(57)【要約】【課題】ラダー型弾性波フィルタのＱ値劣化を抑制する。【解決手段】本発明のラダー型弾性波フィルタは、直列共振器と並列共振器とを梯子状に接続したラダー型弾性波フィルタであって、信号経路とグランドとの間に接続されると共に、前記ラダー型弾性波フィルタの通過帯域の２倍以上３倍以下の周波数に減衰極を形成する第１並列共振器及びこれに直列接続されたインダクタと、信号経路とグランドとの間に接続されると共に、前記第１並列共振器より容量の小さい第２並列共振器１９とを備え、前記第２並列共振器１９は互いに音響結合される複数の入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７を有すると共に、前記複数の入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７は直列接続された構成である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列共振器と並列共振器とを梯子状に接続したラダー型弾性波フィルタであって、
信号経路とグランドとの間に接続されると共に、前記ラダー型弾性波フィルタの通過帯域の２倍以上３倍以下の周波数に減衰極を形成する第１並列共振器及びこれに直列接続されたインダクタと、
信号経路とグランドとの間に接続されると共に、前記第１並列共振器の容量より容量の小さい第２並列共振器とを備え、
前記第２並列共振器は互いに音響結合される複数の入出力ＩＤＴ電極対を有すると共に、前記複数の入出力ＩＤＴ電極対は直列接続された構成であるラダー型弾性波フィルタ。
【請求項２】
前記第２並列共振器は互いに音響結合される少なくとも３つの入出力ＩＤＴ電極対を有すると共に、前記少なくとも３つの入出力ＩＤＴ電極対は直列接続された構成である請求項１に記載のラダー型弾性波フィルタ。
【請求項３】
前記第２並列共振器は、前記第２並列共振器の容量より容量の大きい第３並列共振器と前記第１並列共振器との間に接続された請求項１に記載のラダー型弾性波フィルタ。
【請求項４】
前記第２並列共振器は、前記互いに音響結合される複数の入出力ＩＤＴ電極対を複数有すると共にそれらが直列接続されて構成された請求項１に記載のラダー型弾性波フィルタ。
【請求項５】
送信フィルタと前記送信フィルタの通過帯域の高域側に通過帯域を有する受信フィルタとを備えたアンテナ共用器であって、
前記送信フィルタは、請求項１に記載のラダー型弾性波フィルタを備えたアンテナ共用器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラダー型弾性波フィルタと、これを用いたアンテナ共用器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のラダー型弾性波フィルタを図面を用いて説明する。図５は、従来のラダー型弾性波フィルタを搭載したアンテナ共用器の回路ブロック図である。
【０００３】
図５において、従来のアンテナ共用器１０１は、例えばＵＭＴＳシステムのバンド１用のアンテナ共用器で、送信フィルタ１０２とこの送信フィルタ１０２の通過帯域（１９２０ＭＨｚから１９８０ＭＨｚ）の高域側に通過帯域（２１１０ＭＨｚから２１７０ＭＨｚ）を有する受信フィルタ１０３とを備える。送信フィルタ１０２は、入力端子１０４とアンテナ端子１０５との間に接続され、送信信号を入力端子１０４から受けてアンテナ端子１０５から出力する。また、受信フィルタ１０３は、アンテナ端子１０５と出力端子１０６との間に接続された例えば縦モード結合型フィルタ１１８を備え、受信信号をアンテナ端子１０５から受けて出力端子１０６から出力する。また、アンテナ共用器１０１は、送信フィルタ１０２と受信フィルタ１０３との間に接続された移相器１０７とを備え、この移相器１０７によって、送受信間で他方の通過域をハイインピーダンスとし互いのアイソレーション向上を図っている。
【０００４】
送信フィルタ１０２は、直列共振器１０８と並列共振器１０９、１１０とを梯子状に接続したラダー型弾性波フィルタである。なお、アンテナ端子１０５に最も近い直列共振器１０８に並列にキャパシタ１１３を接続することで、この直列共振器１０８の反共振周波数を受信フィルタ１０３の通過帯域より低くコントロールし、所望の特性の受信フィルタ１０３を実現している。
【０００５】
さらに、この送信フィルタ１０２は、アンテナ端子１０５側から順に、信号経路とグランドとの間に接続される第１並列共振器１０９及びこれに直列接続された第１インダクタ１１１と、信号経路とグランドとの間に接続される第３並列共振器１１０及びこれに直列接続された第３インダクタ１１２とを備える。
【０００６】
図６に示す様に、第１並列共振器１０９及びこれに直列接続された第１インダクタ１１１は、送信フィルタ１０２の通過帯域の低域側における隣接周波数帯において減衰極１１４を形成すると共に送信フィルタ１０２の通過帯域の２倍以上３倍以下の周波数に減衰極１１５を形成する。
【０００７】
また、第３並列共振器１１０及びこれに直列接続された第３インダクタ１１２は、送信フィルタ１０２の通過帯域の低域側における周波数帯において減衰極１１６を形成すると共に送信フィルタ１０２の通過帯域の高域側における隣接周波数帯において減衰極１１７を形成する。尚、図６に示す縦軸はフィルタの挿入損失（単位ｄＢ）を示し、横軸は周波数（単位ＭＨｚ）を示す（以下フィルタ特性図において同じ）。
