(57)【要約】【課題】ＩＤＴ電極を２つ近接配置してなるトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて、通過帯域内のリップルを低減すると共に挿入損失を小さくした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。【解決手段】圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極を所定の間隔をおいて配置してなるトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、該ＩＤＴ電極の導波路長をＷｏ、電極指交差長をＷとした時、０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極を所定の間隔をおいて配置してなるトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、該ＩＤＴ電極の導波路長をＷｏ、電極指交差長をＷとした時、０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６としたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記ＩＤＴ電極は、電極周期の一波長分を基本区間とした時、一方向性を有する基本区間、反射機能を有する基本区間、反射機能を有さない基本区間、のうち少なくとも一つ以上の基本区間を有していることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記圧電基板は、４５°回転Ｘ板Ｚ方向伝搬Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
前記弾性表面波フィルタは、Ｗ−ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波フィルタに関し、特にリップル及び挿入損失を改善した弾性表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ：以下、ＳＡＷ）フィルタは移動体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があることから特に携帯電話等に多く用いられている。また、近年、携帯電話が急速に普及してきており、中でも画像などのデータ通信の需要増により、従来のＰＤＣ、ＡＭＰＳ方式等の狭帯域なキャリアを用いる通信方式から、高速で大容量に適した広帯域なキャリアを使うＷ−ＣＤＭＡ方式が普及され始めている。このようなＷ‐ＣＤＭＡ方式の携帯電話に使われるＩＦフィルタにおいては、低挿入損失で、且つ、通過帯域内リップルが小さいフィルタ特性が強く要求されており、具体的には、挿入損失１０（ｄＢ）以下、リップル１．０（ｄＢ）以下の仕様が要求されている。
【０００３】
図４は従来のＩＦフィルタに用いられるトランスバーサルＳＡＷフィルタの構造を示す平面図である。圧電基板１１の主面上にＳＡＷの伝搬方向に沿って２個のＩＤＴ電極１２、１３を所定の間隙を空けて配置すると共に、該ＩＤＴ電極１２、１３の間に入出力端子間の直達波を遮蔽するためのベタ電極１４を配設する。ＩＤＴ電極１２、１３はそれぞれ互いに間挿し合う電極指を有する一対のくし型電極により構成されており、ＩＤＴ電極１２の一方のくし形電極を入力端子ＩＮに接続すると共に、他方のくし形電極を接地する。また、ＩＤＴ電極１３の一方のくし形電極を出力端子ＯＵＴに接続すると共に、他方のくし形電極を接地する。そして、圧電基板１１の長辺方向（ＳＡＷの伝搬方向）の両端部に、不要反射波を抑圧するための吸音材１５、１５を塗布してトランスバーサルＳＡＷフィルタを形成する。
【０００４】
しかしながら、図４に示すようなくし形電極を正、負、正と順番に並べた所謂正規型ＩＤＴ電極の場合、ＳＡＷは伝搬方向に沿って左右に等しく伝搬するためフィルタの挿入損失が大きくなってしまうという問題があった。そこで、この問題を解決すべく、電極に方向性を持たせた所謂一方向性電極が用いられる。前記一方向性電極は、ＳＡＷの反射を利用するために電極幅の異なる複数の電極を組み合わせた単相一方向性変換器（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｕｎｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：以下、ＳＰＵＤＴと称す）がよく知られている。図５（ａ）は、前記ＳＰＵＤＴの電極周期λの基本区間２０の平面図及び断面図を示しており、電極周期λに対して３λ／８の電極幅を有する電極指とλ／８の電極幅を有する電極指から構成され、３λ／８電極指とλ／８電極指の位置を図示のように定めることで、ＳＡＷを反射させ励振を一方向性にする。前記ＳＰＵＤＴをトランスバーサルＳＡＷフィルタに組み込んだ構造が図５（ｂ）である。
【０００５】
