(57)【要約】【課題】本発明は、櫛型電極の本数が多く容量を大きくした場合においても、スプリアスが抑制された広帯域の弾性表面波共振器を提供する。【解決手段】本発明の弾性表面波共振器は、圧電基板１０と、圧電基板１０上に設けられた櫛型電極１１を有する第１の弾性表面波共振器２０と、圧電基板１０上に設けられた櫛型電極１２を有する第２の弾性表面波共振器３０とを備え、第１の弾性表面波共振器２０および第２の弾性表面波共振器３０は、アポダイズが施された構成であって、かつ、並列に接続されており、また、第１の弾性表面波共振器におけるアポダイズの重み付けと第２の弾性表面波共振器におけるアポダイズの重み付けとは異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた櫛型電極を有する第１の弾性表面波共振器と、前記圧電基板上に設けられた櫛型電極を有する第２の弾性表面波共振器とを備え、
前記第１の弾性表面波共振器および前記第２の弾性表面波共振器はアポダイズが施された構成であって、かつ、前記第１の弾性表面波共振器と前記第２の弾性表面波共振器とは並列に接続され、
前記第１の弾性表面波共振器におけるアポダイズの重み付けと前記第２の弾性表面波共振器におけるアポダイズの重み付けとは異なることを特徴とする弾性表面波共振器。
【請求項２】
前記圧電基板がＬｉＮｂＯ3により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波共振器。
【請求項３】
前記圧電基板が−５°から＋３０°の回転Ｙカット基板のＬｉＮｂＯ3により構成され、
前記櫛型電極の上に誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波共振器。
【請求項４】
前記第１の弾性表面波共振器および前記第２の弾性表面波共振器は少なくとも１つの反射器を共用することを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波共振器。
【請求項５】
並列に接続される前記第１の弾性表面波共振器および前記第２の弾性表面波共振器の前記櫛型電極のうちの少なくともいずれかの電極本数が１５０本以下である請求項１に記載の弾性表面波共振器。
【請求項６】
前記第１の弾性表面波共振器における櫛型電極の本数と前記第２の弾性表面波共振器における櫛型電極の本数とは異なることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波共振器。
【請求項７】
前記第１の弾性表面波共振器における櫛型電極の最大交差幅と前記第２の弾性表面波共振器における櫛型電極の最大交差幅とは異なる請求項１に記載の弾性表面波共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などの高周波数帯域の通信機器に用いられる弾性表面波共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広帯域なフィルタ特性を有する弾性表面波共振器の要望が高まっている。一般に、広帯域なフィルタを実現させるためには、電気機械結合係数の大きな材料からなる基板を選択する必要がある。
【０００３】
従来、ＬｉＮｂＯ3基板は電気機械結合係数が大きく、ＳＡＷフィルタの広帯域化に有効である。しかしながら、一般的には、ＬｉＮｂＯ3基板特有の横モードによるスプリアスが発生して帯域内周波数特性を劣化させる。
【０００４】
図８は従来の正規型電極を有する弾性表面波共振器の平面図を示す。図８に示すように、櫛型電極１と反射器２とを有する正規型電極３においては、横モードによりスプリアスが発生する。この場合の特性を図９Ａおよび図９Ｂに示す。すなわち、図９Ａは、図８の弾性表面波共振器の周波数に対する挿入損失を示す通過帯域特性図を示す。また、図９Ｂは、図９Ａの破線で囲んだ領域９ｂを拡大した弾性表面波共振器の通過帯域特性図を示す。
【０００５】
図９Ａおよび図９Ｂより、共振点９ｃと反共振点９ｄとの間に、スプリアスが発生しているのがわかる。この横モードのスプリアスを抑制するために、図１０に示すように弾性表面波共振器をアポダイズする技術が一般的に知られている。すなわち、図１０は、図８とは異なる他の従来の弾性表面波共振器の平面図を示す。図１０に示すように弾性表面波共振器は、所定の周波数特性を得るために２つの櫛型電極１の電極指の交差長を変化させる、いわゆるアポダイズ型に形成されている。
