JP5333654B2 - ラダー型フィルタ及びデュプレクサ - Google Patents

Description

本発明は、複数の弾性波共振子からなるラダー型フィルタに関する。より詳細には、本発明は、１つの圧電基板上に弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子が構成されているラダー型フィルタ及び該ラダー型フィルタを少なくとも一方の帯域通過フィルタとして有するデュプレクサに関する。

従来、携帯電話機の帯域通過フィルタとしてラダー型フィルタが広く用いられている。また、この種のラダー型フィルタでは、小型化を図るために、弾性表面波共振子により直列腕共振子及び並列腕共振子が構成されている。

例えば下記の特許文献１には、このようなラダー型フィルタの一例が開示されている。図８は、このラダー型フィルタを略図的に示す平面図である。

ラダー型フィルタ１００１では、圧電基板１００２上に直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３及び並列腕共振子Ｐ１０１〜Ｐ１０２が構成されている。直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３及び並列腕共振子Ｐ１０１〜Ｐ１０２は、それぞれ、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器とを有する。ここでは、反射器の図示は省略している。

小型化を進めるために、１枚の圧電基板１００２上において、上記各共振子が形成されている。

特開２０００−２０１０５２号公報

しかしながら、ラダー型フィルタ１００１では、圧電基板１００２上において、直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３が所定の間隔を隔てて配置されている。従って、隣り合う直列腕共振子Ｓ１０１，Ｓ１０２間及びＳ１０２，Ｓ１０３間にスペースＡが生じていた。また、並列腕共振子Ｐ１０１，Ｐ１０２は、上記スペースＡの側方に配置されていた。すなわち、小型化を図るために、並列腕共振子Ｐ１０１の一部が、直列腕共振子Ｓ１０１と直列腕共振子Ｓ１０２との間に入り込むように配置されていた。同様に、並列腕共振子Ｐ１０２もまた、その一部が、直列腕共振子Ｓ１０２と直列腕共振子Ｓ１０３との間に入り込むように形成されていた。

しかしながら、このような構成では、上記スペースＡが存在するだけでなく、並列腕共振子Ｐ１０１と並列腕共振子Ｐ１０２との間にも、スペースＢが生じていた。スペースＢは、直列腕共振子Ｓ１０２の弾性波伝搬方向外側に位置している。同様に、並列腕共振子Ｐ１０１，Ｐ１０２が上記のように配置されているため、直列腕共振子Ｓ１０１及びＳ１０３の弾性波伝搬方向外側にも、スペースＢが生じていた。

従って、並列腕共振子Ｐ１０１，Ｐ１０２の一部を、隣り合う直列腕共振子Ｓ１０１，Ｓ１０２またはＳ１０２，Ｓ１０３間に入り込ませて小型化を図っているが、なおスペースＡ及びＢが大きかった。従って、より一層の小型化が困難であった。

本発明の目的は、１枚の圧電基板上に直列腕共振子及び並列腕共振子が構成されており、より一層の小型化を図ることができるラダー型フィルタを提供することにある。また、本発明の他の目的は、該ラダー型フィルタを帯域通過フィルタとして有し、小型化を図ることができるデュプレクサを提供することにある。

本願の第１の発明に係るラダー型フィルタは、圧電基板と、圧電基板上に構成されており、弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子とを備える。

上記直列腕共振子及び並列腕共振子のうち少なくとも１つの共振子が、電気的に並列に接続された第１及び第２の共振子を有する。残りの共振子のうちの１つの共振子の弾性波伝搬方向外側において、該第１の共振子と第２の共振子とが、該弾性波伝搬方向に直交する方向に並設されている。

第１の発明に係るラダー型フィルタでは、好ましくは、第１の共振子と第２の共振子とは、上記弾性波伝搬方向と直交する方向において連結されている。より好ましくは、第１及び第２の共振子が、上記弾性波伝搬方向と直交する方向において対向された第１及び第２のバスバーを有し、第１の共振子の第２のバスバーと、第２の共振子の第１のバスバーとが共通化されている。この場合には、第１の共振子と第２の共振子とが設けられている領域の上記弾性波伝搬方向と直交する方向に沿う寸法をより一層小さくすることができる。

本願の第２の発明に係るラダー型フィルタは、圧電基板と、圧電基板上に構成されており、弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子とを備える。直列腕共振子及び並列腕共振子のうちの少なくとも１つの共振子が、電気的に並列に接続された第１及び第２の共振子を有する。第１及び第２の共振子に外接する矩形の領域内に、残りの共振子のうちの１つの共振子が入り込むように設けられている。前記第１及び第２の共振子並びに前記矩形の領域内に入り込んでいる共振子が、最大交差幅部分と、最大交差幅から弾性波伝搬方向において遠ざかるにつれて交差幅が小さくなるように交差幅重み付けされたＩＤＴ電極を有する。

第２の発明に係るラダー型フィルタのある特定の局面では、前記第１の共振子の最大交差幅部分及び第２の共振子の最大交差幅部分の弾性波伝搬方向と直交する方向において同じ側の端部を結ぶ仮想線よりも前記第１及び第２の共振子側に、前記矩形の領域内に入り込んでいる共振子の最大交差幅部分が内側に入り込んでいる。

