(57)【要約】      （修正有）【課題】平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、振幅平衡度及び位相平衡度を改善する構造を提供する。【解決手段】圧電膜／低音速膜／高音速膜／支持基板の積層構造を備えた積層基板と、積層基板上において弾性表面波の伝搬方向に沿って順に配置された第１〜第３のＩＤＴ２０１〜２０３とを備えた縦結合共振子型弾性表面波フィルタが２段縦続接続されており、第１段のフィルタの第１のＩＤＴ２０１の一端と第２のフィルタの第１のＩＤＴ２０１の一端が第１の信号ラインにより、第１段フィルタの第３のＩＤＴ２０３の一端と第２段のフィルタの第３のＩＤＴ２０３の一端とが第２の信号ラインによりそれぞれ接続されており、第１の信号ラインを伝搬する電気信号と、第２の信号ラインを伝搬する電気信号とが逆位相である。【選択図】図９
2015109622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電膜／低音速膜／高音速膜／支持基板の積層構造を備えた積層基板と、
前記積層基板上において弾性表面波の伝搬方向に沿って順に配置された第１〜第３のＩＤＴとを備えた縦結合共振子型弾性表面波フィルタが２段縦続接続されており、
第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第２のＩＤＴの一端が不平衡信号端子に接続されており、
第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第２のＩＤＴの一端及び他端が第１，第２の平衡信号端子に接続されており、
第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第１のＩＤＴの一端と第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第１のＩＤＴの一端とが第１の信号ラインにより、第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第３のＩＤＴの一端と第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第３のＩＤＴの一端とが第２の信号ラインによりそれぞれ接続されており、
平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、
前記第１の信号ラインを伝搬する電気信号と、前記第２の信号ラインを伝搬する電気信号とが逆位相であることを特徴とする、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記第２のＩＤＴの電極指の本数が、第１段及び第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの少なくとも一方で偶数本であることを特徴とする、請求項１に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いたことを特徴とする通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタに関し、より詳細には、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機の小型化及び軽量化が進んでいる。そこで、携帯電話機は、構成部品点数の削減、部品の小型化及び機能の複合化が進んでいる。
【０００３】
上記のような状況に鑑み、携帯電話機のＲＦ段に用いられる弾性表面波フィルタに平衡−不平衡変換機能、いわゆるバランの機能を持たせたものが種々提案されている。
【０００４】
図２６は、従来の平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。ここでは、弾性表面波伝搬方向に沿って第１〜第３のＩＤＴ１０１〜１０３が配置されている。ＩＤＴ１０１〜１０３が設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器１０４，１０５が配置されている。ＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０２の隣り合う電極指の中心間距離、及びＩＤＴ１０２とＩＤＴ１０３の隣り合う電極指の中心間距離は、ＩＤＴ１０１〜１０３の電極指ピッチで定められる波長λＩとした場合、いずれも０．７５λＩとされている。ＩＤＴ１０２の両端の電極指１０９，１１０を太くすることにより、ＩＤＴ−ＩＤＴ間のフリーな部分が小さくされ、バルク波の放射による損失が低減されている。なお、図２６において、端子１０６，１０７は、平衡信号端子であり、端子１０８が不平衡信号端子である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタでは、不平衡信号端子１０８と平衡信号端子１０６との間及び不平衡信号端子１０８と平衡端子１０７との間のそれぞれの通過帯域内における伝送特性が、振幅特性において等しくかつ位相が１８０°反転していることが要求される。この振幅特性が等しい条件を振幅平衡度といい、位相が１８０°反転していることの程度が位相平衡度と呼ばれている。
【０００６】
上記振幅平衡度及び位相平衡度は、平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタを、３ポートのデバイスと考え、例えば不平衡入力端子をポート１、平衡出力端子のそれぞれをポート２，ポート３とした場合、以下のように定義される。
振幅平衡度＝｜Ａ｜、但し、Ａ＝｜２０ｌｏｇＳ２１｜−｜２０ｌｏｇＳ３１｜
位相平衡度＝｜Ｂ−１８０｜、但し、Ｂ＝｜∠Ｓ２１−∠Ｓ３１｜
なお、Ｓ２１はポート１からポート２への伝達係数を、Ｓ３１はポート１からポート３への伝達係数を示す。
【０００７】
理想的には、フィルタの通過帯域内において振幅平衡度が０ｄＢであり、位相平衡度は０度とされる必要がある。しかしながら、図２６に示した構成において、平衡−不平衡変換機能を有するフィルタを得ようとすると、ＩＤＴ１０２の電極指の本数が奇数本であるため、平衡信号端子１０６につながっている電極指の数が、平衡信号端子１０７に接続されている電極指の数よりも１本多くなり、平衡度が悪くなるという問題があった。この問題は、特に、フィルタの中心周波数が高くなるほど顕著に現れ、ＤＣＳ用やＰＣＳ用のように１．９ＧＨｚ付近が中心周波数となるフィルタでは、十分な平衡度を得ることができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、振幅平衡度や位相平衡度などの平衡度が改善された平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波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】
