(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬｉＴａＯ３圧電基板を伝搬するリーキー波を利用し、前記ＬｉＴａＯ３圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を備え、当該ＩＤＴ電極によって構成される直列共振子および複数の並列共振子を有するラダー型の弾性表面波フィルタであって、
前記直列共振子は、入力端子と出力端子との間に接続され、前記複数の並列共振子のそれぞれは、前記入力端子、前記直列共振子、および前記出力端子の各接続点とグランドとの間に接続され、
前記弾性表面波フィルタの通過帯域の帯域幅を示す比帯域が２．５％以上であり、前記複数の並列共振子のうち前記入力端子に最近接する並列共振子のバルク波放射が増加するカットオフ周波数が前記通過帯域よりも高周波側にあり、
前記入力端子に最近接する並列共振子の前記ＩＤＴ電極を構成する主電極は、Ａｌであり、
前記入力端子に最近接する並列共振子の前記ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチに対する当該ＩＤＴ電極の膜厚の割合である規格化膜厚が９．０％以上１３．０％以下であり、かつ、前記複数の電極指のライン幅とスペース幅との加算値に対する前記ライン幅の割合であるデューティー比が０．３以上０．８以下であり、かつ、前記規格化膜厚および前記デューティー比が、図１０に示した領域Ａの範囲にある
弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記比帯域が３．０％以上である
請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーキー波を利用した弾性表面波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器などのＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路に使用される帯域フィルタとして、弾性表面波フィルタが実用化されている。無線通信のための周波数資源を有効活用するという観点から、携帯電話機などの通信帯域として、多様な周波数帯域が割り当てられる。このため、弾性表面波フィルタは、多様な周波数仕様に応じて設計開発される。
【０００３】
特許文献１には、２ＧＨｚ以上の高周波帯域に適用可能な弾性表面波素子が開示されている。具体的には、圧電基板上に形成されたＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極のパラメータの好適な範囲として、膜厚が７．５％λ〜８％λ（λはＩＤＴ電極ピッチ）であり、かつ、ライン占有率（デューティー比）が０．５５〜０．６５であることが規定されている。圧電基板には、４５〜４６°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム単結晶が用いられている。そして、リーキー波を利用することにより、周波数帯域が２ＧＨｚ以上の高周波帯域であっても通過帯域における低損失性が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０２４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された弾性表面波素子では、通過帯域における低損失性を実現するため、弾性表面波素子を構成する共振子の共振周波数から反共振周波数までの伝搬損失が小さくなるように、ＩＤＴ電極のパラメータである膜厚およびライン占有率が規定されている。通過帯域幅が２．３％程度のような狭帯域仕様である場合、特許文献１のように、共振子の共振点〜反共振点の伝搬損失が小さくなるようにすれば、弾性表面波フィルタの通過帯域における低損失性を実現できる。
【０００６】
しかしながら、通過帯域幅が、比帯域（通過帯域幅／中心周波数）換算で、例えば３％以上のような広帯域仕様である場合、通過帯域全域における弾性表面波フィルタの伝搬性能は、共振子の共振点〜反共振点の伝搬損失だけでは決まらない。つまり、通過帯域の広帯域化が進行するほど、共振子の共振点〜反共振点の伝搬損失を低減させるだけでは弾性表面波フィルタの低損失性を確保できないという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、通過帯域の広帯域化に対応した低損失の弾性表面波フィルタ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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る弾性表面波フィルタは、ＬｉＴａＯ３圧電基板を伝搬するリーキー波を利用し、前記ＬｉＴａＯ３圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を備え、当該ＩＤＴ電極によって構成される直列共振子および複数の並列共振子を有するラダー型の弾性表面波フィルタであって、前記直列共振子は、入力端子と出力端子との間に接続され、前記複数の並列共振子のそれぞれは、前記入力端子、前記直列共振子、および前記出力端子の各接続点とグランドとの間に接続され、前記弾性表面波フィルタの通過帯域の帯域幅を示す比帯域が２．５％以上であり、前記複数の並列共振子のうち前記入力端子に最近接する並列共振子のバルク波放射が増加するカットオフ周波数が前記通過帯域よりも高周波側にあり、前記入力端子に最近接する並列共振子の前記ＩＤＴ電極を構成する主電極は、Ａｌであり、前記入力端子に最近接する並列共振子の前記ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチに対する当該ＩＤＴ電極の膜厚の割合である規格化膜厚が９．０％以上１３．０％以下であり、かつ、前記複数の電極指のライン幅とスペース幅との加算値に対する前記ライン幅の割合であるデューティー比が０．３以上０．８以下であり、かつ、前記規格化膜厚および前記デューティー比が、図１０に示した領域Ａの範囲にある。
【０００９】
これにより、並列共振子の反共振周波数より高周波側でのバルク波放射が増加するカットオフ周波数を、フィルタ通過帯域より高周波側に外すことができるため、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【００１０】
また、前記比帯域が３．０％以上であってもよい。
【００１１】
これにより、ラダー型弾性表面波フィルタにおける共振子の共振Ｑ値、反共振Ｑ値、および温度特性などの基本特性を満たすことが可能なデューティー比の範囲において、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【００１２】
また、前記並列共振子の前記櫛形電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチに対する当該櫛形電極の膜厚の割合である規格化膜厚が９．０％以上１３．０％以下であり、かつ、前記複数の電極指のライン幅とスペース幅との加算値に対する前記ライン幅の割合であるデューティー比が０．３以上０．８以下であってもよい。
【００１３】
また、前記規格化膜厚および前記デューティー比が、図１０に示した領域Ａの範囲にあってもよい。
【００１４】
これらで規定された範囲の規格化膜厚およびデューティー比を選択することにより、上記カットオフ周波数を、フィルタ通過帯域より高周波側に外すことができるため、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る弾性表面波フィルタは、ＬｉＴａＯ３圧電基板を伝搬するリーキー波を利用し、前記ＬｉＴａＯ３圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を備え、当該ＩＤＴ電極によって構成される直列共振子および並列共振子を有するラダー型の弾性表面波フィルタであって、前記弾性表面波フィルタの通過帯域の帯域幅を示す比帯域が２．５％以上であり、前記並列共振子のバルク波放射が増加するカットオフ周波数より高周波側のリターンロスが１．０ｄＢ以下である。
