JP3154402B2 - Ｓａｗフィルタ - Google Patents

Ｓａｗフィルタ

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JP3154402B2 JP31022197A JP31022197A JP3154402B2 JP 3154402 B2 JP3154402 B2 JP 3154402B2 JP 31022197 A JP31022197 A JP 31022197A JP 31022197 A JP31022197 A JP 31022197A JP 3154402 B2 JP3154402 B2 JP 3154402B2
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    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6423—Means for obtaining a particular transfer characteristic
    • H03H9/6433—Coupled resonator filters
    • H03H9/644—Coupled resonator filters having two acoustic tracks
    • H03H9/6456—Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled
    • H03H9/6459—Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled via one connecting electrode
    • H03H9/6463—Coupled resonator filters having two acoustic tracks being electrically coupled via one connecting electrode the tracks being electrically cascaded

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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＡＷ（Surface
Acoustic Wave）フィルタ、特に共振器型ＳＡＷフィル
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＡＷフィルタは、一般に高帯域のバン
ドバスフィルタとして用いられている。また、ＳＡＷフ
ィルタは、ＬＣフィルタに比べて小型化が容易であるた
め、例えば携帯電話などの携帯型電子機器において利用
されている。
【０００３】従来、交叉指電極とそれを挟んで交叉指電
極で励振された表面波を反射する反射器を用いた共振型
フィルタとしては、例えば、特開昭６３−９２１２３号
公報の図１に記載されている共振子を同公報の図６に記
載されているように組み合わせたものがある。このフィ
ルタは、個々の共振子ではフィルタ特性が得られない
が、適当な組み合わせにより、フィルタ特性を得てい
る。
【０００４】このような、フィルタの他の例として、特
開平５−２５１９８７号公報の図１、図３に記載の内部
整合形弾性表面はフィルタもある。この例でも、４つの
共振子を組み合わせてフィルタを構成している。このよ
うな、フィルタは、挿入損失が小さく、近傍の減衰量が
良いという利点が有る。
【０００５】一方、入力と出力の２つの交叉指電極を反
射器で挟んだ縦モード型フィルタがある。この縦モード
型フィルタは、例えば、特開平７−２５４８３５号公報
の図１に記載されている。入力電極によって励振された
表面波は、反射器間で閉じ込められ、出力電極に効率良
く受信されることにより、低損失なフィルタが構成でき
る。
【０００６】また、特開昭６３−９２１２３号公報の図
８には、この縦モード共振を利用して、それを組み合わ
せたフィルタの例が記載されている。
【０００７】これらのフィルタは、上述したような利点
があるが、スプリアスが多い、帯域外減衰量が小さいな
どの問題点がある。一方、横モード結合型の共振型フィ
ルタは、スプリアスが小さく、高い帯域外減衰量を得ら
れるため、広く用いられている。このフィルタでは、図
７に示すように交叉指電極１６と、この電極から励振さ
れた表面波を反射するために前記交叉指電極１６の両側
に設けられた反射器１８，１９を有する第１の共振器
（図７の上半分）、及び、第１の共振器と同一構造の第
２の共振器（図７の下半分）が、第１の共振器と表面波
の伝播方向が等しくなるように並列に近接配置されてい
る。入力の接地電極と、出力の接地電極は、共通バスバ
ー２０となっている。２つの共振器が近接することによ
って、２つの共振器の反射器間に閉じ込められた表面波
は、表面波の伝播方向と垂直方向の表面波のエネルギー
