JP3873802B2 - 弾性表面波フィルタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯域フィルタとして用いられる弾性表面波フィルタ及び該弾性表面波フィルタを有する通信機に関し、より詳細には、圧電基板上に弾性表面波フィルタ部と、該弾性表面波フィルタ部に電気的に接続された弾性表面波共振子とを備える弾性表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話システムでは、加入者の増加及びサービスの多様化に伴って、使用周波数の広いシステムが増えてきている。このため、携帯電話器のＲＦ段のバンドパスフィルタとして広く用いられている弾性表面波フィルタにおいても、通過帯域幅の拡大が強く求められている。
【０００３】
他方、携帯電話器の感度は、どの周波数チャネルを使用した場合であっても一定であることが望ましい。従って、通過帯域内における挿入損失のばらつきが小さいことが強く求められている。
【０００４】
従来、携帯電話器のＲＦ段のバンドパスフィルタとして用いられる弾性表面波フィルタとして、縦結合共振子型弾性表面波フィルタが広く用いられている。特開平５−２６７９９０号公報には、縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、通過帯域幅の拡大及び挿入損失の低減を果たすための構造が開示されている。ここでは、電気機械結合係数の大きな６４°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3基板上に、３個のＩＤＴが配置されており、ＩＤＴ同士の互いに隣接する電極指中心間距離をλ／４とすることにより、通過帯域幅の拡大が図られるとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、通過帯域幅を広げようとした場合、通過帯域における挿入損失の平坦性が悪くなるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、平衡−不平衡変換機能に対応し得る縦結合共振子型弾性表面波フィルタであって、通過帯域内の挿入損失の平坦性を高めることができ、さらに温度変化によりフィルタ特性が変化した場合であっても、通過帯域内における挿入損失のばらつきを小さくすることができる、弾性表面波フィルタ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明の広い局面によれば、圧電基板と、前記圧電基板上において、弾性表面波伝搬方向に沿って配置された少なくとも２個のＩＤＴを有する弾性表面波フィルタ部と、入力端または出力端と弾性表面波フィルタ部との間において、前記弾性表面波フィルタ部に電気的に並列に接続された少なくとも１つの弾性表面波共振子とを備え、該弾性表面波共振子の共振点が前記弾性表面波フィルタ部の通過帯域内の最も挿入損失が小さい周波数に略一致されており、かつ前記弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下である、弾性表面波フィルタが提供される。
【０００９】
本願の第２の発明の広い局面によれば、圧電基板と、前記圧電基板上において、弾性表面波伝搬方向に沿って配置された少なくとも２個のＩＤＴを有する弾性表面波フィルタ部と、前記圧電基板上に構成されており、前記弾性表面波フィルタ部と入出力端との間に接続されており、前記弾性表面波フィルタ部と電気的に並列に接続されている少なくとも１つの弾性表面波共振子とを備え、前記弾性表面波共振子の副共振点が、前記弾性表面波フィルタ部の通過帯域内の最も挿入損失が小さい周波数に略一致されており、かつ前記弾性表面波共振子が、ＩＤＴと、ＩＤＴの表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを備え、前記ＩＤＴと反射器とが隣り合う部分の電極指中心間距離が、前記ＩＤＴの電極指ピッチで定められる波長の [ （０．５０〜０．８０）＋０．５０ｎ ] 倍（但し、ｎは−１、０、１、２………）である、弾性表面波フィルタが提供される。
【００１２】
第１，第２の他の特定の局面では、一対の平衡信号端子と、一つの不平衡信号端子とが備えられており、平衡−不平衡変換機能を有するように構成される。
本発明に係る通信機は、第１または第２の発明に係る弾性表面波フィルタを帯域フィルタとして備えることを特徴とし、それによって平衡−不平衡変換機能を持たせることができ、かつ通過帯域内の挿入損失の平坦性に優れており、温度変化によりフィルタ特性の変動が少ない帯域フィルタを備えた、通信機を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施例に係る弾性表面波フィルタ１の模式的平面図である。
なお、本実施例及び以下の実施例ではＰＣＳ用送信フィルタとして用いられる弾性表面波フィルタを例にとり説明する。
【００１５】
本実施例では、４０°±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板からなる圧電基板２が用いられている。この圧電基板２上に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１と、弾性表面波共振子１０２，１０３，１０４がＡｌ電極により構成されている。弾性表面波共振子１０２，１０３は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１と入力信号端子１２１との間において互いに直列に接続されている。また、弾性表面波共振子１０４は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０１の入力端側において、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０１に並列に接続されている。すなわち入力端子とアース電位との間に弾性表面波共振子１０４が接続されている。
【００１６】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１では、表面波伝搬方向に沿ってＩＤＴ１０５〜１０７が配置されており、ＩＤＴ１０５〜１０７が形成されている領域の両側に反射器１０８，１０９が形成されている。
【００１７】
図１から明らかなように、ＩＤＴ１０５とＩＤＴ１０６との間隔、及びＩＤＴ１０６とＩＤＴ１０７との間の間隔の両側の電極指のピッチが、ＩＤＴ１０５〜１０７の他の部分の電極指のピッチよりも狭くされている。すなわち、ＩＤＴ１０５〜１０７は、ＩＤＴ同士が隣接する部分において複数本の狭ピッチ電極指を有する。
【００１８】
中央のＩＤＴ１０６の一端が出力端子１２２に、他端がアース電位に接続されている。また、ＩＤＴ１０５，１０７の一端が弾性表面波共振子１０２，１０３を介して入力端子１２１に、各他端がアース電位に接続されている。
【００１９】
なお、図１では、図を簡潔とするために、電極指の本数は実際よりも少なくされている。
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１の具体的な仕様は以下の通りである。
【００２０】
上記狭ピッチ電極指のピッチで定められる波長をλＩ２、その他の電極指のピッチで定められる波長をλＩ１とする。
ＩＤＴ１０５〜１０７において、交差幅Ｗは６０．６λＩ１、ＩＤＴの電極指の本数（ＩＤＴ１０５、１０６、１０７の順）：２９（４）／（４）４４（４）／（４）２９本（カッコ内は狭ピッチ電極指の本数）
ＩＤＴ波長λＩ１：２．０６μｍ、λＩ２：１．８８μｍ
反射器波長λＲ：２．０７μｍ
反射器の電極指の本数：１００本
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔ｙ（電極指中心距離）：０．５０λＩ２
ＩＤＴ−反射器間隔（電極指中心距離）：０．５０λＲ
ｄｕｔｙ：０．６０（ＩＤＴ、反射器共）
電極膜厚：０．０８０λＩ１
【００２１】
他方、弾性表面波共振子１０２の詳細な設計は以下の通りである。
交差幅Ｗ：４９．１λ
ＩＤＴの電極指の本数：４０１本
波長λ（ＩＤＴ、反射器共）：２．０４μｍ
反射器の電極指の本数：３０本
