JPH04113712A

JPH04113712A - 縦型２重モード弾性表面波フィルタ

Info

Publication number: JPH04113712A
Application number: JP23356090A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tada; 裕多田; Koji Kawakatsu; 川勝　考治; Masahiro Hiramoto; 平本　正博; Eiji Iegi; 家木　英治
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1992-04-15
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817380B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、縦型２重モード結合を利用した、帯域通過
型で低損失の弾性表面波フィルタに関するものである。

［従来の技術］第６図に、弾性表面波（ＳＡＷ）を利用するエネルギ閉
じ込め型共振子によって構成された従来の縦型２重モー
ドＳＡＷフィルタ１が示されている。このＳＡＷフィル
タ１は、圧電基板２の表面に、表面波励起用の２組のく
し型電極３および４を備え、その両側に反射器５および
６を配置した構成となっている。

このような構成において、第７図に示すように、反射器
５と反射器６との間で励振された表面波のエネルギは閉
じ込められ、縦０次および縦１次の共振モードが現われ
る。これら２つのモードの周波数差は、くし型電極３お
よび４の総対数によって変化し、人８カインピーダンス
と整合をとることにより、前述した２つのモードの周波
数差を通過帯域とする、縦型２重モードＳＡＷフィルタ
１が実現される。

また、さらに高次の共振モードも現実には存在し、たと
えば、第８図に示すように、反射器５と反射器６との間
に、２組のくし型電極３および４に加えて、さらにもう
１組のくし型電極７を設けたものもある。この場合、縦
０次および縦２次の共振モードが現われることは、容易
に類推できる。

なお、第６図ないし第８図に示したような構成では、一
般に通過帯域外での抑圧量が不充分であることが多く、
通常、上述したような構成のＳＡＷフィルタすなわちエ
ネルギ閉じ込め型共振子を１セクションとして、同じも
のを２セクション以上多段縦続接続した、第９図に示す
ような構成を採用している。

第９図に示した縦型２重モードＳＡＷフィルタ１ａては
、１つの圧電基板２ａ上において、前述したＳＡＷフィ
ルタ１に設けられていたくＬ型電極３および４ならびに
反射器５および６に加えて、さらに２組のくし型電極８
および９ならびに反射器１０および１１が設けられてい
る。そして、これら２セクションのエネルギ閉し込め型
共振子は、くし型電極４とくし型電極８とを接続するこ
とにより、縦続接続されている。

Ｃ発明が解決しようとする課題］以上述べたような構成の縦型２重モードＳＡＷフィルタ
において、その通過帯域をより広帯域化するためには、
６４°回転ＹカットＸ方向伝搬のＬｉＮｂＯ３圧電基板
のような電気機械結合係数の大きい圧電基板を用いるこ
とが望ましい。

しかしながら、たとえば前述した第９図に示した縦型２
重モードＳＡＷフィルタ１ａのように、エネルギ閉じ込
め型共振子を２セクション以上多段縦続接続した構成と
した場合、その伝送特性は、第１０図に示すように、縦
０次の共振点ｆ。の高域側に不要スプリアスｆｃが現わ
れる。この不要スプリアスｆｃはＸカットＹ方向伝搬の
ＬｉＴａＯ３を圧電基板として用いた場合でも同様に生
じるが、この場合には、不要スプリアスｆｃの位置は、
縦０次の共振点ｆ。のごく近傍に現われるため、くし型
電極の電極指の対数、くし型電極の膜厚および外部イン
ピーダンスを適当な値とすることで、通過帯域において
ほぼ平坦な特性とすることができ、実用上問題とはなら
ない。しかしながら、６４°回転ＹカットＸ方向伝搬の
Ｌ　ｉＮｂ。

３圧電基板の場合には、不要スプリアスｆｃを通過帯域
内に納めることは困難であり、６４°回転ＹカットＸ方
向伝搬のＬｉＮｂＯ３圧電基板を用いた縦型２重モード
ＳＡＷフィルタの実用上の問題となっていた。

なお、第１０図において、ｆ、は、縦１次の共振点を示
している。

それゆえに、この発明の目的は、６４°回転ＹカットＸ
方向伝搬のＬｉＮｂＯ３圧電基板を使用した縦型２重モ
ードＳＡＷフィルタにおいて、不要スプリアスのない通
過帯域を得ることができるようにしようとすることであ
る。

