JP5146655B2

JP5146655B2 - 弾性表面波デュプレクサ

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Publication number: JP5146655B2
Application number: JP2008050627A
Authority: JP
Inventors: 英子若田; 芳一木原; 雅弘山来
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2009212567A

Description

本発明は、弾性表面波デュプレクサに係り、特に、１枚の（同一の）圧電基板上に送受信両フィルタを備えたデュプレクサにおいて両フィルタ間の干渉を防ぐ素子構造に関する。

小型軽量でかつ高機能化に適することから、送信側と受信側の各フィルタに弾性表面波（以下「ＳＡＷ」ということがある）フィルタを用いたＳＡＷデュプレクサが、携帯電話機などの移動体通信機器において近年広く使用されている。

かかるデュプレクサを構成するＳＡＷフィルタは、例えば、圧電基板上に形成した複数の弾性表面波共振子により構成される。各弾性表面波共振子は、一対の櫛形電極を組み合わせて弾性表面波を励振する交差指状電極（インターデジタルトランスデューサ／Interdigital Transducer／以下、ＩＤＴという）と、必要に応じＩＤＴの両側に配置されＩＤＴで励起される弾性表面波を閉じ込める反射電極（反射器）とからなり、これを複数接続することにより所定の通過帯域を形成する。

弾性表面波共振子の接続構造としては、例えばラダー型に複数の弾性表面波共振子を接続する回路構成が知られている。具体的には、入力端子と出力端子とを結ぶ伝送路である直列腕に配置した１以上の弾性表面波共振子（以下、直列腕共振子と言う）と、直列腕から接地電位へと分岐する並列腕に配置した１以上の弾性表面波共振子（以下、並列腕共振子と言う）とを備えたものである。

また、このようなＳＡＷデュプレクサを開示するものとして下記特許文献がある。
特開２００２‐３３００５７号公報特開２００５‐２１０１５８号公報

ところで、従来、デュプレクサ内の送信側フィルタと受信側フィルタとはそれぞれ独立したチップ部品として作製されていたが、部品のより一層の小型化と製造工程の削減が求められ、これを実現するために１枚の（同一の）圧電基板上に送受信両フィルタを形成する試みが近年なされている。しかしながら、このように同一の圧電基板上に両フィルタを搭載して送受信フィルタを１チップ化した場合には、フィルタ同士が干渉してアイソレーション特性が劣化する問題が生じ得る。

一方、この問題を解決するため、前記特許文献１（特開２００２‐３３００５７）に記載の発明では、送信側フィルタと受信側フィルタとについて共振周波数が隣接した干渉しやすい共振器電極同士をチップの両端に配置すると共に、共振周波数の差が大きい共振器電極同士をチップの中央に並べて配置し、さらに、送受信両フィルタ間に溝を設ける。また、前記特許文献２（特開２００５‐２１０１５８）に記載の発明では、隣り合って配置される共振子同士について、弾性表面波の伝搬領域の上半分と下半分とで伝搬される弾性表面波の位相を互いに逆相の関係にし、これにより不要に伝搬される弾性表面波を相殺して干渉を防ぐ。

ところが、両フィルタ間に溝を形成する上記特許文献１の発明では、溝の形成に伴ってチップ自体の強度が低下するうえに、バルク波による干渉は上記溝の形成によっては防ぐことが出来ない。また、共振器の配置を特定のものとするためには、これに伴って圧電基板表面やチップを実装するベース基板表面の線路配置や端子位置など部品全体の構造を既存の構造から大幅に変更する必要が生じ、設計の自由度も低下する。他方、上記特許文献２の発明では、共振子電極の形状構造が複雑化する難がある。

したがって、本発明の目的は、これらの問題を引き起こすことなく、同一の圧電基板上に送受信両フィルタを備えた１チップ構造のＳＡＷデュプレクサにおいて送受信フィルタ間の干渉を防ぎ、アイソレーション特性を向上させることにある。

前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係るＳＡＷ（弾性表面波）デュプレクサは、アンテナに接続される共通電極と、低域側信号電極と、高域側信号電極と、接地用のグランド電極と、前記共通電極と低域側信号電極との間に接続した低域側フィルタと、前記共通電極と高域側信号電極との間に接続した高域側フィルタとを備え、前記低域側フィルタおよび前記高域側フィルタが、同一の圧電基板上にかつ弾性表面波の伝搬方向に隣り合って配置され、前記低域側フィルタおよび前記高域側フィルタが共に、一対の櫛形電極を組み合わせた交差指状電極を含みかつ前記共通電極と低域側信号電極または高域側信号電極とを接続する伝送路上に直列に接続された１つ以上の直列腕共振子と、一対の櫛形電極を組み合わせた交差指状電極を含みかつ前記伝送路から前記グランド電極に分岐する１つ以上の伝送路上に各々接続された１つ以上の並列腕共振子とを含む。

そしてこのようなＳＡＷデュプレクサにおいて、低域側フィルタに含まれる弾性表面波共振子のうち前記低域側信号電極側から見て最初に接続された直列腕共振子である低域側信号電極直近直列腕共振子の弾性表面波伝搬路（以下、ＳＡＷ伝搬路、または単に伝搬路と言う）と、前記高域側フィルタに含まれる弾性表面波共振子のうち前記高域側信号電極側から見て最初に接続された並列腕共振子である高域側信号電極直近並列腕共振子のＳＡＷ伝搬路とが完全に重なることがないように当該低域側信号電極直近直列腕共振子と当該高域側信号電極直近並列腕共振子とを弾性表面波の伝搬方向に交叉する方向に互いにずらして配置する。

