JP2019004364A

JP2019004364A - 弾性波フィルタ及びマルチプレクサ

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Publication number: JP2019004364A
Application number: JP2017118584A
Authority: JP
Inventors: 直山崎; Sunao Yamazaki
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2019-01-10

Abstract

【課題】減衰特性を改善できる弾性波フィルタを提供する。
【解決手段】ラダー型の弾性波フィルタ１０は、第１入出力端子２０と第２入出力端子２１とを結ぶ経路とグランドとの間に接続された並列腕回路を３つ以上備え、３つ以上の並列腕回路はそれぞれ、直列に接続された並列腕共振子とインダクタとを有し、並列腕共振子は、圧電体層を有する基板と当該基板上に形成されたＩＤＴ電極とで構成され、３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子のそれぞれのＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチＰは、互いに異なり、３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子のうち繰り返しピッチＰが最も大きい並列腕共振子Ｐ４に接続されたインダクタＬ４のインダクタンス値は、３つ以上の並列腕回路が有するインダクタのインダクタンス値の中で最も小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波フィルタ及びマルチプレクサに関する。

近年の携帯電話には、一端末で複数の周波数帯域及び複数の無線方式で同時に送受信すること、いわゆるキャリアアグリゲーション（ＣＡ）化に対応すること、が要求されている。これに対応すべく、１つのアンテナの直下には、複数の無線搬送周波数を有する高周波信号を分波するマルチプレクサ（分波器）が配置される。マルチプレクサは、複数の帯域通過フィルタから構成される。当該複数の帯域通過フィルタとしては、例えば通過帯域内における低損失性及び通過帯域周辺における急峻な通過特性等のフィルタ特性を有する、弾性波共振子から構成される弾性波フィルタ等が用いられる。

特許文献１には、このような弾性波フィルタ（例えばＳＡＷ（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ）フィルタ）に関する技術が開示されている。

特開２０００−２０１０５３号公報

ところで、弾性波フィルタを構成する弾性波共振子には、上述したフィルタ特性を実現するための主モード以外に、高次モード等の不要モードも同時に発生する。弾性波共振子に高次モードが発生することで、当該弾性波共振子のインピーダンス特性が減衰帯域における特定の周波数で局所的に変化してスプリアスが発生し、弾性波フィルタの減衰特性が劣化する。これにより、例えば、スプリアスが発生した周波数と他のフィルタの通過帯域とが重複した場合、当該他のフィルタの通過帯域における通過特性が劣化することがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、減衰特性を改善できる弾性波フィルタ及びマルチプレクサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る弾性波フィルタは、ラダー型の弾性波フィルタであって、第１入出力端子と第２入出力端子とを結ぶ経路とグランドとの間に接続された並列腕回路を３つ以上備え、前記３つ以上の並列腕回路はそれぞれ、直列に接続された並列腕共振子とインダクタとを有し、前記並列腕共振子は、圧電体層を有する基板と当該基板上に形成されたＩＤＴ電極とで構成され、前記３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子のそれぞれの前記ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチは、互いに異なり、前記３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子のうち前記繰り返しピッチが最も大きい並列腕共振子に接続されたインダクタのインダクタンス値は、前記３つ以上の並列腕回路が有するインダクタのインダクタンス値の中で最も小さい。

並列腕共振子のＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチは、並列腕共振子の波長に対応しており、弾性波フィルタの通過帯域の低域側を規定する。また、並列腕共振子に直列に接続されたインダクタによって、当該並列腕共振子の共振周波数を低域側へ移動させることができ、通過帯域の帯域幅を調整できる。このとき、並列腕共振子の繰り返しピッチによって、弾性波フィルタの高次モードの周波数も決まり、繰り返しピッチが大きい並列腕共振子に直列に接続されたインダクタは、高次モードによるスプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度に、より大きな影響を与える。つまり、繰り返しピッチが大きい並列腕共振子に直列に接続されたインダクタのインダクタンス値が大きい場合、スプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度が低くなってしまい（言い換えると、スプリアスの裾が広がってしまい）、弾性波フィルタの減衰特性が劣化してしまう。これに対して、繰り返しピッチが最も大きい並列腕共振子に接続されたインダクタのインダクタンス値は、３つ以上の並列腕回路が有するインダクタのインダクタンス値の中で最も小さいことで、スプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度を高くすることができる。