【０００８】
尚、この出願に関する先行文献として、例えば特許文献１、特許文献２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００５−５２１３１９号公報
【特許文献２】特開平９−８５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような従来のアンテナ共用器１０１において、送信フィルタ１０２の特性として、送信フィルタ１０２の通過帯域（１９２０ＭＨｚから１９８０ＭＨｚ）の２倍と３倍の周波数帯（３８４０ＭＨｚから３９６０ＭＨｚと５７６０ＭＨｚから５９４０ＭＨｚ）における減衰量を確保する必要があった。これは、送信フィルタ１０２の入力側に接続されるパワーアンプ（図示せず）において、送信信号の周波数の整数倍、特に２倍と３倍の周波数に高調波ノイズが生成されるからである。
【００１１】
そこで、送信フィルタ１０２の通過帯域の２倍と３倍の周波数帯における減衰量を確保する為の手段として、第１並列共振器１０９と第３並列共振器１１０との間に第１並列共振器１０９の容量より容量の十分小さい並列共振器（図示せず）を接続することにより、減衰極１１５を低周波側に移動させる方法が考えられる。この並列共振器の容量を十分小さくする必要があるのは、この並列共振器の容量が大きい場合、送信フィルタ１０２の挿入損失が増大することに加え、減衰極１１５が低周波側に大きく移動し過ぎて送信フィルタ１０２の通過帯域の３倍の周波数帯の減衰量を確保することができなくなる２つのデメリットがあるからである。
【００１２】
しかしながら、この並列共振器の容量を小さくすべく、並列共振器におけるＩＤＴ電極の交差幅を小さくしたり対数を少なくすると、送信フィルタ１０２の通過帯域内にリップルが生じたり、ロスによるＱ値の劣化が生じるという問題が生じ得る。
【００１３】
そこで本発明は、ラダー型弾性波フィルタのＱ値劣化を抑制すると共に、ラダー型弾性波フィルタの通過帯域の２倍と３倍の周波数帯における減衰量を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そして、この目的を達成するために本発明のラダー型弾性波フィルタは、直列共振器と並列共振器とを梯子状に接続したラダー型弾性波フィルタであって、信号経路とグランドとの間に接続されると共に、前記ラダー型弾性波フィルタの通過帯域の２倍以上３倍以下の周波数に減衰極を形成する第１並列共振器及びこれに直列接続されたインダクタと、信号経路とグランドとの間に接続されると共に、前記第１並列共振器より容量の小さい第２並列共振器とを備え、前記第２並列共振器は互いに音響結合される複数の入出力ＩＤＴ電極対を有すると共に、前記複数の入出力ＩＤＴ電極対は直列接続された構成である。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により、ラダー型弾性波フィルタの入力側に接続されたパワーアンプにおいて、送信信号の周波数の整数倍、特に２倍と３倍の周波数に強い高調波ノイズが生成されても、ラダー型弾性波フィルタの通過帯域の２倍と３倍の周波数帯における減衰量を確保することができる。また、第２並列共振器の容量が他の並列共振器の容量より十分小さくとも、例えばリップルやＱ値劣化による挿入損失増大も抑制し、良好な送信フィルタ特性を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるラダー型弾性波フィルタを搭載したアンテナ共用器の回路ブロック図
【図２】同弾性波素子の送信フィルタ特性図
【図３】同弾性波素子の上面模式図
【図４】同弾性波素子の他の上面模式図
【図５】従来のラダー型弾性波フィルタを搭載したアンテナ共用器の回路ブロック図
【図６】同弾性波素子のフィルタ特性図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における弾性波素子について図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１におけるラダー型弾性波フィルタを搭載したアンテナ共用器１の回路ブロック図である。
【００１８】
図１において、本発明のラダー型弾性波フィルタである送信フィルタ２を搭載したアンテナ共用器１は、例えばＵＭＴＳシステムのバンド１用のアンテナ共用器で、送信フィルタ２とこの送信フィルタ２の通過帯域（１９２０ＭＨｚから１９８０ＭＨｚ）の高域側に通過帯域（２１１０ＭＨｚから２１７０ＭＨｚ）を有する受信フィルタ３とを備える。送信フィルタ２は、入力端子４とアンテナ端子５との間に接続され、送信信号を入力端子４から受けてアンテナ端子５から出力する。また、受信フィルタ３は、アンテナ端子５と出力端子６との間に接続された例えば縦モード結合型フィルタ１８を備え、受信信号をアンテナ端子５から受けて出力端子６から出力する。尚、受信フィルタ３は、出力端子６を２つ有し、これらを用いて受信信号をバランス出力しても良い。さらに、受信フィルタ３はアンテナ端側もしくは受信端側、あるいは両方に信号経路に直列接続された共振器を有しても良い。また、アンテナ共用器１は、送信フィルタ２と受信フィルタ３との間に接続された移相器７とを備え、この移相器７によって、送受信間で他方の通過域をハイインピーダンスとし互いのアイソレーション向上を図っている。