ＩＤＴ−反射器間隔（電極指中心間距離）：０．５０λ
ｄｕｔｙ：０．６０（ＩＤＴ反射器共）
電極膜厚：０．０８０λ
【００２２】
また、弾性表面波共振子１０３の詳細な設計は以下の通りである。
交差幅Ｗ：４０．６λ
ＩＤＴの電極指の本数：２４１本
波長λ（ＩＤＴ、反射器共）：１．９７μｍ
反射器の電極指の本数：３０本
ＩＤＴ−反射器間隔（電極指中心間距離）：０．５０λ
ｄｕｔｙ：０．６０（ＩＤＴ反射器共）
電極膜厚：０．０８４λ
【００２３】
また、弾性表面波共振子の１０４の詳細な設計は以下の通りである。
交差幅Ｗ：２．５λ
ＩＤＴの電極指の本数：３１本
波長λ：１．９９μｍ
ｄｕｔｙ：０．６０
電極膜厚：０．０８３λ
本実施例の弾性表面波フィルタの周波数−振幅特性を図２に、周波数−ＶＳＷＲ特性を図３に示す。
【００２４】
比較のために、図４に示す弾性表面波フィルタ５０１を用意した。弾性表面波フィルタ５０１は、上記実施例の弾性表面波フィルタ１から、弾性表面波共振子１０４を除去したことを除いては、同様に構成されている。なお、この図４に示した弾性表面波フィルタ５０１を、以下、従来例と表記する。
【００２５】
上記従来例の弾性表面波フィルタ５０１の周波数−振幅特性を図５に、周波数−ＶＳＷＲ特性を図６に示す。
なお、図２及び図５において、破線は、縦軸の挿入損失を縦軸の右側のスケールで拡大して示した特性である。また、図３及び図６におけるＳ１１及びＳ２２は、それぞれ、入力側のＶＳＷＲ及び出力側のＶＳＷＲを示す。
【００２６】
図２及び図５から明らかなように、本実施例の弾性表面波フィルタでは、従来例の弾性表面波フィルタの場合に比べて、通過帯域内における凹凸が小さくなり、挿入損失の平坦性が向上していることがわかる。より具体的には、ＰＣＳ送信用フィルタの周波数範囲１９３０〜１９９０ＭＨｚにおいて、従来例では通過帯域内の挿入損失の偏差は０．８１ｄＢであるのに対し、実施例１では０．４８ｄＢであり、０．３３ｄＢ改善されている。
【００２７】
また、通過帯域内の最小挿入損失は、本実施例では従来例に比べて約０．５５ｄＢ大きくなっていることがわかる。最小挿入損失が小さい場合には、常温において通過帯域内における挿入損失の偏差が小さくとも、温度変化が与えられると通過帯域内の挿入損失の偏差が大きくなる。これに対して、本実施例では、通過帯域内の最小挿入損失が大きいので、温度変化が与えられた場合に周波数−振幅特性が変化したとしても、通過帯域内の挿入損失の偏差は従来例に比べて小さくなる。従って、この点においても、本実施例によれば、従来例に比べて通過帯域における挿入損失の偏差の低減を図ることができる。
【００２８】
また、本実施例では、従来例に比べて通過帯域幅自体はほとんど変化しない。さらに、図３と図６とを比較すれば明らかなように、本実施例における通過帯域内のＶＳＷＲの最大値は、従来例と同様であることがわかる。
【００２９】
すなわち、本実施例では、弾性表面波フィルタ部１０１の通過帯域内に共振点を有する弾性表面波共振子１０４が弾性表面波フィルタ部１０１に並列に接続されることにより、従来例に比べて、通過帯域幅やＶＳＷＲをほとんど劣化させることなく、通過帯域内の挿入損失のばらつきを低減することができる。
【００３０】
図７を参照して、本発明の原理を説明する。
本実施例で用いられた弾性表面波共振子１０４において、ＩＤＴの電極指の本数を２０１本、１４１本、８１本及び２１本とそれぞれ変更し、他の設計パラメータを変更することなく複数の弾性表面波共振子を作製した。これらの弾性表面波共振子のインピーダンス特性を図７に示す。
【００３１】
弾性表面波共振子のインピーダンス特性では、共振点ｆｒと***振点ｆａとが現れるが、弾性表面波共振子のＩＤＴの電極指の本数を少なくすることにより、弾性表面波共振子のＱ値が小さくなり、図７に示されているように、共振点ｆｒ及び***振点ｆａにおけるピークが鈍くなる。また、ＩＤＴの電極指の本数を減らすと、インピーダンス特性は、全体的に高インピーダンス側に移動する。したがって、ＩＤＴの電極指の本数が２１本とされている場合には、インピーダンス特性上において***振点ｆａがほとんど明確に現れず、共振点ｆｒのみが明瞭に現れ、共振点ｆｒ以外ではインピーダンスがほぼ一定となるように見える。
【００３２】
すなわち、ＩＤＴの電極指の本数を少なくすることにより、弾性表面波共振子は、ある一点の周波数で抵抗値の極小値を有し、その他の周波数では抵抗値がほぼ一定となる抵抗体のような働きをすることとなる。なお、このようなインピーダンス特性は、ＩＤＴの電極指の対数のパラメータを適宜設定することによっても実現することができる。
【００３３】
本実施例では、上記弾性表面波共振子が弾性表面波フィルタ部に並列に接続され、さらに弾性表面波共振子のインピーダンスの極小値の周波数すなわち共振点ｆｒが、弾性表面波フィルタ部の挿入損失が最小となる周波数に略一致されていることが好ましく、それによって通過帯域内の挿入損失が部分的に劣化され、通過帯域内全体の挿入損失の偏差が大きく改善される。
【００３４】
なお、弾性表面波共振子のインピーダンスは上記のように高インピーダンス側に移動しているため、通過帯域内におけるＶＳＷＲや通過帯域幅などにはほとんど悪影響はない。
【００３５】
弾性表面波フィルタ部に並列接続される弾性表面波共振子は、上述した説明からも明らかなように、従来用いられてきた弾性表面波共振子よりもＱ値が小さいことが望ましい。Ｑ値が大き過ぎると、通過帯域内にリップルが現れ、通過帯域内の挿入損失の偏差を逆に大きくする恐れがある。Ｑ値を変化させる設計パラメータとしては、ＩＤＴの電極指の本数、反射器及びＩＤＴのメタライゼーションレシオ、電極膜厚及び基板材料などの様々な条件が存在する。従って、これらのすべてについて、最適範囲を調査することは現実には不可能である。
【００３６】
そこで、弾性表面波共振子のＱ値によるリップルの変化を調べ、上記リップルの影響を抑制して通過帯域内の挿入損失のばらつきを低減し得るＱ値の最適範囲を求めた。結果を図８に示す。なお、図８の縦軸はリップルのレベルを示し、このリップルのレベルとは、弾性表面波フィルタの通過帯域中央に現れる弾性表面波共振子に基づくリップルが現れることによる減衰量周波数特性上の凹み量を言うものとする。
【００３７】
図８から明らかなように、弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下の場合には、リップルのレベルが従来例の帯域内挿入損失のばらつきである０．８１ｄＢ以下となっていることがわかる。すなわち、縦結合共振子型弾性表面波フィルタに弾性表面波共振子が並列接続され、該弾性表面波共振子の共振点を利用して通過帯域内の挿入損失の偏差を改善する場合、弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下であれば、従来例に比べて通過帯域内の挿入損失のばらつきを改善することができる。
【００３８】
なお、上記実施例では、１個の弾性表面波共振子１０４のみが弾性表面波フィルタ部１０１に並列に接続されていたが、弾性表面波フィルタ部に並列接続される弾性表面波共振子は複数であってもよい。図９は、２個の弾性表面波共振子１０４，１０４Ａが弾性表面波フィルタ部に並列に接続されている変形例を示す。このような変形例では、上記弾性表面波共振子１０４，１０４ＡのＱ値を合成したＱ値が１９０以下であればよい。
【００３９】
また、図１０に示すように、弾性表面波フィルタ部１０１に並列に接続されている弾性表面波共振子１０４に直列に弾性表面波共振子１０４Ｃが接続されている構成の場合においても、同様に弾性表面波共振子１０４，１０４ＣのＱ値の合成のＱ値が１９０以下であればよい。
【００４０】
なお、弾性表面波共振子を弾性表面波フィルタ部に並列に接続した構成は、例えば特開平７−０３０３６６号公報に記載のように従来より公知である。しかしながら、従来例において、弾性表面波共振子が並列接続されている理由は、通過帯域内の挿入損失を悪化させることなく、通過帯域外の減衰量を拡大するためであった。従って、並列に接続される弾性表面波共振子の共振点が通過帯域外の減衰量を拡大したい周波数に一致され、***振点が通過帯域内に存在するように構成されていた。
【００４１】
