JPH10135780A - 二重モードsawフィルタの構造 - Google Patents

二重モードsawフィルタの構造

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JPH10135780A
JPH10135780A JP30593996A JP30593996A JPH10135780A JP H10135780 A JPH10135780 A JP H10135780A JP 30593996 A JP30593996 A JP 30593996A JP 30593996 A JP30593996 A JP 30593996A JP H10135780 A JPH10135780 A JP H10135780A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は共振子型1次−3次縦結合二重モー
ドSAWフィルタにおいて、通過域より低周波側のスプ
リアスによる減衰量低減を任意の周波数において改善す
る手段を提供することを目的とする。 【解決手段】 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って
3個のIDTとその両側に反射器を配置した1次−3次
縦結合二重モードSAWフィルタにおいて、中央の一対
のIDTのうち接地する方のIDTの電極指を少なくと
も1本左右対称に浮き電極指で置き換えることを特徴と
する二重モードSAWフィルタである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は共振子型の弾性表面
波フィルタ(以下SAWフィルタと称す)に関し、特に
通過帯域の低周波側のスプリアスを低減した1−3次縦
結合二重モードSAWフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、SAWフィルタは小型化、高周波
化、量産性等に優れているため、携帯電話をはじめとす
る無線機に多く利用されている。特に最近のPHS、コ
ードレス電話等では第一IFフィルタの高周波化と広帯
域化が要求され、この要件を満たし得るのはSAWフィ
ルタのみである。共振子型SAWフィルタの広帯域化を
図る手段として1次と3次のモードを利用した1次−3
次縦結合二重モードSAWフィルタが用いられている。
図5はその一例を示す模式的平面図で、矩形状の圧電性
基板11の主面上に表面波の伝搬方向に沿って3個のイ
ンターディジタルトランスジューサ(以下IDTと称
す)12、13、14を配置し、その両側にグレーティ
ング型の反射器15、16を配置する。IDT12〜1
4はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する
一対のくし形電極により構成されている。IDT12〜
14の一方のくし型電極はアース電位に接続され、他方
のくし形電極は入力または出力に電気的に接続されてい
る。
【0003】図5に示す反射器15、16はIDT1
2、14からの漏洩表面波を反射する機能を有し、ID
T12〜14で励起される弾性表面波のエネルギーを反
射器15、16間に閉じ込めることにより、1次モード
と3次モードのQ値を高める作用をする。このとき、2
次モードも当然励起されるが、該モードの変位分布は表
面波の伝搬方向にIDT13の中心に対し対称に分布す
るため、発生電荷も同様にIDT13の中心に対し対称
となり入出力IDT間で相殺されて実質上励起されない
のに等しく1次モードと3次モードのみを利用すること
が可能となる。また、通過域のカットオフ特性を改善
し、帯域外の減衰量を大きくする手段として図6に示す
ように1次−3次縦結合二重モードSAWフィルタを二
段縦続接続構成とすることが一般的に行われている。図
7は図6の二段縦続接続した縦結合二重モードSAWフ
ィルタの特性を示す図であり、圧電基板は36°Y−X
LiTaO3、中心周波数F0=110MHz、通過帯
域幅1.8MHz、中央のIDT6の電極対数は66.
5対、IDT5、7の電極対数を33.5対、反射器2
5本とした場合の濾波特性例である。同図から明らかな
ように通過帯域の低周波側の減衰量がスプリアスにより
劣化していることが分かる。
【0004】一般的に低周波側の減衰特性を改善する手
段として、反射器の対数を少なくする、IDTに重み付
けをする、IDTの電極膜厚を厚くすると云った手法が
用いられてきた。また、特開平7−131281号に上
述の共振子型フィルタとは異なるトランスバーサル型フ
ィルタの一種である多電極型弾性表面波フィルタ( I
IDT型)におけるスプリアス除去手段が開示されてお
り、 IDTの電極指をまびき、そこにダミー電極を形
成してその過半数を基準電位であるアース電極に、他を
入出力側電極に接続することにより、直達波レベルを低
減し、スプリアスの低減ができることを示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射器
