(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って複数のＩＤＴ電極とその両側に反射器を配置して構成する縦結合多重モードＳＡＷフィルタにおいて、
入力ＩＤＴ電極と出力ＩＤＴ電極との間にリアクタンス素子を挿入接続し、
互いに隣り合うＩＤＴ電極の最近接する電極指同士の極性を異ならせ、前記リアクタンス素子の値を０．１ｐＦ≦Ｘ＜１．０ｐＦとしたことを特徴とする縦結合多重モードＳＡＷフィルタ。
【請求項２】
圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って複数のＩＤＴ電極とその両側に反射器を配置して構成する縦結合多重モードＳＡＷフィルタにおいて、
入力ＩＤＴ電極と出力ＩＤＴ電極との間にリアクタンス素子を挿入接続し、
互いに隣り合うＩＤＴ電極の最近接する電極指同士の極性を同じとし、前記リアクタンス素子の値を１０ｎＨ≦Ｘ≦２４０ｎＨとしたことを特徴とする縦結合多重モードＳＡＷフィルタ。
【請求項３】
前記リアクタンス素子が前記ＩＤＴ電極と同一基板上に前記ＩＤＴ電極と同一プロセスにて形成した導電性パターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦結合多重モードＳＡＷフィルタ。
【請求項４】
前記フィルタ素子を保持するパッケージ内に前記リアクタンス素子を形成する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多重モードＳＡＷフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は縦結合多重モードＳＡＷフィルタに関し、特に縦結合多重モードＳＡＷフィルタに特有な通過帯域近傍の高周波側に生ずる減衰傾度の劣化を改善した縦結合多重モードＳＡＷフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＳＡＷフィルタは多くの通信分野で用いられ、高性能、小型、量産性等の特徴を有することから携帯電話等の普及の一翼を担っている。
図７は従来の１次−３次縦結合二重モードＳＡＷフィルタ（以下、二重モードＳＡＷフィルタと称す）の電極パターンの構成を示す模式的平面図であって、圧電基板１１の主面上に表面波の伝搬方向に沿って３つのＩＤＴ電極１２、１３、１４を近接配置すると共に、ＩＤＴ電極１２、１３、１４の両側に反射器１５ａ、１５ｂを配設したものである。
ＩＤＴ電極１２、１３、１４はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極により構成され、ＩＤＴ電極１２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。そして、ＩＤＴ電極１３、１４の一方のくし形電極は互いに連結して出力端子OUTに接続すると共に、他方のくし形電極はそれぞれ接地する。
【０００３】
図７に示す二重モードＳＡＷフィルタの動作は、周知のように、ＩＤＴ電極１２、１３、１４によって励起される複数の表面波が反射器１５ａ、１５ｂの間に閉じ込められ、ＩＤＴ電極１２、１３、１４の間で音響結合を生ずる結果、１次と３次の２の縦共振モードが強勢に励振されるため、適当な終端を施すことによりこれらの２つのモードを利用した二重モードＳＡＷフィルタとして動作する。なお、該二重モードＳＡＷフィルタの通過帯域幅は１次共振モードと３次共振モードとの周波数差で決まることは周知のことである。
【０００４】
