(57)【要約】【課題】圧電基板上に入力用ＩＤＴ電極と出力用ＩＤＴ電極を所定の間隙をあけて配置したトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて、直達波による影響でフィルタ特性の減衰特性が劣化してしまうという問題がある。【解決手段】入力用ＩＤＴ電極内に配置されている正の励振電極及び負の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心と、出力用ＩＤＴ電極内に配置されている正の励振電極及び負の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心との距離をＬとし、また、距離Ｌを伝搬するＳＡＷの伝搬時間をτ、電極周期１λ当りを伝搬する伝搬時間をｔとした時、Ｌ＝（ｎ＋０．７５）×λ、もしくは、τ＝（ｎ＋０．７５）×ｔ（ただし、ｎは０または正の整数）の関係を満たすように設定する。【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、入力用ＩＤＴ電極及び出力用ＩＤＴ電極を所定の間隔をあけて配置したトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、
前記入力用及び出力用ＩＤＴ電極は、励振の重み付けを施した第１の励振電極と、該第１の励振電極に対し励振位相が１８０°異なるように励振の重み付けを施した第２の励振電極とが配置されており、
前記入力用ＩＤＴ電極内に配置されている第１の励振電極及び第２の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心と、前記出力用ＩＤＴ電極内に配置されている第１の励振電極及び第２の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心との間隔をＬ、該間隔Ｌを伝搬するＳＡＷの伝搬時間をτ、電極周期１λ当りの弾性表面波の伝搬時間をｔとした時、Ｌ＝（ｎ＋０．７５）×λ、もしくは、τ＝（ｎ＋０．７５）×ｔ（ただし、ｎは０または正の整数）の関係を満たすことを特徴としたトランスバーサル弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
圧電基板上に、入力用ＩＤＴ電極及び出力用ＩＤＴ電極を所定の間隔をあけて配置したトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、
前記入力用及び出力用ＩＤＴ電極は、励振の重み付けを施した第１の励振電極と、該第１の励振電極に対し励振位相が１８０°異なるように励振の重み付けを施した第２の励振電極とが配置されており、
前記入力用ＩＤＴ電極内に配置されている第１の励振電極及び第２の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心と、前記出力用ＩＤＴ電極内に配置されている第１の励振電極及び第２の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心との間隔をＬ、該間隔Ｌを伝搬するＳＡＷの伝搬時間をτ、電極周期１λ当りの弾性表面波の伝搬時間をｔとした時、（ｎ＋０．６７５）×λ≦Ｌ≦（ｎ＋０．８２５）×λ、もしくは、（ｎ＋０．６７５）×ｔ≦τ≦（ｎ＋０．８２５）×ｔ（ただし、ｎは０または正の整数）の関係を満たすことを特徴とするトランスバーサル弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記トランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、反射の重み付けが入力用及び出力用ＩＤＴ電極の少なくとも一方に施されていることを特徴とする請求項１及び２の何れかに記載のトランスバーサル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ＩＤＴ電極を所定の間隔をあけて２個配置したトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、通過帯域近傍の減衰特性を改善したトランスバーサル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。ここ数年の携帯電話の急速な普及、中でも画像等のデータ通信の需要が増したことで、従来のＰＤＣ、ＡＭＰＳ方式等の狭帯域キャリアを用いる通信方式から、高速大容量に適した広帯域キャリアを用いるＣＤＭＡ方式が普及しつつある。
【０００３】
前述したＣＤＭＡ方式に用いられるＩＦフィルタは高速大容量のデータを伝送するため、小型軽量、広帯域、低挿入損失であると共に、隣接するキャリアを阻止するための急峻な減衰傾度が要求されている。更に高速なデジタルデータの品質を保持するため位相直線性も要求される。このような要求仕様を満足するフィルタ形式としては、振幅特性と位相特性を別々に設計可能なトランスバーサルＳＡＷフィルタが最も適している。
【０００４】