【００１６】
これにより、並列共振子の反共振周波数より高周波側の周波数領域において、バルク波放射が増加するカットオフ周波数より高周波側のリターンロスを十分に小さくできるので、上記カットオフ周波数が通過帯域内に存在する場合であっても、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【００１７】
また、前記比帯域が４．０％以上であってもよい。
【００１８】
また、前記並列共振子の前記櫛形電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチに対する当該櫛形電極の膜厚の割合である規格化膜厚が１０．３％以上１３．０％以下であり、かつ、前記複数の電極指のライン幅とスペース幅との加算値に対する前記ライン幅の割合であるデューティー比が０．３以上０．８以下であってもよい。
【００１９】
また、前記規格化膜厚および前記デューティー比が、図１０に示した領域Ｂの範囲にあってもよい。
【００２０】
これらで規定された範囲の規格化膜厚およびデューティー比を選択することにより、上記カットオフ周波数より高周波側のリターンロスを十分に小さくできるので、当該カットオフ周波数が通過帯域内に存在する場合であっても、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係る弾性表面波フィルタは、ＬｉＴａＯ３圧電基板を伝搬するリーキー波を利用し、前記ＬｉＴａＯ３圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を備え、当該ＩＤＴ電極によって構成される共振子を有する縦結合共振子型の弾性表面波フィルタであって、前記弾性表面波フィルタの通過帯域の帯域幅を示す比帯域が２．５％以上であり、前記共振子のバルク波放射が増加するカットオフ周波数が前記通過帯域よりも高周波側にある。
【００２２】
これにより、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタにおいて、共振子の反共振周波数より高周波側でのバルク波放射のカットオフ周波数を、フィルタ通過帯域より高周波側に外すことができるため、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係る弾性表面波フィルタは、ＬｉＴａＯ３圧電基板を伝搬するリーキー波を利用し、前記ＬｉＴａＯ３圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を備え、当該ＩＤＴ電極によって構成される共振子を有する縦結合共振子型の弾性表面波フィルタであって、前記弾性表面波フィルタの通過帯域の帯域幅を示す比帯域が２．５％以上であり、前記共振子のバルク波放射ロスが増加するカットオフ周波数より高周波側のリターンロスが１．０ｄＢ以下である。
【００２４】
これにより、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタにおいて、共振子の反共振周波数より高周波側でのバルク波放射のカットオフ周波数より高周波側のリターンロスを十分に小さくできるので、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る弾性表面波フィルタによれば、通過帯域が広帯域化された場合においても、通過帯域内の低損失性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１に係る弾性表面波フィルタの回路構成図である。
【図２】実施例１に係る弾性表面波フィルタの共振子を模式的に表す平面図および断面図である。
【図３】実施例１および比較例１に係る弾性表面波フィルタの通過特性を比較したグラフである。
【図４Ａ】実施例１および比較例１に係る並列共振子のインピーダンスの周波数特性を比較したグラフである。
【図４Ｂ】実施例１および比較例１に係る並列共振子のリターンロスの周波数特性を比較したグラフである。
【図５】規格化膜厚およびデューティー比とバルク波放射のカットオフ周波数との相関関係を表すグラフである。
【図６】実施例２に係る弾性表面波フィルタの回路構成図である。
【図７】実施例２および比較例２に係るに係る弾性表面波フィルタの通過特性を示すグラフである。
【図８Ａ】実施例２および比較例２に係る並列共振子のインピーダンスの周波数特性を比較したグラフである。
【図８Ｂ】実施例２および比較例２に係る並列共振子のリターンロスの周波数特性を比較したグラフである。
【図９】規格化膜厚およびデューティー比とリターンロスとの相関関係を表すグラフである。
【図１０】実施の形態に係る弾性表面波フィルタの規格化膜厚およびデューティー比の好適範囲を示すグラフである。
【図１１】実施例３に係る弾性表面波フィルタの平面概略図である。
【図１２】実施例３および比較例３に係る弾性表面波フィルタの通過特性を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、実施例およびその図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施例における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
【００２８】
（１．実施例１）
［１−１．弾性表面波フィルタの基本構成］
本発明の実施例１に係る弾性表面波フィルタの基本構成について説明する。本実施例では、ＴＤ−ＬＴＥ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格のＢａｎｄ４１  ＮａｒｒｏｗＢａｎｄ−Ｆｉｌｔｅｒ（通過帯域：２５５５−２６５５ＭＨｚ、比帯域：３．８４%）に適用される帯域通過型の弾性表面波フィルタについて例示する。なお、本明細書において、比帯域とは、通過帯域ＢＷを中心周波数ｆ０で除した値（Ｂｗ／ｆ０）と定義される。
【００２９】
図１は、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０の回路構成図である。同図に示すように、弾性表面波フィルタ１０は、直列共振子１０１〜１０５と、並列共振子２０１〜２０４と、整合インダクタンス３０１および３０２と、入力端子７０１および出力端子７０２とを備える。
【００３０】
直列共振子１０１〜１０５は、入力端子７０１と出力端子７０２との間に互いに直列に接続されている。また、並列共振子２０１〜２０４は、入力端子７０１、出力端子７０２および直列共振子１０１〜１０５の各接続点と基準端子（グランド）との間に並列に接続されている。直列共振子１０１〜１０５および並列共振子２０１〜２０４の上記接続構成により、弾性表面波フィルタ１０は、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。また、整合インダクタンス３０１および３０２は、それぞれ、入力端子７０１および出力端子７０２と基準端子との間に接続されている。
【００３１】
図２は、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０の共振子を模式的に表す平面図および断面図である。同図には、弾性表面波フィルタ１０を構成する複数の共振子のうち、並列共振子２０１の構造を表す平面摸式図および断面模式図が示されている。なお、図２に示された並列共振子２０１は、上記複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