例えば、圧電基板として36゜YカットX伝搬LiTaO3を用いて、フィルタの中心周波数を836.5ＭＨｚ、入力ＩＤＴ電極１２の電極対数を17.5対、出力ＩＤＴ電極１３、１４の電極対数をそれぞれ11.5対、グレーティング反射器１５ａ、１５ｂの本数をそれぞれ250本、電極にアルミニウム合金を用いて膜厚を6％λ（λは励起される表面波の波長）とした場合の二重モードＳＡＷフィルタの濾波特性は図８のようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の二重モードフィルタにおいては、図８に示した濾波特性から明らかなように通過帯域近傍の高周波側の図中矢印Ａで示す阻止域減衰量が劣化しており、低周波側と同等の減衰量が得られてない。即ち、図８の濾波特性において、１ｄＢ通過帯域幅の中心周波数をF0とすると、F0−45MHzの低周波側では減衰量が約20dB得られるのに対して、F0＋45MHzの高周波側ではその減衰量は約8dBである。このように従来の二重モードフィルタでは、通過帯域近傍の低周波側の減衰量に比べて通過帯域近傍の高周波側おける減衰量は約１０dB程度であり大きく劣化している。このような二重モードフィルタを携帯電話等のRFフィルタに用いる場合、高周波側にて減衰量が不十分であるという問題があった。
本発明は上述したような二重モードＳＡＷフィルタの問題を解決するためになされたものであって、広帯域であると共に通過帯域近傍の高周波側における阻止減衰量を大幅に改善したフィルタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る縦結合多重モードＳＡＷフィルタの請求項１記載の発明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って複数のＩＤＴ電極とその両側に反射器を配置して構成する縦結合多重モードＳＡＷフィルタにおいて、入力ＩＤＴ電極と出力ＩＤＴ電極との間にリアクタンス素子を挿入接続し、互いに隣り合うＩＤＴ電極の最近接する電極指同士の極性を異ならせ、前記リアクタンス素子の値を０．１ｐＦ≦Ｘ＜１．０ｐＦとしたことを特徴とする縦結合多重モードＳＡＷフィルタである。
請求項２記載の発明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って複数のＩＤＴ電極とその両側に反射器を配置して構成する縦結合多重モードＳＡＷフィルタにおいて、入力ＩＤＴ電極と出力ＩＤＴ電極との間にリアクタンス素子を挿入接続し、互いに隣り合うＩＤＴ電極の最近接する電極指同士の極性を同じとし、前記リアクタンス素子の値を１０ｎＨ≦Ｘ≦２４０ｎＨとしたことを特徴とする縦結合多重モードＳＡＷフィルタである。
請求項３に記載の発明は、前記リアクタンス素子が前記ＩＤＴ電極と同一基板上に前記ＩＤＴ電極と同一プロセスにて形成した導電性パターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦結合多重モードＳＡＷフィルタである。
請求項４記載の発明は、 前記フィルタ素子を保持するパッケージ内に前記リアクタンス素子を形成する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多重モードＳＡＷフィルタである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
二重モードＳＡＷフィルタにおいて、通過帯域近傍の高周波側の減衰量が低周波側のそれに比べて著しく劣るのは、圧電基板上に配置した複数のＩＤＴ電極間のトランスバーサル特性に起因して必然的に発生する特性であり、これを根本的に解消する手段は未だ見出されていない。
【０００８】
図１は本発明に係る通過帯域近傍の高周波側の減衰量を改善した二重モードＳＡＷフィルタの電極パターンの構成を示す平面図である。同図に示すように圧電基板１の主面上に表面波の伝搬方向に沿って３つのＩＤＴ電極２、３、４を近接配置すると共に、ＩＤＴ電極２、３、４の両側に反射器５ａ、５ｂを配設し、前記ＩＤＴ電極２、３、４はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極により構成され、ＩＤＴ電極２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。一方、ＩＤＴ電極３、４の一方のくし形電極は互いに連結して出力端子OUTに接続すると共に、他方のくし形電極はそれぞれ接地する点については従来と同様な構成である。
【０００９】
