(57)【要約】【課題】本発明は、ＳＡＷフィルタのフィルタ特性を高めることを目的とするものである。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は直列共振子３，４が２個接続されその接続点とグランドの間に並列共振子７が接続された回路を少なくとも２つ以上有し、これらの回路が入力端子１と出力端子２の間に直列接続されたＳＡＷフィルタであって、これらの回路の接続点とグランドの間にキャパシタンス構成体１１を介在させたものである。【選択図】  図１
2005033246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、この圧電基板上に直列共振子が２個接続され、その接続点とグランドの間に並列共振子が接続された回路を少なくとも２つ以上有し、これらの回路間の接続点とグランドとの間にキャパシタンス構成体を設けたＳＡＷフィルタ。
【請求項２】
直列共振子が２個接続され、その接続点とグランド間に並列共振子とキャパシタンス構成体を設けた請求項１記載のＳＡＷフィルタ。
【請求項３】
キャパシタンス構成体は圧電基板上の対向電極により形成した請求項１または２に記載のＳＡＷフィルタ。
【請求項４】
キャパシタンス構成体は圧電基板上の共振器間を接続する伝送線路とグランド電極を対向させて形成した請求項１または２に記載のＳＡＷフィルタ。
【請求項５】
キャパシタンス構成体は圧電基板上の共振子間を接続する伝送線路とグランド電極の間から互いに相手側に突出させた突出電極により形成した請求項４に記載のＳＡＷフィルタ。
【請求項６】
突出電極はインターディジタル型電極とした請求項５に記載のＳＡＷフィルタ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載のＳＡＷフィルタを他の電子素子と組み合わせた電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種通信機器に用いられるＳＡＷフィルタとそれを用いた電子デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＳＡＷフィルタとしては、図１５に示すようなラダー型と称されるものがある。このラダー型と称されるＳＡＷフィルタは図１５において２１は入力端子で、２２は出力端子で、この入力端子２１と出力端子２２の間には入力端子２１側から出力端子２２側に向けて直列に直列共振子２３，２４，２５，２６が接続されている。直列共振子２３と直列共振子２４の間には並列共振子２７の一端が接続されており、直列共振子２５と直列共振子２６の間には並列共振子２８の一端が接続されている。並列共振子２７の他端はインダクタンス構成体２９を介してグランドに接続されており、並列共振子２８の他端はインダクタンス構成体３０を介してグランドに接続されて構成されている。
【０００３】
以上のように構成された従来のラダー型のＳＡＷフィルタのフィルタ特性は図２、図３におけるＢ線のようなものになっている。このＢ線に示すように通過帯域の両側には減衰特性が見られるものになっている。
【０００４】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１５２３１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例におけるラダー型のＳＡＷフィルタは現在広く使用されそれ自体は高い評価を得ているが、さらに改善しなければならない問題がある。それは図２および図３のＢ線に示すように通過帯域の損失が充分に取れていないことである。
【０００７】
すなわち、図２および図３のＢ線に示すように通過帯域の両側において減衰帯域を形成するためフィルタの通過帯域を狭くし、この結果として通過帯域の損失を劣化させていた。したがって通過帯域の高域側の減衰特性を急峻にし、かつ通過帯域を広帯域化して低損失化することがフィルタ特性をさらに向上させることにつながる。
【０００８】
そこで本発明はフィルタ特性を向上させたＳＡＷフィルタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、圧電基板と、この圧電基板上に直列共振子が２個接続され、その接続点とグランドの間に並列共振子が接続された回路を少なくとも２つ以上有し、これらの回路間の接続点とグランドとの間にキャパシタンス構成体を設けたＳＡＷフィルタである。
【００１０】
すなわち前記２つの回路の接続点とグランドとの間にキャパシタンス構成体を介在させることにより、ＳＡＷフィルタの通過帯より高域側の減衰極近傍の周波数帯域における電気的な等価回路としては楕円関数型帯域通過フィルタを作ることになる。
【００１１】
この楕円関数型帯域通過フィルタを形成することにより、結論として通過帯域の高域側の減衰特性を急峻にすることができるので通過帯域が広帯域となり低損失のフィルタを構成することができフィルタ特性を向上させることができるようになる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、直列共振子が２個接続され、その接続点とグランド間に並列共振子とキャパシタンス構成体を設けた請求項１に記載のＳＡＷフィルタであって、本構成によればキャパシタンス構成体が並列共振子の設計自由度を向上させるのでＳＡＷフィルタの通過帯域の設計が容易なＳＡＷフィルタを作ることができる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、キャパシタンス構成体は圧電基板上の対向電極により形成した請求項１または２に記載のＳＡＷフィルタであって、圧電基板上に存在する電極間を対向させてキャパシタンス構成体を構成すれば最も容易に形成することができる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、キャパシタンス構成体は圧電基板上の共振器間を接続する伝送線路とグランド電極を対向させて形成した請求項１または２に記載のＳＡＷフィルタであって、圧電基板上に存在する共振子間を接続する伝送線路電極とグランド電極を対向させてキャパシタンス構成体を構成すれば最も容易に形成することができる。