JP7416080B2 - 弾性波装置、フィルタ装置及びマルチプレクサ - Google Patents
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Description
本発明は、弾性波装置、フィルタ装置及びマルチプレクサに関する。
従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には、弾性波共振子を含むフィルタを有するマルチプレクサの一例が記載されている。弾性波共振子においては、圧電性を有する基板上にＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極が設けられている。上記基板上において、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に一対の反射器が設けられている。複数のフィルタ装置は共通端子に共通接続されている。共通端子はアンテナに接続される。
マルチプレクサにおけるフィルタに上記のような弾性波共振子を用いると、マルチプレクサが有する複数のフィルタ装置の通過帯域によっては、マルチプレクサの受信感度が劣化するおそれがあった。より具体的には、マルチプレクサが送信フィルタ及び受信フィルタを含み、送信フィルタから送信信号をアンテナに出力するときに、アンテナから他の信号が入力される場合もある。このとき、送信フィルタ及び受信フィルタの通信バンドが、例えばＢａｎｄ２５の場合には、入力された上記信号が妨害波信号として作用するおそれがある。これにより、Ｂａｎｄ２５の受信帯域内にＩＭＤ（Ｉｎｔｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）が生じ、受信感度が劣化することがある。
本発明の目的は、ＩＭＤを抑制することができ、受信感度の劣化を抑制することができる、弾性波装置、フィルタ装置及びマルチプレクサを提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、圧電体層を有する圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられている第１のＩＤＴ電極と、前記圧電性基板上における、前記第１のＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている一対の反射器と、前記圧電性基板上に、前記一対の反射器のうちの一方の反射器を挟み前記第１のＩＤＴ電極と対向するように設けられている第２のＩＤＴ電極とを備え、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、一対のバスバーと、複数の電極指と、をそれぞれ有し、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極においてそれぞれ、前記一対のバスバーのうちの一方のバスバーに前記複数の電極指のうちの一部の電極指が接続されており、他方のバスバーに前記複数の電極指のうちの残りの電極指が接続されており、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、前記複数の電極指が弾性波伝搬方向において重なり合っている交叉領域をそれぞれ有し、前記第１のＩＤＴ電極の前記交叉領域の少なくとも一部と前記第２のＩＤＴ電極の前記交叉領域の少なくとも一部とが、弾性波伝搬方向において重なり合っており、前記第２のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーのうちの一方のバスバーが、前記第１のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーのうちの一方のバスバーに接続されており、前記第２のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーのうちの他方のバスバーがグラウンド電位に接続され、前記第２のＩＤＴ電極により構成されている部分の共振周波数が、妨害波信号の周波数帯域に含まれる。
本発明に係るフィルタ装置は、アンテナに接続されるフィルタ装置であって、直列腕共振子と、並列腕共振子とを備え、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうちの少なくとも１つの共振子が、本発明に従い構成されている弾性波装置である。
本発明に係るマルチプレクサは、アンテナに接続されるアンテナ端子と、前記アンテナ端子に共通接続されている複数のフィルタ装置とを備え、少なくとも１つの前記フィルタ装置が、本発明に従い構成されているフィルタ装置である。
本発明に係る弾性波装置、フィルタ装置及びマルチプレクサによれば、ＩＭＤを抑制することができ、受信感度の劣化を抑制することができる。
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。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
弾性波装置１は圧電性基板２を有する。圧電性基板２上には、第１のＩＤＴ電極３が設けられている。圧電性基板２及び第１のＩＤＴ電極３は第１のＩＤＴ３Ａを構成している。ＩＤＴ電極に交流電圧を印加すると、弾性波が励振される。圧電性基板２上における、第１のＩＤＴ電極３の弾性波伝搬方向両側には、一対の反射器４Ａ及び反射器４Ｂが設けられている。さらに、圧電性基板２上には、反射器４Ａを挟み第１のＩＤＴ電極３と対向するように、第２のＩＤＴ電極５が設けられている。圧電性基板２及び第２のＩＤＴ電極５は第２のＩＤＴ５Ａを構成している。このように、弾性波装置１は、第１のＩＤＴ電極３により構成されている部分である第１のＩＤＴ３Ａと、第２のＩＤＴ電極５により構成されている部分である第２のＩＤＴ５Ａとを有する。さらに、弾性波装置１は、反射器４Ａ及び反射器４Ｂを有する。本実施形態の弾性波装置１は弾性波共振子である。
