(57)【要約】 【課題】  デュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの帯域幅を広げる手段を得る。【解決手段】  圧電基板上に３つのＩＤＴ電極を配置して第１のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを形成し、該第１のトランスバーサル型弾性表面波フィルタに平行して３つのＩＤＴ電極を配置して第２のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを形成し、第１及び第２のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを並列接続して構成するデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタであって、前記第１のトランスバーサル型弾性表面波フィルタの電極間間隙ｄ１と第２のトランスバーサル型弾性表面波フィルタの電極間間隙ｄ３とを互いに異ならせたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。【選択図】  図１
2006261964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って３つのＩＤＴ電極を配置して第一のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを形成し、該第一のトランスバーサル型弾性表面波フィルタに平行して３つのＩＤＴ電極を配置して第二のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを形成し、第一及び第二のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを並列接続して構成するデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、
前記第一のトランスバーサル型弾性表面波フィルタの電極間間隙ｄ１と第二のトランスバーサル型弾性表面波フィルタの電極間間隙ｄ３とを互いに異ならせたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記電極間間隙ｄ１とｄ３との平均値をｄ０、ｎを正の整数（０，１，２・・）としたとき、（ｄ１−ｄ３）／ｄ０の絶対値がｎ×ｄ０より大きく、ｎ×ｄ０＋０．２より小さい値になることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波フィルタに関し、特に帯域幅を広帯域化したデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）は通信分野で広く利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから特に携帯電話等に多く用いられている。図７はトランスバーサル型弾性表面波フィルタの基本的な構成を示す図であって、圧電基板１１の主面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極１２、１３を所定の間隔を隔して配置する。ＩＤＴ電極１２、１３はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の櫛形電極により形成され、ＩＤＴ電極１２の一方の櫛形電極は入力端子ＩＮに接続されると共に、他方の櫛形電極は接地される。さらに、ＩＤＴ電極１３の一方の櫛形電極は出力端子ＯＵＴに接続され、他方の櫛形電極は接地されてトランスバーサル型ＳＡＷフィルタが構成される。
【０００３】
図７に示すような２個のＩＤＴ電極を用いて構成したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ（以下、２ＩＤＴ電極構成と称す）では、ＩＤＴ電極により励振された表面波は左右双方に均等に伝搬するので、本質的に６ｄＢの損失が発生することになる。そこで、挿入損失を低減すべく図８に示すような３個のＩＤＴ電極を用いたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ（以下、３ＩＤＴ電極構成と称す）が提案された。特公平２−１７９６４号公報には３つのＩＤＴ電極を用い弾性表面波素子が開示されている。図７の場合は、中央のＩＤＴ電極１５で励振された表面波は左右双方に伝搬するが、ＩＤＴ電極１５の両側に配置したＩＤＴ電極１４、１６によりピックアップされるので、挿入損失が低減できる利点がある。しかし、帯域幅が若干狭まる欠点もある。
なお、図８では中央のＩＤＴ電極１５を入力ＩＮ、両側のＩＤＴ電極１４、１６を並列接続して出力ＯＵＴとしたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを示したが、ＩＤＴ電極１４、１６を並列接続して入力ＩＮとし、ＩＤＴ電極１５を出力ＯＵＴとしても伝送特性は同じとなる。
【０００４】
図９は、圧電基板２１上に図８に示した３ＩＤＴ電極構成のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを２個（ＴＳ１、ＴＳ２）併置し、これらを並列接続して構成した、所謂デュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの構成を示す平面図である。トランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ１は３つのＩＤＴ電極２２、２３、２４から構成され、トランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ２は３つのＩＤＴ電極２２’、２３’、２４’から構成される。ＩＤＴ電極２２、２２’の一方の櫛形電極をそれぞれ入力ＩＮ１に接続し、ＩＤＴ電極２２、２２’の他方の櫛形電極をそれぞれ接地する。同様にＩＤＴ電極２４、２４’の一方の櫛形電極をそれぞれ入力ＩＮ２に接続し、ＩＤＴ電極２４、２４’の他方の櫛形電極をそれぞれ接地する。さらに、ＩＤＴ２３、２３’の一方の櫛形電極をそれぞれ出力ＯＵＴに接続し、ＩＤＴ電極２３、２３’の他方の櫛形電極をそれぞれ接地して、デュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタを構成する。
【０００５】