また、３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子のそれぞれのＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチが同じ場合、各並列腕共振子の***振周波数は重なってしまい、それに伴い、高次モードの周波数が一点に集中するためスプリアスが大きくなってしまう。これに対して、各並列腕共振子の繰り返しピッチが異なるため、高次モードの周波数が一点に集中しにくくなりスプリアスを小さくすることができる。

このように、高次モードによるスプリアスを小さくでき、かつ、スプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度を高くすることができるため、弾性波フィルタの減衰特性を改善できる。

また、前記３つ以上の並列腕回路において、前記繰り返しピッチが大きい並列腕共振子ほど、インダクタンス値の小さいインダクタが接続されてもよい。

３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子において、繰り返しピッチＰが大きい並列腕共振子ほど、高次モードによるスプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度に影響を与えやすい。例えば、３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子のうち２番目に繰り返しピッチの大きい並列腕共振子に接続されたインダクタは、高次モードによるスプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度に影響を与えやすい。しかし、当該インダクタのインダクタンス値は、繰り返しピッチの大きさが３番目以降の並列腕共振子に接続されたインダクタのインダクタンス値よりも小さいため、スプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度への影響を抑制でき、弾性波フィルタの減衰特性をより改善できる。

また、前記弾性波フィルタは、ＬｉＮｂＯ_３からなる前記圧電体層を伝搬するレイリー波、又は、ＬｉＮｂＯ_３からなる前記圧電体層を伝搬するラブ波を弾性表面波として利用してもよい。

これにより、本発明の一態様に係る弾性波フィルタによれば、レイリー波又はラブ波により発生する高次モードによる減衰特性の劣化を抑制できる。

また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、上記の弾性波フィルタと、共通接続点である前記第１入出力端子で前記弾性波フィルタに接続され、前記弾性波フィルタの通過帯域よりも高い周波数を通過帯域とするフィルタと、を備える。

これにより、弾性波フィルタの減衰特性を改善できるマルチプレクサを提供できる。具体的には、弾性波フィルタの減衰特性が改善されることで、共通接続点で当該弾性波フィルタに接続され、当該弾性波フィルタの通過帯域よりも高い周波数を通過帯域とするフィルタの通過特性を改善できる。

本発明に係る弾性波フィルタ及びマルチプレクサによれば、減衰特性を改善できる。

図１は、実施の形態に係るマルチプレクサの一例を示す構成図である。図２は、実施の形態に係る弾性波フィルタの共振子を模式的に表す平面図及び断面図である。図３は、比較例１に係る弾性波フィルタの通過特性及び比較例２に係る弾性波フィルタの通過特性を示す図である。図４は、実施例に係る弾性波フィルタの通過特性、比較例１に係る弾性波フィルタの通過特性及び比較例３に係る弾性波フィルタの通過特性を示す図である。図５は、図４に示すスプリアスの低域側の減衰スロープ周辺を拡大した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。また、以下の実施の形態において、「接続される」とは、直接接続される場合だけでなく、他の素子等を介して電気的に接続される場合も含まれる。

（実施の形態）
実施の形態に係るマルチプレクサ１について、図１から図５を用いて説明する。

［１．マルチプレクサの基本構成］
まず、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の構成について図１を用いて説明する。

図１は、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の一例を示す構成図である。なお、図１には、マルチプレクサ１の共通接続点Ｎに接続されたアンテナ素子ＡＮＴ及びインダクタＬａｎｔも図示されている。アンテナ素子ＡＮＴは、高周波信号を送受信する、例えばＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の通信規格に準拠したマルチバンド対応のアンテナである。