図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置における電極構造を示す模式的平面図である。
第１のＩＤＴ電極３は、一対の第１のバスバー１２及び第２のバスバー１３を有する。第１のバスバー１２と第２のバスバー１３とは対向し合っている。第１のＩＤＴ電極３は、複数の第１の電極指１４及び複数の第２の電極指１５を有する。ここで、複数の第１の電極指１４が、第１のＩＤＴ電極３が備える複数の電極指のうちの一部の電極指であり、複数の第２の電極指１５が、第１のＩＤＴ電極３が備える複数の電極指のうちの残りの電極指である。複数の第１の電極指１４の一方端は、それぞれ第１のバスバー１２に接続されている。複数の第２の電極指１５の一方端は、それぞれ第２のバスバー１３に接続されている。複数の第１の電極指１４と複数の第２の電極指１５とは互いに間挿し合っている。第１のＩＤＴ電極３は第１の交叉領域Ａを有する。第１の交叉領域Ａは、第１の電極指１４と第２の電極指１５とが弾性波伝搬方向おいて重なり合っている領域である。
第１のバスバー１２及び第２のバスバー１３のうちの少なくとも一方は信号電位に接続される。より具体的には、弾性波装置１が、例えば、ラダー型フィルタなどの直列腕共振子として用いられる場合には、第１のバスバー１２及び第２のバスバー１３はそれぞれ信号電位に接続される。弾性波装置１が、例えば、ラダー型フィルタなどの並列腕共振子として用いられる場合には、第１のバスバー１２及び第２のバスバー１３のうちの一方が信号電位に接続され、他方がグラウンド電位に接続される。
本実施形態においては、弾性波装置１はアンテナに接続される。第１のバスバー１２が第２のバスバー１３よりもアンテナ側に位置する。本明細書において、他のバスバーあるいは他の素子よりもアンテナ側に位置するとは、電気的な接続において、他のバスバーあるいは他の素子よりもアンテナに近いことをいう。
第１のＩＤＴ電極３はアンテナに、アンテナ端子１１Ａを介して接続される。より具体的には、第１のバスバー１２がアンテナ端子１１Ａに接続されている。第１のバスバー１２は、アンテナ端子１１Ａに直接的に接続されていてもよく、あるいは、他の素子などを介して間接的に接続されていてもよい。一方で、第２のバスバー１３は、第１のバスバー１２よりも、アンテナ端子１１Ａ以外の信号端子１１Ｂ側に位置する。なお、信号端子１１Ｂは信号電位に接続される。第２のバスバー１３は、信号端子１１Ｂに直接的に接続されていてもよく、あるいは、他の素子などを介して間接的に接続されていてもよい。
他方、第２のＩＤＴ電極５は、一対の第３のバスバー１６及び第４のバスバー１７を有する。第３のバスバー１６と第４のバスバー１７とは対向し合っている。第２のＩＤＴ電極５は、複数の第３の電極指１８及び複数の第４の電極指１９を有する。ここで、複数の第３の電極指１８が、第２のＩＤＴ電極５が備える複数の電極指のうちの一部の電極指であり、複数の第４の電極指１９が、第２のＩＤＴ電極５が備える複数の電極指のうちの残りの電極指である。複数の第３の電極指１８の一方端は、それぞれ第３のバスバー１６に接続されている。複数の第４の電極指１９の一方端は、それぞれ第４のバスバー１７に接続されている。複数の第３の電極指１８と複数の第４の電極指１９とは互いに間挿し合っている。第２のＩＤＴ電極５は第２の交叉領域Ｂを有する。第２の交叉領域Ｂは、第３の電極指１８と第４の電極指１９とが弾性波伝搬方向おいて重なり合っている領域である。
図２に示すように、第１のＩＤＴ電極３の第１の交叉領域Ａと第２のＩＤＴ電極５の第２の交叉領域Ｂとは、弾性波伝搬方向において重なり合っている。より具体的には、弾性波伝搬方向に直交する方向を交叉幅方向としたときに、第１の交叉領域Ａの交叉幅方向における中央部と、第２の交叉領域Ｂの交叉幅方向における中央部とが、弾性波伝搬方向において重なり合っている。なお、第１の交叉領域Ａの少なくとも一部と第２の交叉領域Ｂの少なくとも一部とが、弾性波伝搬方向において重なり合っていればよい。
第３のバスバー１６は信号電位に接続される。第３のバスバー１６は、第１のＩＤＴ電極３の第１のバスバー１２に接続されている。より具体的には、第３のバスバー１６は、ホット配線６Ａにより第１のバスバー１２に接続されている。第１のバスバー１２及び第３のバスバー１６は、ホット配線６Ａを介して信号電位に接続される。
第２のＩＤＴ電極５の第４のバスバー１７はグラウンド電位に接続される。より具体的には、第４のバスバー１７はグラウンド配線６Ｂを介してグラウンド電位に接続される。なお、第３のバスバー１６及び第４のバスバー１７のうちの一方が信号電位に接続され、他方がグラウンド電位に接続されるように配線が設けられていればよい。
本実施形態においては、弾性波装置１における第１のＩＤＴ３Ａの共振周波数は、Ｂａｎｄ２５の送信帯域である１８５０～１９１５ＭＨｚの範囲内に位置する。弾性波装置１における第２のＩＤＴ５Ａの共振周波数は、妨害波信号の周波数帯域に含まれる。より具体的には、Ｂａｎｄ２５の妨害波周波数帯である１７７０～１８３５ＭＨｚの範囲内に位置する。本明細書において妨害波信号とは、送信帯域の周波数をＴｘ、受信帯域の周波数をＲｘとしたときに、２Ｔｘ－Ｒｘで表される周波数を有する信号のことを指す。
なお、弾性波装置１における、第１のＩＤＴ３Ａ及び第２のＩＤＴ５Ａの各共振周波数は上記に限定されない。
図１に戻り、圧電性基板２は、高音速材料層としての高音速支持基板７と、低音速膜８と、圧電体層９とがこの順序で積層された積層基板である。もっとも、圧電性基板２は、圧電体層９のみからなる圧電基板であってもよい。
