JPH1117494A - 多重モードsawフィルタ - Google Patents

多重モードsawフィルタ

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JPH1117494A
JPH1117494A JP18033197A JP18033197A JPH1117494A JP H1117494 A JPH1117494 A JP H1117494A JP 18033197 A JP18033197 A JP 18033197A JP 18033197 A JP18033197 A JP 18033197A JP H1117494 A JPH1117494 A JP H1117494A
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JP
Japan
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idt
idts
electrode
filter
order
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JP18033197A
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English (en)
Inventor
Kazuo Ishikawa
賀津雄 石川
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1次3次5次共振モードを用いて構成した多
重モードSAWフィルタにおいて、挿入損失、減衰傾度
を維持したまま、群遅延時間特性を平坦化する。 【解決手段】 圧電基板上に3つのIDTとその両側に
反射器とを配置すると共に前記IDTの間にグレーティ
ング電極を設けて構成する多重モードSAWフィルタに
おいて、前記三つのIDTの電極対数をN、中央のID
Tの電極対数をN1とした場合、0.30≦ N1/N
≦0.54とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は多重モードフィルタ
に関し、特に数十MHz乃至1GHz帯において遅延時
間特性を改善した1次3次5次縦結合三重モードSAW
フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】最近、800MHz乃至1.9GHz帯
の携帯電話が急速に普及し、これに伴い受信部の1st
IFフィルタとして、中帯域のSAWフィルタ(比帯域
幅が0.5%程度)の需要が増大している。図3(a)
は従来の1次3次5次縦結合三重モードSAWフィルタ
の電極パターンの一例を示す模式的平面図であって、圧
電基板11の主面上にIDTが励起または受信する表面
波の伝搬方向に沿って3つのIDT12、IDT13及
びIDT14を近接配置し、これらIDTの両側に反射
器15a、15bを配設したものである。IDT12、
13、14はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指
を有する一対のくし形電極により構成され、IDT12
の一方のくし形電極は入力端子に接続し、他方のくし形
電極は接地する。そして、IDT13とIDT14の一
方のくし形電極は互いに連結して出力端子に接続し、I
DT13とIDT14の他方のくし形電極は互いに接続
して接地する。更に、図3(a)に示すように中央の入
力IDT12とその両側の出力IDT13、14との対
面する最内側電極指の中心間間隔Gを0.5λ(ここ
で、λは励起される表面波の波長)より小さくし、他の
パラメータを適切に、例えば、入力IDTの電極対数を
57対、出力IDT13、14の電極対数をそれぞれ5
7対に設定する。
【0003】このように構成された1次3次5次縦結合
三重モードSAWフィルタの動作は周知のように、ID
T12、13、14によって励起される表面波が反射器
15a、15bの間に閉じ込められ、前記IDT12、
13、14の間で音響結合が生ずる結果、1次、3次、
5次の3の縦共振モードが強勢に励振され、これらのモ
ードを利用した1次3次5次縦結合三重モードSAWフ
ィルタとして動作する。なお、該三重モードSAWフィ
ルタの通過域は1次共振モードと5次共振モードとの周
波数差に比例することは周知のことである。また、図3
(b)に示すように1次3次5次縦結合三重モードSA
Wフィルタを圧電基板上に複数個併置し、それらを縦続
接続してSAWフィルタの減衰傾度及び保証減衰量を改
善することは周知の手段である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2段縦
続接続した図3(b)の電極パターン構成で、1次3次
5次縦結合三重モードSAWフィルタを構成する場合、
群遅延時間偏差が大きくなるという欠点が生じる。一例
として、圧電基板に四ほう酸リチウム、中心周波数を7
1MHz、帯域幅370kHz、インピーダンス1.5
kΩの要求を従来の設計手法に基づき算出すると、下記
