(57)【要約】【課題】  低インピーダンスで広帯域が得られる小型の弾性表面波フィルタを提供する。【解決手段】  弾性表面波フィルタ１０は、圧電基板１２上に、すだれ状電極２０からなる入力電極１６と出力電極１８とを配設し、前記入力電極１６および前記出力電極１８を挟み込む位置に反射器３０を配設した共振子フィルタ１４を２組並列接続してなる弾性表面波フィルタ１０であって、前記すだれ状電極２０および前記反射器３０の電極指２２，３２は、斜めに折り曲げられた接続部２４，３４と、前記接続部２４，３４の両端に接続された直線部２６，３６とを有し、第１の前記共振子フィルタ１４ａで得られる通過帯域と、第２の前記共振子フィルタ１４ｂで得られる通過帯域との一部を重ね合わせるとともに、第１の前記共振子フィルタ１４ａで励起される弾性表面波と、第２の前記共振子フィルタ１４ｂで励起される弾性表面波との位相差を１８０度としてなる構成である。【選択図】    図１
2006229754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に、すだれ状電極からなる入力電極と出力電極とを配設し、前記入力電極および前記出力電極を挟み込む位置に反射器を配設した共振子フィルタを２組並列接続してなる弾性表面波フィルタであって、
前記すだれ状電極および前記反射器の電極指は、斜めに折り曲げられた接続部と、前記接続部の両端に接続された直線部とを有し、
第１の前記共振子フィルタで得られる通過帯域と、第２の前記共振子フィルタで得られる通過帯域との一部を重ね合わせるとともに、
第１の前記共振子フィルタで励起される弾性表面波と、第２の前記共振子フィルタで励起される弾性表面波との位相差を１８０度としてなる、
ことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
第１の前記共振子フィルタを構成する前記すだれ状電極の電極ピッチと、第２の前記共振子フィルタを構成する前記すだれ状電極の電極ピッチとが異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。
【請求項３】
第１の前記共振子フィルタにおける前記入力電極と前記出力電極との間と、第２の前記共振子フィルタにおける前記入力電極と前記出力電極との間との差は、
【数１】
2006229754.tif 000007
の関係を満たす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。
【請求項４】
前記電極指に設けられた前記直線部は、弾性表面波の伝搬方向に対して互いに距離Ｌだけ離れており、
前記距離Ｌは、
【数２】
2006229754.tif 000008
の関係を満たす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。
【請求項５】
圧電基板上に、すだれ状電極からなる入力電極と出力電極とを配設し、前記入力電極および前記出力電極を挟み込む位置に反射器を配設した共振子フィルタを複数並列接続してなる弾性表面波フィルタであって、
前記すだれ状電極および前記反射器の電極指は、斜めに折り曲げられた接続部と、前記接続部に接続された直線部とを有し、
一の前記共振子フィルタで得られる低域側の通過帯域における周波数の高い側と、他の一の前記共振子フィルタで得られる高域側の通過帯域における周波数の低い側とを重ね合わせ、且つ、全体として連続した通過帯域を形成するよう前記各共振子フィルタの前記すだれ状電極の電極ピッチを変え、
前記通過帯域が重なり合っている一方の前記共振子フィルタの前記入力電極と前記出力電極との間と、他方の前記共振子フィルタの前記入力電極と前記出力電極との間との差は、
【数３】
2006229754.tif 000009
