JP2000022493A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents
弾性表面波フィルタInfo
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- surface acoustic
- wave filter
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 平衡入出力に対応でき、かつ耐電力性に優れ
たラダー型弾性表面波フィルタの構成を提供することを
目的とする。これにより、バラン素子を削減でき携帯電
話機の小型・軽量・低コスト化が図ることができる弾性
表面波フィルタを提供すること。 【解決手段】 複数の弾性表面波共振子(2a,2b、
3a,3b)を直列に接続した2列の直列共振子群と、
これら2列の直列共振子群の間に複数の弾性表面波共振
子(4a,4b,4c)を並列に接続して成る並列共振
子群とから成るとともに、前記直列共振子群の総容量を
Cs、並列共振子群の総容量をCpとした場合に、Cs
/Cpを0.4〜1.2としたことを特徴とする弾性表
面波フィルタ1とする。
たラダー型弾性表面波フィルタの構成を提供することを
目的とする。これにより、バラン素子を削減でき携帯電
話機の小型・軽量・低コスト化が図ることができる弾性
表面波フィルタを提供すること。 【解決手段】 複数の弾性表面波共振子(2a,2b、
3a,3b)を直列に接続した2列の直列共振子群と、
これら2列の直列共振子群の間に複数の弾性表面波共振
子(4a,4b,4c)を並列に接続して成る並列共振
子群とから成るとともに、前記直列共振子群の総容量を
Cs、並列共振子群の総容量をCpとした場合に、Cs
/Cpを0.4〜1.2としたことを特徴とする弾性表
面波フィルタ1とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話等の移動
体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタであって、
平衡―平衡型及び平衡−不平衡型のフィルタに関する。
体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタであって、
平衡―平衡型及び平衡−不平衡型のフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】移動体通信用弾性表面波フ
ィルタは、基本的に携帯電話機の小型化に伴い小型であ
ること、省電力化のため通過帯域において低損失である
こと、使用されるシステムと機の回路設計で決定される
減衰域において所望の減衰量が得られていることが要求
される。
ィルタは、基本的に携帯電話機の小型化に伴い小型であ
ること、省電力化のため通過帯域において低損失である
こと、使用されるシステムと機の回路設計で決定される
減衰域において所望の減衰量が得られていることが要求
される。
【0003】弾性表面波フィルタには、伝搬型,共振器
型,ラダー型,ラティス型があり、要求仕様に合わせて
それに適するタイプが選定され使用されているが、高周
波回路部分では設計の自由度が高く急峻度が高いことか
ら、ラダー型が多く採用されている。また、アンテナ近
傍の大きな電力が印加される高周波回路部分では、その
高い耐電力性から唯一ラダー型フィルタのみが使用され
ていた。
型,ラダー型,ラティス型があり、要求仕様に合わせて
それに適するタイプが選定され使用されているが、高周
波回路部分では設計の自由度が高く急峻度が高いことか
ら、ラダー型が多く採用されている。また、アンテナ近
傍の大きな電力が印加される高周波回路部分では、その
高い耐電力性から唯一ラダー型フィルタのみが使用され
ていた。
【0004】図6に示すように、従来のラダー型弾性表
面波フィルタ101は、第1の入出力端子対105a,
105bと第2の入出力端子対106a,106bとの
間に、直列弾性表面波共振子102a〜102dと並列
弾性表面波共振子104a〜104cが交互に従属接続
され、端子105bと106bがグランド接続された不
平衡−不平衡型のフィルタであった。図7に示すよう