の諸パラメータが得られる。即ち、入力IDT12の電
極対数N1が57対、出力IDT13、14の電極対数
N2が各57対となり、IDTの総電極対数に対する入
力IDT12の対数比N1/Nが0.33となり、ID
T12とIDT13、14との互いに対面する最内側電
極指の中心間間隔が各0.40λ、反射器本数15a、
15bの本数はそれぞれ100本となる。該パラメータ
を用いて1次3次5次縦結合三重モードSAWフィルタ
のフィルタ特性をシュミレーションした場合の減衰特性
と通過域特性を図4(a)に、通過域特性と群遅延時間
偏差特性を図4(b)に示す。
【0005】図4(a)のフィルタ特性より明らかなよ
うに、3dB帯域幅Aに対する20dB減衰帯域幅Bの
比B/Aを急峻度Sと定義すると、この時の急峻度Sの
値は、1.48程度と極めて良好である。しかし、図4
(b)から明らかなように、通過帯域内の中心周波数付
近においては群遅延時間偏差は平坦となるものの、周波
数が中心周波数から低域側に離れるにつれて群遅延時間
偏差が4.8μsと極端に大きくなるという欠点があ
る。上述の群遅延時間偏差の欠点に対処するために、従
来は反射器本数を減らすこと、膜厚を薄くすること等の
手段が行われていた。即ち、SAWフィルタのQを故意
に劣化させ、フィルタの急峻度を犠牲にすることで、群
遅延時間偏差を小さくしていた。しかし、Qを劣化させ
ることで群遅延時間偏差を若干改善できるもののフィル
タの急峻度が大幅に劣化し、フィルタの挿入損失も大幅
に増大するという欠点があった。本発明は上記欠点を解
決するためになされたものであって、急峻度、挿入損失
を維持したまま群遅延時間偏差を小さくした多重モード
SAWフィルタを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る多重モードSAWの請求項1記載の発明
は、四ほう酸リチウム基板上に弾性表面波の伝搬方向に
沿って3つのIDTと該IDTの両側に反射器とを配置
すると共に前記IDTの間にグレーティング電極を設
け、前記反射器間に表面波のエネルギーを閉じ込めて音
響結合を生ぜしめることにより1次3次5次モードを強
勢に励起してフィルタを構成したことを特徴とする多重
モードSAWフィルタである。請求項2記載の発明は、
圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿って3つのID
Tと該IDTの両側に反射器とを配置すると共に前記I
DTの間にグレーティング電極を設けて構成する1次3
次5次縦結合多重モードSAWフィルタにおいて、前記
三つのIDTの電極対数をN、中央のIDTの電極対数
をN1とした場合 0.30≦ N1/N≦0.54 の関係を満たすことを特徴とする多重モードフィルタで
ある。請求項3記載の発明は、前記中央のIDT電極と
その両側グレーティング電極の互いに対面する最内側電
極指の中心間間隔をL1とした場合 0.38λ≦ L1≦0.44λ の関係を満たすことを特徴とする請求項2記載の多重モ
ードSAWフィルタである。請求項4記載の発明は、前
記グレーティング電極の本数を等しくMとした場合 18≦ M≦48 の関係を満たすことを特徴とする請求項2あるいは3記
載の多重モードSAWフィルタである。請求項5記載の
発明は、前記3つのIDTの中の両外側のIDT電極と
該IDT電極と隣接する前記グレーティング電極との互
いに対面する最内側電極指の中心間間隔をL2とした場
合 0.44λ≦ L2≦0.54λ の関係を満たすことを特徴とする請求項2、あるいは請
求項3、ありいは請求項4記載の多重モードSAWフィ
ルタである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図1(a)は、本発明
に係る1次3次5次縦結合三重モードSAWフィルタ
(以下、三重モードフィルタと称す)の電極パターンの
一実施例を示す平面図である。圧電基板1、例えば45
度Xカット四ほう酸リチウム基板の主面上に3つのID
T2、IDT3及びIDT4を表面波の伝搬方向に沿っ
てを並べ、これらIDTの両外側に反射器5a、5bを
配設すると共に、前記IDT2、3、4の間にグレーテ
ィング電極6a、6bを設ける。IDT2、3、4はそ
れぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の
くし形電極により構成され、IDT2の一方のくし形電
極を入力端子とし、他方のくし形電極を接地とする。さ
らに、IDT3とIDT4の一方のくし形電極を互いに
接続して出力端子とし、IDT3とIDT4の他方のく
し形電極を接地とする。
【0008】本発明に係る三重モードフィルタの動作
は、IDT2、3、4によって励起された表面波のエネ
ルギーが前記反射器5a、5b間に閉じ込められ、音響
的に結合した結果、縦1次、3次、5次の共振モードが
強勢に励振される。中央のIDT2を入力端子とし、I
DT3、4を互いに接続して出力端子とすることによ
り、縦1次、3次及び5次の共振モードを利用した三重