第２の発明に係るラダー型フィルタでは、好ましくは、第１の共振子のアポタイズ比と、第２の共振子のアポタイズ比とが異なっている。なお、アポタイズ比とは、最大交差幅の最小交差幅に対する比をいうものとする。第１の共振子のアポタイズ比と第２の共振子のアポタイズ比とを異ならせることにより、第１及び第２の共振子の配置の自由度を高めることができる。また、第１及び第２の共振子に、それぞれ最適なアポタイズ比を適用することができ、それによって、ラダー型フィルタのフィルタ特性を高めることができる。

本発明（第１，第２の発明を以下、適宜本発明と総称する。）の他の特定の局面では、第１の共振子の静電容量と、第２の共振子の静電容量とが異なっている。従って、第１の共振子及び第２の共振子の静電容量を異ならせることにより、前記第１の共振子及び第２の共振子の面積を変化させ、第１及び第２の共振子の配置の自由度を高めることができる。

本発明に係るラダー型フィルタのさらに他の特定の局面では、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向と直交する方向に沿う寸法の弾性波伝搬方向に沿う寸法に対する比である縦横比が、第１の共振子と第２の共振子とで異なっている。従って、第１の共振子と第２の共振子の縦横比が異なっているため、第１及び第２の共振子の配置の自由度を高めることができる。また、第１の共振子及び第２の共振子のそれぞれに最適な縦横比を適用することができ、それによってラダー型フィルタのフィルタ特性を高めることができる。

本発明のラダー型フィルタのさらに別の特定の局面では、第１の共振子の反射器における電極指の本数が、第２の共振子の反射器における電極指の本数と異なっている。従って、第１の共振子及び第２の共振子の各目標特性に応じて、各共振子の反射器の本数を選択することができるので、ラダー型フィルタのフィルタ特性を高めることができる。

本発明のラダー型フィルタでは、第１及び第２の共振子を有する共振子は、並列腕共振子であってもよく、直列腕共振子であってもよい。また、すべての並列腕共振子が第１及び第２の共振子を有するように構成されていてもよい。同様に、すべての直列腕共振子が第１及び第２の共振子を有するように構成されていてもよい。

また、本発明のデュプレクサは、第１の帯域通過フィルタと、第１の帯域通過フィルタとは通過帯域が異なる第２の帯域通過フィルタとを有する。第１及び第２の帯域通過フィルタのうちの少なくとも一方が本発明に従って構成されたラダー型フィルタからなる。従って、第１及び第２の帯域通過フィルタの少なくとも一方の小型化を図ることができるので、デュプレクサも小型化を進めることが可能となる。

第１の発明に係るラダー型フィルタでは、直列腕共振子及び並列腕共振子のうちの少なくとも１つの共振子が、電気的に並列に接続された第１及び第２の上記共振子を有し、第１の共振子と第２の共振子とが、残りの共振子のうちの１つの共振子の弾性波伝搬方向外側において、該弾性波伝搬方向と直交する方向において並設されている。このため、第１及び第２の共振子の弾性波伝搬方向に沿う寸法を短くすることができる。また、残りの共振子のうちの前記１つの共振子の側方の狭い領域に、第１及び第２の共振子を配置することができる。よって、弾性波伝搬方向と直交する方向において、残りの共振子のうちの１つの上記共振子と、該直交する方向に隣り合う共振子との間に余分なスペースを必要としない。

よって、圧電基板上において、直列腕共振子及び並列腕共振子を構成する複数の弾性波共振子を高密度に配置することができ、ラダー型フィルタの小型化を図ることができる。

第２の発明に係るラダー型フィルタでは、直列腕共振子及び並列腕共振子を構成している弾性波共振子のうち少なくとも１つの共振子が、上記のように電気的に並列に接続された第１及び第２の共振子を有し、該第１及び第２の共振子に外接される矩形の領域内に、残りの共振子のうちの１つの共振子が入り込むように設けられている。このため、第１及び第２の共振子と、上記残りの共振子のうちの１つの共振子とが配置されている領域における共振子の配置密度を高めることができる。よって、ラダー型フィルタにおける圧電基板上の共振子配置密度を効果的に高めることができ、ラダー型フィルタの小型化を図ることが可能となる。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るラダー型フィルタを説明するための模式的平面図であり、（ｂ）は、共振子の電極構造を示す略図的平面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態と、対比するために用意した従来のラダー型フィルタのフィルタ特性を示す図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係るラダー型フィルタを説明するための模式的平面図である。 図４は、本発明の第２の実施形態と対比するための従来のラダー型フィルタを説明するための模式的平面図である。 図５は、本発明のラダー型フィルタの変形例を説明するための模式的平面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態の変形例に係るラダー型フィルタにおける第１及び第２の共振子の電極構造を説明するための模式的平面図である。 図７は、本発明に係るデュプレクサの一例を示す回路図である。 図８は、従来のラダー型フィルタを説明するための模式的平面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの模式的平面図である。

ラダー型フィルタ１では、圧電基板２上に、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び複数の並列腕共振子Ｐ1，Ｐ２が構成されている。

圧電基板２は、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３などの圧電単結晶あるいは適宜の圧電セラミックスにより構成することができる。

