弾性表面波フィルタ
【課題】小型で広帯域かつ低損失なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを提供する。
【解決手段】弾性表面波フィルタは、第１の入力用ＩＤＴ１１及び第１の出力用ＩＤＴ１２を第１の音響軌道上に配置した第１の２端子対共振子１と、第２の入力用ＩＤＴ２１及び第２の出力用ＩＤＴ２２を第２の音響軌道上に配置し、第２の入力用ＩＤＴ及び第２の出力用ＩＤＴの電極ピッチが第１の入力用ＩＤＴ及び第１の出力用ＩＤＴの電極ピッチと異なる第２の２端子対共振子２と、第３の入力用ＩＤＴ３１及び第３の出力用ＩＤＴ３２を第３の音響軌道上に配置し、第３の入力用ＩＤＴ及び第３の出力用ＩＤＴの電極ピッチが第１の入力用ＩＤＴ及び第１の出力用ＩＤＴの電極ピッチと同一の第３の２端子対共振子３とを有する。
【解決手段】弾性表面波フィルタは、第１の入力用ＩＤＴ１１及び第１の出力用ＩＤＴ１２を第１の音響軌道上に配置した第１の２端子対共振子１と、第２の入力用ＩＤＴ２１及び第２の出力用ＩＤＴ２２を第２の音響軌道上に配置し、第２の入力用ＩＤＴ及び第２の出力用ＩＤＴの電極ピッチが第１の入力用ＩＤＴ及び第１の出力用ＩＤＴの電極ピッチと異なる第２の２端子対共振子２と、第３の入力用ＩＤＴ３１及び第３の出力用ＩＤＴ３２を第３の音響軌道上に配置し、第３の入力用ＩＤＴ及び第３の出力用ＩＤＴの電極ピッチが第１の入力用ＩＤＴ及び第１の出力用ＩＤＴの電極ピッチと同一の第３の２端子対共振子３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波フィルタは、小型で低損失であることから、携帯電話機等の移動無線通信機器に多用されている。従来の弾性表面波フィルタの例としては、図１９に示すようなラダー型フィルタ１００が挙げられる。図１９において、ＩＮは信号入力端子、ＯＵＴは信号出力端子である。ラダー型フィルタ１００は、圧電基板上に共振周波数の異なる直列腕用の１端子対共振子１０１と並列腕用の１端子対共振子１０２とを梯子上に接続してフィルタ特性を得るものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
１端子対共振子１０１，１０２は、図２０に示すように、圧電基板上に１つのＩＤＴ（interdigital transducer ：すだれ状電極）１１０を形成し、さらにその両側にそれぞれ反射器１１１，１１２を配置したものである。ラダー型フィルタは、小型・低損失で広帯域な通過特性を有するため、携帯電話機等のＲＦ（Radio Frequency ）段間フィルタや分波器（デュプレクサ）の送信用フィルタ及び受信用フィルタに用いられる。
【０００４】
従来の弾性表面波フィルタの別の例としては、図２１に示す２端子対共振子フィルタ２００が挙げられる。２端子対共振子フィルタ２００は、図２２に示すように、圧電基板上に入力用ＩＤＴ２１０と出力用ＩＤＴ２１１とを形成し、さらにその両側にそれぞれ反射器２１２，２１３を配置したものである。ＩＤＴ２１０，２１１の非信号端子は接地されている。２端子対共振子フィルタ２００は、小型で、急峻性に優れ狭帯域な通過特性を示すことから、ＩＦ（Intermediate Frequency）用として主に使用される。
【０００５】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特許第３１９４５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のラダー型フィルタは、小型低損失であるが、所望の減衰特性を得たい場合、直列共振子及び並列共振子の組を複数段従属接続する必要があり、移動通信用機器の小型化が進む現在の状況では外形寸法の小型化が不十分という問題点があった。
また、従来の２端子対共振子フィルタは、１段若しくは２段従属接続することにより所望の通過特性を得ることができ、小型化に有利であるが、通過帯域が狭く、ＲＦ帯のフィルタとしては適していないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、小型で広帯域かつ低損失なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタ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】
【０００８】
本発明の弾性表面波フィルタは、第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極を第１の音響軌道上に配置した第１の２端子対共振子と、第２の入力用すだれ状電極及び第２の出力用すだれ状電極を第２の音響軌道上に配置し、前記第２の入力用すだれ状電極及び第２の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと異なる第２の２端子対共振子と、第３の入力用すだれ状電極及び第３の出力用すだれ状電極を第３の音響軌道上に配置し、前記第３の入力用すだれ状電極及び第３の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと略同一の第３の２端子対共振子とを有し、前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子が信号入力端子に接続され、前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子が信号出力端子に接続され、前記第２の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第２の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第２の入力用すだれ状電極の接地端子及び前記第２の出力用すだれ状電極の接地端子が接地され、前記第３の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第３の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第３の入力用すだれ状電極の接地端子と前記第３の出力用すだれ状電極の接地端子とが接続されるようにしたものである。
【０００９】
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、第４の入力用すだれ状電極及び第４の出力用すだれ状電極を第４の音響軌道上に配置し、前記第４の入力用すだれ状電極及び第４の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと異なる第４の２端子対共振子を有し、前記第４の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子に接続され、前記第４の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子に接続され、前記第４の入力用すだれ状電極の接地端子及び前記第４の出力用すだれ状電極の接地端子が接地されるようにしたものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、前記第１の入力用すだれ状電極と前記第１の出力用すだれ状電極との間に反射器を挿入したものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子と前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子との間にコンデンサを挿入したものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子と前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子との間にコンデンサを挿入したものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、前記信号入力端子と前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子との間に１端子対共振子を挿入したものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、前記第１の入力用すだれ状電極と前記第１の出力用すだれ状電極との間で電極指の対数を異なる値に設定したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の２端子対共振子に第２の２端子対共振子と第３の２端子対共振子とを接続することにより、従来のラダー型フィルタより小型で広帯域かつ低損失なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１１】
また、本発明では、さらに第１の２端子対共振子に第４の２端子対共振子を接続することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１２】
