(57)【要約】【課題】２次歪の発生を抑制することが可能な弾性波デバイス、フィルタおよび分波器を提供すること。【解決手段】本発明は、圧電材料のｃ軸または分極軸の方向で圧電材料を１対の電極で挟んだ第１共振器（Ｓ１１ａ）と、第１共振器（Ｓ１１ａ）と直列に接続され、第１共振器（Ｓ１１ａ）とｃ軸または分極軸の同じ方向の電極が同電位となるように圧電材料を１対の電極で挟んだ第２共振器（Ｓ１１ｂ）と、を具備することを特徴とする弾性波デバイス、フィルタおよび分波器である。【選択図】図１０
2008085989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料のｃ軸または分極軸の方向で前記圧電材料を１対の電極で挟んだ第１共振器と、
前記第１共振器と直列に接続され、前記第１共振器と前記ｃ軸または分極軸の同じ方向の電極が同電位となるように圧電材料を１対の電極で挟んだ第２共振器と、を具備することを特徴とする弾性波デバイス。
【請求項２】
前記第１共振器と前記第２共振器との前記圧電材料を挟み前記１対の電極が重なる領域の面積は異なることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記第１共振器と前記第２共振器とのうち、電力の供給される側の一方は前記面積が他方より大きいことを特徴とする請求項２記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
圧電材料のｃ軸または分極軸の方向で前記圧電材料を１対の電極で挟んだ第１共振器と、
前記第１共振器と並列に接続され、前記第１共振器と前記ｃ軸または分極軸の同じ方向の電極が逆電位となるように圧電材料を１対の電極で挟んだ第２共振器と、を具備することを特徴とする弾性波デバイス。
【請求項５】
前記第１共振器と前記第２共振器との前記圧電材料を挟み前記１対の電極が重なる領域の面積は略一致することを特徴とする請求項４記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記第１共振器および前記第２共振器は１／２λ厚み共振を使用した共振器であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記圧電材料はＡｌＮまたはＺｎＯを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波デバイスを具備するフィルタ。
【請求項９】
入力端子および出力端子を具備し、
前記弾性波デバイスは前記入力端子および前記出力端子の少なくとも一方に接続されていることを特徴とする請求項８記載のフィルタ。
【請求項１０】
前記弾性波デバイスはラダー型フィルタ内の隣接するノード間またはノードと端子間に接続されていることを特徴とする請求項８または９記載のフィルタ。
【請求項１１】
共通端子に接続する第１フィルタと、前記共通端子に接続する第２フィルタとを具備し、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの少なくとも一方は請求項８から１０のいずれか一項記載のフィルタであることを特徴とする分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波デバイス、フィルタおよび分波器に関し、特に圧電材料を１対の電極で挟んだ共振器を有する弾性波デバイス、フィルタおよび分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信に代表される無線機器の急速な普及により、小型で軽量な共振器およびこれを組み合わせて構成したフィルタの需要が増大している。これまでは、このようなフィルタとして主に表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスを有するフィルタが使用されてきた。最近では、圧電材料を１対の電極で挟んだ弾性波デバイスが、特に高周波での特性が良好で、かつ小型化とモノリシック化が可能な素子として注目されつつある。上記弾性波デバイスとして、例えばＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）やＳＭＲ(Solidly Mounted Resonator)等の圧電薄膜共振器がある。
【０００３】
フィルタの構成としては、例えば図１のように共振器を直列および並列に梯子状に接続したラダー型フィルタが良く用いられる。図１を参照に、ラダー型フィルタは、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に直列共振器Ｓ１からＳ３が配置される。各直列腕共振器間のノードとグランドとの間に並列共振器Ｐ１およびＰ２が接続される。ラダー型フィルタは、梯子の段数、直列および並列に配置する共振器の容量比を変えることにより、挿入損失や帯域外抑圧度等を容易に変化させることができる。このため、挿入損失や帯域外抑圧度等を設計する設計手順も簡便である。
【０００４】
