(57)【要約】【課題】圧電基板上の弾性表面波の伝搬方向に沿って３つのＩＤＴを順次配置した縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、狭帯域で通過帯域の減衰傾度を急峻にした縦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】圧電基板上の弾性表面波の伝搬方向に沿って第１、第２、第３のＩＤＴを順次配置し、前記第１〜第３のＩＤＴの両側に第１及び第２の反射器を備えた縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、前記第１のＩＤＴと前記第２のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ１と、前記第２のＩＤＴと前記第３のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ２とを異ならせ、且つ、前記第１及び第３のＩＤＴの電極指周期と前記第２のＩＤＴの電極指周期とを異ならせる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上の弾性表面波の伝搬方向に沿って第１、第２、第３のＩＤＴを順次配置し、前記第１〜第３のＩＤＴの両側に第１及び第２の反射器を備えた縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、
前記第１のＩＤＴと前記第２のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ１と、前記第２のＩＤＴと前記第３のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ２とを異ならせ、且つ、前記第１及び第３のＩＤＴの電極指周期と前記第２のＩＤＴの電極指周期とを異ならせたことを特徴とする縦結合二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、前記第１のＩＤＴと前記第２のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ１と、前記第２のＩＤＴと前記第３のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ２との差を｜Ｌ１−Ｌ２｜、ＩＤＴの電極周期をλとした時、０．０５λ≦｜Ｌ１−Ｌ２｜≦０．１０λとしたことを特徴とする請求項１に記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、前記第１及び第３のＩＤＴの電極指周期をλ、前記第２のＩＤＴの電極指周期をλ'とした時、１．００４λ≦λ'≦１．０１１λ、あるいは、１．００４λ'≦λ≦１．０１１λ'としたことを特徴とする請求項１及び２に記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、前記第１の反射器と前記第１のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ３と、前記第２の反射器と前記第３のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ４とを異ならせたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、Ｌ１＞Ｌ２の関係にあるときはＬ３＜Ｌ４となるように設定し、また、Ｌ１＜Ｌ２の関係にあるときはＬ３＞Ｌ４となるように設定したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタに１端子対弾性表面波共振子を直列接続したこと特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の縦結合二重モード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、圧電基板上の弾性表面波の伝搬方向に沿って複数のＩＤＴを順次配置した縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、狭帯域で通過域の減衰傾度を急峻にした縦結合二重モード弾性表面波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。日本の携帯電話に使われているＰＤＣ方式（Personal Digital Cellular）のＲＦ部においては、隣接する送受信波を分離するために狭帯域で通過帯域の減衰傾度の急峻なＳＡＷフィルタが要求されている。この理由としては、図８に示すようにＰＤＣ方式において周波数割り当てが送信周波数帯８９３ＭＨｚ〜８９８ＭＨｚ（Ｔｘ１）と、受信帯８７０ＭＨｚ〜８８５ＭＨｚ（Ｒｘ２）とが近接しているためであり、双方が混信しないよう狭帯域で減衰傾度が急峻な特性が必要なのである。
【０００３】
携帯電話のＲＦ用フィルタとしてよく用いられる縦結合二重モードＳＡＷフィルタの平面図を図９に示す。圧電基板上にＳＡＷの伝搬方向に沿ってＩＤＴ３２、３３、３４を近接配置すると共に、これらのＩＤＴの両側にグレーティング反射器（以下、反射器と称す）３５ａ、３５ｂを配設する。前記ＩＤＴ３２、３３、３４は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から形成され、中央のＩＤＴ３３の一方のくし形電極は入力端子ＩＮに接続し他方のくし形電極は接地する。さらに、両側のＩＤＴ３２、３４のそれぞれ一方のくし形電極を接続して出力端子ＯＵＴに接続すると共に、他方のくし形電極はそれぞれ接地して縦結合二重モードＳＡＷフィルタ３１が構成される。