の関係を満たすことを特徴とする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するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタには、広帯域を得るために、圧電基板上に２組の共振子フィルタを配設し、この共振子フィルタを並列接続したものがある。各共振子フィルタは、圧電基板上にすだれ状電極（ＩＤＴ）からなる入力電極と出力電極とを配設し、この入力電極および出力電極を挟み込む位置に反射器を備えた構成である。そして、このＳＡＷフィルタは、一方の共振子フィルタで高域側の通過帯域を得るとともに、他方の共振子フィルタで低域側の通過帯域を得て、各共振子フィルタに表れる共振を重ね合わせて３重モードを利用して通過帯域を成す構成である（例えば、特許文献１の段落０００５〜０００７、図９を参照）。
【０００３】
またＳＡＷフィルタには、等価的機械結合係数とＱ値の低下を少なくし、且つ高次横モードスプリアスの影響を無くすために、ＩＤＴおよび反射器の電極指にクランクを設け、クランクによって分割された２つの平行部の間隔をλ／４（λ：弾性表面波の波長）としたものがある（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平１０−２４２８０１号公報
【特許文献２】特開昭６０−４３９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＡＷフィルタは、５０Ωに整合するために、低インピーダンスであることが要求されており、この低インピーダンス化のためにはＩＤＴの交差幅を大きくすればよいことが知られている。ところが交差幅を大きくするとＳＡＷの伝搬する方向と垂直にエネルギーが分布し、横モードの共振が発生する。この横モードの共振によって、ＳＡＷフィルタのフィルタ特性に横モードスプリアスが発生し、フィルタ特性を劣化させてしまう。なお横モードスプリアスは、交差幅を大きくするほど、フィルタ特性の中心周波数に近い位置に表れる。
【０００５】
このため圧電基板上に２組の共振子フィルタを配設したＳＡＷフィルタでは、低インピーダンスを得るとともに、横モードスプリアスの影響を受けることのない設計をするのは困難であった。
【０００６】
またＳＡＷフィルタには、低インピーダンス化のために、圧電基板上に複数の共振子フィルタを配設して、各共振子フィルタにおけるＩＤＴの交差幅を小さくし、ＳＡＷフィルタ全体として交差幅を大きくした構成のものがある。しかし、この構成では複数の共振子フィルタが圧電基板上に配設されるので、ＳＡＷフィルタを小型化できない問題点があった。
【０００７】
さらにＳＡＷフィルタには、横モードスプリアスを抑えるために、ＩＤＴを重み付けした構成のものがある。具体的にはＩＤＴにアポタイズ電極を採用していた。しかしＩＤＴに重み付けをすると交差幅が小さくなるので、インピーダンスが大きくなる問題点があった。
【０００８】
なおＳＡＷフィルタのＩＤＴにクランクを設け、このクランクによって分割された２つの平行部の間隔をλ／４としたものを実際に作製してフィルタ特性を評価すると、全くフィルタ特性が得られなかった。
本発明は、低インピーダンスで広帯域が得られる小型の弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る弾性表面波フィルタは、圧電基板上に、すだれ状電極からなる入力電極と出力電極とを配設し、前記入力電極および前記出力電極を挟み込む位置に反射器を配設した共振子フィルタを２組並列接続してなる弾性表面波フィルタであって、前記すだれ状電極および前記反射器の電極指は、斜めに折り曲げられた接続部と、前記接続部の両端に接続された直線部とを有し、第１の前記共振子フィルタで得られる通過帯域と、第２の前記共振子フィルタで得られる通過帯域との一部を重ね合わせるとともに、第１の前記共振子フィルタで励起される弾性表面波と、第２の前記共振子フィルタで励起される弾性表面波との位相差を１８０度としてなる、ことを特徴としている。