図５は従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタの構成を示す平面図であって、圧電基板１１の主表面上にＳＡＷの伝搬方向に沿って入力用ＩＤＴ電極１２及び出力用ＩＤＴ電極１３を所定の間隔をあ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シールド電極１４を配設する。前記ＩＤＴ電極１２，１３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より構成されており、入力用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は接地する。そして、出力用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は接地し、トランスバーサルＳＡＷフィルタを構成する。なお、圧電基板１１の長辺方向（ＳＡＷの伝搬方向）の両端に吸音材１５を塗布して不要反射波を抑圧するのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、図５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。該一方向性電極は、電極幅の異なる複数の電極を組み合わせ、ＳＡＷの反射を利用し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６は、前記ＳＰＵＤＴの電極周期１λの基本区間２０の平面図及び断面図を示しており、該基本区間２０は３λ／８の電極幅を有する電極指Ｗ１とλ／８の電極幅を有する電極指Ｗ２、Ｗ３から構成され、電極指Ｗ１〜Ｗ３の位置を図のように定めることでＳＡＷを励振及び反射させる機能を備えたＳＰＵＤＴである。同図において、電極指Ｗ１はＳＡＷを反射させる機能、電極指Ｗ２はＳＡＷを励振させる機能を備えている。また、反射の中心ｄ１の位相座標は（０．２５０λ／λ）×２π＝９０°、また、励振の中心ｄ２の位相座標は（０．６２５λ／λ）×２π＝２２５°となるので図中右方向へＳＡＷを強く励振することができることが知られている。
【０００６】
更に、前記ＳＰＵＤＴの他に、図７（ａ）に示すようなＳＡＷの励振機能がなく反射機能のみを備えたＳＰＵＤＴ、図７（ｂ）に示すようなＳＡＷの励振・反射機能を共に備えないＳＰＵＤＴ等があり、電極指の幅及び極性の連続性を変化させることによりＳＡＷの励振及び反射の有無を自由に設定することができる。
【０００７】
図８は前記ＳＰＵＤＴの基本区間を最適に組み合わせてＩＤＴ電極３２，３３を構成したトランスバーサルＳＡＷフィルタを示した図である。同図のようにＩＤＴ電極に方向性を持たせ、励振、反射の重み付けを施すことによりＳＡＷを効率よく電気信号に変換することができるので低損失なトランスバーサルＳＡＷフィルタを実現できることが知られている。
【０００８】
ところで、前記トランスバーサルＳＡＷフィルタの入力用ＩＤＴ電極と出力用ＩＤＴ電極との間には直達波が存在する。直達波は、ＳＡＷフィルタの入出力端子間の電磁結合により生じる波であり、パッケージが小型化になると入力用ＩＤＴ電極と出力用ＩＤＴ電極が圧電基板を介して電磁結合する成分が大きくなる。図９は中心周波数を１２８．０３ＭＨｚとしたトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて直達波成分を含まない伝達応答と、直達波成分を含めた伝達応答との比較を示した図であるが、伝達応答に直達波成分が加わると通過帯域近傍の減衰特性が劣化することが分かる。
【０００９】
上述の問題を解決する手段として、入力用ＩＤＴ電極と出力用ＩＤＴ電極の間隔を大きくすることで直達波の干渉を阻止することができるが、間隔を大きくするとトランスバーサルＳＡＷフィルタを形成する基板サイズが大きくなってしまうという問題がある。
【特許文献１】米国特許５７０３４２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
圧電基板上に入力用ＩＤＴ電極と出力用ＩＤＴ電極を所定の間隔をあけて配置したトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて、入出力端子間を励振する直達波を阻止すべく入出力ＩＤＴ電極の間隔を大きくすると基板サイズが大きくなってしまい、また、入出力ＩＤＴ電極の間隔を小さくすると、直達波によりフィルタの減衰特性が劣化してしまうという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの請求項１記載の発明は、圧電基板上に、入力用ＩＤＴ電極及び出力用ＩＤＴ電極を所定の間隔をあけて配置したトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、前記入力用及び出力用ＩＤＴ電極は、励振の重み付けを施した第１の励振電極と、該第１の励振電極に対し励振位相が１８０°異なるように励振の重み付けを施した第２の励振電極とが配置されており、前記入力用ＩＤＴ電極内に配置されている第１の励振電極及び第２の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心と、前記出力用ＩＤＴ電極内に配置されている第１の励振電極及び第２の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心との間隔をＬ、該間隔Ｌを伝搬するＳＡＷの伝搬時間をτ、電極周期１λ当りの弾性表面波の伝搬時間をｔとした時、Ｌ＝（ｎ＋０．７５）×λ、もしくは、τ＝（ｎ＋０．