【０００９】
本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタは、圧電膜／低音速膜／高音速膜／支持基板の積層構造を備えた積層基板と、前記積層基板上において弾性表面波の伝搬方向に沿って順に配置された第１〜第３のＩＤＴとを備えた縦結合共振子型弾性表面波フィルタが２段縦続接続されており、第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第２のＩＤＴの一端が不平衡信号端子に接続されており、第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第２のＩＤＴの一端及び他端が第１，第２の平衡信号端子に接続されており、第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第１のＩＤＴの一端と第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第１のＩＤＴの一端とが第１の信号ラインにより、第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第３のＩＤＴの一端と第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第３のＩＤＴの一端とが第２の信号ラインによりそれぞれ接続されており、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、前記第１の信号ラインを伝搬する電気信号と、前記第２の信号ラインを伝搬する電気信号とが逆位相であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の特定の局面では、前記第２のＩＤＴの電極指の本数が、第１段及び第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの少なくとも一方で偶数本とされている。
【００１１】
本発明の別の局面では、本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いた通信機が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタによれば、第１〜第３のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタが２段縦続接続されており、第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第２のＩＤＴの一端が不平衡信号端子に接続され、第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第２のＩＤＴの両端が一対の平衡信号端子に接続されている構成において、第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第１のＩＤＴの一端と第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第１のＩＤＴの一端とを接続している第１の信号ラインを伝搬する電気信号と、第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第３のＩＤＴの一端と第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの第３のＩＤＴの一端とを接続している第２の信号ラインを伝搬する電気信号とが逆位相であるため、第２のＩＤＴと、第１，第３のＩＤＴの隣り合う電極指の極性を同じとすることができる。従って、振幅平衡度及び位相平衡度を効果的に改善することができる。
【００１３】
また、本発明において、第１段及び第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの少なくとも一方において、第２のＩＤＴの電極指の本数が偶数本である場合には、より一層振幅平衡度及び位相平衡度を改善することができる。
【００１４】
本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタは、上記のように平衡−不平衡変換機能を有し、かつ一対の平衡信号端子間の平衡度が改善されているので、本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いて通信機を構成することにより、通信機の特性の向上及び小型化を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図。
【図２】図２（Ａ）は、第１の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの圧電膜／低音速膜／高音速膜／支持基板の積層構造を備えた積層基板を示す断面図である。図２（Ｂ）、図２（Ｃ）はその変形例である。
【図３】第１の実施形態の前提となる縦結合共振子型弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図。
【図４】第１の実施形態の前提となる縦結合共振子型弾性表面波フィルタの模式的平面図。
【図５】第１の実施形態及び従来例の振幅平衡度−周波数特性を示す図。
【図６】第１の実施形態及び従来例の位相平衡度−周波数特性を示す図。
【図７】第１の実施形態の第１の変形例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示す模式的平面図。
【図８】第１の実施形態の第２の変形例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示す模式的平面図。
【図９】第１の実施形態の第３の変形例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示す模式的平面図。
【図１０】第１の実施形態の第４の変形例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示す模式的平面図。
【図１１】第１の実施形態の第５の変形例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示す模式的平面図。