また、本発明では、さらに第１の入力用すだれ状電極と第１の出力用すだれ状電極との間に反射器を挿入することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１３】
また、本発明では、さらに第１の入力用すだれ状電極の入力端子と第１の出力用すだれ状電極の出力端子との間にコンデンサを挿入することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１４】
また、本発明では、さらに第１の入力用すだれ状電極の接地端子と第１の出力用すだれ状電極の接地端子との間にコンデンサを挿入することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１５】
また、本発明では、さらに信号入力端子と第１の入力用すだれ状電極の入力端子との間に１端子対共振子を挿入することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１６】
また、本発明では、第１の入力用すだれ状電極と第１の出力用すだれ状電極との間で電極指の対数を異なる値にすることで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、２端子対共振子の接続方法を工夫することより、ラダー型フィルタのような広帯域低損失なフィルタ特性を有し、かつ小型であるという２端子対共振子の利点を有した弾性表面波フィルタを提供する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図、図２は、図１の弾性表面波フィルタのチップレイアウトを示す平面図である。本実施の形態の弾性表面波フィルタは、第１の２端子対共振子１の接地端子に第２の２端子対共振子２と第３の２端子対共振子３とを接続するものである。図１、図２において、ＩＮは信号入力端子、ＯＵＴは信号出力端子、５１は第１の音響軌道、５２は第２の音響軌道、５３は第３の音響軌道である。
【００１９】
第１の２端子対共振子１は、圧電基板の第１の音響軌道５１上に入力用ＩＤＴ１１と出力用ＩＤＴ１２とを配置し、さらにその両側にそれぞれ反射器１３，１４を配置したものである。周知のように、ＩＤＴ１１は、金属からなる櫛状の対向する２つの電極部を有し、各電極部は、対向する電極部に向かって交互に突出した複数の電極指を有している。ＩＤＴ１２も同様の構造である。反射器１３，１４は、それぞれ複数の電極指を備えている。図１、図２において、１５，１６，１７，１８はそれぞれ第１の２端子対共振子１の第１の端子（入力端子）、第２の端子（出力端子）、第３の端子（接地端子）、第４の端子（接地端子）である。
【００２０】
第２の２端子対共振子２は、第１の２端子対共振子１と同様に、圧電基板の第２の音響軌道５２上に入力用ＩＤＴ２１と出力用ＩＤＴ２２とを配置し、さらにその両側にそれぞれ反射器２３，２４を配置したものである。この第２の２端子対共振子２のＩＤＴ２１，２２の電極指のピッチは、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチより大きい。したがって、第２の２端子対共振子２の電極周期長は、第１の２端子対共振子１の電極周期長よりも長い値に設定されている。
【００２１】
図１、図２において、２５，２６，２７，２８はそれぞれ第２の２端子対共振子２の第１の端子（入力端子）、第２の端子（出力端子）、第３の端子（接地端子）、第４の端子（接地端子）である。第２の２端子対共振子２の入力端子２５は、第１の２端子対共振子１の接地端子１７と接続され、出力端子２６は、第１の２端子対共振子１の接地端子１８と接続されている。また、第２の２端子対共振子２の接地端子２７，２８は接地されている。
【００２２】
第３の２端子対共振子３は、第１の２端子対共振子１と同様に、圧電基板の第３の音響軌道５３上に入力用ＩＤＴ３１と出力用ＩＤＴ３２とを配置し、さらにその両側にそれぞれ反射器３３，３４を配置したものである。この第３の２端子対共振子３のＩＤＴ３１，３２の電極指のピッチは、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチと略同一である。したがって、第３の２端子対共振子３の電極周期長は、第１の２端子対共振子１の電極周期長と略同一の値に設定されている。第３の２端子対共振子３のＩＤＴ３１，３２の電極指のピッチは、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチと必ずしも同一の値でなくても良く、±３％程度は異なっていても良い。
【００２３】
図１、図２において、３５，３６，３７，３８はそれぞれ第３の２端子対共振子３の第１の端子（入力端子）、第２の端子（出力端子）、第３の端子（接地端子）、第４の端子（接地端子）である。第３の２端子対共振子３の入力端子３５は、第１の２端子対共振子１の接地端子１７と接続され、出力端子３６は、第１の２端子対共振子１の接地端子１８と接続されている。また、第３の２端子対共振子３の接地端子３７，３８は互いに接続され、接地電位から浮いた状態となっている。
このように、本実施の形態では、２端子対共振子を３段接続することで、従来のラダー型より小型で低損失かつ広帯域な弾性表面波フィルタを実現することが可能となる。
【００２４】
本実施の形態では、図２に示す構成を３９°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3 の圧電基板上に形成した。共振子１〜３の電極材料をＡｌ−Ｃｕ４％合金とし、この電極材料の膜厚を３９０ｎｍとした。第１の２端子対共振子１の共振波長λ１を４．６２μｍ、ＩＤＴ１１，１２の電極指の対数を１００対、電極指の交差幅を９２．４μｍとし、反射器１３，１４の電極指のピッチを２．３１μｍ、電極指の本数を７０本とした。ＩＤＴ１１と１２間の距離は、０．５λ１であり、ＩＤＴ１１と反射器１３間の距離及びＩＤＴ１２と反射器１４間の距離は、ＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチと同じとした。
【００２５】
また、第２の２端子対共振子２の共振波長λ２を４．８６μｍ、ＩＤＴ２１，２２の電極指の対数を７０対、電極指の交差幅を９７．２μｍとし、反射器２３，２４の電極指のピッチを２．３１μｍ、電極指の本数を７０本とした。ＩＤＴ２１と２２間の距離は、０．５λ２であり、ＩＤＴ２１と反射器２３間の距離及びＩＤＴ２２と反射器２４間の距離は、ＩＤＴ２１，２２の電極指のピッチと同じとした。
【００２６】
さらに、第３の２端子対共振子３の共振波長λ３を４．６２μｍ、ＩＤＴ３１，３２の電極指の対数を１５０対、電極指の交差幅を９２．４μｍとし、反射器３３，３４の電極指のピッチを２．３１μｍ、電極指の本数を７０本とした。ＩＤＴ３１と３２間の距離は、０．５λ３であり、ＩＤＴ３１と反射器３３間の距離及びＩＤＴ３２と反射器３４間の距離は、ＩＤＴ３１，３２の電極指のピッチと同じとした。なお、各ＩＤＴ及び反射器のメタライズ比は０．６である。
【００２７】
図１、図２に示した弾性表面波フィルタの通過特性を図３に示す。本実施の形態によれば、従来の２端子対共振子フィルタと異なり、広帯域かつ低損失なフィルタ特性が得られることが分かる。また、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指の対数と、ＩＤＴ１１と１２間の距離と、第２の２端子対共振子２のＩＤＴ２１，２２の電極指の対数と、ＩＤＴ２１と２２間の距離とを変更すると、図４に示すように、高域側の減衰特性が急峻になり、減衰帯域も広がるため好ましい。
【００２８】
次に、本実施の形態の弾性表面波フィルタの動作について説明する。本実施の形態の弾性表面波フィルタは、２端子対共振子が複数接続された構造を有し、電気的及び音響的結合双方によってフィルタ特性が成り立っている。このため、ラダー型に適用される影像パラメータによる解析や２端子対共振子で考慮する音響的な取り扱いでは説明が困難である。よって、すべての２端子対共振子が対称構造であると仮定し、スミスの等価回路によりＩＤＴ、反射器及び伝搬路を表現し、これを電気的及び音響的に接続した対称２端子対等価回路について、後に示す手法により映像パラメータ法に帰着させて動作を考察する。
【００２９】
一般に、対称２端子対回路は、偶モード励振したときのインピーダンスをＺｅｖｅｎ、奇モード励振したときのインピーダンスをＺｏｄｄとすると、図５に示すような対称格子型回路に変形できる。偶モード励振とは、２端子対回路の両端に大きさと位相が同じ電圧を印加することであり、奇モード励振とは、２端子対回路の両端に大きさが同じで位相が反転した電圧を印加することである。
【００３０】
偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎ、奇モードインピーダンスＺｏｄｄは、それぞれの励振モードにおける電圧と流入する電流の比である。また、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄの値は、回路シミュレータにより容易に計算することができる。図５に示した対称格子型回路は、図６のようなＴ型回路に容易に変形することができる。