しかしながら、図５（ｂ）のようにＩＤＴ電極２２、２３をＳＰＵＤＴのみで構成すると、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、フィルタ特性に位相歪みが発生するという問題があった。そこで、トランスバーサルＳＡＷフィルタの入出力ＩＤＴ電極を、ＳＡＷの反射を打ち消して方向性を持たない電極（以下、反射間引き電極と称す）と、前述のＳＡＷを反射させて方向性を持たせたＳＰＵＤＴとを組み合わせることにより、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同時に実現する設計手法が試みられてきた。図６（ａ）は前記反射間引き電極の電極周期λの基本区間３０の平面図及び断面図を示しており、λ／８の電極幅を有する電極指を図示のように配置した構造である。該反射間引き電極のＳＡＷの伝搬は双方向であり電極内でＳＡＷの反射は起こらない。図６（ｂ）は、前記反射間引き電極と前記ＳＰＵＤＴとをＩＤＴ電極３２、３３に適用したトランスバーサルＳＡＷフィルタの構造を示しており、このような構造にすることで低挿入損失で、且つ、位相直線性に優れたフィルタ特性が得られる。
【０００６】
また、米国特許５７０３４２７号に、方向性の異なるＳＰＵＤＴ基本区間を組み合わせて、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、所謂内部共振形一方向性変換器（以下、Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｕｎｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＲＳＰＵＤＴと称す）が開示されている。前記ＲＳＰＵＤＴの簡略図を図７に示す。図中の右矢印方向への伝搬方向を順方向、左矢印方向への伝搬方向を逆方向とすると、順方向にＩＤＴ電極を重み付けしたＳＰＵＤＴ基本区間４１を５０λ形成した第一のグループと、逆方向にＩＤＴ電極を重み付けしたＳＰＵＤＴ基本区間４２を２０λ形成した第二のグループと、更に順方向にＩＤＴ電極を重み付けしたＳＰＵＤＴ基本区間４３を２０λ形成した第三のグループから形成されている。従来は正と零の反射の重み付けをＩＤＴ電極に施すだけであったが、このような方向性の異なる基本区間を組み合わせたＲＳＰＵＤＴにすることにより、ＩＤＴ電極に正と負と零の反射の重み付けを施すことができ、低挿入損失化、高減衰化、広帯域化したフィルタ特性が得られる。
【０００７】
更に、トランスバーサルＳＡＷフィルタのカットオフ特性を急峻にするためには、入出力ＩＤＴ電極のどちらか一方、もしくは両方に、上述の反射の重み付けに加えて、励振の重み付けを施すことが一般的に行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図８は、前記ＲＳＰＵＤＴを用いてＩＤＴ電極を構成したトランスバーサルＳＡＷフィルタの実測フィルタ特性を示したものである。なお、圧電基板に４５°回転Ｘ板Ｚ方向伝搬Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７を用いている。同図から分かるように、通過帯域内に周期的な細かいリップルが生じており、Ｗ−ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタとして要求されているリップル１．０ｄＢ以内の規格に対して余裕がないため、製造歩留まりが大きく劣化してしまうという問題があった。
【０００９】
前記リップルが生じる原因としては、ＳＡＷの励振の際に生じる高次横モードのスプリアスの影響が考えられる。横モードのスプリアスを抑圧する手段として、特公平６−８５４９２号及び特開平９−２６０９９６号にて、ＩＤＴ電極の導波路長に対する電極指交差長の比率を変えることで２次の横モードのスプリアスを抑圧したＳＡＷ共振子及びフィルタが開示されている。図９は、前記先行技術に開示されているＩＤＴ電極の拡大図を示しており、ＩＤＴ電極５０の導波路部５１において、電極指交差部５２の上下にダミー電極部５３、５３を設けている。導波路部５１の導波路長をＷｏ、電極指交差部５２の交差長をＷとした時、特公平６−８５４９２号では０．６５≦Ｗ／Ｗｏ≦０．７５の比率にすることで、２次の横モードのスプリアスを抑圧したＳＡＷ共振子が開示されている。また、特開平９−２６０９９６号においては、０．７５＜Ｗ／Ｗｏ≦０．８５の比率にすることで、２次の横モードのスプリアスを抑圧したＳＡＷ装置が開示されている。しかしながら、いずれの先行技術においても、Ｗ−ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタに要求されるリップルの仕様を満たすことが困難であった。
【００１０】