【０００４】
前述の縦結合二重モードＳＡＷフィルタ３１において、狭帯域な特性を実現するにはＩＤＴ３２〜３４の電極指対数を増やせばよい。しかしながら、電極指対数を増やすと狭帯域になるものの挿入損失が劣化しまう問題があった。また、他の手段として、ＩＤＴ３２、３３及びＩＤＴ３３、３４の最も近接する電極指の中心間距離Ｌを大きくすることにより狭帯域化できることが知られている。図１０は、図９の縦結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、ＩＤＴの電極指周期をλとした時、ＩＤＴ間の最隣接電極指中心間距離Ｌを０．８２λ、０．８４λ、０．８６λと変化させたときの通過域特性を示している。同図より、Ｌを大きくすると通過帯域幅が減少し狭帯域になることが分かる。しかし、Ｌを大きくして狭帯域にするほどフィルタのインピーダンスがずれてしまい通過帯域の低域側の肩が垂れて挿入損失が大きく劣化してしまう。
【０００５】
更に狭帯域化の別の方法として、図１１（ａ）に示すように縦結合二重モードＳＡＷフィルタ３１に１端子対ＳＡＷ共振子４１を直列接続する方法がある。これは、１端子対ＳＡＷ共振子４１を直列接続して該１端子対ＳＡＷ共振子４１の反共振点を通過帯域内に位置させることにより減衰極を発生させて狭帯域化にする方法である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す縦結合二重モードＳＡＷフィルタ３１に１端子対ＳＡＷ共振子４１を直列接続した場合の通過域特性である。なお、中心周波数をＰＤＣ方式の送信（Ｔｘ１）用ＳＡＷフィルタに適用される８９５．５（ＭＨｚ）、中央ＩＤＴ３３の電極指対数を２７．５対、両側ＩＤＴの電極指対数を２０．５対、交差幅を１５λ、電極膜厚を約４．４％λ、ＩＤＴ間の最隣接電極指中心間距離Ｌを０．８４λとした。同図より、１端子対ＳＡＷ共振子の反共振点による減衰極Ｅを通過帯域内に発生させることにより従来より狭帯域化することができる。ところで、ＰＤＣ方式の送信（Ｔｘ１）用ＳＡＷフィルタにおいては、同図に示すように挿入損失３．５（ｄＢ）、通過域低域側の受信側（Ｒｘ１）阻止域減衰量３５（ｄＢ）、通過域高域側減衰量３．５（ｄＢ）の仕様が要求されているが、この要求仕様を満足するには１端子対ＳＡＷ共振子の反共振周波数を低く設定して、減衰極Ｅを減衰極Ｅ'に大きくシフトさせる必要がある。しかしながら、要求仕様に応じるべく減衰極Ｅを減衰極Ｅ'にシフトさせると通過帯域の高域側の肩が大きく垂れてしまい挿入損失が劣化してしまう問題があった。
【特許文献１】特許第３３２４４２４号公報
【特許文献２】特開平９−３３１２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、縦結合二重モードＳＡＷフィルタにおいて、ＰＤＣ方式のＲＦフィルタに要求される狭帯域な仕様を満足しようとすると通過帯域が大きく劣化してしまう点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタの請求項１に記載の発明は、圧電基板上の弾性表面波の伝搬方向に沿って第１、第２、第３のＩＤＴを順次配置し、前記第１〜第３のＩＤＴの両側に第１及び第２の反射器を備えた縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、前記第１のＩＤＴと前記第２のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ１と、前記第２のＩＤＴと前記第３のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ２とを異ならせ、且つ、前記第１及び第３のＩＤＴの電極指周期と前記第２のＩＤＴの電極指周期とを異ならせたことを特徴とする縦結合二重モード弾性表面波フィルタである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、前記第１のＩＤＴと前記第２のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ１と、前記第２のＩＤＴと前記第３のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ２との差を｜Ｌ１−Ｌ２｜、ＩＤＴの電極指周期をλとした時、０．０５λ≦｜Ｌ１−Ｌ２｜≦０．１０λとしたことを特徴とする請求項１に記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、前記第１及び第３のＩＤＴの電極指周期をλ、前記第２のＩＤＴの電極指周期をλ'とした時、１．００４λ≦λ'≦１．０１１λ、あるいは、１．００４λ'≦λ≦１．０１１λ'としたことを特徴とする請求項１及び２に記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、前記第１の反射器と前記第１のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ３と、前記第２の反射器と前記第３のＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ４とを異ならせたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタにおいて、Ｌ１＞Ｌ２の関係にあるときはＬ３＜Ｌ４となるように設定し、また、Ｌ１＜Ｌ２の関係にあるときはＬ３＞Ｌ４となるように設定したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタである。