JP2001185978A - 弾性表面波フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】温度特性の劣化や素子寸法の増大を招くことな
く、帯域外減衰量を改善した弾性表面波フィルタ装置を
提供する。 【解決手段】圧電性基板３１の表面に、結合長の１／２
の長さの第１〜第３の方向性結合器３２〜３４を、それ
ぞれの方向性結合器の、超音波伝搬方向と平行な方向に
おいて互いに対向する辺のほぼ半分が互いに対向するよ
うに超音波伝搬方向に対して垂直な方向にジグザグ状に
並べて配置し、これら方向性結合器の互いに対向する辺
とは反対側の辺のそれぞれほぼ半分と２つの反射器３
６、３７；３８、３９；４０、４１を対向して配置し、
第１の方向性結合器の一方の辺のほぼ半分と対向して入
力側インターディジタル型電極３５を配置し、第３の方
向性結合器３４の一方の辺のほぼ半分と対向して出力側
インターディジタル型電極４２を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電性基板と、こ
の圧電性基板の表面に形成された入力側のインターディ
ジタル型電極と、同じく前記圧電性基板の表面に形成さ
れた出力側のインターディジタル型電極とを具える弾性
表面波フィルタ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上述した弾性表面波フィルタ装置は種々
の用途に使用されているが、その小型、軽量、低コスト
の特徴を生かした用途の一つに、携帯用通信端末機があ
る。このような携帯用通信端末機で用いられる弾性表面
波フィルタ装置としては、小型、低損失、通過帯域外で
は大きな減衰量を実現するものが望まれているが、この
ような帯域通過フィルタにおいては、温度変化によって
通過帯域が変化し、必要な信号出力が得られず、通信不
能になる恐れがある。したがって、温度特性が良好な弾
性表面波フィルタ装置が望まれる。

【０００３】さらに、このような弾性表面波フィルタ装
置において通過帯域外の減衰量を大きくするには、入力
側のインターディジタル型電極および出力側のインター
ディジタル型電極の電極指の対数を多くする必要がある
が、電極指対の個数を多くすると必然的に圧電性基板の
長さが長くなり、小型化が損なわれるという問題があ
る。

【０００４】このような問題を解消するために、例え
ば、特開平６−２６０８７５号公報には、それぞれが入
力側のインターディジタル型電極および出力側のインタ
ーディジタル型電極を超音波伝搬方向に配列したフィル
タユニットをＮ段、超音波伝搬方向に対して直交する方
向に配列し、順次のフィルタユニットの出力側インター
ディジタル型電極を次段のフィルタユニットの入力側イ
ンターディジタル型電極に接続した弾性表面波フィルタ
装置が提案されている。

【０００５】上述したようにＮ段のフィルタユニットを
超音波伝搬方向に対して垂直な方向に配列し、順次のフ
ィルタユニットの出力側インターディジタル型電極とを
次段のフィルタユニットの入力側インターディジタル型
電極に接続した弾性表面波フィルタ装置によれば、各フ
ィルタユニットのインターディジタル型電極の電極指対
の個数を少なくしても全体としての電極指対の個数は多
くすることができるので、弾性表面波フィルタ装置の寸
法を小さくすると共に帯域外減衰量を大きくすることが
できるという利点がある。

【０００６】しかしながら、上述した弾性表面波フィル
タ装置では、入力側のインターディジタル型電極から出
力側インターディジタル型電極へエネルギーを完全に伝
えることはできない。エネルギーを完全に伝えるために
は、順次のフィルタユニットの出力側インターディジタ
ル型電極と次段のフィルタユニットの入力側インターデ
ィジタル型電極との接続点とアースとの間に誘導性の外
部回路素子（インダクタ）を接続する必要がある。した
がって、低損失な特性を実現するためには、小型化の利
点が失われてしまう。そのため、図１に示すように、エ
ネルギーを完全に伝えることができる反射器を用いたタ
イプの弾性表面波フィルタ装置が提案されている。

【０００７】例えば、図１Ａに示す従来例では、入力側
のインターディジタル型電極１から放射される弾性表面
波の伝搬方向に見て、電極１と対向するように第１の反
射器２を配置し、この反射器で斜め下方に向けて反射さ
れる弾性表面波を第２の反射器３で受けるとともに上述
した伝搬方向と平行な方向に向けて反射し、このように
反射された弾性表面波を受けるように出力側のインター
ディジタル型電極６を配置している。このような弾性表
面波フィルタ装置は、弾性表面波はＺ状のパスに沿って
伝搬されるので、Ｚパス型と呼ぶことができるものであ
る。