【図１２】第２の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図。
【図１３】第２の実施形態の弾性表面波フィルタの変形例を示す模式的平面図。
【図１４】第２の実施形態及び従来例の振幅平衡度−周波数特性を示す図。
【図１５】第２の実施形態及び従来例の位相平衡度−周波数特性を示す図。
【図１６】第２の実施形態の比較のために用意した従来例を説明するための模式的平面図。
【図１７】第２の実施形態の変形例を説明するための模式的平面図。
【図１８】第３の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図。
【図１９】第３の実施形態及び従来例の振幅平衡度−周波数特性を示す図。
【図２０】第３の実施形態及び従来例の位相平衡度−周波数特性を示す図。
【図２１】第４の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図。
【図２２】第４の実施形態及び従来例の振幅平衡度−周波数特性を示す図。
【図２３】第４の実施形態及び従来例の位相平衡度−周波数特性を示す図。
【図２４】第５の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図。
【図２５】本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いて構成される通信機の一例を示す概略ブロック図。
【図２６】従来の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ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。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態としてのＰＣＳ受信用フィルタに用いられる縦結合共振子型弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図である。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２００では、積層基板２００Ａ上に図示の電極構造が構成されている。積層基板２００Ａは、図２に示すように、圧電膜５４／低音速膜５３／高音速膜５２／支持基板５１の積層構造からなる。積層基板２００Ａ上には、ＩＤＴ２０１〜２０３，反射器２０４，２０５が形成されている。
【００１８】
上記圧電膜５４上に、表面波伝搬方向に沿って第１〜第３のＩＤＴ２０１〜２０３が形成されている。ＩＤＴ２０１〜２０３の設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器２０４，２０５が配置されている。これらのＩＤＴ２０１〜２０３及び反射器２０４，２０５は、Ａｌにより構成されている。
【００１９】
すなわち、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２００は、図２６に示した従来の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１００と同様に、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。
【００２０】
なお、図１においては、図を簡潔とするために、電極指の本数は実際の構造よりも少なく示されている。また、ＩＤＴ２０１，２０３の一端が、不平衡信号端子２１２に接続されている。ＩＤＴ２０２の一端が平衡信号端子２１０に、他端が平衡信号端子２１１に接続されている。
【００２１】
本実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２００の詳細な設計を以下に示す。
電極指交叉幅Ｗ＝７８．８λＩ
ＩＤＴ２０１，２０３の電極指の本数…それぞれ２４本
ＩＤＴ２０２の電極指の本数＝４０本
ＩＤＴの波長λＩ＝２．０３μｍ
反射器２０４，２０５の波長λＲ＝２．０５μｍ
反射器２０４，２０５における電極指の本数＝１００本
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔＝０．７７λＩ、但し、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔とは、隣り合うＩＤＴの隣り合う電極指中心間距離をいうものとする。
ＩＤＴ−反射器間隔＝０．５５λＲ、但し、ＩＤＴ−反射器間隔とは、隣り合うＩＤＴと反射器の隣り合う電極指中心間距離をいうものとする。
ＩＤＴのデューティー＝０．６０
反射器のデューティー＝０．６０
電極膜厚＝０．０８λＩ
また、図１に示されているように、ＩＤＴ２０２の両端の電極指２０６，２０７が他の電極指に比べて太くされており、それによってＩＤＴ−ＩＤＴ間隔部のフリーの部分が小さくされている。
【００２２】
本実施形態の特徴は、中央に配置されたＩＤＴ２０２の総電極指数が偶数となっていることと、ＩＤＴ２０２に隣り合うＩＤＴ２０１の電極指２０１ａが信号電極、ＩＤＴ２０２に隣り合うＩＤＴ２０３の電極指２０３ａがアース電極とされていることにある。このように、左右のＩＤＴ２０１，２０３の電極指のうち、中央の第２のＩＤＴ２０２と隣り合う電極指２０１ａ，２０３ａの極性が反転されている理由を、図３及び図４を参照して説明する。
【００２３】
図２６に示した従来の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１００において、中央のＩＤＴ１０２の電極指を１本削除すると、図３に示すように、中央のＩＤＴ１０２Ａの電極指の本数が偶数本となる。しかしながら、ＩＤＴ１０２Ａと、ＩＤＴ１０３との間隔Ａが、０．５λＩ拡がり、バルク波の放射による損失が大きくなる。
【００２４】
そこで、図４に示すように、ＩＤＴ１０２Ａに対して第３のＩＤＴ１０３をＩＤＴ１０２Ａ側に０．５λＩシフトさせた構造が考えられる。しかしながら、図４に示した構造では、ＩＤＴ１０１とＩＤＴ１０３とが逆位相となる。
【００２５】
そこで、本実施形態では、図１に示したように、ＩＤＴ２０１をＩＤＴ２０３に対して反転させ、それによってＩＤＴ２０１とＩＤＴ２０３とが同位相とされている。
【００２６】
図５は、本実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおける周波数に対する振幅平衡度、図６は、周波数に対する位相平衡度を示す。図５及び図６において、実線は実施形態の結果を示す。また、比較のために図５及び図６に破線で、図２６に示した従来例の特性を併せて示す。
