弾性表面波共振子及びこれを用いた弾性表面波フィルタ
高い周波数における共振子のＱ値を向上し、このような共振子を用いたフィルタの挿入損失、及びフィルタの急峻度を向上する。 圧電基板の上に、インターディジタルトランスデューサとその両側に反射電極とを設けた弾性表面波共振子を複数個並列接続し、並列接続された弾性表面波共振器の共振周波数を、並列接続されたもの同士すべて同じにするものであり、このようにすることにより、共振のＱ値が向上でき、またこの弾性表面波共振子を用いて弾性表面波フィルタを構成することにより、挿入損失、急峻度の改善を図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に携帯電話等に用いられる、弾性表面波共振子及びこれを用いた弾性表面波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来このような弾性表面波フィルタは、図１３に示したような構成を有していた。
【０００３】
図１３に示す弾性表面波フィルタは、圧電基板１の上に、弾性表面波共振子である直列共振子２と並列共振子３とを形成し、接続することにより、フィルタ特性を得ていた。また、これらの共振子は、多対のインターディジタルトランスデューサもしくは、インターディジタルトランスデューサの両側に反射電極を設けたものを使用していた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
【０００５】
しかしながら、上記構成では、高い周波数になってくると共振子のＱ値を十分に確保することができず、フィルタを構成する場合にも、挿入損失、急峻度の改善に限界があった。
【特許文献１】特開２００１−１１９２６０号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、弾性表面波共振子のＱ値を向上させ、低挿入損失で急峻度の高い弾性表面波フィルタを提供することを目的とするものである。
【０００７】
前記目的を達成するために本発明は、インターディジタルトランスデューサ（以下「ＩＤＴ」と呼称する）と、その両側に反射電極とを設けた弾性表面波共振器を複数個並列接続し、並列接続された弾性表面波共振器の共振周波数を、並列接続されたもの同士すべて同じにするものである。
【０００８】
本発明は、弾性表面波共振子のＱ値を向上させ、弾性表面波フィルタの挿入損失を低減し、フィルタ特性の急峻度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、弾性表面波共振子の電極の構成を示す図である。（実施の形態１）
【図２】図２は、弾性表面波共振子の拡大図である。
【図３】図３は、図１に示す弾性表面波共振子と従来の弾性表面波共振子との周波数特性を比較した図である。
【図４】図４は、図１に示す弾性表面波共振子が備える３個の弾性表面波共振子において、電極指のピッチに差異を設けた場合における弾性表面波共振子の共振のＱ値をシミュレーションにより求めたグラフである。
【図５】図５は、共振周波数が同じであって、構成が互いに異なる弾性表面波共振子を複数並列に接続して構成した場合における共振のＱ値をシミュレーションにより求めたグラフである。
【図６】図６は、別の形態における弾性表面波共振子の電極の構成を示す図である。
【図７】図７は、別の形態における弾性表面波共振子の電極の構成を示す図である。
【図８】図８は、図７に示す弾性表面波共振子によるリップル低減の効果を説明するためのグラフである。
【図９】図９は、図７に示す弾性表面波共振子のＩＤＴにおける両端部からそれぞれ１５本目までの電極指のピッチを２．３１μｍとし、残りの電極指１５のピッチを２．３３μｍとした場合の周波数特性をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、弾性表面波フィルタの電極の構成を示す図である。（実施の形態２）
【図１１】図１１は、図１０に示す弾性表面波フィルタと従来の弾性表面波フィルタとの周波数特性を比較した図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態３に係る弾性表面波フィルタの電極の構成を示す図である。（実施の形態３）
【図１３】図１３は、従来の弾性表面波フィルタの電極の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る弾性表面波共振子１０の構成の一例を示す図である。図１に示す弾性表面波共振子１０は、いわゆる１ポート共振子であり、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面に、弾性表面波共振子１４（弾性表面波共振器）が同一弾性表面波伝播路上に３個一列に並べて形成されている。
【００１１】
弾性表面波共振子１４は、ＩＤＴ１２と、その両端部にそれぞれ近接して設けられた２個の反射器１３（反射電極）とを備えている。この同一の構成の弾性表面波共振子１４、すなわち共振周波数が実質的に同じ弾性表面波共振子１４が３個、並列に接続されて、信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間、すなわち信号経路に直列に接続されている。この場合、弾性表面波共振子１０における複数のＩＤＴ１２の間に設けられる反射器１３の数は、二つにされている。
【００１２】
図２は、図１に示す弾性表面波共振子１４の拡大図である。弾性表面波共振子１４において、例えば、ＩＤＴ１２及び反射器１３の電極の膜厚は約０．４μｍ、ＩＤＴ１２の交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１２の備える電極指１５の本数は２００本、反射器１３の電極の本数は５０本、ＩＤＴ１２における電極指１５のピッチＰ１は約２．３３μｍ、反射器１３における電極のピッチＰ２は約２．３８μｍとされている。なお、図２において、弾性表面波共振子１４の図示を簡略化して示しており、図中、ＩＤＴ１２の備える電極指１５の本数は１０本、反射器１３における電極の本数は４本として示している。
【００１３】
弾性表面波共振子１４の共振周波数は、主に電極の膜厚と電極指１５のピッチＰ１とで決定される。そして、図１に示す三個の弾性表面波共振子１４は、電極の膜厚及び電極指１５のピッチＰ１等、同じ構成にされているので、並列接続された弾性表面波共振子１４同士で共振周波数がすべて同じにされている。
【００１４】
図３は、このようにして構成した弾性表面波共振子１０の周波数特性と図１３に示す従来の弾性表面波フィルタにおける直列共振子２の周波数特性とをシミュレーションにより求めて示したものである。図１に示す弾性表面波共振子１０の周波数特性を図３の実線で示すグラフＧ１に示す。一方、図３に破線で示すグラフＧ２は、ＩＤＴを一つ備え、その両側に反射器を一つずつ備えた図１３に示す従来の弾性表面波共振子の周波数特性である。この従来の弾性表面波共振子は、図１に示す弾性表面波共振子１４における３個のＩＤＴ１２が備える電極指１５の合計と同じ６００本の電極指を備えたＩＤＴを一つ備えている。その他の条件は、弾性表面波共振子１０と同じにしたものである。
【００１５】
図３に示すグラフＧ１とグラフＧ２とを比較すると、グラフＧ１の方が、共振点から反共振点にかけて持ちあがっていることがわかる。これを共振のＱ値で比較すると、グラフＧ１に示される本発明の場合、弾性表面波共振子１０の共振周波数は約８４０ＭＨｚ（各弾性表面波共振子１４の共振周波数も約８４０ＭＨｚ）、共振のＱ値は約８７０となる。一方グラフＧ２に示される従来の弾性表面波共振子の場合におけるＱ値は、約８３０となり、本発明による弾性表面波共振子１０では、共振のＱ値が改善されていることがわかる。
【００１６】
なお、共振周波数が同じ弾性表面波共振子１４を三個並列に接続して弾性表面波共振子１０を構成する例を示したが、共振周波数が同じである場合とは、例えば製造ばらつき等の誤差要因により並列接続された複数の弾性表面波共振子１４間に共振周波数の差異が生じている場合を含む。例えば並列接続された複数の弾性表面波共振子１４における共振周波数うち最大のものと最小のものとの差異が、０．０３％以下である場合は、実質的に共振周波数が同一である。
【００１７】
図４は、図１に示す弾性表面波共振子１０が備える３個の弾性表面波共振子１４において、電極指１５のピッチＰ１に差異を設けた場合における弾性表面波共振子１０の共振のＱ値をシミュレーションにより求めたグラフである。図４に示すグラフにおいて、横軸に示すピッチ差は、３個の弾性表面波共振子１４におけるピッチが最大のものと最小のものとの差を、百分率で表したものである。例えば、図１に示す弾性表面波共振子１０において、一方の端部の弾性表面波共振子１４における電極指１５のピッチＰ１が中央の弾性表面波共振子１４における電極指１５のピッチＰ１よりも０．０５％狭く、他端の弾性表面波共振子１４における電極指１５のピッチＰ１が中央の弾性表面波共振子１４における電極指１５のピッチＰ１よりも０．０５％広い場合にピッチ差０．１％として示している。
【００１８】