【０００８】また、図１Ｂに示す従来の弾性表面波フィ
ルタ装置においては、入力側のインターディジタル型電
極１から放射される弾性表面波の伝搬方向に見て、電極
１と対向するように第１の反射器２を配置し、この反射
器で下方に向けて反射される弾性表面波を第２の反射器
３で受けるとともに上述した伝搬方向と平行な方向に向
けて反射し、このように反射された弾性表面波を受ける
ように出力側のインターディジタル型電極６を配置して
いる。このような弾性表面波フィルタ装置においては、
弾性表面波はＵ状（図では９０°回転しているが）のパ
スに沿って伝搬されるので、Ｕパス型弾性表面波フィル
タ装置と呼ぶことができるものである。

【０００９】さらに、図１Ｃに示す従来例では、入力側
のインターディジタル型電極１から放射される弾性表面
波の伝搬方向に見て、電極１と対向するように第１の反
射器２を配置し、この反射器で下方に向けて反射される
弾性表面波を第２の反射器３で受けるとともに上述した
伝搬方向と平行な方向に向けて反射し、このように反射
された弾性表面波を受けるように第３の反射器４を配置
し、この第４の反射器で下方に反射される弾性表面波を
受けるように第４の反射器５を配置し、この第５の反射
器で上述した伝搬方向に反射さえる弾性表面波を受ける
ように出力側のインターディジタル型電極６を配置して
いる。このような弾性表面波フィルタ装置においては、
反射器を増やすことによって多段に構成することができ
るので、多段型の弾性表面波フィルタ装置と呼ぶことが
できるものである。

【００１０】図２は、横軸に周波数を取り、縦軸に振幅
を取ってインターディジタル型電極の減衰特性（曲線
Ａ）および反射器の減衰特性（曲線Ｂ）を示すものであ
る。これらインターディジタル型電極および反射器の電
極指の個数は同じとした。曲線Ａで示すインターディジ
タル型電極の帯域外減衰量よりも曲線Bで示す反射器の
帯域外減衰量の方が大きくなっていることがわかる。

【００１１】

【発明が解決すべき課題】しかしながら、図１Ａに示す
Ｚ型の弾性表面波フィルタ装置においては、第１の反射
器２から第３の反射器３へは斜め下方に弾性表面波が伝
搬しており、入力側のインターディジタル型電極１から
第１の反射器２へ伝搬される弾性表面波および第２の反
射器３から出力側のインターディジタル型電極６へ伝搬
される弾性表面波の伝搬方向に対して大きな角度を以て
傾斜している。このように、基板の弾性表面波伝搬軸
は、一般に上述した水平の伝搬方向と一致しており、第
１の反射器２から第２の反射器３への弾性表面波の伝搬
は基板の弾性表面波伝搬軸から大きくずれたものとなっ
ている。

【００１２】同様に、図１Ｂに示したＵ型の弾性表面波
フィルタ装置および図１Ｃに示した多段型の弾性表面波
フィルタ装置においては、第１の反射器２から第２の反
射器３へ向かう弾性表面波の伝搬方向および第３の反射
器４から第４の反射器５へ向かう弾性表面波の伝搬方向
は、基板の弾性表面波伝搬軸とは直交している。

【００１３】上述した従来の弾性表面波フィルタ装置に
おいては、Ｚ型でも、Ｕ型でも、多段型であっても、基
板の弾性表面波伝搬軸とは大きく異なる方向に弾性表面
波を伝搬させているので、温度特性が悪化するという問
題がある。図３は、ＳＴカット水晶基板の弾性表面波遅
延時間の温度係数（ＴＣＤ）の弾性表面波伝搬方向θに
対する依存性を示すものである。このような基板では、
ＴＣＤがほぼ零となる１３２．７５°を基板の弾性表面
波伝搬方向として選択しているが、上述した従来の弾性
表面波フィルタ装置においては、この基板の弾性表面波
伝搬方向とは大きく異なった方向に弾性表面波を伝搬す
るようにしているので、ＴＣＤが大きくなり、温度変化
による大きな影響を受けることになる。