【００３１】
図６のＴ型回路について、影像インピーダンスをＺ０、伝搬定数をθとすると、次式が成立する。
【００３２】
【数１】
【００３３】
影像パラメータ理論によれば、θが虚数のときに通過域、実数のときに減衰域になるから、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄが異符号のときに通過域、同符号のときに減衰域となる。また、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄが同じ値のとき減衰極が生じる。偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄの符号を調べるには、インピーダンスのリアクタンス部の符号を調べればよい。本実施の形態の弾性表面波フィルタにおける偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄのリアクタンス特性を図７に示す。また、図７に対応する通過特性を図８に示す。ただし、図７、図８では、２端子対共振子の音響的結合を説明するため、わざと通過特性にリップルを生じさせている。
【００３４】
図７、図８によれば、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄとが異符号の周波数帯域がフィルタ特性の通過域となり、同符号の周波数帯域が減衰域となっている。図７に示した偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎのリアクタンスがゼロとなる周波数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は主に第２の２端子対共振子２の電極周期長により定まる。周波数Ｐ２，Ｐ３は、第２の２端子対共振子２のＩＤＴ２１と２２の間の距離によってＰ１に縮退したり縮退が解けたりする。偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎのリアクタンスがゼロとなる周波数Ｐ５，Ｐ６及び奇モードインピーダンスＺｏｄｄがゼロとなる周波数Ｐ７，Ｐ８は、主に第１の２端子対共振子１の電極周期長により定まる。周波数Ｐ８，Ｐ９は、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１と１２の間の距離によって、その値が変化する。また、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄとが交差する周波数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３において減衰極が生じる。
【００３５】
原理的には、本実施の形態の弾性表面波フィルタを設計する場合は、所望の通過域において偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄが反転するように周波数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ７，Ｐ８を調整し、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄが交わるＣ４，Ｃ５の周波数が減衰域になるよう調整すればよい。また、ＩＤＴ間の距離により周波数が変化するＣ１，Ｃ２，Ｃ３を所望の減衰域に生じるよう設定すればよい。また、第３の２端子対共振子３の電極周期長を変化させると、奇モードインピーダンスＺｏｄｄがゼロとなる周波数が新たに生じる。より具体的には、第２の２端子対共振子２の電極周期長を第１及び第３の２端子対共振子１，３の電極周期長より大きくすることにより、大まかな通過域及び減衰域が定まり、ＩＤＴ間距離や、第１及び第３の２端子対共振子１，３の電極周期長を調整し、通過域減衰域を整えればよい。
以上により、２端子対共振子フィルタの特徴を生かし、ラダー型より小型で低損失かつ急峻な減衰特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００３６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図、図１０は、図９の弾性表面波フィルタのチップレイアウトを示す平面図であり、図１、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の弾性表面波フィルタは、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、第１の２端子対共振子１の入力端子と出力端子に第４の２端子対共振子４を接続したものである。
【００３７】
第４の２端子対共振子４は、第１の２端子対共振子１と同様に、圧電基板の第４の音響軌道５４上に入力用ＩＤＴ４１と出力用ＩＤＴ４２とを配置し、さらにその両側にそれぞれ反射器４３，４４を配置したものである。この第４の２端子対共振子４のＩＤＴ４１，４２の電極指のピッチは、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチより大きい。したがって、第４の２端子対共振子４の共振波長は、第１の２端子対共振子１の共振波長よりも長い値に設定されている。
【００３８】
図１、図２において、４５，４６，４７，４８はそれぞれ第４の２端子対共振子４の第１の端子（入力端子）、第２の端子（出力端子）、第３の端子（接地端子）、第４の端子（接地端子）である。第４の２端子対共振子４の入力端子４５は、第１の２端子対共振子１の入力端子１５と接続され、出力端子４６は、第１の２端子対共振子１の出力端子１６と接続されている。また、第４の２端子対共振子４の接地端子４７，４８は接地されている。
本実施の形態のように、２端子対共振子を４段接続することにより、第１の実施の形態に比べてより減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することが可能となる。
【００３９】
第１の実施の形態と同様に、圧電基板上に２端子対共振子を４つ形成し、図１０のように所定の接続を行った。２端子対共振子１〜３の各設計パラメータは第１の実施の形態と同一とした。また、第４の２端子対共振子４の共振波長λ４を４．８６μｍ、ＩＤＴ４１，４２の電極指の対数を７０対、電極指の交差幅を９７．２μｍとし、反射器４３，４４の電極指のピッチを２．４３μｍ、電極指の本数を７０本とした。ＩＤＴ４１と４２間の距離は、０．５λ４であり、ＩＤＴ４１と反射器４３間の距離及びＩＤＴ４２と反射器４４間の距離は、ＩＤＴ４１，４２の電極指のピッチと同じとした。
【００４０】
図９、図１０に示した弾性表面波フィルタの通過特性を図１１に示す。図１１によれば、第１の実施の形態に比べて減衰域の減衰量が増大していることが分かる。第２の２端子対共振子２のＩＤＴ２１と２２間の距離を０．６６λ２とし、第３の２端子対共振子３のＩＤＴ３１と３２間の距離を０．６６λ３としたときの弾性表面波フィルタの通過特性を図１２に示す。図１２によれば、図１１の場合に比べて低域側の減衰域の減衰量が大幅に増大していることが分かる。
【００４１】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１と１２の間に電極指が８本の反射器を配置した。本実施の形態の弾性表面波フィルタの通過特性を図１３に示す。本実施の形態では、ＩＤＴ１１と１２の間に反射器を配置することにより、第１の実施の形態に比べて減衰域の減衰量を増大させることができる。
【００４２】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１４は、本発明の第４の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、第１の２端子対共振子１の入力端子１５と出力端子１６との間にコンデンサ５を挿入したものである。本実施の形態の弾性表面波フィルタの通過特性を図１５に示す。図１５の例では、コンデンサ５の容量を０．１ｐＦとしている。本実施の形態では、コンデンサ５を追加することにより、高域側の減衰域の減衰量を増大させると共に、急峻に減衰させることができる。
【００４３】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１６は、本発明の第５の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、第１の２端子対共振子１の接地端子１７と接地端子１８との間にコンデンサ６を挿入したものである。本実施の形態の弾性表面波フィルタの通過特性を図１７に示す。図１７の例では、コンデンサ５の容量を３ｐＦとしている。本実施の形態では、コンデンサ６を追加することにより、低域側及び高域側の減衰域において急峻に減衰させることができる。