マルチプレクサ１は、通過帯域が互いに異なる複数のフィルタを備え、これらのフィルタのアンテナＡＮＴ側の端子が共通接続点である第１入出力端子２０に共通に接続された分波・合波器である。本実施の形態では、マルチプレクサ１は、４つのフィルタを備えるクアッドプレクサである。図１に示されるように、マルチプレクサ１は、弾性波フィルタ１０、フィルタ１００〜３００を備える。マルチプレクサ１のアンテナＡＮＴとは反対側（図１の右側）には、例えば、スイッチ回路、又は、パワーアンプ、ローノイズアンプ等の増幅回路等を介してＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ：ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）が接続される。

弾性波フィルタ１０は、ラダー型の弾性波フィルタであって、第１入出力端子２０と第２入出力端子２１とを結ぶ経路にそれぞれ直列に接続された直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４と、当該経路とグランドとの間に接続された並列腕回路１１〜１４を備える。弾性波フィルタ１０は、並列腕回路を３つ以上備えていればよく、本実施の形態では４つの並列腕回路を備える。並列腕回路１１は、直列に接続された並列腕共振子Ｐ１とインダクタＬ１とを有する。同じように、並列腕回路１２は、直列に接続された並列腕共振子Ｐ２とインダクタＬ２とを有し、並列腕回路１３は、直列に接続された並列腕共振子Ｐ３とインダクタＬ３とを有し、並列腕回路１４は、直列に接続された並列腕共振子Ｐ４とインダクタＬ４とを有する。弾性波フィルタ１０は、このようなラダー型のフィルタ構造を有することで、弾性波フィルタ１０の通過特性を細かく調整することが可能となる。

直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４は、例えば、ＳＡＷ共振子であり、圧電体層を有する基板と当該基板上に形成されたＩＤＴ電極とで構成される。各共振子の構造については、後述する図２で詳細に説明する。

弾性波フィルタ１０は、例えば、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であり、ＬＴＥのＢａｎｄ３の送信帯域（１７１０−１７８５ＭＨｚ）を通過帯域とするフィルタである。

インダクタＬ１〜Ｌ４は、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４に直列に接続されることで、弾性波フィルタ１０の通過帯域を調整することが可能となる。具体的には、各並列腕共振子に直列に接続された各インダクタによって、インダクタンス値が大きいほど各並列腕共振子の共振周波数を低域側へ移動させることができ、通過帯域の帯域幅を広くすることができる。

フィルタ１００は、共通接続点である第１入出力端子２０で弾性波フィルタ１０を含む他のフィルタに接続され、第１入出力端子２０と第３入出力端子２２とを結ぶ経路に設けられている。フィルタ１００は、弾性波フィルタ１０の通過帯域よりも高い周波数を通過帯域とするフィルタである。フィルタ１００は、例えば弾性波フィルタであるが、ＬＣ共振回路から構成されるフィルタであってもよい。フィルタ１００は、例えば、ＢＰＦであり、ＬＴＥのＢａｎｄ１の受信帯域（２１１０−２１７０ＭＨｚ）を通過帯域とするフィルタである。

フィルタ２００は、共通接続点である第１入出力端子２０で弾性波フィルタ１０を含む他のフィルタに接続され、第１入出力端子２０と第４入出力端子２３とを結ぶ経路に設けられている。フィルタ２００は、例えば弾性波フィルタであるが、ＬＣ共振回路から構成されるフィルタであってもよい。フィルタ２００は、例えば、ＢＰＦであり、ＬＴＥのＢａｎｄ１の送信帯域（１９２０−１９８０ＭＨｚ）を通過帯域とするフィルタである。