７５）×ｔ（ただし、ｎは０または正の整数）の関係を満たすことを特徴としたトランスバーサル弾性表面波フィルタである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、圧電基板上に、入力用ＩＤＴ電極及び出力用ＩＤＴ電極を所定の間隔をあけて配置したトランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、前記入力用及び出力用ＩＤＴ電極は、励振の重み付けを施した第１の励振電極と、該第１の励振電極に対し励振位相が１８０°異なるように励振の重み付けを施した第２の励振電極とが配置されており、前記入力用ＩＤＴ電極内に配置されている第１の励振電極及び第２の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心と、前記出力用ＩＤＴ電極内に配置されている第１の励振電極及び第２の励振電極のうち電極指数の多い方の励振電極の励振中心との間隔をＬ、該間隔Ｌを伝搬するＳＡＷの伝搬時間をτ、電極周期１λ当りの弾性表面波の伝搬時間をｔとした時、（ｎ＋０．６７５）×λ≦Ｌ≦（ｎ＋０．８２５）×λ、もしくは、（ｎ＋０．６７５）×ｔ≦τ≦（ｎ＋０．８２５）×ｔ（ただし、ｎは０または正の整数）の関係を満たすことを特徴とするトランスバーサル弾性表面波フィルタである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記トランスバーサル弾性表面波フィルタにおいて、反射の重み付けが入力用及び出力用ＩＤＴ電極の少なくとも一方に施されていることを特徴とする請求項１及び２の何れかに記載のトランスバーサル弾性表面波フィルタである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のトランスバーサルＳＡＷフィルタによれば、入出力ＩＤＴ電極の間隔をある一定の間隔に設定することで通過帯域近傍の減衰特性を高減衰にできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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（ａ）は本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図、図１（ｂ）は、ＩＤＴ電極の拡大図である。トランスバーサルＳＡＷフィルタは、圧電基板１の主表面上にＳＡＷの伝搬方向に沿って入力用ＩＤＴ電極２及び出力用ＩＤＴ電極３を所定の間隔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ためのシールド電極４を配設する。前記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より構成されており、入力用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形電極は接地する。そして、出力用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形電極は接地し、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成する。なお、圧電基板１の長辺方向（ＳＡＷの伝搬方向）の両端に吸音材５を塗布して不要反射波を抑圧するのが一般的である。
【００１６】
前記トランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて電極指の極性の連続性や幅を変化させ励振または反射の重み付けを施すことが一般的に行われている。図２は図１（ｂ）に示すトランスバーサルＳＡＷフィルタのＩＤＴ電極を電極周期１λ毎に分割した基本区間Ａ〜Ｆを示したものである。基本区間Ａ〜Ｆはλ／８幅或いは３λ／８幅の電極指をλ／８の間隔をあけて配置したものであり、電極指の極性の連続性や幅を変化させて励振或いは反射の重み付けを施している。ここで、励振の重み付けについて、基本区間の左端を原点０として、励振の中心の位相座標が９０°に位置する場合は正の励振、該正の励振と１８０°反転させた座標位置、即ち２７０°に励振の中心が位置する場合は負の励振を起こすものと定義し、また、反射の重み付けについては、反射の中心の位相座標が１３５°或いは３１５°に位置する場合は正の反射、該正の反射と９０°反転させた位置である４５°或いは２２５°に位置する場合は負の反射を起こすものと定義する。また、励振及び反射の重み付けがされていない場合を零と定義する。
【００１７】
図２の基本区間Ｆの場合を例にすると、基本区間Ｆの励振電極は、原点０に対し０．２５λに位置しているので位相座標は（０．２５λ／λ）×２π＝９０°と表せ、同様に反射電極は原点０に対し０．６２５λに位置しているので位相座標は（０．６２５λ／λ）×２π＝２２５°と表せる。従って、基本区間Ｆは正の励振及び負の反射の機能を備えていることが分かる。同様に他の基本区間についても図２（ｂ）に示す通りの励振及び反射の重み付けが施されていることが分かる。
【００１８】