なお、本発明において、ＳＡＷ伝搬路（弾性表面波伝搬路）とは、ＩＤＴ（交差指状電極）により励振される弾性波の伝搬方向への延長領域、言い換えれば、通常の（重み付けを行っていない）ＩＤＴの電極指交差部分を弾性波の伝搬方向へ延長した領域を言う。重み付け（アポダイズ）を施したＩＤＴについては、当該ＩＤＴの電極指交差部分のうち、交差幅が最大の電極指交差部分を弾性波の伝搬方向へ延長した領域を言う。

低域側フィルタおよび高域側フィルタは、いずれか一方が送信側フィルタであり、他方が受信側フィルタである。より具体的には、本発明に基づく１つの構成例では、低域側フィルタが送信側フィルタ、高域側フィルタが受信側フィルタであり、低域側信号電極は送信信号が入力される送信電極、高域側信号電極は受信信号が出力される受信電極である。また、本発明に基づく別の構成例では、低域側フィルタが受信側フィルタ、高域側フィルタが送信側フィルタであり、低域側信号電極は受信信号が出力される受信電極、高域側信号電極は送信信号が入力される送信電極である。

このように低域側フィルタの共振子と高域側フィルタの弾性表面波共振子のＳＡＷ伝搬路が完全に重なることがないようにずらせば、低域側フィルタと高域側フィルタ（送受信両フィルタ）間の干渉を低減し、アイソレーション特性を向上させることが出来る。特に、上記本発明のように、低域側フィルタに含まれる弾性表面波共振子のうち低域側信号電極側から見て最初に接続された直列腕共振子（低域側信号電極直近直列腕共振子）と、高域側フィルタに含まれる弾性表面波共振子のうち高域側信号電極側から見て最初に接続された並列腕共振子（高域側信号電極直近並列腕共振子）とをずらして配置すれば、これらは共振周波数が近いことから、より一層効率良く（効果的に）フィルタ間の干渉を防ぎ、アイソレーション特性を高めることが出来る。なお、この効果については後の実施形態の説明においてさらに詳しく述べる。

上記「互いにずらす」とは、低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子と高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子の両方についてそれらの配置位置を例えば従来の位置から移動させる（シフトさせる）必要は必ずしもなく、例えばいずれか一方の共振子の配置位置をずらせば良い。要は、ＳＡＷ伝搬路が完全に重なることがないように両者（当該共振子同士）が相対的にずれていれば良い。なお、ずらす方向は、ＳＡＷ伝搬路に交叉する方向（例えば直交方向）とする。

ずらす量としては、例えば、低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子に含まれるＩＤＴ（交差指状電極）の交差幅をＷｓ、高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子に含まれるＩＤＴの交差幅をＷｐ、当該低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子のＳＡＷ伝搬路と当該高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子のＳＡＷ伝搬路との重なり幅をＤとしたときに、Ｗｓ≧Ｗｐの場合には、Ｄ／Ｗｐ≦０．５、Ｗｓ＜Ｗｐの場合には、Ｄ／Ｗｓ≦０．５が成立するようにすることが望ましい。

さらに、共振子同士をずらすだけでなく、共振子間の距離を離すことによっても両フィルタ間の干渉を低減し、アイソレーション特性を向上させることが可能である。具体的には、例えば上記ＳＡＷデュプレクサにおいて、弾性表面波の伝搬方向に関する低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子と高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子との間の距離が１００．５λ以上となるように上記低域側信号電極直近直列腕共振子と高域側信号電極直近並列腕共振子とを圧電基板上に配置すれば良い。

なお、上記λは、低域側信号電極直近直列腕共振子におけるＩＤＴの電極のピッチで決まる波長（ＩＤＴの電極周期）をλ_L、高域側信号電極直近並列腕共振子におけるＩＤＴの電極のピッチで決まる波長（ＩＤＴの電極周期）をλ_Hとした場合に、λ_Lとλ_Hの平均値、すなわち、λ＝（λ_L＋λ_H）／２である。

上記本発明のＳＡＷデュプレクサでは、低域側信号電極、低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子、高域側信号電極、ならびに高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子を圧電基板の一端縁部に配置し、共通電極を圧電基板の他端縁部に配置することが両フィルタ間の干渉を防ぐ点で好ましい。

さらに、本発明のＳＡＷデュプレクサでは、低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子および高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子のうちのいずれか一方または双方に重み付けを施しても良く、これによってもフィルタ間の干渉を低減することが出来る。なお、低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子および高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子の双方に重み付けを施す場合には、これらの重み付けを互いに異なるパターンとすることが両フィルタ間の干渉をより一層低減させる点で好ましい。

重み付けの方法としては、典型的にはＩＤＴにおける電極指の交差幅を弾性表面波の伝搬方向の位置によって変化させるアポダイズ法によることが出来るが、このほかにも、交差幅は一定としておいて例えば電極指を間引くことにより当該ＩＤＴの励振強度を変える重み付け法や、当該方法と前記アポダイズ法とを組み合わせた方法、あるいはその他の方法によることも可能である。