【０００６】
なお、この技術に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。
【０００７】
しかしながら、図１０に示すように櫛型電極１の本数が少ない場合はアポダイズにより横モードを抑制できるものの、櫛型電極１の本数が多い他の従来の弾性表面波共振器を示す図１１のように櫛型電極１の本数が多い場合には、横モードの励振強度も強くなるので、スプリアスを抑制することができない。
【０００８】
また、図１２Ａは、アポダイズを施した櫛型電極本数１５０本の弾性表面波共振器の通過帯域特性図を示し、図１２Ｂは、図１２Ａの破線で囲んだ領域１２ｂを拡大した弾性表面波共振器の通過帯域特性図を示す。
【０００９】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、図９Ａおよび図９Ｂに比べて横モードのスプリアスが抑制されていることが通過帯域特性からわかる。
【００１０】
図１３Ａは、アポダイズを施した櫛型電極本数３００本の弾性表面波共振器の通過帯域特性図を示し、図１３Ｂは、図１３Ａの破線で囲んだ領域１３ｂを拡大した弾性表面波共振器の通過帯域特性図を示す。
【００１１】
図１３Ａおよび図１３Ｂの通過帯域特性を示す弾性表面波共振器は、ＬｉＮｂＯ3基板の上に櫛型電極が形成されたのちに櫛型電極およびＬｉＮｂＯ3基板の表面をシリコン酸化膜（以下、「ＳｉＯ2」とする）で覆った構成からなるものである。基板のカット角としては、回転Ｙカット５°の基板を用いている。この構成にすることにより、弾性表面波共振器の広帯域化、温度特性の良好化が実現できるが、櫛型電極が、例えば３００本程度に多くなると、横モードのスプリアスが抑制しきれない。したがって、弾性表面波共振器を用いてラダー型フィルタを構成する場合に、設計上、弾性表面波共振器の容量を大きくする必要があるが、容量を大きくするために櫛型電極１の本数を多くするとスプリアスが発生するという問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２−１１０１２号公報
【特許文献２】特開平６−８５６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記問題点を解決し、櫛型電極の本数が多く容量を大きくした場合においても、スプリアスが抑制された広帯域の弾性表面波共振器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の弾性表面波共振器は、圧電基板と、圧電基板上に設けられた櫛型電極を有する第１の弾性表面波共振器と、圧電基板上に設けられた櫛型電極を有する第２の弾性表面波共振器とを備えている。そして、第１の弾性表面波共振器および第２の弾性表面波共振器はアポダイズが施された構成であって、かつ、第１の弾性表面波共振器と第２の弾性表面波共振器とは並列に接続されている。また、第１の弾性表面波共振器におけるアポダイズの重み付けと第２の弾性表面波共振器におけるアポダイズの重み付けとは異なる。
【００１５】
上記構成により、櫛型電極の本数の少ない２つの弾性表面波共振器を用いているので、不要な横モードの共振を抑制してスプリアスを抑制できる。さらに、第１の弾性表面波共振器と第２の弾性表面波共振器とを並列に接続しているので、所定の静電容量を確保できる。
【００１６】
したがって、全体として櫛型電極の本数が多くてもスプリアスを抑制しつつ所定の静電容量を有する弾性表面波共振器を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る弾性表面波共振器は、全体として櫛型電極の本数が多くてもスプリアスを抑制し、かつ所定の静電容量を有し、挿入損失も少なく小型化ができる。したがって、周波数フィルタなどをはじめとした電子部品として各種電子機器に用いることができ、各種電子機器の高性能化および小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における弾性表面波共振器の平面図
【図２Ａ】本発明の実施の形態１における弾性表面波共振器の通過帯域特性図
【図２Ｂ】図２Ａの破線で囲んだ領域２ｂを拡大した通過帯域特性図
【図３】本発明の実施の形態１における他の弾性表面波共振器の平面図