【００３２】
弾性表面波フィルタ１０の各共振子は、圧電基板１１と、櫛形（ＩＤＴ：ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極１４ａおよび１４ｂとで構成されている。
【００３３】
圧電基板１１は、４４．５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸から４４．５°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶またはセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶またはセラミックス）からなる。
【００３４】
図２の平面図に示すように、圧電基板１１の上には、互いに対向する一対のＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂが形成されている。ＩＤＴ電極１４ａは、互いに平行な複数の電極指１４０ａと、複数の電極指１４０ａを接続するバスバー電極１４１ａとで構成されている。また、ＩＤＴ電極１４ｂは、互いに平行な複数の電極指１４０ｂと、複数の電極指１４０ｂを接続するバスバー電極１４１ｂとで構成されている。複数の電極指１４０ａおよび１４０ｂは、Ｘ軸方向と直交する方向に沿って形成されている。
【００３５】
また、複数の電極指１４０ａおよび１４０ｂ、ならびに、バスバー電極１４１ａおよび１４１ｂは、図２の断面図に示すように、密着層１２と主電極１３との積層構造となっている。密着層１２は、圧電基板１１と主電極１３との密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Ｔｉが用いられる。また、主電極１３は、材料として、例えば、Ａｌが用いられる。なお、主電極１３および密着層１２を構成する材料は、上述した金属材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂは、密着層１２と主電極１３との積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂは、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ，Ａｇ、Ｐｄなどの金属又は合金から構成されてもよく、また、上記の金属又は合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、圧電基板１１上に、電極保護または特性改善を目的として、密着層１２および主電極１３を覆う誘電体膜が形成されていてもよい。
【００３６】
本発明に係る弾性表面波フィルタの要部特徴は、通過帯域が広帯域化されても低損失性が確保されるＩＤＴ電極のパラメータの好適な範囲が規定されることである。ここで、ＩＤＴ電極のパラメータとは、規格化膜厚およびデューティー比である。規格化膜厚は、図２に示すＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂの膜厚をｈとし、ＩＤＴ電極１４ａまたは１４ｂのピッチをλとした場合、ｈ／λで定義される。また、デューティー比は、複数の電極指１４０ａおよび１４０ｂのライン幅占有率であり、複数の電極指１４０ａおよび１４０ｂのライン幅とスペース幅との加算値に対する当該ライン幅の割合である。より具体的には、デューティー比は、ＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂを構成する電極指１４０ａおよび１４０ｂのライン幅をＷとし、隣り合う電極指１４０ａと電極指１４０ｂとの間のスペース幅をＳとした場合、Ｗ／（Ｗ＋Ｓ）で定義される。
【００３７】
なお、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０の規格化膜厚は、例えば、ｈ／λ＝１０．３％であり、デューティー比は０．６０である。
【００３８】
表１に、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０の直列共振子１０１〜１０５、並列共振子２０１〜２０４、ならびに整合インダクタンス３０１および３０２の設計パラメータ（容量および波長）の詳細を示す。
【００３９】
【表１】
0006332101.tif 000002
【００４０】
上記表１に示された各共振子の波長は、図２で示したＩＤＴ電極１４ａまたは１４ｂのピッチλにより決定される。また、表１に示された各共振子の容量は、電極指１４０ａおよび１４０ｂの長さ、スペース幅Ｓ、ライン幅Ｗおよび圧電基板１１の誘電率などにより決定される。
【００４１】
なお、実施例１では、９個の共振子によりＴ型のラダー型フィルタを構成しているが、π型のラダー型フィルタを構成してもよい。また、共振子の数は９個に限らない。
【００４２】
［１−２．弾性表面波フィルタの動作原理］
次に、本実施の形態に係るラダー型の弾性表面波フィルタの動作原理について説明する。
【００４３】
並列共振子２０１〜２０４は、それぞれ、共振特性において共振周波数ｆｒｐおよび反共振周波数ｆａｐ（＞ｆｒｐ）を有している。また、直列共振子１０１〜１０５は、それぞれ、共振特性において共振周波数ｆｒｓおよび反共振周波数ｆａｓ（＞ｆｒｓ＞ｆｒｐ）を有している。なお、直列共振子１０１〜１０５の共振周波数ｆｒｓは、略一致しているが、表１に示されたように各共振子の設計パラメータが異なることから、必ずしも一致していなくてもよい。また、直列共振子１０１〜１０５の反共振周波数ｆａｓ、並列共振子２０１〜２０４の共振周波数ｆｒｐ、および、並列共振子２０１〜２０４の反共振周波数ｆａｐについても同様であり、必ずしも一致していなくてもよい。
【００４４】
ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列共振子２０１〜２０４の反共振周波数ｆａｐと直列共振子１０１〜１０５の共振周波数ｆｒｓとを近接させる。これにより、並列共振子２０１〜２０４のインピーダンスが０に近づく共振周波数ｆｒｐ近傍は、低域側阻止域となる。また、これより周波数が増加すると、反共振周波数ｆａｐ近傍で並列共振子２０１〜２０４のインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数ｆｒｓ近傍で直列共振子１０１〜１０５のインピーダンスが０に近づく。これにより、反共振周波数ｆａｐ〜共振周波数ｆｒｓの近傍では、入力端子７０１から出力端子７０２への信号経路において信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、反共振周波数ｆａｓ近傍になると、直列共振子１０１〜１０５のインピーダンスが高くなり、高周波側阻止域となる。
【００４５】
図１および図２に示された上記構造および上記動作原理を有する弾性表面波フィルタ１０において、入力端子７０１から高周波信号が入力されると、入力端子７０１と基準端子との間で電位差が生じ、これにより、圧電基板１１が歪むことでＸ方向に伝搬する弾性表面波が発生する。ここで、ＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂのピッチλと、通過帯域の波長とを略一致させておくことにより、通過させたい周波数成分を有する高周波信号のみが弾性表面波フィルタ１０を通過する。
【００４６】
［１−３．弾性表面波フィルタの通過特性］