図１０は、図９に示したデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタを構成し、終端インピーダンスを設計値からずらしてミスマッチさせ、帯域幅を広げたものの通過域特性である。設計のインピーダンスに整合させた場合の通過域特性に比べ、帯域幅は４％程度広がることになる。
【特許文献１】特公平２−１７９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの構成は、図９に示すようにＩＤＴ電極２２、２３、２４及びＩＤＴ電極２２’、２３’、２４’の電極ピッチλ（励起される弾性表面波の波長に相当）と、それぞれのＩＤＴ電極の間隙ｄとを全て同一として構成しているため、終端インピーダンスをミスマッチさせ帯域を広げても、製造偏差、環境試験等を考慮すると自動料金収受システム（ＥＴＣ）用ＳＡＷフィルタに要求される帯域幅には余裕がないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る弾性表面波フィルタの請求項１の発明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って３つのＩＤＴ電極を配置して第一のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを形成し、該第一のトランスバーサル型弾性表面波フィルタに平行して３つのＩＤＴ電極を配置して第二のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを形成し、第一及び第二のトランスバーサル型弾性表面波フィルタを並列接続して構成するデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、前記第一のトランスバーサル型弾性表面波フィルタの電極間間隙ｄ１と第二のトランスバーサル型弾性表面波フィルタの電極間間隙ｄ３とを互いに異ならせて弾性表面波フィルタを構成することを特徴とする。
請求項２の発明は、前記電極間間隙ｄ１とｄ３との平均値をｄ０、ｎを正の整数（０，１，２・・）としたとき、（ｄ１−ｄ３）／ｄ０の絶対値がｎ×ｄ０より大きく、ｎ×ｄ０＋０．２より小さい値になることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の弾性表面波フィルタは、デュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの上下のトラックの電極間間隙を互いに異ならせて構成するため、フィルタの帯域幅を広帯域化できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明に係る弾性表面波フィルタの実施の形態を示す概略平面図であって、圧電基板１上に表面波の伝搬方向に沿って３つのＩＤＴ電極２、３、４を、それぞれ間隔を隔して配置し、第１の３ＩＤＴ電極のトランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ１を構成する。ＩＤＴ電極２、３、４はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の櫛形電極により形成される。さらに、トランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ１に平行して、ＴＳ１と同様に３つのＩＤＴ電極２’、３’、４’を、それぞれ間隔を隔して配置して、第２の３ＩＤＴ電極のトランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ２を構成する。
そして、ＩＤＴ電極２、２’の一方の櫛形電極をそれぞれ入力ＩＮ１に接続し、ＩＤＴ電極２、２’の他方の櫛形電極をそれぞれ接地する。同様にＩＤＴ電極４、４’の一方の櫛形電極をそれぞれ入力ＩＮ２に接続し、ＩＤＴ電極４、４’の他方の櫛形電極をそれぞれ接地する。さらに、ＩＤＴ３、３’の一方の櫛形電極をそれぞれ出力ＯＵＴに接続し、ＩＤＴ電極３、３’の他方の櫛形電極をそれぞれ接地して、デュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタを構成する。
【００１０】
本発明の特徴は、図１に示すようにトランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ１のＩＤＴ電極２、３、４のそれぞれの間隙をｄ１とし、トランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ２のＩＤＴ電極２’、３’、４’のそれぞれの間隙をｄ３とし、間隙ｄ１とｄ３とを互いに異ならせてデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタを構成したことである。
【００１１】
本発明に到る実験結果を詳細に説明する。圧電基板は１２８°回転ＹカットＬｉＮｂＯ３を用い、中心周波数を４０．０ＭＨｚ、ＩＤＴ電極２、３、４（２’、３’、４’）の電極対数をそれぞれ５、７、５対に設定した。図１に示すトランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ１のＩＤＴ電極２、３、４のそれぞれ間隙ｄ１と、トランスバーサル型弾性表面波フィルタＴＳ２のＩＤＴ電極２’、３’、４’のそれぞれ間隙ｄ３とを異ならせて構成する。そして、ｄ０を間隙ｄ１、ｄ３の平均値、即ちｄ０＝（ｄ１＋ｄ３）／２とし、ｄ１＝ｄ０＋Δ、ｄ３＝ｄ０−Δとする。
【００１２】
図２に破線αで示す曲線は、図１に示すデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、Δを０、即ち間隙ｄ１、ｄ３を共に等しく設定した場合の通過域特性である。図２の一点鎖線βで示す曲線は、Δを0.12×ｄ０、即ちｄ１−ｄ３＝0.24×ｄ０に設定した場合の通過域特性である。図２の実線γはΔを0.06×ｄ０、つまりｄ１−ｄ３＝0.12×ｄ０に設定した場合の通過域特性である。このように上下トラックのＩＤＴ電極間の間隙を互いに異ならせることにより、帯域幅、定損失（フィルタの中心周波数における挿入損失）、帯域内の平坦性が変化することを見出した。
【００１３】