【００１９】
送信フィルタ２は、直列共振器８と並列共振器９、１０、１９とを梯子状に接続したラダー型弾性波フィルタである。なお、アンテナ端子５に最も近い直列共振器８に並列にキャパシタ１３を接続することで、この直列共振器８の反共振周波数を受信フィルタ３の通過帯域より低くコントロールし、所望の特性の受信フィルタ３を実現している。
【００２０】
さらに、この送信フィルタ２は、アンテナ端子５側から順に、信号経路とグランドとの間に接続される第１並列共振器９（２．９６ｐＦ）及びこれに直列接続された第１インダクタ１１（１．５ｎＨ）と、信号経路とグランドとの間に接続される第２並列共振器１９（０．０７４７ｐＦ）及びこれに直列接続された第２インダクタ２０（１．４ｎＨ）と、信号経路とグランドとの間に接続される第３並列共振器１０（０．６ｐＦ）及びこれに直列接続された第３インダクタ１２（１．８ｎＨ）とを備える。
【００２１】
尚、送信フィルタ２において、直列共振器８、第１並列共振器９、第３並列共振器１０、及びキャパシタ１３は、圧電基板の上に形成されている。また、第１インダクタ１１及び第３インダクタ１２は、この圧電基板を搭載する積層フィルタに形成されていても良いし、圧電基板に積層された誘電体層上に形成されていても良い。この圧電基板は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）系、又はタンタル酸リチウム(ＬｉＴａＯ3)系の圧電単結晶基板であり、誘電体層が圧電基板上に形成される場合は、この誘電体層は、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、若しくはこれらの積層構造である。
【００２２】
また、直列共振器８、第１並列共振器９、及び第３並列共振器１０を構成する櫛形電極は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、モリブデン、白金、又はクロムからなる単体金属、若しくはこれらを主成分とする合金、またはこれらの積層構造である。尚、この櫛形電極は、主要波として、例えばＳＨ（Ｓｈｅａｒ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）波やレイリー等の弾性表面波を励振する電極であっても良いし、ラム波等のバルク波を励振させる電極であっても良い。
【００２３】
図２に示す様に、第１並列共振器９及び第１インダクタ１１は、送信フィルタ２の通過帯域の低域側におけるＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）の周波数帯（１７１０ＭＨｚから１８８０ＭＨｚ）で減衰量を確保するために減衰極１４を形成すると共に送信フィルタ２の通過帯域の２倍（１９２０ＭＨｚから１９８０ＭＨｚ）と３倍（３８４０ＭＨｚから３９６０ＭＨｚ）の周波数で減衰量を確保するために２倍以上３倍以下の周波数に減衰極１５を形成する。
【００２４】
また、第２並列共振器１９及び第２インダクタ２０は、上記ＤＣＳの周波数帯での減衰量を更に確保するために、上記減衰極１４の少し低域側に減衰極２１を形成すると共に送信フィルタ２の通過帯域の３倍以上の周波数に減衰極（図示せず）を形成する。また、第１並列共振器９より容量の十分小さい第２並列共振器１９により、減衰極１５を低周波側に移動させ、送信フィルタ２の通過帯域の２倍と３倍の周波数帯における減衰量を２０ｄＢ以上と十分に確保することができる。減衰極１５が低周波側に移動するのは、第１並列共振器９と第２並列共振器１９がインダクタ１１及びインダクタ２０を介し、グランドを経由して互いに電気的に接続される経路ができるためであると考えられる。
【００２５】
また、この第２並列共振器１９の容量を十分小さくする必要があるのは、第２並列共振器１９の容量が大きい場合、送信フィルタ２の低周波数側の挿入損失が増大するデメリットに加え、減衰極１５が低周波側に大きく移動し過ぎて送信フィルタ２の通過帯域の３倍の周波数帯の減衰量を確保することができなくなるからである。
【００２６】
そして、第３並列共振器１０及び第３インダクタ１２は、送信フィルタ２の通過帯域の低域側におけるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の周波数帯(１５７５．４２ＭＨｚ）で減衰量を確保するために減衰極１６を形成すると共に送信フィルタ２の通過帯域の高域側における受信フィルタ３の通過帯域で減衰量を確保するために減衰極１７を形成する。
【００２７】
上記第２並列共振器１９により、送信フィルタ２の入力側に接続されるパワーアンプにおいて、送信信号の周波数の整数倍、特に２倍と３倍の周波数に強い高調波ノイズが生成されても、送信フィルタ２の通過帯域の２倍と３倍の周波数帯における減衰量を確保することができる。
【００２８】
