(57)【要約】    【課題】  スラント型の変換器を用いて広帯域化を図ることができるだけでなく、フィルタ特性の遷移領域における急峻性が高められる弾性表面波フィルタを提供する。    【解決手段】  表面波基板２と、表面波基板２の一方面側において形成された入力変換器３と、出力変換器４とを備え、入力変換器３及び出力変換器４が、表面波伝搬方向に直交する方向において電極指ピッチが変化するように、表面波伝搬方向と直交する方向に対して傾斜された複数本の電極指を有し、表面波伝搬方向において対応している、入出力変換器部分の電極指ピッチが異なるように構成されている、弾性表面波フィルタ１。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面波基板と、前記表面波基板の一方面側において形成された入力変換器及び出力変換器とを有し、入力変換器及び出力変換器が、表面波伝搬方向に直交する方向において電極指ピッチが変化するように、表面波伝搬方向と直交する方向に対して傾斜された複数本の電極指を有するトランスバーサル型の弾性表面波フィルタにおいて、
表面波伝搬方向において対応する、入出力変換器部分の電極指ピッチが異なることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記入力変換器の中心周波数と、出力変換器の中心周波数とが異なる、請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
一つの変換器内における電極指ピッチが最も小さい部分と、電極指ピッチが最も大きい部分との比が、入出力変換器間で等しいことを特徴とする、請求項１または２に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
表面波伝搬方向に平行な方向において対応する入力変換器部分の電極指ピッチと出力変換器部分の電極指ピッチとの比が全て等しいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
入力変換器及び出力変換器のうち少なくとも一方が、ＳＰＵＤＴ電極で構成されている、請求項１〜４のいずれか１項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、表面波基板の一方面側に入力変換器と出力変換器とが配置されたトランスバーサル型の弾性表面波フィルタに関し、より詳細には、入出力変換器が、表面波伝搬方向に垂直な方向に沿って電極指ピッチが変化する複数本の斜め電極指を有する変換器により構成されている弾性表面波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばデジタル衛星ラジオ（ＳＤＡＲＳ）用チューナのＩＦ用フィルタでは、帯域内平坦性や選択度（通過帯域から通過帯域外への遷移領域の急峻性）に優れていることが強く求められる。また、この種の用途では、比帯域幅が２％程度の比較的狭帯域のフィルタから、比帯域幅が２０％程度の非常に広帯域のフィルタまでが要求されている。
【０００３】
弾性表面波フィルタの広帯域化を図る方法の一例が下記の特許文献１に開示されている。ここでは、入出力変換器の電極指ピッチが、表面波の伝搬方向に直交する方向において変化している、すなわち電極指が表面波伝搬方向と直交する方向から斜め方向に延ばされている、いわゆるスラント型の変換器が用いられている。特許文献１に記載の弾性表面波フィルタでは、スラント型の変換器を、ＳＰＵＤＴ（一方向性変換器、Single Phase Uni-Directional Transduser）で構成したトランスバーサル型の弾性表面波フィルタが開示されている。ここでは、入出力変換器がスラント型の変換器で構成されているため、表面波伝搬方向と垂直な方向において電極指ピッチが異なっている。従って、通過帯域内の平坦性に優れ、かつ広帯域化を図ることができる。
【特許文献１】特表平１１−５００５９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波フィルタにおいて、フィルタの選択度を高めようとした場合、電極指の対数を増大しなければならなかった。そのため、弾性表面波フィルタの寸法が大きくならざるを得なかった。また、電極指の対数を増大した場合には、表面波伝搬方向両端に近い電極指の傾斜角が大きくならざるを得ない。そのため、表面波が放射される方向が表面波伝搬方向から大きくずれ、それによって特性が劣化するという問題もあった。
