(57)【要約】【課題】横結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、横方向および縦方向の高次モードによるスプリアスを同時に抑圧した横結合二重モード弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。【解決手段】横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、ＩＤＴのライン占有率に対し反射器のライン占有率を小さくあるいは大きくすることで、縦方向および横方向の高次モードが原因で発生する通過帯域外のスプリアスを同時に抑圧することができる。【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２つのＩＤＴを弾性表面波の伝搬方向に直角、且つ並列に近接配置し、２つのＩＤＴを電気的に接続した横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴの両端部に配置された反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より小さくしたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
圧電基板上に２つのＩＤＴを弾性表面波の伝搬方向に直角、且つ並列に近接配置し、２つのＩＤＴを電気的に接続した横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴの両端部に配置された反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より大きくしたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
圧電基板上に２つのＩＤＴを弾性表面波の伝搬方向に直角、且つ並列に近接配置し、２つのＩＤＴを電気的に分離して入力側及び出力側を平衡型とした横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴの両端部に配置された反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より小さくしたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
圧電基板上に２つのＩＤＴを弾性表面波の伝搬方向に直角、且つ並列に近接配置し、２つのＩＤＴを電気的に分離して入力側及び出力側を平衡型とした横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴの両端部に配置された反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より大きくしたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記横結合二重モードＳＡＷフィルタを複数個縦続接続したことを特徴とする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、特に高次横モード及び高次縦モードに起因するスプリアスを抑圧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）デバイスは通信分野で幅広く用いられ、高性能、小型、量産性等の点で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。図６は従来の横結合型二重モード弾性表面波フィルタ（以下、横結合二重モードＳＡＷフィルタと称す）の構成を示す平面図であって、圧電基板３１上に２つのＩＤＴ３２、３３をＳＡＷの伝搬方向に直角に、且つ並列に近接配置すると共にこれらＩＤＴの両端部にグレーティング反射器（以下、反射器と称す）３５、３６を配置して、横結合二重モードＳＡＷフィルタを構成する。なお、ＩＤＴ３２、３３の内側のバスバーは互いに接して共通バスバー３４とするのが一般的である。ＩＤＴ３２、３３は互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極により形成され、ＩＤＴ３２の基板端部側のくし形電極は入力端子ＩＮに接続されると共に、他方のくし形電極は接地される。さらに、ＩＤＴ３３の基板端部側のくし形電極は出力端子ＯＵＴに接続されると共に、他方のくし形電極は接地される構成となっている。
【０００３】
図６の横結合二重モードＳＡＷフィルタを用いて、中心周波数近傍に発生する代表的な振動モードのエネルギー分布の形態を説明すると、ＳＡＷの伝搬方向に対し直角な方向（横方向）に、  Ａ、Ｂ、Ｃで示す１次、２次、３次、及び図示していない更に高次の変位分布をもつ共振モードが励起される。また、ＳＡＷの伝搬方向（縦方向）についても、Ｄ、Ｅ、Ｆで示す１次、２次、３次、及び更に高次の変位分布をもつ共振モードが励起される。このうち、横方向の１次モード（Ａ）と２次モード（Ｂ）の共振周波数を接近させることにより、通過帯域の狭い狭帯域型フィルタとして機能する。
【０００４】
図７は、従来の横結合二重モードＳＡＷフィルタのフィルタ特性を示す図であって、圧電基板３１にＳＴカット水晶基板を用い、アルミニウム合金の膜厚を２．８８％λ（λは基板上に励起されるＳＡＷの波長）、フィルタ特性の中心周波数を１６９．３ＭＨｚに設定した横結合二重モードＳＡＷフィルタである。ＩＤＴ３２、３３の対数をそれぞれ１３５．５対、交差幅を９．４λ、反射器３４、３５の本数をそれぞれ１２６本とし、ライン占有率はＩＤＴ、反射器共に０．７０とした。ここで、ライン占有率は、ＩＤＴの電極指の幅をＬ、電極指間のスペースをＳとした時、ライン占有率η＝Ｌ／（Ｌ＋Ｓ）と定義する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記横結合二重モードＳＡＷフィルタには、通過特性を形成する１次モード及び２次モード以外にも横方向及び縦方向の高次の共振モードも同時に励起される。従って、横結合二重モードＳＡＷフィルタには図７に示すような高次モードによるスプリアスＳ１、Ｓ２が発生する。このうち、通過帯域に対し低域側のスプリアスＳ１は縦方向の高次モードに起因し、通過帯域に対し高域側のスプリアスＳ２は横方向の高次モードに起因して発生する。
