(57)【要約】【課題】高周波化を図った場合でも、耐電力性を高め得る弾性波共振装置を提供する。【解決手段】入力端と出力端との間に、仮想の１個の弾性波共振子を分割することにより構成された、互いに直列接続されているｎ個の弾性波共振子を備える弾性波共振装置であって、隣り合う弾性波共振子の距離である段間距離をＬ、段数をｎ、分割前の仮想の弾性波共振子の交差幅（λ）×電極指の対数Ｎで表されるインピーダンスをＺとし、弾性波共振装置の消費電力の仮想の弾性波共振子を有する構成の消費電力に対する割合である消費電力比をＰとしたときに、段間距離Ｌが下記の式（１）を満たす、弾性波共振装置１。  Ｌ≦｛Ｐ―（３．１９ｎ２×１０−２−１．５７ｎ×１０−１＋１．１７）｝／｛（−１．２０ｎ＋３．３２）Ｚ×１０−６＋（５．１０ｎ−１２．３）×１０−３｝  …式（１）【選択図】図１
2014204181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端と出力端との間において、仮想の弾性波共振子をｎ段に分割することにより構成された、互いに直列に接続されたｎ個（ｎは整数）の弾性波共振子を備える弾性波共振装置であって、
隣り合う弾性波共振子間の距離である段間距離をＬ、段数をｎ、分割前の仮想の弾性波共振子の交差幅（λ）×電極指の対数Ｎで表わされるインピーダンスをＺとし、前記弾性波共振装置の消費電力の前記仮想の弾性波共振子を有する構成の消費電力に対する割合である消費電力比をＰとしたときに、段間距離Ｌが下記の式（１）を満たす、弾性波共振装置。
Ｌ≦｛Ｐ―（３．１９ｎ２×１０−２−１．５７ｎ×１０−１＋１．１７）｝／｛（−１．２０ｎ＋３．３２）Ｚ×１０−６＋（５．１０ｎ−１２．３）×１０−３｝  …式（１）
【請求項２】
入力端と出力端との間の直列腕に設けられた前記ｎ個以上の複数の直列腕共振子と、前記直列腕とグラウンド電位との間に接続された並列腕共振子とを備え、
前記複数の直列腕共振子のうち、ｎ個の直列腕共振子が、請求項１に記載の弾性波共振装置からなる、ラダー型フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波や弾性境界波などを用いた弾性波共振装置及び該弾性波共振装置を有するラダー型フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルタ装置などに様々な弾性波共振子が広く用いられている。例えば下記の特許文献１には、複数の弾性波共振子を用いたラダー型フィルタが開示されている。このラダー型フィルタでは、弾性表面波共振子により直列腕共振子及び並列腕共振子が構成されている。また、１つの直列腕共振子が、互いに直列に接続された３個の共振子に分割されている。すなわち、３段の直列腕共振子に分割することにより、耐電力性が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５６５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のように、従来、１つの弾性波共振子を互いに直列に接続された複数段の弾性波共振子に分割することにより耐電力性を高め得ることが知られている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のラダー型フィルタにおいて、単に１つの直列腕共振子を３段の共振子に直列分割しただけでは、高周波化を図った場合、耐電力性を十分に改善することができないことがわかった。
【０００６】
本発明の目的は、高周波化を図った場合においても耐電力性を十分に高め得る、弾性波共振装置及び該弾性波共振装置を有するラダー型フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の弾性波共振装置は、入力端と出力端との間において、仮想の弾性波共振子をｎ段に分割することにより構成された、互いに直列に接続されたｎ個（ｎは整数）の弾性波共振子を備える。本発明では、隣り合う弾性波共振子間の距離である段間距離をＬ、段数をｎ、分割前の仮想の弾性波共振子の交差幅（λ）×電極指の対数Ｎで表されるインピーダンスをＺとし、弾性波共振装置の消費電力の仮想の上記弾性波共振子を有する構成の消費電力に対する割合である消費電力比をＰとしたときに、段間距離Ｌが下記の式（１）を満たしている。
【０００８】
Ｌ≦｛Ｐ―（３．１９ｎ２×１０−２−１．５７ｎ×１０−１＋１．１７）｝／｛（−１．２０ｎ＋３．３２）Ｚ×１０−６＋（５．１０ｎ−１２．３）×１０−３｝  …式（１）
【０００９】
