WO2007148510A1 - 弾性波フィルタ装置及びデュプレクサ - Google Patents

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Yuichi Takamine
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • H03H9/72—Networks using surface acoustic waves
    • H03H9/725—Duplexers

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave filter device using a surface acoustic wave or a boundary acoustic wave, and more specifically, an elastic wave configured by connecting a plurality of longitudinally coupled resonator type elastic wave filters.
  • the present invention relates to a filter device and a duplexer using the inertial wave filter device.
  • the noise duplexer includes a transmission filter connected to the antenna terminal and a reception filter having a balanced-unbalanced conversion function. Since the receiving-side filter has a balanced-unbalanced conversion function, it is possible to omit a component that realizes balanced-unbalanced conversion, that is, a balun.
  • Patent Document 1 An example of a surface acoustic wave filter device used as a receiving filter as described above is disclosed in Patent Document 1 below.
  • FIG. 19 is a schematic plan view showing an electrode structure of the surface acoustic wave filter device described in Patent Document 1.
  • a surface acoustic wave filter device 1001 is a balanced longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device.
  • the surface acoustic wave filter device 1001 is configured by forming the illustrated electrode structure on a piezoelectric substrate.
  • the surface acoustic wave filter device 1001 has an unbalanced signal terminal 1002 as an input terminal and first and second balanced signal output terminals 1003 and 1004 as output terminals.
  • First and second longitudinally coupled resonator surface acoustic wave filters 1005 and 1006 are connected to the unbalanced signal terminal 1002.
  • the first and second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 1005 and 1006 are 3IDT type longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters having three IDTs 1005a to 1005c and 1006a to 1006c, respectively. .
  • the area where IDT1005a-1005c is provided Reflectors 1005d and 1005e are arranged on both sides of the surface wave propagation direction.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1006 is also provided with reflectors 1006d and 1006e.
  • One end of the IDTs 1005b and 1006b at the center is connected to the unbalanced signal terminal 1002, and the other end of the IDTs 1005b and 1006b is connected to the ground potential.
  • One end of each of IDT1 005a and 1005c on both sides of the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1005 is connected to the first balanced signal terminal 1003, and the other end of each of IDT1005a and 1005c is grounded. Connected to potential.
  • each of IDTs 1006a and 1006c on both sides of the second longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter 1006 is connected to the second balanced signal terminal 1004, and each other end of the IDTs 1006a and 1006c is connected to the ground potential. It is connected.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1006 with respect to the phase of the output signal with respect to the input signal in the first longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter 1005 By varying the angle by 180 °, balanced-unbalanced transformation is realized.
  • the design meter of the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1005 is the same as the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1006 except for the phase of the output signal with respect to the input signal. Yes.
  • Patent Document 1 JP 2002-290203 A
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device 1001 described in Patent Document 1 has a balance / unbalance changing ability, it can be used as a reception-side filter of the above-described balance duplexer. As a result, the number of parts of the mobile phone can be reduced.
  • the attenuation in the passband of the transmission filter must be sufficiently large in the filter characteristics of the reception filter.
  • the attenuation amount in the passband of the transmission-side filter that is, attenuation outside the passband of the surface acoustic wave filter device 1001 as the reception-side filter It is required to increase the amount.
  • the transmission frequency band is located on the lower frequency side than the reception frequency band. It is normal. Therefore, when the surface acoustic wave filter 1001 is used as a reception-side filter, it is required to increase the out-of-band attenuation on the lower side than the pass band.
  • the amount of attenuation at a frequency lower than the passband largely depends on the frequency characteristics of each IDT, and is almost determined by the synthesis of the frequency characteristics of all IDTs.
  • a method of shifting the attenuation pole of the characteristics little by little is used.
  • the number of IDT electrode fingers has a great influence on the passband width and impedance characteristics, so the degree of freedom of adjustment is limited.
  • the number of IDT electrode fingers may be different between the first and second longitudinally coupled resonator-type elastic surface wave filters 1005 and 1006. Conceivable. However, the number of IDTs in the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1005 is different from the number of electrode fingers of the IDT in the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 1006. When the amount of external attenuation is increased, there is a problem that the balance of the signals extracted from the first and second balanced signal terminals 1003 and 1004 is greatly deteriorated.
  • a boundary acoustic wave filter using boundary acoustic waves has been disclosed because it can achieve the simplicity of a knock structure instead of a surface acoustic wave filter device.
  • a boundary acoustic wave filter as well as in the case of a surface acoustic wave filter, there is a strong demand for a structure that has a balanced-unbalanced transformation and that can expand out-of-band attenuation.
  • An object of the present invention is to increase the out-of-band attenuation that eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art and causes a poor balance of the output signal to be taken out of the first and second balanced signal terminals. It is an object of the present invention to provide an elastic wave filter device capable of achieving the above and a duplexer using the elastic wave filter device as a reception-side filter.
  • the first to fourth longitudinal couplings having the piezoelectric substrate and the first to third IDTs arranged along the elastic wave propagation direction on the piezoelectric substrate.
  • Type elastic wave filter A first balanced signal terminal to which the output terminal of the third and fourth longitudinally coupled resonator type acoustic wave filters is connected, and a second balanced signal terminal to which the output terminal of the third and fourth longitudinally coupled resonator type elastic wave filters is connected,
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the first longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter is in phase with the phase of the output signal with respect to the input signal in the second longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the third longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter is in phase with the phase of the output signal with respect to the input signal in the fourth longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the first longitudinally coupled resonator type elastic wave filter is 180 ° different from the phase of the output signal with respect to the input signal in the third longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter.
  • the logarithmic force of at least one IDT electrode finger is another longitudinally coupled resonance.
  • An elastic wave filter device is provided, which is different from the logarithm of a corresponding IDT electrode finger in the sub-type elastic wave filter.
  • the first to third of the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filters are provided.
  • the sum of the IDT electrode finger pairs is the total logarithm
  • the total logarithm of the first longitudinally coupled resonator type elastic wave filter and the total logarithm of the third longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter are made equal.
  • the total logarithm of the second longitudinally coupled resonator type elastic wave filter is equal to the total logarithm of the fourth longitudinally coupled resonator type elastic wave filter.
  • the total logarithm of the filter is different from the total logarithm of the second longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter. In this case, it is possible to further improve the balance between the output signal extracted from the first balanced signal terminal and the output signal extracted from the second balanced signal terminal.
  • the first to third longitudinally coupled resonators each having the piezoelectric substrate and the first to third IDTs arranged along the elastic wave propagation direction on the piezoelectric substrate.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the third longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter is 180 ° different from that of the first longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter.
  • phase of the output signal with respect to the input signal at the first output terminal and the phase of the output signal with respect to the input signal at the second output terminal are 180 ° different from each other.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal at the output terminal of the coupled resonator type acoustic wave filter is in phase with the phase of the output signal with respect to the input signal at the first output terminal of the second longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter.
  • the first balanced signal terminal includes the output terminal of the first longitudinally coupled resonator type elastic wave filter and the first phase of the second longitudinally coupled resonator type elastic wave filter.
  • the output terminal is connected, and the logarithmic force of the electrode finger of at least one IDT in at least one longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter of the first to third longitudinally coupled resonator type acoustic wave filters.
  • An elastic wave filter device is provided, which is different from the number of electrode fingers of a corresponding IDT in a longitudinally coupled resonator type elastic wave filter.
  • a duplexer according to the present invention includes a transmission-side filter and a reception-side filter, and the reception-side filter is an acoustic wave filter device configured according to the present invention.
  • the elastic wave filter device according to the present invention it is possible to increase the out-of-band attenuation without incurring a bad balance. Therefore, in the reception-side filter, in the passband of the transmission-side filter that is the counterpart filter The amount of attenuation can be made sufficiently large, and the force is hardly deteriorated in the received output taken out from the first and second balanced signal terminals of the receiving filter. Therefore, it is possible to provide a duplexer that reduces the number of components, is small, and realizes good electrical characteristics.
  • each of the tops having first to third IDTs having first to third IDTs
  • the first to fourth longitudinally coupled resonator type acoustic wave filters are connected as described above, and at least one longitudinally coupled resonator type of the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters. Since the logarithm of at least one IDT in the surface acoustic wave filter is different from the logarithm of the electrode finger of the corresponding IDT in the other filter, it is possible to increase the out-of-band attenuation without causing a bad balance. It becomes possible.
  • the first to third longitudinally coupled resonator type elastic wave filters are connected as described above, so that the balance-unbalance change is achieved.
  • the logarithm of electrode fingers of at least one IDT in at least one longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter of the first to third longitudinally coupled resonator type acoustic wave filters is Since the number of electrode fingers of the corresponding IDT in the coupled resonator type elastic wave filter is different, it is possible to increase the out-of-band attenuation without causing a bad balance.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a duplexer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing a duplexer of a first comparative example.
  • FIG. 3 is a diagram showing transmission characteristics from the antenna terminal to the reception output terminal in the duplexers of the first embodiment and the first comparative example.
  • FIG. 4 is a diagram showing isolation characteristics that are transmission characteristics from the transmission input terminal to the reception output terminal in the duplexers of the first embodiment and the first comparative example.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the amplitude difference and phase difference between the first and second balanced signal terminals in the reception filter in the duplexers of the first embodiment and the first comparative example.
  • FIG. 5 (a) and 5 (b) show the amplitude difference and phase difference between the first and second balanced signal terminals in the reception filter in the duplexers of the first embodiment and the first comparative example.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a duplexer according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing transmission characteristics from the antenna terminal to the reception output terminal in the duplexers of the second embodiment and the first comparative example.
  • FIG. 8 is a diagram showing isolation characteristics that are transmission characteristics from the transmission input terminal to the reception output terminal in the duplexers of the second embodiment and the first comparative example.
  • FIGS. 9 (a) and 9 (b) show the amplitude difference and phase difference between the first and second balanced signal terminals of the receiving filter in the duplexers of the second embodiment and the first comparative example.
  • FIG. 9 (a) and 9 (b) show the amplitude difference and phase difference between the first and second balanced signal terminals of the receiving filter in the duplexers of the second embodiment and the first comparative example.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing an interstage filter configured using the surface acoustic wave filter device used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing a modification of the surface acoustic wave filter device used in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing a duplexer according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic plan view showing a duplexer of a second comparative example.
  • FIG. 14 is a diagram showing transmission characteristics from the antenna terminal to the reception output terminal in the duplexers of the third example and the second comparative example.
  • FIG. 15 is a diagram showing isolation characteristics, which are transmission characteristics from the transmission input terminal to the reception output terminal, in the duplexers of the third embodiment and the second comparative example.