また、上記低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子と高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子との間の圧電基板の裏面側、言い換えれば、圧電基板の裏面側でかつ低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子と高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子との間の領域、に凹部を形成する。

このような凹部を形成すれば、例えば圧電基板の裏面で反射し相手側フィルタに伝搬するバルク波を低減することで両フィルタの干渉をより一層低減することが出来る。なお、圧電基板の裏面とは、低域側・高域側各フィルタ（これらを構成するＩＤＴ等）が形成された面とは反対側の面を言う。また、上記凹部としては、典型的には溝や穴を挙げることが出来るが、このほかにも、例えば当該基板裏面の表面（ひょうめん）を粗くする（多数の凹凸を形成する）粗面加工を施すことによっても本発明に言う上記凹部を形成することが可能である。

また上記凹部は、特に、低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子と高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子の互いに対向する側縁（内側縁部）同士の略中間位置、言い換えれば、当該低域側信号電極直近直列腕共振子の圧電基板中央側の縁と当該高域側信号電極直近並列腕共振子の圧電基板中央側の縁との略中間位置、に少なくとも形成することが圧電基板裏面におけるバルク波の反射を防ぐ点で好ましい。

本発明において圧電基板は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）または水晶等の圧電単結晶材料、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスのような圧電セラミックスにより形成することが出来る。また、絶縁基板上にＺｎＯ薄膜などの圧電薄膜を形成したものを圧電基板として用いても良い。一方、各共振子を構成するＩＤＴ電極や反射器電極は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金により形成することが出来る。また当該電極は、複数種類の金属膜を層状に積層した複合電極構造を採ることも可能である。

また、本発明は、低域側フィルタおよび高域側フィルタとして弾性境界波フィルタを用いたデュプレクサにも同様に適用できることは当業者に明らかであり、本発明において弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタないし弾性表面波（ＳＡＷ）デュプレクサと言った場合には、これらに弾性境界波フィルタないし弾性境界波デュプレクサも含まれる。

本発明によれば、同一の圧電基板上に送受信両フィルタを備えた１チップ構造のＳＡＷデュプレクサにおいて送受信フィルタ間の干渉を防ぎ、アイソレーション特性を向上させることが出来る。

本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

図１および図２は、本発明の一実施形態に係るＳＡＷデュプレクサを示すものである。これらの図に示すようにこのＳＡＷデュプレクサ１１は、複数の共振子をラダー型に接続したラダー型ＳＡＷフィルタからなる送信側フィルタ（低域側フィルタ）２１と受信側フィルタ（高域側フィルタ）３１とを１枚の圧電基板５の表面に備えたもので、これら送信側フィルタ２１と受信側フィルタ３１は弾性表面波の伝搬方向（送信側フィルタ２１と受信側フィルタ３１の配列方向／図２の左右方向）に隣り合って配置してある。

また、当該圧電基板５上には、送信信号端子２に接続された送信電極（低域側信号電極）Ｔ１と、受信信号端子３に接続された受信電極（高域側信号電極）Ｒ１と、アンテナ接続用の共通端子１に接続された共通電極Ｃ１と、接地端子に接続されたグランド電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４とを備え、送信電極Ｔ１を圧電基板５の一端部でかつ一方の縁部に（一端部の一方の角部に）、また受信電極Ｒ１を圧電基板５の一端部でかつ他方の縁部に（一端部の他方の角部に）それぞれ配する一方、共通電極Ｃ１は圧電基板５の他端部の中央部に配した。

送信側フィルタ２１は、送信電極Ｔ１と共通電極Ｃ１との間の伝送路上に直列に接続した３つの直列腕共振子２２，２３，２４と、当該伝送路からグランド電極Ｇ１に分岐する３本の分岐伝送路上にそれぞれ接続した３つの並列腕共振子２５，２６，２７とを備えた５段のラダー型ＳＡＷフィルタである。なお、これら直列腕共振子２２〜２４を、送信電極Ｔ１側から共通電極Ｃ１に向け順に、第一直列腕共振子（低域側信号電極直近直列腕共振子）２２、第二直列腕共振子２３、第三直列腕共振子２４と称する。

一方、受信側フィルタ３１は、共通電極Ｃ１と受信電極Ｒ１との間の伝送路上に直列に接続した３つの直列腕共振子３２，３３，３４と、当該伝送路からグランド電極Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に分岐する３本の分岐伝送路上にそれぞれ接続した３つの並列腕共振子３５，３６，３７とを備えた５段のラダー型ＳＡＷフィルタである。なお、これら並列腕共振子３５〜３７を、共通電極Ｃ１から受信電極Ｒ１側に向け順に、第一並列腕共振子３５、第二並列腕共振子３６、第三並列腕共振子（高域側信号電極直近並列腕共振子）３７と称する。