本発明は、以上述べた問題を解決すべくなされたものであり、トランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて、通過帯域内のリップルを低減すると共に挿入損失を小さくしたトランスバーサル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ＳＡＷフィルタの請求項１記載の発明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極を所定の間隔をおいて配置してなるトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、該ＩＤＴ電極の導波路長をＷｏ、電極指交差長をＷとした時、０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６としたことを特徴とする弾性表面波フィルタである。請求項２記載の発明は、前記ＩＤＴ電極は、電極周期の一波長分を基本区間とした時、一方向性を有する基本区間、反射機能を有する基本区間、反射機能を有さない基本区間、のうち少なくとも一つ以上の基本区間を有していることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタである。請求項３記載の発明は、前記圧電基板は、４５°回転Ｘ板Ｚ方向伝搬Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の弾性表面波フィルタである。請求項４記載の発明は、前記弾性表面波フィルタは、Ｗ−ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性表面波フィルタである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に図示した実施の形態例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ＳＡＷフィルタの平面図である。圧電基板の主面上にＳＡＷの伝搬方向に沿って２つのＩＤＴ電極２、３を所定の間隙をあけて配置すると共に、該ＩＤＴ電極２、３の間に入出力端子間の直達波を遮蔽する為のベタ電極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に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、他方のくし型電極は接地し、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、他方のくし型電極を接地する。そして、圧電基板のＳＡＷの伝搬方向の両端部に、不要反射波を抑圧するための吸音材を塗布してトランスバーサルＳＡＷフィルタを形成する。前記ＩＤＴ電極２、３の電極設計方法としては、方向性が異なるＳＰＵＤＴ基本区間を組み合わせて、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電極全体として一方向性を持たせたＲＳＰＵＤＴを用いている。本発明の特徴は、図１に示すようにＩＤＴ電極２、３の電極指の導波路部６において、電極指交差部７の上下にダミー電極部８を設け、且つ、ＩＤＴ電極の導波路長をＷｏ、電極指交差長をＷとした時、０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６の範囲に設定したことである。
【００１３】
ここで、導波路長と電極指交差長の関係について述べる。従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいては、導波路長Ｗｏと電極指交差長ＷはＷ＝Ｗｏ、即ちＷ／Ｗｏ＝１．００とした設計であったため高次横モードが生じ、通過帯域を形成する基本次のモード（０次モード）と高次横モードが干渉してリップルが生じ、挿入損失が劣化すると考えられる。そこで、本発明においては、導波路長Ｗｏと電極指交差長Ｗの比率Ｗ／Ｗｏを変化させることで、リップル及び挿入損失の改善を図った。図２は、図１のトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて、中心周波数をＷ−ＣＤＭＡ方式に用いられる３８０ＭＨｚとして、導波路長Ｗｏと電極指交差長Ｗの比率Ｗ／Ｗｏとリップル及び挿入損失の関係をシミュレーションにより求めたグラフである。なお、Ｗ／Ｗｏは電極交差部の幅Ｗを４００（μｍ）に固定した状態で、ダミー電極長Ｄを変化させることにより比率を変えた。（ａ）はＷ／Ｗｏとリップルの関係を示しており、Ｗ／Ｗ＝０．８６においてリップルは０．４７（ｄＢ）と最小値をとり、従来のＷ／Ｗｏ＝１．００と比較するとリップルが大幅に改善されている。（ｂ）はＷ／Ｗｏと挿入損失の関係を示しており、Ｗ／Ｗｏ＝０．８６〜０．８８において挿入損失は７．８（ｄＢ）と最小値をとり、従来のＷ／Ｗｏ＝１．００と比較して大幅に改善されている。特に、０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６の範囲内においては、リップル及び挿入損失共に数値のばらつきが小さく安定して低い値をとることが分かる。
【００１４】
ここで、従来の特公平６−８５４９２号及び特開平９−２６０９９６号に開示されている０．６５≦Ｗ／Ｗｏ≦０．７５及び０．７５＜Ｗ／Ｗｏ≦０．８５について着目すると、図２より、リップル及び挿入損失とも数値にばらつきが生じ不安定であり、特に、リップルについてはＷ−ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタに要求されるリップル１．０ｄＢ以内の仕様に対して余裕がないことが分かる。