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、前記縦結合二重モード弾性表面波フィルタに１端子対弾性表面波共振子を直列接続したこと特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の縦結合二重モード弾性表面波フィルタである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の縦結合二重モードＳＡＷフィルタは、通過帯域を劣化することなく狭帯域で減衰特性が急峻な特性を実現したので、ＰＤＣ方式のＲＦ用フィルタとして優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、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（ａ）は、本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタ１の平面図を示している。圧電基板上にＳＡＷの伝搬方向に沿ってＩＤＴ２、３、４を近接配置すると共に、これらのＩＤＴの両側に反射器５ａ、５ｂを配設する。前記ＩＤＴ２、３、４は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から形成され、中央ＩＤＴ３の一方のくし形電極は入力端子ＩＮに接続し、他方のくし形電極は接地する。さらに、両側ＩＤＴ２、４のそれぞれ一方のくし形電極を接続して出力端子ＯＵＴに接続すると共に、他方のくし形電極はそれぞれ接地して縦結合二重モードＳＡＷフィルタ１を構成する。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の両側ＩＤＴ２、４のそれぞれ最内側の電極指をバスバーから切り離し、ＩＤＴ３のバスバーに接続した上で該電極指と元のＩＤＴ３の最外側の電極指とのスペースを電極にて埋めて設けて一体（幅広の電極指）とした縦結合二重モードＳＡＷフィルタ１１である。本発明の特徴の一つとして、ＩＤＴ２とＩＤＴ３（ＩＤＴ１２とＩＤＴ１３）の最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ１とＩＤＴ３とＩＤＴ４（ＩＤＴ１３とＩＤＴ１４）の最も隣接する電極指の中心間距離Ｌ２とを異ならせたことである。
【００１５】
ここで、図１（ａ）の縦結合二重モードＳＡＷフィルタ１のＬ１とＬ２とを異ならせた時の通過域特性を図２に示す。なお、縦結合二重モードＳＡＷフィルタ１の設計条件は、中心周波数ｆｏを８９５．５ＭＨｚ、ＩＤＴ３の電極対数を２７．５対、ＩＤＴ２及びＩＤＴ４の電極対数を２０．５対とした。また、ＩＤＴの電極指周期をλとした時、電極指交差幅を１５λ、電極膜厚を約４．４％λとし、Ｌ１とＬ２を０．８４λから異ならせた。同図より、Ｌ１＝０．８４λ、Ｌ２＝０．７９λとすることにより通過帯域中にディップＡが発生して、該ディップＡにより通過帯域が狭帯域となることが分かる。また、Ｌ１＝０．８９λ、Ｌ２＝０．７９λのグラフに示すように、Ｌ１とＬ２の差を大きくすると、ディップＡは低周波数側にシフトすると共に高減衰になるので更に狭帯域化することできる。
【００１６】
しかしながら、Ｌ１とＬ２とを大きく異ならすと図２のＢ部に示すように通過帯域の低域側において不要なリップルが発生してしまい特性が大きく劣化してしまう問題があった。この劣化の原因としては、Ｌ１とＬ２とを大きく異ならせるとＩＤＴ２〜４上をＳＡＷが励振する際にＬ１部及びＬ２部において不連続点が発生し、この不連続点でＳＡＷがバルク波へ変換されてしまうので特性が劣化してしまうものと推測した。
【００１７】
そこで、中央ＩＤＴ３の電極指周期と両側ＩＤＴ２及び４の電極指周期とを双方異ならせることによって、Ｌ１部及びＬ２部におけるＳＡＷの励振の不連続部を緩和できるのではないかと考えた。図３は、両側ＩＤＴ２及び４の電極指周期λに対し、中央ＩＤＴ３の電極指周期λ'を１．００４λ、１．００８λ、１．０１１λと大きくしたときの通過域特性を示している。なお、このときのＬ１を０．８９λ、Ｌ２を０．７９λとしている。同図に示すように、ＩＤＴ３の電極指周期をＩＤＴ２及びＩＤＴ４の電極指周期より大きくすると、通過帯域低域側のリップルが除去され滑らかになっていることが分かる。これは、中央ＩＤＴの電極指周期を両側ＩＤＴの電極指周期と異ならせたことによりＳＡＷの励振の連続性が保たれた為と考えられる。しかしながら、同図に示すように中央ＩＤＴの電極指周期をあまり大きくしすぎると通過帯域の両肩が垂れてしまうので適切な値に設定する必要がある。具体的には、１．００４λ≦λ'≦１．０１１λに設定すれば良好な通過域特性が得られる。また、前述では両側ＩＤＴ２及び４の電極指周期を変えずに中央ＩＤＴ３の電極指周期を変化させたが、逆に中央ＩＤＴ３の電極指周期を変えずに両側ＩＤＴ２及び４の電極指周期を変化させた場合も同様な効果が得られるのは言うまでもない。
【００１８】