非特許文献１には、ＦＢＡＲを用いたラダー型フィルタにおいて、ノード間またはノードと端子間に２つの共振器を直列に配置したフィルタが開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】2002 IEEE ULTRASONIC SYMPOSIUM pp907-910
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
移動体通信や高周波無線通信で用いられるフィルタにおいて、素子（共振器）の構造による非線形性や材料の非線形性に起因した相互変調歪（ＩＭＤ: Inter Modulation Distortion)や混変調歪(ＣＭＤ: Cross Modulation Distortion)が生じる。これは、２周波数以上の信号がフィルタや分波器に入力した場合、それぞれの信号に対する応答以外に新たな周波数成分が発生し、それが例えば受信フィルタでノイズとして観測されてしまう現象である。
【０００７】
図２は、図１の共振器Ｓ１を直列に接続された２つの共振器Ｓ１ａおよびＳ１ｂとした例である。このように、ラダー型フィルタのノード間またはノードと端子（第１端子または第２端子）間の共振器（例えば図１の共振器Ｓ１からＳ３、Ｐ１、Ｐ２）を複数の共振器（例えば図２の共振器Ｓ１ａおよびＳ１ｂ）に分割する。これにより、耐電力向上や大電力伝送時のＩＭＤやＣＭＤを改善することができる。しかしながら、図２のように共振器を分割しても、２次歪が発生してしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、２次歪の発生を抑制することが可能な弾性波デバイス、フィルタおよび分波器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】
本発明は、圧電材料のｃ軸または分極軸の方向で前記圧電材料を１対の電極で挟んだ第１共振器と、前記第１共振器と直列に接続され、前記第１共振器と前記ｃ軸または分極軸の同じ方向の電極が同電位となるように圧電材料を１対の電極で挟んだ第２共振器と、を具備することを特徴とする弾性波デバイスである。本発明によれば、第１共振器と第２共振器との２次歪電圧が相殺する。このため、２次歪を抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、前記第１共振器と前記第２共振器との前記圧電材料を挟み前記１対の電極が重なる領域の面積は異なる構成とすることができる。この構成によれば、第１共振器と第２共振器との２次歪電圧が異なる場合も２次歪を抑制することができる。
【００１１】
上記構成において、前記第１共振器と前記第２共振器とのうち、電力の供給される側の一方は前記面積が他方より大きい構成とすることができる。この構成によれば、２次歪を一層抑制することができる。
【００１２】
本発明は、圧電材料のｃ軸または分極軸の方向で前記圧電材料を１対の電極で挟んだ第１共振器と、前記第１共振器と並列に接続され、前記第１共振器と前記ｃ軸または分極軸の同じ方向の電極が逆電位となるように圧電材料を１対の電極で挟んだ第２共振器と、を具備することを特徴とする弾性波デバイスである。本発明によれば、第１共振器と第２共振器との２次歪電圧が相殺する。このため、２次歪が小さくなる。
【００１３】
上記構成において、前記第１共振器と前記第２共振器との前記圧電材料を挟み前記１対の電極が重なる領域の面積は略一致する構成とすることができる。この構成によれば、２次歪電圧を相殺し、２次歪を一層抑制することができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１共振器および前記第２共振器は１／２λ厚み共振を使用した共振器である構成とすることができる。また、上記構成において、前記圧電材料はＡｌＮまたはＺｎＯを含む構成とすることができる。
【００１５】
本発明は、上記弾性波デバイスを具備するフィルタである。本発明によれば、フィルタの２次歪を抑制することができる。
【００１６】
上記構成において、入力端子および出力端子を具備し、前記弾性波デバイスは前記入力端子および前記出力端子の少なくとも一方に接続されている構成とすることができる。また、前記弾性波デバイスはラダー型フィルタ内の隣接するノード間またはノードと端子間に接続されている構成とすることができる。
【００１７】
本発明は、共通端子に接続する第１フィルタと、前記共通端子に接続する第２フィルタとを具備し、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの少なくとも一方は上記フィルタであることを特徴とする分波器である。本発明によれば、分波器の２次歪を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、２次歪の発生を抑制することが可能な弾性波デバイス、フィルタおよび分波器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用い本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図３（ａ）および図３（ｂ）はＦＢＡＲを圧電材料１４を１対の電極（下部電極１２および上部電極１６）で挟む共振器２０として模式的に示した図である。図３（ａ）のように、ＦＢＡＲやＳＭＲは共振周波数の波長（λ）の１／２が圧電材料１４の厚さに相当する。つまり、１／２λ厚み共振を使用した共振器である。このため、圧電材料１４の上下の面がそれぞれ＋および−のいずれかに分極するように励振する。一方、図３（ｂ）のように、２次歪の周波数の波長は圧電材料１４の厚さに相当する。このため、圧電材料１４の上下の面がともに＋または−に分極するように励振する。圧電材料１４に対称性があれば、２次モードは上下電極が同電位となるため、このような歪成分は生じないはずである。