これに対して、本願発明では、通過帯域内の挿入損失の偏差を低減することを目的として弾性表面波共振子が並列に接続されている。従って、上記のように、並列接続される弾性表面波共振子の共振点が、通過帯域内に配置され、好ましくは通過帯域内の挿入損失が最小である周波数に略一致され、それによって挿入損失をあえて悪化させ、結果的に通過帯域内の挿入損失のばらつきが小さくされてる。従って、本願発明は、従来の弾性表面波共振子を弾性表面波フィルタ部に並列接続した構成とは、目的及び構成において全く異なるものであることを指摘しておく。
【００４２】
また、上記のように、並列接続される弾性表面波共振子では、ＩＤＴの電極指の本数が少なくても良いため、小型の弾性表面波共振子を用いることができる。従って、弾性表面波フィルタ全体の大きさをほとんど変えることなく、通過帯域内の挿入損失のばらつきを低減することができる。
【００４３】
図１１は、本発明の第２の実施例に係る弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。第２の実施例の弾性表面波フィルタにおいても、第１の実施例と同様に、特に図示はしないが、４０°±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板が用いられ、該基板上に図示の電極が構成されている。また、図１１から明らかなように、第２の実施例の弾性表面波フィルタの電極構造は、第１の実施例とほぼ同様である。もっとも、第２の実施例では、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１に並列接続される弾性表面波共振子２０４のＩＤＴ１２０の両側に反射器１２３，１２４が設けられている。その他の点については、第２の実施例の電極構造が第１の実施例と同様であるため、同一部分については、同一の参照番号を付することにより、その説明は省略する。
【００４４】
弾性表面波共振子２０４の詳細な設計を以下の通りとし、その他については第１の実施例の実験例と同様として、第２の実施例の弾性表面波フィルタを構成した。
【００４５】
弾性表面波共振子２０４の詳細な設計：
交差幅Ｗ：２．５λ
ＩＤＴの電極指の本数：１０１本
波長λ：２．０９μｍ
反射器の電極指の本数：１０本
ＩＤＴ−反射器の間隔（電極指中心間距離）ｘ：０．７０λ
ｄｕｔｙ：０．６０
電極膜厚：０．０８３λ
図１２に、弾性表面波共振子２０４のインピーダンス特性を示す。図１２から明らかなように、弾性表面波共振子２０４のインピーダンス特性では、共振点ｆｒ及び***振点ｆａの他に、副共振点ｆｃが発生している。副共振点ｆｃを、弾性表面波フィルタ部の挿入損失が最小となる周波数に略一致させることにより、通過帯域内の挿入損失を部分的に劣化させ、通過帯域内の挿入損失のばらつきをより一層改善することができる。さらに、本実施例では、共振点ｆｒの影響により、通過帯域低域側における帯域外減衰量が大きくなるという効果も得られる。
【００４６】
上記副共振点ｆｃは、上記のように弾性表面波共振子において、反射器１２３，１２４を設けることにより発生させ得る。また、副共振点ｆｃは、ＩＤＴ−反射器の電極指中心間距離ｘを変えることにより、その周波数位置や応答レベルを変化させることができる。図１３は、ＩＤＴ−反射器間隔ｘを０．５０λ〜０．７０λまで変化させた場合のインピーダンス特性を示し、図１４は０．８０〜１．００まで変化させた場合のインピーダンス特性を示す。
【００４７】
図１３及び図１４から明らかなように、ＩＤＴ−反射器間隔を０．５０λから大きくすることにより、副共振点ｆｃのレベルが大きくなり、さらに共振点ｆｒ側に副共振点ｆｃの位置がシフトしていくことがわかる。このように、ＩＤＴ−反射器間隔ｘを調整することにより、副共振点ｆｃの周波数位置及びレベルを調整することができる。
【００４８】
もっとも、通過帯域内の挿入損失の偏差を低減しようとする場合には、副共振点ｆｃのレベルが大き過ぎると逆に通過帯域内の挿入損失のばらつきが大きくなる恐れがある。従って、副共振点ｆｃのレベルが挿入損失の偏差を低減し得る範囲、すなわちＩＤＴ−反射器間隔を０．５０λ〜０．８０λを範囲とすることが望ましい。
【００４９】
ＩＤＴ−反射器間隔が１．００λまで大きくなると、共振点ｆｒが見えなくなり、副共振点ｆｃが共振点となり、さらに別の副共振点ｆｄが発生する。副共振点ｆｄは、ＩＤＴ−反射器間隔を、１．１０λ、１．２０λ、………とさらに大きくしてくと、副共振点ｆｃと同様に変化し、１．５０λまで大きくされると、別の副共振点が発生することになる。従って、副共振点による効果は、ＩＤＴ−反射器間隔の０．５０λ周期で得られるため、ＩＤＴ−反射器間隔の好ましい範囲はλの[（０．５０〜０．８０）＋０．５０ｎ]倍となる。（但し、ｎは、−１、０、１、２、………である。）
【００５０】
第２の実施例では、上記副共振点の周波数位置及びレベルの調整方法として、ＩＤＴ−反射器間隔を変化させたが、他の方法を用いてもよい。例えば、ＩＤＴを２つ以上のＩＤＴ部に分割し、分割されたＩＤＴ部同士が隣り合う電極指中心間距離を調整しても良い。また、反射器を２つ以上の反射器部に分割し、分割された反射器部同士が隣り合う電極指中心間距離を調整しても良い。さらに、ＩＤＴと反射器が隣り合う部分における数本の電極指のピッチあるいはｄｕｔｙを他の電極指と異ならせることによっても、副共振点の周波数及びレベルを調整することができる。
【００５１】
図１５は、第３の実施例の弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。第３の実施例では縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴが、一対の平衡信号端子３０１，３０２に接続されており、その他の点は第１の実施例と同様に構成されている。このように、一対の平衡信号端子３０１，３０２に縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴを接続することにより、不平衡信号端子としての入力端子１２１と、平衡信号端子３０１，３０２を有する、平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタが構成されている。
【００５２】
第３の実施例は、上記平衡−不平衡変換機能を有することを除いては第１の実施例と同様に構成されている。従って、第３の実施例によれば、通過帯域内の挿入損失の偏差の小さい、平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。
【００５３】
なお、図１５において、縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴ１０６が一対の平衡信号端子３０１，３０２に接続されているが、図１６または図１７に示すように、両側のＩＤＴ１０５，１０７が一対の平衡信号端子３０１，３０２に接続されていてもよい。また、図１７において、３０５，３０５Ａは弾性表面波共振子であり、弾性表面波共振子３０５，３０５Ａは、それぞれ、ＩＤＴ１０５，１０７の一端と平衡信号端子３０１，３０２との間に直列に接続されている。
【００５４】
また、図１８に示すように２個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１，１０１Ａが並列接続され、各縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１，１０１Ａが、それぞれ、一対の平衡信号端子３０１，３０２に接続されている構成であってもよい。なお、図１８示す構成においては、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１，１０１Ａの中央のＩＤＴと平衡信号端子３０１，３０２との間に、それぞれ、弾性表面波共振子３０５，３０５Ａが直列に接続されている。図１６〜図１８に示す各変形例においても、その他の点は第１の実施例と同様に構成されているため、通過帯域内の挿入損失の偏差を改善することができ、第３の実施例と同様に平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。
【００５５】
