JP2003283297A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

弾性表面波フィルタ

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JP2003283297A
JP2003283297A JP2002082906A JP2002082906A JP2003283297A JP 2003283297 A JP2003283297 A JP 2003283297A JP 2002082906 A JP2002082906 A JP 2002082906A JP 2002082906 A JP2002082906 A JP 2002082906A JP 2003283297 A JP2003283297 A JP 2003283297A
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surface acoustic
acoustic wave
saw
resonator
filter
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Yutaka Matsuo
裕 松尾
Satoshi Waga
聡 和賀
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性表面波共振子の帯域幅を見かけ上狭め、
所望のフィルタ特性が得られる弾性表面波フィルタを提
供する。 【構成】 入力端及び出力端に対して直列に接続された
第1の弾性表面波共振子と、入力端及び出力端に対して
並列に接続された第2の弾性表面波共振子とを有するラ
ダー型の弾性表面波フィルタにおいて、上記第1又は第
2の弾性表面波共振子の少なくとも一方に、キャパシタ
ンス素子を直列に付加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、例えば自動車電話や携帯
電話などの小型移動通信機に用いられるRF(高周波)
用の弾性表面波フィルタに関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】近年、急速に高度化が進
む移動通信分野では、小型・軽量でかつ量産性に優れた
SAW(Surface Acoustic Wave;弾性表面波)デバイ
スが多用化されつつある。SAWデバイスとしては特
に、移動通信システムのRF(Radio Frequency;高周
波)部にデュプレクサとして用いられる、SAWフィル
タが注目を集めている。
【0003】このSAWフィルタは、圧電性基板上に形
成された複数のSAW共振子から構成され、現在ではA
MPS(Advanced Mobile Phone System)に採用されて
いる。以下では、説明を容易にするため、SAWフィル
タをデュプレクサの送信用フィルタとして用いる場合に
ついて考える。
【0004】AMPSに用いるSAWフィルタは、AM
PSの送信用通過帯域が824〜849MHz、受信用
通過帯域が869〜894MHzであるため、送信用通
過帯域の中心周波数が837MHz、送信時阻止帯域が
869〜894MHzとなるように形成される。別言す
れば、送信用通過帯域の中心周波数837MHzを共振
周波数fr、送信時阻止帯域869〜894MHzを反
共振周波数farとしたとき、式(1)により定義され
る帯域幅Δf=約3.8(%)のSAW共振子と帯域幅
Δf=約6.8(%)のSAW共振子が、SAWフィル
タを形成するために必要である。 Δf=(far−fr)/fr (%) …(1)
【0005】しかし、帯域幅ΔfはSAW共振子が形成
される基板材料に依存するもので、例えば現在多用され
ているLTO(タンタル酸リチウム)基板を用いた場合
には帯域幅Δf=約3.8(%)のSAW共振子とな
り、帯域幅Δfの自由度が小さかった(帯域幅Δfが制
限されていた)。そこで従来では、図8のようにSAW
共振子Sにインダクタンス素子Lを直列に付加すること
で、インダクタンス素子Lが付加される前よりもインピ
ーダンスをωL分増やし、図9に示すように共振周波数
FrをFr’(Fr’<Fr)に変化させて帯域幅Δf
を見かけ上拡げる方法が提案されている(特許第280
0905号)。この方法により従来では、帯域幅Δf=
約6.8(%)のSAW共振子を得て、SAWフィルタ