に、このフィルタの伝送振幅特性108は、通過帯域7
では低損失、それ以外の減衰域(システムにより変わる
ため図示せず)では大きな減衰量を有している。
面波フィルタ101は、第1の入出力端子対105a,
105bと第2の入出力端子対106a,106bとの
間に、直列弾性表面波共振子102a〜102dと並列
弾性表面波共振子104a〜104cが交互に従属接続
され、端子105bと106bがグランド接続された不
平衡−不平衡型のフィルタであった。図7に示すよう
に、このフィルタの伝送振幅特性108は、通過帯域7
では低損失、それ以外の減衰域(システムにより変わる
ため図示せず)では大きな減衰量を有している。
【0005】しかしながら、従来の弾性表面波フィルタ
は不平衡−不平衡型であり、ミキサーとの接続部分に使
用される場合には別途バランを必要とするという問題点
があった。
は不平衡−不平衡型であり、ミキサーとの接続部分に使
用される場合には別途バランを必要とするという問題点
があった。
【0006】図5に携帯電話機のアンテナ近傍の受信回
路ブロック図を示す。図中、矢印は受信信号の流れ方向
を示している。アンテナ(図示せず)から受信した信号
は、ローノイズアンプ12を通り増幅された後、不平衡
型弾性表面波フィルタ13により妨害信号が除去され、
ミキサー15で低周波信号へと変換される。この際、ミ
キサーが平衡入力となっているため、不平衡弾性表面波
フィルタ13の後段には、不平衡−平衡変換のためのバ
ラン14を接続する必要があった。
路ブロック図を示す。図中、矢印は受信信号の流れ方向
を示している。アンテナ(図示せず)から受信した信号
は、ローノイズアンプ12を通り増幅された後、不平衡
型弾性表面波フィルタ13により妨害信号が除去され、
ミキサー15で低周波信号へと変換される。この際、ミ
キサーが平衡入力となっているため、不平衡弾性表面波
フィルタ13の後段には、不平衡−平衡変換のためのバ
ラン14を接続する必要があった。
【0007】図8を用いてバラン14の簡単な説明をす
る。ラダー型フィルタの構成は図6と同一であり、バラ
ン14により不平衡端子対である第2の入出力端子対1
06を平衡端子対107に変換していた。
る。ラダー型フィルタの構成は図6と同一であり、バラ
ン14により不平衡端子対である第2の入出力端子対1
06を平衡端子対107に変換していた。
【0008】バランは誘導結合を利用したインピーダン
ス変換器であり、変換損失を小さくするためにはある程
度大型化することが必要で、弾性表面波フィルタの数倍
の大きさとなっていた。また別途バランを使用するため
低コスト/軽量化の妨げとなっていた。このため、急峻
度が高く耐電力性に優れた従来の不平衡ラダー型フィル
タにおいて、平衡型化が強く望まれている。
ス変換器であり、変換損失を小さくするためにはある程
度大型化することが必要で、弾性表面波フィルタの数倍
の大きさとなっていた。また別途バランを使用するため
低コスト/軽量化の妨げとなっていた。このため、急峻
度が高く耐電力性に優れた従来の不平衡ラダー型フィル
タにおいて、平衡型化が強く望まれている。
【0009】そこで本発明は、特に平衡入出力型に好適
に対応でき、かつ耐電力性に優れたラダー型弾性表面波
フィルタの構成を提供することを目的とする。
に対応でき、かつ耐電力性に優れたラダー型弾性表面波
フィルタの構成を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の弾性表面波フィルタは、複数の弾性表面波
共振子を直列に接続した2列の直列共振子群と、これら
2列の直列共振子群の間に複数の弾性表面波共振子を並
列に接続した並列共振子群とから成る。
に、本発明の弾性表面波フィルタは、複数の弾性表面波
共振子を直列に接続した2列の直列共振子群と、これら
2列の直列共振子群の間に複数の弾性表面波共振子を並
列に接続した並列共振子群とから成る。
【0011】そして特に、直列共振子群の総容量をC
s、前記並列共振子群の総容量をCpとした場合、Cs
/Cpが0.4〜1.2(より好適には、0.6〜1.
0)とした。
s、前記並列共振子群の総容量をCpとした場合、Cs
/Cpが0.4〜1.2(より好適には、0.6〜1.