圧電体層９は、タンタル酸リチウム層である。なお、圧電体層９の材料は上記に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、水晶、またはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などを用いることもできる。
低音速膜８は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜８を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層９を伝搬するバルク波の音速よりも低い。低音速膜８は酸化ケイ素膜である。酸化ケイ素はＳｉＯｘにより表すことができる。本実施形態では、低音速膜８はＳｉＯ２膜である。なお、低音速膜８の材料は上記に限定されず、例えば、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、または、酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料を用いることもできる。
高音速材料層は相対的に高音速な層である。より具体的には、高音速材料層を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層９を伝搬する弾性波の音速よりも高い。高音速材料層としての高音速支持基板７はシリコン基板である。なお、高音速支持基板７の材料は上記に限定されず、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、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、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることができる。
圧電性基板２が高音速支持基板７、低音速膜８及び圧電体層９が積層された積層構造を有することにより、弾性波を圧電体層９側に効果的に閉じ込めることができる。
図２に示すように、本実施形態の特徴は、弾性波装置１が以下の構成を有することにある。１）弾性波装置１が第２のＩＤＴ電極５を有し、第２のＩＤＴ電極５が、第１のＩＤＴ電極３と反射器４Ａを挟み対向していること。２）第１の交叉領域Ａの少なくとも一部と第２の交叉領域Ｂの少なくとも一部とが弾性波伝搬方向において重なり合っていること。３）第２のＩＤＴ電極５の第３のバスバー１６と第１のＩＤＴ電極３の第１のバスバー１２とが接続されており、第２のＩＤＴ電極５の第４のバスバー１７がグラウンド電位に接続されること。それによって、第２のＩＤＴ電極５において妨害波周波数付近の波が励振され、妨害波信号の入力によるＩＭＤの発生を抑制することができる。これにより、弾性波装置１がマルチプレクサなどにおけるフィルタ装置に用いられた場合において、該フィルタ装置と信号電位に共通接続される他のフィルタ装置の受信感度の劣化を抑制することができる。この詳細を、本実施形態と第１の比較例及び第２の比較例とを比較することにより、以下において説明する。
第１の実施形態の構成を有する弾性波装置１及び図３に示す第１の比較例の弾性波装置１０１を用意した。第１の比較例は、第２のＩＤＴ電極５を有しない点において第１の実施形態と異なる。用意した弾性波装置１の設計パラメータは以下の通りである。なお、用意した弾性波装置１０１の設計パラメータは、第２のＩＤＴ電極５を有しない点以外においては、弾性波装置１の設計パラメータと同様である。
第１のＩＤＴ電極３；電極指の対数…９９対、波長…２．１０４μｍ、デューティ比…０．５
第２のＩＤＴ電極５；電極指の対数…１０対、波長…２．１０４μｍ、デューティ比…０．５
反射器４Ａ及び反射器４Ｂ；電極指の本数…２１本、波長…２．１０４μｍ
第２のＩＤＴ電極５；電極指の対数…１０対、波長…２．１０４μｍ、デューティ比…０．５
反射器４Ａ及び反射器４Ｂ；電極指の本数…２１本、波長…２．１０４μｍ
弾性波装置１における第１のＩＤＴ３Ａ及び弾性波装置１０１においては、Ｂａｎｄ２５の送信帯域内に共振周波数が位置する。これらのような弾性波共振子に、Ｂａｎｄ２５の送信帯域の信号及び妨害波信号を同時に入力すると、Ｂａｎｄ２５の受信帯域である１９３０～１９９５ＭＨｚの範囲内に３次ＩＭＤが生じる。弾性波装置１及び弾性波装置１０１に上記送信帯域の信号及び妨害波信号を同時に入力し、ＩＭＤ３レベルを測定した。
図４は、第１の実施形態及び第１の比較例の弾性波装置におけるＩＭＤ３レベルを示す図である。
図４に示すように、第１の実施形態の構成を有する弾性波装置１においては、第１の比較例の弾性波装置１０１よりもＩＭＤ３レベルが低いことがわかる。さらに、第１の実施形態においては、１９３６ＭＨｚ付近において特にＩＭＤ３レベルが低くなっている。１９３６ＭＨｚ付近においては、第１の実施形態では第１の比較例よりもＩＭＤ３レベルを約２４ｄＢ改善することができている。
第１の比較例の弾性波装置１０１に送信帯域の信号と同時に妨害波信号が入力されると、第１のＩＤＴ電極３において、送信帯域の信号に基づく波以外に、妨害波周波数付近の波も励振されることとなる。これに起因してＩＭＤが生じる。
これに対して、第１の実施形態の弾性波装置１は、第１のＩＤＴ電極３に加えて第２のＩＤＴ電極５を有する。また、第２のＩＤＴ電極５の第４のバスバー１７がグラウンド電位に接続されている。そのため、弾性波装置１に送信帯域の信号と同時に妨害波信号が入力されると、第１のＩＤＴ電極３だけではなく、第２のＩＤＴ電極５においても妨害波周波数付近の波が励振される。加えて、第２のＩＤＴ電極５は、反射器４Ａを挟み第１のＩＤＴ電極３に対向するように配置されており、かつ第１の交叉領域Ａと第２の交叉領域Ｂとが弾性波伝搬方向において重なっている。そのため、第１のＩＤＴ電極３と第２のＩＤＴ電極５のそれぞれで発生するＩＭＤ信号が干渉し合い、相殺される。それによって、ＩＭＤを抑制することができる。従って、弾性波装置１がマルチプレクサなどにおけるフィルタ装置に用いられた場合において、該フィルタ装置と信号電位に共通接続される他のフィルタ装置の受信感度の劣化を抑制することができる。