また、上記送信側および受信側の各フィルタ２１，３１における各共振子は、いずれも一対の櫛形電極を組み合わせてなるＩＤＴの両側に反射器を備えている。

本実施形態のデュプレクサ１１では、上記送信側フィルタ２１の第一直列腕共振子（低域側信号電極直近直列腕共振子）２２を、上記受信側フィルタ３１の第三並列腕共振子（高域側信号電極直近並列腕共振子）３７に対して、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向（送信側フィルタ２１と受信側フィルタ３１の配列方向に直交する方向／図２の上下方向）へずらして配置してある。これは、送信側フィルタ２１の第一直列腕共振子２２のＳＡＷ伝搬路と、受信側フィルタ３１の第三並列腕共振子３７のＳＡＷ伝搬路との重なりを小さくすることにより、送信側フィルタ２１の第一直列腕共振子２２から漏出した弾性表面波（バルク波も含む）が受信側フィルタ３１の第三並列腕共振子３７を通じて受信側フィルタ３１に侵入し、両フィルタ２１，３１が干渉するのを防ぐためである。

なお、従来におけるＳＡＷデュプレクサの構成例を比較対照として図３に示した。この図に示すように従来のＳＡＷデュプレクサ１０では、図２に示した本実施形態のデュプレクサ１１と異なり、送信側フィルタ２１の第一直列腕共振子（低域側信号電極直近直列腕共振子）２２と受信側フィルタ３１の第三並列腕共振子（高域側信号電極直近並列腕共振子）３７が弾性表面波の伝搬方向に並ぶように配置されている。

本実施形態において、両共振子（送信側フィルタ２１の第一直列腕共振子２２と受信側フィルタ３１の第三並列腕共振子３７／以下、これらをそれぞれＴｘ第一直列腕共振子、Ｒｘ第三並列腕共振子と称する）に関する上記ずらす量は、後に述べるシミュレーション結果に基づいて、伝搬路の重なりが５０％以下となるようにすることが望ましい。具体的には、図４に示すように、Ｒｘ第三並列腕共振子３７のＳＡＷ伝搬路（当該共振子３７内のＩＤＴ３７１の交差幅）ＷｐとＴｘ第一直列腕共振子２２のＳＡＷ伝搬路（当該共振子２２内のＩＤＴ２２１の交差幅）Ｗｓの重なり幅をＤとすると、Ｄ／ＷｐおよびＤ／Ｗｓを０．５（５０％）以下とする（Ｗｐ＝Ｗｓの場合）。なお、ＷｐとＷｓが異なる場合には交差幅の小さい方を基準として重なりが５０％以下となるようにする。すなわち、Ｗｐ＞Ｗｓの場合には、Ｄ／Ｗｓを０．５（５０％）以下とし、Ｗｐ＜Ｗｓの場合には、Ｄ／Ｗｐを０．５（５０％）以下とする。

さらに、同様にフィルタ２１，３１間の干渉を防ぐため、Ｔｘ第一直列腕共振子２２とＲｘ第三並列腕共振子３７とについて、両共振子２２，３７の距離が１００．５λ以上となるようにこれらの共振子２２，３７を配置すると共に、これら共振子２２，３７のＩＤＴ２２１，３７１のいずれか一方または双方に重み付けを施す。重み付けの方法は、例えばアポダイズ法によることとし、図５に示すように、ＩＤＴ２２１，３７１の中央が最も交差幅が大きく両端部に行くほど交差幅が小さくなるように（電極指の交差部分が菱形形状となるように）ＩＤＴ電極指の交差幅を変化させれば良い。また、両方の共振子２２，３７に対して重み付けを施す場合には、それらを互いに異なる形状パターンとすることが両フィルタ２１，３１の干渉を防ぐ点で好ましい。

さらに、図６に示すように、圧電基板５の裏面側でかつ上記Ｔｘ第一直列腕共振子２２とＲｘ第三並列腕共振子３７との間の領域６に溝（凹部）７を形成しても良い。溝７の形状は特に問わないが、両共振子２２，３７のＳＡＷ伝搬路を横切るように（ＳＡＷ伝搬路と交叉または略直交するように）配置する。このような溝７を形成すれば、圧電基板５の裏面に到達したバルク波を乱反射させ、両フィルタ２１，３１間の干渉をより一層低減させることが出来る。なお、溝７に代え、圧電基板裏面の表面粗さを増すような粗面加工を施しても良い。

本発明に係る上記各構成に関し行ったシミュレーション結果について説明する。なお、当該シミュレーションは、圧電基板として３９°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）基板を使用することとし、８００ＭＨｚ帯のＮ‐ＣＤＭＡ用ＳＡＷデュプレクサ（送信帯域が８２４〜８４９ＭＨｚ、受信帯域が８６９〜８９４ＭＨｚ）を想定して行った。

Ａ）送信側フィルタの各直列腕共振子と受信側フィルタの各並列腕共振子間の干渉についての検討
弾性表面波の伝搬方向に隣り合う送信側（以下、Ｔｘと記すことがある）フィルタの各直列腕共振子と受信側（以下、Ｒｘと記すことがある）フィルタの各並列腕共振子同士の干渉による影響、具体的には、Ｔｘ帯域８２４〜８４９ＭＨｚにおけるＲｘフィルタの減衰量、Ｒｘ帯域８６９〜８９４ＭＨｚにおけるＴｘフィルタの減衰量、Ｔｘ帯域８２４〜８４９ＭＨｚにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性、ならびにＲｘ帯域８６９〜８９４ＭＨｚにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性につきシミュレーションにより検討を行った（以下、検討Ａと言う）。結果は、下記表１（各数値の単位はｄＢである／後述の表においても同様）ならびに図７から図１３に示すとおりである。

