(57)【要約】【課題】弾性表面波フィルタにおいて、フィルタの帯域外減衰特性を確保しながら、所望の通過帯域幅及び入出力インピーダンスを得る。【解決手段】圧電基板１の一主面に、入力端子１１に接続される入力用櫛歯状電極２及びグランド端子に接続されるグランド用櫛歯状電極８を対向配置させた入力用インタデジタルトランスデューサ４と、出力端子１２に接続される出力用櫛歯状電極３を含んで構成される出力用インタデジタルトランスデューサ５とを、両インタデジタルトランスデューサ間にインダクタ成分を形成するためのグレーティング電極６を介して一列状に配設してなる弾性表面波フィルタにおいて、前記グレーティング電極６を、その一端側で前記グランド用櫛歯状電極８に接続され、他端側で前記出力用櫛歯状電極３に接続される蛇行パターンにより形成する。【選択図】図１
2004153364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の一主面に、入力端子に接続される入力用櫛歯状電極及びグランド端子に接続されるグランド用櫛歯状電極を対向配置させた入力用インタデジタルトランスデューサと、出力端子に接続される出力用櫛歯状電極を含んで構成される出力用インタデジタルトランスデューサとを、両インタデジタルトランスデューサ間にインダクタ成分を形成するためのグレーティング電極を介して一列状に配設してなる弾性表面波フィルタにおいて、
前記グレーティング電極が、その一端側で前記グランド用櫛歯状電極に接続され、他端側で前記出力用櫛歯状電極に接続される蛇行パターンにより形成されていることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波フィルタであって、前記グレーティング電極の長さを可変させることにより入力用インタデジタルトランスデューサと出力用インタデジタルトランスデューサとの間のインダクタ成分を調整することを特徴とする弾性表面波フィルタのフィルタ特性調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等の各種通信機器に組み込まれて用いられる弾性表面波フィルタ及びそのフィルタ特性調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の移動体通信の発達、高周波化により、弾性表面波素子特に弾性表面波フィルタの開発が盛んに行なわれている。従来から高周波帯、特に数１００ＭＨｚにおいて弾性表面波素子でフィルタを構成する方法としては数種類の方法が知られている。
代表的なものとして弾性表面波共振子を複数個使用してフィルタを構成するラダー型と呼ばれる弾性表面波フィルタ及び弾性表面波共振器を隣接して設置し、共振子間の結合を利用した縦結合共振器型と呼ばれる弾性表面波フィルタなどがある。これらのフィルタは全て不平衡型の信号を取り扱うものであり、また特性インピーダンスにおいても使用する側からの要求によりそのほとんどが５０オームに設定されている。
【０００３】
図６は従来の縦結合共振器型の弾性表面波フィルタを示す平面図であり、同図に示す弾性表面波フィルタは、圧電基板１０１の一主面に、入力端子に接続される入力用櫛歯状電極１０２及びグランド端子に接続されるグランド用櫛歯状電極１０８を対向配置させた入力用インタデジタルトランスデューサ１０４と、出力端子に接続される一対の出力用櫛歯状電極１０３を対向対置させた出力用インタデジタルトランスデューサ１０５とを、間にグレーティング電極１０６を介して一列状に配置させるとともに、該列の両端に反射器１０７を配置させた構造を有している。
【０００４】
そして近年、上述した弾性表面波フィルタの高性能化のために回路を平衡化しようという動きがある。その場合、フィルタ等の回路部品には平衡回路に対応したものが必要となり、またそのインピーダンスも５０オームには限られなくなる。特に不平衡回路から平衡回路への移行期には、入力用インタデジタルトランスデューサ１０４に不平衡端子を、出力用インタデジタルトランスデューサ１０５に平衡端子をもつような構成が必要となってきている。
