(57)【要約】【課題】小型化したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの挿入損失と位相直線性を改善する手段を得る。【解決手段】圧電基板上に２つのＩＤＴ電極を配置したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタであって、ＩＤＴ電極のうち一方のＩＤＴ電極の方向性を強勢になるように設定すると共に、他方のＩＤＴ電極を２つのＩＤＴ電極が構成するフィルタの位相直線性を改善するように設定し、圧電基板の一方の端面にのみ吸音材を付着させて構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基本区間ＳＰＵＤＴ電極を組み合わせて構成したＩＤＴ電極を圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って２つ配置したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタにおいて、
前記ＩＤＴ電極のうち一方のＩＤＴ電極（第１ＩＤＴ電極）の方向性を、前記圧電基板の中央寄りへ強勢になるように設定すると共に他方のＩＤＴ電極（第２ＩＤＴ電極）を２つのＩＤＴ電極が構成するトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの位相直線性を改善するように設定し、前記圧電基板の前記第２ＩＤＴ電極側の端部にのみ吸音材を付着したことを特徴とするトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ。
【請求項２】
複数の基本区間ＳＰＵＤＴ電極を組み合わせて構成したＩＤＴ電極を圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って２つ配置したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタにおいて、
前記ＩＤＴ電極のうち一方のＩＤＴ電極（第１ＩＤＴ電極）の方向性を、前記圧電基板の中央寄りへ強勢になるように設定すると共に他方のＩＤＴ電極（第２ＩＤＴ電極）の中央寄りへの方向性を第１ＩＤＴ電極のそれよりも弱くなるように設定し、第１ＩＤＴ電極から到来する表面波の一部が第２ＩＤＴ電極を通過することにより、フィルタの位相直線性を改善したことを特徴とするトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ。
【請求項３】
圧電基板の第２ＩＤＴ電極側端部に第２ＩＤＴ電極を通過した表面波の端面反射を防止するための吸音材を付着したことを特徴とする請求項２に記載のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトランスバーサル型ＳＡＷフィルタに関し、特に挿入損失、位相直線性等を改善したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、弾性表面波フィルタ（以下、ＳＡＷフィルタと称す）は通信分野で広く利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから特に携帯電話等に多く用いられている。ここ数年の携帯電話の急速な普及、中でも画像等のデータ通信の需要増により、従来のＰＤＣ、ＡＭＰＳ方式等の狭帯域キャリアを用いる通信方式から、高速大容量に適した広帯域キャリアを使うＣＤＭＡ方式が急速に普及しつつある。
ＣＤＭＡ端末機に用いられるＩＦフィルタは高速大容量のデータを伝送するため、小型軽量、広帯域、低挿入損失であると共に、隣接のキャリアを阻止する急峻な減衰傾度が要求される。さらに、ＩＦフィルタは高速なデジタルデータの品質を保持するため、位相の直線性も要求される。例えば、図５は北米ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタとして用いられる、中心周波数１８３．６ＭＨｚ、通過帯域幅１．２３ＭＨｚの典型的なフィルタ仕様である。このような厳しい仕様を満たすフィルタとしては、振幅特性と位相特性とをそれぞれ個別に設計可能なトランスバーサル型ＳＡＷフィルタが適している。
【０００３】
図６は従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構成を示す平面図であって、圧電基板２１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極２２、２３を所定の間隙を空けて配置すると共に、該ＩＤＴ電極２２、２３の間に電極２４を配設する。ＩＤＴ電極２２、２３はそれぞれ互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極より構成されており、ＩＤＴ電極２２の一方のくし形電極を入力端子ＩＮに接続すると共に、他方のくし形電極は接地する。ＩＤＴ電極２３の一方のくし形電極を出力端子ＯＵＴに接続すると共に、他方のくし形電極は接地し、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成する。また、ＩＤＴ電極２２、２３の間に設けた電極２４は接地することによって入出力端子間の直達波の遮蔽用として機能している。なお、圧電基板２１の長辺方向（表面波伝搬方向）の両端に粘着材３１を塗布して不要反射波を抑圧するのが一般的である。