本発明に係るラダー型フィルタは、入力端と出力端との間の直列腕に設けられたｎ個以上の複数の直列腕共振子と、直列腕とグラウンド電位との間に接続された並列腕共振子とを備えるラダー型フィルタであり、複数の直列腕共振子のうち、ｎ個の直列腕共振子が、請求項１に記載の弾性波共振装置からなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る弾性波共振装置によれば、段間距離Ｌが式（１）を満たしているため、高周波化を図った場合でも、耐電力性を効果的に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る弾性波共振装置の模式的平面図である。
【図２】共振周波数が３．６ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が１００λの場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図３】共振周波数が３．６ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が７０λの場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図４】共振周波数が３．６ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が５０λの場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図５】共振周波数が３．６ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が３０λの場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図６】共振周波数が３．６ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が１０λの場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図７】共振周波数が２．９ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が８０λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図８】共振周波数が２．９ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が５６λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図９】共振周波数が２．９ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が４０λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１０】共振周波数が２．９ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が２４λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１１】共振周波数が２．９ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が８λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１２】共振周波数が２．４ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が６６．７λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１３】共振周波数が２．４ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が４６．７λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１４】共振周波数が２．４ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が３３．３λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１５】共振周波数が２．４ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が２０．０λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１６】共振周波数が２．４ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が６．７λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１７】共振周波数が１．８ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が５０λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１８】共振周波数が１．８ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が３５λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図１９】共振周波数が１．８ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が２５λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図２０】共振周波数が１．８ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が１５λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図２１】共振周波数が１．８ＧＨｚである弾性波共振子において、段間距離が５λである場合の弾性波共振装置の段数と消費電力との関係の理想値とシミュレーション結果とを示す図である。
【図２２】共振周波数が３．６ＧＨｚであり、λ＝１．０μｍ、段間距離Ｌが５０λである１段の弾性波共振子における周波数と消費電力との関係を示す図である。
【図２３】共振周波数が３．６ＧＨｚであり、λ＝１．０μｍ、段間距離Ｌが５０λである２段の弾性波共振子における周波数と消費電力との関係を示す図である。
【図２４】共振周波数が３．６ＧＨｚであり、λ＝１．０μｍ、段間距離Ｌが５０λである３段の弾性波共振子における周波数と消費電力との関係を示す図である。
【図２５】共振周波数が３．６ＧＨｚであり、λ＝１．０μｍ、段間距離Ｌが５０λである４段の弾性波共振子における周波数と消費電力との関係を示す図である。
【図２６】共振周波数が３．６ＧＨｚであり、λ＝１．０μｍ、段間距離Ｌが５０λである５段の弾性波共振子における周波数と消費電力との関係を示す図である。
【図２７】共振周波数が３．６ＧＨｚであり、λ＝１．０μｍ、段間距離Ｌが５０λである６段の弾性波共振子における周波数と消費電力との関係を示す図である。
【図２８】２段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力比との関係を示す図である。
【図２９】３段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力比との関係を示す図である。
【図３０】４段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力比との関係を示す図である。
【図３１】５段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力比との関係を示す図である。
【図３２】６段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力比との関係を示す図である。
【図３３】２段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力と、インピーダンスＺ＝Ｗ×Ｎとの関係を示す図である。
【図３４】３段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力と、インピーダンスＺ＝Ｗ×Ｎとの関係を示す図である。
【図３５】４段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力と、インピーダンスＺ＝Ｗ×Ｎとの関係を示す図である。
【図３６】５段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力と、インピーダンスＺ＝Ｗ×Ｎとの関係を示す図である。
【図３７】６段構成の弾性波共振装置における段間距離と消費電力と、インピーダンスＺ＝Ｗ×Ｎとの関係を示す図である。
【図３８】シミュレーションにより得られた消費電力比と、式（１）により求められた消費電力比との関係を示す図である。
【図３９】交差幅Ｗ（λ）×Ｎ（対数）を、ＩＤＴ電極の容量との関係を示す図である。
【図４０】弾性波共振子における段数と破壊電力比との関係を示す図である。