第１〜第３の実施例では、圧電基板として、４０°±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板が用いられたが、本発明では、圧電基板を構成する材料はこれに限定されない。例えば、６４°〜７２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3基板、４１°ＹカットＸ伝搬ＬａＮｂＯ3基板などを用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、第１〜第３の実施例では、３個のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部が用いられたが、本発明においては、弾性表面波フィルタ部は、２個のＩＤＴもしくは４個以上のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタであってもよい。また、縦結合共振子型弾性表面波フィルタに限らず、弾性表面波フィルタ部は、横結合共振子型弾性表面波フィルタ、トランスバーサル型弾性表面波フィルタなどであってもよい。
【００５７】
また、第１の実施例では、並列接続されている弾性表面波共振子１０４の他に弾性表面波フィルタ部に直列に接続されている弾性表面波共振子１０２，１０３が用いられているが、直列接続されている弾性表面波共振子は特に設けられずともよい。すなわち、並列接続されている弾性表面波共振子が少なくとも１つ以上配置されており、該弾性表面波共振子の共振点が弾性表面波フィルタの通過帯域内に配置されてさえおればよい。
【００５８】
図１９は、本発明に係る弾性表面波フィルタを用いた通信機１６０を説明するための各概略ブロック図である。
図１９において、アンテナ１６１に、デュプレクサ１６２が接続されている。デュプレクサ１６２と受信側ミキサ１６３との間に、ＲＦ段を構成する弾性表面波フィルタ１６４及び増幅器１６５が接続されている。さらにミキサ１６３にＩＦ段の表面波フィルタ１６９が接続されている。また、デュプレクサ１６２と送信側のミキサ１６６との間には、ＲＦ段を構成する増幅器１６７及び弾性表面波フィルタ１６８が接続されている。
【００５９】
上記通信機１６０における弾性表面波フィルタ１６４，１６８として本発明に従って構成された弾性表面波フィルタを好適に用いることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る弾性表面波フィルタでは、圧電基板上に弾性表面波フィルタ部と、該弾性表面波フィルタ部に並列に接続された少なくとも１つの弾性表面波共振子とが構成されており、弾性表面波共振子の共振周波数が、弾性表面波フィルタ部の通過帯域内のもっとも挿入損失が小さい周波数に略一致されているため、該弾性表面波共振子の共振点における応答を利用して、通過帯域内における挿入損失の偏差が小さくされる。
【００６２】
また、上記弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下とされているので、上述した実験例から明らかなように弾性表面波共振子によるリップルの影響を受けることなく、通過帯域内の挿入損失の偏差をより一層効果的に改善することができる。
【００６３】
第２の発明に係る弾性表面波フィルタにおいては、圧電基板上に弾性表面波フィルタ部と、該弾性表面波フィルタ部に並列に接続された少なくとも１つの弾性表面波共振子とが構成されており、該弾性表面波共振子の副共振点が、弾性表面波フィルタ部の通過帯域内のもっとも挿入損失が小さい周波数に略一致されているので、第１の発明の場合と同様に、従来例に比べて通過帯域内における挿入損失のばらつきが低減される。
【００６５】
また、第２の発明においては、弾性表面波共振子のＩＤＴと反射器の電極指間中心間距離がＩＤＴの電極指ピッチで定めされる波長の[（０．５０〜０．８０）＋０．５０ｎ]倍（但し、ｎは−１、０、１、２、………）とされているので、より一層効果的に通過帯域内の挿入損失の偏差を低減することができる。
【００６６】
第１，第２の発明に係る弾性表面波フィルタにおいては、一対の平衡信号端子と１つの不平衡信号端子とを有し、平衡−不平衡変換機能を有するように構成されてもよく、その場合には、本発明に従って通過帯域内挿入損失の偏差が小さい、かつ平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。
【００６７】
本発明に係る通信機では、本発明に従って構成された弾性表面波フィルタが帯域フィルタとして備えられているので、通過帯域内の挿入損失が小さい帯域フィルタを有する、良好な送信もしくは受信特性を有する通信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図。
【図２】第１の実施例の弾性表面波フィルタの周波数−振幅特性を示す図。
【図３】第１の実施例の弾性表面波フィルタの周波数−ＶＳＷＲ特性を示す図。
【図４】第１の実施例との比較のために用意された従来例の弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図。
【図５】図４に示した従来例の周波数−振幅特性を示す図。
【図６】図４に示した従来例の周波数−ＶＳＷＲ特性を示す図。
【図７】弾性表面波共振子のＩＤＴの電極指の本数を変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図。
【図８】弾性表面波共振子のＱ値による通過帯域内に現れるリップルの変化を示す図。
【図９】第１の実施例の弾性表面波フィルタの変形例を説明するための模式的平面図。
【図１０】第１の実施例の弾性表面波フィルタの他の変形例を説明するための模式的平面図。
【図１１】第２の実施例の弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図。
【図１２】第２の実施例で用いられている弾性表面波共振子のインピーダンス特性を示す図。
【図１３】ＩＤＴ−反射器間の間隔によるインピーダンス特性の変化の一例を示す図。
【図１４】ＩＤＴ−反射器間の間隔によるインピーダンス特性の変化の他の例を示す図。
【図１５】第３の実施例に係る弾性表面波フィルタの電極構造を説明するための模式的平面図。
【図１６】第３の実施例の弾性表面波フィルタの変形例の電極構造を示す模式的平面図。
【図１７】第３の実施例の弾性表面波フィルタの他の変形例の電極構造を示す模式的平面図。
【図１８】第３の実施例の弾性表面波フィルタのさらに他の変形例の電極構造を示す模式的平面図。
【図１９】本発明に係る弾性表面波フィルタが用いられている通信機を説明するための概略ブロック図。
【符号の説明】
１…弾性表面波フィルタ
２…圧電基板
１０１…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
１０２，１０３…弾性表面波共振子
１０４，１０４Ａ，１０４Ｃ…（並列接続されている）弾性表面波共振子
１０５〜１０７…ＩＤＴ
１０８，１０９…反射器
１２１…入力信号端子
１６０…通信機
１６１…アンテナ
１６２…デュプレクサ
１６３，１６６…ミキサ
１６４…弾性表面波フィルタ
１６５…増幅器
１６７…増幅器
１６８…弾性表面波フィルタ
１６９…表面波フィルタ
２０４…弾性表面波共振子
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯域フィルタとして用いられる弾性表面波フィルタ及び該弾性表面波フィルタを有する通信機に関し、より詳細には、圧電基板上に弾性表面波フィルタ部と、該弾性表面波フィルタ部に電気的に接続された弾性表面波共振子とを備える弾性表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話システムでは、加入者の増加及びサービスの多様化に伴って、使用周波数の広いシステムが増えてきている。このため、携帯電話器のＲＦ段のバンドパスフィルタとして広く用いられている弾性表面波フィルタにおいても、通過帯域幅の拡大が強く求められている。
【０００３】
他方、携帯電話器の感度は、どの周波数チャネルを使用した場合であっても一定であることが望ましい。従って、通過帯域内における挿入損失のばらつきが小さいことが強く求められている。