直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２は、弾性表面波共振子からなる。図１（ｂ）において、直列腕共振子Ｓ１を代表して弾性表面波共振子の電極構造を説明する。図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極３の弾性波伝搬方向両側に反射器４，５が形成されている。圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５を形成することにより、１ポート型の弾性表面波共振子が構成される。

上記ＩＤＴ電極３及び反射器４，５は、金属膜からなる。ＩＤＴ電極３及び反射器４，５の形成は、周知のフォトリソグラフィー技術等を用いて行い得る。

なお、図１（ａ）においては、図示を容易とするため、弾性表面波共振子のＩＤＴ電極のみを示し、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側の反射器の図示は省略していることを指摘しておく。実際には直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２では、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に反射器が構成されている。

ラダー型フィルタ１では、圧電基板２上に、電極パッドからなる入力端子６、出力端子７、アース端子８及び９が形成されている。電極パッドは、適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

入力端子６と出力端子７との間に、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３が互いに直列に接続されている。それによって直列腕が構成されている。第１の直列腕共振子Ｓ１と第２の直列腕共振子Ｓ２とを接続している導電パターン１０と、アース端子８との間に、第１の並列腕共振子Ｐ１が接続されている。同様に、第２の直列腕共振子Ｓ２と第３の直列腕共振子Ｓ３とを電気的に接続している導電パターン１５と、アース端子９との間に、第２の並列腕共振子Ｐ２が接続されている。それによって、第１の並列腕共振子Ｐ１を有する第１の並列腕と、第２の並列腕共振子Ｐ２を有する第２の並列腕とが構成されている。従って、上記直列腕と、２つの並列腕とを有するラダー型回路が構成されている。

本実施形態のラダー型フィルタ１では、第１の並列腕共振子Ｐ１が、電気的に並列に接続された第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂとを有する。第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂは、それぞれ、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器を有する１ポート型の弾性表面波共振子である。ここでも、反射器の図示は省略している。

第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂの各一端が共通接続され、直列腕共振子Ｓ１と直列腕共振子Ｓ２を接続している導電パターン１０に接続されている。他方、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂの各他端が共通接続され、第１のアース端子８に接続されている。

第１の共振子Ｐ１ａは、弾性波伝搬方向に延び、弾性波伝搬方向と直交する方向に隔てられた第１のバスバー１１と、第２のバスバーとしての共通バスバー１２とを有する。第１のバスバー１１に一端が接続された複数本の電極指と、共通バスバー１２に一端が接続された複数本の電極指とが互いに間挿し合っている。それによって、第１の共振子Ｐ１ａが構成されている。

他方、第２の共振子Ｐ１ｂは、第１のバスバーとしての上記共通バスバー１２と、第２のバスバー１３とを有する。共通バスバー１２により、第１の共振子Ｐ１ａの第２のバスバーと、第２の共振子Ｐ１ｂの第１のバスバーとが共通化されている。第２の共振子Ｐ１ｂにおいても、一端が共通バスバー１２に接続された複数の電極指と、一端が第２のバスバー１３に接続されている複数本の電極指とが互いに間挿し合っている。

上記共通バスバー１２が、第１のアース端子８に導電パターン１４により電気的に接続されている。

第２の並列腕共振子Ｐ２もまた、第１の並列腕共振子Ｐ１と同様に、電気的に並列に接続された第１の共振子Ｐ２ａと、第２の共振子Ｐ２ｂとを有する。第１の共振子Ｐ２ａ及び第２の共振子Ｐ２ｂは、前述した第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂと同様に構成されている。また、第１の共振子Ｐ２ａ及び第２の共振子Ｐ２ｂの各一端が、導電パターン１５に接続されている。導電パターン１５は、第２の直列腕共振子Ｓ２と第３の直列腕共振子Ｓ３とを電気的に接続している。

第１の共振子Ｐ２ａ及び第２の共振子Ｐ２ｂの他端が、導電パターン１６により第２のアース端子９に接続されている。

本実施形態のラダー型フィルタ１の特徴の一つは、ａ）第１，第２の上記並列腕共振子Ｐ１及びＰ２が、電気的に並列に接続された第１及び第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ及びＰ２ａ，Ｐ２ｂをそれぞれ有すること、にある。特徴のもう一つは、ｂ）第１の共振子Ｐ１ａまたはＰ２ａと、第２の共振子Ｐ１ｂまたはＰ２ｂとが、残りの共振子のうちの１つの共振子である、直列腕共振子Ｓ１または直列腕共振子Ｓ３の弾性波伝搬方向外側において、該弾性波伝搬方向に直交する方向に並設されていること、にある。それによって、ラダー型フィルタ１では、圧電基板２上における共振子の配置の自由度を高め、かつ配置密度を高めることができる。従って、ラダー型フィルタ１の小型化を図ることができる。これを、図８に示した従来例を比較例として対比しつつ、より具体的に説明する。

図８から明らかなように、ラダー型フィルタ１００１では、上記回路構成を実現し、小型化を図るために、直列腕共振子Ｓ１０１と、直列腕共振子Ｓ１０２との間の領域の一部に入り込むように第１の並列腕共振子Ｐ１０１が設けられている。従って、直列腕共振子Ｓ１０１と直列腕共振子Ｓ１０２との間にスペースＡが生じていた。加えて、直列腕共振子Ｓ１０１，Ｓ１０２の弾性波伝搬方向外側であって、第１の並列腕共振子Ｐ１０１側にスペースＢが生じていた。同様に、直列腕共振子Ｓ１０２と直列腕共振子Ｓ１０３との間においてもスペースＡが生じており、直列腕共振子Ｓ１０２，Ｓ１０３の弾性波伝搬方向外側においても、スペースＢが生じていた。そのため、これ以上の小型化を図ることは困難であった。