図４において、シミュレーションに用いた各弾性表面波共振子１４は、ＩＤＴ１２及び反射器１３の電極の膜厚を０．４μｍ、ＩＤＴ１２の交差幅Ｗを４０μｍ、ＩＤＴ１２の備える電極指１５の本数を２００本、反射器１３の電極の本数を５０本、反射器１３における電極のピッチＰ２を２．３８μｍとした。また、３個の弾性表面波共振子１４のうち、中央の弾性表面波共振子１４が備えるＩＤＴ１２における電極指１５のピッチＰ１を２．３３μｍとした。
【００１９】
図４に示すように、弾性表面波共振子１０における共振のＱ値は、ピッチ差が０％において８７０、ピッチ差が０．０２％において８５５、ピッチ差が０．０４％において８０７、ピッチ差が０．１％において５３２、ピッチ差が０．２％において２４８となった。これにより、複数の弾性表面波共振子１４におけるピッチ差が０．０３％以下（共振周波数の差異が０．０３％以下に相当）の場合、弾性表面波共振子１０は、図１３に示す従来の弾性表面波共振子（直列共振子２）よりも、共振のＱ値を向上させることができることを確認した。
【００２０】
なお、同じ構成の弾性表面波共振子１４を三個並列に接続して弾性表面波共振子１０を構成する例を示したが、同じ構成の弾性表面波共振子１４を複数並列に接続する例に限られず、弾性表面波共振子１０は、共振周波数が同じであって、異なる構成の弾性表面波共振子１４を複数並列に接続する構成であってもよい。
【００２１】
図５は、弾性表面波共振子１０を、共振周波数が同じであって、構成が互いに異なる弾性表面波共振子１４を複数並列に接続して構成した場合における共振のＱ値をシミュレーションにより求めたグラフである。図５は、弾性表面波共振子１０における三個の弾性表面波共振子１４がそれぞれ備えるＩＤＴ１２について、電極指１５の本数を互いに異なる本数とし、かつ各弾性表面波共振子１４の共振周波数を同一にした場合における弾性表面波共振子１０の共振のＱ値を示している。この場合、電極指１５の本数を変えることによる共振周波数のずれを補正するべくピッチＰ１を変えている。
【００２２】
まず、図１に示す弾性表面波共振子１０は、電極指１５の本数が２００本の弾性表面波共振子１４を三つ並列に接続したものであり、すなわち各弾性表面波共振子１４の電極指１５の本数が２００本、２００本、２００本の組み合わせになっている。そして、図５において電極の本数が２００本としてそのＱ値８７０を縦軸に示している。
【００２３】
また、ＩＤＴ１２の電極指１５の本数が３００本であってピッチＰ１が２．３３０μｍにされた弾性表面波共振子１４一つと、電極指１５の本数が１５０本であってピッチＰ１が２．３２９μｍにされた弾性表面波共振子１４二つとを並列に接続して構成された弾性表面波共振子１０を、図５において電極の本数が３００本としてそのＱ値８５７を縦軸に示している。
【００２４】
また、ＩＤＴ１２の電極指１５の本数が４００本であってピッチＰ１が２．３３０μｍにされた弾性表面波共振子１４一つと、電極指１５の本数が１５０本であってピッチＰ１が２．３２９μｍにされた弾性表面波共振子１４一つと、電極指１５の本数が５０本であってピッチＰ１が２．３２１μｍにされた弾性表面波共振子１４一つとを並列に接続して構成された弾性表面波共振子１０を、図５において電極の本数が４００本としてそのＱ値８３８を縦軸に示している。
【００２５】
また、ＩＤＴ１２の電極指１５の本数が５００本であってピッチＰ１が２．３３０μｍにされた弾性表面波共振子１４一つと、電極指１５の本数が５０本であってピッチＰ１が２．３２１μｍにされた弾性表面波共振子１４二つとを並列に接続して構成された弾性表面波共振子１０を、図５において電極の本数が５００本としてそのＱ値８３３．５を縦軸に示している。
【００２６】
また、例えば図１３に示す直列共振子２と同様に、ＩＤＴを一つ備え、その電極指の本数を６００本備えた従来例による弾性表面波共振子を、図５において電極の本数が６００本としてそのＱ値８３０を縦軸に示している
図５に示すように、同じ弾性表面波共振子１４を複数並列に接続した場合（電極の本数２００本の場合）が最もＱ値を向上させる効果が高いが、共振周波数が同じであって電極指１５の本数が互いに異なる弾性表面波共振子１４を複数並列に接続して弾性表面波共振子１０を構成した場合（電極の本数３００本、４００本、５００本の場合）であっても、図１３に示す従来例による弾性表面波共振子（直列共振子２）の場合（電極の本数６００本の場合）よりも共振のＱ値を向上させることができる。
【００２７】
また、弾性表面波共振子１４のような１ポート共振子では、電極指１５の本数に応じた信号の周波数においてリップルが生じ易くなることが知られている。そうすると、図１に示す弾性表面波共振子１０のように、電極指１５の本数が等しい弾性表面波共振子１４を複数並列に接続すると、各弾性表面波共振子１４でリップルの生じる周波数が等しくなるためにリップルが重畳され、リップルのピーク値が増大するおそれがある。
【００２８】
そこで、ＩＤＴ１２が備える電極指１５の本数が互いに異なり共振周波数が等しい弾性表面波共振子１４を複数並列に接続して弾性表面波共振子１０を構成することにより、各弾性表面波共振子１４で生じるリップルの周波数を変えることができ、リップルが重畳することを低減することができるので、共振のＱ値を向上させつつリップルのピーク値を低減することができる。
【００２９】
なお、弾性表面波共振子１０は、弾性表面波共振子１４を三個並列に接続して構成される例を示したが、並列に接続される弾性表面波共振子１４は三個に限られず、例えば２個、あるいは４個以上であってもよい。
【００３０】
従来より、ＩＤＴと反射器とを同じ電極ピッチで形成した場合、ＩＤＴの放射コンダクタンスのピークの周波数は、反射器の反射特性の中心の周波数より低くなることが知られている。このため、通常反射器のピッチを、ＩＤＴのピッチよりやや大きくすることにより、ＩＤＴの放射コンダクタンスのピーク周波数と、反射器の反射特性の中心の周波数をほぼ一致させ、共振のＱ値を向上させている。しかしながら、電極指の反射率が高い圧電材料を用い、ＩＤＴの電極指の本数が多くなると、ＩＤＴそのものが反射器の働きをし、実質的にＩＤＴと同じピッチの反射器を配置した場合と同様となり、共振のＱ値を劣化させることとなる。
【００３１】
そこで本発明では、ＩＤＴを分割することにより、それぞれのＩＤＴの本数を減らし、共振のＱ値を向上させながら、これらを並列に接続することにより、所望の特性を得るものである。
【００３２】
図６は、本発明の実施の形態１に係る別の形態の弾性表面波共振子１０ａにおける構成の一例を示す図である。図６に示す弾性表面波共振子１０ａは、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面における同一弾性表面波伝播路上に複数、例えば３個のＩＤＴ１２が一列に並べて設けられ、各ＩＤＴ１２の間に一つずつ反射器１３ａが設けられ、さらに一列に並んだＩＤＴ１２における両端部にそれぞれ近接して二個の反射器１３が設けられ、複数のＩＤＴ１２同士が並列に接続されると共に信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に接続されて構成されている。この場合、弾性表面波共振子１０ａにおけるＩＤＴ１２の間に設けられる反射器１３ａは、それぞれ両側のＩＤＴ１２によって共用されている。
【００３３】
そして、ＩＤＴ１２と反射器１３，１３ａとにおける電極の膜厚は約０．４μｍ、ＩＤＴ１２の交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１２の電極指１５の本数は２００本、三個のＩＤＴ１２間にそれぞれ設けられた各反射器１３ａにおける電極の本数は２０本、両端部の反射器１３における電極の本数は５０本、ＩＤＴ１２の電極指ピッチＰ１は約２．３３μｍ、反射器１３，１３ａにおける電極ピッチＰ２は約２．３８μｍとされている。
【００３４】
このようにして得られた弾性表面波共振子１０ａの共振のＱ値を測定すると、約８７０となり、図１に示す弾性表面波共振子１０のように、別々の弾性表面波共振子１４を構成して並列に接続したものと同等のＱ値が得られる。また、弾性表面波共振子１０において各ＩＤＴ１２の間に配置される二つの反射器１３を弾性表面波共振子１０ａにおいては一つの反射器１３ａに置き換えることができるので、弾性表面波共振子１０ａの形状を小さくすることができる。
【００３５】
なお、ＩＤＴ１２間の反射器１３ａにおける電極の本数は、多いほど好ましいが、多くなると形状が大きくなるため、両端部の反射器１３における電極の本数より多くする必要はない。
【００３６】
図７は、本発明の実施の形態１に係る別の形態の弾性表面波共振子１０ｂにおける構成の一例を示す図である。図７に示す弾性表面波共振子１０ｂは、いわゆる１ポート共振子であり、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面に、弾性表面波共振子１４ａが４個形成されている。
【００３７】
弾性表面波共振子１４ａは、ＩＤＴ１２ａと、その両端部に近接して設けられた反射器１３とを備えている。この同じ弾性表面波共振子１４ａ、すなわち共振周波数が同じ弾性表面波共振子１４ａが４個並列に接続されると共に信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に接続されている。また、弾性表面波共振子１４ａは、２個ずつ一組にして１列に並べて配設され、組同士は１列に並べず、横に配設されている。