【０００４】
従来、携帯電話器のＲＦ段のバンドパスフィルタとして用いられる弾性表面波フィルタとして、縦結合共振子型弾性表面波フィルタが広く用いられている。特開平５−２６７９９０号公報には、縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、通過帯域幅の拡大及び挿入損失の低減を果たすための構造が開示されている。ここでは、電気機械結合係数の大きな６４°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3基板上に、３個のＩＤＴが配置されており、ＩＤＴ同士の互いに隣接する電極指中心間距離をλ／４とすることにより、通過帯域幅の拡大が図られるとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、通過帯域幅を広げようとした場合、通過帯域における挿入損失の平坦性が悪くなるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、平衡−不平衡変換機能に対応し得る縦結合共振子型弾性表面波フィルタであって、通過帯域内の挿入損失の平坦性を高めることができ、さらに温度変化によりフィルタ特性が変化した場合であっても、通過帯域内における挿入損失のばらつきを小さくすることができる、弾性表面波フィルタ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明の広い局面によれば、圧電基板と、前記圧電基板上において、弾性表面波伝搬方向に沿って配置された少なくとも２個のＩＤＴを有する弾性表面波フィルタ部と、入力端または出力端と弾性表面波フィルタ部との間において、前記弾性表面波フィルタ部に電気的に並列に接続された少なくとも１つの弾性表面波共振子とを備え、該弾性表面波共振子の共振点が前記弾性表面波フィルタ部の通過帯域内の最も挿入損失が小さい周波数に略一致されており、かつ前記弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下である、弾性表面波フィルタが提供される。
【０００９】
本願の第２の発明の広い局面によれば、圧電基板と、前記圧電基板上において、弾性表面波伝搬方向に沿って配置された少なくとも２個のＩＤＴを有する弾性表面波フィルタ部と、前記圧電基板上に構成されており、前記弾性表面波フィルタ部と入出力端との間に接続されており、前記弾性表面波フィルタ部と電気的に並列に接続されている少なくとも１つの弾性表面波共振子とを備え、前記弾性表面波共振子の副共振点が、前記弾性表面波フィルタ部の通過帯域内の最も挿入損失が小さい周波数に略一致されており、かつ前記弾性表面波共振子が、ＩＤＴと、ＩＤＴの表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを備え、前記ＩＤＴと反射器とが隣り合う部分の電極指中心間距離が、前記ＩＤＴの電極指ピッチで定められる波長の [ （０．５０〜０．８０）＋０．５０ｎ ] 倍（但し、ｎは−１、０、１、２………）である、弾性表面波フィルタが提供される。
【００１２】
第１，第２の他の特定の局面では、一対の平衡信号端子と、一つの不平衡信号端子とが備えられており、平衡−不平衡変換機能を有するように構成される。
本発明に係る通信機は、第１または第２の発明に係る弾性表面波フィルタを帯域フィルタとして備えることを特徴とし、それによって平衡−不平衡変換機能を持たせることができ、かつ通過帯域内の挿入損失の平坦性に優れており、温度変化によりフィルタ特性の変動が少ない帯域フィルタを備えた、通信機を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施例に係る弾性表面波フィルタ１の模式的平面図である。
なお、本実施例及び以下の実施例ではＰＣＳ用送信フィルタとして用いられる弾性表面波フィルタを例にとり説明する。
【００１５】
本実施例では、４０°±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板からなる圧電基板２が用いられている。この圧電基板２上に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１と、弾性表面波共振子１０２，１０３，１０４がＡｌ電極により構成されている。弾性表面波共振子１０２，１０３は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１と入力信号端子１２１との間において互いに直列に接続されている。また、弾性表面波共振子１０４は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０１の入力端側において、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０１に並列に接続されている。すなわち入力端子とアース電位との間に弾性表面波共振子１０４が接続されている。
【００１６】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１では、表面波伝搬方向に沿ってＩＤＴ１０５〜１０７が配置されており、ＩＤＴ１０５〜１０７が形成されている領域の両側に反射器１０８，１０９が形成されている。
【００１７】
図１から明らかなように、ＩＤＴ１０５とＩＤＴ１０６との間隔、及びＩＤＴ１０６とＩＤＴ１０７との間の間隔の両側の電極指のピッチが、ＩＤＴ１０５〜１０７の他の部分の電極指のピッチよりも狭くされている。すなわち、ＩＤＴ１０５〜１０７は、ＩＤＴ同士が隣接する部分において複数本の狭ピッチ電極指を有する。
【００１８】
中央のＩＤＴ１０６の一端が出力端子１２２に、他端がアース電位に接続されている。また、ＩＤＴ１０５，１０７の一端が弾性表面波共振子１０２，１０３を介して入力端子１２１に、各他端がアース電位に接続されている。
【００１９】
なお、図１では、図を簡潔とするために、電極指の本数は実際よりも少なくされている。
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１の具体的な仕様は以下の通りである。
【００２０】
上記狭ピッチ電極指のピッチで定められる波長をλＩ２、その他の電極指のピッチで定められる波長をλＩ１とする。
ＩＤＴ１０５〜１０７において、交差幅Ｗは６０．６λＩ１、ＩＤＴの電極指の本数（ＩＤＴ１０５、１０６、１０７の順）：２９（４）／（４）４４（４）／（４）２９本（カッコ内は狭ピッチ電極指の本数）
ＩＤＴ波長λＩ１：２．０６μｍ、λＩ２：１．８８μｍ
反射器波長λＲ：２．０７μｍ
反射器の電極指の本数：１００本
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔ｙ（電極指中心距離）：０．５０λＩ２
ＩＤＴ−反射器間隔（電極指中心距離）：０．５０λＲ
ｄｕｔｙ：０．６０（ＩＤＴ、反射器共）
電極膜厚：０．０８０λＩ１
【００２１】
他方、弾性表面波共振子１０２の詳細な設計は以下の通りである。
交差幅Ｗ：４９．１λ
ＩＤＴの電極指の本数：４０１本
波長λ（ＩＤＴ、反射器共）：２．０４μｍ
反射器の電極指の本数：３０本
ＩＤＴ−反射器間隔（電極指中心間距離）：０．５０λ
ｄｕｔｙ：０．６０（ＩＤＴ反射器共）
電極膜厚：０．０８０λ
【００２２】
また、弾性表面波共振子１０３の詳細な設計は以下の通りである。
交差幅Ｗ：４０．６λ
ＩＤＴの電極指の本数：２４１本
波長λ（ＩＤＴ、反射器共）：１．９７μｍ
反射器の電極指の本数：３０本
ＩＤＴ−反射器間隔（電極指中心間距離）：０．５０λ
ｄｕｔｙ：０．６０（ＩＤＴ反射器共）
電極膜厚：０．０８４λ
【００２３】
また、弾性表面波共振子の１０４の詳細な設計は以下の通りである。
交差幅Ｗ：２．５λ
ＩＤＴの電極指の本数：３１本
波長λ：１．９９μｍ
ｄｕｔｙ：０．６０
電極膜厚：０．０８３λ
本実施例の弾性表面波フィルタの周波数−振幅特性を図２に、周波数−ＶＳＷＲ特性を図３に示す。
【００２４】