【０００４】
図６のような正規型ＩＤＴ電極を用いて表面波を励起した場合、表面波は伝搬方向に沿って左右に等しく伝搬するために、挿入損失は大きくなるという問題があった。この問題を改善すべく単相一方向性変換器（ＳＰＵＤＴ）が考案された。ここで、ＳＰＵＤＴの電極構成について少し説明する。図７はＳＰＵＤＴの基本区間ＩＤＴ電極の一例とその作用を説明するための図であって、図中左端を原点とした場合、それぞれの電極指の中心座標ｄ１、ｄ２、ｄ３と、電極指幅ｗ１、ｗ２、ｗ３を図に示した値のように設定すると、このＳＰＵＤＴ基本区間ＩＤＴ電極の反射中心の座標ｄ１は（（λ／４）／λ）・２π＝９０°となり、励振中心の座標ｄ２は（０．６２５λ／λ）・２π＝２２５°付近となり、図中右方へ表面波を強く励振できることが知られている。ここで、λとは弾性表面波の波長であり、基本区間の長さに対応する。
また、図８は基本区間ＩＤＴ電極の別の例であり、励振作用は有するものの反射作用が無いＩＤＴ電極である。
【０００５】
図９（ａ）は、ＳＰＵＤＴ基本区間ＩＤＴ電極を複数個配置してＩＤＴ電極を構成したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを示す図であって、図中左側のＩＤＴ電極は図７に示す一方向に強く表面波を励起するＳＰＵＤＴ基本区間ＩＤＴ電極を３つ配置したものであり、図中右方への表面波を強く励振することができ、図中右側のＩＤＴ電極は図中左側のＩＤＴ電極と対称に構成されているので、左方から伝搬する表面波を効率よくピックアップし、電気信号に変換することができる。このようなＳＰＵＤＴを入出力ＩＤＴ電極として用いることにより、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタの挿入損失は大幅に低減されるようになった。
【０００６】
しかし、入出力ＩＤＴ電極にＳＰＵＤＴのみを用いてトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成すると、挿入損失は低減するもののＩＤＴ電極の方向性が強すぎるため、フィルタの位相歪みが発生するという問題があった。そこで、ＩＤＴ電極をＳＰＵＤＴと、反射電極が間引かれて方向性が無い、所謂反射間引き電極とで構成することにより、ＩＤＴ電極全体として適度な方向性を持たせ、低挿入損失と位相直線性とを共に実現する設計手法が考案された。これは、低挿入損失と位相直線性を同時に満たすように、ＩＤＴ電極の反射に重み付けしたとも云える。図９（ｂ）はそのようなトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの例であり、入力ＩＤＴ電極２８は図７に示す基本区間ＩＤＴ電極αと、図８に示す基本区間ＩＤＴ電極βとをαβαの順に配置して、反射に重み付けを施した構成例である。
【０００７】
一方、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタのカットオフ特性をさらに急峻にするために、上述のような反射の重み付けに加えて、ＩＤＴ電極に励振の間引き重み付けを施す手法も考案されている。また、米国特許５，７０３，４２７号には、方向性の異なるＳＰＵＤＴ  基本区間ＩＤＴ電極を組み合わせて、ＩＤＴ電極内部に幾つかの局所的な共振キャビティを生じさせ、ＩＤＴ電極全体としては一方向性を持たせた変換器、即ち内部共振型一方向性変換器（ＲＳＰＵＤＴ）を用いたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの設計手法が開示されている。
このＲＳＰＵＤＴをＩＤＴ電極に用いたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタは、挿入損失が低減すると共に伝送特性が改善されるという特徴がある。つまり、このＩＤＴ電極内は方向性の異なる３つのグループのＳＰＵＤＴから構成されている。図中右方への伝搬方向を順方向、左方への伝搬方向を逆方向とすれば、順方向のＳＰＵＤＴ  基本区間ＩＤＴ電極を５０λ分配した第１のグループと、逆方向のＳＰＵＤＴ  基本区間ＩＤＴ電極を４０λ分配した第２のグループと、更に順方向のＳＰＵＤＴ基本区間ＩＤＴ電極を２０λ分配した第３のグループとからなるＩＤＴ電極を用いてトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成した例と、その伝達応答が示されている。
この米国特許のｆｉｇ．１１には、ＩＤＴ電極の位置（ＳＡＷの伝搬方向）を横軸にＳＰＵＤＴの反射係数縦軸にとったグラフが図示されている。反射の重み付けを施したＩＤＴ電極を用いたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタが例示されている。同図から、この米国特許発明はＩＤＴ電極に反射係数が正の部分と、反射係数が負の部分と、零の部分とが存在する。ここで反射の正負について簡単に説明する。これまでは正と零の反射重み付けを施したフィルタが一般的であったが上記米国特許発明のものは、これと比べ、挿入損失が７．４ｄＢから６．５ｄＢに低減されること、群遅延時間偏差が２００ｎｓｅｃから１００ｎｓｅｃに半減されること、第二のサイドローブの減衰量が大きく確保されること、通過帯域が広がること等の特徴を有すると記されている。