フィルタ３００は、共通接続点である第１入出力端子２０で弾性波フィルタ１０を含む他のフィルタに接続され、第１入出力端子２０と第５入出力端子２４とを結ぶ経路に設けられている。フィルタ３００は、例えば弾性波フィルタであるが、ＬＣ共振回路から構成されるフィルタであってもよい。フィルタ２００は、例えば、ＢＰＦであり、ＬＴＥのＢａｎｄ３の受信帯域（１８０５−１８８０ＭＨｚ）を通過帯域とするフィルタである。

弾性波フィルタ１０は、ＬｉＮｂＯ_３からなる圧電体層を伝搬するレイリー波、又は、ＬｉＮｂＯ_３からなる圧電体層を伝搬するラブ波を弾性表面波として利用する。これらの弾性表面波を利用する際に、高次モードも同時に発生する。弾性波共振子に高次モードが発生することで、当該弾性波共振子のインピーダンス特性が弾性波フィルタ１０の減衰帯域における特定の周波数で局所的に変化してスプリアスが発生し、弾性波フィルタ１０の減衰特性が劣化する。これにより、例えば、スプリアスが発生した周波数と、弾性波フィルタ１０の通過帯域よりも高い周波数を通過帯域とするフィルタ（例えばフィルタ１００）の通過帯域とが重複した場合、当該フィルタの通過帯域における通過特性が劣化することがある。

インダクタＬａｎｔは、第１入出力端子２０とグランドとの間に接続されている。これにより、アンテナ素子ＡＮＴと、弾性波フィルタ１０及びフィルタ１００〜３００とのインピーダンス整合が行われる。

［２．共振子の基本構造］
次に、弾性波フィルタ１０を構成する各共振子（直列腕共振子及び並列腕共振子）の基本構造について説明する。

図２は、実施の形態に係る弾性波フィルタ１０の共振子を模式的に表す平面図及び断面図である。同図には、弾性波フィルタ１０を構成する複数の共振子のうち、並列腕共振子Ｐ１の構造を表す平面摸式図及び断面模式図が例示されている。なお、図２に示された並列腕共振子Ｐ１は、上記複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。

図２の平面図に示されるように、並列腕共振子Ｐ１は、互いに対向する一対の櫛歯状電極１１ａ及び１１ｂを有する。また、図示していないが、並列腕共振子Ｐ１は、さらに、一対の櫛歯状電極１１ａ及び１１ｂに対して弾性波の伝搬方向に隣り合って配置された反射器を有する。一対の櫛歯状電極１１ａ及び１１ｂは、ＩＤＴ電極を構成している。

櫛歯状電極１１ａは、櫛歯形状に配置され、互いに平行な複数の電極指１１０ａと、複数の電極指１１０ａのそれぞれの一端同士を接続するバスバー電極１１１ａとで構成されている。また、櫛歯状電極１１ｂは、櫛歯形状に配置され、互いに平行な複数の電極指１１０ｂと、複数の電極指１１０ｂのそれぞれの一端同士を接続するバスバー電極１１１ｂとで構成されている。複数の電極指１１０ａ及び１１０ｂは、弾性波伝搬方向の直交方向に延びるように形成されている。

なお、櫛歯状電極１１ａ及び１１ｂは、上記構成に限られず、例えば、オフセット電極指を有していてもよい。また、並列腕共振子Ｐ１は、バスバー電極１１１ａ及び１１１ｂが弾性波伝搬方向に対して傾斜している、いわゆる傾斜ＩＤＴを有していてもよい。さらには、電極指１１０ａ及び１１０ｂが所定の間隔で間引かれた、いわゆる間引き電極を有していてもよい。

また、複数の電極指１１０ａ及び１１０ｂ、ならびに、バスバー電極１１１ａ及び１１１ｂで構成されるＩＤＴ電極は、図２の断面図に示されるように、密着層５１と主電極層５２との積層構造となっている。

密着層５１は、圧電基板５０と主電極層５２との密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Ｔｉが用いられる。主電極層５２は、材料として、例えば、Ｃｕを１％含有したＡｌが用いられる。保護層５３は、ＩＤＴ電極を覆うように形成されている。保護層５３は、主電極層５２を外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、及び、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。