【００１０】
各共振子フィルタの交差幅は各直線部における交差幅の和であるから、共振子フィルタ全体の交差幅を小さくすることなく各直線部の交差幅を小さくすることができる。したがってＳＡＷフィルタは、低インピーダンス化ができるとともに、横モードスプリアスの影響を無くすことができ、小型化することができる。また第１共振子フィルタで得られる通過帯域と、第２共振子フィルタで得られる通過帯域とをずらし、これらの通過帯域の一部分を重ね合わせているので、広帯域のＳＡＷフィルタが得られる。さらに第１共振子フィルタと第２共振子フィルタとで弾性表面波の位相差が１８０度ずれているので、低域側の通過帯域における高域側の共振点と、高域側の通過帯域における低域側の共振点とを同位相にすることができる。
【００１１】
また第１の前記共振子フィルタを構成する前記すだれ状電極の電極ピッチと、第２の前記共振子フィルタを構成する前記すだれ状電極の電極ピッチとが異なることを特徴としている。これにより各共振子フィルタで励起される弾性表面波の波長が変わるので、各共振子フィルタの通過帯域を低域側または高域側に移動させることができる。そしてこの移動量を調整すると、低域側の通過帯域における周波数の高い側と、高域側の通過帯域における周波数の低い側とを重ね合わせることができる。
【００１２】
また第１の前記共振子フィルタにおける前記入力電極と前記出力電極との間と、第２の前記共振子フィルタにおける前記入力電極と前記出力電極との間との差は、
【数４】
2006229754.tif 000003
の関係を満たすことを特徴としている。
【００１３】
これにより各共振子フィルタで励起される弾性表面波の位相差を１８０度にすることができるので、低域側の通過帯域において周波数の高い側に表れる共振点と、高域側の通過帯域において周波数の低い側に表れる共振点とを同位相にできる。そして、これらの共振点を重ね合わせても互いに打ち消し合うことがないので、ＳＡＷフィルタのフィルタ特性は、３つの共振点を利用した通過帯域が得られる。
【００１４】
また前記電極指に設けられた前記直線部は、弾性表面波の伝搬方向に対して互いに距離Ｌだけ離れており、前記距離Ｌは、
【数５】
2006229754.tif 000004
の関係を満たすことを特徴としている。すなわち、すだれ状電極の各電極指に設けられる各直線部の互いの距離Ｌ１と、反射器の各電極指に設けられる各直線部の互いの距離Ｌ２とは、数式５を満たす関係を有している。これによりＳＡＷフィルタは、横モードスプリアスの影響が無くなり、良好なフィルタ特性が得られる。
【００１５】
また圧電基板上に、すだれ状電極からなる入力電極と出力電極とを配設し、前記入力電極および前記出力電極を挟み込む位置に反射器を配設した共振子フィルタを複数並列接続してなる弾性表面波フィルタであって、前記すだれ状電極および前記反射器の電極指は、斜めに折り曲げられた接続部と、前記接続部に接続された直線部とを有し、一の前記共振子フィルタで得られる低域側の通過帯域における周波数の高い側と、他の一の前記共振子フィルタで得られる高域側の通過帯域における周波数の低い側とを重ね合わせ、且つ、全体として連続した通過帯域を形成するよう前記各共振子フィルタの前記すだれ状電極の電極ピッチを変え、前記通過帯域が重なり合っている一方の前記共振子フィルタの前記入力電極と前記出力電極との間と、他方の前記共振子フィルタの前記入力電極と前記出力電極との間との差は、
【数６】
2006229754.tif 000005
の関係を満たすことを特徴としている。
【００１６】