【００２１】
しかしながら、良好な特性を得るため圧電材料１４として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用い、圧電材料１４のｃ軸の方向で圧電材料１４を下部電極１２および上部電極１６で挟んだ共振器２０の場合、ｃ軸方向の対称性が崩れ電界の分布に偏りが生じる。図３（ｂ）のように圧電材料１４のｃ軸配向方向を理解し易いように圧電材料１４内の白矢印で示す。このとき、圧電材料１４の上下に電位差が生じる。これにより発生する電圧を２次歪電圧とよび、図３（ｂ）のように圧電材料１４横の矢印で示す。図３（ｂ）では、ｃ軸配向方向は下部電極１２から上部電極１６の方向であり、この方向に２次歪電圧が発生する。
【００２２】
図４（ａ）および図４（ｂ）は比較例１および実施例１に係るＦＢＡＲを２つ直列に接続した弾性波デバイスである。図４（ａ）を参照に、比較例１においては、第１共振器２１と第２共振器２２とが直列に接続され、第１共振器２１と第２共振器２２とは、ｃ軸の逆方向の電極が同電位となるように接続されている。つまり、第１共振器２１のｃ軸配向方向の逆方向の下部電極１２と第２共振器２２のｃ軸配向方向の上部電極１６（第１共振器２１のｃ軸の逆方向の電極）とが同電位となるように接続されている。このため、第１共振器２１と第２共振器２２との２次歪電圧は端子Ｔ２から端子Ｔ１の方向に加わる。よって、第１共振器２１と第２共振器２２との２次歪電圧は強め合う。
【００２３】
一方、図４（ｂ）を参照に、実施例１においては、第１共振器２１と第２共振器２２とが直列に接続され、第１共振器２１と第２共振器２２とは、ｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように接続されている。つまり、第１共振器２１のｃ軸配向方向の逆方向の下部電極１２と第２共振器２２のｃ軸配向方向の逆方向の下部電極１６（第１共振器２１のｃ軸の同じ方向の電極）とが同電位となるように接続されている。このため、第１共振器２１の２次歪電圧は端子Ｔ２から端子Ｔ１の方向に加わり、第２共振器２２の２次歪電圧は端子Ｔ１から端子Ｔ２の方向に加わる。よって、第１共振器２１と第２共振器２２との２次歪電圧が相殺する。このため、２次歪を抑制することができる。
【実施例２】
【００２４】
図５（ａ）および図５（ｂ）は比較例２および実施例２に係るＦＢＡＲを２つ並列に接続した弾性波デバイスである。図５（ａ）を参照に、比較例２においては、第１共振器２１と第２共振器２２とが並列に接続され、第１共振器２１と第２共振器２２とは、ｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように接続されている。つまり、第１共振器２１および第２共振器２２のｃ軸配向方向の上部電極１６同士が同電位となるように接続されている。また、第１共振器２１および第２共振器２２のｃ軸配向方向の逆方向の下部電極１２同士が同電位となるように接続されている。このため、第１共振器２１と第２共振器２２との２次歪電圧は端子Ｔ２から端子Ｔ１の方向に加わる。よって、第１共振器２１と第２共振器２２との２次歪電圧は強め合う。
【００２５】
一方、図５（ｂ）を参照に、実施例２においては、第１共振器２１と第２共振器２２とが並列に接続され、第１共振器２１と第２共振器２２とは、ｃ軸の同じ方向の電極が逆電位となるように接続されている。つまり、第１共振器２１の上部電極１６と第２共振器２２の下部電極１２とが接続され、第１共振器２１の下部電極１２と第２共振器２２の上部電極１６とが接続されている。このため、第１共振器２１の２次歪電圧は端子Ｔ２から端子Ｔ１の方向に加わり、第２共振器２２の２次歪電圧は端子Ｔ１から端子Ｔ２の方向に加わる。よって、第１共振器２１と第２共振器２２との２次歪電圧は相殺する。このため、２次歪を抑制することができる。以上のように、分割された共振器の電極の接続方向により２次歪を抑制することができる。
【実施例３】
【００２６】
実施例３は、ＦＢＡＲを直列に分割したラダー型フィルタの例である。図６を参照に、実施例３は図２と同様に共振器Ｓ１が第１共振器Ｓ１ａおよび第２共振器Ｓ１ｂに直列に分割されている。図７（ａ）は実施例１に係るフィルタの上視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）を参照に、例えばシリコン等の基板１０上に、例えばＲｕ（ルテニウム）からなる下部電極１２が設けられている。下部電極１２上に、例えばＡｌＮからなる薄膜の圧電材料１４が形成されている。圧電材料１４上に、例えばＲｕからなる上部電極１６が形成されている。圧電材料１４を挟み上部電極１６と下部電極１２と（１対の電極）が重なる領域１７の下の基板１０には空隙１８が形成されている。