【図４】本発明の実施の形態２における他の弾性表面波共振器の平面図
【図５Ａ】本発明の実施の形態２における弾性表面波共振器の通過帯域特性図
【図５Ｂ】図５Ａの破線で囲んだ領域５ｂを拡大した通過帯域特性図
【図６】本発明の実施の形態３における他の弾性表面波共振器の平面図
【図７Ａ】本発明の実施の形態３における弾性表面波共振器の通過帯域特性図
【図７Ｂ】図７Ａの破線で囲んだ領域７ｂを拡大した通過帯域特性図
【図８】従来の正規型電極を有する弾性表面波共振器の平面図
【図９Ａ】図８の弾性表面波共振器の周波数に対する挿入損失を示す通過帯域特性図
【図９Ｂ】図９Ａの破線で囲んだ領域９ｂを拡大した弾性表面波共振器の通過帯域特性図
【図１０】他の従来の弾性表面波共振器の平面図
【図１１】櫛型電極の本数の多い他の従来の弾性表面波共振器の平面図
【図１２Ａ】アポダイズを施した櫛型電極本数１５０本の弾性表面波共振器の通過帯域特性図
【図１２Ｂ】図１２Ａの破線で囲んだ領域１２ｂを拡大した弾性表面波共振器の通過帯域特性図
【図１３Ａ】アポダイズを施した櫛型電極本数３００本の弾性表面波共振器の通過帯域特性図
【図１３Ｂ】図１３Ａの破線で囲んだ領域１３ｂを拡大した弾性表面波共振器の通過帯域特性図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の図面においては、構成をわかりやすくするために電極指の本数を実際よりも少なく示している。さらに、同じ要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における弾性表面波共振器の平面図を示す。
【００２１】
図１に示すように本実施の形態１に示す弾性表面波共振器は、圧電基板１０と、圧電基板１０上に設けられた櫛型電極１１を有する第１の弾性表面波共振器２０と、圧電基板１０上に設けられた櫛型電極１２を有する第２の弾性表面波共振器３０とを備えている。そして、第１の弾性表面波共振器２０および第２の弾性表面波共振器３０は、図１に示すようにアポダイズが施された構成であって、かつ、第１の弾性表面波共振器２０と第２の弾性表面波共振器３０とは並列に接続されている。
【００２２】
すなわち、本実施の形態１に示す弾性表面波共振器は、例えばＬｉＮｂＯ3などの材料からなる圧電基板１０上に、櫛型電極１１、１２と反射器１３、１４、１５、１６とにより構成されている。図１に示すように櫛型電極１１の両側には反射器１３、１４が近接配置され、第１の弾性表面波共振器２０が構成されている。同様に櫛型電極１２の両側には反射器１５、１６が近接配置され、第２の弾性表面波共振器３０が構成されている。さらに、本実施の形態１に示す弾性表面波共振器は、第１の弾性表面波共振器２０と第２の弾性表面波共振器３０とを並列に接続した構成としている。なお、櫛型電極１１、１２には、中央で電極指の交差幅が大きく、端部に進むにしたがい徐々に交差幅が小さくなり、共振器端部で交差幅が０になるアポダイズを施している。ここで、アポダイズとは電極指の交差長を変化させることにより、弾性表面波共振器において所定の周波数特性を得ることができる設計的な手法である。なお、弾性表面波共振器において、広帯域なフィルタ特性を得るためには、圧電基板１０にＬｉＴａＯ3よりも大きな電気機械結合係数が得られるＬｉＮｂＯ3を使用することが好ましい。このような構成とすることにより、弾性表面波共振器は広帯域、かつ低スプリアスの特性を実現することができる。
【００２３】
図２Ａは、このようにして製作した弾性表面波共振器の通過帯域特性図を示し、図２Ｂは、図２Ａの破線で囲んだ領域２ｂを拡大した通過帯域特性図を示す。
【００２４】
ここで、圧電基板１０としては、例えば回転Ｙカット５°の基板を用いており、櫛型電極１１、１２は、例えば表面がＳｉＯ2などのシリコン酸化膜で覆われたＬｉＮｂＯ3基板の上のＳｉＯ2膜の下に形成した構成としている。すなわち、櫛型電極の上にシリコン酸化膜などの誘電体層が形成されている構成としている。このような構成とすることにより、共振器の広帯域化、温度特性の良好化が実現できる。なお、ここで圧電基板は、回転Ｙカット５°の基板を用いたが、−５°から＋３０°の回転Ｙカット基板のＬｉＮｂＯ3を用いて弾性表面波共振器を構成してもよい。このように角度範囲を指定した回転Ｙカットを行うことにより、電気機械結合係数の高い圧電基板を使用することができ、弾性表面波共振器を広帯域のフィルタとして構成することができる。さらに、回転Ｙカットを−５°から＋３０°までの範囲とすることにより、特に電気機械結合係数の高い圧電基板が使用できるため、このような圧電基板を使用することが好ましい。
