指15及び反射電極16の配列パターンを変えている。具体的には、トラックTr1からトラックTr2までの周期単位λの短い(高域側の)弾性波が伝搬するフィルタ部31においては、トラックTr1よりも高域側の減衰量が大きくなるように配列パターンを設定し、トラックTr3からトラックTr4までの周期単位λの長い(低域側の)弾性波が伝搬するフィルタ部32においては、トラックTr4よりも低域側の減衰量が大きくなるように配列パターンを設定している。このように減衰量が大きくなる帯域を設定するにあたり、この実施の形態では図9に示すように、例えば各々のフィルタ部31、32のIDT電極12、13において、互いに交差する電極指15、15の励振箇所の位置を調整することにより、減衰量を大きくしたい帯域に減衰極の位置を合わせるようにしている。
【0035】
この第2の実施の形態のフィルタにおいても、上記の第1の実施の形態と同様の効果が得られる。また、このように減衰極の位置を調整することにより、各々のフィルタ部31、32において得られる減衰特性が重ね合わされて、後述の実施例に示すように、通過周波数帯域外における低域側及び高域側の減衰量が大きくなるので、急峻な減衰特性を得ることができる。
この図9に示すフィルタにおいても、既述の図4〜図8のように、補助吸収体27を配置したり、3つ以上のフィルタ部31、32、33を並べたりしても良い。
【実施例】
【0036】
次に、既述のように複数例えば2つのフィルタ部31、32を並列に接続して得られるフィルタ特性を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。先ず、合成後のフィルタの特性について、中心周波数を125MHzとし、また通過帯域における低域側端部及び高域側端部の周波数を夫々100MHz、150MHzとする。従って、通過帯域は50MHz(150−100)となる。このフィルタを元にして、通過帯域を二つのフィルタで等分した場合について検討する。尚、このシミュレーションにて本発明を適用した周波数帯域はその一例であり、どのような帯域であっても本発明を適用できる。
図10(a)、(b)は、夫々低域側のフィルタ部32の特性(中心周波数:112.5MHz、帯域幅:25MHz)及び高域側のフィルタ部31の特性(中心周波数:137.5MHz、帯域幅:25MHz)を示しており、同図(c)に示すように、これらのフィルタ部31、32を並列に接続することにより、2つのフィルタ部31、32の通過周波数帯域が合成された広帯域の特性が得られることが分かる。
【0037】
また、図11(a)、(b)は、低域側のフィルタ部32及び高域側のフィルタ部31において、既述の第2の実施の形態で説明したように、夫々の通過周波数帯域外における低域側及び高域側の減衰量が大きくなるように電極指15及び反射電極16の配列パターンを夫々調整した時に得られる特性を示している。図11(a)に示すように、低域側のフィルタ部32では、低域側の減衰量を大きくすると、当該フィルタ部32の通過周波数帯域よりも高域側の減衰量が小さくなって(劣化して)しまっていることが分かる。また、高域側のフィルタ部31では、図11(b)に示すように、高域側の減衰量を大きくすると、当該フィルタ部31の通過周波数帯域よりも低域側の減衰量が小さくなってしまっていることが分かる。しかし、これらのフィルタ部31、32を並列に接続すると、同図(c)に示すように、各々のフィルタ部31、32の一方において減衰量が小さくなって(劣化して)しまった帯域が他方のフィルタ部31、32の通過周波数帯域と重なり合うので、特性の劣化が打ち消されて、低域側及び高域側のいずれについても減衰量が大きく急峻な減衰特性が得られることが分かる。
【0038】
ここで、各々の通過周波数帯域よりも低域側の減衰量が大きくなるように夫々調整したフィルタ部31、32を並列に接続して得られる特性を図12(a)に示し、またこの特性と本発明の第2の実施の形態で得られる特性とを同図(b)に示す。この図12から、既述のようにフィルタ部31、32の配列パターンを調整することにより、本発明では低域側だけでなく高域側についても減衰量を大きくできることが分かる。
また、各々の通過周波数帯域よりも高域側の減衰量が大きくなるように夫々調整したフィルタ部31、32を並列に接続して得られる特性を図13(a)に示し、この特性と本発明の第2の実施の形態で得られる特性とを同図(b)に同様に示す。この場合においても、本発明では高域側だけでなく低域側についても減衰量を大きくできることが分かる。
【0039】