なお、密着層５１、主電極層５２及び保護層５３を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極は、上記積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属又は合金から構成されてもよく、また、上記の金属又は合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層５３は、形成されていなくてもよい。

圧電基板５０は、ＩＤＴ電極ならびに反射器が主面上に配置された圧電性基板であり、例えば、ＬｉＮｂＯ_３からなる基板である。

弾性波共振子の波長とは、図２に示されるＩＤＴ電極を構成する複数の電極指１１０ａ又は１１０ｂの繰り返し周期である波長λで規定される。また、電極指の繰り返しピッチＰは、波長λの１／２であり、櫛歯状電極１１ａ及び１１ｂを構成する電極指１１０ａ及び１１０ｂのライン幅をＷとし、隣り合う電極指１１０ａと電極指１１０ｂとの間のスペース幅をＳとした場合、（Ｗ＋Ｓ）で定義される。

本実施の形態では、３つ以上の並列腕回路（ここでは並列腕回路１１〜１４）が有する並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれのＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチＰは、互いに異なる。また、３つ以上の並列腕回路（ここでは並列腕回路１１〜１４）が有する並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のうち繰り返しピッチＰが最も大きい並列腕共振子に接続されたインダクタのインダクタンス値は、３つ以上の並列腕回路が有するインダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値の中で最も小さい。これらについては、後述する図３〜図５で詳細に説明する。

［３．弾性波フィルタの通過特性］
次に、比較例１〜３に係る弾性波フィルタと、実施例に係る弾性波フィルタ１０の通過特性について説明する。なお、比較例１〜３の弾性波フィルタの回路構成は、図１に示される弾性波フィルタ１０の回路構成と同じであり、それぞれ直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４を備え、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４にはインダクタＬ１〜Ｌ４が直列に接続されている。

表１に、比較例１の各共振子の繰り返しピッチ及び比較例２の各共振子の繰り返しピッチを示す。なお、比較例１及び２では、インダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値は、全て１．５ｎＨと同じ値である。

表１に示されるように、比較例１では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれのＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチＰは、互いに異なる。一方、比較例２では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれのＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチＰは、互いに同じである。このときの比較例１に係る弾性波フィルタの通過特性と比較例２に係る弾性波フィルタの通過特性について図３を用いて説明する。

図３は、比較例１に係る弾性波フィルタの通過特性と比較例２に係る弾性波フィルタの通過特性を示す図である。図３に示されるように、２２００−２３００ＭＨｚ付近において高次モードによるスプリアスが発生していることがわかる。図３において丸で囲った箇所に示されるように、比較例２の繰り返しピッチＰが互いに同じ場合には、比較例１の互いに異なるときと比べてスプリアスが大きくなっていることがわかる。これは、繰り返しピッチＰが互いに同じ場合、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４の***振周波数は重なってしまい、それに伴い、高次モードの周波数が一点に集中するためスプリアスが大きくなってしまうためである。比較例１では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４の繰り返しピッチが互いに異なるため、高次モードの周波数が一点に集中しにくくなりスプリアスを小さくすることができる。

このように、並列腕回路１１〜１４が有する並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれのＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチＰが互いに異なることで、高次モードによるスプリアスを小さくでき、弾性波フィルタの減衰特性を改善できる。

なお、繰り返しピッチＰが互いに異なるとは、例えば、各並列腕共振子のうち、最も小さい繰り返しピッチＰに対して最も大きい繰り返しピッチＰが０．３％以上異なっており、その範囲内で各並列腕共振子の繰り返しピッチＰが互いに異なっていることを意味する。これにより、スプリアスを１．０ｄＢ以上小さくすることができる。