本発明の特徴的な構成はＩＤＴ電極２の入力端子IN側に接続するくし形電極と、ＩＤＴ電極３、４の出力端子OUTに接続するくし形電極とからそれぞれリード電極６ａ、６ｂを延在し、該リード電極を圧電基板上に形成したリアクタンス素子７に接続する点にある。ここで、リアクタンス素子７はＩＤＴ電極と同じ材料にて同じプロセスで構成した導電性パターンであって、容量が必要であればＩＤＴ型電極等の構成とすればよく、インダクタンスが必要であれば渦巻き状等の周知の平面コイル構造を適宜採用する。
【００１０】
図１に示す二重モードＳＡＷフィルタの動作は、周知のように、ＩＤＴ電極２、３、４によって励起される複数の表面波が反射器５ａ、５ｂの間に閉じ込められ、ＩＤＴ電極２、３、４の間で音響結合を生ずる結果、１次と３次の２の縦共振モードが強勢に励振されるため、適当な終端を施すことによりこれらの２つのモードを利用した二重モードＳＡＷフィルタとして動作する。
【００１１】
通常の低周波フィルタ例えば、モノリシッククリスタルフィルタ等において、入出力端子間に並列に容量を挿入して、減衰極を形成することが知られている。本願発明者はこの知見に基づき、図１に示す構成の二重モードＳＡＷフィルタにおいても、入出力端子（IN−OUT）間に並列にリアクタンス素子７を挿入すれば二重モードＳＡＷフィルタの濾波特性上に減衰極が形成され、この減衰極によって二重モードＳＡＷフィルタ特有の通過域より高域側の阻止域における減衰量の改善が可能となるとの推測に基づき種々の実験を行った。
【００１２】
例えば圧電基板に36゜YカットX伝搬LiTaO3を用い、フィルタの中心周波数を900MHz、入力ＩＤＴ電極２の電極対数を１７．５対、出力ＩＤＴ電極３、４の電極対数をそれぞれ１１．５対、グレーティング反射器５ａ、５ｂの本数を２５０本、電極にアルミニウム合金を用いてその膜厚を６％λとして、入出力ＩＤＴ電極間に挿入するリアクタンス素子７を種々の値に設定して実験をおこなったところ、例えばリアクタンス素子として容量値0.3pFの容量を挿入接続した場合の二重モードＳＡＷフィルタの濾波特性は図３に示す通りである。
【００１３】
１ｄＢの通過帯域幅の中心周波数をF0として、F0＋45MHz近傍の阻止減衰量と入出力間に挿入するリアクタンス素子７の値との関係は図２のようになった。横軸を容量値（pF）とし、縦軸を阻止減衰量（dB）とした。図２から明らかなように通過帯域が良好な状態を維持しつつ、 F0＋45MHz近傍の周波数領域での減衰量が大きく改善されるのはリアクタンス値が容量成分となった場合であり、容量Cが値は0.1pF≦C＜1.0pFで特に良好な減衰特性が得られることが分かった。
また、300MHz帯、1.5GHz帯の周波数でも同様の検討を行った結果、周波数帯によらず容量Cの値は上記範囲内であることを確認した。
【００１４】
図３から明らかなように通過帯域近傍の高周波側の減衰量及び急峻度が、従来の二重モードＳＡＷフィルタに比べて大幅に改善されていることが分かる。このように通過帯域近傍の高周波側の減衰量及び急峻度が改善されたフィルタであれば、通過帯域近傍において高減衰量が要求される携帯電話等のＲＦフィルタの要求を満たすことができる。
【００１５】
次に、図４は本発明の他の実施例で、図１と同一機能を果たす部分は同じ符号を付し、その説明は省略する。入力ＩＤＴ電極２の両側のＩＤＴ電極８、９の構成を、図１に示したＩＤＴ電極３、４の極性と１８０度変えたものある。
図４に示す電極パターンの二重モードＳＡＷフィルタについて、リアクタンス素子７を容量あるいはインダクタンスとした場合に、二重モードＳＡＷフィルタの濾波特性上に減衰極を形成するかどうか実験的に調べた。
その結果、この場合はリアクタンス素子７がインダクタンスであればフィルタの特性上に減衰極が形成されることが分かった。
【００１６】
例えば圧電基板に36゜YカットX伝搬LiTaO3を用い、フィルタの中心周波数を836MHz、入力ＩＤＴ電極２の電極対数を18.5対、出力ＩＤＴ電極３、４の電極対数をそれぞれ11.5対、グレーティング反射器５ａ、５ｂの本数を250本、電極にアルミニウム合金を用いてその膜厚を６％λ、入出力ＩＤＴ電極間に挿入するインダクタンとして、例えばリアクタンス素子の値を140nHとした場合の二重モードＳＡＷフィルタの濾波特性は図６に示す通りである。