  • FIGS. 16 (a) and 16 (b) show the amplitude difference and phase difference between the first and second balanced signal terminals in the reception filter in the duplexers of the third embodiment and the second comparative example.
  • FIG. 16 (a) and 16 (b) show the amplitude difference and phase difference between the first and second balanced signal terminals in the reception filter in the duplexers of the third embodiment and the second comparative example.
  • FIG. 17 is a schematic plan view showing an interstage filter using the surface acoustic wave filter device used in the third embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic plan view showing a modification of the surface acoustic wave filter device used in the third embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic plan view showing an example of a conventional surface acoustic wave filter device. Explanation of symbols
  • 61 to 64 1st to 4th longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing an electrode structure of a duplexer according to the first embodiment of the present invention.
  • the duplexer 1 has an antenna terminal 2.
  • the antenna terminal 2 is connected to the reception-side filter composed of the surface acoustic wave filter device 3 as one embodiment of the present invention and the surface acoustic wave filter device 4 having a ladder circuit configuration that constitutes the transmission-side filter. It is.
  • the surface acoustic wave filter device 3 has an unbalanced signal terminal 5 connected to the antenna terminal 2 and first and second balanced signal terminals 6 and 7 as reception output terminals.
  • the surface acoustic wave filter device 4 has one end connected to the antenna terminal 2 and the other end connected to the transmission terminal 8.
  • the reception-side filter is composed of a balanced type longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device 3, and is therefore a balanced duplexer.
  • the duplexer 1 of this embodiment is used for a WCDMA mobile phone.
  • the transmission frequency band of WCDMA is 1920-1980 MHz
  • the reception frequency band is 2110-2170 MHz. Therefore, the pass band in the surface acoustic wave filter device 3 as the reception side filter is 2110 to 2170 MHz, and it is strongly desired that the attenuation amount in the transmission side pass band 1920 to 1980 MHz is large.
  • the duplexer 1 is configured by forming the illustrated electrode structure on the piezoelectric substrate 9.
  • the piezoelectric substrate 9 is a 40 ⁇ 5 ° Y-cut X-propagation LiTaO substrate. Of this crystal angle
  • the insertion loss in the type surface acoustic wave filter device 3 can be reduced, which is preferable.
  • the transmission-side filter and the reception-side filter need not necessarily be formed on the same piezoelectric substrate, and may be configured on different piezoelectric substrates. Accordingly, the piezoelectric substrate used in the surface acoustic wave filter device 4 constituting the transmission filter may be made of a piezoelectric substrate material suitable for the transmission filter, unlike the piezoelectric substrate.
  • the piezoelectric substrate 9 constituting the longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter device 3 is not limited to the 40 ⁇ 5 ° Y-cut X-propagation LiTaO, but is a LiTaO substrate having another crystal angle. No
  • piezoelectric material which may be other piezoelectric single crystals or piezoelectric ceramics.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device 3 constituting the receiving side filter has first to fourth 3IDT type longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 11 to 14.
  • the input terminals of the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter devices 11 to 14 are connected in common, and are connected to the unbalanced signal terminal 5 via a one-port type surface acoustic wave resonator 15.
  • the 1-port surface acoustic wave resonator 15 is connected to the input side of the first to fourth longitudinally coupled resonator surface acoustic wave filters 11 to 14 in order to provide an elastic surface as a transmitting filter. This is to achieve phase matching between the wave filter device 4 and the surface acoustic wave filter device 3. In order to share the terminals of the transmission filter and the reception filter at a common connection point, it is ideal that the impedance of one filter in the passband of the other filter is infinite.
  • the transmission frequency band is shifted to the high impedance side in the reception filter, Select the capacity of 1-port surface acoustic wave resonator 15 By selecting, the above phase matching can be achieved without using the phase matching element. Therefore, the size can be reduced, and the component mounting area in the mobile phone can be reduced.
  • the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 11 to 14 have first to third IDT1 la to be arranged along the surface wave propagation direction: Lie, 12a, respectively. ⁇ 12c, 13a-13c, 14a-14c.
  • reflectors l id and l ie are provided on both sides of the surface wave propagation direction of the region where the first to third ID Tl la to l lc are provided.
  • the other longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 12 to 14 similarly have reflectors 12d, 12e to 14d, and 14e.
  • one end of each of the second IDTs 1lb, 12b, 13b, and 14b located in the center of the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 11 to 14 has one port. It is connected to an unbalanced signal terminal 5 through a type surface acoustic wave resonator 15, and the other end is connected to a ground potential.
  • both IDTl lb and 12b in the center are located.
  • Each end of IDTlla, 11c, 12a, 12c is connected in common and connected to the first balanced signal terminal 6, and the other end is connected to the ground potential.
  • the first and third IDTs 13a, 13c, 14a, and 14c of the third and fourth longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filters 13 and 14 are connected in common and connected to the second balanced It is connected to signal terminal 7 and the other end is connected to ground potential.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 11 and the phase of the output signal with respect to the input signal in the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 12 And the phase of the output signal for the input signal in the third longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter 13 and the output signal for the input signal in the fourth longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter 14 Are in phase with each other.
  • phase of the output signal with respect to the input signal in the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 11 is the same as the input signal in the third longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 13.
  • the phase of the output signal with respect to is different by 180 °.
  • the surface acoustic wave filter device 3 has a balance-unbalance conversion function, and can receive a balanced output as a reception output from the first and second balanced signal terminals 6 and 7.
  • IDTlla, 11c, 12a, 12c [For IDT13a, 13c, 14a, 14c, the direction of IDT13a, 13c, 14a, 14c is reversed.
  • the phase of the output signal with respect to the input signal in the third and fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 13 and 14 is 180.degree. ° Different.
  • the end of the IDT 13a, 13c, 14a, 14c at the center of the IDT 13b, 14b side Is weighted in series.
  • the series weighting has a structure in which floating electrode fingers are provided so as to straddle between the electrode fingers located at the end of the IDT and the electrode fingers located inside thereof.
  • the present embodiment is characterized in that the surface acoustic wave filter device 3 including the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 11 to 14 has at least one IDT.
  • the number of electrode fingers is different from that of the corresponding IDT electrode fingers in other longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters, thereby further reducing the balance and reducing out-of-band attenuation. It is possible to increase the amount. This will be explained based on a specific experimental example.
  • the surface acoustic wave filter device 3 in which the impedance on the antenna terminal 2 side is 50 ⁇ and the impedance on the first and second balanced signal terminals 6 and 7 side is 100 ⁇ is designed as follows.
  • the wavelength ⁇ I is determined by the pitch of the electrode fingers of the IDT.
  • Electrode film thickness 0.106 ⁇ ⁇
  • the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 12 is the same as the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 11 1 except that the number of electrode fingers of the central IDT 12b is 55. Same as above.
  • the third longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter 13 is provided except that the number of electrode fingers of the center IDT 13b is 49, and the first and third IDTs 13a and 13c are weighted in series.
  • the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 11 was used.
  • the number of electrode fingers of the center IDT 14b is 51, and the first and third IDTs 14a and 14c are weighted in series.
  • the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 11 was used.
  • Electrode film thickness 0.19 ⁇ ⁇
  • the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 11 to 14 are positioned at the center.
  • the number of electrode fingers of I DTl lb to 14b is different and the same as other design parameters.
  • the logarithm of the electrode finger of the IDT in the center of at least one longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter among the first and fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter devices 11 to 14 is the remaining longitudinal number.
  • the second IDT in the center of the coupled resonator type surface acoustic wave filter Unlike the logarithm of electrode fingers.
  • a duplexer 1101 of the first comparative example shown in FIG. 2 was prepared.
  • the ladder-type surface acoustic wave filter device 4 on the transmission side is configured in the same manner as in the above embodiment.
  • the receiving filter 1102 is different from the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device of the first embodiment. That is, in the first comparative example, the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 1111 to L114 are provided.
  • the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters are included.
  • the number of pairs of IDT electrode fingers located in the center of 1111 to 1114 is all equal to 53, and the other configurations are the same as in the first embodiment.
  • FIG. 3 shows transmission characteristics from the antenna terminal to the first and second reception output terminals for the duplexers of the first embodiment and the first comparative example.
  • the solid line in FIG. 3 shows the result of the first example, and the broken line shows the result of the first comparative example.
  • Fig. 4 shows the isolation characteristics that are the transmission characteristics from the transmission input terminal to the reception output terminal, and
  • Fig. 5 shows the amplitude difference and phase difference between the first and second balanced signal terminals. 4 and 5, the solid line shows the result of the first example, and the broken line shows the result of the first comparative example.
  • amplitude difference and the phase difference are values defined as follows.
  • a filter device having a balanced-unbalanced conversion function is considered as a 3-port type device.
  • the unbalanced input terminal is port 1 and the first and second balanced signal terminals are port 2 and port 3, respectively.
  • S21 indicates the transfer coefficient from port 1 to port 2
  • S31 indicates the transfer coefficient from port 1 force to port 3.
  • the attenuation in the transmission frequency band C located on the lower side of the pass band of the reception filter is 54.5 dB in the first comparative example, whereas In the first example, it can be seen that 26.5 dB, an improvement of 56.5 dB.
  • a frequency band corresponding to a value obtained by subtracting the reception frequency twice the reception frequency in the reception filter (hereinafter referred to as 2Tx).
  • the isolation characteristic of the transmission frequency band was 58.5 dB in the first comparative example, whereas it was improved by 2 dB to 60.5 dB in the first example. I understand that. Further, as is apparent from FIG. 3, it can be seen that the insertion loss and the pass bandwidth in the pass band are almost the same between the first embodiment and the first comparative example.
  • the longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter 11 The frequency characteristics of each IDT are shifted by the first to fourth longitudinally coupled resonator surface acoustic wave filters by making the number of pairs of electrode fingers of the second IDT1 lb to 14b located in the center of Therefore, it is considered that the amount of attenuation is increased in the synthesized characteristics.
  • the surface acoustic wave filter device 3 having the balance-unbalance transformation function is configured using the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters.
  • Two longitudinally coupled resonator-type elasticities described in Patent Document 1 are affected by the deviation of the in-passband characteristics of the longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filters 11 to 14 on the synthesized in-band characteristics. This is considered to be smaller than the structure using the surface wave filter.
  • the attenuation amount on the lower frequency side than the passband is reduced. It can be seen that it can be enlarged.
  • the results of amplitude difference and phase difference in Figs. 5 (a) and (b) were worse than those in the first comparative example. This is because all the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 11 to 14 have different logarithms of electrode fingers of the second IDT1 lb to 14b in the center. This is probably due to the large difference in the signals output from the first and second balanced signal terminals 6 and 7.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing an electrode structure of a duplexer according to the second embodiment of the present invention.
