JP2008035007A - フィルタ - Google Patents

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泰文 兼田
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治 川内
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Abstract

【課題】表面弾性波フィルタが並列接続されたフィルタにおいて、低損失でかつ高減衰なフィルタを提供すること。
【解決手段】本発明は、入力ノード（Ｎｉｎ）と出力ノード（Ｎｏｕｔ）との間に接続された弾性表面波フィルタである第１フィルタ（１０）と、入力ノード（Ｎｉｎ）と出力ノード（Ｎｏｕｔ）との間に第１フィルタ（１０）と並列に接続された弾性表面波フィルタである第２フィルタ（２０）と、を具備し、第１フィルタ（１０）の総対数をＮ１、第２フィルタ（２０）の総対数をＮ２としたとき、Ｎ２＜Ｎ１であることを特徴とするフィルタである。
【選択図】図１

Description

本発明はフィルタに関し、特に並列接続された弾性表面波フィルタを有するフィルタに関する。
近年、移動体通信システムの発展に伴って携帯電話、携帯情報端末等が急速に普及している。例えば、携帯電話端末においては、８００ＭＨｚ〜１．０ＧＨｚ帯および１．５ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚ帯といった高周波帯が使用されている。これら移動通信システム用の機器に用いられるフィルタは、通過帯域における挿入損失は低く（低損失）、非通過帯域における減衰量は大きいこと（高減衰特性）が求められている。非通過帯域として例えば携帯電話端末の送信用フィルタにおいては受信帯域での高減衰、受信用フィルタにおいては送信帯域での高減衰が求められている。このような分野においては、弾性表面波素子を用いた弾性表面波フィルタが用いられている。特許文献１には通過帯域における挿入損失の向上のために２重モードフィルタを並列に接続した弾性表面波フィルタが開示されている。
特開２００３−２４９８４２号公報
弾性表面波フィルタを並列接続することで通過帯域の挿入損失は低減できるものの非通過帯域の減衰量を大きくすることは難しい。そこで、例えば、弾性表面波フィルタを並列接続したフィルタにおいて高減衰化のため弾性表面波素子の電極の膜厚を最適化することも考えられる。しかし、この場合、フィルタのインピーダンスがずれて通過帯域の損失が劣化する。このように、低損失でかつ高減衰のフィルタを実現することは困難であった。
本発明は、上記課題に鑑み、表面弾性波フィルタが並列接続されたフィルタにおいて、低損失でかつ高減衰が可能なフィルタを提供することを目的とする
本発明は、入力ノードと出力ノードとの間に接続された弾性表面波フィルタである第１フィルタと、前記入力ノードと前記出力ノードとの間に前記第１フィルタと並列に接続された弾性表面波フィルタである第２フィルタと、を具備し、前記第１フィルタの総対数をＮ１、前記第２フィルタの総対数をＮ２としたとき、Ｎ２＜Ｎ１であることを特徴とするフィルタである。本発明によれば、低損失でかつ高減衰が可能なフィルタを提供することができる。
上記構成において、Ｎ２／Ｎ１≦０．８である構成とすることができる。この構成によれば、より高減衰化することができる。
本発明は、入力ノードと出力ノードとの間に接続された弾性表面波フィルタである第１フィルタと、前記入力ノードと前記出力ノードとの間に前記第１フィルタと並列に接続された弾性表面波フィルタである第２フィルタと、を具備し、前記第１フィルタの総対数と櫛型電極の交差幅との積をＮＡｐ１、前記第２フィルタの総対数と櫛型電極の交差幅との積をＮＡｐ２としたとき、ＮＡｐ２＜ＮＡｐ１であることを特徴とするフィルタである。本発明によれば、低損失でかつ高減衰が可能なフィルタを提供することができる。
上記構成において、ＮＡｐ２／ＮＡｐ１≦０．８である構成とすることができる。この構成によれば、より高減衰化することができる。