を形成している。
【0006】ところで、最近では、SAWフィルタをP
CS(Personal Communication Services)等の次世代
型移動通信システムに採用したいという要望がある。P
CSでは、送信用通過帯域の中心周波数が1880MH
z、送信時阻止帯域が1930〜1990MHzである
から、帯域幅Δf=約2.7(%)のSAW共振子と帯
域幅Δf=約5.8(%)のSAW共振子が必要とな
る。すなわち、従来のAMPSの場合とは逆で、帯域幅
Δfの狭いSAW共振子が必要とされている。
【0007】しかしながら、従来では、SAW共振子の
帯域幅Δfを狭める技術が開発されていないため、SA
WフィルタをPCSに適用することができなかった。勿
論、帯域幅Δfの狭い共振子が得られるように基板材料
を替えることも考えられるが、新たに基板材料を選定す
るための時間及びコストを考慮すると好ましくなく、ま
た現在多用されているLTO基板をそのまま使用したい
という要望にも反する。
【0008】
【発明の目的】本発明は、上記事情に鑑み、弾性表面波
共振子の帯域幅を見かけ上狭め、所望のフィルタ特性が
得られる弾性表面波フィルタを提供することを目的とす
る。
【0009】
【発明の概要】本発明は、弾性表面波共振子に対して直
列にキャパシンタンス素子を付加すれば、キャパシタン
ス素子Cが付加されていない場合よりもインピーダンス
が少なくなって共振周波数が見かけ上大きくなり、弾性
表面波共振子の帯域幅が狭くなることに着目してなされ
たものである。すなわち本発明の弾性表面波フィルタ
は、弾性表面波共振子と、該弾性表面波共振子に直列に
接続されたキャパシタンス素子とを有することを特徴と
している。
【0010】また本発明の別の態様では、入力端及び出
力端に対して直列に接続された第1の弾性表面波共振子
と、入力端及び出力端に対して並列に接続された第2の
弾性表面波共振子とを有するラダー型の弾性表面波フィ
ルタにおいて、第1又は第2の弾性表面波共振子の少な
くとも一方に、キャパシタンス素子を直列に付加したこ
とを特徴としている。この態様の弾性表面波フィルタを
例えばデュプレクサの送信フィルタまたは受信フィルタ
に適用する場合、該送信フィルタまたは受信フィルタの
阻止すべき帯域は受信帯域または送信帯域の一方のみで
あるから、第1の弾性表面波共振子(直列側)または第
2の弾性表面波共振子(並列側)のいずれか一方にキャ
パシタンス素子を付加すればよい。
【0011】キャパシタンス素子は、第1及び第2の弾
性表面波共振子が形成された圧電性基板上に形成するこ
とができる。若しくは、第1及び第2の弾性表面波共振
子が形成された圧電性基板と第1及び第2の弾性表面波
共振子とを封止する外装器に、形成(内蔵)してもよ
い。
【0012】弾性表面波共振子は、くし型電極(ID
T)により形成することができる。この場合には、キャ
パシタンス素子として、くし型電極の向きと90°異な
る向きで形成された対向電極を用いることが好ましい。
このように弾性表面波共振子及びキャパシタンス素子を
くし型電極によって形成すれば、弾性表面波共振子とキ
ャパシタンス素子とを同時形成することができ、製造プ
ロセスを簡略化することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明によるSAWフィ
ルタ10の概略外観図を示している。SAWフィルタ1
0は、PCS(Personal Communication Services)の
RF(高周波)部に用いる高周波フィルタであって、デ
ュプレクサの送信用フィルタとして機能する。
【0014】SAWフィルタ10は、LTO(タンタル
酸リチウム)からなる圧電性基板11と、該圧電性基板
11上に形成された複数のSAW共振子(図2)と、こ
れら圧電性基板11及びSAW共振子とを封止するため
の外装器12とを備えている。図2は圧電性基板11上
に形成された回路パターンの一例を、図3は図2の等価
回路図をそれぞれ示している。
【0015】圧電性基板11上には、ラダー型構造をな
す4個のSAW共振子S(第1〜第4のSAW共振子S
1〜S4)が形成されている。第1〜第4のSAW共振
子S1〜S4のそれぞれは、図5に示すようにLC共振
回路を構成し、IDT(Interdigital Transducer;く
し型電極)を用いて形成される。圧電性基板11と外装