【００３８】
また、各弾性表面波共振子１４ａにおける電極の膜厚を約０．４μｍ、ＩＤＴ１２ａの交差幅Ｗを約４０μｍ、ＩＤＴ１２ａにおける電極指１５の本数を１５０本、反射器１３における電極の本数を５０本、反射器１３の電極のピッチＰ２を２．３８μｍとしている。そして、ＩＤＴ１２ａの電極指１５のピッチＰ１（間隔）は、両端部で２．２８μｍとされている。さらに、ＩＤＴ１２ａにおける両端部から１５本目以降の電極指１５間のピッチＰ１は２．３３μｍにされており、すなわちＩＤＴ１２ａの中央付近では、電極指１５間のピッチＰ１は２．３３μｍにされている。また、ＩＤＴ１２ａの両端部から１５本目までの電極指１５のピッチＰ１は、２．２８μｍから２．３３μｍに向かって漸次増加するようにされている。
【００３９】
通常、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂのような１ポート共振子でＩＤＴ１２ａの電極指１５の本数を少なくしていくと、共振点付近にリップルが出やすくなる。そこで、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂは、ＩＤＴ１２ａの両端部に近い一部の電極指１５のピッチＰ１と、中央付近の電極指１５のピッチＰ１とを異ならせることによりリップルを低減したものであり、このようにすることにより、リップルを低減しながら、共振のＱ値を向上させることができる。
【００４０】
図８は、弾性表面波共振子１０ｂによるリップル低減の効果を説明するためのグラフである。図８（ａ）は、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂの周波数特性をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフであり、図８（ｂ）は、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂのＩＤＴ１２ａにおける電極指１５のピッチＰ１をすべて同一の２．３３μｍとした場合の周波数特性をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。図８において、横軸は信号入力端子Ｔ１に入力される信号の周波数を示し、縦軸は信号入力端子Ｔ１により受信された信号が信号出力端子Ｔ２から出力される際の伝達量をデシベル表示したものである。
【００４１】
図８（ｂ）に示すように、ＩＤＴ１２ａにおける電極指１５のピッチＰ１をすべて同一の２．３３μｍとした場合には、参照符号Ｂで示すように８２５ＭＨｚ付近でリップルが生じている。一方、図８（ａ）に示すように、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂを用いた場合には、参照符号Ａで示すように８２５ＭＨｚ付近においてもリップルが生じていない。以上のように、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂによるリップルの低減効果が確認された。
【００４２】
なお、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂにおいて、ＩＤＴ１２ａのピッチＰ１を中央部と異ならせる電極指１５は両端部から１５本目までが望ましいが、両端部から１５本目までに限定されず、ＩＤＴ１２ａが備える複数の電極指１５のうち一部の電極指１５間のピッチＰ１を、ＩＤＴ１２ａの両端部において中央部におけるピッチＰ１と異ならせる構成とすればよい。
【００４３】
また、ＩＤＴ１２ａの中央部付近における電極指１５のピッチＰ１と、ＩＤＴ１２ａの両端部における電極指１５のピッチＰ１との差は、０．０５μｍにされた例を示したが、中央部付近と両端部とにおけるピッチＰ１の差は、例えば中央部付近におけるピッチＰ１の０．５％〜３％程度としてもよい。
【００４４】
また、ＩＤＴ１２ａの両端部から１５本目までの電極指１５のピッチＰ１を中央部に向かって漸次増加する例を示したが、漸次増加する例に限られず、ＩＤＴ１２ａの両端部において中央部付近におけるピッチＰ１と異なるピッチにされていればよく、ＩＤＴ１２ａの両端部における電極指１５の複数のピッチＰ１は、略同一にされていてもよい。
【００４５】
図９は、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂのＩＤＴ１２ａにおける両端部からそれぞれ１５本目までの電極指１５のピッチＰ１を２．３１μｍとし、残りの電極指１５のピッチＰ１を２．３３μｍとした場合の特性をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。図９に示すように、ＩＤＴ１２ａの両端部における電極指１５のピッチＰ１を同一にして漸次増加しない場合でも、参照符号Ｃで示すように８２５ＭＨｚ付近においてリップルが生じておらず、リップルの低減効果が確認された。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２について説明する。本発明の実施の形態１では弾性表面波共振子の構成を示したが、本発明の実施の形態２は、この弾性表面波共振子を用いた梯子型弾性表面波フィルタの構成を示す点で異なる。
【００４７】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る弾性表面波フィルタ２１の構成の一例を示す図である。図１０に示す弾性表面波フィルタ２１は、例えば梯子型弾性表面波フィルタの一例であって、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、グラウンドに接続するための接地端子Ｔ３と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面に、直列共振子１６と並列共振子１７とが形成されている。
【００４８】
なお、信号入力端子Ｔ１、信号出力端子Ｔ２、及び接地端子Ｔ３は、圧電基板１１の表面に形成された配線パターンや、弾性表面波フィルタ２１を外部回路と接続するためのコネクタ等であってもよい。
【００４９】
直列共振子１６は、信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に設けられ、すなわち信号入力端子Ｔ１から信号出力端子Ｔ２へ至る信号経路に直列に接続された弾性表面波共振子で、例えば図６に示す弾性表面波共振子１０ａが用いられている。なお、直列共振子１６としては、例えば図１に示す弾性表面波共振子１０や図７に示す弾性表面波共振子１０ｂを用いてもよい。また、並列共振子１７は、信号出力端子Ｔ２と接地端子Ｔ３との間に設けられ、すなわち信号経路とグラウンドとの間に接続された弾性表面波共振子である。
【００５０】
直列共振子１６は、図６に示す弾性表面波共振子１０ａと同様に、圧電基板１１表面の同一弾性表面波伝播路上に複数、例えば３個のＩＤＴ１２が一列に並べて設けられ、各ＩＤＴ１２の間にそれぞれ反射器１３ａが設けられ、さらに一列に並んだＩＤＴ１２における両端部にそれぞれ近接して反射器１３が設けられ、複数のＩＤＴ１２同士が信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に並列に接続されて構成されている。
【００５１】
そして、直列共振子１６と並列共振子１７とにおける電極の膜厚は約０．４μｍにされている。また、直列共振子１６は、ＩＤＴ１２の交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１２における電極指１５の本数は２００本、ＩＤＴ１２間に設けられた反射器１３ａにおける電極の本数は２０本、直列共振子１６の両端部に設けられた反射器１３における電極の本数はそれぞれ５０本、ＩＤＴ１２の電極指ピッチＰ１は約２．３３μｍ、反射器１３，１３ａにおける電極ピッチＰ２は約２．３８μｍとされている。
【００５２】
また、並列共振子１７は、圧電基板１１上に、ＩＤＴ１８が一個、信号出力端子Ｔ２と接地端子Ｔ３との間に接続されて設けられ、そのＩＤＴ１８の両端部にそれぞれ近接して反射器１９が設けられて構成されている。そして、ＩＤＴ１８の電極指における交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１８における電極指の本数は２００本、ＩＤＴ１８の電極指ピッチＰ１は約２．４４μｍ、反射器１９における電極ピッチＰ２は約２．４２μｍとされている。
【００５３】
図１１は、このようにして構成された弾性表面波フィルタ２１の周波数特性と図１３に示す従来の弾性表面波フィルタの周波数特性とを比較したグラフである。図１１において、図１０に示す弾性表面波フィルタ２１の周波数特性を実線でグラフＧ３に示し、図１３に示す従来の弾性表面波フィルタにおける周波数特性を破線でグラフＧ４に示す。
【００５４】
これにより、図１１に示すように、グラフＧ３に示す弾性表面波フィルタ２１の周波数特性は、グラフＧ４に示す従来の弾性表面波フィルタにおける周波数特性よりも通過帯域の高域側（８６５ＭＨｚ付近）で、帯域が広がると共に急峻度が向上していることが確認された。
【００５５】
