弾性表面波装置、弾性表面波フィルタ及びデュプレクサ
【課題】小型・低挿入損失の音響結合型ＳＡＷデバイスで設計の自由度を高める。
【解決手段】互いに音響結合する第一交差指状電極（ＩＤＴ）と第二ＩＤＴとを含むＳＡＷ装置で、第一ＩＤＴは、少なくとも音響結合される側の端部において第一交差幅を有し、第二ＩＤＴは、少なくとも音響結合される側の端部において第一交差幅より小さい第二交差幅を有し、第二ＩＤＴの開口長を、音響結合される側の端部において第一交差幅以上とした。第二ＩＤＴは、一方のバスバーから延びる交差電極指に対向するように他方のバスバーから当該交差電極指に向け延び且つ第二ＩＤＴの開口長を第一交差幅以上にした拡張部分に延在して第一ＩＤＴの交差幅と第二ＩＤＴの交差幅との差分領域内に侵入する長さ寸法を有する非交差電極指を備える。
【解決手段】互いに音響結合する第一交差指状電極（ＩＤＴ）と第二ＩＤＴとを含むＳＡＷ装置で、第一ＩＤＴは、少なくとも音響結合される側の端部において第一交差幅を有し、第二ＩＤＴは、少なくとも音響結合される側の端部において第一交差幅より小さい第二交差幅を有し、第二ＩＤＴの開口長を、音響結合される側の端部において第一交差幅以上とした。第二ＩＤＴは、一方のバスバーから延びる交差電極指に対向するように他方のバスバーから当該交差電極指に向け延び且つ第二ＩＤＴの開口長を第一交差幅以上にした拡張部分に延在して第一ＩＤＴの交差幅と第二ＩＤＴの交差幅との差分領域内に侵入する長さ寸法を有する非交差電極指を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波装置、弾性表面波フィルタ及びデュプレクサに係り、特に複数の交差指状電極を音響結合させた共振器を含む音響結合型の弾性表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電効果によって発生する弾性表面波（Surface Acoustic Wave／以下、ＳＡＷということがある）を利用したＳＡＷデバイスは、小型軽量で信頼性に優れることから、携帯電話機の送受信フィルタやアンテナデュプレクサなどに近年広く使用されている。
【０００３】
かかるＳＡＷデバイスは、一般に、弾性表面波を励振する複数の交差指状電極（インターデジタルトランスデューサ：Interdigital Transducer／以下、ＩＤＴということがある）と、このＩＤＴで励起される弾性表面波を閉じ込める反射器とを圧電基板上に形成して複数の共振器を構成し、これらの共振器を電気的にあるいは音響的に接続することにより構成される。
【０００４】
共振器の接続構造としては、梯子形に複数の共振器を接続するラダー型構造（例えば下記特許文献１，２）や、複数の共振器を弾性表面波の伝搬経路内に配して音響的に結合させる音響結合型構造（例えば下記特許文献３，４）が知られている。また、各共振器のパラメータ（例えばＩＤＴの電極周期、対数、交差幅等の幾何学形状）を様々に変更することによって電気特性を改善する試みがなされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４９８４１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４２７９９号公報
【特許文献３】特表平９−５０５９７４号公報
【特許文献４】特開平８−２４２１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＳＡＷデバイスの設計にあたってデバイス内の個々の共振器のパラメータを変更する場合、各共振器を電気的にのみ接続するラダー型構造によれば、音響的な結合を考慮することなく各共振器を独立して設計することが出来るから、この点で設計の自由度が大きい。
【０００７】
しかしながら、ラダー型構造は、音響結合型構造に較べ、一般に反射器の配設数が多く、また共振器同士を繋ぐ配線も長くなることから、小型化の点では不利であり、同時に反射器内や配線抵抗によるロスが生じて挿入損失が大きくなりやすい。特に、電子機器の小型・高性能化の進展から、ＳＡＷデバイスのより一層の小型・低損失化の強い要請があり、その解決が望まれる。
【０００８】
一方、音響結合型構造では、上記ラダー型構造と較べ、小型化および挿入損失の低減の点で有利である。
【０００９】
ところが、従来の音響結合型構造では、上記特許文献３および４の構造も含め、音響結合させる共振器同士は交差幅を一定に揃える必要があり、この点でラダー型構造より設計の自由度が低い難がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、かかる従来の音響結合型構造の難点を解消することにあり、小型・低挿入損失の音響結合型ＳＡＷデバイス構造において設計の自由度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決し目的を達成するため、本発明の第一のＳＡＷ（弾性表面波）装置は、互いに音響結合する第一の交差指状電極と第二の交差指状電極とを含む弾性表面波装置であって、前記第一の交差指状電極は、少なくとも音響結合される側の端部において第一の交差幅を有する一方、前記第二の交差指状電極は、少なくとも音響結合される側の端部において前記第一の交差幅より小さい第二の交差幅を有し、前記第二の交差指状電極の開口長を、音響結合される側の端部において前記第一の交差幅以上とした。
【００１２】
本発明の第一のＳＡＷ装置では、２つの交差指状電極（以下、ＩＤＴという）を音響結合させる場合に、相対的に交差幅の小さな第二の交差幅（以下、狭交差幅という）を有する第二の交差指状電極（以下、狭交差ＩＤＴという）の開口長を、音響結合される側の端部において、相対的に大きな第一の交差幅（以下、広交差幅という）を有する第一の交差指状電極（以下、広交差ＩＤＴという）の当該広交差幅（第一の交差幅）以上となるように拡張する。これにより、電気特性（ＩＤＴ間の弾性表面波の伝搬・反射特性）を劣化させることなく、交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させることができ、音響結合型ＳＡＷデバイスの設計の自由度を従来より向上させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の上記構成によれば、ラダー型構造と同等の設計自由度を確保しつつ、同時に挿入損失が小さくかつ小型のＳＡＷデバイスを形成することが出来る。さらに本発明では、交差幅の小さい狭交差ＩＤＴの全体について開口長を広げるのではなく、その一部のみを広げるから、デバイスの面積増加を最小限に抑えながら、交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させることが出来る利点をも有する。
【００１４】
尚、本発明において、交差幅とは、対向する各バスバーから延びる電極指同士が交差する長さ寸法をいう（後述する図１の符号Ｗａ，Ｗｂ参照）。また、開口長とは、互いに対向するバスバーの対向縁と対向縁との間の距離（図１の符号Ａa，Ａb1，Ａb0参照）をいう。
【００１５】
本発明の第二のＳＡＷ装置は、上記第一のＳＡＷ装置において、狭交差ＩＤＴが、一方のバスバーから延びる交差電極指に対向するように他方のバスバーから当該交差電極指に向け延び且つ前記狭交差ＩＤＴの開口長を広交差幅（第一の交差幅）以上にした拡張部分に延在して前記広交差ＩＤＴの交差幅と狭交差ＩＤＴの交差幅との差分領域内に侵入する長さ寸法を有する非交差電極指を備える。
【００１６】
前記第一のＳＡＷ装置では、狭交差ＩＤＴの開口長を広げる結果として、広交差ＩＤＴから狭交差ＩＤＴを見た場合に、当該開口長を広げたことによって狭交差ＩＤＴのバスバー間に生じる領域に、一方のバスバーから延びる電極指が存在せず、狭交差ＩＤＴの電極周期が広交差ＩＤＴの電極周期に較べて大幅に異なる部分が生じ得る。このように電極周期が大幅に変わることは、この領域における弾性表面波の伝搬または反射において損失が生じやすくなる点で好ましくない。
【００１７】
そこで本発明の第二のＳＡＷ装置では、かかる差分領域（後述の図１符号Ｄ１参照）に、交差電極指と同様にバスバーから延びるが、対向するバスバーから延びる電極指と交差することがなく弾性表面波の励振に寄与しない非交差電極指を設け、広交差ＩＤＴから狭交差ＩＤＴに亘って電極周期が急激に変わることを防ぐ。これにより、交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させた場合に、両ＩＤＴ間の弾性表面波の伝搬または反射ロスを抑えて低挿入損失のＳＡＷデバイスを構成することが可能となる。
【００１８】
尚、上記第一および第二のＳＡＷ装置、並びに後述の各ＳＡＷ装置も含め、本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴの数は２つに限定されるものではなく、３つ以上のＩＤＴを並列にまたは音響軌道に沿って直列に結合させることも可能である。一例を挙げれば、前記広交差ＩＤＴの両側に前記狭交差ＩＤＴが配置され、または前記狭交差ＩＤＴの両側に前記広交差ＩＤＴが配置されてこれらが音響結合されていても良い。
【００１９】
また、上記広交差ＩＤＴおよび狭交差ＩＤＴのうちのいずれか一方または双方が２以上の交差指状電極部（以下、ＩＤＴ部という）からなっていても良い。これらのＩＤＴ部は、電気的に直列に接続され、かつ、上記広交差ＩＤＴと狭交差ＩＤＴとの結合方向に略直交する方向に配列されて音響結合の相手方のＩＤＴにそれぞれ音響結合される。このような構造によれば、交差幅が極端に異なるＩＤＴ同士（広交差ＩＤＴ又は狭交差ＩＤＴと、上記各ＩＤＴ部）を音響結合させることが可能となる。
【００２０】
尚、ＩＤＴをかかる２以上のＩＤＴ部により形成する構造では、当該２以上のＩＤＴ部からなるＩＤＴは、ＩＤＴ部の配列方向（ＩＤＴの結合方向に略直交する方向）に並ぶ２以上の（例えば２つまたは３つ以上の）電極指交差部（交差幅）を有することとなる。この場合、当該ＩＤＴの交差幅とは、当該２以上の電極指交差部の幅の合計ではなく、当該２以上の電極指交差部のうち、ＩＤＴ部の配列方向に関し両外縁に位置する２つの電極指交差部の外縁同士の間隔をいうものとする（後述の図２４，図２５の符号Ｗ23参照）。
【００２１】
また本発明において、広交差ＩＤＴと狭交差ＩＤＴの間には、電極格子を設けても良い。この構造によれば、特に広交差ＩＤＴと狭交差ＩＤＴの電極周期が大きく異なる場合にこれらの電極周期を調整し、両ＩＤＴ間における弾性表面波の伝搬・反射ロスを抑えて当該ＳＡＷ装置の挿入損失を低減することが出来る。
【００２２】
さらに本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴの回路上の配置位置は、特に問わない。例えば、上記広交差ＩＤＴおよび狭交差ＩＤＴが、共に入力信号端子と出力信号端子間の伝送路上に直列に挿入されていても良いし、入力信号端子と出力信号端子との間から分岐された分岐路（例えば基準電位への分岐路）上に上記広交差ＩＤＴおよび狭交差ＩＤＴが共に配されていても構わない。また、広交差ＩＤＴおよび狭交差ＩＤＴのうちの一方が入力信号端子と出力信号端子との間の伝送路上に直列に挿入され、他方が入力信号端子と出力信号端子との間から分岐された分岐路上に配されていても良い。