【０００６】
従って、横結合二重モードＳＡＷフィルタでは縦方向および横方向の高次モードにより、通過帯域外に不要なスプリアスが発生してしまい、通過帯域に対し低域側と高域側の減衰量を劣化させる原因となっていた。
【０００７】
これら高次モードによるスプリアス発生を抑圧する方法としては、反射器の電極ピッチを狭くあるいは広くし反射帯域の中心周波数をずらすことで、通過帯域に対し低域側あるいは高域側のスプリアスを抑圧する手段、もしくは横結合二重モードＳＡＷフィルタのＩＤＴ対数を調整することで、通過帯域に対し低域側に発生するスプリアスを抑圧する手段等がある。しかしながら、反射器の電極ピッチを調整する手段は、通過帯域に対し低域側もしくは高域側のどちらかのスプリアスしか抑圧できず両方同時に抑圧することはできない。また、ＩＤＴ対数を調整する手段は、フィルタの終端インピーダンスが大きく変化してしまい、フィルタをセットに用いる場合に終端条件を合わせるのが困難になるという問題が生じてしまう。本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、終端インピーダンスを変えずに、横方向および縦方向の高次モードによるスプリアスを同時に抑圧した横結合二重モードＳＡＷフィルタを提供することを目的とする。
【０００８】
【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横結合二重モードＳＡＷフィルタの請求項１に記載の発明は、圧電基板上に２つのＩＤＴを弾性表面波の伝搬方向に直角、且つ並列に近接配置し、２つのＩＤＴを電気的に接続した横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴの両端部に配置された反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より小さくしたことを特徴とする弾性表面波フィルタである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、圧電基板上に２つのＩＤＴを弾性表面波の伝搬方向に直角、且つ並列に近接配置し、２つのＩＤＴを電気的に接続した横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴの両端部に配置された反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より大きくしたことを特徴とする弾性表面波フィルタである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、圧電基板上に２つのＩＤＴを弾性表面波の伝搬方向に直角、且つ並列に近接配置し、２つのＩＤＴを電気的に分離して入力側及び出力側を平衡型とした横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴの両端部に配置された反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より小さくしたことを特徴とする弾性表面波フィルタである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、圧電基板上に２つのＩＤＴを弾性表面波の伝搬方向に直角、且つ並列に近接配置し、２つのＩＤＴを電気的に分離して入力側及び出力側を平衡型とした横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記ＩＤＴの両端部に配置された反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より大きくしたことを特徴とする弾性表面波フィルタである。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４記載の横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、前記横結合二重モードＳＡＷフィルタを複数個縦続接続したことを特徴とする弾性表面波フィルタである。
【００１３】
【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は本発明に係る横結合二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図であって、圧電基板１上に２つのＩＤＴ２、３をＳＡＷの伝搬方向に直角に、且つ並列に近接配置すると共にこれらＩＤＴの両端部に反射器５、６を配置して、横結合二重モードＳＡＷフィルタを構成する。なお、図１においてはＩＤＴ２、３の内側のバスバーを互いに接続して共通バスバー４とした場合を示している。ＩＤＴ２、３は互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極により形成され、ＩＤＴ２の基板端部側のくし形電極は入力端子ＩＮに接続されると共に、他方のくし形電極は接地される。さらに、ＩＤＴ３の基板端部側のくし形電極は出力端子ＯＵＴに接続されると共に、他方のくし形電極は接地される構成となっている。本発明の特徴は、反射器５、６のライン占有率をＩＤＴ２、３のライン占有率より小さく設定したことである。
【００１４】
次に反射器のライン占有率を変化させた時の反射帯域幅の関係について述べる。図２は、反射器のライン占有率と反射帯域幅の関係を示した図であり、反射器のライン占有率０．７０付近で反射器の反射帯域幅が最大、即ちＳＡＷの反射効率が最も大きく、反射器のライン占有率０．７０付近をピークにして反射器の反射帯域幅が減少、即ちＳＡＷの反射効率が劣化することが分かる。
【００１５】
一般に、ＩＤＴ２、３のライン占有率はインピーダンス整合を考慮すると０．７０付近で設計するのが最適であり、反射器のライン占有率においても反射効率が良い０．７０付近で設計されてきた。しかしながら、反射器の反射効率を良くしてＩＤＴ内のＳＡＷのエネルギー閉じ込め度を大きくすることで、通過帯域を形成する１次、２次の主モード以外の縦方向および横方向の高次モードによるスプリアスも同時に大きく成長してしまうという問題があった。
【００１６】