なお、図１０に示す弾性表面波フィルタ２１では、直列共振子１６のみ複数のＩＤＴ１２を並列に接続しているが、並列共振子１７も同様に複数のＩＤＴ１８を並列に接続した構成とし、例えば弾性表面波共振子１０，１０ａ，１０ｂを用いても構わない。
【００５６】
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３について説明する。本実施の形態３と実施の形態２とで相違する点は、実施の形態２では、一端子対弾性表面波共振子を用いた梯子型弾性表面波フィルタであるのに対し、本実施の形態３は多端子対弾性表面波共振子を用いた弾性表面波フィルタに対して適用することである。
【００５７】
図１２は、本発明の実施の形態３に係る弾性表面波フィルタ２２の構成の一例を示す図である。図１２に示す弾性表面波フィルタ２２は、例えば梯子型弾性表面波フィルタの一例であって、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、グラウンドに接続するための接地端子Ｔ３と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面に、多端子対弾性表面波共振子２３が形成されている。
【００５８】
多端子対弾性表面波共振子２３は、圧電基板１１上の同一弾性表面波伝播路上に、ＩＤＴ１２ａ，１２ｂと反射器１３，１３ａ，１３ｂとが一列に並べて設けられている。そして、多端子対弾性表面波共振子２３において、ＩＤＴ１２ａは、複数、例えば三個設けられ、各ＩＤＴ１２ａの間にそれぞれ反射器１３ａが設けられ、さらに一列に並んだＩＤＴ１２ａにおける一端部に近接して反射器１３が設けられ、他端部に近接して反射器１３ｂが設けられ、複数のＩＤＴ１２ａ同士が並列に接続されて、信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に信号経路と直列に接続されている。
【００５９】
また、ＩＤＴ１２ｂは、ＩＤＴ１２ｂの一端部が反射器１３ｂに近接するように設けられ、ＩＤＴ１２ｂの他端部と近接して反射器１３が設けられている。そして、ＩＤＴ１２ｂは、信号出力端子Ｔ２と接地端子Ｔ３との間、すなわち信号経路とグラウンドとの間に接続されている。
【００６０】
このように構成された多端子対弾性表面波共振子２３は、圧電基板１１上における同一弾性表面波伝播路上に、ＩＤＴ１２，１２ａ，１２ｂと反射器１３，１３ａ，１３ｂとが一列に並べられて構成された単一の弾性表面波共振子であると共に、信号入力端子Ｔ１、信号出力端子Ｔ２、及び接地端子Ｔ３を備える多端子対弾性表面波フィルタ２２を構成している。
【００６１】
この場合、３個のＩＤＴ１２ａと、ＩＤＴ１２ａに近接する反射器１３と、２個の反射器１３ａと、反射器１３ｂとが直列共振子を構成し、反射器１３ｂと、ＩＤＴ１２ｂと、ＩＤＴ１２ｂに近接する反射器１３とが並列共振子を構成している。そして、直列共振子における一端部の反射器１３ｂと、並列共振子における一端部の反射器１３ｂとが共用されている。
【００６２】
ここで、多端子対弾性表面波フィルタ２２の電極膜厚は約０．４μｍである。また、ＩＤＴ１２ａおよびＩＤＴ１２ｂの交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１２ａにおける電極指の本数は２００本、ＩＤＴ１２ｂにおける電極指の本数は２００本、反射器１３ａにおける電極の本数は２０本、反射器１３ｂにおける電極の本数は２０本、反射器１３における電極の本数は５０本、ＩＤＴ１２ａにおける電極指のピッチＰ１は約２．３３μｍ、ＩＤＴ１２ｂにおける電極指のピッチＰ１は約２．４４μｍ、反射器１３ａのピッチＰ２は約２．３８μｍ、反射器１３ｂのピッチＰ２は約２．４１μｍ、ＩＤＴ１２ａに近接する反射器１３のピッチＰ２は約２．３８μｍ、ＩＤＴ１２ｂに近接する反射器１３のピッチＰ２は約２．４２μｍとする。
【００６３】
このようにすることにより、図１０に示す弾性表面波フィルタ２１よりも反射器を一つ減らすことができるので、多端子対弾性表面波フィルタ２２を弾性表面波フィルタ２１よりも小型化することができる。また、図１０に示す弾性表面波フィルタ２１と同様に、図１３に示す従来の弾性表面波フィルタよりも信号の通過帯域が広がると共に急峻度を向上することができる。
【００６４】
なお、ＩＤＴ１２ａ同士は、電極指の本数及び電極指のピッチが同じである等、同一構成であることが好ましいが、ＩＤＴ１２ｂについては、電極指の本数等は設計により適宜選択することができる。
【００６５】
また、信号経路とグランドとの間に接続されるＩＤＴ１２ｂについても、複数のＩＤＴを並列に接続し、各ＩＤＴ間に反射器を挟んで構成しても構わない。
【００６６】
また、ＩＤＴ１２ａ同士の間の反射器１３ａは本発明の効果を得るためには必ず必要となるが、ＩＤＴ１２ａとＩＤＴ１２ｂとの間の反射器１３ｂは、設計によりなくても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明にかかる弾性表面波共振子及び弾性表面波フィルタは、共振子のＱ値を向上させ、低挿入損失、急峻度の高い弾性表面波フィルタを得ることができるという効果を有し、携帯電話等の通信分野、あるいはテレビ等の映像分野等のフィルタに有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に携帯電話等に用いられる、弾性表面波共振子及びこれを用いた弾性表面波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来このような弾性表面波フィルタは、図１３に示したような構成を有していた。
【０００３】
図１３に示す弾性表面波フィルタは、圧電基板１の上に、弾性表面波共振子である直列共振子２と並列共振子３とを形成し、接続することにより、フィルタ特性を得ていた。また、これらの共振子は、多対のインターディジタルトランスデューサもしくは、インターディジタルトランスデューサの両側に反射電極を設けたものを使用していた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
【０００５】
しかしながら、上記構成では、高い周波数になってくると共振子のＱ値を十分に確保することができず、フィルタを構成する場合にも、挿入損失、急峻度の改善に限界があった。
【特許文献１】特開２００１−１１９２６０号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、弾性表面波共振子のＱ値を向上させ、低挿入損失で急峻度の高い弾性表面波フィルタを提供することを目的とするものである。
【０００７】
前記目的を達成するために本発明は、インターディジタルトランスデューサ（以下「ＩＤＴ」と呼称する）と、その両側に反射電極とを設けた弾性表面波共振器を複数個並列接続し、並列接続された弾性表面波共振器の共振周波数を、並列接続されたもの同士すべて同じにするものである。
【０００８】
本発明は、弾性表面波共振子のＱ値を向上させ、弾性表面波フィルタの挿入損失を低減し、フィルタ特性の急峻度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、弾性表面波共振子の電極の構成を示す図である。（実施の形態１）
【図２】図２は、弾性表面波共振子の拡大図である。
【図３】図３は、図１に示す弾性表面波共振子と従来の弾性表面波共振子との周波数特性を比較した図である。
【図４】図４は、図１に示す弾性表面波共振子が備える３個の弾性表面波共振子において、電極指のピッチに差異を設けた場合における弾性表面波共振子の共振のＱ値をシミュレーションにより求めたグラフである。
【図５】図５は、共振周波数が同じであって、構成が互いに異なる弾性表面波共振子を複数並列に接続して構成した場合における共振のＱ値をシミュレーションにより求めたグラフである。
【図６】図６は、別の形態における弾性表面波共振子の電極の構成を示す図である。
【図７】図７は、別の形態における弾性表面波共振子の電極の構成を示す図である。
【図８】図８は、図７に示す弾性表面波共振子によるリップル低減の効果を説明するためのグラフである。
【図９】図９は、図７に示す弾性表面波共振子のＩＤＴにおける両端部からそれぞれ１５本目までの電極指のピッチを２．３１μｍとし、残りの電極指１５のピッチを２．３３μｍとした場合の周波数特性をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、弾性表面波フィルタの電極の構成を示す図である。（実施の形態２）
【図１１】図１１は、図１０に示す弾性表面波フィルタと従来の弾性表面波フィルタとの周波数特性を比較した図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態３に係る弾性表面波フィルタの電極の構成を示す図である。（実施の形態３）
【図１３】図１３は、従来の弾性表面波フィルタの電極の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る弾性表面波共振子１０の構成の一例を示す図である。図１に示す弾性表面波共振子１０は、いわゆる１ポート共振子であり、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面に、弾性表面波共振子１４（弾性表面波共振器）が同一弾性表面波伝播路上に３個一列に並べて形成されている。