【００２３】
一方、上記広交差幅（第一の交差幅）と狭交差幅（第二の交差幅）との関係は、狭交差幅（Ｗｂ）の広交差幅（Ｗａ）に対する比（Ｗｂ／Ｗａ）が、０．６以上１未満の範囲内にあることが望ましい。この範囲内であれば、ラダー型構造と比較した場合に挿入損失の改善効果が得られるからである。尚、この効果については、後の実施形態の説明において実験結果に基づいて述べる。また、同様の理由から、非交差電極指を備えた上記第二のＳＡＷ装置では、狭交差幅の広交差幅に対する比が、０．２５以上１未満の範囲内にあることが望ましい。
【００２４】
また、本発明に係るＳＡＷフィルタは、上記いずれかのＳＡＷ装置を１つ以上含むものである。さらに本発明に係るデュプレクサは、アンテナに接続される共通端子と、この共通端子に接続された送信側フィルタと受信側フィルタとを備え、当該送信側フィルタおよび受信側フィルタのいずれか一方または双方を上記ＳＡＷフィルタとしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、小型・低挿入損失の音響結合型ＳＡＷデバイス構造において、設計の自由度を向上させることが可能となる。
【００２６】
本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明するが、まず本発明に基づくＳＡＷ装置の基本的な構成について述べ、その後にこの基本構成を利用した各種の実施形態について説明する。尚、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２８】
〔基本構成〕
本実施形態では、図１に示すように対向する２本のバスバーＢ１，Ｂ２と、これらのバスバーＢ１，Ｂ２から各々対向するバスバーに向って延びて互い違いに交差する電極指Ｆとを備えた交差指状電極（ＩＤＴ）１１ａ，１１ｂを図２に示すように弾性表面波の伝搬方向に沿って近接して配置することにより音響的に結合させるものであるが、これら音響結合させるＩＤＴ同士の交差幅が異なる。具体的には、第一の交差指状電極（広交差ＩＤＴ）１１ａの交差幅Ｗａに較べて第二の交差指状電極（狭交差ＩＤＴ）１１ｂの交差幅Ｗｂが小さい。
【００２９】
そして、小さな交差幅Ｗｂを有する狭交差ＩＤＴ１１ｂについて、音響結合させる側の端部（以下、結合端部という）の開口長を広げ（開口長Ａb0から開口長Ａb1にする）、当該開口長Ａb0を広交差ＩＤＴ１１ａの交差幅Ｗａと同じか又はそれ以上に設定する。これにより、広交差ＩＤＴ１１ａの電極交差部で励振された弾性表面波を狭交差ＩＤＴ１１ｂのバスバーＢ１，Ｂ２間に良好に捕捉することができ、また逆に、狭交差ＩＤＴ１１ｂの電極交差部で励振された弾性表面波は大きな交差幅Ｗａを有する広交差ＩＤＴ１１ａによって捕捉されることなり、交差幅の異なる２つのＩＤＴを良好に音響結合させることが可能となる。
【００３０】
一方、狭交差ＩＤＴ１１ｂの開口長を単純に広げると、当該狭交差ＩＤＴ１１ｂには、各交差指電極Ｆの先端と対向側のバスバーＢ１又はＢ２との間隔が広がり、当該交差指電極Ｆの先端と対向側のバスバーＢ１又はＢ２との間に、電極が存在しない空間部分が生じて当該空間部分について狭交差ＩＤＴ１１ｂの電極周期が大幅に（図示の例では２倍に）大きくなってしまう。そしてこのような電極周期の急激な変化が存在することは、広狭両交差ＩＤＴ１１ａ，１１ｂ間の結合性（弾性表面波の伝搬・反射特性）を劣化させることとなる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、この空間部分に電極（非交差電極指）Ｆ１を設ける。この電極Ｆ１は、対向するバスバーＢ１，Ｂ２から延びる電極指Ｆと交差することはなく、弾性表面波の励振に寄与するものではないが、広交差ＩＤＴ１１ａから狭交差ＩＤＴ１１ｂを見た場合に電極指Ｆの周期をほぼ一定に保ち、両ＩＤＴ１１ａ，１１ｂ間の弾性表面波の伝搬・反射特性を良好にする機能を果たす。この機能から当該非交差電極指Ｆ１は、広交差ＩＤＴ１１ａの交差幅Ｗａと狭交差ＩＤＴ１１ｂの交差幅Ｗｂとの差分領域Ｄ１内にまで突出する長さ寸法を有するように（交差電極指Ｆの先端至近位置まで延びるように）形成することが好ましい。
【００３２】
尚、図示の例では、広交差ＩＤＴ１１ａ、並びに狭交差ＩＤＴ１１ｂの上記開口長の拡張部分Ｅ１以外の部分Ｅ０にも、各バスバーＢ１，Ｂ２から対向するバスバーＢ２，Ｂ１に向けそれぞれ延び、交差することのない小さな電極Ｆ０を設けてあるが、これらの電極Ｆ０は、電極交差部で励振された弾性表面波をＩＤＴ１１ａ，１１ｂ内に閉じ込める際等に用いられるもの（所謂ダミー電極）で、本発明ないし本実施形態が備える上記非交差電極指Ｆ１とは異なるものである。これらのダミー電極Ｆ０は、省略することも可能である（後述の各実施形態においても同様）。
【００３３】
また、狭交差ＩＤＴ１１ｂの開口長を結合端部で拡張する場合に、前記図１および図２に示した例では、階段状に（不連続的に）拡張を行ったが、図３に示すように連続的に（徐々に）広げるようにすることも出来るし、多段的に（段階的に）広げるようすることも可能である。さらに拡張するのは、必ずしも両側（両方のバスバーＢ１，Ｂ２）について対称的に拡張する必要はなく、非対称にあるいは一方側（一方のバスバーＢ１又はＢ２）についてのみ拡張するようにしても良い（後述の図１４，図１９等参照）。
【００３４】
〔実施形態１〕
図４は、本発明の第一の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示す概念図である。同図に示すようにこのＳＡＷフィルタは、信号入力端子１と信号出力端子２との間に直列に挿入された４つの直列共振器を構成するＩＤＴ２１，２２，２３，２４と、信号入力端子１と信号出力端子２との間の伝送路から基準電位３へ分岐する分岐路上に接続された並列共振器３１，３２，３３，３４とを備えている。
【００３５】
直列共振器を構成する各ＩＤＴ２１〜２４は、弾性表面波の伝搬方向に沿って一列に配列されており、これらを入力端子１側から出力端子２側に向け順に、第一ＩＤＴ、第二ＩＤＴ、第三ＩＤＴおよび第四ＩＤＴと称した場合に、第二ＩＤＴ２２と第三ＩＤＴ２３は、相対的に大きな交差幅Ｗs2を有し（前記図１の広交差ＩＤＴ１１ａに相当する）、第一ＩＤＴ２１と第四ＩＤＴ２４は、それぞれ相対的に小さな交差幅Ｗs1，Ｗs3を有する（前記図１の狭交差ＩＤＴ１１ｂに相当する）。
【００３６】
そして、第一ＩＤＴ２１の第二ＩＤＴ２２との結合端部Ｅ１について、並びに第四ＩＤＴ２４の第三ＩＤＴ２３との結合端部Ｅ１について、前記図１および図２に示した基本構成に基づいて開口長をそれぞれ広げ、第二ＩＤＴ２２および第三ＩＤＴ２３の交差幅Ｗs2以上にした。また、当該開口長の拡張部Ｅ１には、前記非交差電極指Ｆ１を設けた。これにより、交差幅の異なる４つのＩＤＴ２１〜２４を良好に音響結合することが出来る。尚、第一ＩＤＴ２１および第四ＩＤＴ２４の両側（結合側でない端部）には、反射器Ｒを設ける。
【００３７】
各ＩＤＴ２１〜２４および反射器Ｒの電極指の数については、図面（前記図１，２を含む各図において同様）は簡略化して示しており、実際には図示したよりその数が多い。また、狭交差ＩＤＴである第一ＩＤＴ２１と第四ＩＤＴ２４は、この実施形態では異なる交差幅Ｗs1，Ｗs3を有するが、同一の交差幅を有していても良い。また、狭交差ＩＤＴ（第一ＩＤＴ２１，第四ＩＤＴ２４）の開口長拡張部Ｅ１の長さは、弾性表面波をバスバー間に閉じ込めるのに必要な長さとする。この具体的長さは、圧電基板の種類等によっても異なり一定値に限定することは出来ないが、一例を挙げれば、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3）基板を使用する場合、電極指が２３本配列された長さに相当する長さ以上とすることが望ましい。
【００３８】
広交差幅ＩＤＴと狭交差幅ＩＤＴとの配置順序あるいは各個数は、この例のほかにも様々な組み合わせが可能であり、本実施形態あるいは後述の実施形態のほかにも本発明は様々な態様を含む。並列共振器３１〜３４は、図５に示すようにＩＤＴ１１の両側に反射器を設けた一端子対型共振器により構成する。
【００３９】
〔挿入損失の測定〕
上記実施形態１の構造を有するＳＡＷフィルタを形成し、ラダー型ＳＡＷフィルタとの比較において挿入損失を測定する実験を行った。実験に使用した実施形態１に基づくフィルタの詳細な構成は次のとおりである。
【００４０】
３９°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板上に、膜厚１５８ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）により各電極が形成されるようにＳＡＷフィルタのパターン形成を行った後、ダイシングにより個片に分割し、これをフリップチップボンディングにより樹脂ベース基板上に搭載し、パッケージングされたものの周波数特性を測定した。
【００４１】
直列共振器（ＩＤＴ２１〜２４）の電極周期（λs）は１．７９８μｍ、第一から第四の各ＩＤＴ２１〜２４の交差幅はそれぞれ１６λs、２６λs、２６λs、１８λs、電極対数はそれぞれ１２５対、８５対、８５対、１１０対である。また、反射器Ｒを構成する電極本数は５０本で、各ＩＤＴ２１〜２４間の距離、並びにＩＤＴ２１，２４と反射器Ｒ間の距離は、共に０．５λsである。さらに電極指先端からバスバーまで又はダミー電極までの距離は全て０．４μｍ、狭交差ＩＤＴ２１，２４の開口長拡張部Ｅ１に設けた非交差電極指の数は４０本である。
【００４２】
また、並列共振器３１〜３４の電極周期（λp）は１．８９μｍ、交差幅は１４λp、電極対数は６６対、反射器Ｒの電極本数は５０本、ＩＤＴ１１と反射器Ｒ間の距離は０．５λpである。尚、これらの詳細仕様は、Ｗ−ＣＤＭＡの受信用フィルタを想定したものである。
【００４３】
一方、上記実施形態１のＳＡＷフィルタに対応するラダー型ＳＡＷフィルタを比較対照として構成した。このラダー型フィルタは、図６に示すように入出力端子１，２間に直列に接続された４つの直列共振器４１，４２，４３，４４と基準電位３への分岐路上に配した４つの並列共振器３１〜３４とを備える。各直列共振器４１〜４４は、ＩＤＴの両側に反射器を有する一端子対型共振器であり、入力端子１から出力端子２に向け順に接続された第一ＩＤＴ４１ｉ、第二ＩＤＴ４２ｉ、第三ＩＤＴ４３ｉおよび第四ＩＤＴ４４ｉの各交差幅Ｗs1，Ｗs2，Ｗs3は、上記実施形態１に基づくＳＡＷフィルタと同一であり、他の条件（電極対数、電極周期、ＩＤＴと反射器の距離等）についても同一とした。
【００４４】
図７および図８はそれぞれ、これらＳＡＷフィルタの周波数特性を示す線図、並びに２１４０ＭＨｚ付近の拡大図であり、太線が上記実施形態１に基づく音響結合型フィルタの特性を、細線が上記ラダー型フィルタの特性を示している。これらの図に示すように、上記実施形態１に基づくフィルタ構造によれば、ラダー型構造に較べて２１４０ＭＨｚで挿入損失を０．０５ｄＢ改善することが出来た。
【００４５】
〔交差幅の差と挿入損失改善量との関係〕
さらに、本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴの交差幅の差と、挿入損失の改善量との関係を検討した。