既述の各例では、弾性波の伝搬方向に沿って複数のフィルタ部30(31、32、33)を順番に並べたが、これらのフィルタ部30のIDT電極12、13を互いに交互に配置しても良い。このようなフィルタを具体的に図14に示すと、弾性波の伝搬方向に沿って左側から右側に向かって例えば出力側IDT電極13a、入力側IDT電極12b、入力側IDT電極12a及び出力側IDT電極13bをこの順番で配置している。また、フィルタ部31のIDT電極12a、13aの一方側のバスバー14a、14cは図14中手前側に配置され、他方側のバスバー14b、14dは奥側に配置されている。フィルタ部32のIDT電極12b、13bの一方側のバスバー14a、14cは奥側に配置され、他方側のバスバー14b、14dは手前側に配置されている。また、この図14においても、既述の例と同様に、バスバー14b、14bは入力ポート21に並列に接続され、バスバー14c、14cは出力ポート22に並列に接続されている。即ち、この図14に示すフィルタは、既述の図1のフィルタにおいて第1入力側IDT電極12b及び第2出力側IDT電極13bの夫々の奥側と手前側とが入れ替わるようにこれらIDT電極12b、13bをいわば裏返すようにして配置すると共に、入力側IDT電極12a、12bを左右逆に配置した構成を採っている。
【0040】
ここで、これらのフィルタ部31、32において、既述のトラックTr2、Tr3はいずれも図14中奥側に配置されているが、この実施の形態では、これらのトラックTr2、Tr3が弾性波の伝搬方向に沿って一列に並ばないように、即ち弾性波の伝搬方向に直交する方向(開口長D方向)にこれらのトラックTr2、Tr3が互いに離間するように各々のフィルタ部31、32が配置されている。
【0041】
具体的には、図14中左側に配置された出力側IDT電極13a及び入力側IDT電極12bの境界部付近の一部を拡大して図15に示すように、入力側IDT電極12bをこの出力側IDT電極13aよりも僅かに例えば奥側に配置することによって、これらトラックTr2、Tr3を開口長D方向において互いに離間させている。また、図14中右側の出力側IDT電極13b及び入力側IDT電極12aは、弾性波の伝搬方向に沿って夫々入力側IDT電極12b及び出力側IDT電極13aに対向するように配置されているので、これらの出力側IDT電極13b及び入力側IDT電極12aにおけるトラックTr2、Tr3も同様に開口長D方向において互いに離間するように配置されている。
【0042】
従って、各々のフィルタ部31、32は、開口長D方向に亘って同じ周期単位λのトラックTrが弾性波の伝搬方向に互いに重なり合わないように(一列にならないように)配置されていることになる。尚、図14では電極指15及び反射電極16の描画を省略しているが、各々のフィルタ部31、32では、これらの電極指15及び反射電極16は、既述の図1と同様の配置レイアウトで形成されている。
【0043】
このようにフィルタ部31、32を配置することによって、既述の効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、IDT電極12、13間の領域を伝搬路80と呼ぶと、開口長D方向に亘ってこれらのフィルタ部31、32で同じトラックTrが弾性波の伝搬方向に一列に並ばないようにして、同じトラックTrの弾性波同士の干渉を抑えているので、フィルタ部31、32同士が互いに影響を及ぼし合うことを抑えてフィルタ部31、32の各々のIDT電極12、13を互いに交互に配置することができ、そのため一つのフィルタ部30における伝搬路80を他のフィルタ部30によって利用することができる。従って、一つのフィルタ部30においてIDT電極12、13を離間させて伝搬路80を長く取る場合であっても、当該伝搬路80を有効に活用することができるので、弾性波の伝搬方向における圧電基板11の長さ寸法を短く抑えることができる。
【0044】
また、フィルタ部31の一方側のバスバー14a(14c)及び他方側のバスバー14b(14d)を、フィルタ部32の他方側のバスバー14b(14d)及び一方側のバスバー14a(14c)に対して弾性波の伝搬方向に夫々離間するように配置している。即ち、弾性波の伝搬方向に沿ってこれらバスバー14a(14c)及びバスバー14b(14d)を交互に配置している。そのため、これらIDT電極12、13における幅寸法の広い領域と幅寸法の狭い領域とを交互に並べて、いわば既述のテーパー角度θを利用してIDT電極12、13同士を近接配置することができるので、弾性波の伝搬方向における圧電基板11の長さ寸法を更に短く抑えることができる。