図５に示す第２の比較例の弾性波装置１１１を用意した。なお、図５においては、各端子を省略している。第２の比較例は、第１のＩＤＴ電極３と第２のＩＤＴ電極５とが交叉幅方向において離れており、第１の交叉領域Ａと第２の交叉領域Ｂとが弾性波伝搬方向において全く重なっていない点において、第１の実施形態と異なる。用意した弾性波装置１１１の設計パラメータは、上記の弾性波装置１の設計パラメータと同様である。
図６は、第１の実施形態、第１の比較例及び第２の比較例の弾性波装置におけるＩＭＤ３レベルを示す図である。
図６に示すように、第１の実施形態の構成を有する弾性波装置１においては、第２の比較例の弾性波装置１１１よりもＩＭＤ３レベルが低いことがわかる。よって、第１の実施形態においては、第１の交叉領域Ａと第２の交叉領域Ｂとが弾性波伝搬方向において重なっていることにより、上記のようにＩＭＤを抑制できることがわかる。
ところで、フィルタ装置において、妨害波の入力を抑制するための別途の素子を用いる場合には、該素子によるインピーダンスに対する影響により、フィルタ装置の設計の自由度が損なわれるおそれがある。あるいは、挿入損失が大きくなるおそれもある。これに対して、フィルタ装置に弾性波装置１を用いた場合には、弾性波共振子としての弾性波装置１の構成によってＩＭＤを抑制することができる。よって、妨害波の入力を抑制するための別途の素子を要しない。従って、設計の自由度を損なうことなく、挿入損失の増大を招かずして、ＩＭＤを抑制することができる。
第１の実施形態の弾性波装置１において、第２のＩＤＴ電極５の電極指の対数を異ならせてＩＭＤ３レベルを測定した。電極指の対数は、５対、１０対、２０対とした。なお、第２のＩＤＴ電極５を有さず、電極指の対数が０対に相当する第１の比較例のＩＭＤ３レベルも併せて示す。
図７は、第１の実施形態及び第１の比較例における、第２のＩＤＴ電極の電極指の対数とＩＭＤ３レベルとの関係を示す図である。
図７に示すように、第１の実施形態において第２のＩＤＴ電極５の電極指の対数を変化させても、第１の比較例よりもＩＭＤが抑制されていることがわかる。第１の実施形態においては、第２のＩＤＴ電極５の電極指の対数が１０対以下の場合には、電極指の対数が多くなるほどＩＭＤをより一層抑制できることがわかる。第２のＩＤＴ電極５の対数は５対以上、２０対以下であることが好ましい。それによって、ＩＭＤをより一層抑制することができる。
上述したように、第１の実施形態の圧電性基板２においては、高音速支持基板７上に、低音速膜８を介して間接的に圧電体層９が設けられている。もっとも、圧電性基板２の構成は上記に限定されない。以下において、圧電性基板の構成のみが第１の実施形態と異なる、第１の実施形態の第１～３の変形例を示す。第１～３の変形例においても、第１の実施形態と同様に、ＩＭＤを抑制することができる。加えて、弾性波のエネルギーを圧電体層９側に効果的に閉じ込めることができる。
図８に示す第１の変形例においては、高音速材料層は高音速膜２７である。圧電性基板２２Ａは、支持基板２６と、高音速膜２７と、低音速膜８と、圧電体層９とを有する。支持基板２６上に高音速膜２７が設けられている。高音速膜２７上に低音速膜８が設けられている。低音速膜８上に圧電体層９が設けられている。圧電性基板２２Ａが高音速膜２７を有する場合には、支持基板２６には相対的に高音速な材料を用いることを要しない。
支持基板２６の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、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、フォルステライトなどの各種セラミック、サファイア、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、シリコン、窒化ガリウムなどの半導体または樹脂などを用いることができる。
高音速膜２７の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、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、マグネシア、ＤＬＣ膜またはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることができる。
図９に示す第２の変形例においては、圧電性基板２２Ｂは、支持基板２６と、高音速膜２７と、圧電体層９とを有する。本変形例においては、高音速材料層としての高音速膜２７上に直接的に圧電体層９が設けられている。
図１０に示す第３の変形例においては、圧電性基板２２Ｃは、高音速支持基板７と、圧電体層９とを有する。本変形例においては、高音速材料層としての高音速支持基板７上に直接的に圧電体層９が設けられている。
一方で、図１１に示す第１の実施形態の第４の変形例においては、圧電性基板２２Ｄは、圧電体層のみからなる圧電基板である。この場合においても、第１の実施形態と同様に、ＩＭＤを抑制することができる。
図１２は、第２の実施形態に係る弾性波装置における電極構造を示す模式的平面図である。
本実施形態は、第２のＩＤＴ電極５の第４のバスバー１７が第１のＩＤＴ電極３の第２のバスバー１３に接続されている点及び第２のＩＤＴ電極５の第３のバスバー１６がグラウンド電位に接続される点において、第１の実施形態と異なる。より具体的には、第２のＩＤＴ電極５の第４のバスバー１７は、ホット配線６Ａにより第１のＩＤＴ電極３の第２のバスバー１３に接続されている。第３のバスバー１６は、グラウンド配線６Ｂを介してグラウンド電位に接続される。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置３１は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