【００２７】
直列共振器Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２およびＳ３は、隣り合う共振器のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように接続されている。また、並列共振器Ｐ１およびＰ２はｃ軸の同じ方向の電極が逆電位となるように接続されている。入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔおよびグランド端子Ｇｎｄは例えばフリップチップ実装のためのバンプである。
【００２８】
図６を参照に、第１共振器Ｓ１ａおよび第２共振器Ｓ１ｂの２次歪電圧をそれぞれＶ１ａおよびＶ１ｂ、圧電材料１４を挟み上部電極１６と下部電極１２とが重なる領域１７の面積をそれぞれＡ１ａおよびＡ１ｂとする。端子Ｔ１から端子Ｔ２に電力が供給されている場合、第１共振器Ｓ１ａには第２共振器Ｓ１ｂより大きい電力が印加される。このため、仮に第１共振器Ｓ１ａのＡ１ａと第２共振器Ｓ１ｂのＡ１ｂとが同じ面積の場合、第１共振器Ｓ１ａの２次歪電圧Ｖ１ａは第２共振器Ｓ１ｂの２次歪電圧Ｖ１ｂより大きくなる。よって、２次歪が生じてしまう。そこで、第１共振器Ｓ１ａと第２共振器Ｓ１ｂとの圧電材料１４を挟み上部電極１６と下部電極１２とが重なる領域１７の面積Ａ１ａとＡ１ｂとを異なるように設定する。これにより、２次歪電圧Ｖ１ａとＶ１ｂとが異なる場合も、面積Ａ１ａとＡ１ｂとを適宜設定することにより、２次歪を抑制することができる。第１共振器Ｓ１ａと第２共振器Ｓ１ｂとのうち、電力の供給される側の一方（第１共振器Ｓ１ａ）の面積Ａ１ａを他方（第２共振器Ｓ２ａ）より大きくする。これにより、第１共振器Ｓ１ａの２次歪電圧Ｖ１ａと第２共振器Ｓ１ｂの２次歪電圧Ｖ１ｂとを略同じ電圧とすることができる。よって、２次歪電圧Ｖ１ａとＶ１ｂとが相殺し、２次歪を抑制することができる。
【実施例４】
【００２９】
実施例４は、ＦＢＡＲを並列に分割したラダー型フィルタの例である。図８を参照に、直列共振器Ｓ１が第１共振器Ｓ１ｃおよび第２共振器Ｓ１ｄに並列に分割されている。第１共振器Ｓ１ｃおよび第２共振器Ｓ１ｄはｃ軸の同じ方向の電極が逆電位となるように接続されている。すなわち、第１共振器Ｓ１ｃは入力端子Ｔｉｎ側が下部電極１２に、出力端子Ｔｏｕｔ側が上部電極１６に接続されている。一方、第２共振器Ｓ１ｄは入力端子Ｔｉｎ側が上部電極１６に、出力端子Ｔｏｕｔ側が下部電極１２に接続されている。その他の構成は実施例２と同じであり説明を省略する。
【００３０】
実施例４によれば、図５（ｂ）と同様に第１共振器Ｓ１ｃと第２共振器Ｓ１ｄとの２次歪電圧が相殺する。よって、２次歪を抑制することができる。また、第１共振器Ｓ１ｃと第２共振器Ｓ１ｄとの圧電材料１４を挟み下部電極１２と上部電極１６と（１対の電極）が重なる領域１７の面積が略一致する。これにより、第１共振器Ｓ１ｃの２次歪電圧と第２共振器Ｓ１ｄの２次歪電圧とをより相殺することができる。
【００３１】
実施例３および実施例４のように、それぞれ実施例１および実施例２に係る弾性波デバイスが入力端子Ｔｉｎに接続されている。これにより、最も印加される電力の大きい共振器の２次歪電圧を相殺することができるため、２次歪の小さなフィルタを得ることができる。また、出力端子Ｔｏｕｔに実施例１および実施例２に係る弾性波デバイスを接続してもよい。さらに、図６を参照に、実施例３および実施例４は、ラダー型フィルタ内のノードＮ１と入力端子Ｔｉｎ間の共振器を分割した例であったが、ノードＮ１とノードＮ２との間の共振器Ｓ２を分割し、実施例１または実施例２の弾性波デバイスとしてもよい。ノードＮ１とグランド端子間の共振器Ｐ１、ノードＮ２とグランド端子間の共振器Ｐ２またはノードＮ２と出力端子Ｔｏｕｔ間の共振器Ｓ３を実施例１または実施例２の弾性波デバイスとしてもよい。このように、ラダー型フィルタ内のノード間またはノードと端子間の共振器を直列又は並列に分割する場合に、実施例１または実施例２の弾性波デバイスを用いることにより、２次歪を抑制することができる。
【実施例５】
【００３２】
実施例５は実施例３に係るフィルタを用いた分波器の例である。図９および図１０はそれぞれ比較例５および実施例５の回路図である。図９を参照に、比較例５に係る分波器は、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタである第１フィルタ３１が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタである第２フィルタ３２が接続されている。共通端子Ａｎｔとグランドとの間にインダクタＬ３が接続されている。第１フィルタ３１は直列共振器Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３のうち最も共通端子Ａｎｔ側の共振器Ｓ１１が第１共振器Ｓ１１ａおよび第２共振器Ｓ１１ｂに直列に分割されている。第１共振器Ｓ１１ａおよび第２共振器Ｓ１１ｂに並列にインダクタＬ１１が接続されている。インダクタＬ１１はインダクタＬ３とともに第１フィルタ３１と第２フィルタ３２との共通端子Ａｎｔからみたインピーダンスを整合させる整合回路として機能する。さらに、インダクタＬ１１は相手帯域の減衰量を大きくする機能を有している。並列共振器Ｐ１１およびＰ１２のグランド側はインダクタＬ１２を介しグランドに接続される。インダクタＬ１２は相手帯域の減衰量を大きくする機能を有している。