の本数を少なくすると励起される振動モードのQ値が劣
化し、フィルタを構成する場合には挿入損失の増大を来
すという問題があるためむやみに本数を減らすことはで
きない。IDTに重み付けをするあるいはIDTの電極
膜厚を厚くする方法は通過帯域幅を広げることになり、
所望値の帯域幅を実現するためには重み付けなしのID
Tあるいは電極膜厚の薄いIDTに比べ、IDT対数を
増加する必要があり、昨今の小型化への要求を満足でき
ないという問題がある。
【0006】また、前記公開公報ではスプリアス低減方
法ではどの周波数でスプリアス低減効果が現れるのか全
く検討されておらず、実際にはIIDT型SAWフィル
タにおいても特定の周波数に出現するスプリアスを除去
することは極めて困難であり、この方法では実現できな
いという問題があった。まして、IIDT型SAWフィ
ルタにおける上述のようなスプリアス低減手段を直ちに
共振子型1次−3次型縦結合二重モードSAWフィルタ
に適用することはできなかった。本発明は上記問題を解
決するためになされたものであって、共振子型1次−3
次縦結合二重モードSAWフィルタにおいて、通過域よ
り低周波側のスプリアスによる減衰量低減を任意の周波
数において改善する手段を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る二重モードSAWフィルタの請求項1記
載の発明は、圧電基板上に3個のIDTとその両側に反
射器を表面波の伝搬方向に沿って配置した1次−3次縦
結合二重モードSAWフィルタにおいて、中央に位置す
る中央IDTの中心軸を基準としてほぼ対称に位置する
接地側電極指の少なくとも1組を浮き電極指に置き換え
ることを特徴とする二重モードSAWフィルタの構造で
ある。請求項2記載の発明は、中央IDTの接地側電極
指の本数をN’、浮き電極に置き換えた前記接地側電極
指の中央IDT端部からのナンバリングをN、フィルタ
通過域の中心周波数をF0としたとき、 (F− F0)/ F0=0.135N/((N’+1)/
2)−0.069 の式を満たす周波数F近傍において、スプリアスを抑圧
することを特徴とする請求項1記載の二重モードSAW
フィルタの構造である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る二
重モードSAWフィルタの一実施例の電極構造を示す模
式的平面図であって、圧電基板上に3個のIDT5、
6、7を表面波の伝搬方向に沿って配置し、その両側に
前記IDTより漏洩した表面波を電極中央へ反射するグ
レイティング反射器等の反射器8、9を配設する。
【0009】本発明に係るIDTの特徴は中央のIDT
6にあり、更に詳しくはアース側くし形電極6bの電極
指を該IDTの中央より左右対称に配置し、図1に示す
ようにその両側から順に番号を付けたとき、左右の同番
号(この図においては3番目)の電極指を端子側にもア
ース側にも接続しない浮き電極指とするものである。図
1(a)に示したIDT6の電極構成の平面図の一部
(中心より左半分)を図1(b)に拡大して示す。図1
(b)はくし形電極6bの左から3番目の電極指を浮き
電極指に置き換えたものであり、同様にくし形電極6b
の中心より右側においても右端から3番目の電極指を浮
き電極指で置換する。ここでくし形電極6bの電極指本
数をN’本としたとき、くし形電極6bの電極指が奇数
であれば、中央の電極指はIDT6の中心と一致し、左
あるいは右から数えても(N’+1)/2番目となる。
また、くし形電極6bに端部から順番にナンバリングを
施したときの浮き電極指の番号をNとし、これを中央の
電極指の番号(N’+1)/2で除して基準化数N/
((N’+1)/2)とする。
【0010】くし形電極6bにおいて電極指を左右の端
から順に1組だけ浮き電極で置き換えた場合、通過帯域
の低周波側のスプリアスがどのように変化するかを実験
的に調べた。図2はこの時のスプリアスの変化を明らか
にすべく濾波特性を図示したものであり、図2(a)の
実線は図7に示した従来のIDT構成の場合の濾波特性
であり、破線は2番目の電極指を浮き電極で置き換えた
場合の濾波特性を示すものである。図2(b)は図2
(a)の矢印2の周波数近傍の実線と破線との差異を拡
大した図がであり、同図の右端の周波数が中心周波数で
ある。図2(a)、(b)からも明らかなように通過帯
域より低周波側の一部の帯域のスプリアスのみが抑圧さ
れており、その他の帯域の濾波特性にはほとんど影響を
与えてない。この改善されたスプリアスの帯域の中心周
波数を矢印2で示してある。同様に図2(c)、(d)
の破線は5番目、8番目の電極指を浮き電極指で置き換
えた場合のフィルタの濾波特性であり、矢印5、8は改
善されたスプリアスの帯域の中心周波数を示している。
このように任意のN番目の電極指を浮き電極指とした場
合に、スプリアスの改善される周波数帯域の中心をFと
し、フィルタの通過帯域の中心周波数F0で基準化した
基準化周波数(F− F0)/ F0と浮き電極の基準化数
N/((N’+1)/2)との関係を図3に示す。