図３は、３ＩＤＴ電極のトランスバーサル型弾性表面波フィルタのフィルタ特性が、電極間隙ｄｉにより変化する様子を説明する図である。図３（ａ）、（ｂ）の左側に示したＩＤＴ電極Ｔが弾性表面波Ｓａｗを励起し、この表面波ＳａｗをＩＤＴ電極Ｒが受信した場合に呈するフィルタ特性は、周知のように単峰特性となる。しかし、ＩＤＴ電極Ｔが励起した弾性表面波Ｓａｗが、ＩＤＴ電極Ｒ、ＩＤＴ電極Ｔにより２度反射されてＩＤＴ電極Ｒによって受信される信号、所謂ＴＴＥの干渉により、フィルタの単峰特性が乱されることになる。図３（ａ）、（ｂ）の右側の図は、ＩＤＴ電極Ｒで受信された信号波を時間（ｔ）軸で表した図で、縦軸は振幅（Ａｍｐ）である。図３（ａ）、（ｂ）の左側の図の電極間隙ｄ１、ｄ３により主信号の遅延時間はそれぞれτ１、τ３となり、ＴＴＥ信号は３τ１、３τ３となる。
図３（ｃ）、（ｄ）は、同図（ａ）、（ｂ）のＩＤＴ電極Ｒで受信された信号波を、周波数（Ｆｒｅｑ）軸で表した図で、縦軸は振幅（Ａｔｔ）である。電極間隙ｄ１、ｄ３により生成されたＴＴＥ１、ＴＴＥ３のそれぞれの遅延時間３τ１、３τ３による干渉を受け、フィルタの単峰特性が乱され、通過域内に遅延時間３τ１、３τ３固有のリップルが生じたフィルタ特性となる。
【００１４】
従って、図３（ａ）、（ｂ）の左側のＩＤＴ電極Ｔ、Ｒをそれぞれ並列接続することにより、図３（ｃ）の通過域内の山と、（ｄ）の通過域内の谷、あるいは（ｃ）の谷と（ｄ）の山が重なるように電極間間隙ｄ１、ｄ３を設定することにより、通過域内のリップルを低減し、帯域幅を広がる可能性がある。
【００１５】
図４は、図１に示したデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの上下トラックの規格化電極間隙差（ｄ１−ｄ３）／ｄ０と、２ｄＢ帯域幅及び定損失との関係を示す図である。図から明らかなように規格化電極間隙差（ｄ１−ｄ３）／ｄ０を適切に設定することにより、定損失を抑えながら帯域幅を広くすることができる。
【００１６】
図５は、図１に示したデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの上側トラックのＴＳ１の通過域特性αと、下側トラックのＴＳ２の通過域特性βと、ＴＳ１及びＴＳ２を並列接続したデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの通過域特性γを重ね書きした図である。上側トラックの電極間隙ｄ１を平均間隙ｄ０より0.06×ｄ０だけ広くすることにより、間隙がｄ０のときよりＴＴＥの干渉が変わり、通過域内のリップルの谷が中心周波数より若干低域側にずれ、フィルタ特性の対称性もくずれ、帯域の中央値も若干低域側にシフトする。一方、下側トラックの間隙ｄ３を平均間隙ｄ０より0.06×ｄ０だけ狭めると、間隙ｄ０のときよりＴＴＥの干渉が変わり、通過域内のリップルの谷が中心周波数より若干高域側にずれ、フィルタ特性の対称性もくずれ、帯域の中央値も若干高域側にシフトする。上下トラックのリップルが逆特性となるので、上下トラックを並列接続すると上下トラックの特性が加算されるので、デュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの通過域特性は平坦になると共に帯域幅を広くすることができる。
【００１７】
図６は、圧電基板に１２８°回転ＹカットＬｉＮｂＯ３を用い、中心周波数を４０．０ＭＨｚ、ＩＤＴ電極２、３、４（２’、３’、４’）の電極対数をそれぞれ５、７、５対、規格化電極間隙差（ｄ１−ｄ３）／ｄ０を０．１２に設定して構成したデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの通過域特性である。図１０に示した従来のデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタに比べて帯域幅は６％広がり、定損失は０．７ｄＢ改善された。
【００１８】
以上では１２８°回転ＹカットＬｉＮｂＯ３を用いて本発明を説明したが、他のカットのＬｉＮｂＯ３についても同様に適用できる。また、他の圧電材料、例えばＬｉＴａＯ３についても本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの構成を示す概略平面図である。
【図２】デュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの通過域特性を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は電極間間隙と遅延時間との関係を説明する図、（ｃ）、（ｄ）は電極間間隙と通過域内のリップルとの関係を説明する図である。
【図４】上下トラックの規格化電極間隙規格化電極間隙と、帯域幅及び定損失との関係を示す図である。
【図５】上下トラックのトランスバーサル型弾性表面波フィルタの特性と並列接続した場合のフィルタ特性である。
【図６】本発明に係るデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの通過域特性を示す図である。
【図７】トランスバーサル型弾性表面波フィルタの基本的な構成を示す平面図である。
【図８】３ＩＤＴ電極のトランスバーサル型弾性表面波フィルタの構成を示す平面図である。
【図９】デュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタの構成を示す平面図である。
【図１０】従来のデュアルトラック型トランスバーサル弾性表面波フィルタで終端インピーダンスをミスマッチさせた場合の通過域特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  圧電基板
２、３、４、２’、３’、４’  ＩＤＴ電極
λ  波長
ｄ１、ｄ３  電極間間隙
ＴＳ１、ＴＳ２  ３ＩＤＴ電極トランスバーサル型弾性表面波フィルタ
【図１】
2006261964.tif 000003
【図２】
2006261964.tif 000004
【図３】
2006261964.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006261964.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006261964.tif 000009
【図８】
2006261964.tif 000010
【図９】
2006261964.tif 000011
【図１０】
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