【００３３】
第２フィルタ３２は直列共振器Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３のうち共振器Ｓ２１が第１共振器Ｓ２１ａおよび第２共振器Ｓ２１ｂに分割されている。さらに、共振器Ｓ２２が第１共振器Ｓ２２ａおよび第２共振器Ｓ２１ｂに分割されている。その他の構成は第１フィルタと同じであり説明を省略する。各共振器の下または横の矢印は圧電材料のｃ軸配向方向を模式的に描いたものである。比較例５においては、第１共振器Ｓ１１ａおよび第２共振器Ｓ１１ｂとは比較例１の弾性波デバイスを構成し、第１共振器Ｓ２１ａおよびＳ第２共振器Ｓ２１ｂとは比較例１の弾性波デバイスを構成し、第１共振器２２ａおよび第２共振器２２ｂとは比較例１の弾性波デバイスを構成している。さらに、全ての直列共振器は２次歪電圧が強め合うように配置されている。全ての並列共振器も２次歪電圧が強め合うように配置されている。
【００３４】
図１０を参照に、実施例５に係る分波器は、各共振器、各インダクタの接続は比較例５の図９と同じである。しかし、第１共振器Ｓ１１ａおよび第２共振器Ｓ１１ｂとは実施例１の弾性波デバイスを構成し、第１共振器Ｓ２１ａおよびＳ第２共振器Ｓ２１ｂとは実施例１の弾性波デバイスを構成し、第１共振器２２ａおよび第２共振器２２ｂとは実施例１の弾性波デバイスを構成している。さらに、全ての直列共振器は２次歪電圧を相殺するようにに配置されている。全ての並列共振器も２次歪電圧を相殺するように配置されている。
【００３５】
図１１は、比較例５および実施例５に係る分波器の送信端子Ｔｘに周波数が１９２０から１９８０ＭＨｚ、電力が２５ｄＢｍｍの信号を入力し、共通端子Ａｎｔに周波数が４０２０から４１５０ＭＨｚ、電力が−２１ｄＢｍの妨害波を入力し、受信端子Ｒｘから出力される２次歪の電力（ＩＭＤ２）の計算値を周波数に対し示した図である。ここで、ＩＭＤ２の計算値の絶対値に対する議論は難しいが、ＩＭＤ２の相対値に対する議論は可能である。図１１を参照に、比較例５に対し実施例５はＩＭＤ２が小さくなっている。このように、直列に分割した共振器同士、各直列共振器同士、または各並列共振器同士を２次歪電圧を相殺するように圧電材料のｃ軸配向方向を設定することにより２次歪を抑制することができる。
【実施例６】
【００３６】
実施例６は実施例４に係るフィルタを用いた分波器の例である。図１２および図１３はそれぞれ比較例６および実施例６の回路図である。図１２を参照に、比較例６に係る分波器は、比較例５の図９に対し、第１フィルタ３１の直列共振器Ｓ１１が第１共振器Ｓ１１ｃおよび第２共振器Ｓ１１ｄに並列に分割されている。同様に、第２フィルタ３２の直列共振器Ｓ２１が第１共振器Ｓ２１ｃおよび第２共振器Ｓ２１ｄに並列分割されている。第１共振器Ｓ１１ｃおよび第２共振器Ｓ１１ｄは比較例２の弾性波デバイスを構成し、第１共振器Ｓ２１ｃと第２共振器Ｓ２１ｄとは比較例２の弾性波デバイスを構成している。その他の構成は比較例５と同じであり説明を省略する。
【００３７】
図１３を参照に、実施例６に係る分波器は、実施例６の図１０に対し、第１フィルタ３１の直列共振器Ｓ１１が第１共振器Ｓ１１ｃおよび第２共振器Ｓ１１ｄに並列に分割されている。同様に、第２フィルタ３２の直列共振器Ｓ２１が第１共振器Ｓ２１ｃおよび第２共振器Ｓ２１ｄに並列分割されている。第１共振器Ｓ１１ｃおよび第２共振器Ｓ１１ｄは実施例２の弾性波デバイスを構成し、第１共振器Ｓ２１ｃと第２共振器Ｓ２１ｄとは実施例２の弾性波デバイスを構成している。その他の構成は実施例５と同じであり説明を省略する。
【００３８】
図１４は、比較例６および実施例６に係る分波器のＩＭＤ２の計算値を周波数に対し示した図である。計算方法は比較例５および実施例５と同じであり説明を省略する。また、比較例５および実施例５と同様に、ＩＭＤ２の絶対値に対する議論は難しいが、ＩＭＤ２の相対値に対する議論は可能である。図１４を参照に、比較例６に対し実施例６はＩＭＤ２が小さくなっている。このように、並列に分割した共振器同士を２次歪電圧を相殺するように圧電材料のｃ軸配向方向を設定することにより２次歪を抑制することができる。
【００３９】
実施例１から実施例６は共振器を第１共振器および第２共振器に分割する例であったが、３以上に分割しても良い。この際、２次歪電圧が相殺されるように、各共振器の圧電材料を挟み下部電極と上部電極とが重なる領域の面積を設定する。これにより２次歪を抑制することができる。
【００４０】