器12はバンプ13を介して電気的に接続されていて、
バンプ13は例えば圧電性基板11上の入力端14及び
出力端15に接続されている。
【0016】第1及び第3のSAW共振子S1、S3
は、入力端14及び出力端15に対して直列に接続され
ている。これら第1及び第3のSAW共振子S1、S3
の共振周波数fprは1850MHz、***振周波数f
paは1880MHzとしてある。図4(b)に、第1
及び第3SAW共振子S1、S3のリアクタンス−周波
数特性を実線で示す。一方、第2及び第4のSAW共振
子S2、S4は、入力端14及び出力端15に対して並
列に接続されている。これら第2及び第4のSAW共振
子S2、S4の共振周波数fsrは1880MHz、反
共振周波数fpaは1910MHzとしてある。図4
(b)に、第2及び第4SAW共振子S2、S4のリア
クタンス−周波数特性を一点鎖線で示す。上記第1〜第
4のSAW共振子S1〜S4により構成されるSAWフ
ィルタは、図4(a)に示すフィルタ特性を有する。な
お、図4(a)において縦軸は減衰量(dB)である。
【0017】以上のSAWフィルタ10において、圧電
性基板11上にはさらに、第1のSAW共振子S1に直
列接続されるキャパシタンス素子Cが形成されている。
このようにキャパシタンス素子CをSAW共振子に直列
に付加すれば(図5)、キャパシタンス素子Cが付加さ
れていない場合よりもインピーダンスを1/(ωC)だ
け少なくすることができ、この結果、図6に示すように
共振周波数frをfr’(fr’>fr)に変化させる
(大きくさせる)ことができる。そして共振周波数fr
が大きくなれば、上述式(1)からも分かるように、S
AW共振子の帯域幅Δfが見かけ上、狭くなる。本実施
形態では、キャパシタンス素子Cの付加後、第1のSA
W共振子S1の帯域幅Δfが約2.7(%)になるよう
に(図7)、キャパシタンス素子Cの容量を適宜設定し
てある。なお、キャパシタンス素子Cを付加していない
状態において第1のSAW共振子S1の帯域幅Δfは、
LTOからなる圧電性基板11を用いているため、約
3.8(%)となっている。
【0018】本実施形態では、キャパシタンス素子Cと
して、SAW共振子Sを構成するくし型電極の向きとは
方向が90°異なる向きで形成した対向電極を用いてい
る。
【0019】さらに圧電性基板11上には、第3のSA
W共振子S3に直列接続されるインダクタンス素子Lが
形成されている。第3のSAW共振子S3の帯域幅Δf
は、このインダクタンス素子Lにより、見かけ上拡げら
れている。本実施形態では、インダクタンス素子Lの付
加後、第3のSAW共振子S3の帯域幅Δf(=Δf
4)が約5.8(%)になるように(図7)、インダク
タンス素子Lの大きさを適宜選択してある。
【0020】以上のように、SAW共振子にキャパシタ
ンス素子を直列に付加すれば、キャパシタンス素子によ
って上記SAW共振子の帯域幅Δfを見かけ上狭めるこ
とができる。これにより、所望の帯域幅Δfを有するS
AW共振子が得られる。よって、従来通りLTOからな
る圧電性基板を用いても、PCSに適応したフィルタ特
性を有するSAWフィルタを形成することができる。
【0021】本実施形態では、入力端14及び出力端1
5に対して直列側にキャパシタンス素子Cを付加してい
るが、キャパシタンス素子は並列側に付加することも可
能であり、所望するフィルタ特性に応じてキャパシタン
ス素子の接続位置(直列側または(及び)並列側)を適
宜設定する。なお、デュプレクサの送信フィルタまたは
受信フィルタにおいては、該送信フィルタまたは受信フ
ィルタの阻止すべき帯域が受信帯域または送信帯域の一
方のみであるから、直列側または並列側のいずれか一方
にキャパシタンス素子を付加すればよい。
【0022】本SAWフィルタは、PCS用デュプレク
サの受信フィルタに適用することも勿論可能である。P
CS用デュプレクサの受信フィルタに適用する場合に
は、例えば、第1及び第3のSAW共振子S1、S3の
共振周波数fprを1960MHz付近、***振周波数
fpaを1990MHzに設定し、第2及び第4のSA
W共振子S2、S4の共振周波数fsrを1910MH
z、***振周波数fpaを1960MHzに設定する。
そして図10に示すように、第2のSAW共振子S2に
直列にキャパシタンス素子Cを設け、第2のSAW共振
子S2の帯域幅Δf(Δf2)を見かけ上狭め、約2.