【００４６】
図９は異なる交差幅Ｗs1，Ｗs2を有する２つの直列共振器（ＩＤＴ５１，５２）をラダー型に接続した構成を示すものであるが、これら２つの直列共振器（広交差ＩＤＴ５１と狭交差ＩＤＴ５２）を図１０および図１１に示すように本発明に基づいて音響結合させ、狭交差ＩＤＴ５２の交差幅Ｗs2を様々に変えた場合の挿入損失の改善量を測定した。尚、図１０の例は、交差幅の小さな狭交差ＩＤＴ５２の結合端部の開口長を拡張して当該拡張部に非交差電極指を設けたものであり、図１１の例は、非交差電極指を設けないものである。
【００４７】
各直列共振器で使用した圧電基板は、３９°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板、ＩＤＴ５１，５２および反射器Ｒを形成する電極は、膜厚１５８ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜、電極周期（λs）は１．８１μｍ、両ＩＤＴ５１，５２の電極対数は共に６０対、反射器Ｒの電極本数は５０本、両ＩＤＴ５１，５２間の距離およびＩＤＴ５１，５２と反射器Ｒとの間の距離は共に０．５λs、各ＩＤＴ５１，５２における電極指先端からバスバー又はダミー電極までの距離は全て０．４μｍ、開口長拡張部に設けた非交差電極指の本数は４０本である。また、基準電位３への分岐路上に配した２つの並列共振器５３は、電極周期（λp）が１．８９μｍ、交差幅が４０λp、ＩＤＴの電極対数が５０対、ＩＤＴの両側に設けた反射器の電極本数が５０本、ＩＤＴと反射器との間の距離が０．５λpである。
【００４８】
そして、音響結合させかつ非交差電極指を設けたフィルタ（図１０）と、音響結合させたのみで非交差電極指を設けないフィルタ（図１１）について、直列共振器のうち交差幅の大きな広交差ＩＤＴ５１の交差幅を４０λとする一方、狭交差ＩＤＴ５２の交差幅を、広交差ＩＤＴ５１の交差幅ＷS1と同じ４０λ、広交差ＩＤＴ５１より小さい３６λ、３２λ、２８λ、２４λ、２０λ、１６λ、１２λおよび１０λに変え、ラダー型に接続した場合（図９）に対する挿入損失の改善量を測定した。
【００４９】
尚、各フィルタは同一ウェハ上に作製し、高周波プローバにより、それぞれのフィルタのＳパラメータを測定した。対数を一定にしたまま交差幅を変化させると、フィルタのインピーダンスが変化するが、図１２に示すように得られたＳパラメータを用いて入力端子側および出力端子側に整合回路５４を挿入してシミュレーションすることにより、インピーダンスの不整合による影響を排除した時のそれぞれのフィルタの挿入損失を求めた。
【００５０】
結果は、図１３の線図に示すとおりである。この線図において、横軸は音響結合させた２つのＩＤＴの交差幅の比ｋw（＝Ｗs2／Ｗs1）を、縦軸はラダー型構造（図９）に対する挿入損失の改善量を表し、丸点が非交差電極指を設けた場合（図１０）を、三角点が非交差電極指を設けない場合（図１１）をそれぞれ示している。
【００５１】
この線図から明らかなように、本発明に基づいて交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させかつ非交差電極指を設けた場合には、交差幅比ｋwが０.２５以上で、また非交差電極指を設けない場合には、交差幅比ｋwが０．６以上でラダー型と比較して挿入損失の改善効果が得られることが分かる。
【００５２】
さらに図１４および図１５は、上記第一実施形態の変形例を示すものである。すなわち、図１４に示すように前記第一実施形態のフィルタ（後述の実施形態においても同様）では、音響結合させる狭交差ＩＤＴ６１，６４について、対向するバスバーのうち一方のバスバーのみを広げることにより結合端部の開口長を拡張し、この拡張部分Ｅ１に非交差電極指Ｆ１を設けても良い。
【００５３】
また、図１５に示すように狭交差ＩＤＴ６１，６４について、結合端部に位置する開口長拡張部Ｅ１と、結合端部とは反対側の端部（開口長を拡張しない部分）Ｅ０とを別体の交差指状電極部６１ａ，６１ｂ，６４ａ，６４ｂによりそれぞれ構成し（バスバーを分離する）、これら交差指状電極部６１ａと交差指状電極部６１ｂ（並びに交差指状電極部６４ａと交差指状電極部６４ｂ）を電気的に並列に接続するようにしても上記実施形態１と同様の効果を得ることが出来る。
【００５４】
圧電基板の材料は、上記ＬｉＴａＯ3以外にも、例えばリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）や水晶等の圧電単結晶、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスのような圧電セラミックスを使用しても良く、さらに絶縁基板上にＺｎＯ薄膜などの圧電薄膜を形成したものを用いることも可能であり、本発明では特に限定されない。また、ＩＤＴや反射器を形成する電極材料は、上記Ａｌのほか、例えば他金属との合金（Ａｌ合金）や金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）およびタンタル（Ｔａ）等の導電材料を使用することも可能である。また、複数種類の金属または合金膜を２層以上積層した積層導電膜により電極を形成しても良い。また、電極周期や間隔、電極本数、交差幅および開口長等の各数値は、例示した以外の値にも様々に設定することが出来る。
【００５５】
〔実施形態２〕
図１６は、本発明の第二の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示すものである。同図に示すようにこのＳＡＷフィルタは、信号入力端子１と信号出力端子２との間に直列に挿入された４つの直列共振器３１，３２，３３，３４と、信号入力端子１と信号出力端子２間の伝送路から基準電位３へ分岐する分岐路上に接続された並列共振器とを備え、並列共振器として弾性表面波の伝搬方向に沿って一列に配列され音響結合された４つのＩＤＴ７１，７２，７３，７４とこれらの両側に配した反射器Ｒとを有する。
【００５６】
並列共振器を構成する各ＩＤＴ７１〜７４は、入力端子１に近い側から順に第一ＩＤＴ、第二ＩＤＴ、第三ＩＤＴおよび第四ＩＤＴと称したときに、第一ＩＤＴ７１から第四ＩＤＴ７４の交差幅Ｗs1，Ｗs2，Ｗs3，Ｗs4が順に大きくなっており、電極対数も異なる。そして、これら交差幅の異なり隣接する第一ＩＤＴ７１と第二ＩＤＴ７２との間、第二ＩＤＴ７２と第三ＩＤＴ７３との間、並びに第三ＩＤＴ７３と第四ＩＤＴ７４との間をそれぞれ前記本発明の基本構成に基づいて音響結合させる。
【００５７】
具体的に述べれば、第一ＩＤＴ７１と第二ＩＤＴ７２との間については、相対的に小さな交差幅Ｗs1を有する第一ＩＤＴ７１の結合端部の開口長を、相対的に大きな交差幅Ｗs2を有する第二ＩＤＴ７２の当該交差幅Ｗs2以上に拡張するとともに、当該開口長の拡張部に非交差電極指を設ける。同様に、第二ＩＤＴ７２と第三ＩＤＴ７３との間については、相対的に小さな交差幅Ｗs2を有する第二ＩＤＴ７２の結合端部の開口長を相対的に大きな交差幅Ｗs3を有する第三ＩＤＴ７３の交差幅Ｗs3以上に拡張するとともに、当該開口長の拡張部に非交差電極指を設ける。第三ＩＤＴ７３と第四ＩＤＴ７４との間についても、相対的に小さな交差幅Ｗs3を有する第三ＩＤＴ７３の結合端部の開口長を相対的に大きな交差幅Ｗs4を有する第四ＩＤＴの交差幅Ｗs4以上に拡張するとともに、当該開口長の拡張部に非交差電極指を設ける。
【００５８】
尚、各直列共振器３１〜３４は、前記第一実施形態と同様にＩＤＴの両側に反射器を設けた一端子対型共振器（図５）により構成する。
【００５９】
〔挿入損失の測定〕
この第二実施形態についても、前記第一実施形態と同様に、ラダー型ＳＡＷフィルタとの比較において挿入損失を測定する実験を行った。実験に使用した第二実施形態に基づくフィルタの詳細な構成は次のとおりである。
【００６０】
圧電基板として３９°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板を使用し、各電極は膜厚１５８ｎｍのＡｌ電極とした。並列共振器については、電極周期（λp）が１．８９μｍ、第一から第四の各ＩＤＴ７１〜７４の交差幅はそれぞれ１０λp、１２λp、１４λp、１６λp、電極対数はそれぞれ９３対、７８対、６６対、５８対、反射器Rの電極本数が５０本、各ＩＤＴ７１〜７４間の距離並びにＩＤＴ７１，７４と反射器Ｒ間の距離は共に０．５λp、電極指先端からバスバーまで又はダミー電極までの距離は全て０．４μｍ、開口長拡張部に設けた非交差電極指の数は４０本である。
【００６１】
一方、直列共振器３１〜３４については、電極周期（λs）が１．７９８μｍ、交差幅が２６λs、電極対数が８０対、反射器の電極本数が５０本、ＩＤＴと反射器間の距離が０．５λsである。尚、これらの仕様は、前記第一実施形態と同様にＷ−ＣＤＭＡの受信用フィルタを想定したものである。
【００６２】
図１７および図１８に示すように、第二実施形態に基づくフィルタ（図中太線）によっても、ラダー型構造（図中細線）に較べて２１４０ＭＨｚで挿入損失を０．０５ｄＢ改善することが出来た。
【００６３】
〔実施形態３〕
図１９は、本発明の第三の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示すものである。同図に示すようにこのＳＡＷフィルタは、信号入力端子１と信号出力端子２との間に直列に挿入された４つのＩＤＴ８１，８２，８３，８４と、信号入力端子１と信号出力端子２間の伝送路から基準電位３へ分岐する分岐路上に接続された４つのＩＤＴ８５，８６，８７，８８とを備え、直列に接続したＩＤＴ８１，８２，８３，８４（直列ＩＤＴ）と並列に接続したＩＤＴ８５，８６，８７，８８（並列ＩＤＴ）とをそれぞれ近接して配置して音響結合させたものである。
【００６４】
また、直列ＩＤＴ８１〜８４と並列ＩＤＴ８５〜８８とは、交差幅が異なり（直列ＩＤＴ８１〜８４の交差幅の方が並列ＩＤＴ８５〜８８の交差幅より小さい）、前記基本構成に基づいて交差幅の小さな各直列ＩＤＴ８１〜８４の結合端部について開口長を拡張し、非交差電極指を設ける。また、各音響結合させたＩＤＴの両側には反射器Ｒを設ける一方、当該音響結合させたＩＤＴの間には電極格子Ｒ１を設ける。
【００６５】
この電極格子Ｒ１は、格子の配置間隔や、格子とＩＤＴとの間の距離を適切にすることにより、音響結合させる両ＩＤＴ（直列ＩＤＴ８１〜８４と並列ＩＤＴ８５〜８８）間の弾性表面波の伝搬・反射を調整する機能を果たすものであるが、電極の本数は、両ＩＤＴ（直列ＩＤＴ８１〜８４と並列ＩＤＴ８５〜８８）を音響結合させるため、弾性表面波のエネルギーが閉じ込められる本数より少ない本数とする。具体的には、圧電基板としてＬｉＴａＯ3基板を使用する場合には、例えば２２本以下（例えば数本〜十数本）とする。尚、かかる電極格子は、省く（電極格子を設けない構成とする）ことも可能である。一方、各直列ＩＤＴ８１〜８４の開口長拡張部Ｅ１に設ける上記非交差電極指の本数は、弾性表面波をＩＤＴ内に閉じ込めるため、２３本以上とすることが望ましい。
【００６６】
また、図２０は上記第三実施形態に係るフィルタの基板上におけるパターン配置を示す図であり、図２１は同様のフィルタをラダー型構造により形成した場合のパターン配置を示す図である。これらの図から明らかなように上記第三実施形態によれば、ラダー型構造（図２１）に較べてフィルタ形状を大幅に小型化することが出来る。
