JPH10276063A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横結合二重モード型弾性表面波フィルタのス
プリアス特性を改善する。 【解決手段】 すだれ状電極トランスジューサ（ＩＤ
Ｔ）２と、該ＩＤＴの弾性表面波の伝搬方向に接近して
配置されたグレーティング反射器４、４とからなる２個
の弾性表面波共振器5a、5bが、圧電基板１上に、弾性表
面波の伝搬方向に垂直な方向に近接配備される弾性表面
波フィルタに於て、 第１共振器5aにおけるＩＤＴ2aと
反射器4a、4aとの間隔をそれぞれＤ11、Ｄ12とし、第２
共振器5bにおけるＩＤＴ2bと反射器4b、4bとの間隔をそ
れぞれＤ21、Ｄ22とし、ＩＤＴによって生じる弾性表面
波の波長をλとしたとき、（Ｄ11＋Ｄ12）−（Ｄ21＋Ｄ
22）＝ｋ×λ／２（ｋは整数である）の関係を有するよ
うに、ＩＤＴおよび反射器を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信機器等
に高周波デバイスとして利用される弾性表面波フィルタ
に関し、具体的には、スプリアス特性を改善した横結合
二重モード弾性表面波フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、通信機器には様々な高周波フィル
タが利用されている。その代表的なものとして、弾性表
面波フィルタ、誘電体フィルタ、水晶フィルタ等があ
り、それぞれの特徴を活かして利用されている。最近の
携帯電話等の移動体通信機器の普及および通信利用の増
加に伴い、各種フィルタの小型化および電気的特性の改
善が要求されている。弾性表面波フィルタは、圧電基板
上に複数のすだれ状電極トランスジューサ（ＩＤＴ）を
配備したものである。弾性表面波フィルタの電極構造に
は、多重モード型、ラダー接続型、多重電極型等に分類
される。このうち、多重モード型弾性表面波フィルタの
代表として、横結合二重モード型弾性表面波フィルタが
あり、例えば特開平３−２２２５１２の有極型ＳＡＷ共
振器フィルタ等に記載されている。以下、横結合二重モ
ード型弾性表面波フィルタについて説明する。

【０００３】横結合二重モード型弾性表面波フィルタ
は、図７（ａ）に示すように、ＩＤＴによる弾性表面波
の伝搬方向に垂直な方向（以下、「横方向」と呼ぶ）に
２個の弾性表面波共振器(5a)(5b)を近接配置したもので
ある。図６（ａ）に示すように、弾性表面波共振器(５)
は、圧電基板(１)上に、一対の電極指(20)(21)からなる
ＩＤＴ(２)を配備し、該ＩＤＴ(２)における弾性表面波
の伝搬方向（以下、「縦方向」と呼ぶ）の両端外側にグ
レーティング反射器(４)(４)をそれぞれ配備している。
ＩＤＴ(２)により励振された弾性表面波は、縦方向に伝
搬し、反射器(４)において徐々に反射され、最終的に全
反射される。従って、反射器(４)(４)の間に、弾性表面
波が閉じ込められ、図６（ｂ）のように、縦方向に定在
波(80a)(80b)(80c)が発生する。このとき、反射器(４)
(４)内の一面(７)(７)にて全反射していると仮想し、そ
の反射面(７)(７)を等価反射面と呼ぶ。定在波(80a)(80
b)(80c)は、一対の等価反射面(７)(７)の間に主振幅を
有する。また、弾性表面波共振器(５)において、ＩＤＴ
(２)の電極指(20)(21)が交叉する領域Ａでは、該電極指
(20)(21)による弾性表面波の周期的な反射と摂動が生じ
るため、弾性表面波の伝搬速度がその両側の領域Ｂより
も低くなる。従って、前記領域Ａにて弾性表面波の導波
路が形成され、図６（ｃ）のように、横方向にも定在波
(80a)(80b)(80c)が発生する。