【００１１】
弾性表面波共振子１４は、ＩＤＴ１２と、その両端部にそれぞれ近接して設けられた２個の反射器１３（反射電極）とを備えている。この同一の構成の弾性表面波共振子１４、すなわち共振周波数が実質的に同じ弾性表面波共振子１４が３個、並列に接続されて、信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間、すなわち信号経路に直列に接続されている。この場合、弾性表面波共振子１０における複数のＩＤＴ１２の間に設けられる反射器１３の数は、二つにされている。
【００１２】
図２は、図１に示す弾性表面波共振子１４の拡大図である。弾性表面波共振子１４において、例えば、ＩＤＴ１２及び反射器１３の電極の膜厚は約０．４μｍ、ＩＤＴ１２の交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１２の備える電極指１５の本数は２００本、反射器１３の電極の本数は５０本、ＩＤＴ１２における電極指１５のピッチＰ１は約２．３３μｍ、反射器１３における電極のピッチＰ２は約２．３８μｍとされている。なお、図２において、弾性表面波共振子１４の図示を簡略化して示しており、図中、ＩＤＴ１２の備える電極指１５の本数は１０本、反射器１３における電極の本数は４本として示している。
【００１３】
弾性表面波共振子１４の共振周波数は、主に電極の膜厚と電極指１５のピッチＰ１とで決定される。そして、図１に示す三個の弾性表面波共振子１４は、電極の膜厚及び電極指１５のピッチＰ１等、同じ構成にされているので、並列接続された弾性表面波共振子１４同士で共振周波数がすべて同じにされている。
【００１４】
図３は、このようにして構成した弾性表面波共振子１０の周波数特性と図１３に示す従来の弾性表面波フィルタにおける直列共振子２の周波数特性とをシミュレーションにより求めて示したものである。図１に示す弾性表面波共振子１０の周波数特性を図３の実線で示すグラフＧ１に示す。一方、図３に破線で示すグラフＧ２は、ＩＤＴを一つ備え、その両側に反射器を一つずつ備えた図１３に示す従来の弾性表面波共振子の周波数特性である。この従来の弾性表面波共振子は、図１に示す弾性表面波共振子１４における３個のＩＤＴ１２が備える電極指１５の合計と同じ６００本の電極指を備えたＩＤＴを一つ備えている。その他の条件は、弾性表面波共振子１０と同じにしたものである。
【００１５】
図３に示すグラフＧ１とグラフＧ２とを比較すると、グラフＧ１の方が、共振点から反共振点にかけて持ちあがっていることがわかる。これを共振のＱ値で比較すると、グラフＧ１に示される本発明の場合、弾性表面波共振子１０の共振周波数は約８４０ＭＨｚ（各弾性表面波共振子１４の共振周波数も約８４０ＭＨｚ）、共振のＱ値は約８７０となる。一方グラフＧ２に示される従来の弾性表面波共振子の場合におけるＱ値は、約８３０となり、本発明による弾性表面波共振子１０では、共振のＱ値が改善されていることがわかる。
【００１６】
なお、共振周波数が同じ弾性表面波共振子１４を三個並列に接続して弾性表面波共振子１０を構成する例を示したが、共振周波数が同じである場合とは、例えば製造ばらつき等の誤差要因により並列接続された複数の弾性表面波共振子１４間に共振周波数の差異が生じている場合を含む。例えば並列接続された複数の弾性表面波共振子１４における共振周波数うち最大のものと最小のものとの差異が、０．０３％以下である場合は、実質的に共振周波数が同一である。
【００１７】
図４は、図１に示す弾性表面波共振子１０が備える３個の弾性表面波共振子１４において、電極指１５のピッチＰ１に差異を設けた場合における弾性表面波共振子１０の共振のＱ値をシミュレーションにより求めたグラフである。図４に示すグラフにおいて、横軸に示すピッチ差は、３個の弾性表面波共振子１４におけるピッチが最大のものと最小のものとの差を、百分率で表したものである。例えば、図１に示す弾性表面波共振子１０において、一方の端部の弾性表面波共振子１４における電極指１５のピッチＰ１が中央の弾性表面波共振子１４における電極指１５のピッチＰ１よりも０．０５％狭く、他端の弾性表面波共振子１４における電極指１５のピッチＰ１が中央の弾性表面波共振子１４における電極指１５のピッチＰ１よりも０．０５％広い場合にピッチ差０．１％として示している。
【００１８】
図４において、シミュレーションに用いた各弾性表面波共振子１４は、ＩＤＴ１２及び反射器１３の電極の膜厚を０．４μｍ、ＩＤＴ１２の交差幅Ｗを４０μｍ、ＩＤＴ１２の備える電極指１５の本数を２００本、反射器１３の電極の本数を５０本、反射器１３における電極のピッチＰ２を２．３８μｍとした。また、３個の弾性表面波共振子１４のうち、中央の弾性表面波共振子１４が備えるＩＤＴ１２における電極指１５のピッチＰ１を２．３３μｍとした。
【００１９】
図４に示すように、弾性表面波共振子１０における共振のＱ値は、ピッチ差が０％において８７０、ピッチ差が０．０２％において８５５、ピッチ差が０．０４％において８０７、ピッチ差が０．１％において５３２、ピッチ差が０．２％において２４８となった。これにより、複数の弾性表面波共振子１４におけるピッチ差が０．０３％以下（共振周波数の差異が０．０３％以下に相当）の場合、弾性表面波共振子１０は、図１３に示す従来の弾性表面波共振子（直列共振子２）よりも、共振のＱ値を向上させることができることを確認した。
【００２０】
なお、同じ構成の弾性表面波共振子１４を三個並列に接続して弾性表面波共振子１０を構成する例を示したが、同じ構成の弾性表面波共振子１４を複数並列に接続する例に限られず、弾性表面波共振子１０は、共振周波数が同じであって、異なる構成の弾性表面波共振子１４を複数並列に接続する構成であってもよい。
【００２１】
図５は、弾性表面波共振子１０を、共振周波数が同じであって、構成が互いに異なる弾性表面波共振子１４を複数並列に接続して構成した場合における共振のＱ値をシミュレーションにより求めたグラフである。図５は、弾性表面波共振子１０における三個の弾性表面波共振子１４がそれぞれ備えるＩＤＴ１２について、電極指１５の本数を互いに異なる本数とし、かつ各弾性表面波共振子１４の共振周波数を同一にした場合における弾性表面波共振子１０の共振のＱ値を示している。この場合、電極指１５の本数を変えることによる共振周波数のずれを補正するべくピッチＰ１を変えている。
【００２２】
まず、図１に示す弾性表面波共振子１０は、電極指１５の本数が２００本の弾性表面波共振子１４を三つ並列に接続したものであり、すなわち各弾性表面波共振子１４の電極指１５の本数が２００本、２００本、２００本の組み合わせになっている。そして、図５において電極の本数が２００本としてそのＱ値８７０を縦軸に示している。
【００２３】
また、ＩＤＴ１２の電極指１５の本数が３００本であってピッチＰ１が２．３３０μｍにされた弾性表面波共振子１４一つと、電極指１５の本数が１５０本であってピッチＰ１が２．３２９μｍにされた弾性表面波共振子１４二つとを並列に接続して構成された弾性表面波共振子１０を、図５において電極の本数が３００本としてそのＱ値８５７を縦軸に示している。
【００２４】
また、ＩＤＴ１２の電極指１５の本数が４００本であってピッチＰ１が２．３３０μｍにされた弾性表面波共振子１４一つと、電極指１５の本数が１５０本であってピッチＰ１が２．３２９μｍにされた弾性表面波共振子１４一つと、電極指１５の本数が５０本であってピッチＰ１が２．３２１μｍにされた弾性表面波共振子１４一つとを並列に接続して構成された弾性表面波共振子１０を、図５において電極の本数が４００本としてそのＱ値８３８を縦軸に示している。
【００２５】
また、ＩＤＴ１２の電極指１５の本数が５００本であってピッチＰ１が２．３３０μｍにされた弾性表面波共振子１４一つと、電極指１５の本数が５０本であってピッチＰ１が２．３２１μｍにされた弾性表面波共振子１４二つとを並列に接続して構成された弾性表面波共振子１０を、図５において電極の本数が５００本としてそのＱ値８３３．５を縦軸に示している。
【００２６】
また、例えば図１３に示す直列共振子２と同様に、ＩＤＴを一つ備え、その電極指の本数を６００本備えた従来例による弾性表面波共振子を、図５において電極の本数が６００本としてそのＱ値８３０を縦軸に示している
図５に示すように、同じ弾性表面波共振子１４を複数並列に接続した場合（電極の本数２００本の場合）が最もＱ値を向上させる効果が高いが、共振周波数が同じであって電極指１５の本数が互いに異なる弾性表面波共振子１４を複数並列に接続して弾性表面波共振子１０を構成した場合（電極の本数３００本、４００本、５００本の場合）であっても、図１３に示す従来例による弾性表面波共振子（直列共振子２）の場合（電極の本数６００本の場合）よりも共振のＱ値を向上させることができる。
【００２７】
また、弾性表面波共振子１４のような１ポート共振子では、電極指１５の本数に応じた信号の周波数においてリップルが生じ易くなることが知られている。そうすると、図１に示す弾性表面波共振子１０のように、電極指１５の本数が等しい弾性表面波共振子１４を複数並列に接続すると、各弾性表面波共振子１４でリップルの生じる周波数が等しくなるためにリップルが重畳され、リップルのピーク値が増大するおそれがある。