これによりＳＡＷフィルタは、低インピーダンス化ができるとともに、横モードスプリアスの影響を無くすことができ、小型化することができる。また各共振子フィルタで得られる通過帯域をずらし、これらの通過帯域の一部分を重ね合わせているので、広帯域のＳＡＷフィルタが得られる。さらに各共振子フィルタで励起される弾性表面波の位相差が１８０度ずれているので、低域側の通過帯域における高域側の共振点と、高域側の通過帯域における低域側の共振点とを同位相にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタの最良の実施形態について説明する。図１は弾性表面波フィルタの説明図である。ＳＡＷフィルタ１０は、圧電基板１２上に２組の共振子フィルタ１４（第１共振子フィルタ１４ａ、第２共振子フィルタ１４ｂ）を設けた構成である。
【００１８】
各共振子フィルタ１４は、圧電基板１２上に、すだれ状電極（ＩＤＴ２０）からなる入力電極１６と出力電極１８とが配設され、この入力電極１６および出力電極１８を挟み込む位置に反射器３０が配設された構成である。そして２組の共振子フィルタ１４は、並列接続されている。具体的には、第１共振子フィルタ１４ａの入力電極１６と第２共振子フィルタ１４ｂの入力電極１６とが電気的に接続されるとともに、第１共振子フィルタ１４ａの出力電極１８と第２共振子フィルタ１４ｂの出力電極１８とが電気的に接続される。
【００１９】
ＩＤＴ２０は、互いに噛み合う一対の櫛歯からなり、櫛歯は、複数の電極指２２を有するとともに、これらの一端を短絡させた構成である。そして各電極指２２には、斜めに折り曲げられた接続部２４が設けられ、各電極指２２を複数の直線部２６（２６ａ，２６ｂ）に分割している。すなわち各電極指２２は、接続部２４と、この接続部２４の両端に接続された直線部２６とを備えている。この接続部２４は、その長さが短い方が好ましい。そして１つの電極指２２に設けられた各直線部２６は、ＳＡＷの伝搬方向に沿って離れており、その距離Ｌ１は、３λ／８≦Ｌ１≦５λ／８の関係を満たすようになっている。ここでλはＳＡＷの波長を示す。なお図１では、距離Ｌ１＝λ／２となっている。また共振子フィルタ１４の交差幅は、直線部２６ａの交差幅ａ１と、直線部２６ｂの交差幅ａ２との和である。
【００２０】
反射器３０は、複数の電極指３２がＳＡＷの伝搬方向に所定のピッチで配設され、その電極指３２の両端部が短絡された構成である。各電極指３２には、斜めに折り曲げられた接続部３４が設けられており、各電極指３２を複数の直線部３６に分割している。すなわち各電極指３２は、接続部３４と、この接続部３４の両端に接続された直線部３６とを備えている。この接続部３４は、その長さが短い方が好ましい。そしてＩＤＴ２０に設けられた接続部２４と、反射器３０に設けられた接続部３４とは、ＳＡＷの伝搬方向に沿って配置されている。反射器３０の１つの電極指３２に設けられた各直線部３６は、ＳＡＷの伝搬方向に沿って離れており、その距離Ｌ２は、３λ／８≦Ｌ２≦５λ／８の関係を満たすようになっている。なお図１では、距離Ｌ２＝λ／２となっている。
【００２１】
そしてＳＡＷフィルタ１０では、第１共振子フィルタ１４ａの中心周波数と第２共振子フィルタ１４ｂの中心周波数とを異なったものにして、第１共振子フィルタ１４ａで得られる通過帯域と第２共振子フィルタ１４ｂで得られる通過帯域との一部を重ね合わせている。すなわち第１共振子フィルタ１４ａおよび第２共振子フィルタ１４ｂのいずれか一方を基準にすると、他方の通過帯域が高域側または低域側にずれている。そして第１共振子フィルタ１４ａの中心周波数と第２共振子フィルタ１４ｂの中心周波数とを変えるためには、第１共振子フィルタ１４ａと第２共振子フィルタ１４ｂとでＳＡＷの波長を変えればよい。具体的には、第１共振子フィルタ１４ａを構成するＩＤＴ２０の電極ピッチと、第２共振子フィルタ１４ｂを構成するＩＤＴ２０の電極ピッチとを異なるものにすればよい。また第１共振子フィルタ１４ａの交差幅と、第２共振子フィルタ１４ｂの交差幅とを異なるものにしてもＳＡＷの波長を変えることが可能である。
【００２２】