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の発明は、キャパシタンス構成体は圧電基板上の共振子間を接続する伝送線路とグランド電極の間から互いに相手側に突出させた突出電極により形成した請求項４に記載のＳＡＷフィルタであって、本構成により直線同士で対向させるよりは対向面積を大きくすることが可能であり、キャパシタンス構成体の容量を大きくすることができる。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の発明は、突出電極はインターディジタル型電極とした請求項５に記載のＳＡＷフィルタであって、突出電極がインターディジタル型となることにより大きな容量を得ることができるようになる。
【００１７】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一つに記載のＳＡＷフィルタを他の電子素子と組み合わせた電子デバイスであって、電子デバイスが所有するＳＡＷフィルタがその通過帯域の高域側においてその減衰特性を急峻とすることができるので電子デバイスの特性を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面により説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態を示している。図１において１は入力端子で、２は出力端子で、この入力端子１と出力端子２の間には入力端子１側から出力端子２側に向けて直列に直列共振子３，４，５，６が接続されている。直列共振子３と直列共振子４の間には並列共振子７の一端が接続されており、直列共振子５と直列共振子６の間には並列共振子８の一端が接続されている。並列共振子７の他端はインダクタンス構成体９を介してグランドに接続されており、並列共振子８の他端はインダクタンス構成体１０を介してグランドに接続されている。そして上記構成において最も重要なことは直列共振子４と直列共振子５の間とグランドとの間にキャパシタンス構成体１１が接続されていることである。
【００２０】
以上のような構成にすることにより、本発明のフィルタ特性は図２のＡ線のように１．９２［ＧＨｚ］から１．９８［ＧＨｚ］までは損失の少ない通過特性を示し、その両側においては大きな減衰量が取れるようになっている。
【００２１】
特に本実施の形態において通過帯域の高域側が図２におけるＢ線のような従来例と比較して急峻な減衰特性を実現していることが最も大きな特長となっている。この結果、通過帯域をより広帯域にすることができ、低損失であるフィルタを構成できるようになる。
【００２２】
このような急峻な減衰特性を得ることができる理由を図４および図５によって説明する。図４はこのＳＡＷフィルタをいわゆるパッケージ化したものであって、インダクタンス構成体９，１０がワイヤで形成されていることを示すものである。
【００２３】
図５は本実施の形態における図１の電気回路の一部について最も簡潔に等価回路で表現したものである。一般にＳＡＷフィルタの通過帯域の高域側における減衰量には直列共振子３，４，５，６の並列共振が寄与するところが大きく、また通過帯域の低域側における減衰量には並列共振子７，８の直列共振が寄与するところが大きく、通過帯域特性には直列共振子３，４，５，６の直列共振が寄与するところが大きく、かつ並列共振子７，８の並列共振が寄与するところが大きい。従来はこれらの共振子を調整して減衰特性の設計を行っていた。しかしながらこれらの共振子の直列共振と並列共振の比は圧電基板の条件によりほぼ決定され、ＳＡＷフィルタの周波数特性は図２および図３のＢ線に示すような特性となっていた。
【００２４】
図５に示す等価回路をＳＡＷフィルタの高域側減衰極近傍の周波数に限定すると、図６に示すように直列共振子４，５はそれぞれ並列共振回路１２，１３となり、並列共振子７，８はそれぞれコンデンサ１４，１５と表される。したがってキャパシタンス構成体１１を含めた図６に示す回路は高域側減衰極近傍の周波数において楕円関数型帯域通過フィルタに近似できる。
【００２５】
この結果、高域側減衰量を維持して減衰特性を急峻にできるので図３のＡ線に示すように通過帯域を広帯域にし、結果として低損失なフィルタを構成できるようになる。
【００２６】
一例としてはキャパシタンス構成体１１を０．１［ｐＦ］として直列共振子３，４，５，６および並列共振子７，８を設定し直した結果、図３に示すように１．９２［ＧＨｚ］から１．９８［ＧＨｚ］までの損失が０．９［ｄＢ］から０．８［ｄＢ］に低減できた。
【００２７】
以上のように、このような構成とするだけで図２のＡ線に示すように通過帯域の高域側の減衰特性を急峻とすることができ、この結果通過帯域を広帯域とすることができるようになり低損失高減衰量のＳＡＷフィルタが得られる。
【００２８】
またキャパシタンス構成体１１は直列共振子３，４，５，６および並列共振子７，８と同じように圧電基板上に作製できる。以下、その方法について説明する。
【００２９】