  • the number of pairs of electrode fingers of the IDT in the center of the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 11 to 14 is different from that in the first embodiment.
  • the number of IDT electrode fingers is schematically shown. Therefore, it should be pointed out that the number of electrode fingers is different from that shown in FIG.
  • the second embodiment differs from the first embodiment only in the number of pairs of electrode fingers IDTl lb to 14b. Therefore, in FIG. 6, the same number as the first embodiment is used. For the parts, the same reference numerals are attached, and the description of the first embodiment is incorporated.
  • the number of electrode fingers of the second IDT1 lb of the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 11 and the center of the third longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 13 are The number of electrode fingers of IDT13b was made equal to 53. Then, the number of electrode fingers of the IDT 12b in the center of the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 12 and the number of electrode fingers of the second IDT 14b in the center of the fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 14 The logarithm is equal to 47. Other configurations were the same as those in the first example, and a duplexer was prototyped and its characteristics were measured.
  • FIG. 7 shows the antenna terminal force in the second embodiment, the transmission characteristics to the first and second balanced signal terminals as the reception output terminals by solid lines, and the broken lines are the results of the first comparative example described above.
  • FIG. 8 shows transmission characteristics from the transmission input terminal to the reception output terminal of the second embodiment, that is, isolation characteristics
  • FIG. 9 shows amplitude differences and phase differences between the balanced signal terminals.
  • the result of the second example is shown by a solid line
  • the result of the first comparative example is shown by a broken line.
  • the insertion loss and the pass bandwidth in the pass band are almost the same as those in the first comparative example.
  • the amplitude difference and phase difference of the second embodiment are almost the same as those of the first comparative example.
  • the number of pairs of electrode fingers of the center second IDTl lb and 13b is made equal, This is because in the second and fourth longitudinally coupled resonator surface acoustic wave filters 12 and 14, the number of electrode fingers of the second IDTs 12b and 14b is equal.
  • the elasticity of the receiving side is provided so as to have a balance-unbalance conversion function using four longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 11-14.
  • a surface acoustic wave filter device is configured, and in at least one longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter, the logarithm of at least one IDT electrode finger is connected to another longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter.
  • the elastic surface wave filter device 3 having the balance-unbalance conversion function constitutes a balanced duplexer in combination with a transmission-side filter.
  • Force The elastic wave filter device according to the present invention can be used for applications other than a duplexer.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing an example of an interstage filter using the surface acoustic wave filter device 3 shown in FIG.
  • the interstage filter 41 is configured by forming the illustrated electrode structure on the piezoelectric substrate 42. This electrode structure is the same as that of the surface acoustic wave filter device 3 shown in FIG. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing a modification of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 3 of the above embodiment.
  • the illustrated electrode structure is formed on the piezoelectric substrate 52.
  • first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 61 to 64 are formed.
  • the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 61 to 64 are respectively provided with first to third I DTs 61a to 61c, 62a to 62c, and 63a to 63c arranged along the surface wave propagation direction. , 64a-64c.
  • reflectors 61d and 61e are provided on both sides in the surface wave propagation direction of regions provided in the IDTs 61a to 61c.
  • the other longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 62 to 64 are similarly provided with reflectors 62 d, 62 e to 64 d, and 64 e.
  • the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 61 to 64 are connected to one end of each of the outer first and third IDTs 61a, 61c to 64a, 64c in common, and are one port type Surface acoustic wave resonator 15 is connected to the unbalanced signal terminal 5 and the other ends of IDT6 la, 61c to 64a, 64c are connected to the ground potential.
  • One end of the second IDT 61b, 62b at the center of the first and second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 61, 62 is connected in common and connected to the first balanced signal terminal 6. Each other end is connected to a ground potential.
  • each of the second IDTs 63b and 64b in the center of the third and fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 63 and 64 is connected in common and connected to the second balanced signal terminal 7.
  • Each other end is connected to a ground potential. That is, like the first to fourth longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 61 to 64, the second IDT located in the center is used as the balanced signal terminal, and the first and second IDTs located on both sides are used.
  • a third IDT may be connected to the unbalanced signal terminal side.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device 51 is configured in the same manner as the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter device 3.
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing a duplexer according to the third embodiment of the present invention.
  • the duplexer 101 according to the third embodiment includes a piezoelectric substrate 102.
  • the piezoelectric substrate 102 is made of 40 ⁇ 5 ° Y-cut X-propagation LiTaO.
  • the duplexer 101 in the state is the same as that in the first embodiment except that the surface acoustic wave filter device 103 on the reception side is different from the surface acoustic wave filter device 3 on the reception side in the first embodiment. Yes. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the duplexer 101 of the present embodiment is also a balanced duplexer for WCDMA, and includes an antenna terminal 2, an unbalanced signal terminal 5, first and second balanced signal terminals 6 and 7, and a transmission terminal 8. .
  • the surface acoustic wave filter device 103 constituting the reception-side filter has a 1-port surface acoustic wave resonator 15 connected to the unbalanced signal terminal 5.
  • the first to third, that is, three longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 111 to 113 are connected to the unbalanced signal terminal 5 via the one-port type surface acoustic wave resonator 15. It is provided.
  • the first to third longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filters 111 to 113 have first, second, and third IDTl lla to ll lc, arranged along the surface wave propagation direction, respectively. 112a to 112c and 113a to 113c.
  • three IDT111a ⁇ : L 11c are provided Reflectors 11 Id and ll le are provided on both sides of the surface wave propagation direction of the region.
  • the second and third longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 112 and 113 are provided with reflectors 112d, 112e, 113d, and 113e.
  • each one end of the second IDT 11 lb ⁇ : L 13b at the center of the first to third longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 111 to 113 is commonly connected, and 1 It is connected to the unbalanced signal terminal 5 through the port type surface acoustic wave resonator 15, and the other ends of the IDTs 11lb to 113b are connected to the ground potential.
  • each of the first and third IDTl la, 11 lc of the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 111 and the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit One end of the first IDT 112a is connected in common and connected to the first balanced signal terminal 6. The other ends of the IDTllla, 111c, and 112a are connected to the ground potential.
  • each of the third IDT 112c of the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 112 and each of the first and third IDTs 113a and 113c of the third longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 113 One end is connected in common and connected to the second balanced signal terminal 7, and the other ends of the IDT 112c and IDTs 113a and 113c are connected to the ground potential.
  • the IDT112c and IDT113a, 113c force polarities are reversed with respect to the IDT112a.
  • the IDT orientation is adjusted so that the phase of the output signal relative to the input signal at the first balanced signal terminal 6 is 180 ° different from the phase of the output signal relative to the input signal at the second balanced signal terminal 7.
  • the configuration is not limited to the above-described configuration.
  • the balance is improved by the series weighting method. That is, series weighting is applied to the second 10-chome 1121) side end or the second 10-chome 1131) side end of the IDT1 12c and IDT 113a, 113 connected to the second balanced signal terminal 7. Has been.
  • the surface acoustic wave filter that realizes the balance-unbalance conversion function by connecting the three longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 111 to 113 as described above.
  • the logarithmic force of the IDT electrode fingers of the at least one longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 111 to 113 and the remaining IDT electrode fingers of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 111 The logarithm is different from the logarithm, which makes it possible to increase the out-of-band attenuation without degrading the balance. This will be clarified by explaining the experimental results of the third example as a specific experimental example.
  • the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 111 was designed with the following design parameters. Note that the wavelength ⁇ ⁇ is determined by the pitch of the electrode fingers of the IDT.
  • Electrode film thickness 0.106 ⁇ ⁇
  • the direction force IDT of the IDT 112c is reversed to the direction of the DTI 11c, provided in the series weighting force DT112c, and the center IDT 113b.
  • the design parameters were the same as above except that the number of electrode fingers was 57.
  • the orientations of the first and third IDTs 113a and 113c are such that the first and third IDTs 113a and 113c of the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter
  • the first longitudinally coupled resonator type except that the first and third IDTs 113a and 113c are inverted with respect to the IDTs 111a and 111c.
  • the design parameters were the same as those of the surface acoustic wave filter 111.
  • Electrode film thickness 0.19 ⁇ ⁇
  • a duplexer 101 having the longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter device 103 configured as described above as a reception-side filter was produced.
  • a duplexer 1201 shown in FIG. 13 was prepared.
  • the duplexer 1201 of the second comparative example is located in the center of the first to third longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filters 1211 to 1213, and the number of IDT electrode fingers is all equal to 53. Except for, all were the same as in the third example.
  • Fig. 14 shows the transmission characteristics from the antenna terminal to the reception output terminal of the third embodiment and the second comparative example, and the isolation characteristic that the transmission input terminal force is also the transmission characteristic to the reception output terminal.
  • Fig. 16 (a) and (b) show the amplitude and phase differences between the balanced signal terminals.
  • the solid line shows the result of the third example
  • the broken line shows the result of the second comparative example.
  • the attenuation in the transmission frequency band located on the lower side of the pass band was 56. OdB in the second comparative example. On the other hand, in the third embodiment, it is 57. OdB, and 1. OdB is improved.
  • the attenuation in the 2Tx-Rx band D described above was the same in the second comparative example and the third example.
  • the insertion loss and the passband width in the passband were almost the same in the third example and the second comparative example.
  • the isolation characteristics shown in FIG. 15 and the amplitude differences and phase differences shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b) are almost the same as the second comparative example in the third example. .
  • the attenuation in the transmission side frequency band is expanded without degrading other electrical characteristics. The reason for this is the same as in the case of the first embodiment.
  • the surface acoustic wave filter device in which three longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters are connected as described above to realize a balanced-unbalanced conversion function. Therefore, the number of electrode fingers of at least one IDT of at least one longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter is different from the number of electrode fingers of the corresponding IDT of other longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters. By doing so, the attenuation in the frequency band lower than the passband is It can be seen that it can be increased without incurring a bad balance.
  • the surface acoustic wave filter device 103 is used as a reception-side filter.
  • the interstage filter 121 shown in the schematic plan view of FIG. 17 is replaced with the surface acoustic wave filter.
  • the apparatus 103 may be configured. That is, in the interstage filter 121, the same structure as that of the surface acoustic wave filter device 103 is connected between the input terminal 122 and the first and second balanced signal terminals 123 and 124. Thus, the interstage filter 121 is realized.
  • the surface acoustic wave filter device 103 may be used as an interstage filter in which a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter and a surface acoustic wave resonator are combined.
  • FIG. 18 is a schematic plan view showing a surface acoustic wave filter device according to a modification of the third embodiment.
  • the first to third longitudinally coupled resonator type acoustic wave filters 141 to 143 are arranged on both sides in the surface wave propagation direction.