実施例１から実施例６は、圧電材料としてＡｌＮを用いたＦＢＡＲを例に説明した。圧電材料はＺｎＯ等であってもよい。また、その他の圧電材料であっても良い。その他の圧電材料を用いる場合、実施例１から実施例６においてのｃ軸の方向の代わりに分極軸の方向とすることで、実施例１から実施例６と同様に、２次歪を抑制することができる。また、ＦＢＡＲは例えばＳＭＲであってもよい。また圧電薄膜共振器でなくとも圧電体を１対の電極で挟む構成の弾性波デバイスに本発明を適用することができる。
【実施例７】
【００４１】
実施例７および比較例７は、実施例３と同様に、ラダー型フィルタにおいて、直列共振器の１つが直列の共振器に分割された例である。図１５（ａ）は比較例７に係るラダー型フィルタの回路図、図１６（ａ）は実施例７に係るラダー型フィルタの回路図である。実施例３と同様に、比較例７に係るフィルタおよび実施例７に係るフィルタは、それぞれ端子Ｔ１とＴ２との間に直列に接続された直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列に接続された並列共振器Ｐ１およびＰ２を有している。共振器Ｓ１は、第１共振器Ｓ１ａおよび第２共振器Ｓ１ｂに直列に分割されている。比較例７と実施例７とでは第１共振器Ｓ１ａと第２共振器Ｓ１ｂの極性が異なる。図１５（ａ）のように、比較例７では、第１共振器Ｓ１ａおよび第２共振器Ｓ１ｂは、ｃ軸の異なる方向の電極が同電位となるように接続されている（つまり図４（ａ）と同じ接続である）。実施例７では、図１６（ａ）のように、第１共振器Ｓ１ａおよび第２共振器Ｓ１ｂは、ｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように接続されている（つまり図４（ｂ）と同じ接続である）。
【００４２】
図１５（ｂ）および図１６（ｂ）は、それぞれ比較例７および実施例７の規格化周波数に対する通過特性とＩＭＤ２との計算結果を図示している。実線は通過特性、破線および一点鎖線はＩＭＤ２を示している。端子Ｔ２から８００ＭＨｚから１２００ＭＨｚの周波数ｆ２の信号を入力し、端子Ｔ１から３００ＭＨｚの周波数ｆ１の妨害波を入力する。このとき端子Ｔ１に出力されるＩＭＤ２（周波数はｆ１＋ｆ２）をＡ１とし、破線で示す。端子Ｔ２に出力されるＩＭＤ２（周波数はｆ１＋ｆ２）をＡ２とし、一点鎖線で示す。
【００４３】
図１５（ｂ）と図１６（ｂ）とを比較すると、実施例７と比較例７とでは通過特性はほとんど変わらないが、ＩＭＤ２であるＡ１、Ａ２は、比較例７に対し実施例７は小さくなっている。このように、実施例７では比較例７に対し、ＩＭＤ２を抑制できることが確認できた。
【実施例８】
【００４４】
実施例８および比較例８は、ラダー型フィルタにおいて、直列共振器の１つが並列の共振器に分割された例である。図１７（ａ）は比較例８に係るラダー型フィルタの回路図、図１８（ａ）は実施例８に係るラダー型フィルタの回路図である。比較例８と実施例８とにおいては、共振器Ｓ１は、第１共振器Ｓ１ｃおよび第２共振器Ｓ１ｄに並列に分割されている。比較例８と実施例８とでは第１共振器Ｓ１ｃと第２共振器Ｓ１ｄとの極性が異なる。すなわち、図１７（ａ）のように、比較例８では、第１共振器Ｓ１ｃと第２共振器１ｄとは、ｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように接続されている（つまり図５（ａ）と同じ接続である）。一方、図１８（ａ）のように、実施例８では、第１共振器Ｓ１ｃと第２共振器Ｓ１ｄとは、ｃ軸の同じ方向の電極が逆電位となるように接続されている（つまり図５（ｂ）と同じ接続である）。その他の構成は実施例７と同じである。
【００４５】
図１７（ｂ）および図１８（ｂ）は、それぞれ比較例８および実施例８の規格化周波数に対する通過特性とＩＭＤ２との計算結果を図示している。実線は通過特性、破線および一点鎖線はＩＭＤ２を示しており、比較例７および実施例７と同様である。
【００４６】
図１７（ｂ）と図１８（ｂ）とを比較すると、実施例８と比較例８とでは通過特性はほとんど変わらないが、ＩＭＤ２であるＡ１、Ａ２は、比較例８に対し実施例８は小さくなっている。このように、実施例８では比較例８に対し、ＩＭＤ２を抑制できることが確認できた。
【実施例９】
【００４７】
実施例９は分波器の例である。図１９は実施例９に係る分波器４０とＩＭＤ２の測定器を示したブロック図である。分波器４０は送信フィルタ４１、受信フィルタ４２および整合回路４３を有している。共通端子Ａｎｔには整合回路４３が接続され、整合回路４３と送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ４１が接続されている。整合回路４３と受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ４２が接続されている。分波器４０は、送信周波数が１９２０ＭＨｚから１９８０ＭＨｚ、受信周波数が２１１０ＭＨｚから２１７０ＭＨｚの２．１ＧＨｚＷ−ＣＤＭＡ用に設計されている。送信フィルタ４１として、比較例７、実施例７、比較例８および実施例８のフィルタを用い、その他の構成は同じとした分波器を作製した。送信フィルタ４１および受信フィルタ４２は、図７（ａ）、図７（ｂ）または図８のようなＦＢＡＲで構成され、図７（ｂ）のように、圧電材料１４を挟み上部電極１６と下部電極１２と重なる領域１７の下には空隙１８が形成されている。