【００６７】
さらに図２２は、上記第三実施形態に係るフィルタの変形例を示すものである。この例では、入出力端子１，２間に直列に接続した３つの直列ＩＤＴ８１ａ，８２ａ，８３ａと１つの並列ＩＤＴ８６を弾性表面波の伝搬方向に順に一列に近接配置して音響結合させるとともに、残りの１つの直列ＩＤＴ８４ａの両側に２つの並列ＩＤＴ８７，８８をそれぞれ配置して音響結合させたものである。尚、最終段の直列ＩＤＴ８４ａは、両側に交差幅の異なるＩＤＴ８７，８８を配置して音響結合させるため、両側に結合端部（開口長拡張部Ｅ１と非交差電極指Ｆ１）を有する。このように本発明では、両側に開口長の拡張部を設けて交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させることも可能である。
【００６８】
図２３は上記図２２のフィルタの基板上でのパターン配置を示すものであるが、全体として正方形に近いコンパクトな形状に纏めることが可能となっている。
【００６９】
〔実施形態４〕
図２４は、本発明の第四の実施形態に係るＳＡＷ共振器の音響結合構造を示すものである。この例は、音響結合させる２つのＩＤＴ９１，９２のうち一方のＩＤＴ９２が電気的に直列に接続された２つの交差指状電極部（ＩＤＴ部）９２ａ，９２ｂからなるもので、当該２つのＩＤＴ部９２ａ，９２ｂからなる一方のＩＤＴ（広交差ＩＤＴ）９２の交差幅Ｗ23（第一のＩＤＴ部９２ａと第二のＩＤＴ部９２ｂとはそれぞれ交差幅Ｗ2およびＷ3を有するが、これらの交差幅Ｗ2，Ｗ3の合計ではなく、第一ＩＤＴ部９２ａの電極交差部の外縁と、第二ＩＤＴ部９２ｂの電極交差部の外縁との間の幅Ｗ23をいう）が、他方のＩＤＴ（狭交差ＩＤＴ）９１の交差幅Ｗ1より大きい。このため、上記狭交差ＩＤＴ９１の結合端部の開口長を、上記広交差ＩＤＴ９２の交差幅Ｗ23より大きくし、この開口長拡張部Ｅ１に非交差電極指を設ける。
【００７０】
このように本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴは、各々電極交差部を有する複数のＩＤＴ部からなるものであっても良く、特にこのような構成は、交差幅が非常に小さいＩＤＴ（ＩＤＴ部）を交差幅の大きなＩＤＴに音響結合させる場合に好適である。尚、ＩＤＴを構成する上記ＩＤＴ部は、３つ以上であっても良い。
【００７１】
さらに図２５は、上記図２４に示す例とは逆に、２つのＩＤＴ部からなるＩＤＴ９２の交差幅Ｗ23の方が、前記他方のＩＤＴ９１の交差幅Ｗ1より小さい例を示すものである。この場合には、交差幅の小さい２つのＩＤＴ部９２ａ，９２ｂからなるＩＤＴ９２の結合端部の開口長を広げ、この拡張部Ｅ１に非交差電極指を設ければ良い。
【００７２】
さらに図２６に示すように、音響結合させる２つのＩＤＴ９５，９６の両方が複数の（この場合２つの）ＩＤＴ部９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６ｂからそれぞれなるものであっても良い。この場合、基本的には、交差幅Ｗ12，Ｗ34の小さなＩＤＴ９５又は９６の結合端部の開口長を交差幅の大きなＩＤＴ９６又は９５の交差幅以上に広げるが、図示の例のように音響結合させる両方のＩＤＴの開口長を結合端部において相手方ＩＤＴの交差幅Ｗ12，Ｗ34以上となるように拡張しても良い。尚、各ＩＤＴを構成するＩＤＴ部の数は、３つ以上の任意の数の組み合わせとすることが出来る。
【００７３】
〔実施形態５〕
図２７および図２８は、本発明の第五の実施形態に係るデュプレクサを示すものである。これらの図に示すようにこのデュプレクサ１０１は、共通端子Ｃに整合回路１０４を介し接続された送信用フィルタ１０２と受信用フィルタ１０３とを備え、これらのフィルタ１０２，１０３をベース基板１０５の表面に実装し、蓋体１０６により気密封止したものである。そして、送信用フィルタ１０２および受信用フィルタ１０３のいずれか一方または双方を前記実施形態のいずれかのＳＡＷフィルタにより形成する。これにより、挿入損失が低く良好な通過特性を有し、しかも小型のデュプレクサを構成することが出来る。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことが出来ることは当業者において明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴの基本構造を示す概念図である。
【図２】本発明に基づく音響結合の基本構造を示す概念図である。
【図３】前記図２に示した音響結合構造の変形例を示す概念図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示す概念図である。
【図５】前記第一実施形態に係るＳＡＷフィルタで使用する並列共振器の構造を示す概念図である。
【図６】前記第一実施形態に係るＳＡＷフィルタをラダー型構造により形成した例を示す概念図である。
【図７】前記第一実施形態に係るＳＡＷフィルタの周波数特性をラダー型フィルタとの比較において示す線図である。
【図８】前記図７の２１４０ＭＨｚ付近の拡大図である。
【図９】異なる交差幅を有する２つの直列共振器をラダー型に接続したＳＡＷフィルタを示す概念図である。
【図１０】前記図９のラダー型フィルタにおける直列共振器を本発明に基づいて互いに音響結合させた例を示す概念図である。
【図１１】前記図９のラダー型フィルタにおける直列共振器を本発明に基づいて互いに音響結合させた別の例を示す概念図である。
【図１２】前記第一実施形態のフィルタによる挿入損失の改善量を測定したときに使用した回路構成を示す図である。
【図１３】本発明に基づいて音響結合するＩＤＴの交差幅比と、挿入損失の改善量との関係を示す線図である。
【図１４】前記第一実施形態の変形例を示す図である。
【図１５】前記第一実施形態の別の変形例を示す図である。
【図１６】本発明の第二の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示す概念図である。
【図１７】前記第二実施形態に係るＳＡＷフィルタの周波数特性をラダー型フィルタとの比較において示す線図である。
【図１８】前記図１７の２１４０ＭＨｚ付近の拡大図である。
【図１９】本発明の第三の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示す概念図である。
【図２０】前記第三実施形態に係るフィルタの基板上におけるパターン配置を示す図である。
【図２１】前記第三実施形態に相当するラダー型フィルタの基板上におけるパターン配置を示す図である。
【図２２】前記第三実施形態に係るフィルタの変形例を示すものである。
【図２３】前記図２２に示したフィルタの基板上におけるパターン配置を示す図である。
【図２４】本発明の第四の実施形態に係るＳＡＷ共振器の音響結合構造を示す概念図である。
【図２５】前記第四実施形態に係る音響結合構造の別の例を示す概念図である。
【図２６】前記第四実施形態に係る音響結合構造のさらに別の例を示す概念図である。
【図２７】本発明の第五の実施形態に係るデュプレクサを示すブロック図である。
【図２８】前記第五実施形態に係るデュプレクサを示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ａａ，Ａb1，Ａb0…開口長
Ｂ１，Ｂ２…バスバー
Ｄ１…差分領域
Ｅ０…開口長の非拡張部
Ｅ１…開口長の拡張部
Ｆ…交差電極指
Ｆ０…ダミー電極
Ｆ１…非交差電極指
Ｒ…反射器
Ｒ１…電極格子
Ｗａ，Ｗｂ，Ｗs1，Ｗs2，Ｗs3，Ｗs4，Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4，Ｗ12，Ｗ23，Ｗ34…交差幅
１…信号入力端子
２…信号出力端子
３…基準電位
１１ａ，１１ｂ，２１〜２４，４１ｉ〜４４ｉ，５１，５２，６１〜６４，７１〜７４，８１〜８８，８１ａ〜８４ａ，９１，９２，９５，９６…交差指状電極（ＩＤＴ）
３１，３２，３３，３４，５３…一端子対型共振器
５４，１０４…整合回路
１０１…デュプレクサ
１０２…送信用フィルタ
１０３…受信用フィルタ
１０５…ベース基板
１０６…蓋体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波装置、弾性表面波フィルタ及びデュプレクサに係り、特に複数の交差指状電極を音響結合させた共振器を含む音響結合型の弾性表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電効果によって発生する弾性表面波（Surface Acoustic Wave／以下、ＳＡＷということがある）を利用したＳＡＷデバイスは、小型軽量で信頼性に優れることから、携帯電話機の送受信フィルタやアンテナデュプレクサなどに近年広く使用されている。
【０００３】
かかるＳＡＷデバイスは、一般に、弾性表面波を励振する複数の交差指状電極（インターデジタルトランスデューサ：Interdigital Transducer／以下、ＩＤＴということがある）と、このＩＤＴで励起される弾性表面波を閉じ込める反射器とを圧電基板上に形成して複数の共振器を構成し、これらの共振器を電気的にあるいは音響的に接続することにより構成される。
【０００４】
共振器の接続構造としては、梯子形に複数の共振器を接続するラダー型構造（例えば下記特許文献１，２）や、複数の共振器を弾性表面波の伝搬経路内に配して音響的に結合させる音響結合型構造（例えば下記特許文献３，４）が知られている。また、各共振器のパラメータ（例えばＩＤＴの電極周期、対数、交差幅等の幾何学形状）を様々に変更することによって電気特性を改善する試みがなされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４９８４１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４２７９９号公報
【特許文献３】特表平９−５０５９７４号公報
【特許文献４】特開平８−２４２１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＳＡＷデバイスの設計にあたってデバイス内の個々の共振器のパラメータを変更する場合、各共振器を電気的にのみ接続するラダー型構造によれば、音響的な結合を考慮することなく各共振器を独立して設計することが出来るから、この点で設計の自由度が大きい。
【０００７】
しかしながら、ラダー型構造は、音響結合型構造に較べ、一般に反射器の配設数が多く、また共振器同士を繋ぐ配線も長くなることから、小型化の点では不利であり、同時に反射器内や配線抵抗によるロスが生じて挿入損失が大きくなりやすい。特に、電子機器の小型・高性能化の進展から、ＳＡＷデバイスのより一層の小型・低損失化の強い要請があり、その解決が望まれる。
【０００８】
一方、音響結合型構造では、上記ラダー型構造と較べ、小型化および挿入損失の低減の点で有利である。
【０００９】