【００１４】そこで本発明の目的は、温度特性の劣化を
招くことなく、また素子寸法の増大を招くことなく、帯
域外減衰量を一層改善できる弾性表面波フィルタ装置を
提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による弾性表面波
フィルタ装置は、圧電性基板の表面上に、各々が、結合
長の１／２の長さを有する方向性結合器と、この方向性
結合器の、前記圧電性基板の弾性表面波伝搬方向に見た
一方の辺のそれぞれ第１および第２の半部とほぼ対向す
るするように配置された一対の反射器とを含む複数のフ
ィルタユニットを、弾性表面波が順次のフィルタユニッ
トを経て伝搬されるように、前記圧電性基板の弾性表面
波伝搬方向に対して直交する方向に配列し、初段のフィ
ルタユニットの、前記反射器を配置した側とは反対側の
辺の第１の半部とほぼ対向するように入力側のインター
ディジタル型電極を設けると共に、最終段のフィルタユ
ニットの、前記反射器を配置した側とは反対側の辺の第
２の半部とほぼ対向するように出力側のインターディジ
タル型電極を設けたことを特徴とするものである。

【００１６】また本発明は、圧電性基板と、この圧電性
基板の表面に形成された入力側のインターディジタル型
電極と、同じく前記圧電性基板の表面に形成された出力
側のインターディジタル型電極とを具える弾性表面波フ
ィルタ装置において、前記入力側のインターディジタル
型電極と出力側のインターディジタル型電極との間に、
複数の結合長の１／２の長さの方向性結合器を、超音波
伝搬方向に対して垂直な方向にジグザグ状に並べて配置
し、これら複数の方向性結合器の内に初段の方向性結合
器の、弾性表面波伝搬方向に見た辺の第１の半部を前記
入力側のインターディジタル型電極とほぼ対向させ、最
終段の方向性結合器の、弾性表面波伝搬方向に見た辺の
第２の半分を前記出力側のインターディジタル型電極と
ほぼ対向させ、中間の方向性結合器は、その第１の半部
が上流側の方向性結合器の第２の半部とほぼ対向し、第
２の半部が下流側の方向性結合器の第１の半部とほぼ対
向するように配置し、各方向性結合器の、互いの対向す
る辺とは反対側の辺には、第１および第２の反射器を対
向させたことを特徴とするものである。

【００１７】上述した本発明による弾性表面波フィルタ
装置においては、前記複数のフィルタユニットの反射
器、方向性結合器およびインターディジタル型電極を、
同一の電極材料で同じ膜厚を有するように形成するのが
好適である。また、前記複数のフィルタユニットの一対
の反射器に重み付けを施すこともできる。さらに、上述
した複数のフィルタユニットの一対の反射器を全て同じ
構造とするか、複数のフィルタユニットの内の少なくと
も１つのフィルタユニットの一対の反射器を、他のフィ
ルタユニットの一対の反射器とは異なる構造とすること
ができる。また、入力側および出力側のインターディジ
タル型電極の内の少なくとも一方のインターディジタル
型電極に重み付けを施すことができる。

【００１８】上述した本発明の弾性表面波フィルタ装置
においては、弾性表面波を複数の方向性結合器および反
射器との複数の組み合わせに通すことによって帯域外減
衰量の増大化を図ることができ、方向性結合器を用いる
ことによって温度特性の安定化を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図４は本発明による弾性表面波フ
ィルタ装置の一実施例を示す平面図である。本例では、
圧電性基板３１の表面に、第１〜第３の方向性結合器３
２〜３４を、シグザグ状に並べて配置する。すなわち、
第１の方向性結合器３２の基板の弾性表面波伝搬方向
（以後この伝搬方向を水平方向と称し、この伝搬方向と
直交する方向を垂直方向と称する）に見た左側の辺のほ
ぼ下半分と第２の方向性結合器３３の水平方向に見た右
側の辺のほぼ上半分とを対向させると共に、第２の方向
性結合器３３の右側の辺のほぼ下半分と第３の方向性結
合器３４の水平方向に見た左側の辺のほぼ上半分とを対
向させる

【００２０】さらに、第１の方向性結合器３２の左側の
辺の上半分と対向するように入力側インターディジタル
型電極３５を配置し、第３の方向性結合器３４の左側の
辺の下半分と対向するように出力側インターディジタル
型電極４２を配置し、第１の方向性結合器３２の右側の
辺のそれぞれほぼ上半分および下半分と対向するように
第１および第２の反射器３６および３７を配置し、第２
の方向性結合器３３の左側の辺のそれぞれほぼ上半分お
よび下半分と対向するように第３および第４の反射器３
８および３９を配置し、第３の方向性結合器３４の右側
の辺のそれぞれほぼ上半分および下半分と対向するよう
に第５および第６の反射器４０および４１を配置する。