【0045】
このようにフィルタ部31、32のIDT電極12、13同士を交互に並べる例としては、以下のようにしても良い。即ち、図16に示すように弾性波の伝搬方向に沿って左側から右側に向かって出力側IDT電極13a、出力側IDT電極13b、入力側IDT電極12a及び入力側IDT電極12bをこの順番で配置して、いわば既述の図14におけるフィルタ部32の入力側IDT電極12bと出力側IDT電極13bとを入れ替えても良い。また、フィルタ部31についてもIDT電極12aとIDT電極13aとを入れ替えても良い。尚、この図16において、図15と同じ部位については同じ符号を付して説明を省略する。以下の図17〜図23についても同様である。
【0046】
また、図17に示すように、各々のフィルタ部31、32における弾性波の伝搬方向に沿ってバスバー14a(14c)を一列に並べると共に、バスバー14b(14d)についても一列に並べても良い。この場合には、ポート21(22)とバスバー14とを接続する引き回し電極(図17では「50」の符号を付している)をIDT電極12、13間に形成しなくても良いので、弾性波の伝搬方向における圧電基板11の長さ寸法を抑えることができる。
【0047】
更に、弾性波の伝搬方向に沿ってIDT電極12、13を交互に配置することによって、フィルタ部31、32の両方について、各々のIDT電極12、13間に他のフィルタ部32、31のIDT電極12(13)を介設したが、1つのフィルタ部30についてIDT電極12、13間に他のフィルタ部30のIDT電極12、13を介設しても良い。具体的には、図18に示すように、例えば弾性波の伝搬方向に沿って左側から右側に向かって出力側IDT電極13a、入力側IDT電極12b、出力側IDT電極13b及び入力側IDT電極12aをこの順番で配置して、フィルタ部31のIDT電極12a、13a間にフィルタ部32を配置している。この場合において、フィルタ部32のIDT電極12b、13b同士を離間させて既述の伝搬路80を形成する時には、この伝搬路80に既述の引き回し電極50を形成して当該伝搬路80を利用しても良い。即ち、複数のフィルタ部30のうち少なくとも一つのフィルタ部30において、当該フィルタ部30のIDT電極12、13間に別のフィルタ部30のIDT電極12、13の少なくとも一方が配置される。このような実施の形態においても、同様の効果が得られる。
【0048】
また、図19に示すように、各々のフィルタ部31、32におけるIDT電極12、13間の領域、即ち弾性波の伝搬方向における圧電基板11の中央位置にシールド電極60を配置しても良い。更に、図14〜図19の各例において、図9のように夫々のフィルタ部31、32に対して重み付けを行うことにより、通過周波数帯域外における低域側及び高域側の減衰量を大きくするようにしても良いし、既述の図6のように2つのフィルタ部31、32において共通するトラックTr2(Tr3)をトラックTr1側あるいはトラックTr4側にずらしても良い。
【0049】
以上の各例では、2つのフィルタ部31、32を並列に接続して、既述の図3に示したように見かけ上開口長Dの長いフィルタを構成したが、これらのフィルタ部31、32を直列に接続することによって、任意の周波数特性を持つフィルタを構成しても良い。具体的には、例えば既述の図14と同じレイアウトでフィルタ部31、32を配置する場合には、図20に示すように、入力側IDT電極12、12のバスバー14a、14bを共通の入力ポート21に接続し、出力側IDT電極13、13のバスバー14c、14dを共通の出力ポート22に接続する。
【0050】
この場合においてフィルタ部31におけるトラックTr1、Tr2及びフィルタ部32におけるトラックTr3、Tr4は、図21(b)に示すように、既述の各例において説明したようにTr1<Tr2=Tr3<Tr4としても良いし、同図(c)、(d)のようにTr1<Tr2<Tr3<Tr4またはTr1<Tr3<Tr2<Tr4となるように夫々のフィルタ部31、32の周期単位λを設定しても良い。この場合においても、図21(b)、(d)では、開口長D方向に亘って、フィルタ部31、32間で同じ長さのトラックTr(周期単位λ)が弾性波の伝搬方向に一列に並ばないように、既述の図15と同様に各IDT電極12、13の位置が調整される。尚、図21(a)には、フィルタ部31、32を直列に接続する場合のフィルタの概観及び各IDT電極12、13におけるトラックTrを模式的に示している。また、同図(b)〜(d)は、各々のフィルタ部31、32において得られる特性を模式的に示したものである。このような場合において、図22に示すように、既述の図1に示すように各フィルタ部31、32のIDT電極12、13を配置した場合においても、これらフィルタ部31、32を直列に接続してもよい。