なお、下記表１および図７から図１３において、Ａ１はＲｘフィルタ３１を構成する共振子３２〜３７とＴｘフィルタ２１とを構成する共振子２２〜２７の総てについてＳＡＷ伝搬路の重なりを全く無くした（Ｒｘフィルタ３１を構成する共振子３２〜３７とＴｘフィルタ２１とを構成する共振子２２〜２７同士を総てについて完全にずらした）場合を示している。また、Ａ２はＲｘ第一並列腕共振子３５とＴｘ第三直列腕共振子２４のみについてこれら共振子のＳＡＷ伝搬路同士が完全に（１００％）重なるように配置した場合である。また、Ａ３はＲｘ第二並列腕共振子３６とＴｘ第二直列腕共振子２３のみについて同様にこれら共振子のＳＡＷ伝搬路同士が完全に（１００％）重なるように配置した場合であり、Ａ４はＲｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２のみについて同様にこれら共振子のＳＡＷ伝搬路同士が完全に（１００％）重なるように配置した場合である。

また、デュプレクサに要求される規格の一例として、Ｒｘフィルタの減衰量についてＴｘ帯域（８２４‐８４９MHｚ）において−５５ｄＢ、Ｔｘフィルタの減衰量についてＲｘ帯域（８６９‐８９４MHｚ）において−４５ｄＢとするものがあるが、周波数‐減衰特性を示す上記図８、図１１および図１３等の線図中にこれらの規格１０１ａ，１０１ｂを示した（後述の図１５以降の線図においても同様）。本発明の各構成は、当該規格を十分に満足させるためにも有効な手段となり得る。

上記結果から分かるように、両フィルタ２１，３１間のアイソレーション特性ならびに減衰特性を向上させるには、総ての共振子についてＳＡＷ伝搬路が重ならないように配置すること（Ａ１）が好ましいが、特に、Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２のＳＡＷ伝搬路が重なっている場合（Ａ４）に特性劣化の影響が大きく、したがって当該共振子３７，２２間について何らかの対策を施すことが効果的であることが分かる。次に、この対策について検討する。

Ｂ）ＳＡＷ伝搬路の重なりの大小による影響についての検討
前記検討ＡにおけるＡ４、すなわち、Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２と間の干渉について、ＳＡＷ伝搬路の重なりの大小による影響をシミュレーションにより検討した。結果は、下記表２および図１４から図２０に示すとおりである。Ａ１はＳＡＷ伝搬路の重なりが全く無い場合（前記検討ＡにおけるＡ１）、Ｂ１、Ｂ２およびＢ３はそれぞれＳＡＷ伝搬路の重なりが２５％、５０％および７５％の場合であり、Ａ４はＳＡＷ伝搬路の重なりが１００％の場合（前記検討ＡにおけるＡ４）である。なお、本検討Ｂでは、Ｒｘ第三並列腕共振子３７のほうがＴｘ第一直列腕共振子２２より交差幅が大きく、当該Ｒｘ第三並列腕共振子３７の交差幅Ｗｐを基準として重なりを規定している。

上記検討結果から分かるように、ＳＡＷ伝搬路の重なりは小さいほど良いが、好ましくは７５％以下、より好ましくは５０％以下、更に好ましくは２５％以下とすれば良い。

Ｃ）共振子間の距離による影響についての検討
さらに、前記Ａ４（Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２間の干渉）についてこれら共振子３７，２２間の距離Ｌを変えた場合の影響について検討した。結果は下記表３および図２１から図２７に示すとおりである。なお、これらの表および図において、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５は、それぞれ当該共振子（Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２）間の距離Ｌを０．５λ、５０．５λ、１００．５λ、１５０．５λおよび２００．５λとした場合である。λは、Ｒｘ第三並列腕共振子３７におけるＩＤＴの電極周期λ_Lと、Ｔｘ第一直列腕共振子２２におけるＩＤＴの電極周期λ_Hの平均値（λ_L＋λ_H）／２である（以下同様）。また、受信側フィルタ３１を構成する共振子３２〜３７と送信側フィルタ２１とを構成する共振子２２〜２７の総てについて伝搬路の重なりを全く無くした場合（前記検討ＡにおけるＡ１）の結果を比較対照として示した。

上記検討結果から分かるように、共振子３７，２２間の距離は大きいほど良いが、好ましくは５０．５λ以上、より好ましくは１００．５λ以上、より一層好ましくは１５０．５λ以上、更により一層好ましくは２００．５λ以上とすれば良い。

Ｄ）重み付けによる影響についての検討
前記Ａ４（Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２間）について共振子（ＩＤＴ２２１，３７１）に対して重み付けを施した場合の影響について検討を行った。重み付けの方法は、アポダイズ法によることとし、前記図５に示したようにＩＤＴ２２１，３７１の中央が最も交差幅が大きく両端部に行くほど交差幅が小さくなるように（電極指の交差部分が菱形形状となるように）ＩＤＴ電極指の交差幅を変化させた。結果は下記表４および図２８から図３１に示すとおりである。