図３は、実施例１および比較例１に係る弾性表面波フィルタの通過特性を比較したグラフである。同図のグラフには、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．２％）、および、比較例１に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．６％）についての挿入損失の周波数特性が示されている。なお、本実施例における挿入損失とは、入力端子７０１における入力電力に対する出力端子７０２における出力電力の比をデシベル表示したものである。図３の通過特性から、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．２％）の方が、比較例１に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．６％）よりも、通過帯域内の高周波側において低損失化できていることがわかる。この要因について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。
【００４７】
図４Ａは、実施例１および比較例１に係る並列共振子２０１のインピーダンスの周波数特性を比較したグラフである。また、図４Ｂは、実施例１および比較例１に係る並列共振子２０１のリターンロスの周波数特性を比較したグラフである。図４Ａおよび図４Ｂでは、比較例１に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．６％）を構成している並列共振子、および、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．２％）を構成している並列共振子２０１についての、インピーダンス（＝２０ｌｏｇ｜Ｚ｜）およびリターンロス（ｄＢ）を比較している。なお、本実施例におけるリターンロス（反射損失）とは、並列共振子２０１への入力電力に対する並列共振子２０１からの反射電力の比をデシベル表示したものである。
【００４８】
図４Ａおよび図４Ｂから、共振周波数ｆｒｐ（インピーダンス極小）〜反共振周波数ｆａｐ（インピーダンス極大）付近では、比較例１（規格化膜厚ｈ／λ＝９．６％）および実施例１（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．２％）のいずれの場合でも、リターンロスは約０．６ｄＢ以下であり良好な反射特性となっている。
【００４９】
一方、通過帯域の高域端付近である２．６６ＧＨｚ付近から高周波側の周波数領域では、比較例１よりも実施例１の方が、リターンロスは良好であることがわかる。この高域端付近から高周波側の周波数領域でのリターンロスの差が、通過帯域内の高周波側における挿入損失の差に大きく影響する。
【００５０】
反共振周波数ｆａｐより高周波側のリターンロスの劣化は、表面波の圧電基板内部への漏えい成分（バルク波放射）が増加することによるものである。発明者らは、規格化膜厚ｈ／λが大きくなるほど、バルク波放射のカットオフ周波数（以下、ｆＢＲと記す）が、より高周波側に移動し、かつ、バルク波放射のレベルも小さくなることを見出した。ここで、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲとは、表面波の音速がバルク波の音速を超え、バルク波によるロスが増加し始める周波数と定義される。
【００５１】
なお、実施例１におけるカットオフ周波数ｆＢＲは、２．７３ＧＨｚであり、比較例１におけるカットオフ周波数は、２．７２ＧＨｚである。
【００５２】
［１−４．ＩＤＴ電極パラメータの最適化］
従来の一般的な狭帯域の弾性表面波フィルタ（比帯域で２．３％以下）において、バルク波放射ロスのカットオフ周波数ｆＢＲは、フィルタ通過帯域よりも十分に高周波側の減衰域に存在する。そのため、フィルタの挿入損失は、当該フィルタを構成する共振子の共振周波数〜反共振周波数の損失でほぼ決まり、規格化膜厚ｈ／λの好適範囲は７．５〜８．０％であり、かつ、デューティー比の好適範囲は０．５５〜０．６５にあるとされている（例えば、特許文献１）。
【００５３】
しかしながら、弾性表面波フィルタが広帯域化されていくにしたがい、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲが通過帯域内に存在するようになり、これにより通過帯域における挿入損失が劣化する。
【００５４】
この観点から、弾性表面波フィルタの通過帯域における挿入損失を低減するためには、共振子の共振周波数〜反共振周波数における伝搬損失の低減に加えて、特に、並列共振子におけるバルク波放射の影響を考慮した規格化膜厚およびデューティー比の設定が必要となる。
【００５５】
図５は、規格化膜厚およびデューティー比とバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲとの相関関係を表すグラフである。具体的には、図５のグラフは、規格化膜厚およびデューティー比を変化させた場合に、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲと並列共振子２０１の反共振周波数ｆａｐとの周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）がどのように変化するかを有限要素法シミュレーションにて解析した結果を表している。
【００５６】
図５に示すように、デューティー比（０．３０〜０．８０）を一定としてグラフを見た場合、規格化膜厚ｈ／λが大きくなるほど周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）は広くなっていく。また、規格化膜厚ｈ／λ（８．０〜１４．２）を一定として見た場合、デューティー比が大きくなるほど周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）は広くなっていく。これにより、デューティー比および規格化膜厚ｈ／λが大きいほど、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲは、より高周波側へとシフトしていくことがわかる。
【００５７】
なお、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０（比帯域が３．８４％）の場合、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲを、通過帯域よりも高周波側の減衰域に外すことができる周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）は、１３０ＭＨｚ以上である。この周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）は、弾性表面波フィルタ１０の比帯域により変化する。例えば、比帯域が４％である弾性表面波フィルタの周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）は、約１５５ＭＨｚであり、比帯域が５％の場合には約１９５ＭＨｚであり、比帯域が６％の場合には約２３５ＭＨｚである。つまり、弾性表面波フィルタの帯域幅ＢＷが広くなるにつれて、周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）を広く設定する必要がある。
【００５８】
なお、図５のグラフには、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．２％）をプロットした点（二重丸）、および、比較例１に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．６％）をプロットした点（二重三角）が示されている。
【００５９】