【００２８】
そこで、ＩＤＴ１２が備える電極指１５の本数が互いに異なり共振周波数が等しい弾性表面波共振子１４を複数並列に接続して弾性表面波共振子１０を構成することにより、各弾性表面波共振子１４で生じるリップルの周波数を変えることができ、リップルが重畳することを低減することができるので、共振のＱ値を向上させつつリップルのピーク値を低減することができる。
【００２９】
なお、弾性表面波共振子１０は、弾性表面波共振子１４を三個並列に接続して構成される例を示したが、並列に接続される弾性表面波共振子１４は三個に限られず、例えば２個、あるいは４個以上であってもよい。
【００３０】
従来より、ＩＤＴと反射器とを同じ電極ピッチで形成した場合、ＩＤＴの放射コンダクタンスのピークの周波数は、反射器の反射特性の中心の周波数より低くなることが知られている。このため、通常反射器のピッチを、ＩＤＴのピッチよりやや大きくすることにより、ＩＤＴの放射コンダクタンスのピーク周波数と、反射器の反射特性の中心の周波数をほぼ一致させ、共振のＱ値を向上させている。しかしながら、電極指の反射率が高い圧電材料を用い、ＩＤＴの電極指の本数が多くなると、ＩＤＴそのものが反射器の働きをし、実質的にＩＤＴと同じピッチの反射器を配置した場合と同様となり、共振のＱ値を劣化させることとなる。
【００３１】
そこで本発明では、ＩＤＴを分割することにより、それぞれのＩＤＴの本数を減らし、共振のＱ値を向上させながら、これらを並列に接続することにより、所望の特性を得るものである。
【００３２】
図６は、本発明の実施の形態１に係る別の形態の弾性表面波共振子１０ａにおける構成の一例を示す図である。図６に示す弾性表面波共振子１０ａは、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面における同一弾性表面波伝播路上に複数、例えば３個のＩＤＴ１２が一列に並べて設けられ、各ＩＤＴ１２の間に一つずつ反射器１３ａが設けられ、さらに一列に並んだＩＤＴ１２における両端部にそれぞれ近接して二個の反射器１３が設けられ、複数のＩＤＴ１２同士が並列に接続されると共に信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に接続されて構成されている。この場合、弾性表面波共振子１０ａにおけるＩＤＴ１２の間に設けられる反射器１３ａは、それぞれ両側のＩＤＴ１２によって共用されている。
【００３３】
そして、ＩＤＴ１２と反射器１３，１３ａとにおける電極の膜厚は約０．４μｍ、ＩＤＴ１２の交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１２の電極指１５の本数は２００本、三個のＩＤＴ１２間にそれぞれ設けられた各反射器１３ａにおける電極の本数は２０本、両端部の反射器１３における電極の本数は５０本、ＩＤＴ１２の電極指ピッチＰ１は約２．３３μｍ、反射器１３，１３ａにおける電極ピッチＰ２は約２．３８μｍとされている。
【００３４】
このようにして得られた弾性表面波共振子１０ａの共振のＱ値を測定すると、約８７０となり、図１に示す弾性表面波共振子１０のように、別々の弾性表面波共振子１４を構成して並列に接続したものと同等のＱ値が得られる。また、弾性表面波共振子１０において各ＩＤＴ１２の間に配置される二つの反射器１３を弾性表面波共振子１０ａにおいては一つの反射器１３ａに置き換えることができるので、弾性表面波共振子１０ａの形状を小さくすることができる。
【００３５】
なお、ＩＤＴ１２間の反射器１３ａにおける電極の本数は、多いほど好ましいが、多くなると形状が大きくなるため、両端部の反射器１３における電極の本数より多くする必要はない。
【００３６】
図７は、本発明の実施の形態１に係る別の形態の弾性表面波共振子１０ｂにおける構成の一例を示す図である。図７に示す弾性表面波共振子１０ｂは、いわゆる１ポート共振子であり、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面に、弾性表面波共振子１４ａが４個形成されている。
【００３７】
弾性表面波共振子１４ａは、ＩＤＴ１２ａと、その両端部に近接して設けられた反射器１３とを備えている。この同じ弾性表面波共振子１４ａ、すなわち共振周波数が同じ弾性表面波共振子１４ａが４個並列に接続されると共に信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に接続されている。また、弾性表面波共振子１４ａは、２個ずつ一組にして１列に並べて配設され、組同士は１列に並べず、横に配設されている。
【００３８】
また、各弾性表面波共振子１４ａにおける電極の膜厚を約０．４μｍ、ＩＤＴ１２ａの交差幅Ｗを約４０μｍ、ＩＤＴ１２ａにおける電極指１５の本数を１５０本、反射器１３における電極の本数を５０本、反射器１３の電極のピッチＰ２を２．３８μｍとしている。そして、ＩＤＴ１２ａの電極指１５のピッチＰ１（間隔）は、両端部で２．２８μｍとされている。さらに、ＩＤＴ１２ａにおける両端部から１５本目以降の電極指１５間のピッチＰ１は２．３３μｍにされており、すなわちＩＤＴ１２ａの中央付近では、電極指１５間のピッチＰ１は２．３３μｍにされている。また、ＩＤＴ１２ａの両端部から１５本目までの電極指１５のピッチＰ１は、２．２８μｍから２．３３μｍに向かって漸次増加するようにされている。
【００３９】
通常、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂのような１ポート共振子でＩＤＴ１２ａの電極指１５の本数を少なくしていくと、共振点付近にリップルが出やすくなる。そこで、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂは、ＩＤＴ１２ａの両端部に近い一部の電極指１５のピッチＰ１と、中央付近の電極指１５のピッチＰ１とを異ならせることによりリップルを低減したものであり、このようにすることにより、リップルを低減しながら、共振のＱ値を向上させることができる。
【００４０】
図８は、弾性表面波共振子１０ｂによるリップル低減の効果を説明するためのグラフである。図８（ａ）は、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂの周波数特性をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフであり、図８（ｂ）は、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂのＩＤＴ１２ａにおける電極指１５のピッチＰ１をすべて同一の２．３３μｍとした場合の周波数特性をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。図８において、横軸は信号入力端子Ｔ１に入力される信号の周波数を示し、縦軸は信号入力端子Ｔ１により受信された信号が信号出力端子Ｔ２から出力される際の伝達量をデシベル表示したものである。
【００４１】
図８（ｂ）に示すように、ＩＤＴ１２ａにおける電極指１５のピッチＰ１をすべて同一の２．３３μｍとした場合には、参照符号Ｂで示すように８２５ＭＨｚ付近でリップルが生じている。一方、図８（ａ）に示すように、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂを用いた場合には、参照符号Ａで示すように８２５ＭＨｚ付近においてもリップルが生じていない。以上のように、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂによるリップルの低減効果が確認された。
【００４２】
なお、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂにおいて、ＩＤＴ１２ａのピッチＰ１を中央部と異ならせる電極指１５は両端部から１５本目までが望ましいが、両端部から１５本目までに限定されず、ＩＤＴ１２ａが備える複数の電極指１５のうち一部の電極指１５間のピッチＰ１を、ＩＤＴ１２ａの両端部において中央部におけるピッチＰ１と異ならせる構成とすればよい。
【００４３】
また、ＩＤＴ１２ａの中央部付近における電極指１５のピッチＰ１と、ＩＤＴ１２ａの両端部における電極指１５のピッチＰ１との差は、０．０５μｍにされた例を示したが、中央部付近と両端部とにおけるピッチＰ１の差は、例えば中央部付近におけるピッチＰ１の０．５％〜３％程度としてもよい。
【００４４】
また、ＩＤＴ１２ａの両端部から１５本目までの電極指１５のピッチＰ１を中央部に向かって漸次増加する例を示したが、漸次増加する例に限られず、ＩＤＴ１２ａの両端部において中央部付近におけるピッチＰ１と異なるピッチにされていればよく、ＩＤＴ１２ａの両端部における電極指１５の複数のピッチＰ１は、略同一にされていてもよい。
【００４５】