また、入出力インピーダンスは入出力用インタデジタルトランスデューサＩＤＴ１０４、１０５の交差幅と対数に依存することから、この値が大きければインピーダンスは低くなり、小さければインピーダンスは高くなる。しかしながら入出力用インタデジタルトランスデューサ１０４、１０５の対数はフィルタの帯域幅と密接な関係にあるため、例えば対数を少なくすればフィルタは広帯域になり、対数を多くすればフィルタは狭帯域になる傾向にある。実際に使用する場合には必要帯域幅は決まっており、そのような観点からすると対数における自由度は非常に低い。そこで入力用インタデジタルトランスデューサ１０４と出力用インタデジタルトランスデューサ１０５の交差幅を変えるか、或いは、交差幅に重み付けを施すかによって入出力インピーダンスの調整を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２０５３４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の弾性表面波フィルタにおいては、フィルタの通過帯域幅を調整する場合、入出力用インタデジタルトランスデューサ１０４、１０５の対数によって決定され、入出力インピーダンスの調整を行うには、先の述べたように入出力用インタデジタルトランスデューサ１０４、１０５の交差幅を変えるか、交差幅に重み付けを施す必要がある。
【０００７】
しかしながら、入出力用インタデジタルトランスデューサ１０４，１０５の交叉幅を変える場合、交叉幅を長くすると、弾性表面波の高次の振動モードの影響が大きくなることから、フィルタの通過域の高域側に高次の振動モードによる影響がスプリアス（不要波）として現れる。また、交叉幅を短くすると、インピーダンスが大きくなるため、共振子としての強度が弱く、その結果、フィルタの挿入損失が大きくなるという欠点を有していた。
【０００８】
また、交差幅に重み付けを施す場合は、交叉幅の長い部分と交叉幅の短い部分が混在することになり、これらに起因してフィルタ特性も交叉幅の長い部分では高次モードによるスプリアスの影響や交叉幅の短い部分では挿入損失の劣化した部分の影響が入り混じり複雑なフィルタ特性となる欠点を有していた。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、フィルタの入出力用インタデジタルトランスデューサの交叉幅及び電極対数を変更することなく、所望するフィルタの入出力インピーダンスとすることが可能な弾性表面波フィルタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板の一主面に、入力端子に接続される入力用櫛歯状電極及びグランド端子に接続されるグランド用櫛歯状電極を対向配置させた入力用インタデジタルトランスデューサと、出力端子に接続される出力用櫛歯状電極を含んで構成される出力用インタデジタルトランスデューサとを、両インタデジタルトランスデューサ間にインダクタ成分を形成するためのグレーティング電極を介して一列状に配設してなる弾性表面波フィルタにおいて、前記グレーティング電極が、その一端側で前記グランド用櫛歯状電極に接続され、他端側で前記出力用櫛歯状電極に接続される蛇行パターンにより形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の弾性表面波フィルタは、前記グレーティング電極の長さを可変させることにより入力用インタデジタルトランスデューサと出力用インタデジタルトランスデューサとの間のインダクタ成分を調整することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、入出力用インタデジタルトランスデューサ間のグレーティング電極を蛇行パターンにすることにより蛇行パターンの電極長さを変えることにより、入出力インダクタンスの調整ができ、所望の入出力インピーダンスとすることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、入出力用インタデジタルトランスデューサの対数比を一定としながら、入出力インピーダンスの調整ができるので、帯域外減衰量を確保したまま、通過帯域幅特性の調整をすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る弾性表面波フィルタを示す平面図、図２は図１の弾性表面波フィルタの等価回路図である。
図１に示す弾性表面波フィルタ１０は、圧電基板１の一主面に、ＡＬ等の金属膜からなる入力用櫛歯状電極２、出力用櫛歯状電極３、入力用インタデジタルトランスデューサ４−１、４−２、出力用インタデジタルトランスデューサ５及びグレーティング電極６、反射器７、グランド用櫛歯状電極８等の導体パターンを被着・形成した構造を有している。ここで入力用櫛歯状電極２は入力端子１１に出力用櫛歯状電極３は出力端子１２に接続されている。