【0011】図3より明らかなように浮き電極の基準化
数N/((N’+1)/2)がほぼ0.05から0.3
5の範囲内ではほぼ次式の直線で近似することができ
る。 (F− F0)/ F0=0.135N/((N’+1)/
2)−0.069 また、基準化数N/N’が約0.35より大きくなる
と、スプリアスが改善される基準化周波数(F− F0)
/ F0はほぼ一定値になることが実験より明らかになっ
た。この図を利用することにより低周波側の任意の周波
数帯におけるスプリアスを改善することが可能となる。
【0012】ここで本発明を用いた1次−3次縦結合二
重モードSAWフィルタにより所望の周波数帯域におい
てスプリアスを抑圧する場合を考える。例えば(F0−
7)MHzから(F0−2)MHzの範囲でスプリアス
による減衰量の低減を改善する場合には、図3を参照し
て0<N/((N’+1)/2)<0.1と0.3<N
/((N’+1)/2)<0.35の二カ所に相当する
電極指を浮き電極指で置き換えればよいことになる。
【0013】他は図7と同じ条件で構成し中央のIDT
のくし形電極6bの左右からN=6と10の二カ所(対
称構成のため4カ所)の電極指を浮き電極とした二段縦
続接続の1次−3次縦結合二重モードSAWフィルタの
濾波特性を図4に示す。従来の浮き電極を設けないフィ
ルタの濾波特性である図7と比較し、本発明になる浮き
電極を設けたフィルタは図4から明らかなように、所望
のスプリアス帯域において10〜15dBの改善がみら
れた。本発明を用いることにより反射器の対数を少なく
することなく、電極膜厚を厚くすることもなく、またI
DTに重付けをしなくともスプリアスによる減衰量の低
減を抑制することが可能となった。ただし、これら従来
の手法を不具合が生じない程度に適宜併用すればスプリ
アス抑圧効果が増大することはいうまでもない。
【0014】上記説明ではLiTaO3を用いた例を挙
げたが、LiNbO3、LBO等の圧電性結晶の基板を
用いてもよい。また、上記説明では一対で構成するID
Tのうち一方のIDTを接地する不平衡型SAWフィル
タを説明したが、一方のIDTを接地しない平衡型SA
Wフィルタに本発明を適用することも可能である。ま
た、中央のIDT6bが奇数の場合を説明したが、本発
明は必ずしもこれに限定するものではなく偶数であって
もよい。
【0015】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、従来1次−3次縦結合二重モードSAWフィルタ
において問題であった低周波側のスプリアスを所望の帯
域において減衰させることが可能となった。前記SAW
フィルタを携帯電話、コードレス電話等の用いる場合に
所定の不要波を抑制することができ極めて有効な効果が
あがる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係る1次−3次縦結合二重モ
ードSAWフィルタの一実施例を示す平面図、(b)は
中央IDTの拡大図である。
【図2】(a)、(b)は2番目の電極指、(c)、
(d)はそれぞれ5、8番目の電極指を浮き電極で置き
換えた時のスプリアスの変化を示す図である。
【図3】電極指の基準化数N/N’とスプリアスの低減
される基準化周波数(F− F0)/ F0との関係を表す
図である。
【図4】本発明を用いて改善した二段縦続接続1次−3
次縦結合二重モードSAWフィルタの濾波特性図であ
る。
【図5】従来の1次−3次縦結合二重モードSAWフィ
ルタの電極構成を示す平面図である。
【図6】従来の二段縦続接続1次−3次縦結合二重モー
ドSAWフィルタの電極構成を示す平面図である。
【図7】従来の二段縦続接続1次−3次縦結合二重モー
ドSAWフィルタの濾波特性を示す図である。
【符号の説明】
1、2、3、4、N’・・・電極指の番号 5、5a、5b、6、6a、6b、7、7a、7b・・
・IDT 8、9・・・反射器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上に3個のIDTとその両側に
    反射器を表面波の伝搬方向に沿って配置した1次−3次
    縦結合二重モードSAWフィルタにおいて、中央に位置
    する中央IDTの中心軸を基準としてほぼ対称に位置す
    る接地側電極指の少なくとも1組を浮き電極指に置き換
    えることを特徴とする二重モードSAWフィルタの構
    造。
  2. 【請求項2】 中央IDTの接地側電極指の本数を
    N’、浮き電極に置き換えた前記接地側電極指の中央I
    DT端部からのナンバリングをN、フィルタ通過域の中
    心周波数をF0としたとき、 (F− F0)/ F0=0.135N/((N’+1)/
    2)−0.069 の式を満たす周波数F近傍において、スプリアスを抑圧
    することを特徴とする請求項1記載の二重モードSAW
    フィルタの構造。
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