分布が対称な共振モードと、反対称な共振モードを生じ
る。この２つのモードは横モードと呼ばれる。交叉指電
極の交叉幅、薄膜の厚さを適当に選ぶことにより、これ
らの共振モードの中から、図３に示すような対称モード
Ｓ０と、反対称モードＡ１との２つのモードを選択的に
励振することができる。フィルタの周波数特性例を図８
に示す。破線は５０Ω系で測定した特性図、実線が整合
状態での特性図である。２つのモードＳ０とＡ１は図に
示すように、Ｓ０が、Ａ１より低周波側に現れる。この
フィルタをインピーダンス整合状態で使用することによ
り、実線で示すような帯域の平坦なフィルタ特性を得る
ことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このフィルタの帯域幅
は、上述の説明から明らかなように、２つの共振の周波
数差で決まる。この共振周波数差は、２つの共振器の間
隔Ｇと、各共振器の交叉幅Ｗによって決まり、広帯域化
するには、ＧとＷを狭くする必要がある。しかしなが
ら、共振器の交叉幅Ｗを狭くすることは、フィルタのイ
ンピーダンスを上げることになり、使いにくくなるとい
う欠点があり、共振器間隔Ｇを狭くすることは共通バス
バー２０を細くする必要があり、バスバーの抵抗値が上
昇し、フィルタの挿入損失特性を悪化させたり、場合に
よっては、フィルタの全体の周波数特性も大幅に悪化さ
せることがある。そのため、従来、この横モード結合型
フィルタは、広帯域化が困難であった。
【０００９】本発明の目的は、各共振器の交叉幅を狭く
することなく、また、共振器間隔を狭くすることなし
に、広帯域化することのできる多重モードＳＡＷフィル
タを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によるＳＡＷフィ
ルタは圧電基板と、前記圧電基板上に設置され入力電圧
を前記圧電基板の表面弾性波に変換するための周期長Ｌ
の第１の交叉指電極と、前記圧電基板上に前記第１の交
叉指電極と並列に設置され前記圧電基板の設置部の前記
表面弾性波を電圧に変換するための周期長Ｌの第２の交
叉指電極と、前記圧電基板上の前記第１と第２の交叉指
電極の両外側にｎＬ／２＋０．５Ｌ（ｎは０以上の整
数）の間隔をおいて設置され周期長がＬ／２の第１の反
射器組と、前記圧電基板上の前記第１の反射器組の少な
くとも片側の外側にｍＬ／２＋０．７５Ｌ（ｍは０以上
の整数）の間隔を置いて設置され周期長がＬ／２の第２
の反射器と、を具備することを特徴とする。
【００１１】また、本発明によるＳＡＷフィルタは、上
記のＳＡＷフィルタにおいて前記第１と第２の交叉指電
極と前記第１の反射器組との間隔がｎＬ／２＋０．４Ｌ
からｎＬ／２＋０．６Ｌ（ｎは０以上の整数）の範囲で
ずれていることを特徴とする。
【００１２】更に、本発明によるＳＡＷフィルタは、上
記のＳＡＷフィルタにおいて前記第１の反射器組と前記
第２の反射器との間隔がｍＬ／２＋０．６５ＬからｍＬ
／２＋０．８５Ｌ（ｍは０以上の整数）の範囲でずれて
いることを特徴とする。
【００１３】更に、本発明によるＳＡＷフィルタは、上
記のＳＡＷフィルタにおいて、前記第１の反射器組又は
／及び前記第２の反射器の周期長がＬ／２から数％の範
囲内でずれていることを特徴とする。
【００１４】更に、本発明によるＳＡＷフィルタは、上
記のＳＡＷフィルタにおいて、更に、周期長がＬ／２で
あって前記第２の反射器の両外側に前記周期長以外の間
隔を置いて設置される第３の反射器を具備することを特
徴とする。
【００１５】更に、本発明によるＳＡＷフィルタは、上
記のＳＡＷフィルタにおいて、前記第３の反射器の周期
長がＬ／２から数％の範囲内でずれていることを特徴と
する。
【００１６】更に、本発明によるＳＡＷフィルタは、圧
電基板と、前記圧電基板上に設置され入力電圧を前記圧
電基板の表面弾性波に変換するための周期長Ｌの第１の
交叉指電極と、前記圧電基板上に前記第１の交叉指電極
と並列に設置され前記圧電基板の設置部の前記表面弾性
波を電圧に変換するための周期長Ｌの第２の交叉指電極
と、前記圧電基板上の前記第１と第２の交叉指電極の両
外側に設置される反射器組と、前記反射器組の内側に設
置される１つ以上の反射器と、を具備することを特徴と
する。
【００１７】更に、本発明によるＳＡＷフィルタは、上
記のいずれか１項に記載のＳＡＷフィルタにおいて前記
反射器は薄膜電極より成ることを特徴とする。
【００１８】更に、本発明によるＳＡＷフィルタは、上
記のＳＡＷフィルタにおいて前記反射器は前記圧電基板
に形成される溝より成ることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】［実施形態１］次に、本発明の実
施形態１について図面を参照して説明する。
【００２０】図１に、実施形態１によるＳＡＷフィルタ
を示す。圧電基板１００上の共振器Ａ（水平破線の上
側）には、交叉指電極２と、その両側に、間隔（電極指
の中心間隔）ＡＬ１＝０．５Ｌ（Ｌ：交叉指電極の周期