【００２７】
ここで、従来例としては、上記実施形態の詳細設計に比べて、中央のＩＤＴの電極指の本数が１本少ないことを除いては同様とした。ＰＣＳ受信用フィルタにおける通過帯域の周波数範囲は１９３０〜１９９０ＭＨｚである。図５から明らかなように、この周波数帯域において、最大の振幅平衡度は、従来例では３．２ｄＢであったのに対し、本実施形態では２．７ｄＢと、０．５ｄＢ振幅平衡度が改善していることがわかる。また、図６から明らかなように、最大の位相平衡度については、従来例では２１°であるのに対し、本実施形態では１７°であり、位相平衡度が４°改善されていることがわかる。
【００２８】
以上のように、本実施形態では、中央のＩＤＴ２０２の総電極指数が偶数本とされており、さらに第１，第３のＩＤＴ２０１，２０３の中央の第２のＩＤＴ２０２と隣り合う電極指の極性が反転されているので、従来例に比べて、振幅平衡度及び位相平衡度のいずれもが改善された、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタの得られることがわかる。
【００２９】
上述のとおり、本発明の縦結合共振子型弾性表面波フィルタは、圧電膜／低音速膜／高音速膜／支持基板の積層構造からなる積層基板を備え、その基板上にＩＤＴが形成された構造からなる。
【００３０】
図２に、第１の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２００の積層基板２００Ａを示す。
【００３１】
積層基板２００Ａは、支持基板５１を有する。支持基板５１上に、音速が相対的に高い高音速膜５２が積層されている。高音速膜５２上に、音速が相対的に低い低音速膜５３が積層されている。また、低音速膜５３上に圧電膜５４が積層されている。この圧電膜５４の上面にＩＤＴ２０１〜２０３、反射器２０４，２０５が積層されている。なお、圧電膜５４の下面にＩＤＴ２０１〜２０３、反射器２０４，２０５が積層されていてもよい。
【００３２】
上記積層基板２００Ａは、高音速膜５２、低音速膜５３、圧電膜５４及びＩＤＴ２０１〜２０３、反射器２０４，２０５を有する積層構造を支持し得る限り、適宜の材料により構成することができる。このような材料としては、サファイア、リチウムタンタレート、リチュウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体及び樹脂基板等を用いることができる。本実施形態では、支持基板５１は、ガラスからなる。
【００３３】
上記高音速膜５２は、弾性表面波を圧電膜５４及び低音速膜５３が積層されている部分に閉じ込め、高音速膜５２より下の構造に漏れないように機能する。本実施形態では、高音速膜５２は、窒化アルミニウムからなる。もっとも、上記弾性波を閉じ込め得る限り、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンド、前記材料を主成分とする媒質、前記材料の混合物を主成分とする媒質等のさまざまな高音速材料を用いることができる。弾性表面波を圧電膜５４及び低音速膜５３が積層されている部分に閉じ込めるには、高音速膜５２の膜厚は厚いほど望ましく、弾性表面波の波長のλの０．５倍以上、さらには１．５倍以上であることが望ましい。
【００３４】
なお、本明細書において、高音速膜とは、圧電膜５４を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、該高音速膜中のバルク波の音速が高速となる膜を言うものとする。また、低音速膜とは、圧電膜５４を伝搬するバルク波よりも、該低音速膜中のバルク波の音速が低速となる膜を言うものとする。また、ある構造上のＩＤＴからは様々な音速の異なるモードの弾性波が励振されることになるが、圧電膜５４を伝搬する弾性波とは、フィルタや共振子の特性を得るために利用する特定のモードの弾性波を示す。上記バルク波の音速を決定するバルク波のモードは、圧電膜５４を伝搬する弾性波の使用モードに応じて定義される。高音速膜５２及び低音速膜５３がバルク波の伝搬方向に関し等方性の場合には、下記の表１に示すようになる。すなわち、下記の表１の左軸の弾性波の主モードに対し下記の表１の右軸のバルク波のモードにより、上記高音速及び低音速を決定する。Ｐ波は縦波であり、Ｓ波は横波である。
【００３５】
なお、下記の表１において、Ｕ１はＰ波を主成分とし、Ｕ２はＳＨ波を主成分とし、Ｕ３はＳＶ波を主成分とする弾性波を意味する。
【００３６】
【表１】
2015109622.tif 000003
上記低音速膜５３を構成する材料としては圧電膜５４を伝搬するバルク波よりも低音速のバルク波音速を有する適宜の材料を用いることができる。このような材料としては、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、また、酸化ケイ素にフッ素や炭素やホウ素を加えた化合物など、前記材料を主成分とした媒質を用いることができる。
【００３７】
上記低音速膜及び高音速膜は、上記のように決定される高音速及び低音速を実現し得る適宜の誘電体材料からなる。
【００３８】
圧電膜５４は、本実施形態では、３８．５°ＹカットのＬｉＴａＯ3すなわちオイラー角で（０°，１２８．５°、０°）のＬｉＴａＯ3からなり、膜厚は、ＩＤＴ１３の電極周期で定まる弾性表面波の波長をλとすると、０．２５λである。もっとも、圧電膜５４は、５０°ＹカットのＬｉＴａＯ3など、他のカット角のＬｉＴａＯ3により形成してもよく、あるいはＬｉＴａＯ3以外の圧電単結晶により形成してもよい。
【００３９】
本発明では、上記高音速膜５２と、圧電膜５４との間に上記低音速膜５３が配置されているため、弾性波の音速が低下する。弾性波は本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中する。従って、圧電膜５４内及び弾性波が励振されているＩＤＴ内への弾性波エネルギーの閉じ込め効果を高めることができる。そのため、低音速膜５３が設けられていない場合に比べて、本実施形態によれば、損失を低減し、Ｑ値を高めることができる。また、高音速膜５２は、弾性波を圧電膜５４及び低音速膜５３が積層されている部分に閉じ込め、高音速膜５２より下の構造に漏れないように機能している。即ち、本願の構造では、フィルタや共振子の特性を得るために利用する特定のモードの弾性波のエネルギーは圧電膜５４及び低音速膜５３の全体に分布し、高音速膜５２の低音速膜側の一部にも分布し、積層基板２には分布しないことになる。高音速膜により弾性波を閉じ込めるメカニズムは非漏洩なＳＨ波である。