【０００４】図７（ａ）に示すように、２個の前記弾性
表面波共振器(5a)(5b)を横方向に近接配置すると、該共
振器(5a)(5b)間に音響結合が生じ、図７（ｂ）のよう
に、共振器全体で横方向に複数の振動モードが励振す
る。このうち、１次モード(82a)と２次モード(82b)の共
振周波数を接近させることにより、通過帯域の狭い帯域
通過型フィルタとして機能する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記横結合二重モード
型弾性表面波フィルタには、縦方向および横方向に高次
の振動モードが励振する。従って、横結合二重モード型
フィルタの通過特性には、図２の破線にて示すような、
前記高次モードによるスプリアス特性(90)(91)が発生す
る。このうち、通過帯域よりも低周波数側に発生するス
プリアス特性(90)(90)は、縦方向の高次モードに起因
し、高周波数側に発生するスプリアス特性(91)(91)は、
横方向の高次モードに起因する。

【０００６】

【発明の目的】本願発明者は、第１共振器(5a)と第２共
振器(5b)の間で、前記等価反射面(７)の位置をずらすこ
とにより、縦方向の振動モードの波形を若干異ならし
め、これにより、縦方向の高次モードどうしの結合が弱
まり、低周波数側のスプリアス特性(90)(90)を減衰でき
るのではないかと考え、様々な実験から以下のような解
決手段を見出した。本発明は、前記スプリアス特性を低
減することにより、フィルタ特性が改善された横結合二
重モード型弾性表面波フィルタ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】上記課題を解決するた
め、本発明の横結合二重モード型弾性表面波フィルタ
は、第１共振器におけるＩＤＴと反射器との間隔をそれ
ぞれＤ11、Ｄ12とし、第２共振器におけるＩＤＴと反射
器との間隔をそれぞれＤ21、Ｄ22とし、ＩＤＴによって
生じる弾性表面波の波長をλとしたとき、 （Ｄ11＋Ｄ12）−（Ｄ21＋Ｄ22）＝ｋ×λ／２（ｋは整
数である） の関係を有するように、ＩＤＴおよび反射器を形成す
る。

【０００８】

【作用及び効果】上記のように構成することにより、第
１共振器と第２共振器の間で等価反射面の位置がずれ、
これにより、第１共振器と第２共振器の間で縦方向の振
動モードの波形が若干異なることになる。その結果、フ
ィルタの通過特性が、図２の実線のように、低周波数側
のスプリアス特性(90)(90)を減衰でき、フィルタ特性が
改善されることになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に沿って詳述する。図１および図３は、本発明によ
る横結合二重モード型弾性表面波フィルタの第１実施形
態および第２実施形態をそれぞれ示し、図５は、第１実
施形態および第２実施形態に対応する従来の横結合二重
モード型弾性表面波フィルタを示している。横結合二重
モード型弾性表面波フィルタは、通過帯域幅が狭いこと
を特長とし、現在、携帯電話の第１ＩＦ（中間周波数）
フィルタ等に使用されている。まず、本発明の実施形態
を説明する前に、従来の横結合二重モード型弾性表面波
フィルタについて述べる。従来の横結合二重モード型弾
性表面波フィルタは、図５のように、２個の弾性表面波
共振器(5a)(5b)が、横方向に近接して配備される。第１
共振器(5a)は、圧電基板(１)上に、一対の電極指(20a)
(21a)からなるＩＤＴ(2a)を配備し、該ＩＤＴ(2a)の縦
方向の両側にグレーティング反射器(4a)(4a)をそれぞれ
配備したものであり、第２共振器(5b)は、圧電基板(１)
上に、一対の電極指(20b)(21b)からなるＩＤＴ(2b)を配
備し、該ＩＤＴ(2b)の縦方向の両側にグレーティング反
射器(4b)(4b)をそれぞれ配備したものである。第１共振
器(5a)におけるＩＤＴ周期ＬT、反射器周期ＬR、ＩＤＴ
交叉長Ｗ、及びＩＤＴと反射器の間隔Ｄは、第２共振器
(5b)と等しく形成される。これらの値は、所望するフィ
ルタ特性によって変わる。なお、ＩＤＴ周期ＬTが、Ｉ
ＤＴによって励振される弾性表面波の波長λとなる。ま
た、このフィルタでは、ＩＤＴと反射器の間隔Ｄは、全
て等しく形成される。本実施例では、ＬT＝24.3μｍで
あり、ＬR＝ＬT、Ｗ＝９ＬT、及びＤ＝0.58ＬTとなるよ
うに形成される。