【０００８】
このように、ＳＰＵＤＴを用いて正、負及び零の反射重み付けをしたＩＤＴ電極からなるトランスバーサル型ＳＡＷフィルタでは、入力側ＩＤＴ電極及び出力側ＩＤＴ電極のどの位置に左、右どちらの方向性を有するＳＰＵＤＴをどの程度配置するかによって、フィルタの伝達応答が大きく異なる。通常、入力側ＩＤＴ電極、あるいは出力側ＩＤＴ電極、もしくは入出力両方のＩＤＴ電極に反射と励振の重み付けを施すため、ＩＤＴ電極のどの位置にどの程度の反射の重み付けと、励振の重み付け、即ち励振の有無及びその正、負の両方の重み付けを、要求仕様を満たすように適切に設計することは難しい。そこで、設計しようとするフィルタの伝送特性が要求仕様に近づくように、ＩＤＴ電極に反射と励振との重み付けの最適配置を行う組み合わせ、つまり最適化をコンピューターを用いて行うことが一般的である。
【０００９】
図１０は基本区間ＳＰＵＤＴを１１例示した図で、それぞれの図の上に記号Ｅ１、Ｅ２、・・・と付して識別記号とし、それぞれの図の下に励振、反射の位置を度数で表している。
図１１（ａ）は図５に示したＣＤＭＡ用ＩＦフィルタの仕様を従来の設計手法を用いて、最適化シミュレーションによって求めたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの入出力ＩＤＴ電極２８、２９で、それぞれ４８区間（λ）と１１６区間から構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の設計手法では図１１（ｂ）に示すように、位相直線性は要求仕様を満たすものの挿入損失が満足しないという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、北米ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタとして求められて位相直線性を劣化させることなく挿入損失の仕様を満たすようなトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの請求項１記載の発明は、複数の基本区間ＳＰＵＤＴ電極を組み合わせて構成したＩＤＴ電極を圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って２つ配置したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴ電極のうち一方のＩＤＴ電極（第１ＩＤＴ電極）の方向性を、前記圧電基板の中央寄りへ強勢になるように設定すると共に他方のＩＤＴ電極（第２ＩＤＴ電極）を２つのＩＤＴ電極が構成するトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの位相直線性を改善するように設定し、前記圧電基板の前記第２ＩＤＴ電極側の端部にのみ吸音材を付着したことを特徴とするトランスバーサル型ＳＡＷフィルタである。
請求項２記載の発明は、複数の基本区間ＳＰＵＤＴ電極を組み合わせて構成したＩＤＴ電極を圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って２つ配置したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴ電極のうち一方のＩＤＴ電極（第１ＩＤＴ電極）の方向性を、前記圧電基板の中央寄りへ強勢になるように設定すると共に他方のＩＤＴ電極（第２ＩＤＴ電極）の中央寄りへの方向性を第１ＩＤＴ電極のそれよりも弱くなるように設定し、第１ＩＤＴ電極から到来する表面波の一部が第２ＩＤＴ電極を通過することにより、フィルタの位相直線性を改善したことを特徴とするトランスバーサル型ＳＡＷフィルタである。
請求項３記載の発明は、圧電基板の第２ＩＤＴ電極側端部に第２ＩＤＴ電極を通過した表面波の端面反射を防止するための吸音材を付着したことを特徴とする請求項２に記載のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構成を概念的に示す平面図であって、圧電基板１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極２、３を所定の間隙を空けて配置すると共に、該ＩＤＴ電極２、３の間に電極４を配設する。ＩＤＴ電極２、３はそれぞれ互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極より構成されており、ＩＤＴ電極２の一方のくし形電極を入力端子ＩＮに接続すると共に、他方のくし形電極は接地する。ＩＤＴ電極３の一方のくし形電極を出力端子ＯＵＴに接続すると共に、他方のくし形電極は接地し、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成する。ＩＤＴ電極２、３の間に設けたベタ電極４は接地することによって入出力端子間の直達波の遮蔽用として機能している。さらに、圧電基板１の長辺方向（表面波伝搬方向）の図中左端に吸音材５を塗布して不要反射波を抑圧している。
【００１３】