［課題を解決するための手段］この発明は、６４°回転ＹカットＸ方向伝搬のＬｉＮｂ
Ｏ３圧電基板の上に、各々、少なくとも２組のくし型電
極が近接配置されかつ前記くし型電極の両側に反射器が
配置されることによって、複数セクションのエネルギ閉
じ込め型共振子か構成され、これらエネルギ閉じ込め型
共振子か多段縦続接続された、縦型２重モードＳＡＷフ
ィルタに向けられるものであって、上述した技術的課題
を解決するため、前記エネルギ閉じ込め型共振子の各セ
クション間の接続部に、前記くし型電極と電気的に並列
となる結合容量を備えることを特徴としている。

好ましくは、くし型電極の電極指の対数および結合容量
の大きさが、次のように設定される。すなわち、前記エ
ネルギ閉じ込め型共振子の１セクションにおけるくし型
電極の電極指の総対数をＮ１前記接続部によって接続さ
れるくし型電極にょる総容量をＣｔ、前記結合容量の大
きさをＣｃとしたとき、Ｎ≦５０Ｃｃ　／　Ｃｔ≧０．５に設定される。

［作用］この発明によれば、６４°回転ＹカットＸ方向伝搬のＬ
ｉＮｂＯ３圧電基板を用いた場合であっても、前述した
結合容量を設けることにより、不要スプリアスを縦０次
モードの共振点に近づけられることが実験的に確認され
た。したがって、この発明による縦型２重モードＳＡＷ
フィルタは、平坦な通過帯域特性を与えることができる
。

［発明の効果］このように、この発明によれば、不要スプリアスの発生
により、これまで困難視されていた、６４°回転Ｙカッ
トＸ方向伝搬のＬｉＮｂＯ３圧電基板を用いた縦型２重
モードＳＡＷフィルタを実現できるようになり、従来の
２重モードＳＡＷフィルタに比べ、広帯域のＳＡＷフィ
ルタを提供することができる。

したかって、この発明によるＳＡＷフィルタは、たとえ
ば通信機器等に採用することにより、そのような機器の
小型化を可能にするとともに、性能の広範囲化を可能に
する。

［実施例］第１図は、この発明の第１の実施例による縦型２重モー
ドＳＡＷフィルタ２０の構成図である。

第１図を参照して、ＳＡＷフィルタ２０は、６４°回転
Ｙカットｘ方向伝搬のＬｉＮｂＯ３圧電基板２１を備え
る。この圧電基板２１の上には、２セクションのエネル
ギ閉じ込め型共振子が構成される。

第１セクションのエネルギ閉じ込め型共振子は、近接配
置された２組の（し型電極２２および２３、ならびにこ
れらくし型電極２２および２３の両側に配置された反射
器２４および２５を備える。

第２セクションのエネルギ閉じ込め型共振子は、近接配
置された２組のくし型電極２６および２７、ならびにこ
れらくし型電極２６および２７の両側に配置された反射
器２８および２９を備える。

第１セクションにあるくし型電極２３と第２セクション
にあるくし型電極２６とが接続されることにより、これ
ら第１および第２セクションのエネルギ閉じ込め型共振
子は縦続接続される。

この実施例において特徴となるのは、第１セクションに
おける出力側くし型電極２３と第２セクションにある入
力側くし型電極２６との接続部に、電気的に並列に結合
容量３０を設けていることである。この実施例では、結
合容量３０は、くし型電極２２，２３．２６．２７によ
って励起される表面波と干渉しないような位置に配置さ
れたくし型電極で構成されているが、その他、電極パッ
ドまたは外部付加容量で構成してもよい。

第１図に示したＳＡＷフィルタ２０は、第７図に示した
ものと同様、縦０次および縦１次の共振モードを利用し
ている。

第２図は、この発明の第２の実施例による縦型２重モー
ドＳＡＷフィルタ２０ａの構成図である。

第２図を参照して、ＳＡＷフィルタ２０ａは、前述した
ＳＡＷフィルタ２０の場合と同様、６４０回転Ｙカット
Ｘ方向伝搬のＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３圧電基板２１ａを備
える。この圧電基板２１ａの上には、縦続接続された２
セクションのエネルギ閉じ込め型共振子が構成される。