【０００５】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、スラント型の変換器を用いて構成されており、広帯域化を図ることができるだけでなく、対数の増大を招くことなく選択度を高めることを可能とした弾性表面波フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表面波基板と、前記表面波基板の一方面側において形成された入力変換器と、出力変換器とを有し、入力変換器及び出力変換器が、表面波伝搬方向に直交する方向において電極指ピッチが変化するように、表面波伝搬方向と直交する方向に対して傾斜された複数本の電極指を有するトランスバーサル型の弾性表面波フィルタにおいて、表面波伝搬方向において対応する、入出力変換器部分の電極指ピッチが異なることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る弾性表面波フィルタのある特定の局面では、上記入力変換器の中心周波数と、出力変換器の中心周波数とが異なっている。
【０００８】
本発明に係る弾性表面波フィルタの他の特定の局面では、一つの変換器内における電極指ピッチが最も小さい部分と、電極指ピッチが最も大きい部分との比が、入出力変換器間で等しくされている。
【０００９】
本発明に係る弾性表面波フィルタのさらに他の特定の局面では、表面波伝搬方向に平行な方向において対応する入力変換器部分の電極指ピッチと出力変換器部分の電極指ピッチとの比が全て等しくされている。
【００１０】
本発明に係る弾性表面波フィルタのさらに別の特定の局面では、入力変換器及び出力変換器のうち少なくとも一方が、ＳＰＵＤＴ電極で構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る弾性表面波フィルタでは、入力変換器及び出力変換器が、表面波伝搬方向と直交する方向において電極指ピッチが変化するように、表面波伝搬方向と直交する方向に対して傾斜された複数本の電極指を有し、表面波伝搬方向において対応する入出力変換器部分の電極指ピッチが異なるように構成されている。すなわち、スラント型の入出力変換器を用いたトランスバーサル型の弾性表面波フィルタにおいて、対応する入出力変換器部分の電極指ピッチが異なっているため、後述の実施形態から明らかなように、対数を増大させることなくフィルタ特性の急峻性、すなわち選択度を高めることができる。従って、スラント型の入出力変換器を用いて広帯域化を図ることができるだけでなく、選択度に優れた、小型の弾性表面波フィルタを提供することが可能となる。
【００１２】
入力変換器の中心周波数と、出力変換器の中心周波数とが異なっている場合には、表面波伝搬方向において対応する入出力変換器部分の電極指ピッチが異なるように構成される。
【００１３】
１つの変換器内における電極指ピッチが最も小さい部分と、電極指ピッチが最も大きい部分との比が、入出力変換器間で等しい場合には、フィルタの通過帯域の平坦性を良好にすることができる。
【００１４】
表面波伝搬方向において平行な方向において対応する入力変換器部分の電極指ピッチと、出力変換器部分の電極指ピッチとの比が全て等しい場合にも、フィルタの通過帯域の平坦性を良好にすることができる。
【００１５】
入力変換器及び出力変換器のうち少なくとも一方が、ＳＰＵＤＴ電極で構成されている場合には、ＴＴＥ（トリプルトランジットエコー）によるリップルの増大を伴うことなく、低損失化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタを示す模式的平面図である。
【００１８】
弾性表面波フィルタ１では、矩形の表面波基板２上に、入力変換器３及び出力変換器４が構成されている。
【００１９】
表面波基板２は、圧電基板、あるいは圧電基板もしくは絶縁基板上に圧電薄膜を形成した構造により構成され得る。
【００２０】
入力変換器３及び出力変換器４は、上記表面波基板２上に図示の形状の電極を形成することにより構成されている。入力変換器３と出力変換器４とは、表面波伝搬方向において隔てられて配置されており、それによってトランスバーサル型の弾性表面波フィルタが構成されている。
【００２１】
図１から明らかなように、本実施形態の弾性表面波フィルタ１では、入力変換器３及び出力変換器４は、いずれも、スラント型の変換器である。ここで、スラント型の変換器とは、複数本の電極指３ａ，４ａが、表面波伝搬方向と直交する方向に対して傾斜されており、表面波伝搬方向に対して直交する方向において電極指ピッチが変化している構造を有する変換器をいうものとする。
【００２２】