本発明の特徴は図１に示すように、右側のＩＤＴ電極３は左方へ表面波を強勢に伝搬するように複数の基本区間ＳＰＵＤＴ電極を用いて設定し、左側のＩＤＴ電極２は右方への方向性を持たせるものの、右側のＩＤＴ電極３による強勢な一方向性による位相歪みを緩和するために、ＩＤＴ電極２を通過して図中左方へＩＤＴ電極３からの表面波が漏洩するように複数の基本区間ＳＰＵＤＴ電極を用いて設定したところにある。ＩＤＴ電極２を通過した表面波が図中左側端面で反射するのを抑圧するために、圧電基板１の左端にのみ吸音材５がを配置したところも特徴と言えよう。
【００１４】
ＩＤＴ電極２の設計は、例えば遺伝的アルゴリズムを用いてトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの位相特性が改善されるように、ＩＤＴ電極３よりも基板中央方向への一方向性を弱くして、ＩＤＴ電極３から到来する表面波の一部が通過するようにＩＤＴ電極配置の最適化シミュレーションを行って求めればよい。一方、ＩＤＴ電極３は基板中央方向へ強勢な一方向性を発揮するように設計するので、吸音材は圧電基板１上に１カ所付着するだけでよいのである。
【００１５】
図２（ａ）は本発明を用いて構成したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの一例であって、入力ＩＤＴ電極２に基本区間ＳＰＵＤＴ電極を５２個用い、出力ＩＤＴ電極３に基本区間ＳＰＵＤＴ電極を１２０個用いて構成したフィルタである。図２（ｂ）はそのときのフィルタ特性を仕様及び従来例と併せて対比して示したものである。この図より挿入損失と位相直線性が改善されていずれも北米ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタの仕様を満足していることが分かる。
【００１６】
図３（ａ）、（ｂ）の実線は、図２（ａ）の構成のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタのパスバンド特性、減衰域特性であり、それぞれの図の破線は従来設計によるパスバンド特性、減衰域特性である。また、図４は図２（ａ）の構成の群遅延時間特性である。
本発明により圧電基板の両端に付着させていた吸音材のうち、片側の吸音材を削除することが可能となったので、吸音材の長さだけ圧電基板の寸法を小さくすることができ、ＳＡＷフィルタの小型化ができるようになった。あるいは、同一寸法のパッケージを用いたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタでは、従来手法によるものより電極対数を多く設定することが可能となるのでフィルタ特性が改善される。例えば、従来設計に比べ挿入損失では０．６ｄＢ、位相直線性は約３５％改善されることが判明した。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので、請求項１に記載の発明は  という優れた効果を表す。請求項２に記載の発明は  という優れた効果を表す。請求項３に記載の発明は  となる。請求項４に記載の発明は  という優れた効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構成の概略を示す平面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの入力及び出力ＩＤＴ電極の構成例を示す図、（ｂ）はそのフィルタ特性例と仕様及び従来例の対比図である。
【図３】本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタのフィルタ特性を実線で示し、（ａ）はパスバンド特性、（ｂ）は減衰域特性である。それぞれの破線は従来の設計例である。
【図４】本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの群遅延時間特性である。
【図５】ＣＤＭＡＩＦフィルタ用の要求仕様を示す図である。
【図６】従来の正規型トランスバーサル型ＳＡＷフィルタのフィルタの構成を示す図である。
【図７】基本区間ＳＰＵＤＴ電極の構成とその作用を示す図である。
【図８】基本区間ＳＰＵＤＴ電極の別の構成とその作用を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）はＳＰＵＤＴを用いて構成したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを示し図である。
【図１０】基本区間ＳＰＵＤＴ電極の１１個の電極構成例を示す図である。
【図１１】従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの、（ａ）は入出力ＩＤＴ電極の構成例、（ｂ）はそのときのフィルタ特性を仕様と対比した図である。
【符号の説明】
１・・圧電基板
２、３・・ＩＤＴ電極
４・・シールド用電極
５・・吸音材
【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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【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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