第１図に示したＳＡＷフィルタ２０との比較を明瞭にす
るため、第１図において用いた参照番号を対応の要素に
付して説明すると、第１セクションのエネルギ閉じ込め
型共振子においては、反射器２４と反射器２５との間に
、くし型電極２２および２３に加えて、もう１組のくし
型電極３１が配置される。第２セクションのエネルギ閉
じ込め型共振子においては、反射器２８と反射器２９と
の間に、くシ型電極２６および２７に加えて、もう１組
のくし型電極３２が配置される。このようにして、第１
および第２のエネルギ閉じ込め型共振子は、くし型電極
を３分割しているため、前述した第８図に示したものと
同様、縦０次および縦２次の共振モードが利用される。

また、第１および第２セクションのエネルギ閉じ込め型
共振子を縦続接続するため、第１セクションにおけるく
し型電極２３および３１と第２セクションにおけるくし
型電極２６および３２とか接続される。

また、この第２の実施例においても、第１の実施例と同
様、第１セクションの８力側くし型電極２３および３１
の結合部から第２セクションの入力側くし型電極２６お
よび３２の結合部へ至る電極部に、電気的に並列に結合
容量３０が設けられている。

上述した第１および第２の実施例のいずれにおいても、
反射器２４，２５．２８．２９と関連のくし型電極２２
．２３，２６，２７，３１．３２との間の間隔、ならび
にくし型電極２２，２３゜２６．２７．３１．３２相互
間の間隔を、それぞれ、くし型電極２２．　２３．　２
６．　２７．　３１゜３２の電極指ピッチの整数倍に設
定し、反射器２４．２５，２８．２９の格子間ピッチに
対し、電極指ピッチをわずかに小さくすることによって
、共振子のＱが向上される。このような条件を満足させ
ることが、縦型２重モードＳＡＷフィルタの設計上、望
ましいことは、周知である。

この発明において特徴とするところは、従来の縦型２重
モードＳＡＷフィルタに対して、前述したように、結合
容量を付加したことにある。これによって、従来では、
スプリアスか生し、実用化が困難であった、６４°回転
ＹカットＸ方向伝搬のＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３圧電基板を
使用した縦型２重モードＳＡＷフィルタを実現すること
かできる。

以下、特に、第２図に示した第２の実施例に関連して、
この発明に係る縦型２重モー）”　Ｓ　Ａ　Ｗフィルタ
の設計上の好ましい条件について説明する。

まず、縦型２重モードＳＡＷフィルタの通過帯域は、２
つの縦モードの周波数差によって決定され、第２の実施
例の場合は、縦０次の共振モードの周波数と縦２次の共
振モードの周波数との差によって決定されることは、従
来技術において説明したとおりである。また、この周波
数差は、第２図におけるくし型電極２２，２３．３１の
総対数、ならびにくし型電極２６．　２．７．　３２の
総対数によって変化し、さらに、比帯域幅の上限は、反
射器２４．２５，２８．２９のストップバンド幅によっ
て決定されることは、周知の事実である。ここで、スト
ップバンド幅を広くするためには、励振される表面波の
波長λに対する電極の膜厚りの比率である電極膜厚比ｈ
／λを増大させることが望ましいが、そのために電極の
膜厚りを増大させると、電極の加工が困難となり、かつ
バルク波への変換のために生じる損失も増大することが
知られている。したがって、以下に、電極の膜厚りが、
以上のような加工上の問題等の生じない範囲とされた場
合において、第２の実施例に関する実験結果について説
明する。

第３図は、第２の実施例に基づき、１セクションにおけ
るくし型電極２２，２３．３１または２６．２７．３２
の電極指の総対数Ｎの大きさによる比帯域幅の変動を示
した図である。なお、この明細書において、総対数Ｎは
、電極指の数の１／２としている。

第３図に示した結果から、使用する圧電基板２１ａの材
料である６４°回転ＹカットＸ方向伝搬のＬｉＮｂＯ３
の１００℃の周囲温度変動に対する周波数変動分０，５
５％を考慮すると、くし型電極の電極指の総対数Ｎは、
５０以下とすることが望ましいと判断できる。

次に、前述した第１０図に示すような不要スプリアスｆ
。を抑圧するために、前述したように、結合容量３０が
付加されるが、この結合部ｊｉ３０の大きさＣｃが適切
に設定されると、特に顕著な効果を発揮する。以下、第
２の実施例における結合容量３０の大きさＣｃの適切な
範囲を決定するために行なった実験の結果を説明する。