【００２１】このように、本発明においては、入力側の
インターディジタル型電極３５と出力側のインターディ
ジタル型電極４２との間には、方向性結合器３２〜３４
と、反射器３６〜４１との組み合わせが存在し、弾性表
面波はこれらの方向性結合器および反射器を経て伝搬さ
れるものである。また、本例においては、圧電性基板３
１上の入、出力電極３５、４２、方向性結合器３２〜３
４および反射器３６〜４１は全て同じ電極材料で、同じ
膜厚を有するように同時に形成されているので、製造プ
ロセスは簡単になる。

【００２２】本例においては、入力側インターディジタ
ル型電極３５から第１の方向性結合器３２に向けて放射
される弾性表面波は、反射器３６〜４１で反射されて、
第１〜第３の方向性結合器３２〜３４内をそれぞれ矢印
で示されるように伝搬し、最終的に出力側インターディ
ジタル型電極４２で受けられて、電気信号に変換され
る。本例において、１つの方向性結合器と２つの反射器
とを組み合わせたフィルタユニットを垂直方向にジグザ
グ状に配列していくことによってさらにフィルタユニッ
ト数を増やすことができる。

【００２３】図５Ａは、方向性結合器の動作を説明する
ための線図である。方向性結合器５１の水平方向に見た
一方の辺のほぼ上半分と対向するように入力側インター
ディジタル型電極５２を配置し、他方の辺のほぼ下半分
と対向するように出力側インターディジタル型電極５３
を配置したものである。方向性結合器５１の水平方向の
長さを所定の結合長とすることによって、入力側インタ
ーディジタル型電極５２から放射される弾性表面波を出
力側インターディジタル型電極５３において効率良く受
けることができ、したがって上述した従来の弾性表面波
フィルタ装置におけるような温度特性の変動の問題は起
こらない。

【００２４】図５Ｂは、図４に示した本発明による弾性
表面波フィルタ装置における１つのフィルタユニットを
示すものである。方向性結合器６２と、その水平方向に
見た一方の辺のほぼ上半分および下半分と対向するよう
に配置した入力側のインターディジタル型電極６１およ
び出力側インターディジタル型電極６３と、他方の辺の
ほぼ上半分および下半分と対向するように配置された第
１の反射器６４および第２の反射器６５とで構成されて
いる。この方向性結合器６２の水平方向の長さは、上述
した結合長の１／２としている。

【００２５】入力側インターディジタル型電極６１から
は、矢印ａで示すように水平方向に弾性表面波が放射さ
れると共に矢印ｂで示すように斜め下方にも放射され
る。水平方向に放射された弾性表面波は第１の反射器６
４で矢印ｃで示すように水平方向に反射されると共に矢
印ｄで示すように斜め下方にも反射される。また、矢印
ｂで示すように放射される弾性表面波は、第２の反射器
６５によって、矢印ｅで示すように斜め上方に反射され
ると共に矢印ｆで示すように水平方向にも反射される。

【００２６】したがって、出力側インターディジタル型
電極６３には、矢印ｄで示すように第１の反射器６４か
ら反射される弾性表面波と、矢印ｆで示すように第２の
反射器６５によって反射される弾性表面波とが入射する
ことになる。ここで、第１の反射器６４から矢印ｃで示
すように入力側インターディジタル型電極６１へ向けて
反射される弾性表面波の位相と、第２の反射器６５から
矢印ｅで示すように入力側インターディジタル型電極６
１へ向けて反射される弾性表面波の位相とは互いに逆相
となるので、相殺されることになり、ノイズとなること
はない。勿論、第１の反射器６４から矢印ｄで示すよう
に出力側インターディジタル型電極６３へ向けて反射さ
れる弾性表面波の位相と、第２の反射器６５から矢印ｆ
で示すように出力側インターディジタル型電極６３へ向
けて反射される弾性表面波の位相とは同相となる。

【００２７】図４に示すように、本発明による弾性表面
波フィルタ装置においては、入力側インターディジタル
型電極３５から第１の方向性結合器３２へ入射される弾
性表面波は第１および第２の反射器３６、３７で反射さ
れ、再び第１の方向性結合器３２を経て第２の方向性結
合器３３に入射される。この弾性表面波は、第３および
第４の反射器３８および３９で反射され、再び第２の方
向性結合器３３を経て第３の方向性結合器３４に入射さ
れる。この弾性表面波は第５および第６の反射器４０お
よび４１で反射され、再び第３の方向性結合器３４を経
て伝搬されて出力側インターディジタル型電極４２で電
気信号に変換されるように構成している。