【００２５】
また、櫛型電極１１、１２の本数は１５０本とし、弾性表面波共振器全体として、図１０に示した従来の櫛型電極本数３００本の弾性表面波共振器と静電容量の値を一致させている。
【００２６】
図２Ａおよび図２Ｂからわかるように、挿入損失を劣化させることなく、共振点付近に見られたスプリアスを抑制できていることがわかる。これは電極本数が少ない櫛型電極１１、１２を有する第１の弾性表面波共振器２０および第２の弾性表面波共振器３０を用いることにより、不要な横モードの共振を抑制しているからである。それとともに、このような第１の弾性表面波共振器２０と第２の弾性表面波共振器３０とを並列に接続することにより、弾性表面波共振器全体として、静電容量を大きくしているからである。
【００２７】
以上の構成とすることにより、スプリアスが抑制され、かつ容量の大きい弾性表面波共振器を実現することができる。これにより、ラダー型フィルタの設計の自由度が向上するという効果が期待できる。
【００２８】
図３は、実施の形態１における他の弾性表面波共振器の平面図を示す。この弾性表面波共振器は、図１と同様に第１の弾性表面波共振器２１と第２の弾性表面波共振器２２とが並列に接続されて構成されている。なお、第１の弾性表面波共振器２１は、櫛型電極２１ａとこれを挟む反射器２１ｂ、２１ｃとから構成されている。また、第２の弾性表面波共振器２２は、櫛型電極２２ａとこれを挟む反射器２２ｂ、２２ｃとから構成されている。
【００２９】
図３に示すように第１の弾性表面波共振器２１および第２の弾性表面波共振器２２における櫛型電極２１ａ、２２ａの交差幅Ｌ１、Ｌ２の関係をＬ１＞Ｌ２と異なるようにすることにより、以下の作用が得られる。
【００３０】
ここで、横モードスプリアスとは弾性波伝搬方向Ｘと直交する方向に定在波が立ち、通過帯域内に生じるスプリアスである。したがって、横モードスプリアスの発生周波数は第１の弾性表面波共振器２１および第２の弾性表面波共振器２２における櫛型電極２１ａ、２２ａの交差幅Ｌ１、Ｌ２に依存する。ここで交差幅Ｌ１、Ｌ２の関係をＬ１＞Ｌ２とすることにより、第１の弾性表面波共振器２１と第２の弾性表面波共振器２２とにおいて横モードスプリアスの発生周波数が異なるようにして、横モードスプリアスを分散させる。このことにより、ある特定の周波数帯域に大きなスプリアスが発生することを抑制することが可能となる。この交差幅を異ならせてスプリアスの発生を抑制することとアポダイズを用いた設計による横モードスプリアス抑制とを組み合わせて弾性表面波共振器を製作することにより、より挿入損失が低減された良好な共振器特性をもつ弾性表面波共振器を実現することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態１において、例として第１の弾性表面波共振器および第２の弾性表面波共振器の櫛型電極の電極本数がそれぞれ１５０本のものを用いた。しかしながら、これらの櫛型電極のうちの少なくともいずれかの電極本数が１５０本以下のものを用いれば、第１の弾性表面波共振器と第２の弾性表面波共振器とを並列に接続することにより、横モードのスプリアス抑制の効果を同様に得ることができる。
【００３２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における弾性表面波共振器の平面図を示す。
【００３３】
本発明の弾性表面波共振器においては、図１に示す櫛型電極１１、１２の間の反射器１４または反射器１５を取り除き、櫛型電極１１、１２の間の反射器１５を共通化する構成としている。すなわち、第１の弾性表面波共振器２１および第２の弾性表面波共振器２２には共用化する反射器１５が設けられている。このような構成とすることにより、実施の形態１の図１に示した弾性表面波共振器をより小型化することができる。
【００３４】
図５Ａは、この弾性表面波共振器の通過帯域特性図を示し、図５Ｂは、図５Ａの破線で囲んだ領域５ｂを拡大した通過帯域特性図を示す。
【００３５】
図５Ａおよび図５Ｂからわかるように、実施の形態１と同様に本実施の形態２の図４に示す弾性表面波共振器においても、横モードのスプリアスが抑制されている。