  • One ends of IDTs 141a, 141c, 142a, 142c, 143a, and 143c are connected in common, and are connected to the unbalanced signal terminal 5 via a 1-port surface acoustic wave resonator 15.
  • the second IDT 142b located in the center is divided into two in the surface wave propagation direction, so that the first divided IDT unit 142b It has 1 and 2nd division 142b2.
  • the IDT 141b at the center of the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 141 and the first divided IDT portion 142b1 are connected in common and connected to the first balanced signal terminal 6.
  • the other end of IDT142b is connected to the ground potential.
  • one end of the second divided IDT portion 142b2 and one end of the second IDT 143b at the center of the third longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave filter 143 are connected in common to the second balanced signal terminal 7. Connected. The other end of the IDT 143b is connected to the ground potential. The other end of the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter 142 is also connected to the ground potential.
  • the first and third IDTs are connected to the unbalanced signal terminal 5 and are located in the center.
  • the second IDT may be configured to be connected to the balanced signal terminal 6 or the balanced signal terminal 7.
  • the number of electrode fingers of at least one IDT in the first and third longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filters 141 to 143 is set to the remaining longitudinally coupled resonators.
  • the second IDT 142b located in the center is divided into two! Therefore, the number of electrode fingers of the IDT 142b needs to be an even number. There is. On the other hand, since the number of electrode fingers of the second IDT 141b and 143b located at the center of the IDT 141 and 143 is an odd number, the number of electrode fingers of the IDT 141b and 143b is originally the number of electrode fingers of the IDT 142. It is different from the number.
  • the electrodes of the IDTs 141b and 143b of the first and third longitudinally coupled resonator surface acoustic wave filters 141 and 143 are used.
  • the number of pairs of fingers differs from the number of electrode fingers of IDT142b by 2 or more.
  • the surface acoustic wave filter device has been described.
  • the present invention is not limited to the one using the surface acoustic wave, and the boundary acoustic wave or the like is used.
  • An elastic wave device using other elastic waves may be used. That is, a boundary acoustic wave filter device may be configured by forming an electrode structure similar to that of the above-described embodiment on the piezoelectric and dielectric interfaces.

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Abstract

　出力における平衡度の悪化を抑制しつつ、通過帯域よりも低域側における減衰量の拡大を図り得る、弾性波フィルタ装置を提供する。 　第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１１，１２が第１の平衡信号端子６に、第３，第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１３，１４が第２の平衡信号端子７に接続されており、第１の平衡信号端子６側における出力信号の入力信号に対する伝送位相が、第２の平衡信号端子７における出力信号の入力信号に対する伝送位相と１８０°異なるように第１，第２の縦結合共振子型弾性表面波１１，１２及び第３，第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１３，１４が構成されており、かつ少なくとも１つの縦結合共振子型弾性表面波１１～１４の少なくとも１つのＩＤＴの電極指の対数が、残りの縦結合共振子型弾性表面波フィルタの対応するＩＤＴの電極指の対数と異なっている、弾性波フィルタ装置。

Description

明 細 書
弾性波フィルタ装置及びデュプレクサ
技術分野
[0001] 本発明は、弾性表面波や弾性境界波を利用した弾性波フィルタ装置に関し、より詳 細には、複数の縦結合共振子型弾性波フィルタを接続することにより構成されている 弾性波フィルタ装置及び該弹性波フィルタ装置を用 ヽたデュプレクサに関する。 背景技術
[0002] 携帯電話機では、小型化を果たすために、部品点数の削減が求められている。そ のため、 1つの部品に複数の機能をもたせることが望まれている。このような複数の機 能を有する部品の一例として、ノ ランスデュプレクサの開発が進められている。ノラン スデュプレクサは、アンテナ端子に接続される送信側フィルタと、平衡—不平衡変換 機能を有する受信側フィルタとを備えている。受信側フィルタが、平衡—不平衡変換 機能を有するため、平衡-不平衡変 能を実現する部品、すなわちバランを省略 することが可能とされている。
[0003] 上記のような受信側フィルタとして用いられる弾性表面波フィルタ装置の一例が下 記の特許文献 1に開示されて 、る。
[0004] 図 19は、特許文献 1に記載の弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的 平面図である。
[0005] 弾性表面波フィルタ装置 1001は、バランス型の縦結合共振子型弾性表面波フィル タ装置である。弾性表面波フィルタ装置 1001は、圧電基板上に図示の電極構造を 形成することにより構成されて 、る。
[0006] 弾性表面波フィルタ装置 1001は、入力端子としての不平衡信号端子 1002と、出 力端子としての第 1,第 2の平衡信号出力端子 1003, 1004とを有する。不平衡信号 端子 1002に、第 1,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1005, 1006が接続 されている。第 1,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1005, 1006は、それ ぞれ、 3個の IDT1005a〜1005c, 1006a〜1006cを有する 3IDT型の縦結合共振 子型弾性表面波フィルタである。なお、 IDT1005a〜1005cが設けられている領域 の表面波伝搬方向両側に、反射器 1005d, 1005eが配置されている。縦結合共振 子型弾性表面波フィルタ 1006においても、同様に、反射器 1006d, 1006eが設け られている。
[0007] 不平衡信号端子 1002に、中央の IDT1005b, 1006bの一端が接続されており、 I DT1005b, 1006bの他端はグラウンド電位に接続されている。そして、第 1の平衡 信号端子 1003に、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1005の両側の IDT1 005a, 1005cの各一端が接続されており、 IDT1005a, 1005cの各他端はグラウン ド電位に接続されている。同様に、第 2の平衡信号端子 1004に、第 2の縦結合共振 子型弾性波フィルタ 1006の両側の IDT1006a, 1006cの各一端が接続されており 、 IDT1006a, 1006cの各他端はグラウンド電位に接続されている。
[0008] ここでは、第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタ 1005における入力信号に対する 出力信号の位相に対し、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1006における 入力信号に対する出力信号の位相を 180° 異ならせることにより、平衡一不平衡変 能が実現されている。第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1005の設計 ノ メータは、上記入力信号に対する出力信号の位相の点を除けば、第 2の縦結合 共振子型弾性波フィルタ 1006と同じとされている。
特許文献 1：特開 2002— 290203号公報
発明の開示
[0009] 特許文献 1に記載の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置 1001は、平衡 不平衡変棚能を有するため、前述したバランスデュプレクサの受信側フィルタとし て用いることができる。それによつて、携帯電話機の部品点数の低減を図ることがで きる。
[0010] し力しながら、デュプレクサでは、受信側フィルタのフィルタ特性にぉ 、ては、送信 側フィルタの通過帯域における減衰量が十分大きくされねばならな 、。特許文献 1に 記載の弾性表面波フィルタ装置 1001では、受信側フィルタとして用いた場合、送信 側フィルタの通過帯域における減衰量、すなわち受信側フィルタとしての弾性表面波 フィルタ装置 1001の通過帯域外における減衰量を大きくすることが求められる。
[0011] 携帯電話機では、受信周波数帯よりも送信周波数帯の方が低周波数側に位置して いるのが普通である。従って、上記弾性表面波フィルタ 1001を受信側フィルタとして 用いた場合、通過帯域よりも低域側における帯域外減衰量を大きくすることが求めら れる。
[0012] 縦結合共振子型弾性表面波フィルタでは、通過帯域よりも低い周波数における減 衰量は各 IDTの周波数特性に大きく依存し、全ての IDTの周波数特性の合成によつ てほぼ決定される。すなわち、特定の周波数帯において減衰量を大きくしたい場合 には、複数の IDTの周波数特性の減衰極を一致させ、広い周波数域で減衰量の拡 大を図りたい場合には、複数の IDTの周波数特性の減衰極を少しずつずらせる手法 が用いられる。しカゝしながら、 IDTの電極指の対数は、通過帯域の幅やインピーダン ス特性にも大きく影響するので、調整の自由度は限られている。
[0013] 他方、通過帯域外の減衰量を大きくするには、第 1,第 2の縦結合共振子型弾性表 面波フィルタ 1005, 1006間において、 IDTの電極指の対数を異ならせることが考え られる。し力しながら、第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタ 1005における IDTの対 数と、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1006における IDTの電極指の対 数を異ならせて帯域外減衰量の増大を図った場合には、第 1,第 2の平衡信号端子 1003, 1004から取り出される信号の平衡度が大きく悪ィ匕するという問題があった。
[0014] また、近年、弾性表面波フィルタ装置に代えて、ノ ッケージ構造の簡略ィ匕を果たし 得るので、弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタが開示されている。このような 弾性境界波フィルタにおいても、弾性表面波フィルタの場合と同様に、平衡—不平 衡変 能を有し、かつ帯域外減衰量を拡大し得る構造が強く求められている。
[0015] 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、第 1,第 2の平衡信号端子 力 取り出される出力信号の平衡度の悪ィ匕を招くことなぐ帯域外減衰量の拡大を図 ることが可能とされている弾性波フィルタ装置及び該弾性波フィルタ装置を受信側フ ィルタとして用いたデュプレクサを提供することにある。