比較のために、図４に示す弾性表面波フィルタ５０１を用意した。弾性表面波フィルタ５０１は、上記実施例の弾性表面波フィルタ１から、弾性表面波共振子１０４を除去したことを除いては、同様に構成されている。なお、この図４に示した弾性表面波フィルタ５０１を、以下、従来例と表記する。
【００２５】
上記従来例の弾性表面波フィルタ５０１の周波数−振幅特性を図５に、周波数−ＶＳＷＲ特性を図６に示す。
なお、図２及び図５において、破線は、縦軸の挿入損失を縦軸の右側のスケールで拡大して示した特性である。また、図３及び図６におけるＳ１１及びＳ２２は、それぞれ、入力側のＶＳＷＲ及び出力側のＶＳＷＲを示す。
【００２６】
図２及び図５から明らかなように、本実施例の弾性表面波フィルタでは、従来例の弾性表面波フィルタの場合に比べて、通過帯域内における凹凸が小さくなり、挿入損失の平坦性が向上していることがわかる。より具体的には、ＰＣＳ送信用フィルタの周波数範囲１９３０〜１９９０ＭＨｚにおいて、従来例では通過帯域内の挿入損失の偏差は０．８１ｄＢであるのに対し、実施例１では０．４８ｄＢであり、０．３３ｄＢ改善されている。
【００２７】
また、通過帯域内の最小挿入損失は、本実施例では従来例に比べて約０．５５ｄＢ大きくなっていることがわかる。最小挿入損失が小さい場合には、常温において通過帯域内における挿入損失の偏差が小さくとも、温度変化が与えられると通過帯域内の挿入損失の偏差が大きくなる。これに対して、本実施例では、通過帯域内の最小挿入損失が大きいので、温度変化が与えられた場合に周波数−振幅特性が変化したとしても、通過帯域内の挿入損失の偏差は従来例に比べて小さくなる。従って、この点においても、本実施例によれば、従来例に比べて通過帯域における挿入損失の偏差の低減を図ることができる。
【００２８】
また、本実施例では、従来例に比べて通過帯域幅自体はほとんど変化しない。さらに、図３と図６とを比較すれば明らかなように、本実施例における通過帯域内のＶＳＷＲの最大値は、従来例と同様であることがわかる。
【００２９】
すなわち、本実施例では、弾性表面波フィルタ部１０１の通過帯域内に共振点を有する弾性表面波共振子１０４が弾性表面波フィルタ部１０１に並列に接続されることにより、従来例に比べて、通過帯域幅やＶＳＷＲをほとんど劣化させることなく、通過帯域内の挿入損失のばらつきを低減することができる。
【００３０】
図７を参照して、本発明の原理を説明する。
本実施例で用いられた弾性表面波共振子１０４において、ＩＤＴの電極指の本数を２０１本、１４１本、８１本及び２１本とそれぞれ変更し、他の設計パラメータを変更することなく複数の弾性表面波共振子を作製した。これらの弾性表面波共振子のインピーダンス特性を図７に示す。
【００３１】
弾性表面波共振子のインピーダンス特性では、共振点ｆｒと***振点ｆａとが現れるが、弾性表面波共振子のＩＤＴの電極指の本数を少なくすることにより、弾性表面波共振子のＱ値が小さくなり、図７に示されているように、共振点ｆｒ及び***振点ｆａにおけるピークが鈍くなる。また、ＩＤＴの電極指の本数を減らすと、インピーダンス特性は、全体的に高インピーダンス側に移動する。したがって、ＩＤＴの電極指の本数が２１本とされている場合には、インピーダンス特性上において***振点ｆａがほとんど明確に現れず、共振点ｆｒのみが明瞭に現れ、共振点ｆｒ以外ではインピーダンスがほぼ一定となるように見える。
【００３２】
すなわち、ＩＤＴの電極指の本数を少なくすることにより、弾性表面波共振子は、ある一点の周波数で抵抗値の極小値を有し、その他の周波数では抵抗値がほぼ一定となる抵抗体のような働きをすることとなる。なお、このようなインピーダンス特性は、ＩＤＴの電極指の対数のパラメータを適宜設定することによっても実現することができる。
【００３３】
本実施例では、上記弾性表面波共振子が弾性表面波フィルタ部に並列に接続され、さらに弾性表面波共振子のインピーダンスの極小値の周波数すなわち共振点ｆｒが、弾性表面波フィルタ部の挿入損失が最小となる周波数に略一致されていることが好ましく、それによって通過帯域内の挿入損失が部分的に劣化され、通過帯域内全体の挿入損失の偏差が大きく改善される。
【００３４】
なお、弾性表面波共振子のインピーダンスは上記のように高インピーダンス側に移動しているため、通過帯域内におけるＶＳＷＲや通過帯域幅などにはほとんど悪影響はない。
【００３５】
弾性表面波フィルタ部に並列接続される弾性表面波共振子は、上述した説明からも明らかなように、従来用いられてきた弾性表面波共振子よりもＱ値が小さいことが望ましい。Ｑ値が大き過ぎると、通過帯域内にリップルが現れ、通過帯域内の挿入損失の偏差を逆に大きくする恐れがある。Ｑ値を変化させる設計パラメータとしては、ＩＤＴの電極指の本数、反射器及びＩＤＴのメタライゼーションレシオ、電極膜厚及び基板材料などの様々な条件が存在する。従って、これらのすべてについて、最適範囲を調査することは現実には不可能である。
【００３６】
そこで、弾性表面波共振子のＱ値によるリップルの変化を調べ、上記リップルの影響を抑制して通過帯域内の挿入損失のばらつきを低減し得るＱ値の最適範囲を求めた。結果を図８に示す。なお、図８の縦軸はリップルのレベルを示し、このリップルのレベルとは、弾性表面波フィルタの通過帯域中央に現れる弾性表面波共振子に基づくリップルが現れることによる減衰量周波数特性上の凹み量を言うものとする。
【００３７】
図８から明らかなように、弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下の場合には、リップルのレベルが従来例の帯域内挿入損失のばらつきである０．８１ｄＢ以下となっていることがわかる。すなわち、縦結合共振子型弾性表面波フィルタに弾性表面波共振子が並列接続され、該弾性表面波共振子の共振点を利用して通過帯域内の挿入損失の偏差を改善する場合、弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下であれば、従来例に比べて通過帯域内の挿入損失のばらつきを改善することができる。
【００３８】
なお、上記実施例では、１個の弾性表面波共振子１０４のみが弾性表面波フィルタ部１０１に並列に接続されていたが、弾性表面波フィルタ部に並列接続される弾性表面波共振子は複数であってもよい。図９は、２個の弾性表面波共振子１０４，１０４Ａが弾性表面波フィルタ部に並列に接続されている変形例を示す。このような変形例では、上記弾性表面波共振子１０４，１０４ＡのＱ値を合成したＱ値が１９０以下であればよい。
【００３９】
また、図１０に示すように、弾性表面波フィルタ部１０１に並列に接続されている弾性表面波共振子１０４に直列に弾性表面波共振子１０４Ｃが接続されている構成の場合においても、同様に弾性表面波共振子１０４，１０４ＣのＱ値の合成のＱ値が１９０以下であればよい。
【００４０】
なお、弾性表面波共振子を弾性表面波フィルタ部に並列に接続した構成は、例えば特開平７−０３０３６６号公報に記載のように従来より公知である。しかしながら、従来例において、弾性表面波共振子が並列接続されている理由は、通過帯域内の挿入損失を悪化させることなく、通過帯域外の減衰量を拡大するためであった。従って、並列に接続される弾性表面波共振子の共振点が通過帯域外の減衰量を拡大したい周波数に一致され、***振点が通過帯域内に存在するように構成されていた。
【００４１】
これに対して、本願発明では、通過帯域内の挿入損失の偏差を低減することを目的として弾性表面波共振子が並列に接続されている。従って、上記のように、並列接続される弾性表面波共振子の共振点が、通過帯域内に配置され、好ましくは通過帯域内の挿入損失が最小である周波数に略一致され、それによって挿入損失をあえて悪化させ、結果的に通過帯域内の挿入損失のばらつきが小さくされてる。従って、本願発明は、従来の弾性表面波共振子を弾性表面波フィルタ部に並列接続した構成とは、目的及び構成において全く異なるものであることを指摘しておく。
【００４２】
また、上記のように、並列接続される弾性表面波共振子では、ＩＤＴの電極指の本数が少なくても良いため、小型の弾性表面波共振子を用いることができる。従って、弾性表面波フィルタ全体の大きさをほとんど変えることなく、通過帯域内の挿入損失のばらつきを低減することができる。
【００４３】