ところが、従来の音響結合型構造では、上記特許文献３および４の構造も含め、音響結合させる共振器同士は交差幅を一定に揃える必要があり、この点でラダー型構造より設計の自由度が低い難がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、かかる従来の音響結合型構造の難点を解消することにあり、小型・低挿入損失の音響結合型ＳＡＷデバイス構造において設計の自由度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決し目的を達成するため、本発明の第一のＳＡＷ（弾性表面波）装置は、互いに音響結合する第一の交差指状電極と第二の交差指状電極とを含む弾性表面波装置であって、前記第一の交差指状電極は、少なくとも音響結合される側の端部において第一の交差幅を有する一方、前記第二の交差指状電極は、少なくとも音響結合される側の端部において前記第一の交差幅より小さい第二の交差幅を有し、前記第二の交差指状電極の開口長を、音響結合される側の端部において前記第一の交差幅以上とした。
【００１２】
本発明の第一のＳＡＷ装置では、２つの交差指状電極（以下、ＩＤＴという）を音響結合させる場合に、相対的に交差幅の小さな第二の交差幅（以下、狭交差幅という）を有する第二の交差指状電極（以下、狭交差ＩＤＴという）の開口長を、音響結合される側の端部において、相対的に大きな第一の交差幅（以下、広交差幅という）を有する第一の交差指状電極（以下、広交差ＩＤＴという）の当該広交差幅（第一の交差幅）以上となるように拡張する。これにより、電気特性（ＩＤＴ間の弾性表面波の伝搬・反射特性）を劣化させることなく、交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させることができ、音響結合型ＳＡＷデバイスの設計の自由度を従来より向上させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の上記構成によれば、ラダー型構造と同等の設計自由度を確保しつつ、同時に挿入損失が小さくかつ小型のＳＡＷデバイスを形成することが出来る。さらに本発明では、交差幅の小さい狭交差ＩＤＴの全体について開口長を広げるのではなく、その一部のみを広げるから、デバイスの面積増加を最小限に抑えながら、交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させることが出来る利点をも有する。
【００１４】
尚、本発明において、交差幅とは、対向する各バスバーから延びる電極指同士が交差する長さ寸法をいう（後述する図１の符号Ｗａ，Ｗｂ参照）。また、開口長とは、互いに対向するバスバーの対向縁と対向縁との間の距離（図１の符号Ａa，Ａb1，Ａb0参照）をいう。
【００１５】
本発明の第二のＳＡＷ装置は、上記第一のＳＡＷ装置において、狭交差ＩＤＴが、一方のバスバーから延びる交差電極指に対向するように他方のバスバーから当該交差電極指に向け延び且つ前記狭交差ＩＤＴの開口長を広交差幅（第一の交差幅）以上にした拡張部分に延在して前記広交差ＩＤＴの交差幅と狭交差ＩＤＴの交差幅との差分領域内に侵入する長さ寸法を有する非交差電極指を備える。
【００１６】
前記第一のＳＡＷ装置では、狭交差ＩＤＴの開口長を広げる結果として、広交差ＩＤＴから狭交差ＩＤＴを見た場合に、当該開口長を広げたことによって狭交差ＩＤＴのバスバー間に生じる領域に、一方のバスバーから延びる電極指が存在せず、狭交差ＩＤＴの電極周期が広交差ＩＤＴの電極周期に較べて大幅に異なる部分が生じ得る。このように電極周期が大幅に変わることは、この領域における弾性表面波の伝搬または反射において損失が生じやすくなる点で好ましくない。
【００１７】
そこで本発明の第二のＳＡＷ装置では、かかる差分領域（後述の図１符号Ｄ１参照）に、交差電極指と同様にバスバーから延びるが、対向するバスバーから延びる電極指と交差することがなく弾性表面波の励振に寄与しない非交差電極指を設け、広交差ＩＤＴから狭交差ＩＤＴに亘って電極周期が急激に変わることを防ぐ。これにより、交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させた場合に、両ＩＤＴ間の弾性表面波の伝搬または反射ロスを抑えて低挿入損失のＳＡＷデバイスを構成することが可能となる。
【００１８】
尚、上記第一および第二のＳＡＷ装置、並びに後述の各ＳＡＷ装置も含め、本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴの数は２つに限定されるものではなく、３つ以上のＩＤＴを並列にまたは音響軌道に沿って直列に結合させることも可能である。一例を挙げれば、前記広交差ＩＤＴの両側に前記狭交差ＩＤＴが配置され、または前記狭交差ＩＤＴの両側に前記広交差ＩＤＴが配置されてこれらが音響結合されていても良い。
【００１９】
また、上記広交差ＩＤＴおよび狭交差ＩＤＴのうちのいずれか一方または双方が２以上の交差指状電極部（以下、ＩＤＴ部という）からなっていても良い。これらのＩＤＴ部は、電気的に直列に接続され、かつ、上記広交差ＩＤＴと狭交差ＩＤＴとの結合方向に略直交する方向に配列されて音響結合の相手方のＩＤＴにそれぞれ音響結合される。このような構造によれば、交差幅が極端に異なるＩＤＴ同士（広交差ＩＤＴ又は狭交差ＩＤＴと、上記各ＩＤＴ部）を音響結合させることが可能となる。
【００２０】
尚、ＩＤＴをかかる２以上のＩＤＴ部により形成する構造では、当該２以上のＩＤＴ部からなるＩＤＴは、ＩＤＴ部の配列方向（ＩＤＴの結合方向に略直交する方向）に並ぶ２以上の（例えば２つまたは３つ以上の）電極指交差部（交差幅）を有することとなる。この場合、当該ＩＤＴの交差幅とは、当該２以上の電極指交差部の幅の合計ではなく、当該２以上の電極指交差部のうち、ＩＤＴ部の配列方向に関し両外縁に位置する２つの電極指交差部の外縁同士の間隔をいうものとする（後述の図２４，図２５の符号Ｗ23参照）。
【００２１】
また本発明において、広交差ＩＤＴと狭交差ＩＤＴの間には、電極格子を設けても良い。この構造によれば、特に広交差ＩＤＴと狭交差ＩＤＴの電極周期が大きく異なる場合にこれらの電極周期を調整し、両ＩＤＴ間における弾性表面波の伝搬・反射ロスを抑えて当該ＳＡＷ装置の挿入損失を低減することが出来る。
【００２２】
さらに本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴの回路上の配置位置は、特に問わない。例えば、上記広交差ＩＤＴおよび狭交差ＩＤＴが、共に入力信号端子と出力信号端子間の伝送路上に直列に挿入されていても良いし、入力信号端子と出力信号端子との間から分岐された分岐路（例えば基準電位への分岐路）上に上記広交差ＩＤＴおよび狭交差ＩＤＴが共に配されていても構わない。また、広交差ＩＤＴおよび狭交差ＩＤＴのうちの一方が入力信号端子と出力信号端子との間の伝送路上に直列に挿入され、他方が入力信号端子と出力信号端子との間から分岐された分岐路上に配されていても良い。
【００２３】
一方、上記広交差幅（第一の交差幅）と狭交差幅（第二の交差幅）との関係は、狭交差幅（Ｗｂ）の広交差幅（Ｗａ）に対する比（Ｗｂ／Ｗａ）が、０．６以上１未満の範囲内にあることが望ましい。この範囲内であれば、ラダー型構造と比較した場合に挿入損失の改善効果が得られるからである。尚、この効果については、後の実施形態の説明において実験結果に基づいて述べる。また、同様の理由から、非交差電極指を備えた上記第二のＳＡＷ装置では、狭交差幅の広交差幅に対する比が、０．２５以上１未満の範囲内にあることが望ましい。
【００２４】
また、本発明に係るＳＡＷフィルタは、上記いずれかのＳＡＷ装置を１つ以上含むものである。さらに本発明に係るデュプレクサは、アンテナに接続される共通端子と、この共通端子に接続された送信側フィルタと受信側フィルタとを備え、当該送信側フィルタおよび受信側フィルタのいずれか一方または双方を上記ＳＡＷフィルタとしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、小型・低挿入損失の音響結合型ＳＡＷデバイス構造において、設計の自由度を向上させることが可能となる。
【００２６】
本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明するが、まず本発明に基づくＳＡＷ装置の基本的な構成について述べ、その後にこの基本構成を利用した各種の実施形態について説明する。尚、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。
【００２８】
〔基本構成〕
本実施形態では、図１に示すように対向する２本のバスバーＢ１，Ｂ２と、これらのバスバーＢ１，Ｂ２から各々対向するバスバーに向って延びて互い違いに交差する電極指Ｆとを備えた交差指状電極（ＩＤＴ）１１ａ，１１ｂを図２に示すように弾性表面波の伝搬方向に沿って近接して配置することにより音響的に結合させるものであるが、これら音響結合させるＩＤＴ同士の交差幅が異なる。具体的には、第一の交差指状電極（広交差ＩＤＴ）１１ａの交差幅Ｗａに較べて第二の交差指状電極（狭交差ＩＤＴ）１１ｂの交差幅Ｗｂが小さい。
【００２９】
そして、小さな交差幅Ｗｂを有する狭交差ＩＤＴ１１ｂについて、音響結合させる側の端部（以下、結合端部という）の開口長を広げ（開口長Ａb0から開口長Ａb1にする）、当該開口長Ａb0を広交差ＩＤＴ１１ａの交差幅Ｗａと同じか又はそれ以上に設定する。これにより、広交差ＩＤＴ１１ａの電極交差部で励振された弾性表面波を狭交差ＩＤＴ１１ｂのバスバーＢ１，Ｂ２間に良好に捕捉することができ、また逆に、狭交差ＩＤＴ１１ｂの電極交差部で励振された弾性表面波は大きな交差幅Ｗａを有する広交差ＩＤＴ１１ａによって捕捉されることなり、交差幅の異なる２つのＩＤＴを良好に音響結合させることが可能となる。
【００３０】
一方、狭交差ＩＤＴ１１ｂの開口長を単純に広げると、当該狭交差ＩＤＴ１１ｂには、各交差指電極Ｆの先端と対向側のバスバーＢ１又はＢ２との間隔が広がり、当該交差指電極Ｆの先端と対向側のバスバーＢ１又はＢ２との間に、電極が存在しない空間部分が生じて当該空間部分について狭交差ＩＤＴ１１ｂの電極周期が大幅に（図示の例では２倍に）大きくなってしまう。そしてこのような電極周期の急激な変化が存在することは、広狭両交差ＩＤＴ１１ａ，１１ｂ間の結合性（弾性表面波の伝搬・反射特性）を劣化させることとなる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、この空間部分に電極（非交差電極指）Ｆ１を設ける。この電極Ｆ１は、対向するバスバーＢ１，Ｂ２から延びる電極指Ｆと交差することはなく、弾性表面波の励振に寄与するものではないが、広交差ＩＤＴ１１ａから狭交差ＩＤＴ１１ｂを見た場合に電極指Ｆの周期をほぼ一定に保ち、両ＩＤＴ１１ａ，１１ｂ間の弾性表面波の伝搬・反射特性を良好にする機能を果たす。この機能から当該非交差電極指Ｆ１は、広交差ＩＤＴ１１ａの交差幅Ｗａと狭交差ＩＤＴ１１ｂの交差幅Ｗｂとの差分領域Ｄ１内にまで突出する長さ寸法を有するように（交差電極指Ｆの先端至近位置まで延びるように）形成することが好ましい。
【００３２】
尚、図示の例では、広交差ＩＤＴ１１ａ、並びに狭交差ＩＤＴ１１ｂの上記開口長の拡張部分Ｅ１以外の部分Ｅ０にも、各バスバーＢ１，Ｂ２から対向するバスバーＢ２，Ｂ１に向けそれぞれ延び、交差することのない小さな電極Ｆ０を設けてあるが、これらの電極Ｆ０は、電極交差部で励振された弾性表面波をＩＤＴ１１ａ，１１ｂ内に閉じ込める際等に用いられるもの（所謂ダミー電極）で、本発明ないし本実施形態が備える上記非交差電極指Ｆ１とは異なるものである。これらのダミー電極Ｆ０は、省略することも可能である（後述の各実施形態においても同様）。