また、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４の繰り返しピッチＰが互いに異なるときの影響を説明するために、比較例１及び比較例２では、インダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値をそれぞれ同じ値にしている。一方、本実施の形態では、繰り返しピッチＰの最も大きい並列腕共振子に直列に接続されたインダクタのインダクタンス値を並列腕回路１１〜１４が有するインダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値の中で最も小さくする。

表２に、実施例、比較例１及び比較例３のインダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値を示す。なお、実施例及び比較例３では、各共振子の繰り返しピッチＰは、表１に示される比較例１におけるものと同じである。つまり、実施例及び比較例３についても、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれのＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチＰは、互いに異なる。

表２に示されるように、実施例では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のうち繰り返しピッチＰが最も大きい並列腕共振子Ｐ４に接続されたインダクタＬ４のインダクタンス値は、並列腕回路１１〜１４が有するインダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値の中で最も小さい。なお、表２における実施例に示されるように、繰り返しピッチＰが最も大きい並列腕共振子Ｐ４以外にも、インダクタンス値が最も小さいインダクタが接続された並列腕共振子があってもよい。実施例では、並列腕共振子Ｐ２およびＰ３に接続されたインダクタＬ２およびＬ３もインダクタンス値が最も小さくなっている。比較例１では、上述したように、インダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値は全て同じ値である。比較例３では、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のうち繰り返しピッチＰが最も大きい並列腕共振子Ｐ４に接続されたインダクタＬ４のインダクタンス値は、他の並列腕共振子に接続されたインダクタのインダクタンス値よりも大きい。

このときの実施例に係る弾性波フィルタ１０の通過特性、比較例１に係る弾性波フィルタの通過特性、及び、比較例３に係る弾性波フィルタの通過特性について図４及び図５を用いて説明する。

図４は、実施例に係る弾性波フィルタ１０の通過特性、比較例１に係る弾性波フィルタの通過特性及び比較例３に係る弾性波フィルタの通過特性を示す図である。図５は、図４に示すスプリアスの低域側の減衰スロープ周辺を拡大した図である。ここでの減衰スロープは、図４及び図５に示されるように、２２００ＭＨｚ周辺で周波数が低くなるにつれて挿入損失が大きくなっている箇所である。

比較例１では、インダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値は全て同じ値である。これに対して、実施例では、インダクタＬ１のインダクタンス値は２．５ｎＨであり、インダクタＬ２〜Ｌ４のインダクタンス値は１．５ｎＨである。比較例３では、インダクタＬ４のインダクタンス値は２．５ｎＨであり、インダクタＬ１〜Ｌ３のインダクタンス値は１．５ｎＨである。図５において丸で囲った箇所に示されるように、実施例は、比較例１に比べて減衰スロープの急峻度が高くなっている（言い換えると、スプリアスの裾が狭くなっている）。一方、比較例３は、比較例１に比べて減衰スロープの急峻度が低くなっている（言い換えると、スプリアスの裾が広がっている）。

これは、繰り返しピッチＰによって、弾性波フィルタの高次モードの周波数が決まり、繰り返しピッチＰが大きい（つまり波長が大きい）並列腕共振子に直列に接続されたインダクタは、高次モードによるスプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度に、より大きな影響を与えるためである。つまり、比較例３のように、繰り返しピッチＰが大きい並列腕共振子Ｐ４に直列に接続されたインダクタＬ４のインダクタンス値が他の並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３に直列に接続されたインダクタＬ１〜Ｌ３のインダクタンス値よりも大きい場合、スプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度が低くなってしまい（言い換えると、スプリアスの裾が広がってしまい）、弾性波フィルタの減衰特性が劣化してしまう。これに対して、実施例のように、繰り返しピッチＰが最も大きい並列腕共振子Ｐ４に接続されたインダクタＬ４のインダクタンス値は、並列腕回路１１〜１４が有するインダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値の中で最も小さいことで、スプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度を高くすることができる。