図７は図１に示す本発明の回路図を具体的な電極構成にして説明するための入力端子１、出力端子２、直列共振子３，４，５，６、並列共振子７，８およびグランド電極１６，１７，１８を示している。この図７から理解されるようにキャパシタンス構成体１１は直列共振子４と直列共振子５の接続点とグランド電極１８から互いに相手方にその一部を突出させたインターディジタル型とすることによって形成できるものである。
【００３０】
図８、図９、図１０は他の実施の形態を示し、これらの実施の形態においては上述した直列共振子４と直列共振子５の接続点とグランド電極１８から互いに相手方にその一部を突出させた電極を、図８の場合には単に長辺を突出させたものである。図９の場合にはいったん線で突出させた後、その長辺を対向させたものである。図１０の場合には凹凸電極で対向させたものである。
【００３１】
図１１はキャパシタンス構成体１１を構成するインターディジタル型電極の向きを直列共振子３，４，５，６および並列共振子７，８の向きから９０度回転させたものである。この場合は各共振子の表面波の励振方向が９０度異なることになり、キャパシタンス構成体１１の容量値に関係なく、互いの影響が最も小さくなる。
【００３２】
図１２は圧電基板上のグランド電極１６，１７，１８と全電極の周囲を取り囲むグランド電極４０とを接続したものである。この場合は圧電基板に各電極を形成する際に圧電基板に電荷が蓄積し電極間が短絡することによる電極の破壊を防ぐ効果がある。また実際にウェハ上の基板からＳＡＷフィルタを作製するときに切断マーカの代わりとなり、ＳＡＷフィルタ個片となったときには削除されていてフィルタ特性にはなんら影響を与えない。
【００３３】
図１３は直列共振子３と直列共振子４の接続点とグランドとの間、また直列共振子５と直列共振子６の接続点とグランドとの間にキャパシタンス構成体１９，２０を形成したものである。この場合は高域側減衰帯域における等価的な楕円関数型帯域通過フィルタを構成する並列共振子の設計自由度を向上させる効果がある。
【００３４】
図１４は本発明のＳＡＷフィルタを使用した無線周波数部の回路のブロック図である。アンテナ４１に接続されたＳＡＷフィルタを用いた共用器４２は送信側の電力増幅器４３と受信側の増幅器４４に接続されている。一例として図１４に示す回路のブロックにおいて電池容量が５８０［ｍＡｈ］程度の２次電池を有する携帯電話端末の場合、上述したような損失が０．１［ｄＢ］低減した効果を詳述する。
【００３５】
効率η［％］は電圧をＶ［Ｖ］、消費電流をＩ［Ａ］、出力電力をＰｏｕｔ［ｄＢ］とすると（数１）で表される。
【００３６】
【数１】
2005033246.tif 000003
【００３７】
Ｖ＝３［Ｖ］およびη＝４０［％］で一定、およびＰｏｕｔが３３［ｄＢｍ］から３３．１［ｄＢｍ］となると仮定し、電池容量のすべてが電力増幅器に使用されたとすれば消費電流は約３８．７３［ｍＡ］少なくなる。通常、上記電池容量で１２０［分］通話できるので、３８．７３［ｍＡ］だけ容量が増えた場合の通話時間は（数２）で表される。
【００３８】
【数２】
2005033246.tif 000004
【００３９】
したがって、通話時間が８分伸びることになる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、直列共振子が２個接続されその接続点とグランドの間に並列共振子が接続された回路を少なくとも２つ有し、これらの回路が入力端子と出力端子の間に直列接続されたＳＡＷフィルタであって、これらの回路の接続点とグランドの間にキャパシタンス構成体を介在させたものである。
【００４１】
すなわち前記２つの回路の接続点とグランドとの間にキャパシタンス構成体を介在させることにより、ＳＡＷフィルタの通過帯より高域側の減衰極近傍の周波数帯域における電気的な等価回路としては楕円関数型帯域通過フィルタを作ることになり、この楕円関数型帯域通過フィルタを形成することにより結論として図２および図３のＡ線に示すように通過帯域の高域側の減衰特性を急峻にすることができ、したがって通過帯域を広帯域にできるので低損失のフィルタを構成できる。これによってフィルタ特性を向上させ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ＳＡＷフィルタの一実施の形態を示す回路図
【図２】本発明の実施の形態と従来例を比較する周波数特性図
【図３】本発明の実施の形態と従来例を比較する周波数特性図の拡大図
【図４】本発明の実施の形態のパッケージ部分を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態の等価回路図
【図６】本発明の実施の形態の等価回路図
【図７】本発明の実施の形態の電気的な等価回路図
【図８】本発明の実施の形態の高域側減衰域における電気的な等価回路図
【図９】本発明の実施の形態の電極パターンを示す平面図
【図１０】本発明の他の実施の形態の電極パターンを示す平面図
【図１１】本発明の他の実施の形態の電極パターンを示す平面図
【図１２】本発明の他の実施の形態の電極パターンを示す平面図
【図１３】本発明の他の実施の形態の電極パターンを示す平面図
【図１４】本発明の実施の形態を用いた無線周波数部のブロック図
【図１５】従来例を示す回路図
【符号の説明】
１  入力端子
２  出力端子
３，４，５，６  直列共振子
７，８  並列共振子
９，１０  インダクタンス構成体
１１  キャパシタンス構成体
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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