0)とした。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施形態に
ついて図面に基づいて詳細に説明する。
ついて図面に基づいて詳細に説明する。
【0013】図1に本発明の弾性表面波フィルタ1の基
本構成を示す。弾性表面波フィルタ1は、第1の入出力
端子対5a,5b及び第2の入出力端子対6a,6b
と、端子5aと端子6aの間に直列に配された直列共振
子2a,2bから成る第1の直列共振子群と、端子5b
と端子6bの間に直列に配された直列共振子3a,3b
から成る第2の直列共振子群と、これら直列共振子群と
の間に配された並列共振子4a〜4cから成る並列共振
子群とから構成される。そして、図9から明らかなよう
に、弾性表面波フィルタを構成する共振子の容量比によ
りフィルタの通過帯域内でのインピーダンス整合条件が
異なり、定在波比VSWRが2.5以下の条件を満足す
るのは、容量比(Cp/Cs、Cp:直列共振子群の総
容量、Cs:並列共振子の総容量)が0.4〜1.2、
より好適には、VSWRがほぼ一定となる0.6〜1.
0としなければならないことが判明した。
本構成を示す。弾性表面波フィルタ1は、第1の入出力
端子対5a,5b及び第2の入出力端子対6a,6b
と、端子5aと端子6aの間に直列に配された直列共振
子2a,2bから成る第1の直列共振子群と、端子5b
と端子6bの間に直列に配された直列共振子3a,3b
から成る第2の直列共振子群と、これら直列共振子群と
の間に配された並列共振子4a〜4cから成る並列共振
子群とから構成される。そして、図9から明らかなよう
に、弾性表面波フィルタを構成する共振子の容量比によ
りフィルタの通過帯域内でのインピーダンス整合条件が
異なり、定在波比VSWRが2.5以下の条件を満足す
るのは、容量比(Cp/Cs、Cp:直列共振子群の総
容量、Cs:並列共振子の総容量)が0.4〜1.2、
より好適には、VSWRがほぼ一定となる0.6〜1.
0としなければならないことが判明した。
【0014】また、端子5bは端子対5a,5bを不平
衡端子とするため、端子5bはグランドGへ接続されて
いる。このように、端子5bがグランド接続されている
ことを除いて、直並列の弾性表面波共振子は上下対称の
特性を有している。すなわち、直列共振子2aと3a,
直列共振子2bと3bは同一の構造としている。これに
より、端子対6a,6bを平衡端子対としている。本発
明者らはこの構成が上下対称であることから、以下真ラ
ダー型フィルタと称する。
衡端子とするため、端子5bはグランドGへ接続されて
いる。このように、端子5bがグランド接続されている
ことを除いて、直並列の弾性表面波共振子は上下対称の
特性を有している。すなわち、直列共振子2aと3a,
直列共振子2bと3bは同一の構造としている。これに
より、端子対6a,6bを平衡端子対としている。本発
明者らはこの構成が上下対称であることから、以下真ラ
ダー型フィルタと称する。
【0015】図2は、本発明によるラダー型弾性表面波
フィルタの伝送振幅特性8を示している。通過帯域7で
は低損失で、それ以外の領域で高減衰を実現している。
フィルタの伝送振幅特性8を示している。通過帯域7で
は低損失で、それ以外の領域で高減衰を実現している。
【0016】図3(a)〜(d)は、本発明によるラダ
ー型弾性表面波フィルタのバランス動作を説明する図で
ある。図3(a)は端子5aから端子6aへの伝送振幅
特性9a、図3(b)は端子5aから端子6bへの伝送
振幅特性9b、図3(c)は端子5aから端子6aへの
伝送位相特性10a、図3(d)は端子5aから端子6
bへの伝送位相特性10bを示している。振幅特性図3
(a)と図3(b)は、全く同一の特性であり、位相特
性図3(c)と図3(d)は完全に180°ずれた特性
となっている。これはラダー型弾性表面波フィルタの共
振子構成が、上下対称となっているためである。
ー型弾性表面波フィルタのバランス動作を説明する図で
ある。図3(a)は端子5aから端子6aへの伝送振幅
特性9a、図3(b)は端子5aから端子6bへの伝送