このように、並列腕回路１１〜１４が有する並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のうち繰り返しピッチＰが最も大きい並列腕共振子Ｐ４に接続されたインダクタＬ４のインダクタンス値が、並列腕回路１１〜１４が有するインダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値の中で最も小さいことで、スプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度を高くすることができるため、弾性波フィルタの減衰特性を改善できる。

以上により、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれのＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチＰが互いに異なることで、共通接続点である第１入出力端子２０で弾性波フィルタ１０に接続され、弾性波フィルタ１０の高次モードによるスプリアスが発生している周波数帯域を通過帯域とするフィルタの通過特性が劣化することを抑制できる。また、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のうち繰り返しピッチＰが最も大きい並列腕共振子Ｐ４に接続されたインダクタＬ４のインダクタンス値が、並列腕回路１１〜１４が有するインダクタＬ１〜Ｌ４のインダクタンス値の中で最も小さいことで、第１入出力端子２０で弾性波フィルタ１０に接続され、弾性波フィルタ１０の高次モードによるスプリアスの低域側の減衰スロープに近い周波数帯域を通過帯域とするフィルタの通過特性が劣化することを抑制できる。例えば、フィルタ１００は、ＬＴＥのＢａｎｄ１の受信帯域（２１１０−２１７０ＭＨｚ）を通過帯域とするため、当該減衰スロープの急峻度が高くなることで、フィルタ１００の通過特性が劣化することを抑制できる。このように、共通接続点である第１入出力端子２０で弾性波フィルタ１０に接続され、弾性波フィルタ１０の通過帯域よりも高い周波数を通過帯域とするフィルタの通過特性が劣化することを抑制できる。また、例えば、当該スプリアスが発生している周波数帯域周辺における他の通信の質が劣化することを抑制できる。

なお、並列腕回路１１〜１４において、繰り返しピッチＰが大きい並列腕共振子ほど、インダクタンス値の小さいインダクタが接続されることが好ましい。つまり、弾性波フィルタ１０において、繰り返しピッチＰが大きい順序は並列腕共振子Ｐ４、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ１の順序となるため、インダクタＬ４、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ１の順序でインダクタンス値が小さいことが好ましい。これは、並列腕回路１１〜１４のうち繰り返しピッチＰが大きい並列腕共振子ほど、高次モードによるスプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度に影響を与えやすいためである。例えば、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のうち２番目に繰り返しピッチＰの大きい並列腕共振子Ｐ２に接続されたインダクタＬ２は、高次モードによるスプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度に影響を与えやすい。したがって、インダクタＬ２のインダクタンス値は、繰り返しピッチＰの大きさが３番目以降の並列腕共振子Ｐ３、Ｐ１に接続されたインダクタＬ３、Ｌ１のインダクタンス値よりも小さいことで、スプリアスの低域側の減衰スロープの急峻度が低くなることを抑制でき、弾性波フィルタの減衰特性をより改善できる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態に係る弾性波フィルタ及びマルチプレクサについて、上記実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、弾性波フィルタ１０は、４つの直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４を備えたが、１〜３つ又は５つ以上の直列腕共振子を備えていてもよい。また、弾性波フィルタ１０は、３つ以上の並列腕回路に加え、インダクタが接続されず並列腕共振子が接続された並列腕を有していてもよい。

また、例えば、弾性波フィルタ１０、フィルタ１００〜３００の通過帯域は、上述した通過帯域に限らない。

また、例えば、マルチプレクサ１は、クアッドプレクサに限らず、少なくとも弾性波フィルタ１０及びフィルタ１００を備える、デュプレクサ又はトリプレクサ等であってもよい。

また、例えば、弾性波フィルタ１０は、マルチプレクサ１に適用されなくてもよい。

また、例えば、上記実施の形態では、弾性波フィルタ１０は、レイリー波又はラブ波を弾性表面波として利用したが、リーキー波を利用してもよい。なお、弾性波フィルタ１０がリーキー波を利用した場合でも、高次モードが発生するが、本発明によれば、リーキー波により発生する高次モードによる減衰特性の劣化を抑制できる。