なお、第４、第５の実施の形態におけるコンデンサ５，６の実現方法は特に限定されないが、圧電基板上に櫛形電極等のパターンを形成すれば容易に実現できる。
【００４４】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。図１８は、本発明の第６の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、信号入力端子ＩＮと第１の２端子対共振子１の入力端子１５との間に１端子対共振子７を挿入したものである。図２０で説明したように、１端子対共振子７は、圧電基板上に１つのＩＤＴを形成し、さらにその両側にそれぞれ反射器を配置したものである。本実施の形態では、１端子対共振子７を追加することにより、減衰域の減衰量を更に増大させることができる。
【００４５】
なお、第３〜第６の実施の形態では、第１の実施の形態に適用する場合を例に挙げて説明しているが、これに限るものではなく、第２の実施の形態に適用してもよいことは言うまでもない。
【００４６】
また、第１〜第６の実施の形態における２端子対共振子１〜４において、入力用ＩＤＴと出力用ＩＤＴとの間で電極指のピッチや対数、交差幅を変えてもよい。第１〜第６の実施の形態では、入力用ＩＤＴと出力用ＩＤＴの電極指の対数を同一にしているが、第１の２端子対共振子１において入力用ＩＤＴ１１と出力用ＩＤＴ１２との間で電極指の対数を異なる値にすれば、減衰特性をより急峻にすることができる。例えば第１の実施の形態では、ＩＤＴ１１，１２の電極指の対数を１００対としたのに対し、ＩＤＴ１１の電極指の対数を１００．５対、ＩＤＴ１２の電極指の対数を１００対とすればよい。１００．５対とは、ＩＤＴ１１の櫛状の対向する２つの電極部のうち、一方の電極部の電極指の本数が１０１本で、他方の電極部の電極指の本数が１００本であることを意味する。
【００４７】
また、入力用ＩＤＴと出力用ＩＤＴとの距離も所望の特性に合わせて変えてよい。また、反射器の電極ピッチ及び電極の本数、反射器とＩＤＴとの距離も適宜設定すればよい。挿入損失の点では反射器を設けた方が有利であるが、場合によっては反射器を省略してもよい。また、弾性表面波フィルタの入出力に、共振子やインダクタやコンデンサを付加しても良い。また、２端子対共振子を接地する場合、ワイヤやパッケージの配線等を用いてインダクタンスを接続してもよい。また、第１〜第６の実施の形態において、使用する圧電基板は種々変更可能である。電極材料も、Ａｌ−Ｃｕに限らず種々の合金、多層膜、高配向膜を用いてよく、表面にＳｉＯ2 等の保護膜を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、例えば携帯電話機のＲＦ帯のフィルタに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図２】図１の弾性表面波フィルタのチップレイアウトを示す平面図である。
【図３】図１の弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図４】図１の弾性表面波フィルタの通過特性の他の例を示す図である。
【図５】対称２端子対回路を変形した対称格子型回路の等価回路図である。
【図６】図５の対称格子型回路を変形したＴ型回路の等価回路図である。
【図７】図１の弾性表面波フィルタにおける偶モードインピーダンスと奇モードインピーダンスのリアクタンス特性の１例を示す図である。
【図８】図７に対応する通過特性を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１０】図９の弾性表面波フィルタのチップレイアウトを示す平面図である。
【図１１】図９の弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図１２】図９の弾性表面波フィルタの通過特性の他の例を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態となる弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１５】図１４の弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１７】図１６の弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図１８】本発明の第６の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１９】従来のラダー型フィルタの等価回路図である。
【図２０】図１９のラダー型フィルタを構成する１端子対共振子の平面図である。
【図２１】従来の２端子対共振子フィルタの等価回路図である。
【図２２】図２１の２端子対共振子フィルタの平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…第１の２端子対共振子、２…第２の２端子対共振子、３…第３の２端子対共振子、４…第４の２端子対共振子５、６…コンデンサ、７…１端子対共振子、１１、２１、３１、４１…入力用ＩＤＴ、１２、２２、３２、４２…出力用ＩＤＴ、１３、１４、２３、２４、３３、３４、４３、４４…反射器、５１…第１の音響軌道、５２…第２の音響軌道、５３…第３の音響軌道、５４…第４の音響軌道。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波フィルタは、小型で低損失であることから、携帯電話機等の移動無線通信機器に多用されている。従来の弾性表面波フィルタの例としては、図１９に示すようなラダー型フィルタ１００が挙げられる。図１９において、ＩＮは信号入力端子、ＯＵＴは信号出力端子である。ラダー型フィルタ１００は、圧電基板上に共振周波数の異なる直列腕用の１端子対共振子１０１と並列腕用の１端子対共振子１０２とを梯子上に接続してフィルタ特性を得るものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
１端子対共振子１０１，１０２は、図２０に示すように、圧電基板上に１つのＩＤＴ（interdigital transducer ：すだれ状電極）１１０を形成し、さらにその両側にそれぞれ反射器１１１，１１２を配置したものである。ラダー型フィルタは、小型・低損失で広帯域な通過特性を有するため、携帯電話機等のＲＦ（Radio Frequency ）段間フィルタや分波器（デュプレクサ）の送信用フィルタ及び受信用フィルタに用いられる。
【０００４】
従来の弾性表面波フィルタの別の例としては、図２１に示す２端子対共振子フィルタ２００が挙げられる。２端子対共振子フィルタ２００は、図２２に示すように、圧電基板上に入力用ＩＤＴ２１０と出力用ＩＤＴ２１１とを形成し、さらにその両側にそれぞれ反射器２１２，２１３を配置したものである。ＩＤＴ２１０，２１１の非信号端子は接地されている。２端子対共振子フィルタ２００は、小型で、急峻性に優れ狭帯域な通過特性を示すことから、ＩＦ（Intermediate Frequency）用として主に使用される。
【０００５】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特許第３１９４５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のラダー型フィルタは、小型低損失であるが、所望の減衰特性を得たい場合、直列共振子及び並列共振子の組を複数段従属接続する必要があり、移動通信用機器の小型化が進む現在の状況では外形寸法の小型化が不十分という問題点があった。
また、従来の２端子対共振子フィルタは、１段若しくは２段従属接続することにより所望の通過特性を得ることができ、小型化に有利であるが、通過帯域が狭く、ＲＦ帯のフィルタとしては適していないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、小型で広帯域かつ低損失なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタ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】
【０００８】