これらの表および図において、Ｄ１はＲｘ第三並列腕共振子３７のＩＤＴ３７１を通常の（重み付けを施さない）ＩＤＴとすると共にＴｘ第一直列腕共振子２２のＩＤＴ２２１に対して重み付けを施した場合を、Ｄ２はＤ１とは逆にＴｘ第一直列腕共振子２２のＩＤＴ２２１を通常の（重み付けを施さない）ＩＤＴとすると共にＲｘ第三並列腕共振子３７のＩＤＴ３７１に対して重み付けを施した場合を、Ｄ３はＲｘ第三並列腕共振子３７およびＴｘ第一直列腕共振子２２の双方のＩＤＴ３７１，２２１に対して重み付けを施した場合をそれぞれ示す。なお、これらＤ１からＤ３においては、共振子間（Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２との間）の距離はいずれも５０．５λであり、重なりはいずれも１００％である。また、Ｔｘフィルタ２１を構成する共振子２２〜２７とＲｘフィルタ３１とを構成する共振子３２〜３７の総てについて伝搬路の重なりを全く無くした場合（前記検討ＡにおけるＡ１）と、上記共振子（Ｒｘ第三並列腕共振子３７およびＴｘ第一直列腕共振子２２）のいずれにも重み付けを施さない場合（前記検討ＣにおけるＣ２）の結果を比較対照として示した。

上記検討結果から、Ｒｘ第三並列腕共振子３７およびＴｘ第一直列腕共振子２２のいずれか一方に重み付けを施せば（Ｄ１，Ｄ２）、たとえＳＡＷ伝搬路の重なりが１００％で共振子間の距離が５０．５λであっても送受信フィルタ間の総ての共振子について重なりを無くした場合（Ａ１）とほぼ同等のアイソレーション特性が得られ、さらにＲｘ第三並列腕共振子およびＴｘ第一直列腕共振子の両方に重み付けを施すこと（Ｄ３）により、より一層良好な特性が得られることが分かる。

Ｅ）重み付けおよび共振子間距離による影響についての検討
前記Ａ４（Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２間）について両共振子２２，３７（両ＩＤＴ２２１，３７１）に対して重み付けを施し、これら共振子間の距離変えた場合の影響について検討を行った。重み付けの方法は前記検討Ｄと同様であり、重なりも前記検討Ｄと同様に１００％である。結果は下記表５および図３２から図３５に示すとおりである。

これらの表および図において、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４は、それぞれ当該共振子（Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２）間の距離Ｌを５．５λ、１０．５λ、２５．５λおよび５０．５λとした場合である。また、受信側フィルタ３１を構成する共振子３２〜３７と送信側フィルタ２１とを構成する共振子２２〜２７の総てについて伝搬路の重なりを全く無くした場合（前記検討ＡにおけるＡ１）の結果を比較対照として示している。

上記検討結果から分かるように、両共振子２２，３７に重み付けを施せば、たとえＳＡＷ伝搬路の重なりが１００％でも共振子間の距離を５．５λ以上とれば送受信フィルタ間の総ての共振子について重なりを無くした場合（Ａ１）に近い良好なアイソレーション特性が得られる。

Ｆ）重み付けおよび共振子間距離による影響についての検討
前記検討Ｅと同様に共振子間の距離を変えるが、一方の共振子のみ（Ｔｘ第一直列腕共振子２２（ＩＤＴ２２１）のみ）に対して重み付けを施し、他方の共振子（Ｒｘ第三並列腕共振子３７）は重み付けを行わない通常の共振子とした場合について検討を行った。重み付けの方法は前記検討Ｄ，Ｅと同様であり、重なりも前記検討Ｄ，Ｅと同様に１００％である。結果は下記表６および図３６から図３９に示すとおりである。

これらの表および図において、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ４は、前記検討Ｅと同様に当該共振子（Ｒｘ第三並列腕共振子３７とＴｘ第一直列腕共振子２２）間の距離Ｌをそれぞれ５．５λ、１０．５λ、２５．５λおよび５０．５λとした場合である。

上記検討結果から分かるように、共振子の一方に重み付けを施せば、たとえＳＡＷ伝搬路の重なりが１００％でも共振子間の距離を１０．５λ以上とれば送受信フィルタ間の総ての共振子について重なりを無くした場合（Ａ１）に近い良好なアイソレーション特性が得られる。

Ｇ）裏面加工による影響についての検討
さらに、圧電基板の裏面に溝を形成した場合について検討を行った。この溝は、前記図６に示すようにＴｘ第一直列腕共振子２２とＲｘ第三並列腕共振子３７の略中間位置に相当する圧電基板裏面の領域６に、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に延びるよう形成した。図４０および図４１に示すように当該溝７の形成により、Ｔｘ第一直列腕共振子２２‐Ｒｘ第三並列腕共振子３７間のバルク波による干渉が低減され、リップルが減少し、両フィルタ２１，３１間のアイソレーション特性が改善された。

以上、上記Ａ〜Ｇの検討結果から、送受信フィルタ間のアイソレーション特性を向上させるためには、受信側フィルタの最終段の（受信端子電極に最も近い）並列腕共振子と、送信側フィルタの初段（送信端子電極に最も近い）直列腕共振子について、下記（１）〜（４）のうちの１つ又は２つ以上を組み合わせた構成、具体的には、下記（１）〜（４）のいずれか１つ、または（１）と（２）、または（１）と（３）、または（１）と（４）、または（２）と（３）、または（２）と（４）、または（３）と（４）、または（１）から（３）、または（１）と（２）と（４）、または（２）から（４）、または（１）から（４）の総ての構成を備えるようにデュプレクサを構成すれば良い。