また、上述したように、規格化膜厚やデューティー比を大きくすることにより、通過帯域内におけるバルク波放射による損失の影響は小さくできるが、一方で、各共振子の共振Ｑ値、反共振Ｑ値、および温度特性が悪化するという傾向がある。さらに、製造工程におけるＩＤＴ電極の加工精度を確保するため、規格化膜厚およびデューティー比には上限および下限が設定される。これらの観点から、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０の規格化膜厚ｈ／λは、８％以上かつ１４％以下で設定されることが好ましく、また、デューティー比は０．３０以上かつ０．８０以下で設定されることが好ましい。
【００６０】
以上、弾性表面波フィルタの比帯域が２．３％程度より広くなるほど、通過帯域の挿入損失は共振子の共振周波数〜反共振周波数の伝搬損失だけで決まらず、反共振周波数より高周波側でのバルク波放射による損失が大きく影響してくる。
【００６１】
これに対して、本実施例に係るラダー型の弾性表面波フィルタ１０は、４４．５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板１１を伝搬するリーキー波を利用し、圧電基板１１上に２つのＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂを対向させて形成された直列共振子１０１〜１０５および並列共振子２０１〜２０４を有し、比帯域が２．５％以上であって、並列共振子２０１のバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲが通過帯域よりも高周波側にあることを特徴としている。
【００６２】
これにより、並列共振子２０１の反共振周波数ｆａｐより高周波側でのバルク波放射のカットオフの周波数ｆＢＲを、フィルタ通過帯域より高周波側に外すことができるため、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【００６３】
なお、本実施例に係る圧電基板１１は、４４．５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶を使用したものであるが、単結晶材料のカット角はこれに限定されない。つまり、ＬｉＴａＯ３基板を圧電基板として用い、リーキー弾性表面波を利用し、２．５％以上の比帯域において、並列共振子のバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲが通過帯域よりも高周波側にある弾性表面波フィルタの圧電基板のカット角は、４４．５°Ｙであることに限定されない。上記以外のカット角を有するＬｉＴａＯ３圧電基板を用いた弾性表面波フィルタであっても、同様の効果を奏することが可能となる。
【００６４】
（２．実施例２）
本実施例では、実施例１と比較して、実施例１よりもさらに比帯域が大きい弾性表面波フィルタの規格化膜厚およびデューティー比の好適化条件について説明する。
【００６５】
［２−１．弾性表面波フィルタの基本構成］
本発明の実施例２に係る弾性表面波フィルタの基本構成について説明する。本実施例では、ＴＤ−ＬＴＥ規格のＢａｎｄ４１  ＦｕｌｌＢａｎｄ−Ｆｉｌｔｅｒ（通過帯域：２４９６-２６９０ＭＨｚ、比帯域：７．４６％）に適用される帯域通過型の弾性表面波フィルタについて例示する。
【００６６】
図６は、実施例２に係る弾性表面波フィルタ２０の回路構成図である。同図に示すように、弾性表面波フィルタ２０は、ラダー型回路１０Ａと、ラダー型回路１０Ｂと、整合インダクタンス３０３、３０４および３０５と、入力端子８０１、中間端子８０２および出力端子８０３とを備える。ラダー型回路１０Ａは、直列共振子１１１および１１２と、並列共振子２１１〜２１３とを備える。ラダー型回路１０Ｂは、直列共振子１２１および１２２と、並列共振子２２１〜２２３とを備える。
【００６７】
ラダー型回路１０Ａとラダー型回路１０Ｂとは、中間端子８０２を介して直列に接続されている。直列共振子１１１、１１２、１２１および１２２は、入力端子８０１と出力端子８０３との間に互いに直列に接続されている。また、並列共振子２１１、２１２、２１３、２２１、２２２および２２３は、入力端子８０１、中間端子８０２、出力端子８０３、直列共振子１１１、１１２、１２１および１２２の接続点と基準端子（グランド）との間に並列に接続されている。本接続構成により、弾性表面波フィルタ２０は、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。また、整合インダクタンス３０３〜３０５は、それぞれ、入力端子８０１、中間端子８０２および出力端子８０３と基準端子との間に接続されている。
【００６８】
各共振子を構成するＩＤＴ電極および圧電基板の基本構成は、図１で示したものと同様である。具体的には、圧電基板１１の上には、互いに対向する一対のＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂが形成されている。圧電基板１１は、４４．５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックスからなる。また、ＩＤＴ電極の積層構造は、実施例１と同様である。
【００６９】
なお、実施例２に係る弾性表面波フィルタ２０の規格化膜厚は、例えば、ｈ／λ＝１０．５％（実施例２Ａ）および１１．５％（実施例２Ｂ）であり、デューティー比は０．６０である。
【００７０】
表２に、実施例２に係る弾性表面波フィルタ２０の直列共振子１１１、１１２、１２１および１２２、並列共振子２１１、２１２、２１３、２２１、２２２および２２３、ならびに整合インダクタンス３０３、３０４および３０５の設計パラメータ（容量および波長）の詳細を示す。
【００７１】
【表２】
0006332101.tif 000003
【００７２】
上記表２に示された各共振子の波長は、図２で示したＩＤＴ電極１４ａまたは１４ｂのピッチλにより決定される。また、表２に示された各共振子の容量は、電極指１４０ａおよび１４０ｂの長さ、スペース幅Ｓ、ライン幅Ｗおよび圧電基板１１の誘電率などにより決定される。
【００７３】
なお、実施例２では、ラダー型回路１０Ａおよびラダー型回路１０Ｂは、π型のラダー型回路を構成しているが、Ｔ型のラダー型回路を構成してもよい。また、ラダー型回路を３段以上接続してもよい。
【００７４】
［２−２．弾性表面波フィルタの動作原理］
本実施例に係るラダー型の弾性表面波フィルタの動作原理は、実施例１に係るラダー型の弾性表面波フィルタの動作原理と同様であるため、説明を省略する。
【００７５】
図６に示された構成を有する弾性表面波フィルタ２０において、入力端子８０１から高周波信号を入力すると、入力端子８０１と基準端子との間で電位差が生じ、これにより、圧電基板１１が歪むことでＸ方向に伝搬する弾性表面波が発生する。ここで、ＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂのピッチλと、通過帯域の波長とを略一致させておくことにより、通過させたい周波数成分を有する高周波信号のみが弾性表面波フィルタ２０を通過する。
【００７６】
［２−３．弾性表面波フィルタの通過特性］
図７は、実施例２および比較例２に係る弾性表面波フィルタの通過特性を比較したグラフである。同図のグラフには、実施例２Ａに係る弾性表面波フィルタ２０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．５％）、実施例２Ｂに係る弾性表面波フィルタ２０（規格化膜厚ｈ／λ＝１１．５％）、および、比較例２に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．５％）の挿入損失の周波数特性が比較されている。なお、本実施例における挿入損失とは、入力端子８０１における入力電力に対する出力端子８０３における出力電力の比をデシベル表示したものである。図７の通過特性から、実施例２Ａおよび実施例２Ｂに係る弾性表面波フィルタ２０（規格化膜厚ｈ／λが１０．５％以上）の方が、比較例２に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．５％）よりも、通過帯域内の高周波側において低損失化できていることがわかる。この要因について、図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。