第４図は、第２図における接続部によって接続されたく
し型電極２３および３１ならびに２６および３２の総容
量Ｃｔに対して結合容量３０の大きさＣｃを変化させた
場合の、不要スプリアスｆ。と縦０次モードの共振点ｆ
。との周波数差すなわち（ｆ−ｆｏ）／ｆｏの変化を示
したものである。

第１０図に示した結果から、不要スプリアスｆ０は、結
合容量比Ｃｃ　／　Ｃｔを増大させることによって、縦
Ｏ次モードの共振点ｆ。に近づくことが確認される。

第５図は、適当な大きさの結合容量３０を備えた、第２
の実施例に係る縦型２重モードＳＡＷフィルタ２０ａの
周波数特性を示している。不要スプリアスは、縦Ｏ次モ
ードの共振点と結合しているため、平坦な帯域特性が得
られているのが確認される。

なお、各くし型電極の交さ幅を適当に与えてやれば、入
出力インピーダンスを要求に合致させることか可能であ
ることは、広く知られている。したがって、このような
交さ幅は、この発明を実現する上で、特に限定されるも
のではない。

また、第３図から、実用上のくし型電極の電極指の総対
数Ｎの下限を１０と判断すれば、前記結合容量比Ｃｃ／
Ｃｔの大きさは、第４図から、Ｃｃ／Ｃｔ≧０．　５に
設定すればよいことが理解されよう。

したがって、以上の実験結果を総括すると、くし型電極
の電極指の総対数Ｎおよび結合容量比Ｃｃ／’ｃｔを、
それぞれ、Ｎ≦５０Ｃｃ／Ｃｔ≧０．５のような範囲となるように、ＮおよびＣｃを設定するこ
とにより、比帯域幅が４％程度のスプリアスのない縦型
２重モードＳＡＷフィルタを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例による縦型２重モー
ドＳＡＷフィルタ２０を示す構成図である。第２図は、この発明の第２の実施例による縦型２重モー
ドＳＡＷフィルタ２０ａを示す構成図である。第３図は、第２の実施例に基づいて行なった実験によっ
て得られた、くし型電極の電極指の総対数Ｎと比帯域幅
との関係を示す図である。第４図は、第２の実施例に基づいて行なった実験によっ
て得られた、結合容量比Ｃｃ　／　Ｃｔとスプリアスの
周波数差（ｆｅ−ｔｏ　）／ｌｏとの関係を示す図であ
る。第５図は、第２の実施例による縦型２重モードＳＡＷフ
ィルタ２０ａの周波数特性を示す図である。第６図は、従来の縦型２重モードＳＡＷフィルタ１を示
す構成図である。第７図は、第６図に示したＳＡＷフィルタ１の２つのモ
ード分布を表わす概念図である。第８図は、第６図に示したＳＡＷフィルタ１の変形例に
おける２つのモード分布を示す概念図である。第９図は、他の従来例としての縦型２重モードＳＡＷフ
ィルタ１ａを示す構成図である。第１０図は、第９図に示した縦型２重モードＳＡＷフィ
ルタ１ａの周波数特性を示す図である。図において、２０．２０ａは縦型２重モードＳＡＷフィ
ルタ、２１．２１ａは圧電基板、２２゜２３．２６，２
７．３１．３２はくし型電極、２４．２５，２８．２９
は反射器、３０は結合容量である。（文すンくし型電幼、引巳ズオ寥父　Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）６４°回転ＹカットＸ方向伝搬のＬｉＮｂＯ＿３
圧電基板の上に、各々、少なくとも２組のくし型電極が
近接配置されかつ前記くし型電極の両側に反射器が配置
されることによって、複数セクションのエネルギ閉じ込
め型共振子が構成され、これらエネルギ閉じ込め型共振
子が多段縦続接続された、縦型２重モード弾性表面波フ
ィルタにおいて、前記エネルギ閉じ込め型共振子の各セクション間の接続
部に、前記くし型電極と電気的に並列となる結合容量を
備えることを特徴とする、縦型２重モード弾性表面波フ
ィルタ。
（２）前記エネルギ閉じ込め型共振子の１セクションに
おけるくし型電極の電極指の総対数をＮ、前記接続部に
よって接続されるくし型電極による総容量をＣｔ、前記
結合容量の大きさをＣｃとしたとき、Ｎ≦５０Ｃｃ／Ｃｔ≧０．５に設定されたことを特徴とする、請求項１に記載の縦型
２重モード弾性表面波フィルタ。