第１のＩＤＴ電極３の第２のバスバー１３は、第１のバスバー１２よりも、アンテナ端子１１Ａ以外の信号端子１１Ｂ側に位置する。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ＩＭＤを抑制することができる。この詳細を、本実施形態と第１の比較例及び第３の比較例とを比較することにより、以下において説明する。
第１の比較例は、上記第１の実施形態と比較した比較例と同様に、第２のＩＤＴ電極を有しない。第３の比較例は、第１のＩＤＴ電極と第２のＩＤＴ電極とが交叉幅方向において離れており、第１の交叉領域と第２の交叉領域とが弾性波伝搬方向において重なっていない点において、第２の実施形態と異なる。
第２の実施形態の構成を有する弾性波装置３１並びに第１の比較例及び第３の比較例の弾性波装置を用意した。用意した第２の実施形態の構成を有する弾性波装置３１及び第３の比較例の弾性波装置の設計パラメータは、以下の通りである。なお、用意した第１の比較例の弾性波装置１０１の設計パラメータは、第２のＩＤＴ電極５を有しない点以外においては、弾性波装置３１の設計パラメータと同様である。
第１のＩＤＴ電極３；電極指の対数…９９対、波長…２．１０４μｍ、デューティ比…０．５
第２のＩＤＴ電極５；電極指の対数…１０対、波長…２．１０４μｍ、デューティ比…０．５
反射器４Ａ及び反射器４Ｂ；電極指の本数…２１本、波長…２．１０４μｍ
第２のＩＤＴ電極５；電極指の対数…１０対、波長…２．１０４μｍ、デューティ比…０．５
反射器４Ａ及び反射器４Ｂ；電極指の本数…２１本、波長…２．１０４μｍ
上記各弾性波装置にＢａｎｄ２５の送信帯域の信号及び妨害波信号を同時に入力し、ＩＭＤ３レベルを測定した。
図１３は、第２の実施形態、第１の比較例及び第３の比較例の弾性波装置におけるＩＭＤ３レベルを示す図である。
図１３に示すように、第２の実施形態の構成を有する弾性波装置３１においては、第１の比較例１０１及び第３の比較例の弾性波装置よりもＩＭＤ３レベルが低いことがわかる。さらに、第２の実施形態においては、１９４２ＭＨｚ付近において特にＩＭＤ３レベルが低くなっている。１９４２ＭＨｚ付近においては、第２の実施形態では、第１の比較例よりもＩＭＤ３レベルを約２２ｄＢ改善することができている。このように、第２の実施形態において、ＩＭＤを抑制できることがわかる。
図１４は、第３の実施形態に係る弾性波装置における電極構造を示す模式的平面図である。
本実施形態は、第２のＩＤＴ電極５に加えて、第２のＩＤＴ電極５とは他の第２のＩＤＴ電極４５を有する点において第１の実施形態と異なる。弾性波装置４１は一対の第２のＩＤＴ電極５及び第２のＩＤＴ電極４５を有する。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置４１は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
第２のＩＤＴ電極４５は、圧電性基板２上に設けられており、反射器４Ｂを挟み第１のＩＤＴ電極３と対向している。圧電性基板２及び第２のＩＤＴ電極４５は第２のＩＤＴ４５Ａを構成している。
第２のＩＤＴ電極４５は第２のＩＤＴ電極５と同様に構成されている。より具体的には、第２のＩＤＴ電極４５は、一対の第３のバスバー４６及び第４のバスバー４７並びに複数の第３の電極指４８及び複数の第４の電極指４９を有する。第２のＩＤＴ電極４５は第２の交叉領域Ｃを有する。第２の交叉領域Ｃは、第３の電極指４８と第４の電極指４９とが弾性波伝搬方向おいて重なり合っている領域である。第２のＩＤＴ４５Ａの共振周波数は、第２のＩＤＴ５Ａと同様に、妨害波周波数帯域内に位置する。なお、第２のＩＤＴ電極４５の設計パラメータは、第２のＩＤＴ電極５の設計パラメータと必ずしも同じではなくともよい。
第２のＩＤＴ電極５の第３のバスバー１６及び第２のＩＤＴ電極４５の第３のバスバー４６の両方は、ホット配線６Ａにより、第１のＩＤＴ電極３の第１のバスバー１２に接続されている。他方、第２のＩＤＴ電極５の第４のバスバー１７及び第２のＩＤＴ電極４５の第４のバスバー４７は、それぞれ、グラウンド配線６Ｂを介してグラウンド電位に接続される。第１のＩＤＴ電極３の第１の交叉領域Ａ、第２のＩＤＴ電極５の第２の交叉領域Ｂ及び第２のＩＤＴ電極４５の第２の交叉領域Ｃは、弾性波伝搬方向において重なり合っている。
本実施形態においては、送信帯域の信号と同時に妨害波信号が弾性波装置４１に入力されると、第１のＩＤＴ電極３だけではなく、一対の第２のＩＤＴ電極５及び第２のＩＤＴ電極４５においても妨害波周波数付近の波が励振される。加えて、一対の反射器４Ａ及び反射器４Ｂの両方を挟み、第１のＩＤＴ電極３とそれぞれ対向するように、一対の第２のＩＤＴ電極５及び第２のＩＤＴ電極４５が設けられている。さらに、第１の交叉領域Ａと、第２の交叉領域Ｂ及び第２の交叉領域Ｃとが弾性波伝搬方向において重なっている。そのため、第１のＩＤＴ電極３と、一対の第２のＩＤＴ電極５及び第２のＩＤＴ電極４５のそれぞれで発生するＩＭＤ信号が干渉し合い、相殺される。それによって、第１の実施形態と同様に、ＩＭＤを抑制することができる。従って、弾性波装置４１がマルチプレクサなどにおけるフィルタ装置に用いられた場合において、該フィルタ装置と信号電位に共通接続される他のフィルタ装置の受信感度の劣化を抑制することができる。
第３の実施形態の弾性波装置４１において、一対の第２のＩＤＴ電極５及び第２のＩＤＴ電極４５の電極指の対数を異ならせてＩＭＤ３レベルを測定した。電極指の対数は、２対、５対、１０対とした。上記第１の実施形態及び第１の比較例の結果も併せて示す。
図１５は、第１の実施形態、第３の実施形態及び第１の比較例における、第２のＩＤＴ電極の電極指の対数とＩＭＤ３レベルとの関係を示す図である。