これに対して、本実施形態のラダー型フィルタ１では、第１の並列腕共振子Ｐ１０１に相当する第１の並列腕共振子Ｐ１が、電気的に並列に接続された第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂとを有するように分割されている。

そのため、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂにおける弾性波伝搬方向に沿う寸法Ｌを、図８の並列腕共振子Ｐ１０１の弾性波伝搬方向に沿う寸法Ｌ_０よりも非常に短くすることができる。

従って、直列腕共振子Ｓ１の弾性波伝搬方向外側であって、第１の並列腕共振子Ｐ１側の領域Ｃにおいて、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂを構成することができる。言い換えれば、直列腕共振子Ｓ１と、直列腕共振子Ｓ２との間の領域に入り込むように並列腕共振子Ｐ１を構成する必要がない。そのため、図８に示したスペースＡをなくすことが可能とされている。

また、上記のように、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂの長さＬが非常に短くされている。従って、第１の直列腕共振子Ｓ１の弾性波伝搬方向外側の領域において、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂを構成することができる。よって、図８のスペースＢもなくすことが可能とされている。

第２の並列腕共振子Ｐ２も第１の並列腕共振子Ｐ１と同様に構成されている。従って、直列腕共振子Ｓ２と直列腕共振子Ｓ３との間のスペースＡ及び直列腕共振子Ｓ２及び直列腕共振子Ｓ３の側方のスペースＢもなくすことが可能とされている。

以上の通りの構成を有するので、圧電基板２の上記弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法Ｍを短くすることができる。図１において、破線で図８に示したラダー型フィルタ１００１の圧電基板１００２の外形を示す。破線と実線で示す圧電基板２の外形とを対比すれば明らかなように、圧電基板２の上記寸法Ｍを大幅に短くすることができる。従って、ラダー型フィルタ１では、小型化を図り得ることがわかる。

なお、本実施形態では、第１の並列腕共振子Ｐ１において、第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂは、共通バスバー１２を介して直接連結されている。従って、それによっても、上記寸法Ｍをより一層小さくすることが可能とされている。

もっとも、本発明においては、第１の共振子Ｐ１ａと第２の共振子Ｐ１ｂは、各一方のバスバーを共通化する必要は必ずしもない。

すなわち、第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂを物理的に連結する構成は、共通バスバー１２を用いた構造に限定されるものではない。

本実施形態では、上記のように、第１の並列腕共振子Ｐ１及び第２の並列腕共振子Ｐ２は、電気的に並列に接続された第１の共振子Ｐ１ａ，Ｐ２ａと、第２の共振子Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂとを有するように分割したが、このような構成においても、ラダー型フィルタ１００１と同様に、良好なフィルタ特性を示す。これを具体的な実験例を挙げて説明する。

圧電基板２として、ＬｉＮｂＯ_３基板を用い、以下の仕様で第１〜第３の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び第１，第２の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２を形成した。

直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３：電極指の対数＝４０対、電極指交差幅＝１０８μｍ、電極指ピッチ＝１．９６５０μｍ
第１の共振子Ｐ１ａ：電極指の対数＝３５対、電極指交差幅＝７２μｍ、電極指ピッチ＝２．０５２５μｍ
第２の共振子Ｐ１ｂ：電極指の対数＝３５対、電極指交差幅＝７２μｍ、電極指ピッチ＝２．０５２５μｍ
第１の共振子Ｐ２ａ：電極指の対数＝４７対、電極指交差幅＝７２μｍ、電極指ピッチ＝２．０５７５μｍ
第２の共振子Ｐ２ｂ：電極指の対数＝４８対、電極指交差幅＝７２μｍ、電極指ピッチ＝２．０５７５μｍ

なお、第１〜第３の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３における反射器の電極指の本数は１０本、電極指ピッチは１．９６５０μｍとした。

また、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂにおける反射器の電極指の本数は１０本、電極指ピッチは２．０５２５μｍとした。第１の共振子Ｐ２ａ及び第２の共振子Ｐ２ｂにおける反射器の電極指の本数は１０本、電極指ピッチは２．０５７５μｍとした。

比較のために、以下の仕様で、同じ圧電材料からなる圧電基板１００２上に、直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３及び並列腕共振子Ｐ１０１，Ｐ１０２を、以下の仕様で形成した。

第１〜第３の直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３は、上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と同じ仕様で形成した。

並列腕共振子Ｐ１０１：電極指の対数＝７０対、電極指交差幅＝７２μｍ、電極指ピッチ＝２．０５２５μｍ
並列腕共振子Ｐ１０２：電極指の対数＝９５対、電極指交差幅＝７２μｍ、電極指ピッチ＝２．０５７５μｍ

図２は、上記のようにして得たラダー型フィルタ１及び第１の比較例としての上記従来例のラダー型フィルタ１００１の減衰量周波数特性を示す図である。

図２から明らかなように、ラダー型フィルタ１は、ラダー型フィルタ１００１と同等のフィルタ特性を示す。従って、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２において、第１の共振子Ｐ１ａ，Ｐ２ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを有するように分割したとしても、フィルタ特性を低下させずに、小型化を進めることができる。