【0051】
更に、図23に示すように、フィルタ部31、32を接続せずに、各々のIDT電極12、13を個別に独立してポート21(21a、21b)、22(22a、22b)に接続しても良い。即ち、互いに種類の異なる2つのフィルタ部30におけるIDT電極12、13を互いに交互に配置しても良い。
また、以上の各例において、3つ以上のフィルタ部30を並べても良い。
【符号の説明】
【0052】
11 圧電基板
12 入力側IDT電極
13 出力側IDT電極
14 バスバー
15 電極指
16 反射電極
31 第1フィルタ部
32 第2フィルタ部
40 ブランク領域
Tr トラック
【特許請求の範囲】
【請求項1】
テーパー型IDT電極を、入力側IDT電極及び出力側IDT電極として弾性波の伝搬方向に互いに離間させて圧電基板上に配置してフィルタ部を構成することと、
前記テーパー型IDT電極は、弾性波の伝搬方向に対して互いに離間して形成された1対のバスバーと、これら1対のバスバーの各々から互いに交互に伸び出して櫛歯状に配置された電極指群と、を備え、前記電極指の幅寸法及び前記電極指間の間隔寸法が一方側のバスバーから他方側のバスバーに向かうにつれて広がるように形成されたことと、
前記フィルタ部は、前記入力側IDT電極及び前記出力側IDT電極における一方側のバスバー同士及び他方側のバスバー同士が夫々弾性波の伝搬方向に沿って一列に並ぶように配置されると共に、弾性波の伝搬方向に沿って複数並べられたことと、
これらのフィルタ部は、互いに等しい長さの周期単位の形成された領域同士が弾性波の伝搬方向に直交する方向に離間するように配置されたことと、
前記フィルタ部の各入力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに共通に接続された入力ポートを備えたことと、
前記フィルタ部の各出力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに共通に接続された出力ポートを備えたことと、
伝搬する弾性波の波長に対応する、前記電極指の幅寸法及び前記電極指の離間寸法からなる周期単位は、前記複数のフィルタ部において順番に小さくなるように、一のフィルタ部における一方側のバスバーに近接する領域と、当該一のフィルタ部の次に周期単位が小さいフィルタ部における他方側のバスバーに近接する領域と、において等しくなるように設定されていることと、を特徴とする弾性波フィルタ。
【請求項2】
前記電極指の配列パターンは、各々のフィルタ部間において等しくなるように設定されている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】
前記電極指の長さ方向に沿って前記1対のバスバーのいずれか一方から伸びる反射電極を備え、
前記反射電極の配列パターンは、各々のフィルタ部間において等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の弾性波フィルタ。
【請求項4】
前記複数のフィルタ部のうち、通過周波数帯域において最も低域側の周波数に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を低域側フィルタ、通過周波数帯域において最も高域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を高域側フィルタとすると、
前記低域側フィルタは、当該低域側フィルタの通過周波数帯域外において高域側よりも低域側の減衰量が大きくなるように前記電極指の配列パターンが設定され、
前記高域側フィルタは、当該高域側フィルタの通過周波数帯域外において低域側よりも高域側の減衰量が大きくなるように前記電極指の配列パターンが設定されている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5】
前記電極指の長さ方向に沿って前記1対のバスバーのいずれか一方から伸びる反射電極を備え、
前記複数のフィルタ部のうち、通過周波数帯域において最も低域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を低域側フィルタ、通過周波数帯域において最も高域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を高域側フィルタとすると、