本発明の弾性表面波フィルタは、第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極を第１の音響軌道上に配置した第１の２端子対共振子と、第２の入力用すだれ状電極及び第２の出力用すだれ状電極を第２の音響軌道上に配置し、前記第２の入力用すだれ状電極及び第２の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと異なる第２の２端子対共振子と、第３の入力用すだれ状電極及び第３の出力用すだれ状電極を第３の音響軌道上に配置し、前記第３の入力用すだれ状電極及び第３の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと略同一の第３の２端子対共振子とを有し、前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子が信号入力端子に接続され、前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子が信号出力端子に接続され、前記第２の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第２の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第２の入力用すだれ状電極の接地端子及び前記第２の出力用すだれ状電極の接地端子が接地され、前記第３の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第３の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第３の入力用すだれ状電極の接地端子と前記第３の出力用すだれ状電極の接地端子とが接続されるようにしたものである。
【０００９】
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、第４の入力用すだれ状電極及び第４の出力用すだれ状電極を第４の音響軌道上に配置し、前記第４の入力用すだれ状電極及び第４の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと異なる第４の２端子対共振子を有し、前記第４の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子に接続され、前記第４の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子に接続され、前記第４の入力用すだれ状電極の接地端子及び前記第４の出力用すだれ状電極の接地端子が接地されるようにしたものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、前記第１の入力用すだれ状電極と前記第１の出力用すだれ状電極との間に反射器を挿入したものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子と前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子との間にコンデンサを挿入したものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子と前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子との間にコンデンサを挿入したものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、さらに、前記信号入力端子と前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子との間に１端子対共振子を挿入したものである。
また、本発明の弾性表面波フィルタの１構成例は、前記第１の入力用すだれ状電極と前記第１の出力用すだれ状電極との間で電極指の対数を異なる値に設定したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の２端子対共振子に第２の２端子対共振子と第３の２端子対共振子とを接続することにより、従来のラダー型フィルタより小型で広帯域かつ低損失なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１１】
また、本発明では、さらに第１の２端子対共振子に第４の２端子対共振子を接続することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１２】
また、本発明では、さらに第１の入力用すだれ状電極と第１の出力用すだれ状電極との間に反射器を挿入することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１３】
また、本発明では、さらに第１の入力用すだれ状電極の入力端子と第１の出力用すだれ状電極の出力端子との間にコンデンサを挿入することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１４】
また、本発明では、さらに第１の入力用すだれ状電極の接地端子と第１の出力用すだれ状電極の接地端子との間にコンデンサを挿入することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１５】
また、本発明では、さらに信号入力端子と第１の入力用すだれ状電極の入力端子との間に１端子対共振子を挿入することで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００１６】
また、本発明では、第１の入力用すだれ状電極と第１の出力用すだれ状電極との間で電極指の対数を異なる値にすることで、より減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、２端子対共振子の接続方法を工夫することより、ラダー型フィルタのような広帯域低損失なフィルタ特性を有し、かつ小型であるという２端子対共振子の利点を有した弾性表面波フィルタを提供する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図、図２は、図１の弾性表面波フィルタのチップレイアウトを示す平面図である。本実施の形態の弾性表面波フィルタは、第１の２端子対共振子１の接地端子に第２の２端子対共振子２と第３の２端子対共振子３とを接続するものである。図１、図２において、ＩＮは信号入力端子、ＯＵＴは信号出力端子、５１は第１の音響軌道、５２は第２の音響軌道、５３は第３の音響軌道である。
【００１９】
第１の２端子対共振子１は、圧電基板の第１の音響軌道５１上に入力用ＩＤＴ１１と出力用ＩＤＴ１２とを配置し、さらにその両側にそれぞれ反射器１３，１４を配置したものである。周知のように、ＩＤＴ１１は、金属からなる櫛状の対向する２つの電極部を有し、各電極部は、対向する電極部に向かって交互に突出した複数の電極指を有している。ＩＤＴ１２も同様の構造である。反射器１３，１４は、それぞれ複数の電極指を備えている。図１、図２において、１５，１６，１７，１８はそれぞれ第１の２端子対共振子１の第１の端子（入力端子）、第２の端子（出力端子）、第３の端子（接地端子）、第４の端子（接地端子）である。
【００２０】
第２の２端子対共振子２は、第１の２端子対共振子１と同様に、圧電基板の第２の音響軌道５２上に入力用ＩＤＴ２１と出力用ＩＤＴ２２とを配置し、さらにその両側にそれぞれ反射器２３，２４を配置したものである。この第２の２端子対共振子２のＩＤＴ２１，２２の電極指のピッチは、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチより大きい。したがって、第２の２端子対共振子２の電極周期長は、第１の２端子対共振子１の電極周期長よりも長い値に設定されている。
【００２１】
図１、図２において、２５，２６，２７，２８はそれぞれ第２の２端子対共振子２の第１の端子（入力端子）、第２の端子（出力端子）、第３の端子（接地端子）、第４の端子（接地端子）である。第２の２端子対共振子２の入力端子２５は、第１の２端子対共振子１の接地端子１７と接続され、出力端子２６は、第１の２端子対共振子１の接地端子１８と接続されている。また、第２の２端子対共振子２の接地端子２７，２８は接地されている。
【００２２】
第３の２端子対共振子３は、第１の２端子対共振子１と同様に、圧電基板の第３の音響軌道５３上に入力用ＩＤＴ３１と出力用ＩＤＴ３２とを配置し、さらにその両側にそれぞれ反射器３３，３４を配置したものである。この第３の２端子対共振子３のＩＤＴ３１，３２の電極指のピッチは、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチと略同一である。したがって、第３の２端子対共振子３の電極周期長は、第１の２端子対共振子１の電極周期長と略同一の値に設定されている。第３の２端子対共振子３のＩＤＴ３１，３２の電極指のピッチは、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチと必ずしも同一の値でなくても良く、±３％程度は異なっていても良い。
【００２３】
図１、図２において、３５，３６，３７，３８はそれぞれ第３の２端子対共振子３の第１の端子（入力端子）、第２の端子（出力端子）、第３の端子（接地端子）、第４の端子（接地端子）である。第３の２端子対共振子３の入力端子３５は、第１の２端子対共振子１の接地端子１７と接続され、出力端子３６は、第１の２端子対共振子１の接地端子１８と接続されている。また、第３の２端子対共振子３の接地端子３７，３８は互いに接続され、接地電位から浮いた状態となっている。
このように、本実施の形態では、２端子対共振子を３段接続することで、従来のラダー型より小型で低損失かつ広帯域な弾性表面波フィルタを実現することが可能となる。