【００４８】
作製した４種類の分波器について、ＩＭＤ２を以下のようにして測定した。図１９を参照に、信号発生回路６０は周波数ｆ１として１９２０から１９８０ＭＨｚの送信信号を生成し、パワーアンプ５０は送信信号を増幅し送信端子Ｔｘに出力する。パワーアンプ５０の増幅率は、共通端子Ａｎｔからの出力電力が２１ｄＢｍとなるように調整される。信号発生回路５８は周波数ｆ２として４０３０から４１５０ＭＨｚの妨害波信号を生成する。妨害波信号は、ハイパスフィルタ５６で低周波成分を除去し、アテネータ５４で振幅を制限し、電力が−１５ｄＢｍの妨害波信号として共通端子Ａｎｔに入力される。この状態で、受信端子Ｒｘから出力される周波数が２１１０から２１７０ＭＨｚのＩＭＤ２信号をアテネータ５２介し、スペクトラムアナライザ６２用い測定した。
【００４９】
図２０は、送信フィルタ４１として、比較例７、実施例７、比較例８および実施例８のフィルタを用いた場合のＩＭＤ２の周波数依存を示す図である。比較例７および比較例８を送信フィルタ４１として使用した場合に比べ、実施例７および実施例８を送信フィルタ４１として使用した場合は、ＩＭＤ２が約２０ｄＢｍ小さくなっている。このように、実施例７および実施例８を送信フィルタ４１に用いた実施例９に係る分波器４０は、ＩＭＤ２を抑制できることがわかった。
【００５０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は従来のラダー型フィルタの回路図である。
【図２】図２は共振器を分割した従来のラダー型フィルタの回路図である。
【図３】図３（ａ）はＦＢＡＲの模式図、図３（ｂ）は２次歪を説明するための図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）はそれぞれ比較例１および実施例１に係る弾性波デバイスの模式図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）はそれぞれ比較例２および実施例２に係る弾性波デバイスの模式図である。
【図６】図６は実施例３に係るフィルタの回路図である。
【図７】図７（ａ）は実施例３に係るフィルタの平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図８は実施例４に係るフィルタの平面図である。
【図９】図９は比較例５に係る分波器の回路図である。
【図１０】図１０は実施例５に係る分波器の回路図である。
【図１１】図１１は比較例５および実施例５のＩＭＤ２を示す図である。
【図１２】図１２は比較例６に係る分波器の回路図である。
【図１３】図１３は実施例６に係る分波器の回路図である。
【図１４】図１４は比較例６および実施例６のＩＭＤ２を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は比較例７に係るフィルタの回路図、図１５（ｂ）は通過特性およびＩＭＤ２を示す図である。
【図１６】図１６（ａ）は実施例７に係るフィルタの回路図、図１６（ｂ）は通過特性およびＩＭＤ２を示す図である。
【図１７】図１７（ａ）は比較例８に係るフィルタの回路図、図１７（ｂ）は通過特性およびＩＭＤ２を示す図である。
【図１８】図１８（ａ）は実施例８に係るフィルタの回路図、図１８（ｂ）は通過特性およびＩＭＤ２を示す図である。
【図１９】図１９は実施例９に係る分波器のＩＭＤ２を測定する測定系のブロック図である。
【図２０】図２０は実施例９に係る分波器のＩＭＤ２を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０            基板
１２            下部電極
１４            圧電材料
１６            上部電極
１７            領域
１８            空隙
２０            共振器
２１            第１共振器
２２            第２共振器
３１            第１フィルタ
３２            第２フィルタ
Ａｎｔ          共通端子
Ｔｉｎ          入力端子
Ｔｏｕｔ        出力端子
Ｔｘ            送信端子
Ｒｘ            受信端子
Ｓ１１ａ、Ｓ２１ａ  第１共振器
Ｓ１１ｂ、Ｓ２１ｂ  第２共振器
Ｓ１１ｃ、Ｓ２１ｃ  第１共振器
Ｓ１１ｄ、ｄ２１ｄ  第２共振器
【図１】
2008085989.tif 000003
【図２】
2008085989.tif 000004
【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】
2008085989.tif 000016
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年9月25日(2007.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