【図４１】本発明が適用されるラダー型フィルタの一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る弾性波共振装置の模式的平面図である。弾性波共振装置１は、弾性表面波を利用した弾性表面波共振装置である。弾性波共振装置１は、圧電基板２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。この電極構造では、入力電極３と出力電極４との間に、１つの弾性波共振子を３分割することにより構成された３個の弾性波共振子５〜７が設けられている。すなわち、弾性波共振子５〜７が入力電極３と出力電極４との間において直列に接続されている。
【００１４】
弾性波共振子５〜７は、それぞれ、ＩＤＴ電極５ａ〜７ａと、反射器５ｂ，５ｃ〜７ｂ，７ｃとを有する。すなわち、弾性波共振子５〜７は、それぞれ、１ポート型弾性波共振子である。
【００１５】
入力電極３と弾性波共振子５とが線路８により電気的に接続されている。また、弾性波共振子５，６は線路９により、弾性波共振子６，７は線路１０により接続されている。さらに、弾性波共振子７と出力電極４とが線路１１により接続されている。
【００１６】
弾性波共振装置１においては、隣り合う弾性波共振子５，６間の距離及び弾性波共振子６，７間の距離である段間距離をＬとする。段数をｎとするが、本実施形態ではｎ＝３である。分割前の仮想の共振子の交差幅（単位はλ）×電極指の対数で表されるインピーダンスをＺとする。この場合、弾性波共振装置１の消費電力の上記仮想の分割前の弾性波共振子の消費電力に対する割合である消費電力比をＰとしたとき、段間距離Ｌが下記の式（１）を満たしている。
【００１７】
Ｌ≦｛Ｐ―（３．１９ｎ２×１０−２−１．５７ｎ×１０−１＋１．１７）｝／｛（−１．２０ｎ＋３．３２）Ｚ×１０−６＋（５．１０ｎ−１２．３）×１０−３｝  …式（１）
【００１８】
本実施形態では、段間距離Ｌが式（１）を満たすため、後述するように、高周波化を図った場合であっても、耐電力性を効果的に高めることができる。理論的には、１つの仮想の弾性波共振子を直列分割した構成では、分割数すなわち段数が大きくなるにつれ、消費電力は小さくなるはずである。しかしながら、２ＧＨｚ以下の周波数帯では問題にならなかったが、２ＧＨｚを超え、より高周波域に達すると、耐電力性が十分に得られないことがわかった。これを、図２〜図２１を参照して説明する。
【００１９】
なお、前提とした構成は、圧電基板２としてニオブ酸リチウムを用いた各弾性波共振装置についてのものである。
【００２０】
図２〜図６により、共振周波数が３．６ＧＨｚ、すなわち波長λが１．０μｍである弾性波共振装置における段間距離依存性を示す。ここでは、段間距離を、図２では１００λすなわち１００μｍ、図３では７０λすなわち７０μｍ、図４では５０λすなわち５０μｍ、図５では３０λすなわち３０μｍ、図６では、１０λすなわち１０μｍとした。図２〜図６における各段間距離における段数と消費電力との関係について理想値とシミュレーション結果とを示す。理想値とは、上記弾性表面波装置において、共振子を直列分割数で割ることにより求められた設計値である。シミュレーション結果は上記構成の弾性波共振子について、配線の影響を考慮した回路により消費電力をシミュレーションにより求めた値である。
【００２１】
図２〜図６から明らかなように、理想値に比べ、段数が高くなるにつれ消費電力が大きくなることがわかる。すなわち、段数を高めたとしても、段数が高くなるにつれ消費電力が理想値からずれ、大きくなることがわかる。
【００２２】
また、この理想値からのずれの量が、段間距離によって変化することもわかる。図２〜図６によれば、段間距離が大きくなるほどこのずれが大きくなっていることがわかる。
【００２３】
図７〜図１１は、共振周波数２．９ＧＨｚすなわち波長λが１．２５μｍである弾性波共振装置における消費電力と段数との関係の段間距離依存性を示す図である。図７では、段間距離を８０λすなわち１００μｍ、図８では５６λすなわち７０μｍ、図９では４０λすなわち５０μｍ、図１０では２４λすなわち３０μｍ、図１１では８λすなわち１０μｍとしている。
【００２４】
図７〜図１１から、共振周波数２．９ＧＨｚの場合においても、図２〜図６の場合と同様に、段数が高くなるにつれ、消費電力が理想値からずれ、大きくなることがわかる。またこの場合においても、段間距離が大きくなるにつれ、消費電力のずれが大きくなることがわかる。
【００２５】