トランスバーサルＳＡＷフィルタのＩＤＴ電極において、通常、正の励振を施した電極指と負の励振重み付けを施した電極指数は異なる。ここで、入力用ＩＤＴ電極の正もしくは負の励振電極のうち電極指数が多い方の励振電極の励振中心と、出力用ＩＤＴ電極の正もしくは負の励振電極のうち電極指数が多い方の励振電極の励振中心の距離をＬと定めると、Ｌ＝（ｍ＋ｎ）×λ（ただし、０＜ｍ＜１、ｎは０または正の整数とする。）と表すことができる。図１の場合においては、図２より入力用ＩＤＴ電極２及び出力用ＩＤＴ電極３は共に正の励振電極の方が多いので、入力側ＩＤＴ電極２の基本区間Ｆの正の励振電極の励振中心と出力側ＩＤＴ電極３の基本区間Ｂの正の励振電極の励振中心との間隔をＬとした。
【００１９】
ここで、図１のトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて入出力ＩＤＴ電極の間隔Ｌを変化させた時の直達波がフィルタ特性に与える影響について検討した。図３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ｆｏを１２８．０３ＭＨｚとし、Ｌ＝（ｍ＋ｎ）λのｎを１４に固定して、ｍを変化させた時の通過帯域近傍の減衰量の変化を示している。同図は横軸にｍ、縦軸に通過帯域の定損失を基準とした時の減衰量（ｄＢ）をとり中心周波数ｆｏに対し＋１ｋＨｚと−１ｋＨｚの減衰量の変化を表している。同図より−１ｋＨｚの減衰量についてはｍを小さくするほど高減衰になり、＋１ｋＨｚの減衰量についてはｍを大きくするほど高減衰になることが分かる。そして、ｍ＝０．７５において−１ｋＨｚと＋１ｋＨｚの減衰量が平均的に高減衰となることが分かる。
【００２０】
図４は、本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタにおいて中心周波数を１２８．０３ＭＨｚとした時の通過特性を示したものである。なお、実線が本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの特性でｍ＝０．７５、ｎ＝１４とし、点線が従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタの特性でｍ＝０．２５、ｎ＝１４としている。本発明と従来とを比較すると、通過帯域の定損失を基準とした近傍減衰量は、従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタは約３７ｄＢ程度であるのに対し、本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタは約４５ｄＢ程度と大幅に改善されており、また、通過帯域には全く劣化が生じず両者同等であることが分かる。このように入出力ＩＤＴ電極の間隔Ｌを調整することで、通過帯域を劣化させずに減衰特性を高減衰にできることが判明した。
【００２１】
実際のフィルタを設計する際には、ｍ＝０．７５を厳密に設定するのは製造上困難である。そこで、図２のｍと減衰量の関係より０．６７５≦ｍ≦０．８２５の範囲内にｍを設定すれば、従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタより通過帯域近傍の減衰量を高減衰にすることができる。
【００２２】
また、基本区間の電極周期１λ当りをＳＡＷが伝搬する時間をｔ、電極上を伝搬するＳＡＷの位相速度をＶｓａｗとした場合、伝搬時間ｔはｔ＝Ｖｓａｗ／λとなり、入出力ＩＤＴ電極の間隙Ｌを伝搬するＳＡＷの伝搬時間をτは、τ＝（ｍ＋ｎ）×ｔ（ただし、０＜ｍ＜１、ｎは０または正の整数とする。）と表すことができる。従って、前述では入出力ＩＤＴ電極の間隔Ｌを調整することにより通過帯域近傍の減衰量の高減衰化を図ったが、間隔Ｌを伝搬するＳＡＷの伝搬時間τ＝（ｍ＋ｎ）×ｔのｍをｍ＝０．７５、もしくは、０．６７５≦ｍ≦０．８２５に設定することによっても通過帯域近傍の減衰量の高減衰化は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタを示す図であり、（ａ）に平面図、（ｂ）にＩＤＴ電極の拡大図を示す。
【図２】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタの基本区間を示す図であり、（ａ）に各基本区間の電極構造、（ｂ）に各基本区間の重み付けの分類を示す。
【図３】ｍ値と通過帯域近傍の減衰量の関係を示す。
【図４】本発明に係るトランスバーサルＳＡＷフィルタと従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタの通過特性の比較を示す。
【図５】従来のトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図を示す。
【図６】ＳＰＵＤＴの電極周期１λの基本区間を示す。
【図７】他のＳＰＵＤＴの電極周期１λの基本区間を示す。
【図８】ＳＰＵＤＴ基本区間を組み合わせたトランスバーサルＳＡＷフィルタの平面図を示す。
【図９】直達波成分ありと直達波成分なしの通過特性の比較を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１：圧電基板
２：入力用ＩＤＴ電極
３：出力用ＩＤＴ電極
４：シールド電極
５：吸音材
【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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