【００１０】なお、本願にて説明される横結合二重モー
ド型弾性表面波フィルタは、音響結合する側の電極指(2
0b)(21a)がそれぞれ接続され且つ縦方向の同じ位置に配
列され、入出力端子(30)(31)に接続される電極指(20a)
(21b)がそれぞれ縦方向の同じ位置に配列される。この
ような電極構成は、縦方向の同じ位置に配列される電極
指の向きが、第１共振器(5a)と第２共振器(5b)とで反対
となることから、「電極指逆相配置型」と呼ばれる。ま
た、本願にて説明されるグレーティング反射器(4a)(4b)
は、ＩＤＴ(2a)(2b)と同様に形成され、音響結合する側
の電極指(20b)(21a)に接続される。本実施形態では、圧
電基板(１)には、35度Ｙ−Ｘ水晶が使用される。また、
ＩＤＴ(2a)(2b)および反射器(4a)(4b)には、アルミニウ
ムが使用され、圧電基板(１)上にスパッタリング等によ
り形成される。上記のように構成された従来の横結合二
重モード型フィルタは、図２の破線にて示されるような
通過特性となり、高次モードによるスプリアス特性(90)
(91)が発生する。

【００１１】（実施形態１）次に、第１実施形態の横結
合二重モード型弾性表面波フィルタについて説明する。
本実施形態のフィルタは、図１にて示されるように、前
記従来のフィルタに比べて、第２共振器(5b)のグレーテ
ィング反射器(4b)(4b)においてＩＤＴ(2b)に最も近い電
極(40)(40)が形成されない点のみが異なる。これによ
り、第１共振器(5a)におけるＩＤＴ(2a)および一方の反
射器(4a)の間隔Ｄ11と、第２共振器(5b)におけるＩＤＴ
(2b)および一方の反射器(4b)の間隔Ｄ21との差は、反射
器周期ＬRの半分、すなわち波長λの半分に等しくな
る。同様に、第１共振器(5a)におけるＩＤＴ(2a)および
他方の反射器(4a)の間隔Ｄ12と、第２共振器(5b)におけ
るＩＤＴ(2b)および他方の反射器(4b)の間隔Ｄ22との差
は、反射器周期ＬRの半分、すなわち波長λの半分に等
しくなる。上記のように構成することにより、本実施形
態のフィルタは、第２共振器(5b)の等価反射面の位置が
第１共振器(5a)の等価反射面の位置からずれるようにな
る。その結果、本実施形態のフィルタは、図２の実線に
て示されるような通過特性となり、通過帯域の低周波数
側にあるスプリアス特性(90)(90)が低減され、従来より
も良好なフィルタ特性となる。さらに、本実施形態のフ
ィルタは、図２のように、通過帯域の高周波数側にある
スプリアス特性(91)(91)も低減され、従来よりも良好な
フィルタ特性となる。この原因は未だ十分には理解され
ていないが、等価反射面の位置がずれることにより、第
２共振器(5b)における縦方向の１次モードの波形も、第
１共振器(5a)とは若干異なるようになるため、音響結合
による横方向の高次モードが発生し難くなるのではない
かと思われる。