そこで、本願発明者は、ＩＤＴのライン占有率を０．７０とした時、反射器のライン占有率を０．７０より小さくすることで、反射器の反射効率をあえて劣化させＩＤＴ内のＳＡＷのエネルギー閉じ込め度を若干弱らせることにより、通過帯域に対し低域側に発生する縦方向高次モードのスプリアスと、通過帯域に対し高域側に発生する横方向高次モードのスプリアスを抑圧できるのではないかと考えた。
【００１７】
図３は、ＳＴカット水晶基板上に、中心周波数１６９．３ＭＨｚの横結合二重モードＳＡＷフィルタを形成すべく図１に示すような電極パターンを形成して、アルミニウム合金の膜厚を２．８８％λ、ＩＤＴ２、３をそれぞれ対数１３５．５対、交差幅９．４λ、ライン占有率０．７０とし、反射器４、５をそれぞれ本数１２６本、ライン占有率０．４０とした時の通過特性の実測データである。なお、反射器のライン占有率を小さくすると、反射帯域の中心周波数は変化するので、その周波数変化分を反射器のピッチにより補正している。図３から明らかな通り縦方向の高次モードにより発生するスプリアスＳ１’は、図７の従来構造によるフィルタ特性のスプリアスＳ１と比較して約１０ｄＢ程減衰量が改善されているのがわかる。同様に横方向の高次モードにより発生するスプリアスＳ２’はスプリアスＳ２と比較して約４ｄＢ程減衰量が改善されているのがわかる。
【００１８】
前実施例では、反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より小さくすることで縦方向および横方向の高次モードによるスプリアスの抑圧を図ったが、図２に示すように反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より大きくしても、反射器の反射帯域幅は減少し、ＩＤＴ内のＳＡＷのエネルギー閉じ込め度が弱くなる。従って、反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より大きくしても、縦方向および横方向の高次モードによるスプリアスを抑圧することは可能である。
【００１９】
図４は本発明に係る第２の実施例の構成を示す図であり、図１に示した構成において共通バスバー４を中央にて分割して、入力側および出力側を平衡型にした横結合二重モードＳＡＷフィルタである。分割した上側のバスバーは入力端子ＩＮ２に、下側のバスバーは出力端子ＯＵＴ２にそれぞれ接続する。本実施例においても第１の実施例と同様に、反射器のライン占有率をＩＤＴのライン占有率より小さくあるいは大きくすることで、縦方向および横方向の高次モードによるスプリアスを同時に抑圧することができる。
【００２０】
図５は本発明に係る第３の実施例の構成を示す図である。一般的に、ＳＡＷフィルタにおいて、通過帯域外の減衰量を大きくするためにＳＡＷ共振子を複数段縦続接続して使用する場合が多々ある。本実施例では、図５に示すように横結合型二重モードＳＡＷフィルタを２段縦続接続した。第一の横結合二重モードＳＡＷフィルタに対し基板の中央でほぼ線対称に第二の横結合二重モードＳＡＷフィルタを形成し、ＩＤＴ２２の基板端部側のくし形電極を入力端子ＩＮに接続すると共に、ＩＤＴ２３の基板中央側のくし形電極はリード電極Ｌ１を介して第二の横結合二重モードＳＡＷフィルタのＩＤＴ２６の基板中央側のくし形電極に接続する。さらに、第二の横結合二重モードＳＡＷフィルタのＩＤＴ２７の基板端部側のくし形電極を出力端子ＯＵＴに接続する。
【００２１】
本実施例においても、ＩＤＴのライン占有率に対し反射器のライン占有率を小さくあるいは大きくすることで、通過帯域の低域側に発生する高次縦モードのスプリアスおよび通過帯域の高域側に発生する高次横モードのスプリアスを同時に抑圧することができる。また、横結合二重モードＳＡＷフィルタを２段縦続接続することで、１段のみの横結合二重モードＳＡＷフィルタよりも、通過帯域外の減衰量を大きくすることができる。
【００２２】
以上のように、本発明の特徴は、横結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、ＩＤＴのライン占有率に対し反射器のライン占有率を小さくあるいは大きくすることで、縦方向および横方向の高次モードが原因で発生する通過帯域外のスプリアスを同時に抑圧したことである。
【００２３】
これまで、圧電基板にＳＴカット水晶基板を用いた場合について説明したが、本発明は水晶のみに限定するものではなく、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ランガサイト、四硼酸リチウム等の圧電結晶にも適用できることはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので横方向および縦方向の高次モードにより生じるスプリアスを従来構造のものより同時に大きく抑圧できたので、本フィルタを携帯電話のＩＦフィルタとして用いれば中間周波数部の特性を改善する上で優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施例の横結合二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図である。
【図２】反射器のライン占有率と反射帯域幅の関係を示す図である。
【図３】本発明に係る横結合二重モードＳＡＷフィルタのフィルタ特性を示す図である。
【図４】本発明に係る第２の実施例の横結合二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る第３の実施例の横結合二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図である。
【図６】従来の横結合二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図である。
【図７】従来の横結合二重モードＳＡＷフィルタのフィルタ特性を示す図である。
【符号の説明】
１、１１、２１、  ３１…圧電基板
２、３、１２、  １３、２２、２３、２６、２７、３２、３３…ＩＤＴ
５、６、１５、１６、２４、２５、２８、２９、３５、３６…反射器
４、３４…共通バスバー
Ｌ１…リード電極
【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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