上記構成において、前記入力ノードおよび前記出力ノードの少なくとも一方に、直列または並列に共振器を具備する構成とすることができる。この構成によれば、一層高減衰化が可能となる。
上記構成において、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは２重モードフィルタである構成とすることができる。
上記構成において、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは入力ＩＤＴおよび出力ＩＤＴの一方の２つのＩＤＴの間に前記入力ＩＤＴおよび前記出力ＩＤＴの他方の１つのＩＤＴが設けられた２重モードフィルタである構成とすることができる。
本発明によれば、表面弾性波フィルタが並列接続されたフィルタにおいて、低損失でかつ高減衰が可能なフィルタを提供することができる。
以下、図面を参照に本発明の実施例について説明する。
図１は実施例１の模式図、図２は比較例の模式図を示す。図１を参照に、実施例１に係るフィルタ１００は、例えばＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３等の圧電基板５０上に例えばＡｌ等の金属膜からなる電極である櫛型電極ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）および反射器が形成されている。フィルタ１００は弾性表面波フィルタである第１フィルタ１０および第２フィルタ２０と共振器３０および４０とを有している。第１フィルタ１０は入力ノードＮｉｎと出力ノードＮｏｕｔとの間に接続されている。第２フィルタ２０は入力ノードＮｉｎと出力ノードＮｏｕｔとの間に第１フィルタ１０と並列に接続されている。このように、第１フィルタ１０と第２フィルタ２０とは並列接続されている．共振器３０はノードＮｉｎと入力端子Ｔｉｎとの間に直列に接続され、共振器４０はノードＮｏｕｔと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎおよび出力端子Ｔｏｕｔはそれぞれ不平衡型の入力端子および出力端子となっている。実施例１の後述する比較例との違いは、第１フィルタ１０と第２フィルタ２０とが異なる構成であることである。詳細は後述する。
第１フィルタ１０は２重モードフィルタであり、２つの反射器Ｒ１の間に３つのＩＤＴ１１、ＩＤＴ１２およびＩＤＴ１３が設けられている。ＩＤＴ１１とＩＤＴ１３とは出力ノードＮｏｕｔに接続された出力ＩＤＴであり、ＩＤＴ１２は入力ノードＮｉｎに接続された入力ＩＤＴである。同様に、第２フィルタ２０は２つの反射器Ｒ２の間にＩＤＴ２１、ＩＤＴ２２およびＩＤＴ２３が設けられており、ＩＤＴ２１、ＩＤＴ２３は出力ノードＮｏｕｔに接続され、ＩＤＴ２２は入力ノードＮｉｎに接続されている。このように、第１フィルタ１０および第２フィルタ２０は入力ＩＤＴおよび出力ＩＤＴの一方の２つのＩＤＴの間に入力ＩＤＴおよび出力ＩＤＴの他方の１つのＩＤＴが設けられたフィルタである。共振器３０は２つの反射器Ｒ３の間にＩＤＴ３０が設けられ、共振器４０は２つの反射器Ｒ４の間にＩＤＴ４０が設けられている。
図２を参照に、比較例に係るフィルタ１０２は、図１の実施例１と同様に、第１フィルタ１２、第２フィルタ２２、共振器３０および共振器４０が接続されている。実施例１と異なり、第１フィルタ１２と第２フィルタ２２とは同じ構成のフィルタである。すなわち、２つの反射器Ｒ１０の間にＩＤＴ１、ＩＤＴ２およびＩＤＴ３が設けられている。ＩＤＴ１およびＩＤＴ３は出力ノードＮｏｕｔに接続され、ＩＤＴ２は入力ノードＮｉｎに接続されている。
次に、実施例１の第１フィルタ１０および第２フィルタ２０の構成について説明する。ここで、図２の第２フィルタ２２を参照に対数とはＩＤＴの入出力電極（入力または出力ノードに接続された電極）の入出力電極指とグランド電極（グランドに接続された電極）のグランド電極指のペアを１対とする電極指の数である。電極波長λとは電極ピッチ×２の長さである。櫛型電極の交差幅である電極交差幅ＡｐとはＩＤＴの入出力電極指とグランド電極指の重なる幅である。