【００４０】
図２（Ａ）では、圧電膜５４／低音速膜５３／高音速膜５２／支持基板５１、の積層構造で構成された積層基板を示したが、図２（Ｂ）に示すように、媒質層２２が、支持基板５１と高音速膜５２との間に積層されていてもよい。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。従って、第１の実施形態の説明を援用することとする。従って、上から順に、ＩＤＴ電極２０１〜２０３、圧電膜５４、低音速膜５３、高音速膜５２、媒質層２２及び支持基板５１がこの順序で積層されている。
【００４１】
媒質層２２としては、誘電体、圧電体、半導体または金属などのいずれの材料を用いてもよい。その場合であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。もっとも、媒質層２２が金属からなる場合には、比帯域を小さくすることができる。従って、比帯域が小さい用途では、媒質層２２が金属からなることが好ましい。
【００４２】
また、図２（Ｃ）に示すように、支持基板５１と高音速膜５２との間に、媒質層２２及び媒質層２４が積層されていてもよい。すなわち、上から順に、ＩＤＴ電極２０１〜２０３、圧電膜５４、低音速膜５３、高音速膜５２、媒質層２２、媒質層２４及び支持基板５１がこの順序で積層されている。媒質層２２及び媒質層２４以外は、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００４３】
媒質層２２，２４は、誘電体、圧電体、半導体または金属などのいずれの材料を用いてもよい。その場合であっても、第１の実施形態の弾性表面波装置と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
本実施形態（変形例）では、圧電膜５４、低音速膜５３、高音速膜５２及び媒質層２２からなる積層構造と、媒質層２４及び支持基板５１からなる積層構造を別々に作製した後、両積層構造を接合する。しかる後、ＩＤＴ電極２０１〜２０３を圧電膜５４上に形成する。それによって、各積層構造を作製する際の製造上の制約条件に依存せずに、本実施形態の弾性表面波装置を得ることができる。従って、各層を構成する材料の選択の自由度を高めることができる。
【００４５】
なお、上記２つの積層構造の接合に際しては、任意の接合方法を用いることができる。このような接合構造としては、親水化接合、活性化接合、原子拡散接合、金属拡散接合、陽極接合、樹脂やＳＯＧによる接合などの様々な方法を用いることができる。
【００４６】
なお、第１の実施形態では、中央の第２のＩＤＴから平衡信号が取り出されていたが、図７に示すように、両側の第１，第３のＩＤＴ２０１，２０３から平衡信号を取り出してもよい。なお、図７において、端子２１３，２１４が平衡信号端子であり、第１，第３のＩＤＴ２０１，２０３に接続されており、端子２１５は中央の第２のＩＤＴ２０２に接続されている不平衡信号端子である。
【００４７】
さらに、図８は、第１の実施形態の他の変形例の電極構造を示す模式的平面図である。図８に示すように、第１，第３のＩＤＴ２０１，２０３と端子２１２との間に、弾性表面波共振子２１６を接続してもよい。
【００４８】
図９は、第１の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタのさらに他の変形例の電極構造を模式的に示す平面図である。図９に示す縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２１７では、第１の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２００が２段縦続接続されている。
【００４９】
また、図１０は、第１の実施形態のさらに他の変形例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの模式的平面図である。ここでは、第１の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２００に、３ＩＤＴタイプであり、中央のＩＤＴ２１８の電極指の数が奇数である縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２１９が縦続接続されている。すなわち、複数段構成の縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、少なくとも１段のみを第１の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２００で構成した場合においても、第１の実施形態と同様に平衡度が改善された特性を得ることができる。
【００５０】
図１１は、第１の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタのさらに他の変形例の電極構造を示す模式的平面図である。図１１に示す縦結合共振子型弾性表面波フィルタ２２０では、第１〜第３のＩＤＴ２２１〜２２３に、狭ピッチ電極指部Ｎ１〜Ｎ４が設けられている。すなわち、ＩＤＴ２２１には、ＩＤＴ２２２側端部から一部の電極指のピッチが該ＩＤＴ２２１の残りの電極指部のピッチに比べて狭い狭ピッチ電極指部Ｎ１が構成されている。同様に、ＩＤＴ２２２では、両端に狭ピッチ電極指部Ｎ２，Ｎ３が構成されている。また、ＩＤＴ２２３においては、ＩＤＴ２２２側に狭ピッチ電極指部Ｎ４が構成されている。このように、ＩＤＴが隣り合う部分において、相対的に電極指ピッチが狭い狭ピッチ電極指部を用いた場合においても、その他の構成を第１の実施形態と同様とすることにより、やはり平衡度が改善された特性を得ることができる。
【００５１】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。第２の実施形態は、ＡＭＰＳ受信用フィルタについての実施形態である。
【００５２】
第２の実施形態では、５０°ＹカットのＬｉＴａＯ3基板上に、図１２に示す電極構造を形成することにより、第２の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３００が構成されている。
【００５３】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３００では、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０１と縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０２とが２段縦続接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０１，３０２は同様に構成されている。