図１５に示すように、第３の実施形態において一対の第２のＩＤＴ電極５及び第２のＩＤＴ電極４５の電極指の対数を変化させても、第１の比較例よりもＩＭＤが抑制されていることがわかる。第３の実施形態においては、一対の第２のＩＤＴ電極５及び第２のＩＤＴ電極４５の電極指の対数が１０対以下の場合には、電極指の対数が多くなるほどＩＭＤをより一層抑制できることがわかる。
図１６は、本発明の第４の実施形態に係るフィルタ装置の模式的回路図である。図１６においては、第２のＩＤＴ電極５は矩形に２本の対角線を加えた略図により示す。第１のＩＤＴ電極３、反射器４Ａ及び反射器４Ｂは共振子の記号により示す。なお、本実施形態においては、弾性波共振子としての弾性波装置１は、第１のＩＤＴ電極３、第２のＩＤＴ電極５、反射器４Ａ及び反射器４Ｂを含む。
フィルタ装置５２は、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有するラダー型フィルタであり、帯域通過型フィルタである。フィルタ装置５２は第１の信号端５１Ａ及び第２の信号端５１Ｂを有する。本実施形態においては、第１の信号端５１Ａは、アンテナに接続されるアンテナ端である。第１の信号端５１Ａ及び第２の信号端５１Ｂは、電極パッドとして構成されていてもよく、配線として構成されていてもよい。本実施形態においては、第１の信号端５１Ａ及び第２の信号端５１Ｂは電極パッドとして構成されている。
第１の信号端５１Ａと第２の信号端５１Ｂとの間に、直列腕共振子Ｓ５１、直列腕共振子Ｓ５２、直列腕共振子Ｓ５３、直列腕共振子Ｓ５４及び弾性波装置１が互いに直列に接続されている。本実施形態では、弾性波装置１は直列腕共振子である。
直列腕共振子Ｓ５１と直列腕共振子Ｓ５２との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ５１が接続されている。直列腕共振子Ｓ５２と直列腕共振子Ｓ５３との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ５２が接続されている。直列腕共振子Ｓ５３と直列腕共振子Ｓ５４との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ５３が接続されている。直列腕共振子Ｓ５４と弾性波装置１との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ５４が接続されている。
本実施形態では、各直列腕共振子及び各並列腕共振子は弾性波共振子である。フィルタ装置５２において、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子のうちの最も第１の信号端５１Ａ側に配置された弾性波共振子は弾性波装置１である。図２に示す第１のＩＤＴ電極３及び第２のＩＤＴ電極５は、ホット配線６Ａにより、電極パッドとして構成された第１の信号端５１Ａに接続されている。もっとも、ホット配線６Ａは第１の信号端５１Ａと一体として構成されていてもよい。なお、フィルタ装置５２の回路構成は上記に限定されず、本発明に係る弾性波装置を有していればよい。例えば、弾性波装置１が、ラダー型フィルタにおける並列腕共振子として用いられていてもよい。
フィルタ装置５２は、第１の実施形態の弾性波装置１を有するため、ＩＭＤを抑制することができる。それによって、フィルタ装置５２がマルチプレクサなどに用いられた場合において、フィルタ装置５２と第１の信号端５１Ａ側の信号電位に共通接続される他のフィルタ装置の受信感度の劣化を抑制することができる。
弾性波装置１は、最も第１の信号端５１Ａ側の共振子であることが好ましい。それによって、信号電位に共通接続される他のフィルタ装置の受信感度の劣化を効果的に抑制することができる。なお、弾性波装置１は、必ずしも最も第１の信号端５１Ａ側の共振子ではなくともよい。
図１７は、第４の実施形態の変形例に係るフィルタ装置の模式的回路図である。
本変形例は、最も第１の信号端５１Ａ側の共振子として第２の実施形態の弾性波装置３１が用いられている点において、第４の実施形態と異なる。本変形例においては、図１２に示す第１のＩＤＴ電極３及び第２のＩＤＴ電極５は、ホット配線６Ａにより、直列腕共振子Ｓ５４に接続されている。なお、第２のＩＤＴ電極５は、並列腕共振子Ｐ５４を構成しているＩＤＴ電極にも接続されている。より具体的には、並列腕共振子Ｐ５４を構成しているＩＤＴ電極の一対のバスバーのうちの一方のバスバーに、ホット配線により、第２のＩＤＴ電極５の第４のバスバー１７が接続されている。第１のＩＤＴ電極３及び第２のＩＤＴ電極５は、直列腕共振子Ｓ５４、直列腕共振子Ｓ５３、直列腕共振子Ｓ５２及び直列腕共振子Ｓ５１を介して第２の信号端５１Ｂ側の信号電位に間接的に接続される。本変形例においても、第４の実施形態と同様に、ＩＭＤを抑制することができる。
第４の実施形態及びその変形例においては、第１の実施形態及び第２の実施形態の弾性波装置を用いた例を示した。もっとも、第３の実施形態などの本発明に係る別の形態の弾性波装置を用いた場合においても、第４の実施形態と同様に、ＩＭＤを抑制することができる。上記においては、本発明に係る弾性波装置が直列腕共振子として用られている例を示したが、本発明に係る弾性波装置は並列腕共振子として用いられてもよい。
図１８は、第５の実施形態に係るデュプレクサの模式図である。
デュプレクサ６０は、第１のフィルタ装置６２Ａ及び第２のフィルタ装置６２Ｂを有する。第１のフィルタ装置６２Ａは送信フィルタであり、かつ第４の実施形態のフィルタ装置である。第２のフィルタ装置６２Ｂは受信フィルタである。もっとも、デュプレクサ６０においては、少なくとも送信フィルタが本発明に係るフィルタ装置であればよい。
デュプレクサ６０は信号端子６１Ａを有する。信号端子６１Ａはアンテナに接続されるアンテナ端子である。信号端子６１Ａは、電極パッドとして構成されていてもよく、配線として構成されていてもよい。