【００２４】
本実施の形態では、図２に示す構成を３９°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3 の圧電基板上に形成した。共振子１〜３の電極材料をＡｌ−Ｃｕ４％合金とし、この電極材料の膜厚を３９０ｎｍとした。第１の２端子対共振子１の共振波長λ１を４．６２μｍ、ＩＤＴ１１，１２の電極指の対数を１００対、電極指の交差幅を９２．４μｍとし、反射器１３，１４の電極指のピッチを２．３１μｍ、電極指の本数を７０本とした。ＩＤＴ１１と１２間の距離は、０．５λ１であり、ＩＤＴ１１と反射器１３間の距離及びＩＤＴ１２と反射器１４間の距離は、ＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチと同じとした。
【００２５】
また、第２の２端子対共振子２の共振波長λ２を４．８６μｍ、ＩＤＴ２１，２２の電極指の対数を７０対、電極指の交差幅を９７．２μｍとし、反射器２３，２４の電極指のピッチを２．３１μｍ、電極指の本数を７０本とした。ＩＤＴ２１と２２間の距離は、０．５λ２であり、ＩＤＴ２１と反射器２３間の距離及びＩＤＴ２２と反射器２４間の距離は、ＩＤＴ２１，２２の電極指のピッチと同じとした。
【００２６】
さらに、第３の２端子対共振子３の共振波長λ３を４．６２μｍ、ＩＤＴ３１，３２の電極指の対数を１５０対、電極指の交差幅を９２．４μｍとし、反射器３３，３４の電極指のピッチを２．３１μｍ、電極指の本数を７０本とした。ＩＤＴ３１と３２間の距離は、０．５λ３であり、ＩＤＴ３１と反射器３３間の距離及びＩＤＴ３２と反射器３４間の距離は、ＩＤＴ３１，３２の電極指のピッチと同じとした。なお、各ＩＤＴ及び反射器のメタライズ比は０．６である。
【００２７】
図１、図２に示した弾性表面波フィルタの通過特性を図３に示す。本実施の形態によれば、従来の２端子対共振子フィルタと異なり、広帯域かつ低損失なフィルタ特性が得られることが分かる。また、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指の対数と、ＩＤＴ１１と１２間の距離と、第２の２端子対共振子２のＩＤＴ２１，２２の電極指の対数と、ＩＤＴ２１と２２間の距離とを変更すると、図４に示すように、高域側の減衰特性が急峻になり、減衰帯域も広がるため好ましい。
【００２８】
次に、本実施の形態の弾性表面波フィルタの動作について説明する。本実施の形態の弾性表面波フィルタは、２端子対共振子が複数接続された構造を有し、電気的及び音響的結合双方によってフィルタ特性が成り立っている。このため、ラダー型に適用される影像パラメータによる解析や２端子対共振子で考慮する音響的な取り扱いでは説明が困難である。よって、すべての２端子対共振子が対称構造であると仮定し、スミスの等価回路によりＩＤＴ、反射器及び伝搬路を表現し、これを電気的及び音響的に接続した対称２端子対等価回路について、後に示す手法により映像パラメータ法に帰着させて動作を考察する。
【００２９】
一般に、対称２端子対回路は、偶モード励振したときのインピーダンスをＺｅｖｅｎ、奇モード励振したときのインピーダンスをＺｏｄｄとすると、図５に示すような対称格子型回路に変形できる。偶モード励振とは、２端子対回路の両端に大きさと位相が同じ電圧を印加することであり、奇モード励振とは、２端子対回路の両端に大きさが同じで位相が反転した電圧を印加することである。
【００３０】
偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎ、奇モードインピーダンスＺｏｄｄは、それぞれの励振モードにおける電圧と流入する電流の比である。また、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄの値は、回路シミュレータにより容易に計算することができる。図５に示した対称格子型回路は、図６のようなＴ型回路に容易に変形することができる。
【００３１】
図６のＴ型回路について、影像インピーダンスをＺ０、伝搬定数をθとすると、次式が成立する。
【００３２】
【数１】
【００３３】
影像パラメータ理論によれば、θが虚数のときに通過域、実数のときに減衰域になるから、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄが異符号のときに通過域、同符号のときに減衰域となる。また、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄが同じ値のとき減衰極が生じる。偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄの符号を調べるには、インピーダンスのリアクタンス部の符号を調べればよい。本実施の形態の弾性表面波フィルタにおける偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄのリアクタンス特性を図７に示す。また、図７に対応する通過特性を図８に示す。ただし、図７、図８では、２端子対共振子の音響的結合を説明するため、わざと通過特性にリップルを生じさせている。
【００３４】
図７、図８によれば、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄとが異符号の周波数帯域がフィルタ特性の通過域となり、同符号の周波数帯域が減衰域となっている。図７に示した偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎのリアクタンスがゼロとなる周波数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は主に第２の２端子対共振子２の電極周期長により定まる。周波数Ｐ２，Ｐ３は、第２の２端子対共振子２のＩＤＴ２１と２２の間の距離によってＰ１に縮退したり縮退が解けたりする。偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎのリアクタンスがゼロとなる周波数Ｐ５，Ｐ６及び奇モードインピーダンスＺｏｄｄがゼロとなる周波数Ｐ７，Ｐ８は、主に第１の２端子対共振子１の電極周期長により定まる。周波数Ｐ８，Ｐ９は、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１と１２の間の距離によって、その値が変化する。また、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄとが交差する周波数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３において減衰極が生じる。
【００３５】
原理的には、本実施の形態の弾性表面波フィルタを設計する場合は、所望の通過域において偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄが反転するように周波数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ７，Ｐ８を調整し、偶モードインピーダンスＺｅｖｅｎと奇モードインピーダンスＺｏｄｄが交わるＣ４，Ｃ５の周波数が減衰域になるよう調整すればよい。また、ＩＤＴ間の距離により周波数が変化するＣ１，Ｃ２，Ｃ３を所望の減衰域に生じるよう設定すればよい。また、第３の２端子対共振子３の電極周期長を変化させると、奇モードインピーダンスＺｏｄｄがゼロとなる周波数が新たに生じる。より具体的には、第２の２端子対共振子２の電極周期長を第１及び第３の２端子対共振子１，３の電極周期長より大きくすることにより、大まかな通過域及び減衰域が定まり、ＩＤＴ間距離や、第１及び第３の２端子対共振子１，３の電極周期長を調整し、通過域減衰域を整えればよい。
以上により、２端子対共振子フィルタの特徴を生かし、ラダー型より小型で低損失かつ急峻な減衰特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
【００３６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図、図１０は、図９の弾性表面波フィルタのチップレイアウトを示す平面図であり、図１、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の弾性表面波フィルタは、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、第１の２端子対共振子１の入力端子と出力端子に第４の２端子対共振子４を接続したものである。
【００３７】
第４の２端子対共振子４は、第１の２端子対共振子１と同様に、圧電基板の第４の音響軌道５４上に入力用ＩＤＴ４１と出力用ＩＤＴ４２とを配置し、さらにその両側にそれぞれ反射器４３，４４を配置したものである。この第４の２端子対共振子４のＩＤＴ４１，４２の電極指のピッチは、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１，１２の電極指のピッチより大きい。したがって、第４の２端子対共振子４の共振波長は、第１の２端子対共振子１の共振波長よりも長い値に設定されている。