【００３３】
また、狭交差ＩＤＴ１１ｂの開口長を結合端部で拡張する場合に、前記図１および図２に示した例では、階段状に（不連続的に）拡張を行ったが、図３に示すように連続的に（徐々に）広げるようにすることも出来るし、多段的に（段階的に）広げるようすることも可能である。さらに拡張するのは、必ずしも両側（両方のバスバーＢ１，Ｂ２）について対称的に拡張する必要はなく、非対称にあるいは一方側（一方のバスバーＢ１又はＢ２）についてのみ拡張するようにしても良い（後述の図１４，図１９等参照）。
【００３４】
〔実施形態１〕
図４は、本発明の第一の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示す概念図である。同図に示すようにこのＳＡＷフィルタは、信号入力端子１と信号出力端子２との間に直列に挿入された４つの直列共振器を構成するＩＤＴ２１，２２，２３，２４と、信号入力端子１と信号出力端子２との間の伝送路から基準電位３へ分岐する分岐路上に接続された並列共振器３１，３２，３３，３４とを備えている。
【００３５】
直列共振器を構成する各ＩＤＴ２１〜２４は、弾性表面波の伝搬方向に沿って一列に配列されており、これらを入力端子１側から出力端子２側に向け順に、第一ＩＤＴ、第二ＩＤＴ、第三ＩＤＴおよび第四ＩＤＴと称した場合に、第二ＩＤＴ２２と第三ＩＤＴ２３は、相対的に大きな交差幅Ｗs2を有し（前記図１の広交差ＩＤＴ１１ａに相当する）、第一ＩＤＴ２１と第四ＩＤＴ２４は、それぞれ相対的に小さな交差幅Ｗs1，Ｗs3を有する（前記図１の狭交差ＩＤＴ１１ｂに相当する）。
【００３６】
そして、第一ＩＤＴ２１の第二ＩＤＴ２２との結合端部Ｅ１について、並びに第四ＩＤＴ２４の第三ＩＤＴ２３との結合端部Ｅ１について、前記図１および図２に示した基本構成に基づいて開口長をそれぞれ広げ、第二ＩＤＴ２２および第三ＩＤＴ２３の交差幅Ｗs2以上にした。また、当該開口長の拡張部Ｅ１には、前記非交差電極指Ｆ１を設けた。これにより、交差幅の異なる４つのＩＤＴ２１〜２４を良好に音響結合することが出来る。尚、第一ＩＤＴ２１および第四ＩＤＴ２４の両側（結合側でない端部）には、反射器Ｒを設ける。
【００３７】
各ＩＤＴ２１〜２４および反射器Ｒの電極指の数については、図面（前記図１，２を含む各図において同様）は簡略化して示しており、実際には図示したよりその数が多い。また、狭交差ＩＤＴである第一ＩＤＴ２１と第四ＩＤＴ２４は、この実施形態では異なる交差幅Ｗs1，Ｗs3を有するが、同一の交差幅を有していても良い。また、狭交差ＩＤＴ（第一ＩＤＴ２１，第四ＩＤＴ２４）の開口長拡張部Ｅ１の長さは、弾性表面波をバスバー間に閉じ込めるのに必要な長さとする。この具体的長さは、圧電基板の種類等によっても異なり一定値に限定することは出来ないが、一例を挙げれば、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3）基板を使用する場合、電極指が２３本配列された長さに相当する長さ以上とすることが望ましい。
【００３８】
広交差幅ＩＤＴと狭交差幅ＩＤＴとの配置順序あるいは各個数は、この例のほかにも様々な組み合わせが可能であり、本実施形態あるいは後述の実施形態のほかにも本発明は様々な態様を含む。並列共振器３１〜３４は、図５に示すようにＩＤＴ１１の両側に反射器を設けた一端子対型共振器により構成する。
【００３９】
〔挿入損失の測定〕
上記実施形態１の構造を有するＳＡＷフィルタを形成し、ラダー型ＳＡＷフィルタとの比較において挿入損失を測定する実験を行った。実験に使用した実施形態１に基づくフィルタの詳細な構成は次のとおりである。
【００４０】
３９°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板上に、膜厚１５８ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）により各電極が形成されるようにＳＡＷフィルタのパターン形成を行った後、ダイシングにより個片に分割し、これをフリップチップボンディングにより樹脂ベース基板上に搭載し、パッケージングされたものの周波数特性を測定した。
【００４１】
直列共振器（ＩＤＴ２１〜２４）の電極周期（λs）は１．７９８μｍ、第一から第四の各ＩＤＴ２１〜２４の交差幅はそれぞれ１６λs、２６λs、２６λs、１８λs、電極対数はそれぞれ１２５対、８５対、８５対、１１０対である。また、反射器Ｒを構成する電極本数は５０本で、各ＩＤＴ２１〜２４間の距離、並びにＩＤＴ２１，２４と反射器Ｒ間の距離は、共に０．５λsである。さらに電極指先端からバスバーまで又はダミー電極までの距離は全て０．４μｍ、狭交差ＩＤＴ２１，２４の開口長拡張部Ｅ１に設けた非交差電極指の数は４０本である。
【００４２】
また、並列共振器３１〜３４の電極周期（λp）は１．８９μｍ、交差幅は１４λp、電極対数は６６対、反射器Ｒの電極本数は５０本、ＩＤＴ１１と反射器Ｒ間の距離は０．５λpである。尚、これらの詳細仕様は、Ｗ−ＣＤＭＡの受信用フィルタを想定したものである。
【００４３】
一方、上記実施形態１のＳＡＷフィルタに対応するラダー型ＳＡＷフィルタを比較対照として構成した。このラダー型フィルタは、図６に示すように入出力端子１，２間に直列に接続された４つの直列共振器４１，４２，４３，４４と基準電位３への分岐路上に配した４つの並列共振器３１〜３４とを備える。各直列共振器４１〜４４は、ＩＤＴの両側に反射器を有する一端子対型共振器であり、入力端子１から出力端子２に向け順に接続された第一ＩＤＴ４１ｉ、第二ＩＤＴ４２ｉ、第三ＩＤＴ４３ｉおよび第四ＩＤＴ４４ｉの各交差幅Ｗs1，Ｗs2，Ｗs3は、上記実施形態１に基づくＳＡＷフィルタと同一であり、他の条件（電極対数、電極周期、ＩＤＴと反射器の距離等）についても同一とした。
【００４４】
図７および図８はそれぞれ、これらＳＡＷフィルタの周波数特性を示す線図、並びに２１４０ＭＨｚ付近の拡大図であり、太線が上記実施形態１に基づく音響結合型フィルタの特性を、細線が上記ラダー型フィルタの特性を示している。これらの図に示すように、上記実施形態１に基づくフィルタ構造によれば、ラダー型構造に較べて２１４０ＭＨｚで挿入損失を０．０５ｄＢ改善することが出来た。
【００４５】
〔交差幅の差と挿入損失改善量との関係〕
さらに、本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴの交差幅の差と、挿入損失の改善量との関係を検討した。
【００４６】
図９は異なる交差幅Ｗs1，Ｗs2を有する２つの直列共振器（ＩＤＴ５１，５２）をラダー型に接続した構成を示すものであるが、これら２つの直列共振器（広交差ＩＤＴ５１と狭交差ＩＤＴ５２）を図１０および図１１に示すように本発明に基づいて音響結合させ、狭交差ＩＤＴ５２の交差幅Ｗs2を様々に変えた場合の挿入損失の改善量を測定した。尚、図１０の例は、交差幅の小さな狭交差ＩＤＴ５２の結合端部の開口長を拡張して当該拡張部に非交差電極指を設けたものであり、図１１の例は、非交差電極指を設けないものである。
【００４７】
各直列共振器で使用した圧電基板は、３９°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板、ＩＤＴ５１，５２および反射器Ｒを形成する電極は、膜厚１５８ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜、電極周期（λs）は１．８１μｍ、両ＩＤＴ５１，５２の電極対数は共に６０対、反射器Ｒの電極本数は５０本、両ＩＤＴ５１，５２間の距離およびＩＤＴ５１，５２と反射器Ｒとの間の距離は共に０．５λs、各ＩＤＴ５１，５２における電極指先端からバスバー又はダミー電極までの距離は全て０．４μｍ、開口長拡張部に設けた非交差電極指の本数は４０本である。また、基準電位３への分岐路上に配した２つの並列共振器５３は、電極周期（λp）が１．８９μｍ、交差幅が４０λp、ＩＤＴの電極対数が５０対、ＩＤＴの両側に設けた反射器の電極本数が５０本、ＩＤＴと反射器との間の距離が０．５λpである。
【００４８】
そして、音響結合させかつ非交差電極指を設けたフィルタ（図１０）と、音響結合させたのみで非交差電極指を設けないフィルタ（図１１）について、直列共振器のうち交差幅の大きな広交差ＩＤＴ５１の交差幅を４０λとする一方、狭交差ＩＤＴ５２の交差幅を、広交差ＩＤＴ５１の交差幅ＷS1と同じ４０λ、広交差ＩＤＴ５１より小さい３６λ、３２λ、２８λ、２４λ、２０λ、１６λ、１２λおよび１０λに変え、ラダー型に接続した場合（図９）に対する挿入損失の改善量を測定した。
【００４９】
尚、各フィルタは同一ウェハ上に作製し、高周波プローバにより、それぞれのフィルタのＳパラメータを測定した。対数を一定にしたまま交差幅を変化させると、フィルタのインピーダンスが変化するが、図１２に示すように得られたＳパラメータを用いて入力端子側および出力端子側に整合回路５４を挿入してシミュレーションすることにより、インピーダンスの不整合による影響を排除した時のそれぞれのフィルタの挿入損失を求めた。
【００５０】
結果は、図１３の線図に示すとおりである。この線図において、横軸は音響結合させた２つのＩＤＴの交差幅の比ｋw（＝Ｗs2／Ｗs1）を、縦軸はラダー型構造（図９）に対する挿入損失の改善量を表し、丸点が非交差電極指を設けた場合（図１０）を、三角点が非交差電極指を設けない場合（図１１）をそれぞれ示している。
【００５１】
この線図から明らかなように、本発明に基づいて交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させかつ非交差電極指を設けた場合には、交差幅比ｋwが０.２５以上で、また非交差電極指を設けない場合には、交差幅比ｋwが０．６以上でラダー型と比較して挿入損失の改善効果が得られることが分かる。
【００５２】
さらに図１４および図１５は、上記第一実施形態の変形例を示すものである。すなわち、図１４に示すように前記第一実施形態のフィルタ（後述の実施形態においても同様）では、音響結合させる狭交差ＩＤＴ６１，６４について、対向するバスバーのうち一方のバスバーのみを広げることにより結合端部の開口長を拡張し、この拡張部分Ｅ１に非交差電極指Ｆ１を設けても良い。
【００５３】
また、図１５に示すように狭交差ＩＤＴ６１，６４について、結合端部に位置する開口長拡張部Ｅ１と、結合端部とは反対側の端部（開口長を拡張しない部分）Ｅ０とを別体の交差指状電極部６１ａ，６１ｂ，６４ａ，６４ｂによりそれぞれ構成し（バスバーを分離する）、これら交差指状電極部６１ａと交差指状電極部６１ｂ（並びに交差指状電極部６４ａと交差指状電極部６４ｂ）を電気的に並列に接続するようにしても上記実施形態１と同様の効果を得ることが出来る。
【００５４】