振幅特性9b、図3(c)は端子5aから端子6aへの
伝送位相特性10a、図3(d)は端子5aから端子6
bへの伝送位相特性10bを示している。振幅特性図3
(a)と図3(b)は、全く同一の特性であり、位相特
性図3(c)と図3(d)は完全に180°ずれた特性
となっている。これはラダー型弾性表面波フィルタの共
振子構成が、上下対称となっているためである。
【0017】図4に平衡−平衡型として用いる弾性表面
波フィルタ11の一例を示す。ここで、図1の弾性表面
波フィルタ1との相違は端子5bをグランド接続しない
という点だけであり、その効果は弾性表面波フィルタ1
と同様である。
波フィルタ11の一例を示す。ここで、図1の弾性表面
波フィルタ1との相違は端子5bをグランド接続しない
という点だけであり、その効果は弾性表面波フィルタ1
と同様である。
【0018】なお、左右方向については対称である必要
はない。また、本発明は基板材料を36°YカットLi
TaO3 単結晶としたが、36°〜42°YカットLi
TaO3 単結晶あるいは、64°YカットLiNbO3
単結晶など各種圧電材料が使用可能であり、要旨を逸脱
しない範囲内で適宜変更し実施しうる。また、本発明で
は共振子数を7個としたが、要求仕様によりその数等に
ついて適宜変更できることは言うまでもない。
はない。また、本発明は基板材料を36°YカットLi
TaO3 単結晶としたが、36°〜42°YカットLi
TaO3 単結晶あるいは、64°YカットLiNbO3
単結晶など各種圧電材料が使用可能であり、要旨を逸脱
しない範囲内で適宜変更し実施しうる。また、本発明で
は共振子数を7個としたが、要求仕様によりその数等に
ついて適宜変更できることは言うまでもない。
【0019】
【実施例】次に、本発明によるラダー型弾性表面波フィ
ルタを具体的に試作した実施例を説明する。
ルタを具体的に試作した実施例を説明する。
【0020】36°YカットLiTaO3 単結晶基板上
に、Alを主成分とする微細電極パターンを形成した。
パターン作製には、Deep−UV光を用いた密着露光
機によりフォトリソグラフィーを行なった。
に、Alを主成分とする微細電極パターンを形成した。
パターン作製には、Deep−UV光を用いた密着露光
機によりフォトリソグラフィーを行なった。
【0021】まず、基板材料(LT42°Yカット)を
アセトン・IPA等によって超音波をかけながら洗浄
し、有機分を除去した。
アセトン・IPA等によって超音波をかけながら洗浄
し、有機分を除去した。
【0022】次に、クリーンオーブンによって充分に基
板乾燥を行なった後、基板上にフォトレジストをスピン
コーターによって約1μm 厚み回転塗布した。
板乾燥を行なった後、基板上にフォトレジストをスピン
コーターによって約1μm 厚み回転塗布した。
【0023】フォトマスクは石英ガラスを主成分とした
厚み0.09インチで外形5インチサイズとした。電極
成膜には、電子ビーム蒸着機を使用し、AlもしくはA
l−Cu(2%)の材料を蒸着によって成膜した。ここ
で、電極膜厚は約4200Åとした。
厚み0.09インチで外形5インチサイズとした。電極
成膜には、電子ビーム蒸着機を使用し、AlもしくはA
l−Cu(2%)の材料を蒸着によって成膜した。ここ
で、電極膜厚は約4200Åとした。
【0024】次に、レジスト剥離液中で基板に超音波を
かけることで、不要Alパターンをリフトオフした。な
お、リフトオフでAl等の材料をリフトオフするために
はレジストの断面形状を逆テーパにするための条件出し
が必要(あるいは2層レジスト等の工夫が必要)とな
る。
かけることで、不要Alパターンをリフトオフした。な
お、リフトオフでAl等の材料をリフトオフするために
はレジストの断面形状を逆テーパにするための条件出し
が必要(あるいは2層レジスト等の工夫が必要)とな
る。
【0025】この後、保護膜工程を行った。ここで、保
護膜材料としてSiを採用した。Siは電子ビーム蒸着
機にて蒸着し、これもまたレジストを逆テーパにするこ
とでリフトオフによってパターニングした。Si膜厚は