図３に、本実施の形態のラダー型弾性波フィルタにおける第２並列共振器１９の上面模式図を示す。図３において、第２並列共振器１９は、入力部２３と出力部２４との間に直列接続されると共に互いに音響結合される３つの入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７を有する。これら入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７は主要弾性波の伝搬方向に並んで配置され、これら入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７の両端にグレーティング反射器２２が配置される。
【００２９】
第２並列共振器１９のように極端に静電容量が小さな共振器を作成したときに、従来の共振器の構造では、ＩＤＴの対数を極端に少なくするか、交差幅を小さくする必要があった。しかしながら、ＩＤＴの対数を極端に少なくする場合は、電極指の抵抗損によりＱ値が低下したり、対数が少ないことによるリップルが生じたりする問題があった。また、交差幅を極端に小さくした場合には、主要弾性波の漏れによるＱ値低下やニオブ酸リチウムなど横モードスプリアスが生じ易い圧電基板材料においては横モードリップルが生じるという問題があった。本発明のように、第２並列共振器１９が直列接続されると共に互いに音響結合される複数の入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７を有する構成であることにより、１つのＩＤＴ電極対を２つの反射器で挟んだ従来の共振器と比較して、同じ静電容量の共振器を作成した場合一つあたりのＩＤＴ電極対が大きくなるため、Ｑ値低下やリップルの問題を抑制した共振器が得られる。これにより、送信フィルタ２の通過帯域内におけるリップルを抑制すると共に、ロスによるＱ値の劣化を抑制することができる。また、この構成により、第２並列共振器１９の容量を他の第１、第３並列共振器９、１０の容量より十分小さくしても、第２並列共振器１９の耐電力性の劣化を抑制することができるのである。
【００３０】
また、図３に示す様に、第２並列共振器１９は互いに音響結合される少なくとも３つの入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７を有すると共に、これら少なくとも３つの入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７は直列接続された構成であることが望ましい。少なくとも３つの入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７を直列接続させることで、第２並列共振器１９の容量を他の第１、第３並列共振器９、１０の容量より十分小さくすることができるのである。
【００３１】
さらに、図１に示す様に、第２並列共振器１９は、第２並列共振器１９より容量の大きい第１並列共振器９と第３並列共振器１０との間に接続されていることが望ましい。これにより、容量の小さな第２並列共振器１９が、入力端子４からの入力波やアンテナ端からの出力波の反射波によって劣化することを抑制することができる。
【００３２】
さらに、図４に示す様に、第２並列共振器１９は、互いに音響結合される複数の入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７を複数有すると共にそれらが直列接続されて構成された構成であることが望ましい。これにより、第２並列共振器１９の容量を更に小さくすることができるのである。また、従来の共振器でも多段化することで容量を小さくすることができるが、図４に示した構成の方がはるかに小さな面積で所望の容量の共振器を実現できるというメリットがある。
【００３３】
図３、図４に示した第２並列共振器１９を構成する入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７のピッチは必ずしも一定である必要はなく、例えばいずれかの入出力ＩＤＴ電極対２５、２６、２７の端部に位置する入出力ＩＤＴ電極対２５、２７のピッチを他の入出力ＩＤＴ電極対２６のピッチより小さくすることで第２並列共振器１９の共振周波数におけるＱ値をあげることもできる。
【００３４】
また、本実施の形態１のラダー型弾性波フィルタを、このフィルタに接続された半導体集積回路素子(図示せず)と、この半導体集積回路素子（図示せず）に接続された再生装置とを備えた電子機器に搭載しても良い。これにより、電子機器における通信品質を向上することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明にかかるラダー型弾性波フィルタは、Ｑ値劣化を抑制するという特徴を有し、携帯電話等の電子機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  アンテナ共用器
２  送信フィルタ
３  受信フィルタ
４  入力端子
５  アンテナ端子
６  出力端子
７  移相器
８  直列共振器
９  第１並列共振器
１０  第３並列共振器
１１、１２、２０  インダクタ
１３  キャパシタ
１８  縦モード結合型フィルタ
１９  第２並列共振器
【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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