またＳＡＷフィルタ１０では、第１共振子フィルタ１４ａで励起されるＳＡＷと、第２共振子フィルタ１４ｂで励起されるＳＡＷとの位相差を１８０度としている。この位相差を得るために、第１共振子フィルタ１４ａの入力電極１６と出力電極１８との距離Ｄ１と、第２共振子フィルタ１４ｂの入力電極１６と出力電極１８との距離Ｄ２との差は、数式７の関係を満たすものとなっている。
【数７】
2006229754.tif 000006
このような関係を満たす距離Ｄ１と距離Ｄ２とは、例えば距離Ｄ１＝λ／２であり、距離Ｄ２＝λであればよい。
【００２３】
次に、ＳＡＷフィルタ１０の動作について説明する。図２は各共振子フィルタで得られるフィルタ特性の説明図である。まず電気信号が入力電極１６に印加されると、各共振子フィルタ１４にＳＡＷが励起される。このＳＡＷは、直線部２６，３６と交差する方向に伝搬し、反射器３０で反射される。したがってＳＡＷの振動エネルギーは、外部に漏れずに閉じ込められる。そして各共振子フィルタ１４では、交差幅ａ１の部分と交差幅ａ２の部分とを直線部２６，３６と交差する方向に伝搬するＳＡＷが結合し、全体として１つの波が励起される。このようなＳＡＷは、出力電極１８に到達すると電気信号に変換されて出力される。
【００２４】
そして第１共振子フィルタ１４ａと第２共振子フィルタ１４ｂとは、それぞれの中心周波数を異なるものにして、第１共振子フィルタ１４ａで得られる通過帯域の一部と、第２共振子フィルタ１４ｂで得られる通過帯域の一部とを重ね合わされるようにしている。また第１共振子フィルタ１４ａと第２共振子フィルタ１４ｂとでは、ＳＡＷの位相差が１８０度ずれているので、低域側の通過帯域における低域側の共振点（図２の矢印Ａ）と、高域側の通過帯域における高域側の共振点（図２の矢印Ａ’）とが同位相になる。また低域側の通過帯域における高域側の共振点（図２の矢印Ｂ）と、高域側の通過帯域における低域側の共振点（図２の矢印Ｂ’）とが同位相になる。
【００２５】
具体的な一例としては、次のようになる。すなわち第１共振子フィルタ１４ａの中心周波数を低域側にずらして図２の実線に示す通過帯域とし、この通過帯域における低域側の共振点（図２の矢印Ａ）の位相を０度とし、高域側の共振点（図２の矢印Ｂ）の位相を１８０度とする。また第２共振子フィルタ１４ｂの中心周波数を高域側にずらして図２の点線に示す通過帯域とし、この通過帯域における低域側の共振点（図２の矢印Ｂ’）の位相を１８０度とし、高域側の共振点（図２の矢印Ａ’）の位相を０度とする。なお第１共振子フィルタ１４ａの中心周波数または第２共振子フィルタ１４ｂの中心周波数を移動させる量は、図２に示す矢印Ｂと矢印Ｂ’とが重なるように、すなわち低域側の通過帯域における周波数の高い側の共振点と、高域側の通過帯域における周波数の低い側の共振点とが重なるような移動量にすればよい。
【００２６】
また他の例としては、図２の実線で示す低域側の通過帯域を第２共振子フィルタ１４ｂで得るとともに、図２の点線で示す高域側の通過帯域を第１共振子フィルタ１４ａで得てもよい。さらに図２の矢印Ａおよび矢印Ａ’で示す共振点の位相が１８０度であり、図２の矢印Ｂおよび矢印Ｂ’で示す共振点の位相が０度であってもよい。
【００２７】
そしてＳＡＷフィルタ１０で得られるフィルタ特性は、第１共振子フィルタ１４ａの出力電極１８と第２共振子フィルタ１４ｂの出力電極１８とが接続されているので、これらの共振子フィルタ１４で得られるフィルタ特性を合成したものになる。図３はＳＡＷフィルタで得られるフィルタ特性の説明図である。ＳＡＷフィルタ１０のフィルタ特性は、各共振子フィルタ１４から出力されるフィルタ特性を合成させたものであるから、３つの共振点で通過帯域を形成し、広帯域となる。そして図２に示す矢印Ｂと矢印Ｂ’とは同位相なので互いに打ち消しあうことがなく、また矢印Ｂと矢印Ｂ’とを重ねているので通過帯域にリップルが生じることはない。
またＳＡＷフィルタ１０は、通過帯域から減衰域への立ち下がり（図３の矢印Ｃ）に急峻なものが得られる。
【００２８】