250Åであり、これにより金属粉によるショートが防
止できる。
護膜材料としてSiを採用した。Siは電子ビーム蒸着
機にて蒸着し、これもまたレジストを逆テーパにするこ
とでリフトオフによってパターニングした。Si膜厚は
250Åであり、これにより金属粉によるショートが防
止できる。
【0026】次に、基板をスクライブラインに沿って、
ダイシングし、チップごとに分割した。そして、各チッ
プはダイボンダーにかけられ、ピックアップされ、Si
樹脂を主成分とするダイボンド樹脂でSMD(表面実装
型)パッケージ内キャビティに接着した。この後、加熱
し、乾燥・硬化させた。SMDパッケージは、3mm角
積層構造であり、チップサイズは1.6×1.0mmと
した。
ダイシングし、チップごとに分割した。そして、各チッ
プはダイボンダーにかけられ、ピックアップされ、Si
樹脂を主成分とするダイボンド樹脂でSMD(表面実装
型)パッケージ内キャビティに接着した。この後、加熱
し、乾燥・硬化させた。SMDパッケージは、3mm角
積層構造であり、チップサイズは1.6×1.0mmと
した。
【0027】次に、30μφAuワイヤーをSMDパッ
ケージのパッド部とチップ上のAlパッド上にボールボ
ンディングした後、パッケージリッドをパッケージにか
ぶせ、シームシーラーにてシーリングして完成となっ
た。なお、チップ上のグランドは各々分離して配線さ
れ、Auワイヤーボンディングにてパッケージ上のグラ
ンドパッドにボンディングした。なお、本電極は同一チ
ップ上に配線するため、同一パッケージ内に収容した。
ケージのパッド部とチップ上のAlパッド上にボールボ
ンディングした後、パッケージリッドをパッケージにか
ぶせ、シームシーラーにてシーリングして完成となっ
た。なお、チップ上のグランドは各々分離して配線さ
れ、Auワイヤーボンディングにてパッケージ上のグラ
ンドパッドにボンディングした。なお、本電極は同一チ
ップ上に配線するため、同一パッケージ内に収容した。
【0028】ラダー型弾性表面波フィルタを構成する弾
性表面波共振子は、IDTの対数が40〜120対、交
差幅が10〜30λで、弾性表面波の波長は直列と並列
で違えてあるが、概略4.4μmとした。反射電極本数
は直列共振子側で20本、並列共振子側で20本であ
る。
性表面波共振子は、IDTの対数が40〜120対、交
差幅が10〜30λで、弾性表面波の波長は直列と並列
で違えてあるが、概略4.4μmとした。反射電極本数
は直列共振子側で20本、並列共振子側で20本であ
る。
【0029】ここで重要なのは、直列弾性表面波共振子
を2回路構成されたラダー型フィルタの電極設計を全く
同一にすることである。これにより、図3より明らかな
ように出力波形の振幅は同一で、位相のみ180°違う
応答が得られる。特性測定には、ネットワークアナライ
ザを用い、図2、図3に示す周波数特性の測定を行っ
た。また、基板材料は36°YカットLiTaO3 単結
晶基板を用い、規格化電極膜厚は9.6%とした。
を2回路構成されたラダー型フィルタの電極設計を全く
同一にすることである。これにより、図3より明らかな
ように出力波形の振幅は同一で、位相のみ180°違う
応答が得られる。特性測定には、ネットワークアナライ
ザを用い、図2、図3に示す周波数特性の測定を行っ
た。また、基板材料は36°YカットLiTaO3 単結
晶基板を用い、規格化電極膜厚は9.6%とした。
【0030】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の弾性表面
波フィルタによれば、複数の弾性表面波共振子を直列に
接続した2列の直列共振子群と、これら2列の直列共振
子群の間に複数の弾性表面波共振子を並列に接続して成
る並列共振子群とから成るとともに、特に直列共振子群
の総容量をCs、並列共振子群の総容量をCpとした場
合に、Cs/Cpを0.4〜1.2としたので、平衡−
平衡型及び平衡−不平衡型の耐電力性に優れたラダー型
弾性表面波フィルタを実現できる。これにより、バラン
を削除でき、携帯電話機の小型,軽量,低コスト化を図