なお、本実施形態では、第１，第２の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が、第１の共振子及び第２の共振子を有するように分割されていたが、第１の並列腕共振子Ｐ１及び第２の並列腕共振子Ｐ２のうち、一方の並列腕共振子のみが上記のように並列分割されていてもよい。

また、並列腕共振子ではなく、第１〜第３の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３のうち少なくとも１つの共振子が、上記のように並列分割されていてもよい。

いずれにしても、ラダー型フィルタを構成している複数の共振子、すなわち直列腕共振子及び並列腕共振子のうち少なくとも１つの共振子が、上記のように並列分割されておればよい。

弾性波共振子では、通常、弾性波伝搬方向に沿う寸法は、弾性波伝搬方向と直交する方向に沿う寸法よりも長い。並列分割された共振子では、前述したように、第１，第２の共振子における弾性波伝搬方向に沿う寸法Ｌを小さくすることができる。従って、並列分割された共振子が少なくとも１つ構成されておれば、該共振子における弾性波伝搬方向に沿う寸法を小さくすることができる。よって、残りの共振子のうちの１つの共振子の弾性波伝搬方向外側のうちの片側において、並列分割構造を有する共振子を配置したとしても、圧電基板の弾性波伝搬方向に沿う寸法を増大させることなく、並列分割された共振子を圧電基板上に構成することができる。

加えて、第１の並列腕共振子Ｐ１のように、並列分割構造を有する共振子では、弾性波伝搬方向に沿う長さＬを上記のように短くすることができるので、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２間に入り込まないように並列腕共振子Ｐ１を構成することができる。言い換えれば、並列分割構造を有する共振子を、弾性波伝搬方向と直交する方向に隔てられた隣り合う他の２つの共振子間に入り込むように形成する必要はない。よって、圧電基板２の弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法を上記のように著しく小さくすることができる。

図３は、本発明の第２の実施形態に係るラダー型フィルタの模式的平面図である。第２の実施形態のラダー型フィルタ２１では、第１の実施形態と同様に、圧電基板２２上に、第１〜第３の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び第１，第２の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が構成されている。また、圧電基板２２上には、入力端子２３、出力端子２４及び第１，第２のアース端子２５，２６が形成されている。

第１の実施形態と同様に、入力端子２３と出力端子２４との間において、互いに直列に第１〜第３の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３が接続されている。また、第１の並列腕共振子Ｐ１の一端が、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２に、他端が第１のアース端子２５に接続されており、第２の並列腕共振子Ｐ２の一端が、第２，第３の直列腕共振子Ｓ２，Ｓ３に接続されており、他端が第２のアース端子２６に接続されている。従って、第２の実施形態のラダー型フィルタ２１は、第１の実施形態のラダー型フィルタ１と同じ回路構成を有する。

第２の実施形態のラダー型フィルタ２１が、第１の実施形態のラダー型フィルタ１と異なるところは、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２のＩＤＴ電極の構造及びこれらの共振子の配置にある。

なお、図３においても、図１と同様に、ＩＤＴ電極の両側の反射器の図示は省略している。

図示のように、本実施形態では、第１〜第３の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３には交差幅重み付けが施されている。この交差幅重み付けを、直列腕共振子Ｓ１を代表して説明する。

ＩＤＴ電極において、交差幅が極大となる部分すなわち最大交差幅部分２７から弾性波伝搬方向両側に向かって交差幅が順次小さくなるように交差幅が重み付けされている。直列腕共振子Ｓ１では、この交差幅が変化している領域の外形すなわち包絡線で囲まれた領域の外形に所定の間隔を隔てて、第１，第２のバスバー３０ａ，３０ｂが沿うように位置している。従って、直列腕共振子Ｓ１は、ひし形の外形形状を有している。直列腕共振子Ｓ２及び直列腕共振子Ｓ３も同様である。

他方、第１の並列腕共振子Ｐ１は、第１の実施形態と同様に、並列分割構造を有する。すなわち、第１の並列腕共振子Ｐ１は、電気的に並列に接続された第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂとを有する。第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂもまた、直列腕共振子Ｓ１と同様に、交差幅重み付けされている。従って、第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂでは、最大交差幅部分２８，２９から弾性波伝搬方向両側にいくにつれて交差幅が順次小さくなっている。従って、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂもまた、略ひし形の形状を有している。また、第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂにおいても、第１のバスバー３１及び第２のバスバー３２は、交差幅重み付けの包絡線に所定距離を隔てて、かつ該包絡線に沿うような形状とされている。なお、第１のバスバー３１と第２のバスバー３２とは、第１及び第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂで共通化されている。Ｐ１ａとＰ１ｂには弾性波伝搬方向両側に反射器が形成されているが、Ｐ１ａとＰ１ｂの間の反射器のピッチが同じであれば一つの反射器をＰ１ａとＰ１ｂとで共用してもよい。さらには、Ｐ１ａとＰ１ｂを近づけ、Ｐ１ａとＰ１ｂの間の反射器をなくしてもよい。このような構成にすることよって、弾性波伝搬方向の寸法を小さくすることができる。