第１のフィルタ装置６２Ａ及び第２のフィルタ装置６２Ｂは、信号端子６１Ａに共通接続されている。デュプレクサ６０の通信バンドはＢａｎｄ２５である。第１のフィルタ装置６２Ａの通過帯域は１８５０～１９１５ＭＨｚである。第２のフィルタ装置６２Ｂの通過帯域は１９３０～１９９５ＭＨｚである。もっとも、デュプレクサ６０の通信バンドは上記に限定されない。
デュプレクサ６０では、第１のフィルタ装置６２Ａにおいて、ＩＭＤを抑制することができる。それによって、第１のフィルタ装置６２Ａと信号端子６１Ａに共通接続された第２のフィルタ装置６２Ｂの受信感度の劣化を抑制することができる。
図１９は、第６の実施形態に係るマルチプレクサの模式図である。
マルチプレクサ７０は、第１のフィルタ装置７２Ａ、第２のフィルタ装置７２Ｂ、第３のフィルタ装置７２Ｃ及び第４のフィルタ装置７２Ｄを有する。第１のフィルタ装置７２Ａ及び第３のフィルタ装置７２Ｃは第４の実施形態のフィルタ装置である。もっとも、マルチプレクサ７０は、本発明に係るフィルタ装置を少なくとも１つ有していればよい。例えば、第１のフィルタ装置７２Ａ、第２のフィルタ装置７２Ｂ、第３のフィルタ装置７２Ｃ及び第４のフィルタ装置７２Ｄが本発明に係るフィルタ装置であってもよい。
マルチプレクサ７０は、第１のフィルタ装置７２Ａ、第２のフィルタ装置７２Ｂ、第３のフィルタ装置７２Ｃ及び第４のフィルタ装置７２Ｄ以外の複数のフィルタ装置も有する。マルチプレクサ７０が有するフィルタ装置の個数は特に限定されない。
マルチプレクサ７０は信号端子６１Ａを有する。信号端子６１Ａはアンテナに接続されるアンテナ端子である。第１のフィルタ装置７２Ａ、第２のフィルタ装置７２Ｂ、第３のフィルタ装置７２Ｃ、第４のフィルタ装置７２Ｄ及び他の複数のフィルタ装置は、信号端子６１Ａに共通接続されている。
本実施形態においては、マルチプレクサ７０の通信バンドは、Ｂａｎｄ２５及びＢａｎｄ６６を含む。第１のフィルタ装置７２ＡはＢａｎｄ２５の送信フィルタである。第２のフィルタ装置７２ＢはＢａｎｄ２５の受信フィルタである。第３のフィルタ装置７２ＣはＢａｎｄ６６の送信フィルタである。第４のフィルタ装置７２ＤはＢａｎｄ６６の受信フィルタである。第１のフィルタ装置７２Ａの通過帯域は１８５０～１９１５ＭＨｚである。第２のフィルタ装置７２Ｂの通過帯域は１９３０～１９９５ＭＨｚである。第３のフィルタ装置７２Ｃの通過帯域は１７１０～１７８０ＭＨｚである。第４のフィルタ装置７２Ｄの通過帯域は２１１０～２２００ＭＨｚである。もっとも、マルチプレクサ７０の通信バンドは上記に限定されない。
上記のように、マルチプレクサ７０における送信フィルタである第１のフィルタ装置７２Ａ及び第３のフィルタ装置７２Ｃは、第４の実施形態のフィルタ装置である。なお、本発明に係るフィルタ装置は送信フィルタであってもよく、受信フィルタであってもよい。マルチプレクサ７０は、少なくとも１つの受信フィルタを有していればよい。
従来においては、Ｂａｎｄ２５及びＢａｎｄ６６の送信帯域における信号を送信するときに、アンテナから妨害波信号を受信すると、３次ＩＭＤが生じ、Ｂａｎｄ２５及びＢａｎｄ６６の受信帯域において受信感度が劣化することがあった。
これに対して、マルチプレクサ７０では、第１のフィルタ装置７２Ａ及び第３のフィルタ装置７２Ｃにおいて、第４の実施形態と同様に、ＩＭＤを抑制することができる。それによって、第２のフィルタ装置７２Ｂ及び第４のフィルタ装置７２Ｄの受信感度の劣化を抑制することができる。
１…弾性波装置
２…圧電性基板
３…第１のＩＤＴ電極
３Ａ…第１のＩＤＴ
４Ａ，４Ｂ…反射器
５…第２のＩＤＴ電極
５Ａ…第２のＩＤＴ
６Ａ…ホット配線
６Ｂ…グラウンド配線
７…高音速支持基板
８…低音速膜
９…圧電体層
１１Ａ…アンテナ端子
１１Ｂ…信号端子
１２，１３…第１，第２のバスバー
１４，１５…第１，第２の電極指
１６，１７…第３，第４のバスバー
１８，１９…第３，第４の電極指
２２Ａ～２２Ｄ…圧電性基板
２６…支持基板
２７…高音速膜
３１，４１…弾性波装置
４５…第２のＩＤＴ電極
４５Ａ…第２のＩＤＴ
４６，４７…第３，第４のバスバー
４８，４９…第３，第４の電極指
５１Ａ，５１Ｂ…第１，第２の信号端
５２…フィルタ装置
６０…デュプレクサ
６１Ａ…信号端子
６２Ａ，６２Ｂ…第１，第２のフィルタ装置
７０…マルチプレクサ
７２Ａ～７２Ｄ…第１～第４のフィルタ装置
１０１，１１１…弾性波装置
Ａ…第１の交叉領域
Ｂ，Ｃ…第２の交叉領域
Ｐ５１～Ｐ５４…並列腕共振子
Ｓ５１～Ｓ５４…直列腕共振子
２…圧電性基板
３…第１のＩＤＴ電極
３Ａ…第１のＩＤＴ
４Ａ，４Ｂ…反射器
５…第２のＩＤＴ電極
５Ａ…第２のＩＤＴ
６Ａ…ホット配線
６Ｂ…グラウンド配線
７…高音速支持基板
８…低音速膜
９…圧電体層
１１Ａ…アンテナ端子
１１Ｂ…信号端子
１２，１３…第１，第２のバスバー
１４，１５…第１，第２の電極指
１６，１７…第３，第４のバスバー
１８，１９…第３，第４の電極指
２２Ａ～２２Ｄ…圧電性基板
２６…支持基板
２７…高音速膜
３１，４１…弾性波装置
４５…第２のＩＤＴ電極
４５Ａ…第２のＩＤＴ
４６，４７…第３，第４のバスバー
４８，４９…第３，第４の電極指
５１Ａ，５１Ｂ…第１，第２の信号端
５２…フィルタ装置
６０…デュプレクサ
６１Ａ…信号端子
６２Ａ，６２Ｂ…第１，第２のフィルタ装置
７０…マルチプレクサ
７２Ａ～７２Ｄ…第１～第４のフィルタ装置
１０１，１１１…弾性波装置
Ａ…第１の交叉領域
Ｂ，Ｃ…第２の交叉領域
Ｐ５１～Ｐ５４…並列腕共振子
Ｓ５１～Ｓ５４…直列腕共振子
Claims (11)
- 送信帯域及び受信帯域を有するデュプレクサまたはマルチプレクサに含まれる、１つの送信フィルタに用いられる弾性波装置であって、
圧電体層を有する圧電性基板と、