圧電基板の材料は、上記ＬｉＴａＯ3以外にも、例えばリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）や水晶等の圧電単結晶、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスのような圧電セラミックスを使用しても良く、さらに絶縁基板上にＺｎＯ薄膜などの圧電薄膜を形成したものを用いることも可能であり、本発明では特に限定されない。また、ＩＤＴや反射器を形成する電極材料は、上記Ａｌのほか、例えば他金属との合金（Ａｌ合金）や金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）およびタンタル（Ｔａ）等の導電材料を使用することも可能である。また、複数種類の金属または合金膜を２層以上積層した積層導電膜により電極を形成しても良い。また、電極周期や間隔、電極本数、交差幅および開口長等の各数値は、例示した以外の値にも様々に設定することが出来る。
【００５５】
〔実施形態２〕
図１６は、本発明の第二の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示すものである。同図に示すようにこのＳＡＷフィルタは、信号入力端子１と信号出力端子２との間に直列に挿入された４つの直列共振器３１，３２，３３，３４と、信号入力端子１と信号出力端子２間の伝送路から基準電位３へ分岐する分岐路上に接続された並列共振器とを備え、並列共振器として弾性表面波の伝搬方向に沿って一列に配列され音響結合された４つのＩＤＴ７１，７２，７３，７４とこれらの両側に配した反射器Ｒとを有する。
【００５６】
並列共振器を構成する各ＩＤＴ７１〜７４は、入力端子１に近い側から順に第一ＩＤＴ、第二ＩＤＴ、第三ＩＤＴおよび第四ＩＤＴと称したときに、第一ＩＤＴ７１から第四ＩＤＴ７４の交差幅Ｗs1，Ｗs2，Ｗs3，Ｗs4が順に大きくなっており、電極対数も異なる。そして、これら交差幅の異なり隣接する第一ＩＤＴ７１と第二ＩＤＴ７２との間、第二ＩＤＴ７２と第三ＩＤＴ７３との間、並びに第三ＩＤＴ７３と第四ＩＤＴ７４との間をそれぞれ前記本発明の基本構成に基づいて音響結合させる。
【００５７】
具体的に述べれば、第一ＩＤＴ７１と第二ＩＤＴ７２との間については、相対的に小さな交差幅Ｗs1を有する第一ＩＤＴ７１の結合端部の開口長を、相対的に大きな交差幅Ｗs2を有する第二ＩＤＴ７２の当該交差幅Ｗs2以上に拡張するとともに、当該開口長の拡張部に非交差電極指を設ける。同様に、第二ＩＤＴ７２と第三ＩＤＴ７３との間については、相対的に小さな交差幅Ｗs2を有する第二ＩＤＴ７２の結合端部の開口長を相対的に大きな交差幅Ｗs3を有する第三ＩＤＴ７３の交差幅Ｗs3以上に拡張するとともに、当該開口長の拡張部に非交差電極指を設ける。第三ＩＤＴ７３と第四ＩＤＴ７４との間についても、相対的に小さな交差幅Ｗs3を有する第三ＩＤＴ７３の結合端部の開口長を相対的に大きな交差幅Ｗs4を有する第四ＩＤＴの交差幅Ｗs4以上に拡張するとともに、当該開口長の拡張部に非交差電極指を設ける。
【００５８】
尚、各直列共振器３１〜３４は、前記第一実施形態と同様にＩＤＴの両側に反射器を設けた一端子対型共振器（図５）により構成する。
【００５９】
〔挿入損失の測定〕
この第二実施形態についても、前記第一実施形態と同様に、ラダー型ＳＡＷフィルタとの比較において挿入損失を測定する実験を行った。実験に使用した第二実施形態に基づくフィルタの詳細な構成は次のとおりである。
【００６０】
圧電基板として３９°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板を使用し、各電極は膜厚１５８ｎｍのＡｌ電極とした。並列共振器については、電極周期（λp）が１．８９μｍ、第一から第四の各ＩＤＴ７１〜７４の交差幅はそれぞれ１０λp、１２λp、１４λp、１６λp、電極対数はそれぞれ９３対、７８対、６６対、５８対、反射器Rの電極本数が５０本、各ＩＤＴ７１〜７４間の距離並びにＩＤＴ７１，７４と反射器Ｒ間の距離は共に０．５λp、電極指先端からバスバーまで又はダミー電極までの距離は全て０．４μｍ、開口長拡張部に設けた非交差電極指の数は４０本である。
【００６１】
一方、直列共振器３１〜３４については、電極周期（λs）が１．７９８μｍ、交差幅が２６λs、電極対数が８０対、反射器の電極本数が５０本、ＩＤＴと反射器間の距離が０．５λsである。尚、これらの仕様は、前記第一実施形態と同様にＷ−ＣＤＭＡの受信用フィルタを想定したものである。
【００６２】
図１７および図１８に示すように、第二実施形態に基づくフィルタ（図中太線）によっても、ラダー型構造（図中細線）に較べて２１４０ＭＨｚで挿入損失を０．０５ｄＢ改善することが出来た。
【００６３】
〔実施形態３〕
図１９は、本発明の第三の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示すものである。同図に示すようにこのＳＡＷフィルタは、信号入力端子１と信号出力端子２との間に直列に挿入された４つのＩＤＴ８１，８２，８３，８４と、信号入力端子１と信号出力端子２間の伝送路から基準電位３へ分岐する分岐路上に接続された４つのＩＤＴ８５，８６，８７，８８とを備え、直列に接続したＩＤＴ８１，８２，８３，８４（直列ＩＤＴ）と並列に接続したＩＤＴ８５，８６，８７，８８（並列ＩＤＴ）とをそれぞれ近接して配置して音響結合させたものである。
【００６４】
また、直列ＩＤＴ８１〜８４と並列ＩＤＴ８５〜８８とは、交差幅が異なり（直列ＩＤＴ８１〜８４の交差幅の方が並列ＩＤＴ８５〜８８の交差幅より小さい）、前記基本構成に基づいて交差幅の小さな各直列ＩＤＴ８１〜８４の結合端部について開口長を拡張し、非交差電極指を設ける。また、各音響結合させたＩＤＴの両側には反射器Ｒを設ける一方、当該音響結合させたＩＤＴの間には電極格子Ｒ１を設ける。
【００６５】
この電極格子Ｒ１は、格子の配置間隔や、格子とＩＤＴとの間の距離を適切にすることにより、音響結合させる両ＩＤＴ（直列ＩＤＴ８１〜８４と並列ＩＤＴ８５〜８８）間の弾性表面波の伝搬・反射を調整する機能を果たすものであるが、電極の本数は、両ＩＤＴ（直列ＩＤＴ８１〜８４と並列ＩＤＴ８５〜８８）を音響結合させるため、弾性表面波のエネルギーが閉じ込められる本数より少ない本数とする。具体的には、圧電基板としてＬｉＴａＯ3基板を使用する場合には、例えば２２本以下（例えば数本〜十数本）とする。尚、かかる電極格子は、省く（電極格子を設けない構成とする）ことも可能である。一方、各直列ＩＤＴ８１〜８４の開口長拡張部Ｅ１に設ける上記非交差電極指の本数は、弾性表面波をＩＤＴ内に閉じ込めるため、２３本以上とすることが望ましい。
【００６６】
また、図２０は上記第三実施形態に係るフィルタの基板上におけるパターン配置を示す図であり、図２１は同様のフィルタをラダー型構造により形成した場合のパターン配置を示す図である。これらの図から明らかなように上記第三実施形態によれば、ラダー型構造（図２１）に較べてフィルタ形状を大幅に小型化することが出来る。
【００６７】
さらに図２２は、上記第三実施形態に係るフィルタの変形例を示すものである。この例では、入出力端子１，２間に直列に接続した３つの直列ＩＤＴ８１ａ，８２ａ，８３ａと１つの並列ＩＤＴ８６を弾性表面波の伝搬方向に順に一列に近接配置して音響結合させるとともに、残りの１つの直列ＩＤＴ８４ａの両側に２つの並列ＩＤＴ８７，８８をそれぞれ配置して音響結合させたものである。尚、最終段の直列ＩＤＴ８４ａは、両側に交差幅の異なるＩＤＴ８７，８８を配置して音響結合させるため、両側に結合端部（開口長拡張部Ｅ１と非交差電極指Ｆ１）を有する。このように本発明では、両側に開口長の拡張部を設けて交差幅の異なるＩＤＴ同士を音響結合させることも可能である。
【００６８】
図２３は上記図２２のフィルタの基板上でのパターン配置を示すものであるが、全体として正方形に近いコンパクトな形状に纏めることが可能となっている。
【００６９】
〔実施形態４〕
図２４は、本発明の第四の実施形態に係るＳＡＷ共振器の音響結合構造を示すものである。この例は、音響結合させる２つのＩＤＴ９１，９２のうち一方のＩＤＴ９２が電気的に直列に接続された２つの交差指状電極部（ＩＤＴ部）９２ａ，９２ｂからなるもので、当該２つのＩＤＴ部９２ａ，９２ｂからなる一方のＩＤＴ（広交差ＩＤＴ）９２の交差幅Ｗ23（第一のＩＤＴ部９２ａと第二のＩＤＴ部９２ｂとはそれぞれ交差幅Ｗ2およびＷ3を有するが、これらの交差幅Ｗ2，Ｗ3の合計ではなく、第一ＩＤＴ部９２ａの電極交差部の外縁と、第二ＩＤＴ部９２ｂの電極交差部の外縁との間の幅Ｗ23をいう）が、他方のＩＤＴ（狭交差ＩＤＴ）９１の交差幅Ｗ1より大きい。このため、上記狭交差ＩＤＴ９１の結合端部の開口長を、上記広交差ＩＤＴ９２の交差幅Ｗ23より大きくし、この開口長拡張部Ｅ１に非交差電極指を設ける。
【００７０】
このように本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴは、各々電極交差部を有する複数のＩＤＴ部からなるものであっても良く、特にこのような構成は、交差幅が非常に小さいＩＤＴ（ＩＤＴ部）を交差幅の大きなＩＤＴに音響結合させる場合に好適である。尚、ＩＤＴを構成する上記ＩＤＴ部は、３つ以上であっても良い。
【００７１】
さらに図２５は、上記図２４に示す例とは逆に、２つのＩＤＴ部からなるＩＤＴ９２の交差幅Ｗ23の方が、前記他方のＩＤＴ９１の交差幅Ｗ1より小さい例を示すものである。この場合には、交差幅の小さい２つのＩＤＴ部９２ａ，９２ｂからなるＩＤＴ９２の結合端部の開口長を広げ、この拡張部Ｅ１に非交差電極指を設ければ良い。
【００７２】
さらに図２６に示すように、音響結合させる２つのＩＤＴ９５，９６の両方が複数の（この場合２つの）ＩＤＴ部９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６ｂからそれぞれなるものであっても良い。この場合、基本的には、交差幅Ｗ12，Ｗ34の小さなＩＤＴ９５又は９６の結合端部の開口長を交差幅の大きなＩＤＴ９６又は９５の交差幅以上に広げるが、図示の例のように音響結合させる両方のＩＤＴの開口長を結合端部において相手方ＩＤＴの交差幅Ｗ12，Ｗ34以上となるように拡張しても良い。尚、各ＩＤＴを構成するＩＤＴ部の数は、３つ以上の任意の数の組み合わせとすることが出来る。
【００７３】
〔実施形態５〕
図２７および図２８は、本発明の第五の実施形態に係るデュプレクサを示すものである。これらの図に示すようにこのデュプレクサ１０１は、共通端子Ｃに整合回路１０４を介し接続された送信用フィルタ１０２と受信用フィルタ１０３とを備え、これらのフィルタ１０２，１０３をベース基板１０５の表面に実装し、蓋体１０６により気密封止したものである。そして、送信用フィルタ１０２および受信用フィルタ１０３のいずれか一方または双方を前記実施形態のいずれかのＳＡＷフィルタにより形成する。これにより、挿入損失が低く良好な通過特性を有し、しかも小型のデュプレクサを構成することが出来る。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことが出来ることは当業者において明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に基づいて音響結合させるＩＤＴの基本構造を示す概念図である。
【図２】本発明に基づく音響結合の基本構造を示す概念図である。