【００１５】
前記圧電基板１としては例えば４２ーＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板が用いられ、その一主面上には上述した導体パターン、即ち、入力用インタデジタルトランスデューサ４−１、出力用インタデジタルトランスデューサ５、入力用インタデジタルトランスデューサ４−２が表面波の伝搬方向に沿って一列状に並べられ、これらインタデジタルトランスデューサの両外側に反射器７が配設され、更に入出力用インタデジタルトランスデューサ４−１、５間及び入出力用インタデジタルトランスデューサ４−２、５間にはグレーティング電極６が設けられている。
【００１６】
入力用インタデジタルトランスデューサ４−１、４−２はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の入力用櫛歯状電極２とグランド用櫛歯状電極８とを対向配置させて構成されており、入力用櫛歯状電極２は入力端子１１に接続され、グランド用櫛歯状電極８は接地される。また、出力インタデジタルトランスデューサ５はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の出力用櫛歯状電極３とグランド用櫛歯状電極８とを対向配置させて構成されており、出力用櫛歯状電極３は出力端子１２に接続され、グランド用櫛歯状電極８は接地される。
【００１７】
また、この第１実施形態においては図２の等価回路のように入力端子１１及び出力端子１２がそれぞれ２個あり、入出力とも平衡回路に対応した入出力平衡型端子となっている。
【００１８】
そして、この第１実施形態の弾性表面波フィルタにおいて特徴的な点はグレーティング電極６を蛇行パターンとし、該グレーティング電極６の一端を入力用インタデジタルトランスデューサ４−１、４−２のグランド用櫛歯状電極８に接続し、他端を出力用インタデジタルトランスデューサ５に接続した点である。
【００１９】
以上のような構成の弾性表面波フィルタにおいては、入出力用インタデジタルトランスデューサ間に配置されているグレーティング電極６の電極長さを変えることにより、入出力インダクタンスの調整ができ、所望の入出力インピーダンスとすることができる。
【００２０】
またこの場合、入出力用インタデジタルトランスデューサの対数比を一定としながら、入出力インピーダンスの調整ができるので、帯域外減衰量を確保したまま、通過帯域幅特性の調整をすることができる。
【００２１】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る弾性表面波フィルタの平面図、図４は図３の弾性表面波フィルタの等価回路図である。尚、先に述べた第１実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を用い、重複する説明を省略するものとする。
【００２２】
図３に示す弾性表面波フィルタ１０は、圧電基板１の一主面上に、ＡＬ等の金属膜からなる入力用櫛歯状電極２、出力用櫛歯状電極３、入力用インタデジタルトランスデューサ４、出力用インタデジタルトランスデューサ５−１、５−２及びグレーティング電極６、反射器７、グランド用櫛歯状電極８等の導体パターンを被着・形成した構造を有している。
【００２３】
圧電基板１の一主面上に設けられている導体パターンは、出力用インタデジタルトランスデューサ５−１、入力用インタデジタルトランスデューサ４、出力用インタデジタルトランスデューサ５−２が表面波の伝搬方向に沿って一列状に並べられ、これらインタデジタルトランスデューサの両外側に反射器７が配設され、更に前記入出力用インタデジタルトランスデューサ５−１、４の間及び前記入出力用インタデジタルトランスデューサ４、５−２にグレーティング電極６が設けられている。
【００２４】
この第２実施形態の弾性表面波フィルタにおいてもグレーティング電極６を蛇行パターンとし、その一端を入力用インタデジタルトランスデューサ４のグランド用櫛歯状電極８に接続し、他端を出力用インタデジタルトランスデューサ５−１，５−２に接続している。
【００２５】
また、この第２実施形態においては図４の等価回路のように入力端子１１は１個ある不平衡型、出力端子１２は２個ある平衡型であり、入力不平衡―出力平衡型回路に対応した端子となっている。
【００２６】