長）を空けて反射器４，５が置かれ、反射器４，５と間
隔（反射器の電極指の中心間隔）ＡＬ＝０．７５Ｌを空
けてさらに外側に、反射器６と７が置かれている。共振
器Ｂ（水平破線の下側）は、共振器Ａと同一構造で、共
振器Ａと表面波の伝播方向を等しくするよう並列に、近
接配置されている。反射器は４，５，６，７は薄膜電極
または圧電基板上に形成された溝によって構成される。
【００２１】次に、本発明の動作原理について説明す
る。交叉指電極２により、励振された圧電基板１００上
の表面波は、反射器４と５の間で反射し、エネルギーは
閉じ込められ定在波を生じる。これを第１の縦共振と呼
ぶことにする。一方、反射器４，５の本数を適当に選ぶ
ことにより、エネルギーの一部はその外側に漏れ、反射
器６，７間で反射し、定在波を生じる。これを第２の縦
共振と呼ぶことにする。第１の縦共振と、第２の縦共振
は互いに結合し、その結合の強さは、反射器４，５の本
数により変化し、したがって、第１の縦共振と第２の縦
共振の周波数差も反射器４，５の本数で変化する。図２
に反射器４，５の本数（４，５の本数は等しくしてい
る）と共振周波数差の関係を示す。反射器本数が少ない
場合は、２つの縦共振の結合が強いため、周波数差は大
きいが、反射器本数を増加させることにより、結合が弱
まり、周波数差は小さくなっている。
【００２２】一方、共振器Ａと、共振器Ｂは、近接配置
されており、従来の横モード結合フィルタの原理で説明
したように、共振器Ａで励振された共振は、エネルギー
分布が伝播方向と垂直方向に対称な分布を持つ、対称モ
ードＳ０と、反対称な分布を持つ反対称モードＡ１モー
ドの２つのモードとを持つ。したがって、前記の第１の
共振と、第２の共振もそれぞれ、対称、反対称のモード
をもつため、計４つの共振が生じることになる。
【００２３】したがって、反射器４，５の本数により、
縦共振の周波数間隔を調整し、２つの共振器間隔Ｇ、ま
たは、共振器の交叉幅Ｗを調整することにより横モード
の共振間隔を調整することにより、４つの共振を適当な
周波数間隔に調整することができる。
【００２４】図４は、５０Ω系でのフィルタ特性であ
る。このフィルタ特性を整合状態で測定すると図５のよ
うに、帯域の平坦なフィルタ特性が得られる。このよう
に、４つの共振を利用してフィルタを構成することによ
り、２つの横モード共振のみを利用した横モード結合フ
ィルタに比べて広帯域のフィルタが構成できる。
【００２５】なお、本発明の中で、交叉指電極と反射器
との間隔ＡＬ１、反射器と反射器の間隔ＡＬ２は、かな
らずしも、それぞれ、０．５Ｌ、０．７５Ｌでなくても
よく、それぞれ ＡＬ１＝ｎＬ／２＋０．４Ｌ〜ｎＬ／２＋０．６Ｌ
（ｎ：０以上の整数） ＡＬ２＝ｍＬ／２＋０．６５Ｌ〜ｍＬ／２＋０．８５Ｌ
（ｍ：０以上の整数） の範囲で変化させて、共振の強度などの調整をすること
ができる。ＡＬ１，ＡＬ２の最適値はそれぞれｎＬ／２
＋０．５Ｌ，ｍＬ／２＋０．７５Ｌの周辺で反射器４，
５の本数により変化する。
【００２６】［実施形態２］図６に、実施形態２による
ＳＡＷフィルタを示す。交叉指電極８，９を挟んで、６
個（３対）の反射器１１，１２，１３，１４，１５，１
６が置かれている。この場合は、反射器１０，１１間、
反射器１２，１３間、反射器１４，１５間の３つの縦共
振が生じ、それぞれに表面波の伝播方向に垂直な方向で
のエネルギー分布が対称、反対称の２つの横モードが生
じるため、計６個の共振が生じ、さらに広帯域なフィル
タを構成することが可能である。反射器は１１，１２，
１３，１４，１５，１６は薄膜電極または圧電基板上に
形成された溝によって構成される。
【００２７】なお、反射器１３と反射器１５との間隔は
反射器１５の周期長とは異なった値にし、反射器１２と
反射器１４との間隔は反射器１４の周期長とは異なった
値にする。
【００２８】また、実施形態１及び実施形態２における
反射器の周期長はＬ／２に等しいか、Ｌ／２から数％ず
れた値とする。反射器の周期長をＬ／２から数％ずらし
た場合には、ある範囲までは挿入損失などの特性は変化
しないか良くなるが、その範囲をこえてずらした場合に
は、特性が悪くなる。
【００２９】また、各反射器の周期長は揃っているいる
ことを原則とするが反射器間で僅かにずれていてもよ
い。各反射器間の周期長をある範囲までずらしても特性
は悪くならないが、ある範囲以上にずらすと特性は悪く
なる。
【００３０】更に、実施形態１及び実施形態２では反射
器を左右対称に配置するとしていたが、本発明はこの限
りではなく、左右の反射器の個数を揃えなくても実施形
態１又は実施形態２と同様な効果を得ることができる。
従って、例えば、左側に２つの反射器を配置し、右側に
１つの反射器を配置する形態も本発明はとりうる。この
場合、両端の１組の反射器の間に１つの反射器を追加て
いるとみることができる。同様に、一般には両端の１組
の反射器の間に１つ以上の反射器を追加した形態が本発
明の形態である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、両端