ることができ、優れた弾性表面波フィルタを提供でき
る。
波フィルタによれば、複数の弾性表面波共振子を直列に
接続した2列の直列共振子群と、これら2列の直列共振
子群の間に複数の弾性表面波共振子を並列に接続して成
る並列共振子群とから成るとともに、特に直列共振子群
の総容量をCs、並列共振子群の総容量をCpとした場
合に、Cs/Cpを0.4〜1.2としたので、平衡−
平衡型及び平衡−不平衡型の耐電力性に優れたラダー型
弾性表面波フィルタを実現できる。これにより、バラン
を削除でき、携帯電話機の小型,軽量,低コスト化を図
ることができ、優れた弾性表面波フィルタを提供でき
る。
【図1】本発明による平衡−不平衡真ラダー型弾性表面
波フィルタの構成図である。
波フィルタの構成図である。
【図2】本発明による平衡−不平衡真ラダー型弾性表面
波フィルタの伝送振幅特性を示す図である。
波フィルタの伝送振幅特性を示す図である。
【図3】(a)〜(d)はそれぞれ本発明による平衡−
不平衡真ラダー型弾性表面波フィルタのバランス動作を
説明する図である。
不平衡真ラダー型弾性表面波フィルタのバランス動作を
説明する図である。
【図4】本発明による平衡−平衡真ラダー型弾性表面波
フィルタの構成図である。
フィルタの構成図である。
【図5】平衡−不平衡型弾性表面波フィルタが使用され
る携帯電話機の部分ブロック図である。
る携帯電話機の部分ブロック図である。
【図6】従来の不平衡ラダー型弾性表面波フィルタの構
成図である。
成図である。
【図7】従来の不平衡ラダー型弾性表面波フィルタの伝
送振幅特性を示す図である。
送振幅特性を示す図である。
【図8】従来の不平衡ラダー型弾性表面波フィルタをバ
ランを付加し平衡−不平衡型フィルタとした構成図であ
る。
ランを付加し平衡−不平衡型フィルタとした構成図であ
る。
【図9】本発明の弾性表面波フィルタの共振子容量比と
VSWRとの関係を示す図である。
VSWRとの関係を示す図である。
1:平衡−不平衡真ラダー型弾性表面波フィルタ 2a,2b:第1の直列弾性表面波共振子 3a,3b:第2の直列弾性表面波共振子 4a,4b,4c:第3の直列弾性表面波共振子 5,105:第1の入出力端子対 6,106:第2の入出力端子対 7:通過帯域 8,9a,9b,108:伝送振幅特性 10a,10b:伝送位相特性 11:平衡−平衡真ラダー型弾性表面波フィルタ 12:ローノイズアンプ 13:不平衡型弾性表面波フィルタ 14::バラン 15:ミキサ 101:不平衡ラダー型フィルタ 102:直列弾性表面波共振子 104:並列弾性表面波共振子 107:平衡端子対
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の弾性表面波共振子を直列に接続し
た2列の直列共振子群と、これら2列の直列共振子群の
間に複数の弾性表面波共振子を並列に接続した並列共振
子群とから成る弾性表面波フィルタ。 - 【請求項2】 前記直列共振子群の総容量をCs、前記
並列共振子群の総容量をCpとした場合、Cs/Cpが
0.4〜1.2であることを特徴とする請求項1に記載
の弾性表面波フィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10184600A JP2000022493A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 弾性表面波フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10184600A JP2000022493A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 弾性表面波フィルタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000022493A true JP2000022493A (ja) | 2000-01-21 |
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