【００７７】
図８Ａは、実施例２および比較例２に係る並列共振子２１１のインピーダンスの周波数特性を比較したグラフである。また、図８Ｂは、実施例２および比較例２に係る並列共振子２１１のリターンロスの周波数特性を比較したグラフである。図８Ａおよび図８Ｂでは、比較例２に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．５％）を構成している並列共振子、実施例２Ａに係る弾性表面波フィルタ２０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．５％）を構成している並列共振子２１１、および、実施例２Ｂに係る弾性表面波フィルタ２０（規格化膜厚ｈ／λ＝１１．５％）を構成している並列共振子２１１についての、インピーダンス（＝２０ｌｏｇ｜Ｚ｜）およびリターンロス（ｄＢ）を比較している。なお、本実施例におけるリターンロス（反射損失）とは、並列共振子２１１への入力電力に対する並列共振子２１１からの反射電力の比をデシベル表示したものである。
【００７８】
図８Ｂに示すように、規格化膜厚ｈ／λが大きくなるにつれて、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲが高周波側に移動するだけでなく、規格化膜厚ｈ／λが大きくなるにつれて、カットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスが良化していることがわかる。
【００７９】
本実施例に係る弾性表面波フィルタ２０は、比帯域が７．４６％であり、実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０（比帯域３．８４％）と比較して、さらに広帯域化されている。このため、並列共振子２１１のバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲを通過帯域の高周波側に外すためには、当該カットオフ周波数ｆＢＲと並列共振子２１１の反共振周波数ｆａｐとの周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）は、約３１０ＭＨｚ必要となる。この周波数間隔を確保するための規格化膜厚およびデューティー比の好適条件を取得することは困難である。
【００８０】
しかしながら、本実施例に係る弾性表面波フィルタ２０では、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスを低減させることで、カットオフ周波数ｆＢＲが通過帯域内にあっても、通過帯域の挿入損失を低減させることが可能となる。
【００８１】
なお、実施例２Ａにおけるカットオフ周波数ｆＢＲは、２．６２ＧＨｚであり、実施例２Ｂにおけるカットオフ周波数ｆＢＲは、２．６４ＧＨｚであり、比較例２におけるカットオフ周波数は、２．６０ＧＨｚである。
【００８２】
［２−４．ＩＤＴ電極パラメータの最適化］
従来の一般的な狭帯域の弾性表面波フィルタ（比帯域で２．３％以下）において、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲは、フィルタ通過帯域よりも十分に高周波側の減衰域にある。そのため、フィルタの挿入損失は、当該フィルタを構成する共振子の共振周波数〜反共振周波数の損失でほぼ決まり、規格化膜厚ｈ／λの好適範囲は７．５〜８．０％であり、かつ、デューティー比の好適範囲は０．５５〜０．６５にあるとされている（例えば、特許文献１）。
【００８３】
しかしながら、弾性表面波フィルタが広帯域化されていくにしたがい、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲが通過帯域内に存在するようになり、これにより通過帯域における挿入損失が劣化する。
【００８４】
この観点から、弾性表面波フィルタの通過帯域における挿入損失を低減するためには、共振子の共振周波数〜反共振周波数における伝搬損失の低減に加えて、バルク波放射による損失の影響を考慮した規格化膜厚およびデューティー比の好適化が必要となる。
【００８５】
図９は、規格化膜厚およびデューティー比とリターンロスとの相関関係を表すグラフである。具体的には、図９のグラフは、規格化膜厚およびデューティー比を変化させた場合に、並列共振子２１１のバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスがどのように変化するかを有限要素法シミュレーションにて解析した結果を表している。
【００８６】
図９に示すように、デューティー比（０．３０〜０．８０）を一定としてグラフを見た場合、規格化膜厚ｈ／λが大きくなるほど、カットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスは小さくなっていく。また、規格化膜厚ｈ／λ（８．０〜１４．２）を一定として見た場合、デューティー比が大きくなるほど、カットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスは小さくなっていく。これにより、デューティー比および規格化膜厚ｈ／λが大きいほど、カットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスを低減させることが可能となる。
【００８７】
なお、図９のグラフには、実施例２Ａおよび２Ｂに係る弾性表面波フィルタ２０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．５％および１１．５％）をプロットした点（二重丸）、および、比較例２に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．５％）をプロットした点（二重三角）が示されている。
【００８８】
なお、上述したように、規格化膜厚やデューティー比を大きくすることにより、通過帯域内におけるバルク波放射による損失の影響は小さくできるが、本実施例においても実施例１と同様の観点から、規格化膜厚およびデューティー比には上限および下限が設定される。つまり、実施例２に係る弾性表面波フィルタ２０の規格化膜厚ｈ／λは、８％以上かつ１４％以下で設定されることが好ましく、また、デューティー比は０．３０以上かつ０．８０以下で設定されることが好ましい。
【００８９】
以上、弾性表面波フィルタの比帯域が２．３％程度より広くなるほど、通過帯域の挿入損失は共振子の共振周波数〜反共振周波数の伝搬損失だけで決まらず、反共振周波数より高周波側でのバルク波放射による損失が大きく影響してくる。
【００９０】
これに対して、本実施例に係るラダー型の弾性表面波フィルタ２０は、４４．５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板１１を伝搬するリーキー波を利用し、圧電基板１１上に２つのＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂを対向させて形成された直列共振子１１１、１１２、１２１および１２２ならびに並列共振子２１１〜２１３および２２１〜２２３を有し、比帯域が２．５％以上であって、並列共振子２１１のバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲよりも高周波側のリターンロスが１ｄＢ以下であることを特徴としている。