例えば、図１の入力変換器３においては、中央の４本の電極指が構成されている部分３ｘにおいて、バスバー３ｂ側の電極指ピッチλ１と、バスバー３ｃ側の電極指ピッチλ２とが異なっている。
【００２３】
同様に、出力変換器４においても、表面波伝搬方向において４本の電極指が配置されている部分４ｘにおけるバスバー４ｂ側の電極指ピッチλ３と、バスバー４ｃ側の電極指ピッチλ４とが異なっている。
【００２４】
このようなスラント型の入力変換器３及び出力変換器４では、電極指ピッチが表面波伝搬方向と直交する方向において変化している。従って、複数本の電極指の全てが表面波伝搬方向と直交する方向に延ばされている通常の変換器を用いた場合に比べて、通過帯域の広帯域化を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態の弾性表面波フィルタ１では、上記入力変換器３及び出力変換器４において、表面波伝搬方向において対応する入出力変換器部分の電極指ピッチが異なるように構成されている。ここで、表面波伝搬方向において対応する入出力変換器部分とは、図１の入力変換器部分３ｘと出力変換器部分４ｘのように、入出力変換器の中心に対して対称な部分に位置する変換器部分をいうものとする。ここで、対応する入出力変換器部分の電極指ピッチが異なるとは、図１において、λ１とλ３とが異なること、並びにλ２とλ４とが異なることを意味する。
【００２６】
本実施形態では、λ１がλ３と異なっており、λ２とλ４とが異なっているため、遷移領域における急峻性を高めることができ、すなわち選択度を高めることができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００２７】
ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板上に、下記の表１に示すように、種々の入力変換器及び出力変換器を構成し、実施例１〜４及び比較例１〜４の弾性表面波フィルタを構成した。
【００２８】
実施例１〜４では、入力変換器及び出力変換器の電極指の対数は下記の通りとし、電極指の総対数は、それぞれ、５７、４９、４３及び３５とした。そして、実施例１〜４では、入力変換器と出力変換器とのピッチ変化量を、それぞれ、１．６８６％、１．７８４％、２．２７４％、２．７６１％とした。ここで、入出力変換器ピッチ変化量とは、図１のλ1〜λ4において、１−（λ1／λ3）または１−（λ2／λ4）で表される値であり、１−（λ1／λ3）＝１−（λ2／λ4）である。
【００２９】
また、実施例１〜４における電極指の最大傾斜角度は下記の表１に示す通りである。この最大傾斜角度とは、表面波伝搬方向と直交する方向に対して最も大きな角度をなす電極指の該表面波伝搬方向と直交する方向に対する角度をいうものとする。
【００３０】
なお、当然のことながら、ＩＤＴの最大傾斜角度は、電極指の対数が変化するにつれて変わり、電極指の対数が多くなる程大きくなる。
【００３１】
比較のために、下記の表１に示す対数の入力変換器及び出力変換器を有する比較例１〜４の弾性表面波フィルタを構成した。比較例１〜４の弾性表面波フィルタでは、入出力変換器ピッチ変化量は０とした。また、比較例１〜４においても、スラント型構造の入力変換器及び出力変換器を用いており、ＩＤＴ最大傾斜角度は下記の表１に示す通りである。
【００３２】
【表１】
2005150918.tif 000003
本願発明者の実験によれば、電極指の総対数が同じであれば、実施例１〜４は、比較例１〜４の場合に対して、シェイプファクター（以下Ｓ．Ｆ．と略す）が１に近くなり、フィルタ特性の急峻性が高められることが確かめられた。これを図２及び図３を参照して説明する。
【００３３】
図２は、表１に示した実施例３及び比較例３の弾性表面波フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。なお、図２において、中央に示されている特性は、右側のスケールで拡大された減衰量周波数特性を示す。また、図２おいて、実線が実施例３の結果を、破線が比較例３の結果を示す。
【００３４】
図２から明らかなように、実施例３の弾性表面波フィルタでは、比較例３の弾性表面波フィルタに比べて、フィルタ特性の急峻性が高められていることがわかる。この実施例３のＳ．Ｆ．を求めたところ、Ｓ．Ｆ．は１．３１であった。これに対して、比較例３におけるＳ．Ｆ．は１．３８であった。なお、Ｓ．Ｆ．は、フィルタの最小挿入損失点を基準に、２０ｄＢ帯域幅と、１．５ｄＢ帯域幅との比として求めた。従って、Ｓ．Ｆ．が１に近い程、遷移領域の急峻性が高いことを示す。図２の波形だけでなく、上記Ｓ．Ｆ．の値比較からも、実施例３によれば、比較例３に比べてフィルタ特性の急峻性が高められることがわかる。