【００１５】
また、電極指交差長Ｗを４００（μｍ）に固定した時、従来の０．６５≦Ｗ／Ｗｏ≦０．７５及び０．７５＜Ｗ／Ｗｏ≦０．８５の場合は導波路長Ｗｏが４７１〜６１５（μｍ）であるのに対し、本発明の０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６においては、導波路長Ｗｏが４１６〜４６５（μｍ）と小さいので、チップサイズの小型化に有利である。また、導波路長Ｗｏを４５０（μｍ）で固定した時、従来の０．６５≦Ｗ／Ｗｏ≦０．７５及び０．７５＜Ｗ／Ｗｏ≦０．８５の場合は電極指交差長Ｗが２９２〜３８２（μｍ）であるのに対し、本発明の０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６においては、電極指交差長Ｗが３８２〜４３２（μｍ）と大きいので、低インピーダンス化が容易にでき、周辺回路と整合し易い利点がある。
【００１６】
以上のことから、トランスバーサルＳＡＷフィルタにおいてＩＤＴ電極の導波路長Ｗｏと電極指交差長Ｗの比率を０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６の範囲に設定することにより、通過帯域内のリップルを低減すると共に挿入損失を小さくし、且つ、小型化及び低インピーダンス化に有利であることが判明した。
【００１７】
図３は、図１に示す本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの実測フィルタ特性を示したものである。なお、中心周波数はＷ−ＣＤＭＡ用ＩＦフィルタに適用される３８０ＭＨｚとし、圧電基板は４５°回転Ｘ板Ｚ方向伝搬Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７を用いている。そして、ＩＤＴ電極２，３はＲＳＰＵＤＴで形成し、電極指交差長Ｗを４００（μｍ）、導波路長Ｗｏを４４０（μｍ）、即ちＷ／Ｗｏ＝０．９１とした。同図から明らかなように、図８に示した従来のフィルタ特性と比較して通過帯域内のリップルが低減し、最小挿入損失も従来の約７．８ｄＢから約６．６ｄＢと大幅に改善されていることが分かる。
【００１８】
なお、本実施例においては、トランスバーサルＳＡＷフィルタのＩＤＴ電極にＲＳＰＵＤＴを用いたが、それ以外の構造でもよく、重み付けを施さない正規型ＩＤＴや、反射と励振のどちらか一方、もしくは反射と励振の両方に重み付けを施したＩＤＴ電極においても、本発明が適用できることは言うまでもない。また、圧電基板においては、４５°回転Ｘ板Ｚ方向伝搬Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７を適用した例について説明してきたが他のカットアングルでもよく、また、他の圧電材料、例えばニオブ酸リチウム、水晶、ランガサイト、四方酸リチウム等に適用できることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明によれば、トランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて、ＩＤＴ電極の導波路長Ｗｏと電極指交差長Ｗの比率を、０．８６≦Ｗ／Ｗｏ≦０．９６とすることにより、通過帯域内のリップル及び挿入損失を低減できたので、製造歩留まりを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図を示す。
【図２】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタのＷ／Ｗｏとリップルの関係を（ａ）に、Ｗ／Ｗｏと挿入損失の関係を（ｂ）に示す。
【図３】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの実測フィルタ特性を示す。
【図４】従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図を示す。
【図５】ＳＰＵＤＴを説明する図であり、（ａ）にＳＰＵＤＴの基本区間、（ｂ）にＳＰＵＤＴを適用したトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図を示す。
【図６】反射間引き電極を説明する図であり、（ａ）に反射間引き電極の基本区間、（ｂ）にＳＰＵＤＴ及び反射間引き電極を適用したトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図を示す。
【図７】ＲＳＰＵＤＴの概略図を示す。
【図８】従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタの実測フィルタ特性を示す。
【図９】ダミー電極を設けたＩＤＴ電極の拡大図を示す。
【符号の説明】
１：圧電基板
２、３：ＩＤＴ電極
４：ベタ電極
６：導波路部
７：電極指交差部
８：ダミー電極部
【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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