【００５４】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０１，３０２は、第１の実施形態と同様に、表面波伝搬方向に配置された第１〜第３のＩＤＴ３０３〜３０５，３０８〜３１０と、ＩＤＴが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に設けられた反射器３０６，３０７，３１１，３１２とを有する。また、第１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０１の第１，第３のＩＤＴ３０３，３０５の各一端と、第２段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０２の第１，第３のＩＤＴ３０８，３１０の各一端が第１，第２の信号ライン３１６，３１７を介して、それぞれ接続されている。他方、ＩＤＴ３０４の一端が端子３１３に接続されており、ＩＤＴ３０９の一端が端子３１４に、他端が端子３１５に接続されている。ＩＤＴ３０３〜３０５，３０８〜３１０の残りの端部はいずれもアース電位に接続されている。
【００５５】
端子３１４，３１５が平衡信号端子であり、端子３１３が不平衡信号端子である。詳細な設計を以下に示す。
電極指交叉幅Ｗ＝４９．０λＩ
第１のＩＤＴ３０３，３０８の電極指の本数＝２４本
第２のＩＤＴ３０４，３０９の電極指の本数＝３４本
第３のＩＤＴ３０５，３１０の電極指の本数＝２５本
ＩＤＴの波長λＩ＝４．４９μｍ
反射器の波長λＲ＝４．６４μｍ
反射器の電極指の本数＝１２０本
隣り合うＩＤＴ−ＩＤＴ間隔＝０．７９λＩ
ＩＤＴと反射器との間の間隔＝０．４７λＲ
ＩＤＴのデューティー＝０．７３
反射器のデューティー＝０．５５
電極膜厚＝０．０８λＩ
本実施形態においては、中央の第２のＩＤＴ３０４，３０９の両端の電極指３０４ａ，３０４ｂ，３０９ａ，３０９ｂが太くされて、隣り合うＩＤＴ−ＩＤＴ間のフリーの部分が小さくされている。
【００５６】
本実施形態の特徴は、ＩＤＴ３０４，３０９の電極指の本数が第１の実施形態と同様に偶数本とされていること、並びにＩＤＴ３０４，３０９と隣り合うＩＤＴ３０３，３０５，３０８，３１０の電極指３０３ａ，３０５ａ，３０８ａ，３１０ａがアース電極とされていることにある。
【００５７】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０１では、ＩＤＴ３０４に対し、ＩＤＴ３０３，３０５が逆位相となっている。従って、ＩＤＴ３０３，３０５を並列接続し、１段のみでフィルタ特性を得ることはできない。しかしながら、同時に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０２のＩＤＴ３０９に対し、ＩＤＴ３０８，３１０も逆位相とされているので、ＩＤＴ３０８，３１０からＩＤＴ３０９に伝搬する表面波が同位相となり、従って、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０１，３０２を接続することによりフィルタ特性を得ることが可能とされている。すなわち、第１の信号ライン３１６と第２の信号ライン３１７を伝搬する電気信号は逆位相となっている。
【００５８】
図１４は第２の実施形態における周波数に対する振幅平衡度を、図１５は周波数に対する位相平衡度を示す。図１４及び図１５では、実線で第２の実施形態の結果を示されており、破線で比較のために用意した図１６に示した従来例の結果を示す。
【００５９】
なお、図１６に示す従来の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ４０１では、第１〜第３のＩＤＴ４０２〜４０４の電極指の本数が、第１のＩＤＴにおける電極指の本数＝２４本、第２のＩＤＴにおける電極指の本数＝３５本及び第３のＩＤＴにおける電極指の本数＝２４本とされていることを除いては、第２の実施形態と同様とされている。
【００６０】
ＡＭＰＳ受信用フィルタにおける通過帯域の周波数範囲は８６０〜８９４ＭＨｚである。上記周波数範囲において、最大の振幅平衡度は、従来例では１．９ｄＢであるのに対し、第２の実施形態では、０．９ｄＢであり、振幅平衡度が１．０ｄＢ改善されていることがわかる。
【００６１】
また、最大の位相平衡度では、従来例では１７°であるのに対し、第２の実施形態では８°であり、位相平衡度が９°改善されている。上記のように、平衡度が改善されているのは、第２のＩＤＴの電極指の本数が偶数本とされていること、並びに第１，第２の信号ライン３１６，３１７を伝搬する電気信号が逆位相となるようにすることで、中央の第２のＩＤＴと隣り合う第１，第３のＩＤＴの電極指をどちらもアース電極とすることができ、端子３１５に接続されている電極指３０９ａと、ＩＤＴ３０８の信号電極指３０８ｂとの間の距離Ｂ（図１２参照）と、端子３１４に接続されている電極指３０９ｂとＩＤＴ３１０の信号電極指３１０ｂとの間の距離Ｃ（図１２参照）が等しくされているためである。これに対して、図１６に示した従来例では、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部における隣り合うＩＤＴ間の図１６に示した電極指間距離Ｄ，Ｅが０．５λＩ異なっている。
【００６２】
第２の実施形態では、第２のＩＤＴに隣り合う左右の第１，第３のＩＤＴの電極指がアース電極とされていたが、これらの電極指をいずれも信号電極とすることによっても同様の効果を得ることができる。
【００６３】
上記のように、第２の実施形態では、第２のＩＤＴの電極指の本数を偶数本とした縦結合共振子型弾性表面波フィルタ３０１，３０２が２段縦続接続されており、さらに、第１，第２の信号ライン３１６，３１７を伝搬する電気信号が逆位相になるようにすることで中央の第２のＩＤＴと、第１，第３のＩＤＴの隣り合う電極指の極性を同じにすることができ、振幅平衡度及び位相平衡度のいずれをも改善することができることがわかる。
【００６４】
また第２の実施形態についての図１２に示されている構成において、図１１に示されているように、２つのＩＤＴが隣り合う部分に狭ピッチ電極指を用いた場合も、やはり平衡度が改善された特性を得ることができる。
【００６５】