第２の並列腕共振子Ｐ２も同様に、電気的に並列に接続された第１の共振子Ｐ２ａと、第２の共振子Ｐ２ｂとを有する。

第２の実施形態では、第１の並列腕共振子Ｐ１及び第２の並列腕共振子Ｐ２が、上記並列分割構造を有するため、また並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が図示のように配置されているため、ラダー型フィルタ２１の小型化を進めることができる。これをより詳細に説明する。

図４は、ラダー型フィルタ２１と対比される第２の比較例のラダー型フィルタ１１０１を示す模式的平面図である。圧電基板１１０２上に、第２の実施形態と同様に、直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３及び第１の並列腕共振子Ｐ１０１及び第２の並列腕共振子Ｐ１０２が構成されている。直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３及び並列腕共振子Ｐ１０１，Ｐ１０２もまた、第２の実施形態と同様に、最大交差幅部分から弾性波伝搬方向に向かうにつれて交差幅が順次小さくなるように交差幅重み付けが施されている。従って、直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３及び並列腕共振子Ｐ１０１，Ｐ１０２は、上記第２の実施形態の場合と同様に、略ひし形の形状を有する。

よって、小型化を図るために、ラダー型フィルタ１１０１では、直列腕共振子Ｓ１０１と直列腕共振子Ｓ１０２との間の領域に入り込むように、相対的に形状が大きい第１の並列腕共振子Ｐ１０１の一部が配置されている。同様に、並列腕共振子Ｐ１０２も、その一部が、直列腕共振子Ｓ１０２と直列腕共振子Ｓ１０３との間の領域に入り込むように配置されている。すなわち、複数のひし形の形状を高密度に配置するために、並列腕共振子Ｐ１０１，Ｐ１０２の一部が、直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３間の領域に入り込むように配置されている。

しかしながら、このように配置したとしても、静電容量が大きく、相対的に形状の大きな並列腕共振子Ｐ１０１を、隣り合う直列腕共振子Ｓ１０１，Ｓ１０２間の領域に完全に入り込ませることはできない。そのため、図４の矢印Ａ及び矢印Ｂで示すスペースが生じていた。すなわち、直列腕共振子Ｓ１０１と直列腕共振子Ｓ１０２との間には、スペースＡが生じ、直列腕共振子Ｓ１０１〜Ｓ１０３の弾性波伝搬方向外側の片側には、スペースＢが生じざるを得なかった。

これに対して、ラダー型フィルタ２１では、並列腕共振子Ｐ１が、第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂとを有するように並列分割されている。それによって、第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの最大交差幅部分の弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法を小さくすることが可能とされている。従って、並列腕共振子Ｐ１の弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法を小さくすることが可能とされている。

さらに、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂに外接する１つの矩形の領域Ｘ内に、直列腕共振子Ｓ１または直列腕共振子Ｓ２の最大交差幅部分２７における並列腕共振子Ｐ１側の端部が入り込むように、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２及び並列腕共振子Ｐ１が配置されている。それによって、直列腕共振子Ｓ１、並列腕共振子Ｐ１及び直列腕共振子Ｓ２を結ぶ方向の寸法が小さくされている。

なお、本実施形態では、第２の並列腕共振子Ｐ２も第１の並列腕共振子Ｐ１と同様に構成されており、かつ直列腕共振子Ｓ２，Ｓ３間に、並列腕共振子Ｐ２が、上記と同様に配置されている。

従って、ラダー型フィルタ２１では、圧電基板２２の上記弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法を小さくすることができる。図３において、ラダー型フィルタ１１０１の圧電基板１１０２の外形を破線で示す。破線と図３の圧電基板２２の外形とを対比すれば明らかなように、ラダー型フィルタ２１では、上記弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法を小さくすることができる。

しかも、第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂが、弾性波伝搬方向に連結されており、第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの連結部分すなわち交差幅が最も小さい領域に、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２の最大交差幅部分２７が対向されている。さらに、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３が形成されている領域は、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が形成されている領域に対し、弾性波伝搬方向において包含されている。よって、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が構成されている全領域の弾性波伝搬方向に沿う寸法の最大部分が、第１，第２の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が構成されている部分の弾性波伝搬方向に沿う寸法となる。よって、ラダー型フィルタ２１では、ラダー型フィルタ１１０１に比べて、弾性波伝搬方向に沿う寸法を短くすることができる。

従って、ラダー型フィルタ２１では、第１の実施形態と同様に、小型化を進めることができる。

図５は、第１の実施形態のラダー型フィルタ１の変形例を示す模式的平面図である。図５に示すラダー型フィルタ５１では、第１の実施形態のラダー型フィルタ１と同様に、圧電基板２上に直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が構成されている。ここでも、各共振子は、正規型のＩＤＴ電極を有する。図５においても、ＩＤＴ電極の両側の反射器の図示は省略してあることを指摘しておく。

ラダー型フィルタ５１がラダー型フィルタ１と異なるところは、第２の直列腕共振子Ｓ２の電極指の対数が、第１，第３の直列腕共振子１，Ｓ３の電極指の対数よりも小さくされていること、並びに並列分割構造を有する第１，第２の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２において、第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの電極指の対数が異なることにある。