【００１２】（実施形態２）次に、第２実施形態の横結
合二重モード型弾性表面波フィルタについて説明する。
本実施形態のフィルタは、図３にて示されるように、前
記従来のフィルタ（図５）に比べて、第２共振器(5b)の
右側のグレーティング反射器(4b)においてＩＤＴ(2b)に
最も近い電極(40)が形成されない点のみが異なる。これ
により、第１共振器(5a)におけるＩＤＴ(2a)および一方
の反射器(4a)の間隔Ｄ11と、第２共振器(5b)におけるＩ
ＤＴ(2b)および一方の反射器(4b)の間隔Ｄ21との差はゼ
ロ、すなわち両方の間隔は等しいが、第１共振器(5a)に
おけるＩＤＴ(2a)および他方の反射器(4a)の間隔Ｄ12
と、第２共振器(5b)におけるＩＤＴ(2b)および他方の反
射器(4b)の間隔Ｄ22との差は、反射器周期ＬRの半分、
すなわち波長λの半分に等しくなる。本実施形態におい
ても、第１実施形態と同様のフィルタ特性が得られる。
すなわち、第２共振器(5b)におけるＩＤＴ(2b)と何れか
一方の反射器(4b)との間隔のみを変えれば、等価反射面
の位置がずれて、従来よりも良好なフィルタ特性が得ら
れることが分かる。

【００１３】（実施形態３）次に、第３実施形態の横結
合二重モード型弾性表面波フィルタについて説明する。
一般に、フィルタは、通過帯域外の減衰量を大きくする
ために、複数個のフィルタを縦続接続して使用されるこ
とが多い。本実施形態のフィルタは、図４にて示される
ように、２個の横結合二重モード型弾性表面波フィルタ
を縦続接続したものである。入力端子(30)を有する側の
第１横結合二重モード型フィルタ(6a)は、第１共振器(5
a)に比べて、第２共振器(5b)の両方のグレーティング反
射器(4b)(4b)においてＩＤＴ(2b)に最も近い２本の電極
(40)(40)が形成されない点のみが異なる。これにより、
第１共振器(5a)におけるＩＤＴ(2a)および一方の反射器
(4a)の間隔Ｄ11と、第２共振器(5b)におけるＩＤＴ(2b)
および一方の反射器(4b)の間隔Ｄ21との差は、反射器周
期ＬR、すなわち波長λに等しくなる。同様に、第１共
振器(5a)におけるＩＤＴ(2a)および他方の反射器(4a)の
間隔Ｄ12と、第２共振器(5b)におけるＩＤＴ(2b)および
他方の反射器(4b)の間隔Ｄ22との差は、反射器周期Ｌ
R、すなわち波長λに等しくなる。また、出力端子(31)
を有する側の第２横結合二重モード型フィルタ(6b)は、
第１共振器(5a)に比べて、第２共振器(5b)の右側のグレ
ーティング反射器(4b)においてＩＤＴ(2b)に最も近い２
本の電極(40)(40)が形成されない点のみが異なる。これ
により、第１共振器(5a)におけるＩＤＴ(2a)および一方
の反射器(4a)の間隔Ｄ11と、第２共振器(5b)におけるＩ
ＤＴ(2b)および一方の反射器(4b)の間隔Ｄ21との差はゼ
ロ、すなわち両方の間隔は等しいが、第１共振器(5a)に
おけるＩＤＴ(2a)および他方の反射器(4a)の間隔Ｄ12
と、第２共振器(5b)におけるＩＤＴ(2b)および他方の反
射器(4b)の間隔Ｄ22との差は、反射器周期ＬR、すなわ
ち波長λに等しくなる。上記構成の第１横結合二重モー
ド型フィルタ(6a)および第２横結合二重モード型フィル
タ(6b)も、第１実施形態および第２実施形態と同様にス
プリアス特性を低減できる。また、各横結合二重モード
型フィルタ(6a)(6b)を縦続接続することにより、１個の
横結合二重モード型フィルタを用いたときよりも、通過
帯域外の減衰量を大きくできる。また、第１横結合二重
モード型フィルタと第２横結合二重モード型フィルタと
では、反射器の構成が異なるから、低減されたスプリア
ス特性の波形が異なる。従って、これら２つのフィルタ
を接続することにより、さらにスプリアス特性が低減さ
れる。