更に、各ＩＤＴ間の電極指周期を調整するだけでなく、反射器とＩＤＴの最も隣接する電極指中心間距離Ｌ３及びＬ４を調整することにより特性改善ができないか検討した。図４は、図１（ａ）における反射器とＩＤＴの最隣接電極指中心間距離Ｌ３及びＬ４を従来の０．５０λから変化させた時のフィルタ特性を示している。なお、Ｌ１＝０．８９λ、Ｌ２＝０．７９λ、中央ＩＤＴ３の電極指周期をλ'＝１．００８λとしている。同図に示すように、Ｌ３＝０．４８λ、Ｌ４＝０．４６λの条件においては通過帯域低域側にリップルが発生して特性が劣化してしまうが、Ｌ３＝０．４６λ、Ｌ４＝０．４８λとした条件においては通過帯域低域側の減衰傾度が急峻になる。これは、ＩＤＴ２とＩＤＴ３の最隣接電極指中心間距離Ｌ１を広くした時は反射器５ａとＩＤＴ２の最隣接電極指中心間距離Ｌ３を狭くし、また、ＩＤＴ３とＩＤＴ４の最隣接電極指中心間距離Ｌ２をＬ１より小さくした時は反射器５ｂとＩＤＴ４の最隣接電極指中心間距離Ｌ４を大きくすることによりＳＡＷの励振の連続性がより円滑になり、通過帯域の減衰傾度が急峻になったと考えられる。以上から、Ｌ１＞Ｌ２の関係にあるときはＬ３＜Ｌ４となるように設定し、また、Ｌ１＜Ｌ２の関係にあるときはＬ３＞Ｌ４となるように設定すればＳＡＷの励振の連続性がより円滑となり、通過帯域の減衰傾度が急峻になることが判明した。
【００１９】
以上説明したように、本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタは、中央ＩＤＴと両側ＩＤＴの最も隣接する電極指の中心間距離を異ならせ、且つ、中央ＩＤＴと両側ＩＤＴの電極指周期を異ならせ、更に、両側ＩＤＴと反射器の最も隣接する電極指の中心間距離を調節することにより狭帯域で通過帯域の減衰傾度を急峻にした縦結合二重モードＳＡＷフィルタを実現した。図５は、本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタをＰＤＣ方式のＲＦフィルタに適用した時の通過域特性であり、中心周波数を８９５．５ＭＨｚ、中央ＩＤＴの電極指対数を２７．５対、両側ＩＤＴの電極指対数を２０．５対、交差幅を１５λ、電極膜厚を約４．４％λ、Ｌ１＝０．８９λ、Ｌ２＝０．７９λ、Ｌ３＝０．４６λ、Ｌ４＝０．４８λとし、中央ＩＤＴの電極指周期を１．００８λに設定している。同図に示すように、ＰＤＣ方式のＲＦ用フィルタに要求される仕様を満足するには更なる狭帯域化と通過帯域の高域側に位置するレスポンスＣの高減衰化が必要である。
【００２０】
ここで、図６（ａ）に示すように前記縦結合二重モードＳＡＷフィルタ１に一端子対ＳＡＷ共振子２２を直列接続することにより、狭帯域化する共に通過帯域高域側のレスポンスの高減衰化を図った。図６（ｂ）に示すように、一端子対ＳＡＷ共振子の反共振点Ｄをレスポンスに重ね、更に共振点を通過帯域内に位置させるように該一端子対ＳＡＷ共振子の周波数を設定することにより、通過帯域を狭帯域にすると共にレスポンスを高減衰としたので、ＰＤＣ方式のＲＦフィルタに要求される仕様を全て満足することができた。図７は、前記縦結合二重モードＳＡＷフィルタを試作した時の実測の通過域特性である。実測においても通過帯域が狭帯域な特性が得られ、要求仕様を全て満足できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）に本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタの平面図を示し、（ｂ）に本発明の第二の実施例に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタを示す。
【図２】本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタのＩＤＴ間の最隣接電極指中心間距離Ｌ１及びＬ２を変化させた時の通過域特性を示す。
【図３】本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタの中央ＩＤＴの電極指周期を変化させた時の通過域特性を示す。
【図４】本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタのＩＤＴ−反射器間の最隣接電極指中心間距離Ｌ３及びＬ４を変化させた時の通過域特性を示す。
【図５】本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタをＰＤＣ方式のＲＦフィルタに適用した時の通過域特性を示す。
【図６】本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタに一端子対ＳＡＷ共振子を直列接続した時の平面図を（ａ）に、通過域特性を（ｂ）に示す。
【図７】本発明に係る縦結合二重モードＳＡＷフィルタの実測の通過域特性を示す。
【図８】ＰＤＣ方式に用いられる搬送周波数帯の割付を示す。
【図９】従来の縦結合二重モードＳＡＷフィルタの平面図を示す。
【図１０】従来の縦結合二重モードＳＡＷフィルタのＩＤＴ間の最隣接電極指中心間距離を変化させた時の通過域特性を示す。
【図１１】従来の縦結合二重モードＳＡＷフィルタに一端子対ＳＡＷ共振子を直列接続した時の平面図を（ａ）に、通過域特性を（ｂ）に示す。
【符号の説明】
【００２２】
１、１１：縦結合二重モードＳＡＷフィルタ
２、３、４、１２、１３、１４：ＩＤＴ電極
５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ：反射器
２２：１端子対ＳＡＷ共振子
【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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