図１２〜図１６は、共振周波数が２．４ＧＨｚすなわち波長λが１．５０μｍである弾性波共振子における消費電力と段数との関係を示す図である。図１２では、段間距離が６６．７λすなわち１００μｍであり、図１３では４６．７λすなわち７０μｍであり、図１４では３３．３λすなわち５０μｍであり、図１５では２０．０λすなわち３０μｍであり、図１６では６．７λすなわち１０μｍである。図１２〜図１６においても、同様に、段数が大きくなるにつれ、理想値よりも消費電力が大きくなっていることがわかる。また、段間距離が大きくなるにつれ、消費電力のずれ量が大きくなっていることがわかる。
【００２６】
図１７〜図２１は、共振周波数１．８ＧＨｚすなわち波長λが２．００μｍである弾性波共振子における消費電力と段数との関係を示す図である。図１７では、段間距離が５０λすなわち１００μｍであり、図１８では３５λすなわち７０μｍであり、図１９では２５λすなわち５０μｍであり、図２０では１５λすなわち３０μｍであり、図２１では５λすなわち１０μｍである。図１７〜図２１から明らかなように、図１７〜図２１ではシミュレーションによる消費電力値は理想値ほど変わっていないことがわかる。共振周波数１．８ＧＨｚの場合には、上記のように段数が大きくなっても、消費電力はさほど大きくならないことがわかる。
【００２７】
これに対して、図２〜図１６では、段数が大きくなると、消費電力が理想値より大きくなっていた。これは、２．４ＧＨｚ以上と高周波化するに従って、段間の線路の影響を無視できなくなるためと考えられる。
【００２８】
図２２〜図２７は、弾性波共振装置における多段化による消費電力変化を示す図である。ここでは、波長λ＝１．０μｍとしてシミュレーションを行った。また、段間距離Ｌについては５０λ、線路長＝段間距離×（段数−１）とした。共振周波数は３．６ＧＨｚ帯であり、波長λ＝１．０μｍである。図２２〜図２７の横軸は周波数（ＭＨｚ）を、縦軸は１ｍＷの電力を投入した場合の消費電力値を示す。
【００２９】
図２２は１段品すなわち線路長が０λの場合の結果を示す。図２３〜図２７は、それぞれ、２段構成すなわち線路長＝５０λ、３段構成すなわち線路長＝１００λ、４段構成すなわち線路長＝１５０λ、５段構成すなわち線路長＝２００λ、６段構成すなわち線路長＝２５０λの場合の結果を示す。なお図２３〜図２７における１段、２段、３段、４段、５段、６段等の曲線は、それぞれ、各段の共振子の消費電力を示す。すなわち、図２３における実線で示す１段は１段目の消費電力の弾性波共振子であり、一点鎖線で示す２段は２段目の消費電力値を示す。
【００３０】
また、図２３〜図２７においては消費電力理想値を破線で示す。この消費電力理想値とは、弾性表面波装置において、共振子を直列分割数で割ることにより求められた各段数における消費電力を意味する。図２３〜図２７から明らかなように、段数が大きくなるにつれ、消費電力の理想値からのずれが大きくなっていることがわかる。特に、各複数段構成の場合、最終段の弾性波共振子において、消費電力が大きくなっていることがわかる。例えば、図２６では、５段構成において５段目の弾性波共振子における消費電力が３６６０〜３６７０ＭＨｚ付近で大きなピークを示していることがわかる。ここで段数の順番は入力電極から出力電極へ至る順番である。従って、５段構成における５段目の弾性波共振子とは、入力電極側から数えて５段目の弾性波共振子である。
【００３１】
同様に、図２５及び図２７の４段構成及び６段構成においては、それぞれ、４段目及び６段目の弾性波共振子において、消費電力がやはり大きくなっていることがわかる。
【００３２】
本願発明者は、上記図２〜図２７の結果をもとに、消費電力と段間距離との関係を求めた。結果を図２８〜図３２に示す。このシミュレーションでは、横軸を段間距離とし、縦軸を消費電力比とした。消費電力比とは、弾性波共振装置１の消費電力の分割前の１個の対応する弾性波共振子を用いた共振装置の消費電力に対する割合である。図２８は、２段構成、図２９〜図３２には、それぞれ、３段構成、４段構成、５段構成及び６段構成の場合の結果を示す。
【００３３】
図２８〜図３２において、段間距離を種々異ならせた場合の結果に基づき、消費電力比をｙ、段間距離をｘとし、ｙのｘによる依存性を式で表した。結果は図２８〜図３２中に示したように、以下の通りとなる。
【００３４】
図２８：２段構成の場合
ｙ＝１．２６２×１０−３×ｘ＋９．８９５×１０−１
Ｒ２＝４．３９６×１０−１
図２９：３段構成の場合
ｙ＝３．０２６×１０−３×ｘ＋９．７７７×１０−１
Ｒ２＝８．２１５×１０−１
図３０：４段構成の場合
ｙ＝６．２３０×１０−３×ｘ＋１．０３９
Ｒ２＝９．０４５×１０−１
図３１：５段構成の場合
ｙ＝９．０６７×１０−３×ｘ＋１．１７１
Ｒ２＝９．５０１×１０−１
図３２：６段構成の場合