前記低域側フィルタは、当該低域側フィルタの通過周波数帯域外において高域側よりも低域側の減衰量が大きくなるように前記反射電極の配列パターンが設定され、
前記高域側フィルタは、当該高域側フィルタの通過周波数帯域外において低域側よりも高域側の減衰量が大きくなるように前記反射電極の配列パターンが設定されていることを特徴とする請求項1または4に記載の弾性波フィルタ。
【請求項6】
前記各フィルタ部間には、弾性波を吸収するための吸収体が配置されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の弾性波フィルタ。
【請求項7】
前記複数のフィルタ部のうち一のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の間には、当該一のフィルタ部とは別のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の少なくとも一方が介設されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の弾性波フィルタ。
【請求項8】
前記フィルタ部は2つ設けられ、
これらのフィルタ部の一方側のフィルタ部のテーパー型IDT電極と他方側のフィルタ部のテーパー型IDT電極とは、弾性波の伝搬方向に沿って互いに交互に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の弾性波フィルタ。
【請求項9】
一のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の間にテーパー型IDT電極が介設された別のフィルタ部における一方側のバスバー及び他方側のバスバーは、当該一のフィルタ部の他方側のバスバー及び一方側のバスバーに対して弾性波の伝搬方向に夫々離間して設けられ、
これらのフィルタ部は、互いに等しい長さの周期単位の形成された領域同士が弾性波の伝搬方向に直交する方向に離間するように、当該直交する方向に互いに位置ずれした状態で各々配置されていることを特徴とする請求項7または8に記載の弾性波フィルタ。
【請求項1】
テーパー型IDT電極を、入力側IDT電極及び出力側IDT電極として弾性波の伝搬方向に互いに離間させて圧電基板上に配置してフィルタ部を構成することと、
前記テーパー型IDT電極は、弾性波の伝搬方向に対して互いに離間して形成された1対のバスバーと、これら1対のバスバーの各々から互いに交互に伸び出して櫛歯状に配置された電極指群と、を備え、前記電極指の幅寸法及び前記電極指間の間隔寸法が一方側のバスバーから他方側のバスバーに向かうにつれて広がるように形成されたことと、
前記フィルタ部は、前記入力側IDT電極及び前記出力側IDT電極における一方側のバスバー同士及び他方側のバスバー同士が夫々弾性波の伝搬方向に沿って一列に並ぶように配置されると共に、弾性波の伝搬方向に沿って複数並べられたことと、
これらのフィルタ部は、互いに等しい長さの周期単位の形成された領域同士が弾性波の伝搬方向に直交する方向に離間するように配置されたことと、
前記フィルタ部の各入力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに共通に接続された入力ポートを備えたことと、
前記フィルタ部の各出力側IDT電極における一方側のバスバーまたは他方側のバスバーに共通に接続された出力ポートを備えたことと、
伝搬する弾性波の波長に対応する、前記電極指の幅寸法及び前記電極指の離間寸法からなる周期単位は、前記複数のフィルタ部において順番に小さくなるように、一のフィルタ部における一方側のバスバーに近接する領域と、当該一のフィルタ部の次に周期単位が小さいフィルタ部における他方側のバスバーに近接する領域と、において等しくなるように設定されていることと、を特徴とする弾性波フィルタ。
【請求項2】
前記電極指の配列パターンは、各々のフィルタ部間において等しくなるように設定されている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】
前記電極指の長さ方向に沿って前記1対のバスバーのいずれか一方から伸びる反射電極を備え、
前記反射電極の配列パターンは、各々のフィルタ部間において等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の弾性波フィルタ。
【請求項4】