図１を参照に、実施例１の第１フィルタ１０の電極交差幅Ａｐ１は９３μｍである。またＩＤＴ１１、ＩＤＴ１２およびＩＤＴ１３の対数はそれぞれ１１．５対、３５．５対および３２．５対であり、電極波長はそれぞれ約２．３μｍ、約２．３３μｍおよび約２．３３μｍである。第２フィルタ２０の電極交差幅Ａｐ２は７１μｍである。またＩＤＴ２１、ＩＤＴ２２およびＩＤＴ２３の対数はそれぞれ６．５対、１１．５対および５．５対であり、電極波長はそれぞれ約２．３２μｍ、約２．３μｍおよび２．３４μｍである。共振器３０の電極交差幅、対数および電極波長はそれぞれ６７μｍ、８３対および約２．２８μｍであり、共振器４０の電極交差幅、対数および電極波長はそれぞれ５９μｍ、１１８対および約２．２８μｍである。
図２を参照に、実施例２の第１フィルタ１２および第２フィルタ２２の電極交差幅Ａｐは８０μｍである。またＩＤＴ１、ＩＤＴ２およびＩＤＴ３の対数はそれぞれ１４対、４４対および１４対であり、電極波長はそれぞれ約２．３μｍ、約２．３３μｍおよび２．３μｍである。共振器３０および共振器４０の電極交差幅、対数および電極波長はそれぞれ８０μｍ、２００対および約２．２９μｍである。
実施例１における第１フィルタ１０のＩＤＴ１１、ＩＤＴ１２およびＩＤＴ１３の対数の和である総対数Ｎ１は７９．５対、電極交差幅Ａｐ１は９３μｍ、第２フィルタ２０の総対数Ｎ２は２３．５対、電極交差幅Ａｐ２は７１μｍである。よって、
Ｎ２／Ｎ１＝０．３、
Ａｐ２／Ａｐ１＝０．７６である。
また、第１フィルタ１０の総対数Ｎ１と電極交差幅Ａｐ１との積をＮＡｐ１、第２フィルタ２０の総対数Ｎ２と電極交差幅Ａｐ２との積をＮＡｐ２とすると、
ＮＡｐ２／ＮＡｐ１＝０．２６
である。
ここで、実施例１に係るフィルタ１００と比較例に係るフィルタ１０２においては、挿入損失を同程度とするため、入力ノードＮｉｎと出力ノードＮｏｕｔ間のインピーダンスがほぼ同等になるように対数および電極交差幅を設計している。実施例１の第１フィルタ１０のインピーダンスは約６０Ωであり、第２フィルタ２０のインピーダンスは約３００Ωである。一方、比較例の第１フィルタ１２および第２フィルタ２２のインピーダンスはいずれも約１００Ωである。よって、実施例１、比較例とも入力ノードＮｉｎと出力ノードＮｏｕｔとの間のインピーダンスは約５０Ωである。
図３は実施例１および比較例に係るフィルタの通過特性を示す図である。なお、周波数はフィルタの通過帯域の中心値で規格化している。実施例１（実線）と比較例（破線）とでは通過帯域における挿入損失は同程度となっている。これは、実施例１の第１フィルタ１０と第２フィルタ２０とを並列接続した際のインピーダンスと、比較例の第１フィルタ１２と第２フィルタ２２とを並列接続した際のインピーダンスとをほぼ同じとしたためである。一方、通過帯域の高周波側の帯域（実施例１および比較例のフィルタが送信帯域とした場合、受信帯域に相当する帯域）１．０４から１．０８において、実施例１は比較例に比較し減衰量は大きくなっている。このように、実施例１によれば、弾性表面波フィルタが並列に接続されているため低損失化でき、かつ比較例に対し非通過帯域の減衰量を大きくすることができる。
次に、第１フィルタ１０および第２フィルタ２０の対数、電極交差幅を変化させた場合の通過帯域の高周波側の帯域１．０４から１．０８の減衰量（この帯域で最も悪い減衰量）を計算した。図４および図５は、第１フィルタ１０の総対数Ｎ１を４８から８０、第２フィルタ２０の総対数Ｎ２を１８から７３、第１フィルタ１０の電極交差幅Ａｐ１を２７λから５２λ、第２フィルタ２０の電極交差幅Ａｐ２を１７λから３６λ、電極波長λを２μｍから２．５μｍの範囲で変化させ、Ｎ２／Ｎ１およびＮＡｐ２／ＮＡｐ１に対する減衰量を示した図である。図４および図５において、点は各計算結果を示し曲線は近似線を示す。また、Ｎ２／Ｎ１、ＮＡｐ２／ＮＡｐ１が１．０の白丸で囲った点は比較例に相当する点、Ｎ２／Ｎ１、ＮＡｐ２／ＮＡｐ１が０．２から０．３付近の白丸で囲った点は実施例１に相当する点である。図４よりＮ２／Ｎ１＜１とすると減衰量は大きくなり、Ｎ２／Ｎ１≦０．８とすると減衰量は急激に大きくなる。図５より、ＮＡｐ２／ＮＡｐ１＜１とすると減衰量は大きくなり、ＮＡｐ２／ＮＡｐ１≦０．８とすると減衰量は急激に大きくなる。