[0016] 本願の第 1の発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上において、弾性波伝搬 方向に沿って配置された第 1〜第 3の IDTを有する第 1〜第 4の縦結合共振子型弹 性波フィルタと、前記第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタの各入力端子が 接続されている不平衡信号端子と、前記第 1,第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタ の出力端子が接続されている第 1の平衡信号端子と、前記第 3,第 4の縦結合共振 子型弾性波フィルタの出力端子が接続されて ヽる第 2の平衡信号端子とを備え、前 記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信号の位 相と、前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信 号の位相とが同相とされており、前記第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける 入力信号に対する出力信号の位相と、前記第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタに おける入力信号に対する出力信号の位相が同相とされており、前記第 1の縦結合共 振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信号の位相が、前記第 3の縦 結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信号の位相と 180° 異ならされており、前記第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタの内少なくとも 1 つの縦結合共振子型弾性波フィルタにおいて、少なくとも 1つの IDTの電極指の対 数力 他の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける対応の IDTの電極指の対数と異 なって ヽることを特徴とする、弾性波フィルタ装置が提供される。
[0017] 第 1の発明の弾性波フィルタ装置では、好ましくは、前記第 1〜第 4の縦結合共振 子型弾性波フィルタにおいて、各縦結合共振子型弾性波フィルタにおける第 1〜第 3 の IDTの電極指の対数の和を総対数とするとき、第 1の縦結合共振子型弾性波フィ ルタの総対数及び第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタの総対数が等しくされてお り、かつ前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの総対数及び第 4の縦結合共振 子型弾性波フィルタの総対数が等しくされており、第 1の縦結合共振子型弾性波フィ ルタの総対数と第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの総対数とが異ならされている 。この場合には、第 1の平衡信号端子から取り出される出力信号と、第 2の平衡信号 端子から取り出される出力信号との間の平衡度をより一層改善することが可能となる
[0018] 第 2の発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上において弾性波伝搬方向に沿 つて配置された第 1〜第 3の IDTをそれぞれ有する第 1〜第 3の縦結合共振子型弹 性波フィルタと、前記第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタの入力端子が接 続されている不平衡信号端子と、第 1の平衡信号端子と、第 2の平衡信号端子とを備 え、前記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信号 の位相が、前記第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出 力信号の位相と 180° 異なっており、前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタが、 第 1,第 2の出力端子を有し、第 1の出力端子における入力信号に対する出力信号 の位相と、第 2の出力端子における入力信号に対する出力信号の位相とが 180° 異 なっており、前記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端子における入力信 号に対する出力信号の位相が、前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの第 1の 出力端子における入力信号に対する出力信号の位相と同相であり、前記第 3の縦結 合共振子型弾性波フィルタの出力端子における入力信号に対する出力信号の位相 と、前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの前記第 2の出力端子における入力 信号に対する出力信号の位相とが同相であり、前記第 1の平衡信号端子に、前記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端子及び第 2の縦結合共振子型弾性波 フィルタの第 1の出力端子が接続されており、前記第 2の平衡信号端子に、前記第 3 の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端子及び前記第 2の縦結合共振子型弾性 波フィルタの第 2の出力端子が接続されており、前記第 1〜第 3の縦結合共振子型弹 性波フィルタの内少なくとも 1つの縦結合共振子型弾性波フィルタにおける少なくとも 1つの IDTの電極指の対数力 他の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける対応の IDTの電極指の対数と異なって ヽることを特徴とする、弾性波フィルタ装置が提供さ れる。
[0019] 本発明に係るデュプレクサは、送信側フィルタと、受信側フィルタとを備え、受信側 フィルタが、本発明に従って構成された弾性波フィルタ装置カゝらなることを特徴とする 。本発明に係る弾性波フィルタ装置では、平衡度の悪ィ匕を招くことなぐ帯域外減衰 量の拡大を図ることができるので、受信側フィルタにおいて、相手方のフィルタである 送信側フィルタの通過帯域における減衰量を十分大きくすることができ、し力も受信 側フィルタの第 1,第 2の平衡信号端子カゝら取り出される受信出力における平衡度の 悪化も招き難い。よって、部品点数を低減し、小型であり、良好な電気的特性を実現 するデュプレクサを提供することができる。
(発明の効果）
[0020] 第 1の発明に係る弾性波フィルタ装置では、第 1〜第 3の IDTをそれぞれ有する上 記第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタが上記のように接続されており、かつ 第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの少なくとも 1つの縦結合共振子 型弾性表面波フィルタにおける少なくとも 1つの IDTの対数が他のフィルタにおける 対応する IDTの電極指の対数と異なっているので、平衡度の悪ィ匕を招くことなぐ帯 域外減衰量の拡大を図ることが可能となる。
[0021] 同様に、第 2の発明に係る弾性波フィルタ装置では、上記第 1〜第 3の縦結合共振 子型弾性波フィルタが、上記のように接続されて、平衡ー不平衡変 能が実現さ れており、かつ第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタの内の少なくとも 1つの 縦結合共振子型弾性波フィルタにおける少なくとも 1つの IDTの電極指の対数が、他 の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける対応する IDTの電極指の対数と異ならさ れているので、平衡度の悪ィ匕を招くことなぐ帯域外減衰量の拡大を図ることが可能 となる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]図 1は本発明の第 1の実施形態に係るデュプレクサを示す模式的平面図である
[図 2]図 2は第 1の比較例のデュプレクサを示す模式的平面図である。
[図 3]図 3は第 1の実施例及び第 1の比較例のデュプレクサにおけるアンテナ端子か ら受信出力端子への伝送特性を示す図である。
[図 4]図 4は第 1の実施例及び第 1の比較例のデュプレクサにおける送信入力端子か ら受信出力端子への伝送特性であるアイソレーション特性を示す図である。
[図 5]図 5 (a) , (b)は、第 1の実施例及び第 1の比較例のデュプレクサにおける受信 フィルタでの第 1,第 2の平衡信号端子間の振幅差及び位相差をそれぞれ示す図で ある。
[図 6]図 6は本発明の第 2の実施形態のデュプレクサを示す模式的平面図である。
[図 7]図 7は第 2の実施例及び第 1の比較例のデュプレクサにおけるアンテナ端子か ら受信出力端子への伝送特性を示す図である。
[図 8]図 8は第 2の実施例及び第 1の比較例のデュプレクサにおける送信入力端子か ら受信出力端子への伝送特性であるアイソレーション特性を示す図である。 [図 9]図 9 (a) , (b)は、第 2の実施例及び第 1の比較例のデュプレクサにおける受信 側フィルタの第 1,第 2の平衡信号端子間の振幅差及び位相差をそれぞれ示す図で ある。
圆 10]図 10は本発明の第 1の実施形態で用いられている弾性表面波フィルタ装置を 用いて構成された段間フィルタを示す模式的平面図である。
圆 11]図 11は第 1の実施形態で用いられている弾性表面波フィルタ装置の変形例を 示す模式的平面図である。
圆 12]図 12は本発明の第 3の実施形態に係るデュプレクサを示す模式的平面図で ある。
[図 13]図 13は第 2の比較例のデュプレクサを示す模式的平面図である。
[図 14]図 14は第 3の実施例及び第 2の比較例のデュプレクサにおけるアンテナ端子 から受信出力端子への伝送特性を示す図である。
圆 15]図 15は第 3の実施例及び第 2の比較例のデュプレクサにおける送信入力端子 から受信出力端子への伝送特性であるアイソレーション特性を示す図である。
[図 16]図 16 (a) , (b)は、第 3の実施例及び第 2の比較例のデュプレクサにおける受 信フィルタでの第 1,第 2の平衡信号端子間の振幅差及び位相差をそれぞれ示す図 である。
[図 17]図 17は第 3の実施形態で用いられている弾性表面波フィルタ装置を用いた段 間フィルタを示す模式的平面図である。
圆 18]図 18は第 3の実施形態で用いられている弾性表面波フィルタ装置の変形例を 示す模式的平面図である。
[図 19]図 19は従来の弾性表面波フィルタ装置の一例を示す模式的平面図である。 符号の説明
1…デュプレクサ
2· · ·アンテナ端子
3…弾性表面波フィルタ装置
4…弾性表面波フィルタ装置
5…不平衡信号端子 6, 7…第 1，第 2の平衡信号端子
8…送信端子
9· ··圧電基板
11〜14…第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ l la〜l lc…第 1〜第 3の IDT
l id, l ie…反射器
12a〜12c…第 1〜第 3の IDT
12d, 12e…反射器
13a〜13c…第 1〜第 3の IDT
13d, 13e…反射器
14a〜14c…第 1〜第 3の IDT
14d, 14e…反射器
15…弾性表面波共振子
31· ··デュプレクサ
41…段間フィルタ
42· ··圧電基板
51 · ··弾性表面波フィルタ装置
52· ··圧電基板
61〜64…第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
61a〜64a…第 1の IDT
61b〜64b…第 2の IDT
61c〜64c…第 3の IDT
61d, 61e〜64d, 64e…反射器
101…デュプレクサ
102…圧電基板
103…弾性表面波フィルタ装置
111〜： 113…第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ l l la〜113a…第 1の IDT l l lb〜113b…第 2の IDT
l l lc〜113c…第 3の IDT
l l ld, l l le〜113d, 113e…反射器
121· ··段間フイノレタ
122…入力端子
123, 124…第 1,第 2の平衡信号端子
131…弾性表面波フィルタ装置
141〜143…第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
141a〜143a…第 1の IDT
141b〜143b…第 2の IDT
142b 1, 142b2- "分割 IDT部
141c〜143c…第 3の IDT
141d, 141e〜143d, 143e…反射器
発明を実施するための最良の形態
[0024] 以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発 明を明らかにする。
[0025] 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を模式的に示す 平面図である。デュプレクサ 1は、アンテナ端子 2を有する。アンテナ端子 2に、本発 明の一実施形態としての弾性表面波フィルタ装置 3からなる受信側フィルタと、送信 側フィルタを構成しているラダー型回路構成の弾性表面波フィルタ装置 4とが接続さ れている。
[0026] 弾性表面波フィルタ装置 3は、アンテナ端子 2に接続される不平衡信号端子 5と、受 信出力端子としての第 1,第 2の平衡信号端子 6, 7とを有する。他方、弾性表面波フ ィルタ装置 4は、一端がアンテナ端子 2に接続されており、他端が送信端子 8に接続 されている。
[0027] 本実施形態のデュプレクサ 1は、受信側フィルタが、バランス型の縦結合共振子型 の弾性表面波フィルタ装置 3からなり、従ってバランスデュプレクサである。また、本実 施形態のデュプレクサ 1は、 WCDMA方式の携帯電話機に用いられるものであり、 WCDMAの送信周波数帯は 1920〜1980MHzであり、受信周波数帯は 2110〜2 170MHzである。従って、受信側フィルタとしての弾性表面波フィルタ装置 3におけ る通過帯域は 2110〜2170MHzであり、送信側の通過帯域である 1920〜 1980M Hzにおける減衰量が大きいことが強く望まれる。
[0028] デュプレクサ 1は、圧電基板 9上に図示の電極構造を形成することにより構成されて いる。圧電基板 9は、 40 ± 5° Yカット X伝搬の LiTaO基板からなる。この結晶角の