弾性波フィルタ１０がリーキー波を弾性表面波として利用する場合、各共振子を構成する圧電基板５０は、高音速支持基板と、低音速膜と、圧電膜とがこの順で積層された積層構造を有する。圧電膜は、例えば、５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３圧電単結晶又は圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸から５０°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶、又はセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶又はセラミックス）からなる。圧電膜は、例えば、厚みが６００ｎｍである。高音速支持基板は、低音速膜、圧電膜及びＩＤＴ電極を支持する基板である。高音速支持基板は、さらに、圧電膜を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、高音速支持基板中のバルク波の音速が高速となる基板であり、弾性表面波を圧電膜及び低音速膜が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板より下方に漏れないように機能する。高音速支持基板は、例えば、シリコン基板であり、厚みは、例えば２００μｍである。低音速膜は、圧電膜を伝搬するバルク波よりも、低音速膜中のバルク波の音速が低速となる膜であり、圧電膜と高音速支持基板との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性表面波エネルギーのＩＤＴ電極外への漏れが抑制される。低音速膜は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜であり、厚みは、例えば６７０ｎｍである。この積層構造によれば、圧電基板５０を単層で使用している構造と比較して、共振周波数及び***振周波数におけるＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Ｑ値が高い弾性表面波共振子を構成し得るので、当該弾性表面波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。

なお、高音速支持基板は、支持基板と、圧電膜を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造を有していてもよい。この場合、支持基板は、サファイア、リチウムタンタレート、リチュウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体又はシリコン、窒化ガリウム等の半導体及び樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜又はダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。

本発明は、マルチバンドシステムに適用できる弾性波フィルタ及びマルチプレクサとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。

１マルチプレクサ
１０弾性波フィルタ
１１〜１４並列腕回路
１１ａ、１１ｂ櫛歯状電極
２０第１入出力端子
２１第２入出力端子
２２第３入出力端子
２３第４入出力端子
２４第５入出力端子
５０圧電基板
５１密着層
５２主電極層
５３保護層
１００、２００、３００フィルタ
１１０ａ、１１０ｂ電極指
１１１ａ、１１１ｂバスバー電極
Ｐ１〜Ｐ４並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ４直列腕共振子
Ｌ１〜Ｌ４、Ｌａｎｔインダクタ
ＡＮＴアンテナ素子

Claims

ラダー型の弾性波フィルタであって、
第１入出力端子と第２入出力端子とを結ぶ経路とグランドとの間に接続された並列腕回路を３つ以上備え、
前記３つ以上の並列腕回路はそれぞれ、直列に接続された並列腕共振子とインダクタとを有し、
前記並列腕共振子は、圧電体層を有する基板と当該基板上に形成されたＩＤＴ電極とで構成され、
前記３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子のそれぞれの前記ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチは、互いに異なり、
前記３つ以上の並列腕回路が有する並列腕共振子のうち前記繰り返しピッチが最も大きい並列腕共振子に接続されたインダクタのインダクタンス値は、前記３つ以上の並列腕回路が有するインダクタのインダクタンス値の中で最も小さい、
弾性波フィルタ。
前記３つ以上の並列腕回路において、前記繰り返しピッチが大きい並列腕共振子ほど、インダクタンス値の小さいインダクタが接続される、
請求項１に記載の弾性波フィルタ。
前記弾性波フィルタは、ＬｉＮｂＯ_３からなる前記圧電体層を伝搬するレイリー波、又は、ＬｉＮｂＯ_３からなる前記圧電体層を伝搬するラブ波を弾性表面波として利用する、
請求項１又は２に記載の弾性波フィルタ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波フィルタと、
共通接続点である前記第１入出力端子で前記弾性波フィルタに接続され、前記弾性波フィルタの通過帯域よりも高い周波数を通過帯域とするフィルタと、を備える、
マルチプレクサ。