本実施形態の弾性表面波フィルタにおいては、グレーティング電極６を蛇行パターンとしているため、グレーティング電極６自身がインダクタとして機能し、入出力インピーダンスの調整をすることができる。
【００２７】
また本実施形態の弾性表面波フィルタにおいては、グレーティング電極６自身がインダクタとして機能するので、外部に整合回路を配置する必要がなく、部品点数を削減できると共に外部の配線基板の小型化にも供することができる。
【００２８】
（実施例）
次に上述した弾性表面波フィルタ１０のフィルタ特性調整方法について説明する。
まず、実験試料として１５００ＭＨｚ帯に中心周波数を持つ弾性表面波素子を作製した。４２ーＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板上に、図１に示す構造の電極パターンをスパッタリング法によりＡｌ−Ｃｕ電極を成膜しフォトリソグラフィー法により電極線幅約０．７μｍ、電極膜厚約０．２μｍを形成することにより作製した。
【００２９】
以上の構成で弾性表面波装置を図２に示す等価回路のように接続して実験した結果を図５に示す。
【００３０】
図５（ａ）の点線は図６に示す従来例の弾性表面波フィルタのフィルタ特性を、また実線は図１に示す本発明の弾性表面波フィルタのフィルタ特性を示し、グレーティング電極６の蛇行パターン長を調整して、入出力インピーダンスを所望の要求スペックを満足するように設計した場合のフィルタ特性である。
【００３１】
図５（ｂ）の点線は図５（ａ）と同様の従来例を、実線は入出力インタデジタルトランスデューサの対数比を変えることで、入出力インピーダンスを所望の要求スペックを満足するように設計した従来の手法によるフィルタ特性である。
【００３２】
これらの図５（ａ）（ｂ）を比較すると、図５（ａ）は矢印ａで示す１４４０ＭＨｚ付近の帯域外減衰量が実線と点線ともほとんど変化がないのに対して、図５（ｂ）においては、矢印ａで示す１４４０ＭＨｚ付近の帯域外減衰量が大きく悪化している。
【００３３】
このことは、入出力インタデジタルトランスデューサの対数比を変えることで所望の入出力インピーダンスとする従来の手法では帯域外減衰量が悪化しているのに対して、本発明の手法では帯域外減衰量が殆ど悪化していないことが分かる。
【００３４】
これらの結果から、本発明が従来の手法に比べて、入出力インピーダンスの要求スペックに対してフィルタのインピーダンス整合が容易に行えることが判り、本発明のフィルタ特性が従来例に比べ改善されていることが確認された。
尚、本発明は上述の第１実施形態、第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、入力用インタデジタルトランスデューサと出力用インタデジタルトランスデューサ間のグレーティング電極を蛇行パターンとし、その長さを可変させることにより入出力のインピーダンスを調整するように構成したことから、外部回路とのインピーダンス整合を容易に調整して、所望の通過帯域幅と帯域外減衰量の規格を同時に満足する弾性表面波フィルタを簡単に得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る弾性表面波フィルタの平面図である。
【図２】図１の弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る弾性表面波フィルタの平面図である。
【図４】図３の弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図５】本発明の弾性表面波フィルタと従来の弾性表面波フィルタのフィルタ特性を比較するための図であり、（ａ）は本発明によるフィルタ特性、（ｂ）は従来の手法によるフィルタ特性を示す線図である。
【図６】従来の弾性表面波フィルタの平面図である。
【符号の説明】
１・・・圧電基板
２・・・入力用櫛歯状電極
３・・・出力用櫛歯状電極
４・・・入力用インタデジタルトランスデューサ
５・・・出力用インタデジタルトランスデューサ
６・・・グレーティング電極
７・・・反射器
８・・・グランド用櫛歯状電極
１０・・・弾性表面波フィルタ
１１・・・入力端子
１２・・・出力端子
【図１】
2004153364.tif 000003
【図２】
2004153364.tif 000004
【図３】
2004153364.tif 000005
【図４】
2004153364.tif 000006
【図５】
2004153364.tif 000007
【図６】
2004153364.tif 000008