図９は、図７に示す弾性表面波共振子１０ｂのＩＤＴ１２ａにおける両端部からそれぞれ１５本目までの電極指１５のピッチＰ１を２．３１μｍとし、残りの電極指１５のピッチＰ１を２．３３μｍとした場合の特性をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。図９に示すように、ＩＤＴ１２ａの両端部における電極指１５のピッチＰ１を同一にして漸次増加しない場合でも、参照符号Ｃで示すように８２５ＭＨｚ付近においてリップルが生じておらず、リップルの低減効果が確認された。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２について説明する。本発明の実施の形態１では弾性表面波共振子の構成を示したが、本発明の実施の形態２は、この弾性表面波共振子を用いた梯子型弾性表面波フィルタの構成を示す点で異なる。
【００４７】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る弾性表面波フィルタ２１の構成の一例を示す図である。図１０に示す弾性表面波フィルタ２１は、例えば梯子型弾性表面波フィルタの一例であって、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、グラウンドに接続するための接地端子Ｔ３と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面に、直列共振子１６と並列共振子１７とが形成されている。
【００４８】
なお、信号入力端子Ｔ１、信号出力端子Ｔ２、及び接地端子Ｔ３は、圧電基板１１の表面に形成された配線パターンや、弾性表面波フィルタ２１を外部回路と接続するためのコネクタ等であってもよい。
【００４９】
直列共振子１６は、信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に設けられ、すなわち信号入力端子Ｔ１から信号出力端子Ｔ２へ至る信号経路に直列に接続された弾性表面波共振子で、例えば図６に示す弾性表面波共振子１０ａが用いられている。なお、直列共振子１６としては、例えば図１に示す弾性表面波共振子１０や図７に示す弾性表面波共振子１０ｂを用いてもよい。また、並列共振子１７は、信号出力端子Ｔ２と接地端子Ｔ３との間に設けられ、すなわち信号経路とグラウンドとの間に接続された弾性表面波共振子である。
【００５０】
直列共振子１６は、図６に示す弾性表面波共振子１０ａと同様に、圧電基板１１表面の同一弾性表面波伝播路上に複数、例えば３個のＩＤＴ１２が一列に並べて設けられ、各ＩＤＴ１２の間にそれぞれ反射器１３ａが設けられ、さらに一列に並んだＩＤＴ１２における両端部にそれぞれ近接して反射器１３が設けられ、複数のＩＤＴ１２同士が信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に並列に接続されて構成されている。
【００５１】
そして、直列共振子１６と並列共振子１７とにおける電極の膜厚は約０．４μｍにされている。また、直列共振子１６は、ＩＤＴ１２の交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１２における電極指１５の本数は２００本、ＩＤＴ１２間に設けられた反射器１３ａにおける電極の本数は２０本、直列共振子１６の両端部に設けられた反射器１３における電極の本数はそれぞれ５０本、ＩＤＴ１２の電極指ピッチＰ１は約２．３３μｍ、反射器１３，１３ａにおける電極ピッチＰ２は約２．３８μｍとされている。
【００５２】
また、並列共振子１７は、圧電基板１１上に、ＩＤＴ１８が一個、信号出力端子Ｔ２と接地端子Ｔ３との間に接続されて設けられ、そのＩＤＴ１８の両端部にそれぞれ近接して反射器１９が設けられて構成されている。そして、ＩＤＴ１８の電極指における交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１８における電極指の本数は２００本、ＩＤＴ１８の電極指ピッチＰ１は約２．４４μｍ、反射器１９における電極ピッチＰ２は約２．４２μｍとされている。
【００５３】
図１１は、このようにして構成された弾性表面波フィルタ２１の周波数特性と図１３に示す従来の弾性表面波フィルタの周波数特性とを比較したグラフである。図１１において、図１０に示す弾性表面波フィルタ２１の周波数特性を実線でグラフＧ３に示し、図１３に示す従来の弾性表面波フィルタにおける周波数特性を破線でグラフＧ４に示す。
【００５４】
これにより、図１１に示すように、グラフＧ３に示す弾性表面波フィルタ２１の周波数特性は、グラフＧ４に示す従来の弾性表面波フィルタにおける周波数特性よりも通過帯域の高域側（８６５ＭＨｚ付近）で、帯域が広がると共に急峻度が向上していることが確認された。
【００５５】
なお、図１０に示す弾性表面波フィルタ２１では、直列共振子１６のみ複数のＩＤＴ１２を並列に接続しているが、並列共振子１７も同様に複数のＩＤＴ１８を並列に接続した構成とし、例えば弾性表面波共振子１０，１０ａ，１０ｂを用いても構わない。
【００５６】
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３について説明する。本実施の形態３と実施の形態２とで相違する点は、実施の形態２では、一端子対弾性表面波共振子を用いた梯子型弾性表面波フィルタであるのに対し、本実施の形態３は多端子対弾性表面波共振子を用いた弾性表面波フィルタに対して適用することである。
【００５７】
図１２は、本発明の実施の形態３に係る弾性表面波フィルタ２２の構成の一例を示す図である。図１２に示す弾性表面波フィルタ２２は、例えば梯子型弾性表面波フィルタの一例であって、外部からの入力信号を受信する信号入力端子Ｔ１と、外部へ信号を出力する信号出力端子Ｔ２と、グラウンドに接続するための接地端子Ｔ３と、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウムからなる圧電基板１１とを備えている。そして、圧電基板１１の表面に、多端子対弾性表面波共振子２３が形成されている。
【００５８】
多端子対弾性表面波共振子２３は、圧電基板１１上の同一弾性表面波伝播路上に、ＩＤＴ１２ａ，１２ｂと反射器１３，１３ａ，１３ｂとが一列に並べて設けられている。そして、多端子対弾性表面波共振子２３において、ＩＤＴ１２ａは、複数、例えば三個設けられ、各ＩＤＴ１２ａの間にそれぞれ反射器１３ａが設けられ、さらに一列に並んだＩＤＴ１２ａにおける一端部に近接して反射器１３が設けられ、他端部に近接して反射器１３ｂが設けられ、複数のＩＤＴ１２ａ同士が並列に接続されて、信号入力端子Ｔ１と信号出力端子Ｔ２との間に信号経路と直列に接続されている。
【００５９】
また、ＩＤＴ１２ｂは、ＩＤＴ１２ｂの一端部が反射器１３ｂに近接するように設けられ、ＩＤＴ１２ｂの他端部と近接して反射器１３が設けられている。そして、ＩＤＴ１２ｂは、信号出力端子Ｔ２と接地端子Ｔ３との間、すなわち信号経路とグラウンドとの間に接続されている。
【００６０】
このように構成された多端子対弾性表面波共振子２３は、圧電基板１１上における同一弾性表面波伝播路上に、ＩＤＴ１２，１２ａ，１２ｂと反射器１３，１３ａ，１３ｂとが一列に並べられて構成された単一の弾性表面波共振子であると共に、信号入力端子Ｔ１、信号出力端子Ｔ２、及び接地端子Ｔ３を備える多端子対弾性表面波フィルタ２２を構成している。
【００６１】
この場合、３個のＩＤＴ１２ａと、ＩＤＴ１２ａに近接する反射器１３と、２個の反射器１３ａと、反射器１３ｂとが直列共振子を構成し、反射器１３ｂと、ＩＤＴ１２ｂと、ＩＤＴ１２ｂに近接する反射器１３とが並列共振子を構成している。そして、直列共振子における一端部の反射器１３ｂと、並列共振子における一端部の反射器１３ｂとが共用されている。
【００６２】
ここで、多端子対弾性表面波フィルタ２２の電極膜厚は約０．４μｍである。また、ＩＤＴ１２ａおよびＩＤＴ１２ｂの交差幅Ｗは約４０μｍ、ＩＤＴ１２ａにおける電極指の本数は２００本、ＩＤＴ１２ｂにおける電極指の本数は２００本、反射器１３ａにおける電極の本数は２０本、反射器１３ｂにおける電極の本数は２０本、反射器１３における電極の本数は５０本、ＩＤＴ１２ａにおける電極指のピッチＰ１は約２．３３μｍ、ＩＤＴ１２ｂにおける電極指のピッチＰ１は約２．４４μｍ、反射器１３ａのピッチＰ２は約２．３８μｍ、反射器１３ｂのピッチＰ２は約２．４１μｍ、ＩＤＴ１２ａに近接する反射器１３のピッチＰ２は約２．３８μｍ、ＩＤＴ１２ｂに近接する反射器１３のピッチＰ２は約２．４２μｍとする。
【００６３】
このようにすることにより、図１０に示す弾性表面波フィルタ２１よりも反射器を一つ減らすことができるので、多端子対弾性表面波フィルタ２２を弾性表面波フィルタ２１よりも小型化することができる。また、図１０に示す弾性表面波フィルタ２１と同様に、図１３に示す従来の弾性表面波フィルタよりも信号の通過帯域が広がると共に急峻度を向上することができる。
【００６４】
なお、ＩＤＴ１２ａ同士は、電極指の本数及び電極指のピッチが同じである等、同一構成であることが好ましいが、ＩＤＴ１２ｂについては、電極指の本数等は設計により適宜選択することができる。
【００６５】
また、信号経路とグランドとの間に接続されるＩＤＴ１２ｂについても、複数のＩＤＴを並列に接続し、各ＩＤＴ間に反射器を挟んで構成しても構わない。
【００６６】