【００３８】
図１、図２において、４５，４６，４７，４８はそれぞれ第４の２端子対共振子４の第１の端子（入力端子）、第２の端子（出力端子）、第３の端子（接地端子）、第４の端子（接地端子）である。第４の２端子対共振子４の入力端子４５は、第１の２端子対共振子１の入力端子１５と接続され、出力端子４６は、第１の２端子対共振子１の出力端子１６と接続されている。また、第４の２端子対共振子４の接地端子４７，４８は接地されている。
本実施の形態のように、２端子対共振子を４段接続することにより、第１の実施の形態に比べてより減衰特性に優れた弾性表面波フィルタを実現することが可能となる。
【００３９】
第１の実施の形態と同様に、圧電基板上に２端子対共振子を４つ形成し、図１０のように所定の接続を行った。２端子対共振子１〜３の各設計パラメータは第１の実施の形態と同一とした。また、第４の２端子対共振子４の共振波長λ４を４．８６μｍ、ＩＤＴ４１，４２の電極指の対数を７０対、電極指の交差幅を９７．２μｍとし、反射器４３，４４の電極指のピッチを２．４３μｍ、電極指の本数を７０本とした。ＩＤＴ４１と４２間の距離は、０．５λ４であり、ＩＤＴ４１と反射器４３間の距離及びＩＤＴ４２と反射器４４間の距離は、ＩＤＴ４１，４２の電極指のピッチと同じとした。
【００４０】
図９、図１０に示した弾性表面波フィルタの通過特性を図１１に示す。図１１によれば、第１の実施の形態に比べて減衰域の減衰量が増大していることが分かる。第２の２端子対共振子２のＩＤＴ２１と２２間の距離を０．６６λ２とし、第３の２端子対共振子３のＩＤＴ３１と３２間の距離を０．６６λ３としたときの弾性表面波フィルタの通過特性を図１２に示す。図１２によれば、図１１の場合に比べて低域側の減衰域の減衰量が大幅に増大していることが分かる。
【００４１】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、第１の２端子対共振子１のＩＤＴ１１と１２の間に電極指が８本の反射器を配置した。本実施の形態の弾性表面波フィルタの通過特性を図１３に示す。本実施の形態では、ＩＤＴ１１と１２の間に反射器を配置することにより、第１の実施の形態に比べて減衰域の減衰量を増大させることができる。
【００４２】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１４は、本発明の第４の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、第１の２端子対共振子１の入力端子１５と出力端子１６との間にコンデンサ５を挿入したものである。本実施の形態の弾性表面波フィルタの通過特性を図１５に示す。図１５の例では、コンデンサ５の容量を０．１ｐＦとしている。本実施の形態では、コンデンサ５を追加することにより、高域側の減衰域の減衰量を増大させると共に、急峻に減衰させることができる。
【００４３】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１６は、本発明の第５の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、第１の２端子対共振子１の接地端子１７と接地端子１８との間にコンデンサ６を挿入したものである。本実施の形態の弾性表面波フィルタの通過特性を図１７に示す。図１７の例では、コンデンサ５の容量を３ｐＦとしている。本実施の形態では、コンデンサ６を追加することにより、低域側及び高域側の減衰域において急峻に減衰させることができる。
なお、第４、第５の実施の形態におけるコンデンサ５，６の実現方法は特に限定されないが、圧電基板上に櫛形電極等のパターンを形成すれば容易に実現できる。
【００４４】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。図１８は、本発明の第６の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態の弾性表面波フィルタにおいて、信号入力端子ＩＮと第１の２端子対共振子１の入力端子１５との間に１端子対共振子７を挿入したものである。図２０で説明したように、１端子対共振子７は、圧電基板上に１つのＩＤＴを形成し、さらにその両側にそれぞれ反射器を配置したものである。本実施の形態では、１端子対共振子７を追加することにより、減衰域の減衰量を更に増大させることができる。
【００４５】
なお、第３〜第６の実施の形態では、第１の実施の形態に適用する場合を例に挙げて説明しているが、これに限るものではなく、第２の実施の形態に適用してもよいことは言うまでもない。
【００４６】
また、第１〜第６の実施の形態における２端子対共振子１〜４において、入力用ＩＤＴと出力用ＩＤＴとの間で電極指のピッチや対数、交差幅を変えてもよい。第１〜第６の実施の形態では、入力用ＩＤＴと出力用ＩＤＴの電極指の対数を同一にしているが、第１の２端子対共振子１において入力用ＩＤＴ１１と出力用ＩＤＴ１２との間で電極指の対数を異なる値にすれば、減衰特性をより急峻にすることができる。例えば第１の実施の形態では、ＩＤＴ１１，１２の電極指の対数を１００対としたのに対し、ＩＤＴ１１の電極指の対数を１００．５対、ＩＤＴ１２の電極指の対数を１００対とすればよい。１００．５対とは、ＩＤＴ１１の櫛状の対向する２つの電極部のうち、一方の電極部の電極指の本数が１０１本で、他方の電極部の電極指の本数が１００本であることを意味する。
【００４７】
また、入力用ＩＤＴと出力用ＩＤＴとの距離も所望の特性に合わせて変えてよい。また、反射器の電極ピッチ及び電極の本数、反射器とＩＤＴとの距離も適宜設定すればよい。挿入損失の点では反射器を設けた方が有利であるが、場合によっては反射器を省略してもよい。また、弾性表面波フィルタの入出力に、共振子やインダクタやコンデンサを付加しても良い。また、２端子対共振子を接地する場合、ワイヤやパッケージの配線等を用いてインダクタンスを接続してもよい。また、第１〜第６の実施の形態において、使用する圧電基板は種々変更可能である。電極材料も、Ａｌ−Ｃｕに限らず種々の合金、多層膜、高配向膜を用いてよく、表面にＳｉＯ2 等の保護膜を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、例えば携帯電話機のＲＦ帯のフィルタに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図２】図１の弾性表面波フィルタのチップレイアウトを示す平面図である。
【図３】図１の弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図４】図１の弾性表面波フィルタの通過特性の他の例を示す図である。
【図５】対称２端子対回路を変形した対称格子型回路の等価回路図である。
【図６】図５の対称格子型回路を変形したＴ型回路の等価回路図である。
【図７】図１の弾性表面波フィルタにおける偶モードインピーダンスと奇モードインピーダンスのリアクタンス特性の１例を示す図である。
【図８】図７に対応する通過特性を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１０】図９の弾性表面波フィルタのチップレイアウトを示す平面図である。
【図１１】図９の弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図１２】図９の弾性表面波フィルタの通過特性の他の例を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態となる弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１５】図１４の弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１７】図１６の弾性表面波フィルタの通過特性の１例を示す図である。
【図１８】本発明の第６の実施の形態となる弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１９】従来のラダー型フィルタの等価回路図である。
【図２０】図１９のラダー型フィルタを構成する１端子対共振子の平面図である。
【図２１】従来の２端子対共振子フィルタの等価回路図である。
【図２２】図２１の２端子対共振子フィルタの平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…第１の２端子対共振子、２…第２の２端子対共振子、３…第３の２端子対共振子、４…第４の２端子対共振子５、６…コンデンサ、７…１端子対共振子、１１、２１、３１、４１…入力用ＩＤＴ、１２、２２、３２、４２…出力用ＩＤＴ、１３、１４、２３、２４、３３、３４、４３、４４…反射器、５１…第１の音響軌道、５２…第２の音響軌道、５３…第３の音響軌道、５４…第４の音響軌道。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極を第１の音響軌道上に配置した第１の２端子対共振子と、