の反射器以外の反射器をおくことにより、複数の縦共振
が生じ、そのそれぞれが、横モードを生じるため、従来
より、多くの共振を利用することができる。そのため、
従来の横モード共振フィルタのように共振器の交叉幅
や、共振器間隔を小さくすることなく、広い帯域のフィ
ルタが、横モードの利点である帯域外減衰量が大きい、
スプリアスが小さいという特徴を失わずに実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１よるＳＡＷフィルタの構成
を示す図である。
【図２】反射器本数と、縦共振周波数との関係を示す図
である。
【図３】横モード共振の原理を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１によるＳＡＷフィルタの５
０Ω系での共振周波数を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１によるＳＡＷフィルタのイ
ンピーダンス整合状態で測定したときの周波数特性特性
を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１よるＳＡＷフィルタの構成
を示す概念図である。
【図７】従来例による横モード共振フィルタである。
【図８】従来例による横モード共振フィルタの共振周波
数と特性を示す図である。
【符号の説明】
２，３，８，９，１６，１７ 交叉指電極 ４，５，６，７，１０，１１，１２，１３，１４，１
５，１８，１９ 反射器 ２０ 共通バスバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/64 H03H 9/25 H03H 9/145

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電基板と、 前記圧電基板上に設置され入力電圧を前記圧電基板の表
    面弾性波に変換するための周期長Ｌの第１の交叉指電極
    と、 前記圧電基板上に前記第１の交叉指電極と並列に設置さ
    れ前記圧電基板の設置部の前記表面弾性波を電圧に変換
    するための周期長Ｌの第２の交叉指電極と、 前記圧電基板上の前記第１と第２の交叉指電極の両外側
    にｎＬ／２＋０．５Ｌ（ｎは０以上の整数）の間隔をお
    いて設置され周期長がＬ／２の第１の反射器組と、 前記圧電基板上の前記第１の反射器組の少なくとも片側
    の外側にｍＬ／２＋０．７５Ｌ（ｍは０以上の整数）の
    間隔を置いて設置され周期長がＬ／２の第２の反射器
    と、 を具備することを特徴とするＳＡＷフィルタ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のＳＡＷフィルタにおい
    て前記第１と第２の交叉指電極と前記第１の反射器組と
    の間隔がｎＬ／２＋０．４ＬからｎＬ／２＋０．６Ｌ
    （ｎは０以上の整数）の範囲でずれていることを特徴と
    するＳＡＷフィルタ。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のＳＡＷフィルタ
    において前記第１の反射器組と前記第２の反射器との間
    隔がｍＬ／２＋０．６５ＬからｍＬ／２＋０．８５Ｌ
    （ｍは０以上の整数）の範囲でずれていることを特徴と
    するＳＡＷフィルタ。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
    ＳＡＷフィルタにおいて、前記第１の反射器組又は／及
    び前記第２の反射器の周期長がＬ／２から数％の範囲内
    でずれていることを特徴とするＳＡＷフィルタ。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
    ＳＡＷフィルタにおいて、更に、周期長がＬ／２であっ
    て前記第２の反射器の両外側に前記周期長以外の間隔を
    置いて設置される第３の反射器を具備することを特徴と
    するＳＡＷフィルタ。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のＳＡＷフィルタにおい
    て、前記第３の反射器の周期長がＬ／２から数％の範囲
    内でずれていることを特徴とするＳＡＷフィルタ。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
    ＳＡＷフィルタにおいて前記反射器は薄膜電極より成る
    ことを特徴とするＳＡＷフィルタ。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
    ＳＡＷフィルタにおいて前記反射器は前記圧電基板に形
    成される溝より成ることを特徴とするＳＡＷフィルタ。
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