前記圧電性基板上に設けられている第１のＩＤＴ電極と、
前記圧電性基板上における、前記第１のＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に設けられている一対の反射器と、
前記圧電性基板上に、前記一対の反射器のうちの一方の反射器を挟み前記第１のＩＤＴ電極と対向するように設けられている第２のＩＤＴ電極と、
を備え、
前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、一対のバスバーと、複数の電極指と、をそれぞれ有し、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極においてそれぞれ、前記一対のバスバーのうちの一方のバスバーに前記複数の電極指のうちの一部の電極指が接続されており、他方のバスバーに前記複数の電極指のうちの残りの電極指が接続されており、
前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、前記複数の電極指が弾性波伝搬方向において重なり合っている交叉領域をそれぞれ有し、前記第１のＩＤＴ電極の前記交叉領域の少なくとも一部と前記第２のＩＤＴ電極の前記交叉領域の少なくとも一部とが、弾性波伝搬方向において重なり合っており、
前記第２のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーのうちの一方のバスバーが、前記第１のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーのうちの一方のバスバーに接続されており、前記第２のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーのうちの他方のバスバーがグラウンド電位に接続され、
前記送信帯域の周波数をＴｘ、前記受信帯域の周波数をＲｘとしたときに、妨害波信号が、２Ｔｘ－Ｒｘで表される周波数を有する信号であり、
前記第２のＩＤＴ電極により構成されている部分の共振周波数が、前記妨害波信号の周波数帯域に含まれ、
前記圧電性基板上に、前記一対の反射器のうちの他方の反射器を挟み前記第１のＩＤＴ電極と対向するように、前記第２のＩＤＴ電極とは他の第２のＩＤＴ電極が設けられている、弾性波装置。 - 前記第２のＩＤＴ電極の前記複数の電極指が２０対以下である、請求項１に記載の弾性波装置。
- 前記圧電性基板が高音速材料層を有し、
前記高音速材料層上に直接的または間接的に前記圧電体層が設けられており、
前記高音速材料層を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高い、請求項１または２に記載の弾性波装置。 - 前記圧電性基板が、前記高音速材料層と前記圧電体層との間に設けられている低音速膜を有し、
前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも低い、請求項３に記載の弾性波装置。 - 前記高音速材料層が高音速支持基板である、請求項３または４に記載の弾性波装置。
- 前記圧電性基板が支持基板を有し、
前記高音速材料層が、前記支持基板上に設けられている高音速膜である、請求項３または４に記載の弾性波装置。 - アンテナに接続される弾性波装置であって、
前記第１のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーが第１のバスバー及び第２のバスバーであり、前記第１のバスバーが前記第２のバスバーよりも前記アンテナ側に位置し、
前記第２のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーのうちの信号電位に接続されるバスバーが、前記第１のバスバーに接続されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - アンテナに接続される弾性波装置であって、
前記第１のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーが第１のバスバー及び第２のバスバーであり、前記第１のバスバーが前記第２のバスバーよりも前記アンテナ側に位置し、
前記第２のＩＤＴ電極の前記一対のバスバーのうちの信号電位に接続されるバスバーが、前記第２のバスバーに接続されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - アンテナに接続されるフィルタ装置であって、
直列腕共振子と、
並列腕共振子と、
を備え、
前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうちの少なくとも１つの共振子が、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置である、フィルタ装置。 - 前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうちの最もアンテナ側の共振子が、前記弾性波装置である、請求項９に記載のフィルタ装置。
- アンテナに接続されるアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に共通接続されている複数のフィルタ装置と、
を備え、
少なくとも１つの前記フィルタ装置が、請求項９または１０に記載のフィルタ装置である、マルチプレクサ。
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- 2022-03-23 US US17/701,971 patent/US20220216850A1/en active Pending
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