図１１は、本発明の第２の実施例に係る弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。第２の実施例の弾性表面波フィルタにおいても、第１の実施例と同様に、特に図示はしないが、４０°±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板が用いられ、該基板上に図示の電極が構成されている。また、図１１から明らかなように、第２の実施例の弾性表面波フィルタの電極構造は、第１の実施例とほぼ同様である。もっとも、第２の実施例では、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１に並列接続される弾性表面波共振子２０４のＩＤＴ１２０の両側に反射器１２３，１２４が設けられている。その他の点については、第２の実施例の電極構造が第１の実施例と同様であるため、同一部分については、同一の参照番号を付することにより、その説明は省略する。
【００４４】
弾性表面波共振子２０４の詳細な設計を以下の通りとし、その他については第１の実施例の実験例と同様として、第２の実施例の弾性表面波フィルタを構成した。
【００４５】
弾性表面波共振子２０４の詳細な設計：
交差幅Ｗ：２．５λ
ＩＤＴの電極指の本数：１０１本
波長λ：２．０９μｍ
反射器の電極指の本数：１０本
ＩＤＴ−反射器の間隔（電極指中心間距離）ｘ：０．７０λ
ｄｕｔｙ：０．６０
電極膜厚：０．０８３λ
図１２に、弾性表面波共振子２０４のインピーダンス特性を示す。図１２から明らかなように、弾性表面波共振子２０４のインピーダンス特性では、共振点ｆｒ及び***振点ｆａの他に、副共振点ｆｃが発生している。副共振点ｆｃを、弾性表面波フィルタ部の挿入損失が最小となる周波数に略一致させることにより、通過帯域内の挿入損失を部分的に劣化させ、通過帯域内の挿入損失のばらつきをより一層改善することができる。さらに、本実施例では、共振点ｆｒの影響により、通過帯域低域側における帯域外減衰量が大きくなるという効果も得られる。
【００４６】
上記副共振点ｆｃは、上記のように弾性表面波共振子において、反射器１２３，１２４を設けることにより発生させ得る。また、副共振点ｆｃは、ＩＤＴ−反射器の電極指中心間距離ｘを変えることにより、その周波数位置や応答レベルを変化させることができる。図１３は、ＩＤＴ−反射器間隔ｘを０．５０λ〜０．７０λまで変化させた場合のインピーダンス特性を示し、図１４は０．８０〜１．００まで変化させた場合のインピーダンス特性を示す。
【００４７】
図１３及び図１４から明らかなように、ＩＤＴ−反射器間隔を０．５０λから大きくすることにより、副共振点ｆｃのレベルが大きくなり、さらに共振点ｆｒ側に副共振点ｆｃの位置がシフトしていくことがわかる。このように、ＩＤＴ−反射器間隔ｘを調整することにより、副共振点ｆｃの周波数位置及びレベルを調整することができる。
【００４８】
もっとも、通過帯域内の挿入損失の偏差を低減しようとする場合には、副共振点ｆｃのレベルが大き過ぎると逆に通過帯域内の挿入損失のばらつきが大きくなる恐れがある。従って、副共振点ｆｃのレベルが挿入損失の偏差を低減し得る範囲、すなわちＩＤＴ−反射器間隔を０．５０λ〜０．８０λを範囲とすることが望ましい。
【００４９】
ＩＤＴ−反射器間隔が１．００λまで大きくなると、共振点ｆｒが見えなくなり、副共振点ｆｃが共振点となり、さらに別の副共振点ｆｄが発生する。副共振点ｆｄは、ＩＤＴ−反射器間隔を、１．１０λ、１．２０λ、………とさらに大きくしてくと、副共振点ｆｃと同様に変化し、１．５０λまで大きくされると、別の副共振点が発生することになる。従って、副共振点による効果は、ＩＤＴ−反射器間隔の０．５０λ周期で得られるため、ＩＤＴ−反射器間隔の好ましい範囲はλの[（０．５０〜０．８０）＋０．５０ｎ]倍となる。（但し、ｎは、−１、０、１、２、………である。）
【００５０】
第２の実施例では、上記副共振点の周波数位置及びレベルの調整方法として、ＩＤＴ−反射器間隔を変化させたが、他の方法を用いてもよい。例えば、ＩＤＴを２つ以上のＩＤＴ部に分割し、分割されたＩＤＴ部同士が隣り合う電極指中心間距離を調整しても良い。また、反射器を２つ以上の反射器部に分割し、分割された反射器部同士が隣り合う電極指中心間距離を調整しても良い。さらに、ＩＤＴと反射器が隣り合う部分における数本の電極指のピッチあるいはｄｕｔｙを他の電極指と異ならせることによっても、副共振点の周波数及びレベルを調整することができる。
【００５１】
図１５は、第３の実施例の弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。第３の実施例では縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴが、一対の平衡信号端子３０１，３０２に接続されており、その他の点は第１の実施例と同様に構成されている。このように、一対の平衡信号端子３０１，３０２に縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴを接続することにより、不平衡信号端子としての入力端子１２１と、平衡信号端子３０１，３０２を有する、平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタが構成されている。
【００５２】
第３の実施例は、上記平衡−不平衡変換機能を有することを除いては第１の実施例と同様に構成されている。従って、第３の実施例によれば、通過帯域内の挿入損失の偏差の小さい、平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。
【００５３】
なお、図１５において、縦結合共振子型弾性表面波フィルタの中央のＩＤＴ１０６が一対の平衡信号端子３０１，３０２に接続されているが、図１６または図１７に示すように、両側のＩＤＴ１０５，１０７が一対の平衡信号端子３０１，３０２に接続されていてもよい。また、図１７において、３０５，３０５Ａは弾性表面波共振子であり、弾性表面波共振子３０５，３０５Ａは、それぞれ、ＩＤＴ１０５，１０７の一端と平衡信号端子３０１，３０２との間に直列に接続されている。
【００５４】
また、図１８に示すように２個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１，１０１Ａが並列接続され、各縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１，１０１Ａが、それぞれ、一対の平衡信号端子３０１，３０２に接続されている構成であってもよい。なお、図１８示す構成においては、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１０１，１０１Ａの中央のＩＤＴと平衡信号端子３０１，３０２との間に、それぞれ、弾性表面波共振子３０５，３０５Ａが直列に接続されている。図１６〜図１８に示す各変形例においても、その他の点は第１の実施例と同様に構成されているため、通過帯域内の挿入損失の偏差を改善することができ、第３の実施例と同様に平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。
【００５５】
第１〜第３の実施例では、圧電基板として、４０°±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板が用いられたが、本発明では、圧電基板を構成する材料はこれに限定されない。例えば、６４°〜７２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3基板、４１°ＹカットＸ伝搬ＬａＮｂＯ3基板などを用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、第１〜第３の実施例では、３個のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部が用いられたが、本発明においては、弾性表面波フィルタ部は、２個のＩＤＴもしくは４個以上のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタであってもよい。また、縦結合共振子型弾性表面波フィルタに限らず、弾性表面波フィルタ部は、横結合共振子型弾性表面波フィルタ、トランスバーサル型弾性表面波フィルタなどであってもよい。