（１）上記共振子（Ｒｘフィルタ最終段の並列腕共振子とＴｘフィルタ初段の直列腕共振子／以下同様）のＳＡＷ伝搬路の重なりを、７５％以下、好ましくは５０％以下、より好ましくは２５％以下とする。
（２）上記共振子間の距離を、５０．５λ以上、より好ましくは１００．５λ以上、より一層好ましくは１５０．５λ以上、更により一層好ましくは２００．５λ以上とする。
（３）上記共振子のいずれか一方または双方に重み付けを施す。このとき、重み付けをいずれか一方の共振子に施す場合には両共振子間の距離を１０．５λ以上開け、重み付けを両方の共振子に施す場合には両共振子間の距離を５．５λ以上開ける。
（４）上記共振子間に相当する圧電基板裏面の領域に凹部を形成する。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

例えば、前記実施形態では、８００ＭＨｚ帯のＮ‐ＣＤＭＡ用ＳＡＷデュプレクサを想定して検討を行ったが、本発明は当該システム（周波数帯）に限定されるものではなく、他の周波数帯を使用する各種の通信システムに使用するデュプレクサを本発明に基づいて同様に構成できることは勿論である。また、前記実施形態のデュプレクサは、周波数帯域について低域側を送信、高域側を受信としているが、これとは逆に、低域側を受信、高域側を送信とするデュプレクサ（例えばＪ‐ＣＤＭＡ用のデュプレクサ）を本発明に基づいて同様に構成することが可能である。この場合、前記実施形態とは逆に、送信電極が本発明に言う高域側信号電極、受信電極が低域側信号電極となる。そして、共振周波数の近い、低域側（受信側）フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子（受信電極から見て最初に接続された直列腕共振子）と高域側（送信側）フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子（送信電極から見て最初に接続された並列腕共振子）に対して、ＳＡＷ伝搬路をずらし、あるいは一定以上の距離を隔てて配置し、あるいは重み付けを施すなど本発明の各構成を同様に適用すれば良い。

また、送受信各フィルタにおける直列腕共振子および並列腕共振子の接続個数（段数）は、実施形態以外の個数（段数）とすることも出来る。さらに前記実施形態では、（１）ＳＡＷ伝搬路の重なりの低減や（２）共振子間の間隔の確保、（３）重み付けの付与、（４）圧電基板裏面の加工について、送信側フィルタの第一直列腕共振子と受信側フィルタの第三並列腕共振子を対象としたが、これに加えて同様の構成を他のＳＡＷ共振子間、例えば送信側フィルタの第二直列腕共振子と受信側フィルタの第二並列腕共振子との間や、送信側フィルタの第三直列腕共振子と受信側フィルタの第一並列腕共振子との間などについても適用して構わない。

本発明の一実施形態に係るＳＡＷデュプレクサを示す回路図である。前記実施形態に係るデュプレクサの圧電基板上における構成を模式的に示す平面図である。比較例に係るＳＡＷデュプレクサの圧電基板上における構成を模式的に示す平面図である。前記実施形態における送信側フィルタおよび受信側フィルタの各共振子同士の配置関係を示す図である。前記実施形態における共振子の構成例を模式的に示す図である。前記実施形態に係るデュプレクサの圧電基板裏面側の構成を示す図である。送信側フィルタの各直列腕共振子と受信側フィルタの各並列腕共振子間の干渉に関する検討Ａの結果を示す線図である。前記検討Ａにおける受信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記図７の線図のＳ１部分を拡大して示す線図である。前記図７の線図のＳ２部分を拡大して示す線図である。前記検討Ａにおける送信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記図１０の線図のＳ３部分を拡大して示す線図である。前記検討Ａにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性を示す線図である。ＳＡＷ伝搬路の重なりの大小による影響についての検討Ｂの結果を示す線図である。前記検討Ｂにおける受信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記図１５の線図のＳ４部分を拡大して示す線図である。前記図１５の線図のＳ５部分を拡大して示す線図である。前記検討Ｂにおける送信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記図１８の線図のＳ６部分を拡大して示す線図である。前記検討Ｂにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性を示す線図である。共振子間の距離による影響についての検討Ｃの結果を示す線図である。前記検討Ｃにおける受信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記図２２の線図のＳ７部分を拡大して示す線図である。前記図２２の線図のＳ８部分を拡大して示す線図である。前記検討Ｃにおける送信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記図２５の線図のＳ９部分を拡大して示す線図である。前記検討Ｃにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性を示す線図である。重み付けによる影響についての検討Ｄの結果を示す線図である。前記検討Ｄにおける受信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記検討Ｄにおける送信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記検討Ｄにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性を示す線図である。重み付け（両共振子に付与）および共振子間距離による影響についての検討Ｅの結果を示す線図である。前記検討Ｅにおける受信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記検討Ｅにおける送信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記検討Ｅにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性を示す線図である。重み付け（一方の共振子に付与）および共振子間距離による影響についての検討Ｆの結果を示す線図である。前記検討Ｆにおける受信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記検討Ｆにおける送信側フィルタの減衰特性を示す線図である。前記検討Ｆにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性を示す線図である。基板裏面加工による影響についての検討Ｇにおける送受信フィルタ間のアイソレーション特性を示す線図である。前記図４０の線図のＳ１０部分を拡大して示す線図である。