より具体的には、第２の直列腕共振子Ｓ２は、電極指の対数が相対的に少ないため、弾性波伝搬方向に沿う寸法が相対的に短くされている。そのため、直列腕共振子Ｓ２の弾性波伝搬方向外側に比較的大きなスペースＳを設けることができる。

他方、第１の並列腕共振子Ｐ１は、互いに電気的に接続された第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを有する。ここでは、第２の共振子Ｐ１ｂの電極指の対数が、第１の共振子Ｐ１ａの電極指の対数よりも大きくされている。従って、第２の共振子Ｐ１ｂの弾性波伝搬方向に沿う寸法が、第１の共振子Ｐ１ａの弾性波伝搬方向に沿う寸法よりも大きくされている。このように、本発明においては、並列分割構造における第１の共振子及び第２の共振子の電極指の対数を異ならせてもよい。

ここでは、第１の直列腕共振子Ｓ１の弾性波伝搬方向側方に、第１の共振子Ｐ１ａが位置しかつ第２の直列腕共振子Ｓ２の弾性波伝搬方向側方に、第２の共振子Ｐ１ｂが位置するように第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂが配置されている。そして、相対的に弾性波伝搬方向に沿う寸法が大きい第２の共振子Ｐ１ｂが、スペースＳに配置されている。

第２の並列腕共振子Ｐ２においては、第１の共振子Ｐ２ａの電極指の対数が、第２の共振子Ｐ２ｂの電極指の対数よりも大きくされている。従って、第１の共振子Ｐ２ａの弾性波伝搬方向に沿う寸法が相対的に大きくされている。そして、第１の共振子Ｐ２ａが第２の直列腕共振子Ｓ２の側方のスペースＳに位置しており、第２の共振子Ｐ２ｂが第３の直列腕共振子Ｓ３の弾性波伝搬方向外側に位置している。

本実施形態では、前述したように、比較的大きなスペースＳが、第２の直列腕共振子Ｓ２の側方に設けられるが、スペースＳに、上記弾性波伝搬方向に沿う寸法が相対的に大きい、第１の並列腕共振子Ｐ１における第２の共振子Ｐ１ｂ及び第２の並列腕共振子Ｐ２における第１の共振子Ｐ２ａが配置されている。従って、上記スペースＳに共振子を高密度に配置することができる。

また、第１の実施形態と同様に、第１，第２の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が並列分割構造を有する。従って、第１及び第２の共振子のうち少なくとも一方の共振子を、直列腕共振子の弾性波伝搬方向外側の領域に無理なく配置することが可能とされている。

よって、圧電基板２上に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２を高密度に配置することができる。

図５の破線は、図８に示した第１の比較例における圧電基板の外形を示す。この破線と、図５の圧電基板２の外形との対比から明らかなように、本実施形態においても、弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法を著しく小さくすることができる。従って、ラダー型フィルタ５１の小型化を図ることができる。

図５に示した変形例では、上記のように、第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂの電極指の対数が異なっているため、弾性波伝搬方向に沿う寸法が異なっている。そのため、上記のように、大きさが異なる第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂのそれぞれの大きさに応じて適切なスペースに配置することができる。よって、ラダー型フィルタにおける複数の共振子の配置の自由度を高めることができる。

なお、図５では、電極指の対数が異ならされていたが、図６に示すように、第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂの縦横比を異ならせてもよい。ここで、縦横比とは、第１の共振子Ｐ１ａを例にとると、弾性波伝搬方向に直交する方向の寸法ａの弾性波伝搬方向に沿う寸法ｂに対する比、すなわちａ／ｂをいうものとする。ここで、図６に示すように、第２の共振子Ｐ１ｂの縦方向寸法をａ′、横方向寸法をｂ′とした場合、縦横比ａ′／ｂ′を第１の共振子Ｐ１ａの縦横比ａ／ｂと異ならせてもよい。このように、第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの縦横比を異ならせることによっても、縦横比の異ならせ方によって、適宜のスペースに第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを配置することができる。従って、複数の共振子の配置の自由度を高めることができる。また、第１，第２の共振子ごとに、最適な縦横比を適用することによって、フィルタ特性を高めることもできる。

また、図３に示した第２の実施形態のラダー型フィルタ２１では、第１の共振子Ｐ１ａと、第２の共振子Ｐ１ｂが交差幅重み付けされていたが、第１の共振子Ｐ１ａにおける交差幅重み付けと、第２の共振子Ｐ１ｂにおける交差幅重み付けを異ならせてもよい。交差幅重み付けを異ならせることにより、包絡線に沿うバスバーの形状が変化する。そのため、交差幅重み付けを異ならせた場合、第１の共振子Ｐ１ａの形状と、第２の共振子Ｐ１ｂの形状が異なることになる。

この場合においても、形状の相違に応じて、適宜のスペースに、第１，第２の共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを配置すればよい。従って、複数の共振子の配置の自由度を高めることができる。また、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂごとに、最適な交差幅重み付けを施すことにより、フィルタ特性の向上を図ることもできる。