【００５７】
また、第１の実施例では、並列接続されている弾性表面波共振子１０４の他に弾性表面波フィルタ部に直列に接続されている弾性表面波共振子１０２，１０３が用いられているが、直列接続されている弾性表面波共振子は特に設けられずともよい。すなわち、並列接続されている弾性表面波共振子が少なくとも１つ以上配置されており、該弾性表面波共振子の共振点が弾性表面波フィルタの通過帯域内に配置されてさえおればよい。
【００５８】
図１９は、本発明に係る弾性表面波フィルタを用いた通信機１６０を説明するための各概略ブロック図である。
図１９において、アンテナ１６１に、デュプレクサ１６２が接続されている。デュプレクサ１６２と受信側ミキサ１６３との間に、ＲＦ段を構成する弾性表面波フィルタ１６４及び増幅器１６５が接続されている。さらにミキサ１６３にＩＦ段の表面波フィルタ１６９が接続されている。また、デュプレクサ１６２と送信側のミキサ１６６との間には、ＲＦ段を構成する増幅器１６７及び弾性表面波フィルタ１６８が接続されている。
【００５９】
上記通信機１６０における弾性表面波フィルタ１６４，１６８として本発明に従って構成された弾性表面波フィルタを好適に用いることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る弾性表面波フィルタでは、圧電基板上に弾性表面波フィルタ部と、該弾性表面波フィルタ部に並列に接続された少なくとも１つの弾性表面波共振子とが構成されており、弾性表面波共振子の共振周波数が、弾性表面波フィルタ部の通過帯域内のもっとも挿入損失が小さい周波数に略一致されているため、該弾性表面波共振子の共振点における応答を利用して、通過帯域内における挿入損失の偏差が小さくされる。
【００６２】
また、上記弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下とされているので、上述した実験例から明らかなように弾性表面波共振子によるリップルの影響を受けることなく、通過帯域内の挿入損失の偏差をより一層効果的に改善することができる。
【００６３】
第２の発明に係る弾性表面波フィルタにおいては、圧電基板上に弾性表面波フィルタ部と、該弾性表面波フィルタ部に並列に接続された少なくとも１つの弾性表面波共振子とが構成されており、該弾性表面波共振子の副共振点が、弾性表面波フィルタ部の通過帯域内のもっとも挿入損失が小さい周波数に略一致されているので、第１の発明の場合と同様に、従来例に比べて通過帯域内における挿入損失のばらつきが低減される。
【００６５】
また、第２の発明においては、弾性表面波共振子のＩＤＴと反射器の電極指間中心間距離がＩＤＴの電極指ピッチで定めされる波長の[（０．５０〜０．８０）＋０．５０ｎ]倍（但し、ｎは−１、０、１、２、………）とされているので、より一層効果的に通過帯域内の挿入損失の偏差を低減することができる。
【００６６】
第１，第２の発明に係る弾性表面波フィルタにおいては、一対の平衡信号端子と１つの不平衡信号端子とを有し、平衡−不平衡変換機能を有するように構成されてもよく、その場合には、本発明に従って通過帯域内挿入損失の偏差が小さい、かつ平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。
【００６７】
本発明に係る通信機では、本発明に従って構成された弾性表面波フィルタが帯域フィルタとして備えられているので、通過帯域内の挿入損失が小さい帯域フィルタを有する、良好な送信もしくは受信特性を有する通信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図。
【図２】第１の実施例の弾性表面波フィルタの周波数−振幅特性を示す図。
【図３】第１の実施例の弾性表面波フィルタの周波数−ＶＳＷＲ特性を示す図。
【図４】第１の実施例との比較のために用意された従来例の弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図。
【図５】図４に示した従来例の周波数−振幅特性を示す図。
【図６】図４に示した従来例の周波数−ＶＳＷＲ特性を示す図。
【図７】弾性表面波共振子のＩＤＴの電極指の本数を変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図。
【図８】弾性表面波共振子のＱ値による通過帯域内に現れるリップルの変化を示す図。
【図９】第１の実施例の弾性表面波フィルタの変形例を説明するための模式的平面図。
【図１０】第１の実施例の弾性表面波フィルタの他の変形例を説明するための模式的平面図。
【図１１】第２の実施例の弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図。
【図１２】第２の実施例で用いられている弾性表面波共振子のインピーダンス特性を示す図。
【図１３】ＩＤＴ−反射器間の間隔によるインピーダンス特性の変化の一例を示す図。
【図１４】ＩＤＴ−反射器間の間隔によるインピーダンス特性の変化の他の例を示す図。
【図１５】第３の実施例に係る弾性表面波フィルタの電極構造を説明するための模式的平面図。
【図１６】第３の実施例の弾性表面波フィルタの変形例の電極構造を示す模式的平面図。
【図１７】第３の実施例の弾性表面波フィルタの他の変形例の電極構造を示す模式的平面図。
【図１８】第３の実施例の弾性表面波フィルタのさらに他の変形例の電極構造を示す模式的平面図。
【図１９】本発明に係る弾性表面波フィルタが用いられている通信機を説明するための概略ブロック図。
【符号の説明】
１…弾性表面波フィルタ
２…圧電基板
１０１…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
１０２，１０３…弾性表面波共振子
１０４，１０４Ａ，１０４Ｃ…（並列接続されている）弾性表面波共振子
１０５〜１０７…ＩＤＴ
１０８，１０９…反射器
１２１…入力信号端子
１６０…通信機
１６１…アンテナ
１６２…デュプレクサ
１６３，１６６…ミキサ
１６４…弾性表面波フィルタ
１６５…増幅器
１６７…増幅器
１６８…弾性表面波フィルタ
１６９…表面波フィルタ
２０４…弾性表面波共振子
Claims (4)
- 圧電基板と、
前記圧電基板上において、弾性表面波伝搬方向に沿って配置された少なくとも２個のＩＤＴを有する弾性表面波フィルタ部と、
入力端または出力端と弾性表面波フィルタ部との間において、前記弾性表面波フィルタ部に電気的に並列に接続された少なくとも１つの弾性表面波共振子とを備え、該弾性表面波共振子の共振点が前記弾性表面波フィルタ部の通過帯域内の最も挿入損失が小さい周波数に略一致されており、かつ前記弾性表面波共振子のＱ値が１９０以下である、弾性表面波フィルタ。 - 圧電基板と、
前記圧電基板上において、弾性表面波伝搬方向に沿って配置された少なくとも２個のＩＤＴを有する弾性表面波フィルタ部と、
前記圧電基板上に構成されており、前記弾性表面波フィルタ部と入出力端との間に接続されており、前記弾性表面波フィルタ部と電気的に並列に接続されている少なくとも１つの弾性表面波共振子とを備え、
前記弾性表面波共振子の副共振点が、前記弾性表面波フィルタ部の通過帯域内の最も挿入損失が小さい周波数に略一致されており、かつ
前記弾性表面波共振子が、ＩＤＴと、ＩＤＴの表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを備え、前記ＩＤＴと反射器とが隣り合う部分の電極指中心間距離が、前記ＩＤＴの電極指ピッチで定められる波長の [ （０．５０〜０．８０）＋０．５０ｎ ] 倍（但し、ｎは−１、０、１、２………）である、弾性表面波フィルタ。 - 一対の平衡信号端子と、一つの不平衡信号端子とを有し、平衡−不平衡変換機能を有する請求項１または２に記載の弾性表面波フィルタ。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の弾性表面波フィルタを帯域フィルタとして備えることを特徴とする、通信機。
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