【００９１】
これにより、カットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のバルク波放射による損失が低減されるので、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【００９２】
なお、本実施例に係る圧電基板１１は、４４．５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶を使用したものであるが、単結晶材料のカット角はこれに限定されない。つまり、ＬｉＴａＯ３基板を圧電基板として用い、リーキー弾性表面波を利用し、２．５％以上の比帯域において、並列共振子のバルク波放射のカットオフ周波数より高周波側のリターンロスが１ｄＢ以下となる弾性表面波フィルタの圧電基板のカット角は、４４．５°Ｙであることに限定されない。上記以外のカット角を有するＬｉＴａＯ３圧電基板を用いた弾性表面波フィルタであっても、同様の効果を奏することが可能となる。
【００９３】
（３．実施例１および実施例２を総括した場合のＩＤＴ電極パラメータの最適化）
実施例１に係る弾性表面波フィルタ１０の規格化膜厚およびデューティー比の好適範囲と実施例２に係る弾性表面波フィルタ２０の規格化膜厚およびデューティー比の好適範囲とを総括した場合の好適化条件を、詳細に説明する。
【００９４】
図１０は、実施の形態に係る弾性表面波フィルタの規格化膜厚およびデューティー比の好適範囲を示すグラフである。同図には、広帯域化に対応すべく、バルク波放射の影響を低減する弾性表面波フィルタのＩＤＴ電極の規格化膜厚およびデューティー比の好適範囲が表されている。図１０の横軸は弾性表面波フィルタの比帯域を示し、縦軸は、デューティー比を変化させた場合の規格化膜厚を示している。
【００９５】
図１０に示すように、弾性表面波フィルタの比帯域の大きさにより規格化膜厚の好適値は異なり、規格化膜厚およびデューティー比の好適範囲は、大きく３つの比帯域範囲（範囲１〜範囲３）ごとに規定される。
【００９６】
範囲１は、弾性表面波フィルタの比帯域が小さい（２．５％未満）場合である。この場合には、帯域幅ＢＷに対して周波数間隔（ｆＢＲ−ｆａｐ）が十分に広い状態であり、従来の手法により、共振子の共振周波数〜反共振周波数の伝搬損失の影響だけを考えればよい。図１０に示すように、４２〜４６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電基板を用いた場合、規格化膜厚ｈ／λは、約９％に好適値がある。
【００９７】
範囲２は、弾性表面波フィルタの比帯域が２．５〜４.０％の範囲にある場合である。この場合は実施例１に対応しており、共振子の共振周波数〜反共振周波数の伝搬損失の影響に加えて、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲを、フィルタ通過帯域よりも高周波側に外す場合である。この場合には、比帯域により規格化膜厚の好適範囲が変化し、比帯域に応じた規格化膜厚およびデューティー比は、図１０に示した領域Ａの範囲にある。つまり、規格化膜厚が９．０％以上１３．０％以下であり、かつ、デューティー比が０．３以上０．８以下である。
【００９８】
なお、領域Ａは、（比帯域、規格化膜厚）で表される座標Ａ１−Ａ４により規定してもよい。つまり、領域Ａは、Ａ１（２．５、９．０）とＡ２（３．３、９．０）とを結ぶ直線、Ａ２（３．３、９．０）とＡ３（４．０、１０．３）とを結ぶデューティー０．８０の線、Ａ３（４．０、１０．３）とＡ４（４．０、１３．０）とを結ぶ直線、およびＡ４（４．０、１３．０）とＡ１（２．５、９．０）とを結ぶデューティー０．３０の線で囲まれた領域である。
【００９９】
さらに、デューティー比を０．４０〜０．７０の範囲に設定するがより好ましい。その理由としては、各共振子の共振Ｑ値、反共振Ｑ値、および温度特性を所定性能に維持することができ、プロセスの加工精度による周波数バラツキ等を小さくできるためである。このときの領域Ａは、比帯域３．２％以上の範囲となる。
【０１００】
範囲３は、弾性表面波フィルタの比帯域が４.０％以上の場合である。この場合は実施例２に対応しており、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスが１．０ｄＢ以下となっている範囲である。この場合の好適な規格化膜厚およびデューティー比は、図１０に示した領域Ｂの範囲にある。つまり、規格化膜厚が１０．３％以上１３．０％以下であり、かつ、比帯域が４．０％以上１５．６％以下の範囲である。なお、デューティー比は、０．３以上０．８以下でることが好ましい。
【０１０１】
また、規格化膜厚を１３．０％以下としているのは、以下の理由によるものである。すなわち、規格化膜厚を１３％より大きくすると、弾性表面波フィルタの基本特性である共振子の共振周波数〜反共振周波数の伝搬損失が悪化してしまい、通過帯域の挿入損失が逆に悪化してしまうためである。
【０１０２】
なお、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスが１．０ｄＢ以下となっている実施例２の特徴を実現する規格化膜厚およびデューティー比は、図１０における領域Ｂであるとしたが、これに限らない。例えば、比帯域が２．５〜４．０％である範囲２においても、カットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスが１．０ｄＢ以下となっている条件を適用することにより、通過帯域の挿入損失が低減される。つまり、実施例２に係る弾性表面波フィルタ２０の好適な規格化膜厚は１０．３％以上１３．０％以下であり、かつ、好適なデューティー比は０．３０以上０．８０以下であり、比帯域は２．５％以上１５．６％以下であってもよい。
【０１０３】
これにより、カットオフの周波数ｆＢＲより高周波側のバルク波放射が低減されるので、カットオフの周波数ｆＢＲが通過帯域外に存在する場合であっても、通過帯域内の高周波側における挿入損失をさらに低減させることが可能となる。
【０１０４】
以上、本発明に係る弾性表面波フィルタによれば、比帯域が４％以下の場合には、領域Ａにおける規格化膜厚およびデューティー比を適用することにより、並列共振子の反共振周波数ｆａｐより高周波側でのバルク波放射のカットオフの周波数ｆＢＲを、フィルタ通過帯域より高周波側に外すことができるため、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【０１０５】
また、比帯域が４％以上の場合には、並列共振子におけるカットオフの周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスが１ｄＢ以下となりバルク波放射が低減されるので、カットオフの周波数ｆＢＲが通過帯域内に存在する場合であっても、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【０１０６】
（４．実施例３）
本実施例では、縦結合型の弾性表面波フィルタの低損失化について説明する。
【０１０７】
［４−１．弾性表面波フィルタの基本構成］
本発明の実施例３に係る弾性表面波フィルタの基本構成について説明する。本実施例では、Ｂａｎｄ２８（通過帯域：７５８−８０３ＭＨｚ、比帯域：５．７６％）に適用される帯域通過型の弾性表面波フィルタを例示する。
【０１０８】
図１１は、実施例３に係る弾性表面波フィルタ３０の平面概略図である。同図に示すように、弾性表面波フィルタ３０は、ＩＤＴ５０１〜５０５と、反射器６０１および６０２と、入力端子９０１および出力端子９０２とを備える。
【０１０９】