3
LiTaO基板を用いることにより、受信側フィルタとして用いられている縦結合共振子
3
型弾性表面波フィルタ装置 3における挿入損失の低減を図ることができ、好ましい。 なお、送信側フィルタと受信側フィルタとは、同じ圧電基板上に形成される必要は必 ずしもなぐ異なる圧電基板上に構成されてもよい。従って、送信側フィルタを構成し ている弾性表面波フィルタ装置 4に用いる圧電基板は、上記圧電基板と異なり、送信 側フィルタに適した圧電基板材料により構成してもよい。
[0029] また、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 3を構成する圧電基板 9は、上記 4 0± 5° Yカット X伝搬の LiTaOに限定されず、他の結晶角の LiTaO基板、あるい
3 3
は他の圧電単結晶または圧電セラミックスであってもよぐ特に限定されるものではな い。
[0030] 上記受信側フィルタを構成している縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ装置 3 は、第 1〜第 4の 3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11〜 14を有する。 第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 11〜14の入力端が共通接続 され、 1ポート型弾性表面波共振子 15を介して不平衡信号端子 5に接続されている。
[0031] 1ポート型弾性表面波共振子 15が第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィル タ 11〜14の入力側に接続されているのは、送信側フィルタとしての弾性表面波フィ ルタ装置 4と、上記弾性表面波フィルタ装置 3との位相整合を図るためである。送信 側フィルタと受信側フィルタとの端子を共通接続点で共通化するには、一方のフィル タにおける他方のフィルタの通過帯域におけるインピーダンスが無限大となっている ことが理想である。上記 1ポート型弾性表面波共振子 15を、縦結合共振子型弾性表 面波フィルタ 11〜 14に直列に接続することにより、受信側フィルタにおいて、送信周 波数帯が高インピーダンス側にシフトし、 1ポート型弾性表面波共振子 15の容量を選 択することにより、位相整合用素子を用いることなぐ上記位相整合を図ることができ る。従って、小型化を図ることができ、携帯電話機における部品実装面積を小さくす ることがでさる。
[0032] 第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11〜14は、それぞれ、表面波伝 搬方向に沿って配置された第 1〜第 3の IDT1 la〜： L ie, 12a〜12c, 13a〜13c, 1 4a〜14cを有する。第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタ 11では、第 1〜第 3の ID Tl la〜l lcの設けられている領域の表面波伝搬方向両側に、反射器 l id, l ieが 設けられている。他の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 12〜 14も、同様に、反射 器 12d, 12e〜14d, 14eを有する。
[0033] 本実施形態では、第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11〜14の中 央に位置している第 2の IDT1 lb, 12b, 13b, 14bの一端が 1ポート型弾性表面波 共振子 15を介して不平衡信号端子 5に接続されており、他端がグラウンド電位に接 続されている。
[0034] そして、第 1,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11, 12において、中央の IDTl lb, 12bの両ィ則【こ位置して!/ヽる第 1,第 3の IDTl la, 11c, 12a, 12cの各一 端が共通接続されて第 1の平衡信号端子 6に接続されており、各他端がグラウンド電 位に接続されている。
[0035] また、第 3,第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 13, 14の第 1,第 3の IDT1 3a, 13c, 14a, 14cの各一端が共通接続されて第 2の平衡信号端子 7に接続されて おり、各他端がグラウンド電位に接続されている。
[0036] そして、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11における入力信号に対する 出力信号の位相と、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 12における入力信 号に対する出力信号の位相とが同相とされており、第 3の縦結合共振子型弾性表面 波フィルタ 13における入力信号に対する出力信号の位相と、第 4の縦結合共振子型 弾性表面波フィルタ 14における入力信号に対する出力信号の位相とが同相とされて いる。
[0037] また、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11における入力信号に対する出 力信号の位相は、第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 13における入力信号 に対する出力信号の位相に対して 180° 異ならされて 、る。
[0038] 従って、弾性表面波フィルタ装置 3は、平衡ー不平衡変換機能を有し、第 1,第 2の 平衡信号端子 6, 7から受信出力として、平衡出力を取り出すことが可能とされている
[0039] より具体的【こ ίま、 IDTl la, 11c, 12a, 12c【こ対し、 IDT13a, 13c, 14a, 14cの向 きが反転されて、上記のように、第 1,第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11 , 12における入力信号に対する出力信号の位相に対し、第 3,第 4の縦結合共振子 型弾性表面波フィルタ 13, 14における入力信号に対する出力信号の位相が 180° 異ならされている。
[0040] また、本実施形態では、第 1,第 2の平衡信号端子 6, 7間の信号の平衡度を高める ために、 IDT13a, 13c, 14a, 14cの中央の IDT13b, 14b側の端部に直列重み付 が施されている。直列重み付とは、 IDTの端部に位置している電極指及びその内側 に位置している電極指との間にまたがる様に浮き電極指を設けた構造を有する。直 列重み付を施すことにより、直列重み付が施されて 、る IDT端部における電極指間 の電位差を緩和することができる。それによつて、上記構成においては、第 1の平衡 信号端子 6から出力される受信出力信号と、第 2の平衡信号端子 7から出力される第 2の受信出力信号との平衡度を高めることができる。
[0041] 加えて、本実施形態の特徴は、第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1 1〜 14を有する上記弾性表面波フィルタ装置 3にお 、て、少なくとも 1つの IDTの電 極指の対数を、他の縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおける対応する IDTの 電極指の対数と異ならせることにより、平衡度の悪ィ匕をより一層抑制しつつ、帯域外 減衰量の拡大を図ることが可能とされている。これを具体的な実験例に基づき説明 する。
[0042] いま、アンテナ端子 2側のインピーダンスが 50 Ω、第 1,第 2の平衡信号端子 6, 7 側のインピーダンスが 100 Ωとなる弾性表面波フィルタ装置 3を以下のように設計し た。
[0043] IDTの電極指のピッチで定まる波長 λ Iとする。
[0044] IDTにおける電極指の交叉幅： 19. 2 λ I IDTl la, 11cにおける電極指の各本数： 29本
IDT1 lbにおける電極指の本数： 53本
反射器 l id, l ieにおける電極指の本数: 65本
メタライゼーシヨンレシオ： 0. 67
電極膜厚： 0. 106 λ ΐ
第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 12については、中央の IDT12bの電極 指の本数を 55本としたことを除いては、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1 1と同じとした。
[0045] 第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 13は、中央の IDT13bの電極指の本数 を 49本とし、かつ第 1 ,第 3の IDT13a, 13cに直列重み付を施した以外は、第 1の縦 結合共振子型弾性表面波フィルタ 11と同様とした。
[0046] 第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 14では、中央の IDT14bの電極指の本 数を 51本とし、第 1 ,第 3の IDT14a, 14cに直列重み付を施した以外は、第 1の縦結 合共振子型弾性表面波フィルタ 11と同様とした。
[0047] 1ポート型弾性表面波共振子 15については、 IDTの電極指のピッチで定まる波長 λ ΐとすると、電極指の交叉幅： 14. 6 X 1
IDTの電極指の本数： 241本
反射器の電極指の本数： 15本
メタライゼーシヨンレシオ： 0. 58
電極膜厚： 0. 109 λ ΐ
なお、図 1では、 1つの弾性表面共振子 15のみを図示したが、本実験例では、上記 設計の弾性表面波共振子を 3個直列接続した。
[0048] 上記のように、第 1の実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 3では、第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11〜14において、中央に位置する I DTl lb〜14bの電極指の対数が異ならされており、その他の設計パラメータと同一 とされている。言い換えれば、第 1 ,第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 11〜 14の内少なくとも 1つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央の IDTの 電極指の対数が、残りの縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央の第 2の IDTの 電極指の対数と異なって 、る。
[0049] 比較のために、図 2に示す第 1の比較例のデュプレクサ 1101を用意した。デュプレ クサ 1101では、送信側のラダー型の弾性表面波フィルタ装置 4は、上記実施例と同 様に構成されている。ただし、受信側フィルタ 1102が上記第 1の実施例の縦結合共 振子型弾性表面波フィルタ装置と異なっている。すなわち、第 1の比較例では、第 1 〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 1111〜： L 114を有するが、ここでは、 第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタ 1111〜 1114の中央に位置する IDT の電極指の対数を全て 53本と等しくし、その他の構成は、上記第 1の実施例と同様と した。
[0050] 上記第 1の実施例及び第 1の比較例のデュプレクサについて、アンテナ端子から第 1,第 2の受信出力端子への伝送特性を図 3に示す。図 3の実線が第 1の実施例の結 果を、破線が上記第 1の比較例の結果を示す。また、図 4は、送信入力端子から受信 出力端子への伝送特性であるアイソレーション特性を、図 5は、第 1,第 2の平衡信号 端子間の振幅差及び位相差を示す。図 4及び図 5においても、実線が第 1の実施例 の結果を、破線が上記第 1の比較例の結果を示す。
[0051] なお、振幅差及び位相差は以下のように定義される値である。
[0052] 平衡ー不平衡変換機能を有するフィルタ装置を 3ポート型のデバイスと考え、例え ば不平衡入力端子をポート 1、第 1,第 2の平衡信号端子のそれぞれをポート 2及び ポート 3としたとき、振幅差 = I A K A= I 201og (S21) | - | 201og (S31) | 位相差 = I B- 180 I、ただし、 B= I Z S21 - Z S31 |
なお、 S21は、ポート 1からポート 2への伝達係数を示し、 S31はポート 1力らポート 3 への伝達係数を示して 、る。
[0053] 図 3から明らかなように、受信側フィルタの通過帯域よりも低域側に位置する送信周 波数帯 Cにおける減衰量は、第 1の比較例では 54. 5dBであるのに対し、第 1の実施 例では 56. 5dBと 2dB改善されていることがわ力る。
[0054] また、デュプレクサでは、受信回路のノイズを低減するために、受信側フィルタにお いて送信周波数の 2倍力 受信周波数を引いた値に相当する周波数帯（以下、 2Tx
—Rx帯）の減衰量を大きくすることが求められる。 WCDMA用のデュプレクサでは、 2Tx— Rx帯 ίま 1730〜1790MHzである。図 3力ら明ら力なように、 2Tx— Rx帯 Dに おける減衰量は、第 1の比較例では 43. 5dBであったのに対し、第 1の実施例では、 48. 5dBと 5dB改善されていることがわかる。
[0055] 図 4によれば、送信周波数帯のアイソレーション特性は、第 1の比較例では 58. 5d Bであったのに対し、第 1の実施例では、 60.5dBと 2dB改善されていることがわかる 。また、図 3から明らかなように、通過帯域内における挿入損失や通過帯域幅は、第 1 の実施例と第 1の比較例とでほとんど変わらないことがわかる。
[0056] このような結果が得られたのは、通過帯域よりも低い周波数帯における減衰量は、 各 IDTの周波数特性の合成で決定されるので、縦結合共振子型弾性表面波フィル タ 11〜 14の中央に位置する第 2の IDT1 lb〜 14bの電極指の対数を異ならせること により、各 IDTの周波数特性が第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタで ずらされているので、合成された特性では、減衰量が大きくされているものと考えられ る。また、第 1の実施例では、第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用 いて平衡ー不平衡変 «能を有する弾性表面波フィルタ装置 3が構成されているの で、各縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11〜14の通過帯域内特性のずれが、合 成された通過帯域内特性に与える影響が、特許文献 1に記載の 2個の縦結合共振 子型弾性表面波フィルタを用いた構造に比べて、小さくなつているものと考えられる。