6(%)程度にする。また第3のSAW共振子S3に直
列にインダクタンス素子Lを設け、第3のSAW共振子
S3の帯域幅Δf(Δf3)を見かけ上拡げ、約5.6
(%)程度にする。
【0023】キャパシタンス素子Cは、圧電性基板11
上ではなく、外装器12に形成(内蔵)することが可能
である。図11は、外装器12にキャパシタンス素子C
を形成した場合の回路バターン図(一例)を示してい
る。図11においてキャパシタンス素子Cは、バンプ1
3を介し第1のSAW共振子S1に直列に接続されてい
る。
【0024】以上の本SAWフィルタは、PCSに限ら
ず、AMPSやW−CDMAなどの各種通信システムに
適応させて形成可能である。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、弾性表面波共振子の帯
域幅を見かけ上狭め、所望のフィルタ特性が得られる弾
性表面波フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるSAWフィルタを示す概略外観図
である。
【図2】図1の圧電性基板上に形成される回路パターン
例を示す模式図である。
【図3】図2の等価回路図である。
【図4】図2に示すSAW共振子のリアクタンス−周波
数特性図である。
【図5】SAW共振子とキャパシタンス素子による直列
体を示す等価回路図である。
【図6】図5のSAW共振子のみと図5の回路全体とを
比較して示す周波数特性図である。
【図7】図2に示す各弾性表面波共振子の帯域幅を説明
する図である。
【図8】SAW共振子とインダクタンス素子による直列
体を示す等価回路図である。
【図9】図8のSAW共振子のみと図8の回路全体とを
比較して示す周波数特性図である。
【図10】本SAWフィルタをPCS用デュプレクサの
受信フィルタに適用した一実施例の等価回路図である。
【図11】キャパシタンス素子を外装器に形成した場合
の回路パターン図である。
【符号の説明】
10 SAWフィルタ 11 圧電性基板 12 外装器 13 バンプ 14 入力端 15 出力端 S1 第1のSAW共振子 S2 第2のSAW共振子 S3 第3のSAW共振子 S4 第4のSAW共振子 C キャパシタンス素子 L インダクタンス素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弾性表面波共振子と、該弾性表面波共振
    子に直列に接続されたキャパシタンス素子とを有するこ
    とを特徴とする弾性表面波フィルタ。
  2. 【請求項2】 入力端及び出力端に対して直列に接続さ
    れた第1の弾性表面波共振子と、入力端及び出力端に対
    して並列に接続された第2の弾性表面波共振子とを有す
    るラダー型の弾性表面波フィルタにおいて、 上記第1又は第2の弾性表面波共振子の少なくとも一方
    に、キャパシタンス素子を直列に付加したことを特徴と
    する弾性表面波フィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の弾性表面波フィルタにお
    いて、キャパシタンス素子は、上記第1及び第2の弾性
    表面波共振子が形成された圧電性基板上に形成されてい
    る弾性表面波フィルタ。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の弾性表面波フィルタにお
    いて、第1及び第2の弾性表面波共振子が形成された圧
    電性基板と、この圧電性基板及び第1及び第2の弾性表
    面波共振子を封止する外装器とを備え、該外装器に、上
    記キャパシタンス素子が形成されている弾性表面波フィ
    ルタ。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか一項に記載
    の弾性表面波フィルタにおいて、弾性波表面波共振子は
    くし型電極からなる弾性表面波フィルタ。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の弾性表面波フィルタにお
    いて、キャパシタンス素子は、上記くし型電極の向きと
    90°異なる向きで形成された対向電極によって構成さ
    れている弾性表面波フィルタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005099091A1 (ja) * 2004-04-08 2005-10-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. 弾性境界波フィルタ
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