図１３は、第２の実施形態の変形例を示す模式的平面図である。第２の実施形態と異なるところは、弾性表面波フィルタ３０２が、図１２に示す構成では、弾性表面波フィルタ３０１に対し、図１３におけるＺ軸に対して対称とされていたが、図１３に示す変形例では、図１３のＹ点、すなわち弾性表面波フィルタ３０１，３０２の電極構造全体の中心に対して点対称とされている。
【００６６】
図１７は、第２の実施形態の他の変形例を示す模式的平面図である。この変形例では、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０１，３２１が縦続接続されている。第２の実施形態と異なるところは、２段目の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３２１において、中央の第２のＩＤＴ３２２が２分割されていることにある。その他の点については第２の実施形態と同様であるため、同一部分については同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。
【００６７】
第２のＩＤＴ３２２は、くし歯電極３２２ａと、くし歯電極３２２ａと電極指が互いに間挿し合うように配置された２つのくし歯電極３２２ｂ，３２２ｃとを有する。すなわち、ＩＤＴを構成する一対のくし歯電極のうち一方のくし歯電極が、２つのくし歯電極３２２ｂ，３２２ｃに分割されており、該くし歯電極３２２ｂ，３２２ｃに、平衡信号端子３１４，３１５が接続されている。ここでは、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３０１において、ＩＤＴ３０３とＩＤＴ３０５とが逆位相とされており、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３２１における第１，第３のＩＤＴ３０８，３１０が逆位相とされており、それにより信号ライン３１６と３１７を伝搬する電気信号が逆位相となり、ＩＤＴ３２２に隣り合うＩＤＴ３０８，３１０の電極指の極性が同じとされており、それによって第２の実施形態と同様に平衡度が改善される。
【００６８】
図１８は、本発明の第３の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの電極構造を模式的に示す平面図である。第３の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ５０１は、第２の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタと同様に、ＡＭＰＳ受信用フィルタである。第３の実施形態では、以下の点が第２の実施形態と異なることを除いては、第２の実施形態と同様とされている。すなわち、ＩＤＴ３０３，３０８の一端同士が共通接続されており、ＩＤＴ３０３，３０８がアース接地されていない。同様に、ＩＤＴ３０５，３１０の一端同士が共通接続されており、ＩＤＴ３０５，３１０についてもアース接地されていない。すなわち、ＩＤＴ３０３，３０５間及びＩＤＴ３０５，３１０間がフロート接続されている。
【００６９】
第３の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの振幅平衡度−周波数特性及び位相平衡度及−周波数特性を、それぞれ、図１９及び図２０に実線で示す。比較のために破線で図１６に示した従来例の結果を示す。
【００７０】
図１９及び図２０から明らかなように、ＡＭＰＳ受信用フィルタにおける通過帯域内において、従来例では最大振幅平衡度は１．９ｄＢであるのに対し、第３の実施形態では１．２ｄＢであり、振幅平衡度が０．７ｄＢ改善していることがわかる。また、従来例では、最大の位相平衡度が１７°であるのに対し、第３の実施形態では９°であり、位相平衡度が８°改善されていることがわかる。
【００７１】
従って、第３の実施形態のように、第２の実施形態の構成に加えて、１段目の第１のＩＤＴと２段目の第１のＩＤＴとをフロート接続し、かつ１段目の第３のＩＤＴと２段目の第３のＩＤＴとをフロート接続することにより、平衡度を効果的に改善し得ることがわかる。
【００７２】
図２１は、第４の実施形態に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの電極構造を模式的に示す平面図である。第４の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ６００では、以下の点を除いて、第２の実施形態と同様に構成されている。
【００７３】
ここでは、第１段目の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ６０１，６０２において、第１〜第３のＩＤＴの電極指の本数は、それぞれ、第１のＩＤＴ６０３，６０８の電極指の本数＝２４本、第２のＩＤＴ６０４，６０９の電極指の本数＝３５本、第３のＩＤＴ６０５，６１０＝２４本とされている。
【００７４】
第４の実施形態の特徴は、ＩＤＴ６０４に隣り合う第１，第３のＩＤＴ６０３，６０５の電極指６０３ａ，６０５ａ、並びにＩＤＴ６０９に隣り合うＩＤＴ６０８，６１０の電極指６０８ａ，６１０ａの極性が逆となっていることにある。
【００７５】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６０１単体で考えると、ＩＤＴ６０４に対し、ＩＤＴ６０３，６０５は逆位相されているので、ＩＤＴ６０３，６０５を並列接続して１段のみでフィルタ特性を得ることができない。しかしながら、同時に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６０２のＩＤＴ６０９に対しＩＤＴ６０８，６１０が逆位相されているので、ＩＤＴ６０８，６１０からＩＤＴ６０９に伝搬する弾性表面波が同位相となり、２段縦続接続することによりフィルタ特性が得られる。
【００７６】
なお、端子６１５は不平衡信号端子であり、端子６１６，６１７は平衡信号端子である。図２２に、第４の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの振幅平衡度−周波数特性を、図２２に位相平衡度−周波数特性を実線で示す。比較のために、図１６に示した従来例の結果を破線で示す。
【００７７】
図２１から明らかなように、ＡＭＰＳ受信用フィルタにおける通過帯域内の最大振幅平衡度は、従来例では１．９ｄＢであるのに対し、第４の実施形態では１．２ｄＢであり、振幅平衡度が０．７ｄＢ改善されている。また、図２２から明らかなように、従来例では最大の位相平衡度が１７°であるのに対し、第４の実施形態では１１°であり、位相平衡度が６°改善されている。