また、ＩＤＴ１２ａ同士の間の反射器１３ａは本発明の効果を得るためには必ず必要となるが、ＩＤＴ１２ａとＩＤＴ１２ｂとの間の反射器１３ｂは、設計によりなくても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明にかかる弾性表面波共振子及び弾性表面波フィルタは、共振子のＱ値を向上させ、低挿入損失、急峻度の高い弾性表面波フィルタを得ることができるという効果を有し、携帯電話等の通信分野、あるいはテレビ等の映像分野等のフィルタに有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板の一方面に設けられると共にそれぞれ複数の電極指を備えた複数のインターディジタルトランスデューサと、
複数の反射電極とを備え、
前記複数のインターディジタルトランスデューサは並列に接続され、
前記複数の反射電極は、それぞれ前記複数のインターディジタルトランスデューサの両側に設けられ、
前記各インターディジタルトランスデューサと当該各インターディジタルトランスデューサの両側に設けられた前記反射電極とで構成される複数の弾性表面波共振器における共振周波数は、実質的に同一であること
を特徴とする弾性表面波共振子。
【請求項２】
前記複数のインターディジタルトランスデューサにおける少なくとも一部は、前記両側に設けられた反射電極のうち少なくとも一方を、他の前記インターディジタルトランスデューサとの間で共用すること
を特徴とする請求項１記載の弾性表面波共振子。
【請求項３】
前記複数のインターディジタルトランスデューサは同一弾性表面波伝播路上に一列に並べられていることを特徴とする請求項１又は２記載の弾性表面波共振子。
【請求項４】
前記各インターディジタルトランスデューサの略中央部における電極指の間隔と、前記各インターディジタルトランスデューサの両端部における電極指の複数の間隔とは、異なる間隔にされていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
【請求項５】
前記各インターディジタルトランスデューサの両端部における電極指の複数の間隔は、略同一にされていること
を特徴とする請求項４記載の弾性表面波共振子。
【請求項６】
前記各インターディジタルトランスデューサの両端部における電極指の複数の間隔は、それぞれ最端部から内側に向かって前記略中央部における電極指の間隔に近づくように漸次変化すること
を特徴とする請求項４記載の弾性表面波共振子。
【請求項７】
前記各インターディジタルトランスデューサの両端部における電極指の複数の間隔は、それぞれ最端部から１５本目までの電極指の間隔であること
を特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
【請求項８】
前記複数のインターディジタルトランスデューサは、略同一の構成であること
を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
【請求項９】
前記複数のインターディジタルトランスデューサが備える前記電極指の数は、互いに異なる数にされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
【請求項１０】
外部からの入力信号を受信するための信号入力端子と、
外部へ信号を出力するための信号出力端子と、
グラウンドに接続するための接地端子と、
圧電基板と、
前記圧電基板の一方面において前記信号入力端子と前記信号出力端子との間に設けられた直列共振子と、
前記圧電基板の一方面において前記信号出力端子と前記接地端子との間に設けられた並列共振子と
を備え、
前記直列共振子は、請求項１〜９のいずれかに記載の弾性表面波共振子であることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項１１】
前記並列共振子は、請求項１〜９のいずれかに記載の弾性表面波共振子であることを特徴とする請求項１０記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１２】
前記直列共振子と前記並列共振子とは、同一の弾性表面波伝播経路上に設けられ、
前記直列共振子における一端部の反射電極と、前記並列共振子における一端部の反射電極とが共用されていること
を特徴とする請求項１０又は１１記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板の一方面に設けられると共にそれぞれ複数の電極指を備えた複数のインターディジタルトランスデューサと、
複数の反射電極とを備え、
前記複数のインターディジタルトランスデューサは並列に接続され、
前記複数の反射電極は、それぞれ前記複数のインターディジタルトランスデューサの両側に設けられ、
前記各インターディジタルトランスデューサと当該各インターディジタルトランスデューサの両側に設けられた前記反射電極とで構成される複数の弾性表面波共振器における共振周波数は、実質的に同一であること
を特徴とする弾性表面波共振子。
【請求項２】
前記複数のインターディジタルトランスデューサにおける少なくとも一部は、前記両側に設けられた反射電極のうち少なくとも一方を、他の前記インターディジタルトランスデューサとの間で共用すること
を特徴とする請求項１記載の弾性表面波共振子。
【請求項３】
前記複数のインターディジタルトランスデューサは同一弾性表面波伝播路上に一列に並べられていることを特徴とする請求項１又は２記載の弾性表面波共振子。
【請求項４】
前記各インターディジタルトランスデューサの略中央部における電極指の間隔と、前記各インターディジタルトランスデューサの両端部における電極指の複数の間隔とは、異なる間隔にされていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
【請求項５】
前記各インターディジタルトランスデューサの両端部における電極指の複数の間隔は、略同一にされていること
を特徴とする請求項４記載の弾性表面波共振子。
【請求項６】
前記各インターディジタルトランスデューサの両端部における電極指の複数の間隔は、それぞれ最端部から内側に向かって前記略中央部における電極指の間隔に近づくように漸次変化すること
を特徴とする請求項４記載の弾性表面波共振子。
【請求項７】
前記各インターディジタルトランスデューサの両端部における電極指の複数の間隔は、それぞれ最端部から１５本目までの電極指の間隔であること
を特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
【請求項８】
前記複数のインターディジタルトランスデューサは、略同一の構成であること
を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
【請求項９】
前記複数のインターディジタルトランスデューサが備える前記電極指の数は、互いに異なる数にされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の弾性表面波共振子。
【請求項１０】
外部からの入力信号を受信するための信号入力端子と、
外部へ信号を出力するための信号出力端子と、
グラウンドに接続するための接地端子と、
圧電基板と、
前記圧電基板の一方面において前記信号入力端子と前記信号出力端子との間に設けられた直列共振子と、
前記圧電基板の一方面において前記信号出力端子と前記接地端子との間に設けられた並列共振子と
を備え、
前記直列共振子は、請求項１〜９のいずれかに記載の弾性表面波共振子であることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項１１】
前記並列共振子は、請求項１〜９のいずれかに記載の弾性表面波共振子であることを特徴とする請求項１０記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１２】
前記直列共振子と前記並列共振子とは、同一の弾性表面波伝播経路上に設けられ、
前記直列共振子における一端部の反射電極と、前記並列共振子における一端部の反射電極とが共用されていること
を特徴とする請求項１０又は１１記載の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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１０７０６９
【国際公開日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【発行日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１２７５０（Ｐ２００６−５１２７５０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００７５９２
【国際出願日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【発行日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００７５９２
【国際出願日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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