【００１７】
二重モードＳＡＷフィルタのリアクタンス素子７の値と、フィルタの阻止減衰量との関係を実験的に求めると図５のようになる。同図において、横軸はインダクタンス（nH）であり、縦軸はF0＋45MHzにおける減衰量である。
二重モードＳＡＷフィルタの通過帯域を良好な状態に保ちながら、中心周波数F0に対しF0−45MHzからF0＋45MHzまでの範囲内で阻止減衰量が大きくなるインダクタンスLの値は、10nH≦L≦240nHであることが分かった。
【００１８】
図６から明らかなように通過帯域近傍の高周波側の減衰量及び急峻度が、従来の二重モードＳＡＷフィルタに比べて大幅に改善されていることが分かる。このように通過帯域近傍の高周波側の減衰量及び減衰傾度が大きなRFフィルタであれば、携帯電話等のＲＦフィルタとして、その要求する規格を満たすことができる。
【００１９】
また、入力ＩＤＴ電極２と出力ＩＤＴ電極３、４との間に形成するリアクタンス素子７を二重モードＳＡＷフィルタを形成した同一圧電基板上ではなく、前記フィルタを保持するパッケージ内に形成しても同様な効果が得られることは明白である。
【００２０】
尚、以上の説明でＩＤＴ電極３個で構成する１次−３次縦結合二重モードＳＡＷフィルタを例として説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、ＩＤＴ電極を複数個用いて構成する縦結合多重モードＳＡＷフィルタに適用できることはいうまでもない。たた、以上でも説明したように入出力端子に発生する極性により、入出力端子に挿入するリアクタンスを容量にするかインダクタンスにするかが決まることになる。
【００２１】
以上本の説明で圧電基板として36゜YカットX伝搬LiTaO3を例に説明したが、他の切断角度例えば42゜YカットX伝搬LiTaO3等に適用できることは云うまでもない。また、圧電基板はタンタル酸リチウムに限るものではなく、64゜YカットX伝搬LiNbO3、45゜XカットZ伝搬四硼酸リチウム（Li2B4O7） 、ＳＴカット水晶、ランガサイト等の如何なる圧電材料にも適用できることは云うまでもない。
また、上記１次−３次縦結合二重モードＳＡＷフィルタを縦続して、さらに減衰量を多くすることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成したので、縦結合多重モードＳＡＷフィルタにおいて通過帯域近傍の高周波側における阻止減衰量と減衰傾度度とを大幅に改善することが可能となり、このようなＲＦフィルタを無線通信機器のＲＦフィルタとして用いれば無線機の特性を改善する上で著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる縦結合二重モードＳＡＷフィルタの電極パターンの構成を示す図である。
【図２】入出力電極間に挿入するリアクタンスの値と通過帯域近傍の高周波側における阻止減衰量との関係を示す図である。
【図３】本発明の電極構成を用いて試作した縦結合二重モードＳＡＷフィルタの濾波特性図である。
【図４】本発明に係わる他の縦結合二重モードＳＡＷフィルタの電極構成を示す図である。
【図５】入出力電極間に挿入するリアクタンスの値と通過帯域近傍の高周波側における阻止減衰量との関係を示す図である。
【図６】図４に示す電極パターンを用いて構成した縦結合二重モードＳＡＷフィルタの濾波特性である。
【図７】従来の１次−３次縦結合二重モードＳＡＷフィルタの電極構成を示す図である。
【図８】従来の１次−３次縦結合二重モードＳＡＷフィルタの濾波特性例である。
【符号の説明】
１・・圧電基板
２、３、４・・ＩＤＴ電極
５ａ、５ｂ・・（グレーティング）反射器
６ａ、６ｂ・・リード電極
７・・リアクタンス素子
【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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