【００２８】上述した本発明による弾性表面波フィルタ
装置の実施例において、各フィルタユニットに設けられ
た２つの反射器は同じ構造としてそれらの特性を揃える
必要があるが、フィルタユニット間で相違させることは
できる。また、反射器に重み付けを行うことによって特
性を変えることもできる。さらには、入力側および出力
側のインターディジタル型電極の少なくとも一方に重み
付けを施すこともできる。

【００２９】

【発明の効果】上述したように、本発明による弾性表面
波フィルタ装置においては、方向性結合器と反射器との
組み合わせより成る複数のフィルタユニットを基板の弾
性表面波伝搬方向と直交する方向に配列するように構成
したので帯域外の減衰量を大きくすることができ、しか
も方向性結合器を用いるため、温度特性の変動がなく、
安定した特性を有する弾性表面波フィルタ装置を提供す
ることができる。勿論、多段構造を有しているので、圧
電性基板の寸法は従来例に比べて大きくなることはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａ、ＢおよびＣは、従来の弾性表面波フィ
ルタ装置を示す線図である。

【図２】図２は、弾性表面波フィルタ装置の通過帯域特
性を示すグラフである。

【図３】図３は、弾性表面波フィルタ装置の温度特性を
示すグラフである。

【図４】図４は、本発明による弾性表面波フィルタ装置
の一実施例の構成を示す線図である。

【図５】図５ＡおよびＢは、方向性結合器の機能を説明
するための線図である。

【符号の説明】

３１ 圧電性基板、 ３２〜３４ 方向性結合器、 ３
５ 入力側インターディジタル型電極、 ３６〜４１
反射器、 ４２ 出力側インターディジタル型電極

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電性基板の表面上に、各々が、結合長の
   １／２の長さを有する方向性結合器と、この方向性結合
   器の、前記圧電性基板の弾性表面波伝搬方向に見た一方
   の辺のそれぞれ第１および第２の半部とほぼ対向するす
   るように配置された一対の反射器とを含む複数のフィル
   タユニットを、弾性表面波が順次のフィルタユニットを
   経て伝搬されるように、前記圧電性基板の弾性表面波伝
   搬方向に対して直交する方向に配列し、初段のフィルタ
   ユニットの、前記反射器を配置した側とは反対側の辺の
   第１の半部とほぼ対向するように入力側のインターディ
   ジタル型電極を設けると共に、最終段のフィルタユニッ
   トの、前記反射器を配置した側とは反対側の辺の第２の
   半部とほぼ対向するように出力側のインターディジタル
   型電極を設けたことを特徴とする弾性表面波フィルタ装
   置。
2. 【請求項２】前記複数のフィルタユニットの反射器、方
   向性結合器およびインターディジタル型電極を、同一の
   電極材料で同じ膜厚を有するように形成したことを特徴
   とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ装置。
3. 【請求項３】前記複数のフィルタユニットの一対の反射
   器に重み付けを施した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装置。
4. 【請求項４】前記複数のフィルタユニットの一対の反射
   器を全て同じ構造とした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装置。
5. 【請求項５】前記複数のフィルタユニットの内の少なく
   とも１つのフィルタユニットの一対の反射器を、他のフ
   ィルタユニットの一対の反射器とは異なる構造としたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ装
   置。
6. 【請求項６】圧電性基板と、この圧電性基板の表面に形
   成された入力側のインターディジタル型電極と、同じく
   前記圧電性基板の表面に形成された出力側のインターデ
   ィジタル型電極とを具える弾性表面波フィルタ装置にお
   いて、前記入力側のインターディジタル型電極と出力側
   のインターディジタル型電極との間に、複数の結合長の
   １／２の長さの方向性結合器を、超音波伝搬方向に対し
   て垂直な方向にジグザグ状に並べて配置し、これら複数
   の方向性結合器の内の初段の方向性結合器の、弾性表面
   波伝搬方向に見た辺の第１の半部を前記入力側のインタ
   ーディジタル型電極とほぼ対向させ、最終段の方向性結
   合器の、弾性表面波伝搬方向に見た辺の第２の半分を前
   記出力側のインターディジタル型電極とほぼ対向させ、
   中間の方向性結合器は、その第１の半部が上流側の方向
   性結合器の第２の半部とほぼ対向し、第２の半部が下流
   側の方向性結合器の第１の半部とほぼ対向するように配
   置し、各方向性結合器の、互いの対向する辺とは反対側
   の辺には、第１および第２の反射器を対向させたことを
   特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
7. 【請求項７】前記入力側のインターディジタル型電極お
   よび出力側のインターディジタル型電極の少なくとも一
   方に重み付けを施した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装置。