【００３６】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における弾性表面波共振器の平面図を示す。
【００３７】
本発明の弾性表面波共振器においては、図１に示す櫛型電極１１、１２の間の反射器１４、１５を全て取り除き、櫛型電極１１、１２を近接配置する構成としている。すなわち、第１の弾性表面波共振器２１および第２の弾性表面波共振器２２において、近接配置された櫛型電極１１と櫛型電極１２とを挟んだ反射器１３および反射器１６が共用化された構成としている。このような構成とすることにより、実施の形態１および実施の形態２において示した弾性表面波共振器をさらに小型化することができる。
【００３８】
図７Ａは、この弾性表面波共振器の通過帯域特性図を示し、図７Ｂは、図７Ａの破線で囲んだ領域７ｂを拡大した通過帯域特性図を示す。
【００３９】
図７Ａおよび図７Ｂからわかるように、実施の形態１および実施の形態２と同様に本実施の形態３の図６に示す弾性表面波共振器においても、横モードのスプリアスが抑制されていることがわかる。
【００４０】
なお、本実施の形態１から３において、櫛型電極１１、１２の本数はこれに限るものではなく、アポダイズの重み付けが施された第１の弾性表面波共振器２１と第２の弾性表面波共振器２２とが並列となるように接続された構成であれば同様の効果が得られる。
【００４１】
また、アポダイズの重み付けに関しては、中央で電極指の交差幅が大きく、端部に進むにしたがい徐々に交差幅が小さくなり、共振器端部で交差幅が０になるアポダイズを施しているが、これに限るものではない。横モードのスプリアスの大きさを考慮して、重み付けの強度を変えることにより、より最適な弾性表面波共振器が得られるものである。
【００４２】
また、本実施の形態１から３においては、第１の弾性表面波共振器２１と第２の弾性表面波共振器２２とが２つ並列に接続されているが、これは２つに限るわけではなく２つ以上並列に接続されている構成であればかまわない。
【００４３】
また、第１の弾性表面波共振器２１および第２の弾性表面波共振器２２の構成を等しくしているが、櫛型電極１１、１２の本数や櫛型電極１１、１２の構成、重み付けの構成が互いに異なるものであってもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る弾性表面波共振器は、全体として櫛型電極の本数が多くてもスプリアスを抑制し、かつ所定の静電容量を有し、挿入損失も少なく小型化ができる。したがって、周波数フィルタなどをはじめとした電子部品として各種電子機器に用いることができ、各種電子機器の高性能化および小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  圧電基板
１１，１２，２１ａ，２２ａ  櫛型電極
１３，１４，１５，１６，２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２２ｃ  反射器
２０，２１  第１の弾性表面波共振器
２２，３０  第２の弾性表面波共振器
【図１】
2011160488.tif 000003
【図２Ａ】
2011160488.tif 000004
【図２Ｂ】
2011160488.tif 000005
【図３】
2011160488.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2011160488.tif 000009
【図６】
2011160488.tif 000010
【図７Ａ】
2011160488.tif 000011
【図７Ｂ】
2011160488.tif 000012
【図８】
2011160488.tif 000013
【図９Ａ】
2011160488.tif 000014
【図９Ｂ】
2011160488.tif 000015
【図１０】
2011160488.tif 000016
【図１１】
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【図１２Ａ】
2011160488.tif 000018
【図１２Ｂ】
2011160488.tif 000019
【図１３Ａ】
2011160488.tif 000020
【図１３Ｂ】
2011160488.tif 000021