図４および図５のように、Ｎ２＜Ｎ１またはＮＡｐ２＜ＮＡｐ１とすることにより、通過帯域の高周波側の減衰量を大きくすることができる。さらに、Ｎ２／Ｎ１≦０．８またはＮＡｐ２／ＮＡｐ１≦０．８とすることが好ましい。Ｎ２／Ｎ１≦０．５またはＮＡｐ２／ＮＡｐ１≦０．５とすることが一層好ましい。さらに、入力ノードＮｉｎおよび出力ノードＮｏｕｔの少なくとも一方に直列または並列に共振器を有することが好ましい。これにより、通過帯域の高周波側に減衰極を形成することができる。よって、さらに通過帯域の高周波側の減衰を大きくすることができる。なお、入力ノードＮｉｎに直列の共振器を有するとは、入力ノードＮｉｎと入力端子Ｔｉｎとの間に共振器を有することである。一方、入力ノードＮｉｎに並列の共振器を有するとは入力ノードＮｉｎとグランドとの間に共振器を有することである。出力ノードについても同様である。実施例１は２重モードフィルタの例を示したが、他の弾性表面波フィルタに適用することもできる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
図１は実施例１に係るフィルタの模式図である。 図２は比較例に係るフィルタの模式図である。 図３は実施例１および比較例に係るフィルタの通過特性を示す図である。 図４はＮ２／Ｎ１に対する通過帯域の高周波側の減衰量の計算結果である。 図５はＮＡｐ２／ＮＡｐ１に対する通過帯域の高周波側の減衰量の計算結果である。
符号の説明
１０、１２ 第１フィルタ
２０、２２ 第２フィルタ
３０、４０ 共振器
５０ 圧電基板
１００、１０２ フィルタ
Ｎｉｎ 入力ノード
Ｎｏｕｔ 出力ノード
Ｔｉｎ 入力端子
Ｔｏｕｔ 出力端子

Claims (7)

  1. 入力ノードと出力ノードとの間に接続された弾性表面波フィルタである第１フィルタと、
    前記入力ノードと前記出力ノードとの間に前記第１フィルタと並列に接続された弾性表面波フィルタである第２フィルタと、を具備し、
    前記第１フィルタの総対数をＮ１、前記第２フィルタの総対数をＮ２としたとき、
    Ｎ２＜Ｎ１
    であることを特徴とするフィルタ。
  2. Ｎ２／Ｎ１≦０．８
    であることを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
  3. 入力ノードと出力ノードとの間に接続された弾性表面波フィルタである第１フィルタと、
    前記入力ノードと前記出力ノードとの間に前記第１フィルタと並列に接続された弾性表面波フィルタである第２フィルタと、を具備し、
    前記第１フィルタの総対数と櫛型電極の交差幅との積をＮＡｐ１、前記第２フィルタの総対数と櫛型電極の交差幅との積をＮＡｐ２としたとき、
    ＮＡｐ２＜ＮＡｐ１
    であることを特徴とするフィルタ。
  4. ＮＡｐ２／ＮＡｐ１≦０．８
    であることを特徴とする請求項３記載のフィルタ。
  5. 前記入力ノードおよび前記出力ノードの少なくとも一方に、直列または並列に共振器を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のフィルタ。
  6. 前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは２重モードフィルタであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一方記載のフィルタ。
  7. 前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは入力ＩＤＴおよび出力ＩＤＴの一方の２つのＩＤＴの間に前記入力ＩＤＴおよび前記出力ＩＤＴの他方の１つのＩＤＴが設けられた２重モードフィルタであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のフィルタ。
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