【００３５】
また、図３において、実施例１，２及び４及び比較例１，２及び４のＳ．Ｆ．も併せて示すこととする。
【００３６】
図３から明らかなように、実施例１〜４は、電極指の対数が同等である比較例１〜４にそれぞれ比べた場合、Ｓ．Ｆ．が１に近く、従ってフィルタ特性の急峻性が効果的に高められていることがわかる。
【００３７】
スラント型の入出力変換器を用いて選択度を高めるには、表面波の伝搬方向に垂直な方向に対する電極指の傾斜角度を無視できる程度に、細かく複数のトラックに分割した場合に、各トラックの周波数特性をできる限り狭帯域化する必要がある。ＩＤＴ対数が一定の場合、各トラックの帯域幅は、正規型の電極を用いた場合に最も狭くなり、電極指の対数には反比例する。従って、電極指の対数が少なくなると、各トラックの帯域幅が拡がり、その結果として、スラント型の変換器の選択度が悪化する。言い換えれば、対数が少なくなっても、分割された各トラックの単独の帯域を狭くすることができれば、スラント型の変換器において選択度を悪化させることなく、小型化を図ることができる。この点を考慮して、本発明では、分割されたトラックの単独の帯域をより狭くするための方法として、入力変換器の電極指ピッチと、出力変換器の電極指ピッチとが異ならされている。
【００３８】
図４は、スラント型ではない入出力変換器を有するトランスバーサル型フィルタにおいて、入力変換器の電極指ピッチと、出力変換器の電極指ピッチとを異ならせることにより、狭帯域フィルタが実現できる理由を示す図である。この場合、図４に示されているように、破線で示す入力変換器の減衰量周波数特性の中心周波数と、一点鎖線で示す出力変換器の減衰量周波数特性の中心周波数とがずれている。なお、実線は弾性表面波フィルタ全体の周波数特性を示す。
【００３９】
トランスバーサル型弾性表面波フィルタにおける実線で示す上記周波数特性は、入力変換器の周波数特性と、出力変換器の周波数特性の積として求められる。従って、図４に示すように、狭帯域の特性が実現される。
【００４０】
もっとも、電極指ピッチを、入力変換器と出力変換器とであまり大きく変えると、表面波と電気信号との変換効率が悪化し、挿入損失が大きくなる。従って、電極指ピッチの変化の割合は、入力変換器及び出力変換器のそれぞれの帯域幅によってそれぞれ最適値が存在するので、この最適値に応じて電極指ピッチを異ならせれば良い。
【００４１】
すなわち、図４に示したように、スラント型ではない正規型の入出力変換器を用いたトランスバーサル型の弾性表面波フィルタにおいて、入出力変換器のピッチを異ならせて狭帯域化を図った構成を基準とし、必要とされる帯域幅を得るように電極指を傾斜させることにより、選択度に優れかつ小型の広帯域の上記実施形態の弾性表面波フィルタが実現される。
【００４２】
なお、図１では、入出力変換器は、複数本の隣接する電極指が同じバスバーに接続されるスプリット電極で構成されていたが、本発明においては、スプリット電極を用いる必要は必ずしもない。また、入力変換器及び出力変換器の少なくとも一方が例えば図５に示すＳＰＵＤＴ５で構成されれば、ＴＴＥによるリップルの悪化を抑制することができる。従って、弾性表面波フィルタの低損失化を図ることが可能となる。
【００４３】
加えて、入力変換器及び出力変換器の少なくとも一方において、間引き重み付けを施すことにより、帯域外減衰量の改善を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態の弾性表面波フィルタの平面図。
【図２】実施例３及び比較例３の弾性表面波フィルタの減衰量周波数特性を示す図。
【図３】実施例１〜４及び比較例１〜４の弾性表面波フィルタのＳ．Ｆ．を示す図。
【図４】正規型の入出力変換器において中心周波数を異ならせた場合に狭帯域化を図ることができる理由を示す模式図。
【図５】本発明において用いられるＳＰＵＤＴの一例を示す平面図。
【符号の説明】
【００４５】
１…弾性表面波フィルタ
２…表面波基板
３…入力変換器
３ａ…電極指
３ｂ，３ｃ…バスバー
３ｘ…入力変換器部分
４…出力変換器
４ａ…電極指
４ｂ，４ｃ…バスバー
４ｘ…出力変換器部分
５…ＳＰＵＤＴ
【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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