【図３】前記図２に示した音響結合構造の変形例を示す概念図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示す概念図である。
【図５】前記第一実施形態に係るＳＡＷフィルタで使用する並列共振器の構造を示す概念図である。
【図６】前記第一実施形態に係るＳＡＷフィルタをラダー型構造により形成した例を示す概念図である。
【図７】前記第一実施形態に係るＳＡＷフィルタの周波数特性をラダー型フィルタとの比較において示す線図である。
【図８】前記図７の２１４０ＭＨｚ付近の拡大図である。
【図９】異なる交差幅を有する２つの直列共振器をラダー型に接続したＳＡＷフィルタを示す概念図である。
【図１０】前記図９のラダー型フィルタにおける直列共振器を本発明に基づいて互いに音響結合させた例を示す概念図である。
【図１１】前記図９のラダー型フィルタにおける直列共振器を本発明に基づいて互いに音響結合させた別の例を示す概念図である。
【図１２】前記第一実施形態のフィルタによる挿入損失の改善量を測定したときに使用した回路構成を示す図である。
【図１３】本発明に基づいて音響結合するＩＤＴの交差幅比と、挿入損失の改善量との関係を示す線図である。
【図１４】前記第一実施形態の変形例を示す図である。
【図１５】前記第一実施形態の別の変形例を示す図である。
【図１６】本発明の第二の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示す概念図である。
【図１７】前記第二実施形態に係るＳＡＷフィルタの周波数特性をラダー型フィルタとの比較において示す線図である。
【図１８】前記図１７の２１４０ＭＨｚ付近の拡大図である。
【図１９】本発明の第三の実施形態に係る音響結合型ＳＡＷフィルタを示す概念図である。
【図２０】前記第三実施形態に係るフィルタの基板上におけるパターン配置を示す図である。
【図２１】前記第三実施形態に相当するラダー型フィルタの基板上におけるパターン配置を示す図である。
【図２２】前記第三実施形態に係るフィルタの変形例を示すものである。
【図２３】前記図２２に示したフィルタの基板上におけるパターン配置を示す図である。
【図２４】本発明の第四の実施形態に係るＳＡＷ共振器の音響結合構造を示す概念図である。
【図２５】前記第四実施形態に係る音響結合構造の別の例を示す概念図である。
【図２６】前記第四実施形態に係る音響結合構造のさらに別の例を示す概念図である。
【図２７】本発明の第五の実施形態に係るデュプレクサを示すブロック図である。
【図２８】前記第五実施形態に係るデュプレクサを示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ａａ，Ａb1，Ａb0…開口長
Ｂ１，Ｂ２…バスバー
Ｄ１…差分領域
Ｅ０…開口長の非拡張部
Ｅ１…開口長の拡張部
Ｆ…交差電極指
Ｆ０…ダミー電極
Ｆ１…非交差電極指
Ｒ…反射器
Ｒ１…電極格子
Ｗａ，Ｗｂ，Ｗs1，Ｗs2，Ｗs3，Ｗs4，Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4，Ｗ12，Ｗ23，Ｗ34…交差幅
１…信号入力端子
２…信号出力端子
３…基準電位
１１ａ，１１ｂ，２１〜２４，４１ｉ〜４４ｉ，５１，５２，６１〜６４，７１〜７４，８１〜８８，８１ａ〜８４ａ，９１，９２，９５，９６…交差指状電極（ＩＤＴ）
３１，３２，３３，３４，５３…一端子対型共振器
５４，１０４…整合回路
１０１…デュプレクサ
１０２…送信用フィルタ
１０３…受信用フィルタ
１０５…ベース基板
１０６…蓋体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに音響結合する第一の交差指状電極と第二の交差指状電極とを含む弾性表面波装置であって、
前記第一の交差指状電極は、少なくとも音響結合される側の端部において第一の交差幅を有する一方、
前記第二の交差指状電極は、少なくとも音響結合される側の端部において前記第一の交差幅より小さい第二の交差幅を有し、
前記第二の交差指状電極の開口長を、音響結合される側の端部において前記第一の交差幅以上とした
ことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記第二の交差指状電極は、
一方のバスバーから延びる交差電極指に対向するように他方のバスバーから当該交差電極指に向け延び且つ前記第二の交差指状電極の開口長を第一の交差幅以上にした拡張部分に延在して前記第一の交差指状電極の交差幅と当該第二の交差指状電極の交差幅との差分領域内に侵入する長さ寸法を有する非交差電極指を備える
請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記第二の交差幅の前記第一の交差幅に対する比が０．６以上１未満の範囲内にある
請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記第二の交差幅の前記第一の交差幅に対する比が０．２５以上１未満の範囲内にある
請求項２に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記第一の交差指状電極および前記第二の交差指状電極が、入力信号端子と出力信号端子との間に直列に挿入されている
請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記第一の交差指状電極および前記第二の交差指状電極が、入力信号端子と出力信号端子との間から分岐された分岐路上に配されている
請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記第一の交差指状電極および第二の交差指状電極のうちの一方が、入力信号端子と出力信号端子との間に直列に挿入され、
前記第一の交差指状電極および第二の交差指状電極のうちの他方が、入力信号端子と出力信号端子との間から分岐された分岐路上に配されている
請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
前記第一の交差指状電極と前記第二の交差指状電極の間に電極格子を備えた
請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項９】
前記第一の交差指状電極および前記第二の交差指状電極のうちのいずれか一方または双方が２以上の交差指状電極部からなり、
これら交差指状電極部は、電気的に直列に接続され、かつ、前記第一の交差指状電極と前記第二の交差指状電極との結合方向に略直交する方向に配列されて前記音響結合の相手方の交差指状電極にそれぞれ音響結合される
請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記請求項１から９のいずれか一項に記載の弾性表面波装置を１つ以上含む
弾性表面波フィルタ。
【請求項１１】
アンテナに接続される共通端子と、この共通端子に接続された送信側フィルタと受信側フィルタとを備えるデュプレクサであって、
前記送信側フィルタおよび受信側フィルタのいずれか一方または双方が、前記請求項１０に記載の弾性表面波フィルタである
デュプレクサ。
【請求項１】
互いに音響結合する第一の交差指状電極と第二の交差指状電極とを含む弾性表面波装置であって、
前記第一の交差指状電極は、少なくとも音響結合される側の端部において第一の交差幅を有する一方、
前記第二の交差指状電極は、少なくとも音響結合される側の端部において前記第一の交差幅より小さい第二の交差幅を有し、
前記第二の交差指状電極の開口長を、音響結合される側の端部において前記第一の交差幅以上とした
ことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記第二の交差指状電極は、
一方のバスバーから延びる交差電極指に対向するように他方のバスバーから当該交差電極指に向け延び且つ前記第二の交差指状電極の開口長を第一の交差幅以上にした拡張部分に延在して前記第一の交差指状電極の交差幅と当該第二の交差指状電極の交差幅との差分領域内に侵入する長さ寸法を有する非交差電極指を備える
請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記第二の交差幅の前記第一の交差幅に対する比が０．６以上１未満の範囲内にある
請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記第二の交差幅の前記第一の交差幅に対する比が０．２５以上１未満の範囲内にある
請求項２に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記第一の交差指状電極および前記第二の交差指状電極が、入力信号端子と出力信号端子との間に直列に挿入されている
請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記第一の交差指状電極および前記第二の交差指状電極が、入力信号端子と出力信号端子との間から分岐された分岐路上に配されている
請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記第一の交差指状電極および第二の交差指状電極のうちの一方が、入力信号端子と出力信号端子との間に直列に挿入され、
前記第一の交差指状電極および第二の交差指状電極のうちの他方が、入力信号端子と出力信号端子との間から分岐された分岐路上に配されている
請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
前記第一の交差指状電極と前記第二の交差指状電極の間に電極格子を備えた
請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項９】
前記第一の交差指状電極および前記第二の交差指状電極のうちのいずれか一方または双方が２以上の交差指状電極部からなり、
これら交差指状電極部は、電気的に直列に接続され、かつ、前記第一の交差指状電極と前記第二の交差指状電極との結合方向に略直交する方向に配列されて前記音響結合の相手方の交差指状電極にそれぞれ音響結合される
請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記請求項１から９のいずれか一項に記載の弾性表面波装置を１つ以上含む
弾性表面波フィルタ。
【請求項１１】
アンテナに接続される共通端子と、この共通端子に接続された送信側フィルタと受信側フィルタとを備えるデュプレクサであって、
前記送信側フィルタおよび受信側フィルタのいずれか一方または双方が、前記請求項１０に記載の弾性表面波フィルタである
デュプレクサ。
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００６−２３８１６７（Ｐ２００６−２３８１６７Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１２９８（Ｐ２００５−５１２９８）
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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