【００７８】
すなわち、第４の実施形態では、３つのＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部を２段縦続し、さらに中央の第２のＩＤＴと隣り合う第１，第３のＩＤＴの電極指の極性を逆とすることにより、振幅平衡度及び位相平衡度を効果的に改善し得ることがわかる。
【００７９】
図２４は、第５の実施形態の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。第５の実施形態では、第１〜第３のＩＤＴを有する３ＩＤＴタイプの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部９０１〜９０４が用いられている。各縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部９０１〜９０４では、中央の第２のＩＤＴの電極指の本数が偶数本とされており、中央の第２のＩＤＴに隣り合う左右のＩＤＴの電極指の極性が同じとされている。例えば、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部９０１を例にとると、第２のＩＤＴ９０８に隣り合う第１，第３のＩＤＴ９０７，９０９の電極指９０７ａ，９０９ａが同極性とされている。
【００８０】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部９０１〜９０３は同じ構成を有するが、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部９０２においてのみ第２のＩＤＴ９１０が反転されている。
【００８１】
なお、９１１は不平衡信号端子であり、９１２，９１３は平衡信号端子である。第１〜第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部９０１〜９０４において、第１，第３のＩＤＴはそれぞれ逆位相とされている。例えば、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部９０１を例にとると、第１のＩＤＴ９０７と、第３のＩＤＴ９０９は逆位相とされている。
【００８２】
第５の実施形態においても、第２〜第４の実施形態と同様に、振幅平衡度及び位相平衡度を改善することができ、さらに第５の実施形態では、出力インピーダンスが約４倍異ならされることになる。
【００８３】
図２５は、本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いた通信機６０を説明するための概略ブロック図である。図２５において、アンテナ６１に、ディプレクサ６２が接続されている。ディプレクサ６２と受信側ミキサ６３との間に、弾性表面波フィルタ６４及び増幅器６５が接続されている。また、ディプレクサ６２と送信側のミキサ６６との間には、増幅器６７及び弾性表面波フィルタ６８が接続されている。このように、増幅器６５が平衡信号に対応されている場合、本発明に従って構成された縦結合共振子型弾性表面波フィルタを上記弾性表面波フィルタ６４として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８４】
６０…通信機
１０１〜１０３…第１〜第３のＩＤＴ
１０２Ａ…ＩＤＴ
１０４，１０５…反射器
１０６，１０７…平衡信号端子
１０８…不平衡信号端子
１０９，１１０…電極指
２００…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
２００Ａ…積層基板（圧電膜／低音速膜／高音速膜／支持基板を備える）
５１…支持基板
５２…高音速膜
５３…低音速膜
５４…圧電膜
２２，２４…媒質層
２０１…第１のＩＤＴ
２０１ａ，２０３ａ…電極指
２０２…第２のＩＤＴ
２０３…第３のＩＤＴ
２０４，２０５…反射器
２０６，２０７…電極指
２１０，２１１…平衡信号端子
２１２…不平衡信号端子
２１３，２１４…平衡信号端子
２１５…不平衡信号端子
２１６…弾性表面波共振子
２１７…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
２１８…第２のＩＤＴ
２１９…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
２２０…弾性表面波フィルタ
２２１〜２２３…第１〜第３のＩＤＴ
３００…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
３０１，３０２…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
３０３〜３０５…第１〜第３のＩＤＴ
３０３ａ，３０５ａ…電極指
３０４ａ，３０４ｂ…電極指
３０６，３０７…反射器
３０８〜３１０…第１〜第３のＩＤＴ
３０８ａ，３１０ａ…電極指
３０９ａ，３０９ｂ…電極指
３１１，３１２…反射器
３１３…不平衡信号端子
３１４，３１５…平衡信号端子
３２１…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
３２２…ＩＤＴ
３２２ａ…くし歯電極
３２２ｂ，３２２ｃ…くし歯電極
４０１…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
４０２〜４０３…第１〜第３のＩＤＴ
５０１…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
６００…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
６０１，６０２…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
６０３〜６０５…第１〜第３のＩＤＴ
６０８〜６１０…第１〜第３のＩＤＴ
６１５…不平衡信号端子
６１６，６１７…平衡信号端子
９０１〜９０４…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
９０７〜９０９…第１〜第３のＩＤＴ
９０７ａ，９０９ａ…電極指
９１０…ＩＤＴ
９１１…不平衡信号端子
９１２，９１３…平衡信号端子
Ｎ１〜Ｎ４…狭ピッチ電極指部
【図１】
2015109622.tif 000004
【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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