一方、図４（ｂ）を参照に、実施例１においては、第１共振器２１と第２共振器２２とが直列に接続され、第１共振器２１と第２共振器２２とは、ｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように接続されている。つまり、第１共振器２１のｃ軸配向方向の逆方向の下部電極１２と第２共振器２２のｃ軸配向方向の逆方向の下部電極１２（第１共振器２１のｃ軸の同じ方向の電極）とが同電位となるように接続されている。このため、第１共振器２１の２次歪電圧は端子Ｔ２から端子Ｔ１の方向に加わり、第２共振器２２の２次歪電圧は端子Ｔ１から端子Ｔ２の方向に加わる。よって、第１共振器２１と第２共振器２２との２次歪電圧が相殺する。このため、２次歪を抑制することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図６を参照に、第１共振器Ｓ１ａおよび第２共振器Ｓ１ｂの２次歪電圧をそれぞれＶ１ａおよびＶ１ｂ、圧電材料１４を挟み上部電極１６と下部電極１２とが重なる領域１７の面積をそれぞれＡ１ａおよびＡ１ｂとする。端子Ｔ１から端子Ｔ２に電力が供給されている場合、第１共振器Ｓ１ａには第２共振器Ｓ１ｂより大きい電力が印加される。このため、仮に第１共振器Ｓ１ａのＡ１ａと第２共振器Ｓ１ｂのＡ１ｂとが同じ面積の場合、第１共振器Ｓ１ａの２次歪電圧Ｖ１ａは第２共振器Ｓ１ｂの２次歪電圧Ｖ１ｂより大きくなる。よって、２次歪が生じてしまう。そこで、第１共振器Ｓ１ａと第２共振器Ｓ１ｂとの圧電材料１４を挟み上部電極１６と下部電極１２とが重なる領域１７の面積Ａ１ａとＡ１ｂとを異なるように設定する。これにより、２次歪電圧Ｖ１ａとＶ１ｂとが異なる場合も、面積Ａ１ａとＡ１ｂとを適宜設定することにより、２次歪を抑制することができる。第１共振器Ｓ１ａと第２共振器Ｓ１ｂとのうち、電力の供給される側の一方（第１共振器Ｓ１ａ）の面積Ａ１ａを他方（第２共振器Ｓ１ｂ）より大きくする。これにより、第１共振器Ｓ１ａの２次歪電圧Ｖ１ａと第２共振器Ｓ１ｂの２次歪電圧Ｖ１ｂとを略同じ電圧とすることができる。よって、２次歪電圧Ｖ１ａとＶ１ｂとが相殺し、２次歪を抑制することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
第２フィルタ３２は直列共振器Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３のうち共振器Ｓ２１が第１共振器Ｓ２１ａおよび第２共振器Ｓ２１ｂに分割されている。さらに、共振器Ｓ２２が第１共振器Ｓ２２ａおよび第２共振器Ｓ２１ｂに分割されている。その他の構成は第１フィルタと同じであり説明を省略する。各共振器の下または横の矢印は圧電材料のｃ軸配向方向を模式的に描いたものである。比較例５においては、第１共振器Ｓ１１ａおよび第２共振器Ｓ１１ｂとは比較例１の弾性波デバイスを構成し、第１共振器Ｓ２１ａおよび第２共振器Ｓ２１ｂとは比較例１の弾性波デバイスを構成し、第１共振器Ｓ２２ａおよび第２共振器Ｓ２２ｂとは比較例１の弾性波デバイスを構成している。さらに、全ての直列共振器は２次歪電圧が強め合うように配置されている。全ての並列共振器も２次歪電圧が強め合うように配置されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図１０を参照に、実施例５に係る分波器は、各共振器、各インダクタの接続は比較例５の図９と同じである。しかし、第１共振器Ｓ１１ａおよび第２共振器Ｓ１１ｂとは実施例１の弾性波デバイスを構成し、第１共振器Ｓ２１ａおよび第２共振器Ｓ２１ｂとは実施例１の弾性波デバイスを構成し、第１共振器Ｓ２２ａおよび第２共振器Ｓ２２ｂとは実施例１の弾性波デバイスを構成している。さらに、全ての直列共振器は２次歪電圧を相殺するようにに配置されている。全ての並列共振器も２次歪電圧を相殺するように配置されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図１１は、比較例５および実施例５に係る分波器の送信端子Ｔｘに周波数が１９２０から１９８０ＭＨｚ、電力が２５ｄＢｍの信号を入力し、共通端子Ａｎｔに周波数が４０２０から４１５０ＭＨｚ、電力が−２１ｄＢｍの妨害波を入力し、受信端子Ｒｘから出力される２次歪の電力（ＩＭＤ２）の計算値を周波数に対し示した図である。ここで、ＩＭＤ２の計算値の絶対値に対する議論は難しいが、ＩＭＤ２の相対値に対する議論は可能である。図１１を参照に、比較例５に対し実施例５はＩＭＤ２が小さくなっている。このように、直列に分割した共振器同士、各直列共振器同士、または各並列共振器同士を２次歪電圧を相殺するように圧電材料のｃ軸配向方向を設定することにより２次歪を抑制することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2008085989.tif 000023
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2008085989.tif 000024
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2008085989.tif 000025