符号の説明

１共通端子
２送信信号端子
３受信信号端子
５圧電基板
７溝（凹部）
１１ＳＡＷデュプレクサ
２１送信側フィルタ（低域側フィルタ）
２２第一直列腕共振子（低域側信号電極直近直列腕共振子）
２３第二直列腕共振子
２４第三直列腕共振子
２５，２６，２７並列腕共振子
３１受信側フィルタ（高域側フィルタ）
３２，３３，３４直列腕共振子
３５第一並列腕共振子
３６第二並列腕共振子
３７第三並列腕共振子（高域側信号電極直近並列腕共振子）
２２１，３７１ＩＤＴ
２２２，３７２反射器
Ｃ１共通電極
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４グランド電極
Ｒ１受信電極（高域側信号電極）
Ｔ１送信電極（低域側信号電極）

Claims

アンテナに接続される共通電極と、
低域側信号電極と、
高域側信号電極と、
接地用のグランド電極と、
前記共通電極と低域側信号電極との間に接続した低域側フィルタと、
前記共通電極と高域側信号電極との間に接続した高域側フィルタと、
を備え、
前記低域側フィルタおよび前記高域側フィルタが、同一の圧電基板上にかつ弾性表面波の伝搬方向に隣り合って配置され、
前記低域側フィルタおよび前記高域側フィルタが共に、一対の櫛形電極を組み合わせた交差指状電極を含みかつ前記共通電極と低域側信号電極または高域側信号電極とを接続する伝送路上に直列に接続された１つ以上の直列腕共振子と、一対の櫛形電極を組み合わせた交差指状電極を含みかつ前記伝送路から前記グランド電極に分岐する１つ以上の伝送路上に各々接続された１つ以上の並列腕共振子とを含む弾性表面波デュプレクサであって、
前記低域側フィルタに含まれる弾性表面波共振子のうち前記低域側信号電極側から見て最初に接続された直列腕共振子である低域側信号電極直近直列腕共振子の弾性表面波伝搬路と、前記高域側フィルタに含まれる弾性表面波共振子のうち前記高域側信号電極側から見て最初に接続された並列腕共振子である高域側信号電極直近並列腕共振子の弾性表面波伝搬路とが完全に重なることがないように当該低域側信号電極直近直列腕共振子と当該高域側信号電極直近並列腕共振子とを弾性表面波の伝搬方向に交叉する方向に互いにずらして配置し、
前記低域側信号電極直近直列腕共振子と前記高域側信号電極直近並列腕共振子との間の前記圧電基板の裏面側に凹部を形成した
ことを特徴とする弾性表面波デュプレクサ。
前記凹部を、前記低域側信号電極直近直列腕共振子と前記高域側信号電極直近並列腕共振子との間の前記圧電基板の裏面側で、且つ、前記低域側信号電極直近直列腕共振子と前記高域側信号電極直近並列腕共振子の互いに対向する内側縁部同士の略中間位置に少なくとも形成した
請求項１に記載の弾性表面波デュプレクサ。
前記低域側信号電極、前記低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子、前記高域側信号電極、ならびに前記高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子を前記圧電基板の一端縁部に配置する一方、
前記共通電極を前記圧電基板の他端縁部に配置した
請求項１または２に記載の弾性表面波デュプレクサ。
前記低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子に含まれる交差指状電極の交差幅をＷｓ、前記高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子に含まれる交差指状電極の交差幅をＷｐ、当該低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子の弾性表面波の伝搬路と当該高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子の弾性表面波の伝搬路との重なり幅をＤとしたときに、
Ｗｓ≧Ｗｐの場合には、Ｄ／Ｗｐ≦０．５
Ｗｓ＜Ｗｐの場合には、Ｄ／Ｗｓ≦０．５
とした請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性表面波デュプレクサ。
前記低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子における交差指状電極の電極周期λ_Lと、前記高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子における交差指状電極の電極周期λ_Hの平均値（λ_L＋λ_H）／２をλとした場合に、弾性表面波の伝搬方向に関する前記低域側フィルタの低域側信号電極直近直列腕共振子と前記高域側フィルタの高域側信号電極直近並列腕共振子との間の距離が１００．５λ以上となるようにこれら低域側信号電極直近直列腕共振子および高域側信号電極直近並列腕共振子を配置した
請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性表面波デュプレクサ。
前記低域側信号電極直近直列腕共振子および前記高域側信号電極直近並列腕共振子のうちのいずれか一方または双方に重み付けを施した
請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性表面波デュプレクサ。
前記低域側信号電極直近直列腕共振子および前記高域側信号電極直近並列腕共振子の双方に互いに異なる重み付けを施した
請求項６に記載の弾性表面波デュプレクサ。
前記低域側信号電極は、送信信号が入力される送信電極であり、
前記高域側信号電極は、受信信号が出力される受信電極であり、
前記低域側フィルタは、送信側フィルタであり、
前記高域側フィルタは、受信側フィルタである
請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性表面波デュプレクサ。
前記低域側信号電極は、受信信号が出力される受信電極であり、
前記高域側信号電極は、送信信号が入力される送信電極であり、
前記低域側フィルタは、受信側フィルタであり、
前記高域側フィルタは、送信側フィルタである
請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性表面波デュプレクサ。