前記複数のフィルタ部のうち、通過周波数帯域において最も低域側の周波数に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を低域側フィルタ、通過周波数帯域において最も高域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を高域側フィルタとすると、
前記低域側フィルタは、当該低域側フィルタの通過周波数帯域外において高域側よりも低域側の減衰量が大きくなるように前記電極指の配列パターンが設定され、
前記高域側フィルタは、当該高域側フィルタの通過周波数帯域外において低域側よりも高域側の減衰量が大きくなるように前記電極指の配列パターンが設定されている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5】
前記電極指の長さ方向に沿って前記1対のバスバーのいずれか一方から伸びる反射電極を備え、
前記複数のフィルタ部のうち、通過周波数帯域において最も低域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を低域側フィルタ、通過周波数帯域において最も高域側に対応する周期単位が形成されたフィルタ部を高域側フィルタとすると、
前記低域側フィルタは、当該低域側フィルタの通過周波数帯域外において高域側よりも低域側の減衰量が大きくなるように前記反射電極の配列パターンが設定され、
前記高域側フィルタは、当該高域側フィルタの通過周波数帯域外において低域側よりも高域側の減衰量が大きくなるように前記反射電極の配列パターンが設定されていることを特徴とする請求項1または4に記載の弾性波フィルタ。
【請求項6】
前記各フィルタ部間には、弾性波を吸収するための吸収体が配置されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の弾性波フィルタ。
【請求項7】
前記複数のフィルタ部のうち一のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の間には、当該一のフィルタ部とは別のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の少なくとも一方が介設されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の弾性波フィルタ。
【請求項8】
前記フィルタ部は2つ設けられ、
これらのフィルタ部の一方側のフィルタ部のテーパー型IDT電極と他方側のフィルタ部のテーパー型IDT電極とは、弾性波の伝搬方向に沿って互いに交互に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の弾性波フィルタ。
【請求項9】
一のフィルタ部の入力側IDT電極及び出力側IDT電極の間にテーパー型IDT電極が介設された別のフィルタ部における一方側のバスバー及び他方側のバスバーは、当該一のフィルタ部の他方側のバスバー及び一方側のバスバーに対して弾性波の伝搬方向に夫々離間して設けられ、
これらのフィルタ部は、互いに等しい長さの周期単位の形成された領域同士が弾性波の伝搬方向に直交する方向に離間するように、当該直交する方向に互いに位置ずれした状態で各々配置されていることを特徴とする請求項7または8に記載の弾性波フィルタ。
【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16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【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16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【公開番号】特開2011−78082(P2011−78082A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−156026(P2010−156026)
【出願日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【出願人】(000232483)日本電波工業株式会社 (1,148)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【出願人】(000232483)日本電波工業株式会社 (1,148)
【Fターム(参考)】
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