[0057] 上記のように、第 1の実施例では、通過帯域内における挿入損失や通過帯域幅を 劣化させることなぐ第 1の比較例に比べて、通過帯域よりも低域側における減衰量 を大きくすることができることがわかる。もっとも、図 5 (a) , (b)における振幅差及び位 相差の結果は、第 1の比較例よりも悪ィ匕していた。これは、第 1〜第 4の縦結合共振 子型弾性表面波フィルタ 11〜14の全てにお!、て、中央の第 2の IDT1 lb〜14bの 電極指の対数が異なっているので、第 1,第 2の平衡信号端子 6, 7から出力される信 号の差が大きくなつたことが原因であると考えられる。
[0058] 図 6は、本発明の第 2の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平 面図である。第 2の実施形態では、第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11〜 14の中央の IDTの電極指の対数が第 1の実施形態の場合と異なることを除!ヽ ては同様に構成されている。なお、図 1及び図 6では、 IDTの電極指の数は、略図的 に示されているため、記載の電極指の本数とは異なっていることを指摘しておく。
[0059] 第 2の実施形態は、 IDTl lb〜14bの電極指の対数が、第 1の実施形態の場合と 異なる点のみで異なっているため、図 6では、第 1の実施形態と同一の部分について は、同一の参照番号を付することにより、第 1の実施形態の説明を援用することとする
[0060] 本実施形態では、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11の第 2の IDT1 lb の電極指の対数と、第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 13の中央の IDT13b の電極指の対数を等しくし、 53本とした。そして、第 2の縦結合共振子型弾性表面波 フィルタ 12の中央の IDT12bの電極指の対数と、第 4の縦結合共振子型弾性表面波 フィルタ 14の中央の第 2の IDT14bの電極指の対数と等しくし、 47本とした。その他 の構成は、上記第 1の実施例と同様とし、デュプレクサを試作し、特性を測定した。
[0061] 図 7は、第 2の実施形態におけるアンテナ端子力 受信出力端子としての第 1,第 2 の平衡信号端子への伝送特性を実線で示し、破線は上述した第 1の比較例の結果 を示す。また、図 8は、第 2の実施例の送信入力端子から受信出力端子への伝送特 性すなわちアイソレーション特性を、図 9は、平衡信号端子間の振幅差及び位相差を それぞれ示す図である。図 8及び図 9においても、実線で第 2の実施例の結果を、破 線で上記第 1の比較例の結果を示す。
[0062] 図 7から明らかなように、第 2の実施例においても、通過帯域内における挿入損失 及び通過帯域幅は、上記第 1の比較例とほとんど変わらない。また、図 9から明らかな ように、第 1の実施例の場合とは異なり、第 2の実施例では、振幅差及び位相差も上 記第 1の比較例とほとんど変わらないことがわかる。これは、第 2の実施例では、第 1, 第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11, 13において、中央の第 2の IDTl lb , 13bの電極指の対数が等しくされており、第 2,第 4の縦結合共振子型弾性表面波 フィルタ 12, 14において、第 2の IDT12b, 14bの電極指の対数が等しくされている ためである。すなわち第 1の平衡信号端子 6へ信号を伝送する IDTl lb, 12bの電極 指の対数の和と第 2の平衡信号端子 7へ信号を伝送する IDT13b, 14bの電極指の 対数の和が等しくされているため、第 1,第 2の平衡信号端子 6, 7から出力される信 号の差が上記第 1の比較例と同等とされていることによると考えられる。 [0063] 上記のように、第 1,第 2の実施例では、 4個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 11〜14を用いて平衡—不平衡変換機能を有するように受信側の弾性表面波フィル タ装置が構成されており、少なくとも 1つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタにお いて、少なくとも 1つの IDTの電極指の対数を他の縦結合共振子型弾性表面波フィ ルタの対応の IDTの電極指の対数と異ならせることにより、通過帯域よりも低い周波 数帯における減衰量を大きくすることが可能とされている。このとき、第 2の実施例の ように、第 1,第 2の平衡信号端子 6, 7へ信号を伝送する IDTの電極指の対数を等し くすることにより、第 1,第 2の平衡信号端子 6, 7間の振幅差及び位相差も防止するこ とがでさる。
[0064] なお、上記第 1,第 2の実施例では、上記平衡ー不平衡変換機能を有する弾性表 面波フィルタ装置 3は、送信側フィルタと組み合わされてバランス型デュプレクサを構 成していた力 本発明による弾性波フィルタ装置は、デュプレクサ以外の用途にも用 いることができる。図 10は、上記図 1に示した弾性表面波フィルタ装置 3を用いた段 間フィルタの例を示す模式的平面図である。段間フィルタ 41は、圧電基板 42上に、 図示の電極構造を形成することにより構成されている。この電極構造は、図 1に示し た弾性表面波フィルタ装置 3と同様である。従って、同一部分については、同一の参 照番号を付することにより、その説明を省略する。
[0065] 図 11は、上記実施形態の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ 3の変形例を示 す模式的平面図である。本変形例の弾性表面波フィルタ装置 51では、圧電基板 52 上に図示の電極構造が形成されている。ここでは、第 1〜第 4の縦結合共振子型弹 性表面波フィルタ 61〜64が形成されている。第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面 波フィルタ 61〜64は、それぞれ、表面波伝搬方向に沿って配置された第 1〜第 3の I DT61a〜61c, 62a〜62c, 63a〜63c, 64a〜64cを有する。また、 IDT61a〜61c に設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器 61d, 61eが設けられて いる。他の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 62〜64においても、同様に反射器 6 2d, 62e〜64d, 64e力 ^設けられている。
[0066] 第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 61〜64は、外側の第 1,第 3の I DT61a, 61c〜64a, 64cの各一端が共通接続され、 1ポート型弾性表面波共振子 15を介して不平衡信号端子 5に接続されており、 IDT6 la, 61c〜64a, 64cの各他 端がグラウンド電位に接続されている。そして、第 1,第 2の縦結合共振子型弾性表 面波フィルタ 61, 62の中央の第 2の IDT61b, 62bの一端が共通接続されて第 1の 平衡信号端子 6に接続されており、各他端がグラウンド電位に接続されている。また、 第 3,第 4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 63, 64の中央の第 2の IDT63b, 6 4bの各一端が共通接続されて第 2の平衡信号端子 7に接続されており、各他端がグ ラウンド電位に接続されている。すなわち、第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性表面波 フィルタ 61〜64のよう〖こ、中央に位置している第 2の IDTを平衡信号端子に、両側 に位置している第 1,第 3の IDTを不平衡信号端子側に接続してもよい。
[0067] その他の構成は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 51は、縦結合共振子 型弾性表面波フィルタ装置 3と同様に構成されている。
[0068] 図 12は、本発明の第 3の実施形態に係るデュプレクサを示す模式的平面図である 。第 3の実施形態のデュプレクサ 101は、圧電基板 102を有する。圧電基板 102は、 第 1の実施形態と同様に、 40± 5° Yカット X伝搬の LiTaOカゝらなる。第 3の実施形
3
態のデュプレクサ 101は、受信側の弾性表面波フィルタ装置 103が第 1の実施形態 の受信側の弾性表面波フィルタ装置 3と異なることを除いては、第 1の実施形態と同 様とされている。従って、同一部分については同一の参照番号を付することにより、そ の説明を省略する。
[0069] 本実施形態のデュプレクサ 101もまた、 WCDMA用のバランス型のデュプレクサで あり、アンテナ端子 2、不平衡信号端子 5、第 1,第 2の平衡信号端子 6, 7及び送信 端子 8を有する。
[0070] 本実施形態では、受信側フィルタを構成している弾性表面波フィルタ装置 103は、 不平衡信号端子 5に接続された 1ポート型弾性表面波共振子 15を有する。そして、 1 ポート型弾性表面波共振子 15を介して不平衡信号端子 5に接続されるように、第 1 〜第 3の、すなわち 3個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 111〜113が設けら れている。第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 111〜113は、それぞ れ、表面波伝搬方向に沿って配置された第 1,第 2,第 3の IDTl l la〜l l lc, 112a 〜112c, 113a〜113cを有する。また、 3個の IDT111a〜： L 11cが設けられている 領域の表面波伝搬方向両側に反射器 11 Id, l l leが設けられている。第 2,第 3の 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 112, 113においても、同様に、反射器 112d, 112e, 113d, 113e力 ^設けられて!/ヽる。
[0071] 第 3の実施形態では、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 111〜11 3の中央の第 2の IDT11 lb〜： L 13bの各一端が共通接続され、 1ポート型弾性表面 波共振子 15を介して不平衡信号端子 5に接続されており、 IDT11 lb〜 113bの各 他端がグラウンド電位に接続されて 、る。
[0072] また、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 111の第 1,第 3の IDTl l la, 11 lcの各一端と、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部の第 1の IDT112aの 一端とが共通接続され、第 1の平衡信号端子 6に接続されており、 IDTl l la, 111c , 112aの各他端はグラウンド電位に接続されて 、る。
[0073] また、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 112の第 3の IDT112cと、第 3の 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 113の第 1,第 3の IDT113a, 113cの各一端 が共通接続されて第 2の平衡信号端子 7に接続されており、 IDT112c及び IDT113 a, 113cの各他端がグラウンド電位に接続されて 、る。
[0074] そして、 IDTl l la, 111c, 112aから出力される信号の位相と、 IDT112c及び ID T113a, 113c力ら出力される信号の位ネ目カ 180° 異なるように、 IDTl l la, 111c 及び IDT112aに対し、 IDT112c及び IDT113a, 113c力極性を反転されている。 それによつて、平衡—不平衡変 能が実現されている。なお、第 1の平衡信号端 子 6における入力信号に対する出力信号の位相と第 2の平衡信号端子 7における入 力信号に対する出力信号の位相とが 180° 異なるように IDTの向きを調整する構成 は、上記図示の構成に限定されるものではない。
[0075] また、本実施形態においても、第 1の実施形態と同様に、直列重み付法により平衡 度の改善が図られている。すなわち、第 2の平衡信号端子 7に接続されている IDT1 12c及び IDT113a, 113じの第2の10丁1121)側端部または第2の10丁1131)側端部 において、直列重み付が施されている。
[0076] 本実施形態では、上記のように、 3個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 111〜 113を上記のようにして接続して平衡ー不平衡変換機能を実現した弾性表面波フィ ルタ装置 103において、さらに、少なくとも 1つの縦結合共振子型弾性表面波フィル タ 111〜 113の IDTの電極指の対数力 残りの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ の対応する IDTの電極指の対数と異ならされており、それによつて、平衡度の悪化を 招くことなぐ帯域外減衰量の拡大を図ることが可能とされている。これを、具体的な 実験例としての第 3の実施例の実験結果を説明することにより明らかにする。
[0077] 第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 111を以下の設計パラメータで設計し た。なお、 IDTの電極指のピッチで定まる波長 λ ΐとする。
[0078] 電極指の交叉幅： 28. 8 λ ΐ
第 1,第 3の IDTl la, 11cの電極指の本数： 29本
第 2の IDT1 lbの電極指の本数： 51本
反射器 l id, l ieの電極指の本数： 65本
メタライゼーシヨンレシオ： 0. 67
電極膜厚： 0. 106 λ ΐ