第２の入力用すだれ状電極及び第２の出力用すだれ状電極を第２の音響軌道上に配置し、前記第２の入力用すだれ状電極及び第２の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと異なる第２の２端子対共振子と、
第３の入力用すだれ状電極及び第３の出力用すだれ状電極を第３の音響軌道上に配置し、前記第３の入力用すだれ状電極及び第３の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと略同一の第３の２端子対共振子とを有し、
前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子が信号入力端子に接続され、前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子が信号出力端子に接続され、前記第２の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第２の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第２の入力用すだれ状電極の接地端子及び前記第２の出力用すだれ状電極の接地端子が接地され、前記第３の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第３の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第３の入力用すだれ状電極の接地端子と前記第３の出力用すだれ状電極の接地端子とが接続されることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
請求項１記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、第４の入力用すだれ状電極及び第４の出力用すだれ状電極を第４の音響軌道上に配置し、前記第４の入力用すだれ状電極及び第４の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと異なる第４の２端子対共振子を有し、
前記第４の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子に接続され、前記第４の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子に接続され、前記第４の入力用すだれ状電極の接地端子及び前記第４の出力用すだれ状電極の接地端子が接地されることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、前記第１の入力用すだれ状電極と前記第１の出力用すだれ状電極との間に反射器を挿入したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子と前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子との間にコンデンサを挿入したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子と前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子との間にコンデンサを挿入したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、前記信号入力端子と前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子との間に１端子対共振子を挿入したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項７】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
前記第１の入力用すだれ状電極と前記第１の出力用すだれ状電極との間で電極指の対数を異なる値にすることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項１】
第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極を第１の音響軌道上に配置した第１の２端子対共振子と、
第２の入力用すだれ状電極及び第２の出力用すだれ状電極を第２の音響軌道上に配置し、前記第２の入力用すだれ状電極及び第２の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと異なる第２の２端子対共振子と、
第３の入力用すだれ状電極及び第３の出力用すだれ状電極を第３の音響軌道上に配置し、前記第３の入力用すだれ状電極及び第３の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと略同一の第３の２端子対共振子とを有し、
前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子が信号入力端子に接続され、前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子が信号出力端子に接続され、前記第２の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第２の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第２の入力用すだれ状電極の接地端子及び前記第２の出力用すだれ状電極の接地端子が接地され、前記第３の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第３の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子に接続され、前記第３の入力用すだれ状電極の接地端子と前記第３の出力用すだれ状電極の接地端子とが接続されることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
請求項１記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、第４の入力用すだれ状電極及び第４の出力用すだれ状電極を第４の音響軌道上に配置し、前記第４の入力用すだれ状電極及び第４の出力用すだれ状電極の電極ピッチが前記第１の入力用すだれ状電極及び第１の出力用すだれ状電極の電極ピッチと異なる第４の２端子対共振子を有し、
前記第４の入力用すだれ状電極の入力端子が前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子に接続され、前記第４の出力用すだれ状電極の出力端子が前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子に接続され、前記第４の入力用すだれ状電極の接地端子及び前記第４の出力用すだれ状電極の接地端子が接地されることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、前記第１の入力用すだれ状電極と前記第１の出力用すだれ状電極との間に反射器を挿入したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子と前記第１の出力用すだれ状電極の出力端子との間にコンデンサを挿入したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、前記第１の入力用すだれ状電極の接地端子と前記第１の出力用すだれ状電極の接地端子との間にコンデンサを挿入したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
さらに、前記信号入力端子と前記第１の入力用すだれ状電極の入力端子との間に１端子対共振子を挿入したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項７】
請求項１又は２記載の弾性表面波フィルタにおいて、
前記第１の入力用すだれ状電極と前記第１の出力用すだれ状電極との間で電極指の対数を異なる値にすることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【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】
【公開番号】特開２００６−２７０１７９（Ｐ２００６−２７０１７９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８１５４１（Ｐ２００５−８１５４１）
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
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