前述したように、第１，第２の実施形態及び図５の変形例では、反射器の図示を省略したが、図１（ｂ）に示したように、実際には、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に反射器が配置されている。上記並列分割構造における第１の共振子Ｐ１ａにおける反射器の電極指の本数と、第２の共振子Ｐ１ｂにおける反射器の電極指の本数を異ならせてもよい。この場合においても、反射器の電極指の本数が異なると、第１の共振子Ｐ１ａの形状と第２の共振子Ｐ１ｂの形状が異なるため、やはり複数の共振子の配置の自由度を高めることができる。加えて、第１の共振子Ｐ１ａ及び第２の共振子Ｐ１ｂにそれぞれ適切な電極指本数の反射器を用いることにより、フィルタ特性の向上を図ることもできる。

本発明に係るラダー型フィルタは、第１，第２の実施形態のように、３個の直列腕共振子及び２個の並列腕共振子を有するものに限定されず、直列腕共振子及び並列腕共振子を有する適宜のラダー型フィルタに適用することができる。また、弾性表面波を利用したラダー型フィルタにつき説明したが、弾性境界波を利用したラダー型フィルタにも本発明を適用することができる。

図７は、本発明に係るデュプレクサの一例を示すブロック図である。デュプレクサ６１は、第１の帯域通過フィルタ６２と、第１の帯域通過フィルタ６２とは通過帯域が異なる第２の帯域通過フィルタ６３とを有する。デュプレクサ６１では、第１の帯域通過フィルタ６２が、本発明のラダー型フィルタからなる。従って、第１の帯域通過フィルタ６２の小型化を図ることができるので、デュプレクサ６１の小型化を進めることができる。なお、第１の帯域通過フィルタ６２ではなく、第２の帯域通過フィルタ６３を本発明のラダー型フィルタで構成してもよく、第１及び第２の帯域通過フィルタの双方が本発明に係るラダー型フィルタであってもよい。

１…ラダー型フィルタ
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
４，５…反射器
６…入力端子
７…出力端子
８…第１のアース端子
９…第２のアース端子
１０…導電パターン
１１…第１のバスバー
１２…共通バスバー
１３…第２のバスバー
１４〜１６…導電パターン
２１…ラダー型フィルタ
２２…圧電基板
２３…入力端子
２４…出力端子
２５…第１のアース端子
２６…第２のアース端子
２７…最大交差幅部分
２８，２９…最大交差幅部分
３０ａ…第１のバスバー
３０ｂ…第２のバスバー
３１…第１のバスバー
３２…第２のバスバー
５１…ラダー型フィルタ
６１…デュプレクサ
６２…第１の帯域通過フィルタ
６３…第２の帯域通過フィルタ
Ｓ１〜Ｓ３…第１〜第３の直列腕共振子
Ｐ１，Ｐ２…第１，第２の並列腕共振子
Ｐ１ａ…第１の共振子
Ｐ１ｂ…第２の共振子
Ｐ２ａ…第１の共振子
Ｐ２ｂ…第２の共振子

Claims (11)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に構成されており、弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子とを備え、
   前記直列腕共振子及び並列腕共振子のうち少なくとも１つの共振子が、電気的に並列に接続された第１及び第２の共振子を有し、
   前記第１及び第２の共振子に外接する矩形の領域内に、残りの共振子のうちの少なくとも１つの共振子が入り込むように設けられており、前記第１及び第２の共振子及び前記残りの共振子のうちの１つの共振子であって、前記矩形の領域内に入り込んでいる共振子が、最大交差幅部分と、最大交差幅部分から弾性波伝搬方向両側に向かって交差幅が小さくなるように交差幅重み付けされたＩＤＴ電極を有する、ラダー型フィルタ。
2. 前記第１，第２の共振子の最大交差幅部分間であって、第１及び第２の共振子の最大交差幅部分の弾性波伝搬方向と直交する方向において同じ側の端部同士を結ぶ仮想線よりも第１及び第２の共振子側に、前記矩形の領域内に入り込んでいる共振子の最大交差幅部分が入り込んでいる、請求項１に記載のラダー型フィルタ。
3. 前記最大交差幅部分を有するように重み付けが施された前記第１及び第２の共振子において、第１の共振子の最大交差幅の最小交差幅に対する比であるアポタイズ比が、前記第２の共振子のアポタイズ比と異なっている、請求項１または２に記載のラダー型フィルタ。
4. 前記第１の共振子の静電容量と、前記第２の共振子の静電容量とが異なっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
5. 前記第１の共振子のＩＤＴ電極における弾性波伝搬方向と直交する方向の寸法の弾性波伝搬方向に沿う寸法に対する比である縦横比が前記第２の共振子の縦横比と異なっている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
6. 前記第１の共振子の反射器における電極指の本数が、前記第２の共振子の反射器における電極指の本数と異なっている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
7. 前記第１及び第２の共振子を有する共振子が、並列腕共振子である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
8. 全ての並列腕共振子が、前記第１及び第２の共振子を有する、請求項７に記載のラダー型フィルタ。
9. 前記第１及び第２の共振子を有する共振子が、直列腕共振子である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
10. 全ての直列腕共振子が、前記第１及び第２の共振子を有する、請求項９に記載のラダー型フィルタ。
11. 第１の帯域通過フィルタと、第１の帯域通過フィルタとは異なる第２の帯域通過フィルタとを備え、前記第１の帯域通過フィルタ及び前記第２の帯域通過フィルタのうちの少なくとも一方が請求項１〜１０のいずれか１項に記載のラダー型フィルタからなる、デュプレクサ。

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