ｙ＝１．１７０×１０−２×ｘ＋１．３３２
Ｒ２＝９．４６６×１０−１
【００３５】
図２８及び図２９に示すように、２段構成及び３段構成では、段間距離を小さくしていくことにより、消費電力比をほぼ１に近づけることができる。これに対して、図３０〜図３２に示すように、４段構成、５段構成及び６段構成の場合、段間距離を１０μｍよりも低めたとしても、消費電力比は１になり難い。これは、消費電力が共振子のインピーダンス依存性を示すからである。この点については、後程説明する。
【００３６】
図２８〜図３２では、各弾性波共振子のインピーダンスＺは固定した。すなわち、インピーダンスＺ＝交差幅Ｗ（λ）×電極指の対数Ｎ（対）で表されるが、このＷ×Ｎ＝１８００とした。また、λについては、０．９〜１．５μｍの間で変化させた。
【００３７】
上記図２８〜図３２の結果から、２段構成〜６段構成におけるＺを固定し、かつλを変更した場合の消費電力Ｐと段間距離Ｌとの関係は以下の通りとなる。
【００３８】
２段構成：Ｐ＝１．２６２Ｌ×１０−３＋９．８９５×１０−１  …式（２ａ）
３段構成：Ｐ＝３．０２６Ｌ×１０−３＋９．７７７×１０−１  …式（２ｂ）
４段構成：Ｐ＝６．２３０Ｌ×１０−３＋１．０３９  …式（２ｃ）
５段構成：Ｐ＝９．０６７Ｌ×１０−３＋１．１７１  …式（２ｄ）
６段構成：Ｐ＝１．１７０Ｌ×１０−２＋１．３３２  …式（２ｅ）
【００３９】
次に、２段構成〜６段構成の弾性波共振装置における消費電力比と段間距離と上記弾性波共振子のインピーダンスＺとの関係を求めた。結果を図３３〜図３７に示す。図３３〜図３７においては、段間距離と消費電力とインピーダンスＺ＝Ｗ×Ｎとの関係が示されている。図３３は２段構成の場合の結果を、図３４〜図３７は、それぞれ、３段、４段、５段及び６段構成の結果を示す。
【００４０】
図３３〜図３７から明らかなように、同じ段数及び段間距離であってもインピーダンスＬ＝Ｗ×Ｎの値が変化すると、消費電力比が変化することがわかる。この図３３〜図３７の各結果を式で表すと以下の式（３ａ）〜式（３ｃ）の通りとなる。なお、２段構成及び３段構成では、図３３及び図３４から明らかなように、インピーダンスＺ＝Ｗ×Ｎを変更しても、その差すなわち消費電力の差はほとんどないため無視し得ると考えられる。
【００４１】
４段構成の場合：図３５
Ｐ＝（−１．７４９Ｚ×１０−６＋９．４４８×１０−３）Ｌ＋１．０３９  …式（３ａ）
５段構成の場合：図３６
Ｐ＝（−２．６５５Ｚ×１０−６＋１．４５４×１０−２）Ｌ＋１．１７１  …式（３ｂ）
６段構成の場合：図３７
Ｐ＝（−４．０５７Ｚ×１０−６＋２．０５０×１０−２）Ｌ＋１．３３２  …式（３ｃ）
【００４２】
前述した式（２ａ）〜式（２ｅ）と、式（３ａ）〜式（３ｃ）と、２段構成及び３段構成の場合、Ｚの変化による消費電力Ｐの差を無視した内容を考慮し、段数をｎとすると、Ｐと、Ｌ、Ｚ及びｎの関係は以下の式の通りとなる。
【００４３】
すなわち、λ≦１．５０μｍであり、かつ共振周波数２．４ＧＨｚ以上の場合、
Ｐ＝｛（−１．２０ｎ＋３．３２）Ｚ×１０−６＋（５．１０ｎ−１２．３）×１０−３｝Ｌ＋３．１９ｎ２×１０−２−１．５７ｎ×１０−１＋１．１７  …式（４）
上記式（４）を変形すると、Ｌ＝｛Ｐ―（３．１９ｎ２×１０−２−１．５７ｎ×１０−１＋１．１７）｝／｛（−１．２０ｎ＋３．３２）Ｚ×１０−６＋（５．１０ｎ−１２．３）×１０−３｝
【００４４】
従って、消費電力比を低減するには、
Ｌ≦｛Ｐ―（３．１９ｎ２×１０−２−１．５７ｎ×１０−１＋１．１７）｝／｛（−１．２０ｎ＋３．３２）Ｚ×１０−６＋（５．１０ｎ−１２．３）×１０−３｝  …式（１）
を満たすように段間距離Ｌを定めればよい。
【００４５】
よって、例えば、Ｐ≦１．２０とするには、式（５）を満たすようにＬ、ｎ及びＺを決定すればよい。
【００４６】
Ｌ（ｎ，Ｚ）≦｛１．２０−３．１９ｎ２×１０−２−１．５７ｎ×１０−１＋１．１７）｝／｛（−１．２０ｎ＋３．３２）Ｚ×１０−６＋（５．１０ｎ−１２．３）×１０−３｝  …式（５）
【００４７】
また、上記式（１）から、例えば１つの弾性波共振子を３段の弾性波共振子に直列分割した構造では、段間距離Ｌは下記の式（６）を満たすように構成すればよいことがわかる。
【００４８】
Ｌ＝（Ｐ−０．９８６）／（−２．８０Ｚ×１０−７＋３．００×１０−３  …式（６）
【００４９】
但し、λ≦１．５０かつ共振周波数は２．４ＧＨｚ以上が上記と同様に前提である。また右辺の分母は正の値となる。
【００５０】
例えば、Ｚ＝４５００の場合、消費電力の悪化を１０％以内に抑えたい場合、以下の通りとなる。すなわち、Ｐ≦１．１とすればよいため、式（６）より、Ｌ≦６５とすればよい。すなわち、段間距離Ｌを６５μｍ以下に設定すればよい。