【００１４】上記実施形態の説明は、本発明を説明する
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或いは範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請
求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であ
ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、第２
共振器(5b)のグレーティング反射器(4b)(4b)における電
極を減らしたが、第１共振器(5a)と第２共振器(5b)の等
価反射面の位置が異なるようにすればよいから、第１共
振器(5a)のグレーティング反射器(4b)(4b)における電極
を減らしてもよい。また、本実施形態では、第１共振器
(5a)におけるＩＤＴ(2a)と反射器(4a)(4a)のそれぞれの
間隔Ｄ11、Ｄ12を等しいとしたが、所望するフィルタ特
性等により異なるようにすることができる。同様に、本
実施形態では、ＩＤＴ周期ＬTと反射器周期ＬRを等しい
としたが、所望するフィルタ特性等により異なるように
することができる。この場合、反射器周期ＬRは波長λ
と異なるから、反射器に配列される電極の位置も、第１
共振器(5a)と第２共振器(5b)とで異なることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による横結合二重モード型弾性表面波フ
ィルタの第１実施形態を示す模式図である。

【図２】フィルタの通過特性を示す図であり、実線は第
１実施形態のフィルタの通過特性を示し、破線は従来の
フィルタの通過特性を示す。

【図３】本発明の第２実施形態を示す模式図である。

【図４】本発明の第３実施形態を示す模式図である。

【図５】第１実施形態および第２実施形態に対応する従
来の弾性表面波フィルタを示す模式図である。

【図６】弾性表面波共振器に関する説明図であり、
（ａ）は弾性表面波共振器の模式図、（ｂ）は縦方向に
発生する振動モードを示す図、（ｃ）は横方向に発生す
る振動モードを示す図である。

【図７】横結合二重モード型弾性表面波フィルタに関す
る説明図であり、（ａ）は該弾性表面波フィルタの模式
図、（ｂ）は横方向に発生する振動モードを示す図であ
る。

【符号の説明】

(１) 圧電基板 (２)、(2a)、(2b) ＩＤＴ (４)、(4a)、(4b) グレーティング反射器 (５)、(5a)、(5b) 弾性表面波共振器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 すだれ状電極トランスジューサ(２)と、
   該すだれ状電極トランスジューサの弾性表面波の伝搬方
   向に接近して配置されたグレーティング反射器(４)(４)
   とからなる２個の弾性表面波共振器(5a)(5b)が、圧電基
   板(１)上に、弾性表面波の伝搬方向に垂直な方向に近接
   配備される弾性表面波フィルタに於て、 第１共振器(5a)におけるすだれ状電極トランスジューサ
   (2a)と反射器(4a)(4a)との間隔をそれぞれＤ11、Ｄ12と
   し、第２共振器(5b)におけるすだれ状電極トランスジュ
   ーサ(2b)と反射器(4b)(4b)との間隔をそれぞれＤ21、Ｄ
   22とし、すだれ状電極トランスジューサによって生じる
   弾性表面波の波長をλとしたとき、 （Ｄ11＋Ｄ12）−（Ｄ21＋Ｄ22）＝ｋ×λ／２（ｋは整
   数である） の関係を有することを特徴とする弾性表面波フィルタ。
2. 【請求項２】 Ｄ11−Ｄ21＝ｍ×λ／２、又は、Ｄ12−
   Ｄ22＝ｎ×λ／２（ｍ、ｎは共に０以外の整数である）
   の関係を有する、請求項１に記載の弾性表面波フィル
   タ。
3. 【請求項３】 Ｄ11−Ｄ21＝ｍ×λ／２、且つ、Ｄ12−
   Ｄ22＝ｎ×λ／２（ｍ、ｎは共に０以外の整数である）
   の関係を有する、請求項２に記載の弾性表面波フィル
   タ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３に記載の弾性表面
   波フィルタを複数個直列接続した弾性表面波フィルタ。