このようなＳＡＷフィルタ１０では、第１共振子フィルタ１４ａで励起されるＳＡＷの波長と第２共振子フィルタ１４ｂで励起されるＳＡＷの波長とを変えているので、第１共振子フィルタ１４ａの中心周波数と第２共振子フィルタ１４ｂの中心周波数とを異なるものにできる。また、これらの共振子フィルタ１４のいずれか一方で得られる低域側の通過帯域に表れる共振点のうちの高域側のものと、他方で得られる高域側の通過帯域に表れる共振点のうちの低域側のものとを重ね合わせることができる。
【００２９】
また第１共振子フィルタ１４ａの入力電極１６と出力電極１８との距離Ｄ１と、第２共振子フィルタ１４ｂの入力電極１６と出力電極１８との距離Ｄ２とを変えることにより、第１共振子フィルタ１４ａの位相と第２共振子フィルタ１４ｂの位相との差を１８０度にすることができる。そして低域側の通過帯域における高域側の共振点と、高域側の通過帯域における低域側の共振点とを同位相にでき、これらの共振点を重ね合わせても互いに打ち消しあうのを防ぐことができる。したがってＳＡＷフィルタ１０のフィルタ特性は、３つの共振点で通過帯域を構成することができ、広帯域を得ることができる。
【００３０】
さらに各共振子フィルタ１４の交差幅は、交差幅ａ１と交差幅ａ２との和である。したがって各共振子フィルタ１４は、全体の交差幅を小さくすることなく各直線部１６の交差幅ａ１，ａ２を小さくできるので、低インピーダンス化ができるとともに、横モードスプリアスの影響を無くすことができる。そしてＳＡＷフィルタ１０を小型化することができる。
【００３１】
さらにまたＳＡＷフィルタ１０のフィルタ特性は、通過帯域から減衰域への立ち下がりが急峻なものなのであり、従来のＳＡＷフィルタの通過帯域から減衰域への立ち下がりに比べて２倍程度良くなっている。したがって本実施形態に係るＳＡＷフィルタ１０では、性能のよいフィルタ特性が得られる。
【００３２】
なお上述した実施形態では、各共振子フィルタ１４の各電極指２２，３２に１つの接続部を設けた構成を説明したが、この形態に限定されることはない。すなわちＳＡＷフィルタは、各共振子フィルタの各電極指に接続部を２つ以上設け、直線部を３つ以上設けた構成にすることができる。図４はＳＡＷフィルタの変形例を示す説明図である。この図４は、各共振子フィルタの各電極指に接続部を２つ以上設け、直線部を３つ以上設けた構成の一例を示すものであり、各電極指２２，３２に接続部２４，３４を２つ設け、直線部２６，３６を３つ設けた構成を示している。そして図４では、各電極指２２，３２に設けられた２つの接続部２４，３４が、その折り曲げ方向を左右交互にした形態を示しているが、左右どちらか一方向のみに折り曲げた形態であってもよい。
【００３３】
また上述した実施形態では、共振子フィルタ１４を２つ設けた形態であるが、共振子フィルタを３つ以上設けた形態にすることもできる。共振子フィルタを３つ以上設けると、ＳＡＷフィルタのフィルタ特性をさらに広帯域にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】弾性表面波フィルタの説明図である。
【図２】各共振子フィルタで得られるフィルタ特性の説明図である。
【図３】ＳＡＷフィルタで得られるフィルタ特性の説明図である。
【図４】ＳＡＷフィルタの変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０………ＳＡＷフィルタ、１４………共振子フィルタ、２０………ＩＤＴ、２２………電極指、２４………接続部、２６………直線部、３０………反射器、３２………電極指、３４………接続部、３６………直線部。
【図１】
2006229754.tif 000010
【図２】
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【図３】
2006229754.tif 000012
【図４】
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