【００５１】
また、弾性波共振子を４段に直列分割した構成の場合、段間距離Ｌは下記の式（７）で表わされる。
【００５２】
Ｌ＝（Ｐ−１．０５２）／（−１．４８０Ｚ×１０−６＋８．１００×１０−３  …式（７）
【００５３】
ここでも、λは１．５０以下であり、かつ共振周波数は２．４ＧＨｚ以上が前提である。また右辺の分母は正の値となる。
【００５４】
Ｚ＝４５００とし、多段化した場合の消費電力の悪化量を１０％以内に抑えたいとする。この場合、Ｐ≦１．１とすればよいため、式（７）よりＬ≦３３λとすればよい。すなわち、段間距離を３３μｍ以下とすればよい。
【００５５】
以上の通り、本実施形態によれば、高周波化を図った場合においても、耐電力性を効果的に高め得ることがわかる。
【００５６】
なお、確認のためにシミュレーション条件に下記の表１に示すようにλ及びＷ×Ｎを設定し、弾性波共振装置１の消費電力Ｐをシミュレーションにより求めた。このシミュレーション値と、式（４）により求めた消費電力Ｐの値との関係を図３８に示す。図３８から明らかなように、上記式（４）による消費電力値が、弾性波共振装置における消費電力値に高い相関を有していることが確かめられた。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
なお、図３９は、交差幅Ｗ×対数Ｎと、ＩＤＴ電極の容量との関係を示す図である。図３９から明らかなように、Ｗ×Ｎが増加するにつれＩＤＴ電極の容量が大きくなる。すなわち、容量が大きくなるとインピーダンスが小さくなり、消費電力を小さくし得る。Ｗ×Ｎ＝Ｚ、ＩＤＴ電極の容量をＣとすると、図３９より、インピーダンスＺと容量Ｃとの関係は下記の通りとなる。
【００５９】
Ｚ＝（Ｃ＋０．００１６）／０．０００８
【００６０】
図４０は、上記実施形態による段間距離Ｌを調整した場合と、段間距離を調整していない比較例における段数と破壊電力比との関係を示す図である。これは、共振周波数が３．６ＧＨｚの弾性波共振装置について測定した。破壊電力比は、以下の要領でステップアップ耐電力試験を実施し、そのときの１段構成の耐電力を１としたときの各段数の弾性波共振装置の破壊電力の割合を示す。
【００６１】
ステップアップ耐電力試験の方法：消費電力のピークの周波数位置において、小電力から徐々に電力を上げて電力投入して、製品が破壊する電力値を求め、破壊電力とした。
【００６２】
図４０から明らかなように、段間距離を調整していない比較例では、３段以上の複数段構成になると段数が増加しても、破壊電力比が高くならないことがわかる。これに対して、上記実施形態によれば、段数を高めた場合、期待通りに耐電力性を高め得ることがわかる。
【００６３】
本実施形態の弾性波共振装置は、弾性表面波や弾性境界波などの様々な弾性波を利用した弾性波共振装置に適用することができ、またラダー型フィルタの直列腕共振子として好適に用いることができる。図４１は、本発明が適用されるラダー型フィルタの一例を示す回路図である。ラダー型フィルタ２１は、入力端と出力端とを結ぶ直列腕に、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３を有する。また直列腕とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が設けられている。この直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３のうち少なくとも１個の直列腕共振子を、本発明に従って、ｎ個の直列腕共振子を直列に接続した弾性波共振装置により構成することが望ましい。それによって、耐電力性を効果的に高めることができる。
【００６４】
なお、本発明は、ラダー型フィルタ以外の様々な弾性波フィルタにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…弾性波共振装置
２…圧電基板
３…入力電極
４…出力電極
５〜７…弾性波共振子
５ａ…ＩＤＴ電極
５ｂ，５ｃ…反射器
６ａ…ＩＤＴ電極
６ｂ，６ｃ…反射器
７ａ…ＩＤＴ電極
７ｂ，７ｃ…反射器
８〜１１…線路
２１…ラダー型フィルタ
Ｐ１〜Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ３…直列腕共振子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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