ＩＤＴ５０１〜５０５は、それぞれ、互いに対向する一対のＩＤＴ電極で構成されている。ＩＤＴ５０２および５０４は、ＩＤＴ５０３をＸ軸方向に挟み込むように配置され、ＩＤＴ５０１および５０５は、ＩＤＴ５０２、５０３および５０４をＸ軸方向に挟み込むように配置されている。反射器６０１および６０２は、ＩＤＴ５０１〜５０５をＸ軸方向に挟み込むように配置されている。また、ＩＤＴ５０２および５０４は、入力端子９０１と基準端子（グランド）との間に並列接続され、ＩＤＴ５０１、５０３および５０５は、出力端子９０２と基準端子との間に並列接続されている。
【０１１０】
ＩＤＴ５０１〜５０５および圧電基板の基本構成は、図２で示したものと同様である。具体的には、圧電基板の上には、互いに対向する一対のＩＤＴ電極１４ａおよび１４ｂが形成されている。圧電基板は、４２．０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックスからなる。また、ＩＤＴ電極の積層構造は、実施例１および実施例２と同様である。
【０１１１】
また、実施例３に係る弾性表面波フィルタ３０の規格化膜厚は、ｈ／λ＝１０．９％であり、デューティー比は０．７０である。
【０１１２】
表３に、実施例３に係る弾性表面波フィルタ３０のＩＤＴ５０１〜５０５（、ならびに、反射器６０１および６０２）の設計パラメータ（容量および波長）の詳細を示す。
【０１１３】
【表３】
0006332101.tif 000004
【０１１４】
［４−２．弾性表面波フィルタの通過特性］
図１２は、実施例３および比較例３に係る弾性表面波フィルタの通過特性を比較したグラフである。同図のグラフには、実施例３に係る弾性表面波フィルタ３０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．９％）、および、比較例３に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．０％）についての挿入損失の周波数特性が比較されている。図１２の通過特性から、実施例３に係る弾性表面波フィルタ３０（規格化膜厚ｈ／λ＝１０．９％）の方が、比較例３に係る弾性表面波フィルタ（規格化膜厚ｈ／λ＝９．０％）よりも、通過帯域の高周波側において低損失化できていることがわかる。
【０１１５】
縦結合型の弾性表面波フィルタの比帯域が従来の２．３％程度より広くなるほど、通過帯域の挿入損失は共振子の共振周波数〜反共振周波数の伝搬損失だけで決まらず、反共振周波数より高周波側でのバルク波放射による損失が大きく影響してくる。
【０１１６】
これに対して、実施例３に係る縦結合型の弾性表面波フィルタ３０は、４２．０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板を伝搬するリーキー波を利用し、圧電基板上にＩＤＴ５０１〜５０５を有し、比帯域が２．５％以上であって、ＩＤＴ５０１〜ＩＤＴ５０５および圧電基板で構成される共振子のバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲが通過帯域よりも高周波側にあることを特徴としている。
【０１１７】
これにより、バルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲを、フィルタ通過帯域より高周波側に外すことができるため、通過帯域の高域端の挿入損失を低減させることが可能となる。
【０１１８】
また、本実施例に係る弾性表面波フィルタ３０は、上記共振子のバルク波放射ロスのカットオフ周波数ｆＢＲよりも高周波側のリターンロスが１ｄＢ以下であってもよい。
【０１１９】
これにより、カットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のバルク波放射ロスが低減されるので、カットオフ周波数ｆＢＲが通過帯域内に存在する場合であっても、通過帯域内の高周波側における挿入損失を低減させることが可能となる。
【０１２０】
なお、本実施例に係る圧電基板１１は、４２．０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶を使用したものであるが、単結晶材料のカット角はこれに限定されない。つまり、ＬｉＴａＯ３基板を圧電基板として用い、リーキー弾性表面波を利用し、２．５％以上の比帯域において、共振子のバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲが通過帯域よりも高周波側にある弾性表面波フィルタの圧電基板のカット角は、４２．０°Ｙであることに限定されない。また、ＬｉＴａＯ３基板を圧電基板として用い、リーキー弾性表面波を利用し、２．５％以上の比帯域において、共振子のバルク波放射ロスのカットオフ周波数より高周波側のバルク波放射ロスが１ｄＢ以下となる弾性表面波フィルタの圧電基板のカット角は、４２．０°Ｙであることに限定されない。上記以外のカット角を有するＬｉＴａＯ３圧電基板を用いた弾性表面波フィルタであっても、同様の効果を奏することが可能となる。
【０１２１】
（５．その他の変形例など）
以上、本発明の実施の形態に係る弾性表面波フィルタついて、実施例１〜３を挙げて説明したが、本発明は、個々の実施例には限定されない。例えば、上記各実施例に次のような変形を施した態様も、本発明に含まれ得る。
【０１２２】
例えば、実施例１では、複数の並列共振子のうち、入力端子７０１に最近接する並列共振子２０１についてのバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲを抽出したが、これに限らない。つまり、並列共振子２０２〜２０４の少なくとも１つについてのカットオフの周波数ｆＢＲを抽出することにより、当該並列共振子の規格化膜厚およびデューティー比を規定してもよい。
【０１２３】
また、例えば、実施例２では、複数の並列共振子のうち、入力端子８０１に最近接する並列共振子２１１についてのバルク波放射のカットオフ周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスを抽出したが、これに限らない。つまり、並列共振子２１２、２１３、２２１、２２２および２２３の少なくとも１つについてのカットオフの周波数ｆＢＲより高周波側のリターンロスを抽出することにより、当該並列共振子の規格化膜厚およびデューティー比を規定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、比帯域の大きい低損失の弾性表面波フィルタとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０、２０、３０    弾性表面波フィルタ
１０Ａ、１０Ｂ    ラダー型回路
１１    圧電基板
１２    密着層
１３    主電極
１４ａ、１４ｂ    ＩＤＴ電極
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１１１、１１２、１２１、１２２    直列共振子
２０１、２０２、２０３、２０４、２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３    並列共振子
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５    整合インダクタンス
５０１、５０２、５０３、５０４、５０５    ＩＤＴ
６０１、６０２    反射器
７０１、８０１、９０１    入力端子
７０２、８０３、９０２    出力端子
８０２    中間端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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