第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 112においては、 IDT112cの向き力 I DTI 11cの向きと反転されており、上記直列重み付力 DT112cに設けられているこ と、並びに中央の IDT113bの電極指の本数が 57本とされていることを除いては、上 記と同様の設計パラメータで設計した。
[0079] 第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 113については、第 1,第 3の IDT113a , 113cの向きが、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第 1,第 3の IDT111 a, 111cに対して反転されており、かつ第 1,第 3の IDT113a, 113cに上記直列重 み付が施されて 、ることを除 、ては、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 111 と同様の設計パラメータとした。
[0080] 弾性表面波共振子 15については、 IDTの電極指のピッチで定まる波長 λ Iとすると
、以下の設計パラメータで設計した。
[0081] 電極指の交叉幅： 14. 6 λ ΐ
IDTの電極指の本数： 241本
反射器の電極指の本数： 15本
メタライゼーシヨンレシオ： 0. 58 電極膜厚： 0. 109 λ ΐ
なお、本実施例においても、図 12では、 1個の 1ポート型弾性表面波共振子 15の みを図示したが、設計に際しては、上記の弾性表面波共振子を 3個直列接続した。
[0082] 上記のようにして構成された縦結合共振子型弾性表面波フィルタ装置 103を受信 側フィルタとして有するデュプレクサ 101を作製した。比較のために、図 13に示すデ ュプレクサ 1201を用意した。第 2の比較例のデュプレクサ 1201は、第 1〜第 3の縦 結合共振子型弾性表面波フィルタ 1211〜 1213の中央に位置して 、る IDTの電極 指の対数を全て 53本と等しくしたことを除いては、全て第 3の実施例と同様とした。
[0083] 上記第 3の実施例及び第 2の比較例のアンテナ端子から受信出力端子への伝送 特性を図 14に、送信入力端子力も受信出力端子への伝送特性であるアイソレーショ ン特性を図 15に、平衡信号端子間の振幅差及び位相差を、それぞれ、図 16 (a) , ( b)に示す。なお、図 13〜図 16において、実線が第 3の実施例の結果を、破線が第 2 の比較例の結果を示す。
[0084] 図 14から明らかなように、通過帯域よりも低域側に位置している送信周波数帯じに おける減衰量は、第 2の比較例では 56. OdBであった。これに対して、第 3の実施例 では、 57. OdBであり、 1. OdB改善されている。
[0085] また、前述した 2Tx— Rx帯 Dにおける減衰量は、第 2の比較例と第 3の実施例とで 同等であった。このとき、図 14から明らかように、通過帯域内における挿入損失及び 通過帯域幅は、第 3の実施例と第 2の比較例でほぼ同等であった。また、図 15に示し たアイソレーション特性及び図 16 (a) , (b)に示した振幅差及び位相差についても、 第 3の実施例では、第 2の比較例とほとんど変わらないことがわかる。すなわち、他の 電気的特性を劣化させることなぐ送信側周波数帯における減衰量が拡大されてい ることがわ力る。この理由は、上記第 1の実施形態の場合と同様である。
[0086] 上記のように、第 3の実施例では、 3個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを、 上記のように接続して平衡ー不平衡変換機能を実現した弾性表面波フィルタ装置に おいて、少なくとも 1つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタの少なくとも 1つの IDT の電極指の対数を、他の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの対応の IDTの電極 指の対数と異ならせることにより、通過帯域よりも低い周波数帯域における減衰量を、 平衡度の悪ィ匕を招くことなく大きくし得ることがわかる。
[0087] なお、上記デュプレクサ 101では、受信側フィルタとして、上記弾性表面波フィルタ 装置 103が用いられていたが、図 17に模式的平面図で示す段間フィルタ 121を、上 記弾性表面波フィルタ装置 103により構成してもよい。すなわち、段間フィルタ 121で は、入力端子 122と、第 1,第 2の平衡信号端子 123, 124との間に、上記弾性表面 波フィルタ装置 103と同様の構造が接続されており、それによつて段間フィルタ 121 が実現されている。すなわち、デュプレクサに限らず、縦結合共振子型弾性表面波フ ィルタと、弾性表面波共振子とを組み合わせた段間フィルタとして上記弾性表面波フ ィルタ装置 103を用いてもょ 、。
[0088] また、図 18は、第 3の実施形態の変形例に係る弾性表面波フィルタ装置を示す模 式的平面図である。本変形例の弾性表面波フィルタ装置 131では、第 1〜第 3の縦 結合共振子型弾性波フィルタ 141〜143において、表面波伝搬方向において両側 【こ位置して ヽる第 1,第 3の IDT141a, 141c, 142a, 142c, 143a, 143cの各一端 が共通接続され、 1ポート型弾性表面波共振子 15を介して不平衡信号端子 5に接続 されている。
[0089] 他方、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 142においては、中央に位置し ている第 2の IDT142bが、表面波伝搬方向に 2分割されて、第 1の分割 IDT部 142b 1及び第 2の分割 142b2を有する。そして、第 1の縦結合共振子型弾性表面波フィル タ 141の中央の IDT141bと、上記第 1の分割 IDT部 142b 1とが共通接続されて第 1 の平衡信号端子 6に接続されている。 IDT142bの他端はグラウンド電位に接続され ている。また、上記第 2の分割 IDT部 142b2の一端と、第 3の縦結合共振子型弾性 表面波フィルタ 143の中央の第 2の IDT143bの一端とが共通接続されて第 2の平衡 信号端子 7に接続されて 、る。 IDT143bの他端はグラウンド電位に接続されて 、る。 そして、第 2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 142の他端もグラウンド電位に接 続されている。
[0090] このように、第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 141〜 143において 、第 1,第 3の IDTを不平衡信号端子 5に接続し、中央に位置している第 2の IDTを 平衡信号端子 6または平衡信号端子 7に接続するように構成してもよい。この場合に おいても、第 3の実施形態と同様に、第 1,第 3の縦結合共振子型弾性表面波フィル タ 141〜143における少なくとも 1つの IDTの電極指の対数を、残りの縦結合共振子 型弾性表面波フィルタの対応する IDTの電極指の対数と異ならせることにより、平衡 度を悪化させることなぐ帯域外減衰量の拡大を図ることができる。
[0091] 特に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ 142では、中央に位置している第 2の I DT142bが 2分割されて!ヽるので、 IDT142bの電極指の本数が偶数本である必要 がある。これに対して、 IDT141, 143の中央に位置している第 2の IDT141b, 143b の電極指の本数は奇数本であるため、元々 IDT141b, 143bの電極指の本数は、 I DT142の電極指の本数と異なっている。従って、第 3の実施例において、帯域外減 衰量の拡大をより一層効果的に図るには、第 1,第 3の縦結合共振子型弾性表面波 フィルタ 141, 143の IDT141b, 143bの電極指の対数を、 IDT142bの電極指の本 数に対して 2本以上異ならせることが望ま U、。
[0092] なお、上述してきた第 1〜第 3の実施形態では、弾性表面波フィルタ装置につき説 明してきたが、本発明は、弾性表面波を利用したものに限らず、弾性境界波などの他 の弾性波を利用した弾性波装置であってもよい。すなわち、圧電体と、誘電体の界 面に上述した実施形態と同様の電極構造を形成して、弾性境界波フィルタ装置を構 成してちょい。

Claims

請求の範囲
[1] 圧電基板と、
前記圧電基板上において、弾性波伝搬方向に沿って配置された第 1〜第 3の IDT を有する第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタと、
前記第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタの各入力端子が接続されている 不平衡信号端子と、
前記第 1,第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端子が接続されている第 1 の平衡信号端子と、
前記第 3,第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端子が接続されている第 2 の平衡信号端子とを備え、
前記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信号の 位相と、前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力 信号の位相とが同相とされており、
前記第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信号の 位相と、前記第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力 信号の位相が同相とされており、
前記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信号の 位相が、前記第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力 信号の位相と 180° 異ならされており、
前記第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタの内少なくとも 1つの縦結合共振 子型弾性波フィルタにおいて、少なくとも 1つの IDTの電極指の対数力 他の縦結合 共振子型弾性波フィルタにおける対応の IDTの電極指の対数と異なっていることを 特徴とする、弾性波フィルタ装置。
[2] 前記第 1〜第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタにお 、て、各縦結合共振子型弹 性波フィルタにおける第 1〜第 3の IDTの電極指の対数の和を総対数とするとき、第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタの総対数及び第 3の縦結合共振子型弾性波フィ ルタの総対数が等しくされており、かつ前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの 総対数及び第 4の縦結合共振子型弾性波フィルタの総対数が等しくされており、第 1 の縦結合共振子型弾性波フィルタの総対数と第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタ の総対数とが異なって!/、る、請求項 1に記載の弾性波フィルタ装置。
圧電基板と、
前記圧電基板上において弾性波伝搬方向に沿って配置された第 1〜第 3の IDTを それぞれ有する第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタと、
前記第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタの入力端子が接続されている不 平衡信号端子と、第 1の平衡信号端子と、第 2の平衡信号端子とを備え、
前記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力信号の 位相が、前記第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタにおける入力信号に対する出力 信号の位相と 180° 異なっており、
前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタが、第 1,第 2の出力端子を有し、第 1の 出力端子における入力信号に対する出力信号の位相と、第 2の出力端子における入 力信号に対する出力信号の位相とが 180° 異なっており、
前記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端子における入力信号に対する 出力信号の位相が、前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの第 1の出力端子に おける入力信号に対する出力信号の位相と同相であり、
前記第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端子における入力信号に対する 出力信号の位相と、前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの前記第 2の出力端 子における入力信号に対する出力信号の位相とが同相であり、
前記第 1の平衡信号端子に、前記第 1の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端 子及び第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの第 1の出力端子が接続されており、 前記第 2の平衡信号端子に、前記第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタの出力端 子及び前記第 2の縦結合共振子型弾性波フィルタの第 2の出力端子が接続されてお り、
前記第 1〜第 3の縦結合共振子型弾性波フィルタの内少なくとも 1つの縦結合共振 子型弾性波フィルタにおける少なくとも 1つの IDTの電極指の対数力 他の縦結合共 振子型弾性波フィルタにおける対応の IDTの電極指の対数と異なっていることを特 徴とする、弾性波フィルタ装置。 送信側フィルタと、請求項 1〜3の 、ずれか 1項に記載の弾性波フィルタ装置力ゝらな る受信側フィルタとを備えることを特徴とする、デュプレクサ。
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