モードフィルタを構成することができる。該フィルタの
帯域幅は縦1次と5次共振モードの周波数によってほぼ
決まる。この際、音響的には縦2次、4次等の偶数次モ
ードも励振されるが、前記偶数次モードによる発生電荷
は相殺されて励起されない。
【0009】本願発明者は、上記三重モードフィルタに
おいて通過域内の群遅延時間偏差をできるだけ平坦化す
べく、種々のパラメータについて検討を行った。その結
果、入力IDT2の電極対数をN1、出力IDT3、4
の電極対数を各N2、3つのIDT2、3、4の電極総
対数をN(N=N1+2×N2)とした時、該電極総対
数Nに対する入力IDT2の電極対数N1の比N1/N
が 0.30≦N1/N≦0.54 (1) の関係を満たし、入力IDT2とグレーティング6a、
6bとの互いに対面する最内側電極指の中心間間隔をL
1とした時、該中心間間隔L1を励振される表面波の波長
λで表して 0.38λ≦L1≦0.44λ (2) の関係を満たし、更に、グレーティング6a、6bの本
数をそれぞれM本とした時、該Mが 18≦M≦48 (3) の関係を満たし、更に、グレーティング6aとIDT3
及びグレーティング6bとIDT4の互いに対面する最
内側電極指の中心間間隔を各L2とした時、L2が 0.44λ≦L2≦0.54λ (4) の関係を満たす値に設定すれば、三重モードフィルタの
通過域内の群遅延時間偏差を大幅に改善出来ることを見
出した。
【0010】例えば、圧電基板として電気機械結合係数
の大きい四ほう酸リチウム基板を用い、図4に用いたも
のと同じ要求内容で、本発明に係る上記した4つの関係
を満たすように設計すると、一例として、入力IDT2
の電極対数が52対、IDT3、4の電極対数が36
対、 IDT2、3、4の電極総対数Nに対する入力I
DT2の電極対数N1の比N1/Nが0.42、入力I
DT2とグレーティング6a、6bとの互いに対面する
最内側電極指の中心間間隔L1が0.42λ、グレーテ
ィング6a、6bの本数Mが各33本、グレーティング
6aとIDT3及びグレーティング6bとIDT4との
互いに対面する最内側電極指の中心間間隔L2が0.4
8λ、反射器本数5a、5bの本数を100本というパ
ラメータが得られる。この諸パラメータを用い、図1
(a)に示す電極パターンを2段縦続接続した同1
(b)の電極パターンに基づいてフィルタ特性をシュミ
レーションすると、減衰特性と通過域特性は図2(a)
に、通過域特性と群遅延時間偏差特性は同(b)に示す
ようなフィルタ特性が得られた。図2(b)より明らか
なように、群遅延時間偏差が中心周波数に対しほぼ対称
な特性となり、群遅延時間偏差が1.8μSとなり、従
来の図4(b)に示した群遅延時間偏差値より約3μS
と大幅に.改善されたことが分かる。この場合、3dB
帯域幅に対する20dB減衰帯域幅の比と規定した急峻
度Sは、1.48程度であり、急峻度を劣化させること
なく群遅延時間偏差を大幅に改善することが出来た。な
お、三重モードフィルタのQ値は劣化しないため挿入損
失の小さなフィルタを実現することができる。
【0011】即ち、図1(a)の電極パターン構成で、
式(1)〜式(4)の関係を満たすパラメータを用いて
三重モードフィルタを作成すれば、フィルタの急峻度と
挿入損失を劣化させることなく群遅延時間偏差を大幅に
改善できることが明らかとなった。尚、本発明に係る三
重モードフィルタを3段以上多段縦続接続したフィルタ
に適用してもよいことは云うまでもない。また、圧電基
板として四ほう酸リチウム基板を例とした場合を説明し
たが、水晶、LiTaO3、LiNbO3、セラミック
等でもよいことは云うまでもない。
【0012】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、減衰傾度及び挿入損失を劣化させることなく三重
モードフィルタの群遅延時間偏差を大幅に改善すること
が可能となり、その上小型、低損失で、急峻な三重モー
ドフィルタを実現することができた。この三重モードフ
ィルタは、最近の携帯電話等の無線機に要求される厳し
い群遅延時間偏差を十分に満たすことができ、前記無線
機の性能向上に著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明に係る1次3次5次縦結合三重モ
ードSAWフィルタの実施の一形態例を示す電極パター
ン平面図、(b)は2段縦続接続1次3次5次縦結合三
重モードSAWフィルタ。
【図2】本発明に係る1次3次5次縦結合三重モードS
AWフィルタの2段縦続接続フィルタ特性で、(a)は
通過域と減衰域特性、(b)は通過域特性と群遅延時間
偏差特性を示す図である。
【図3】従来の1次3次5次縦結合三重モードSAWフ
ィルタの電極パターンを示す平面図で、(a)、(b)
は1段及び2段縦続接続1次3次5次縦結合三重モード
SAWフィルタの電極パターンである。
【図4】従来の1次3次5次縦結合三重モードSAWフ
ィルタの2段縦続接続特性で、(a)は通過域と減衰域
特性、(b)は通過域特性と群遅延時間偏差特性を示す
図である。
【符号の説明】
1・・圧電基板 2、3、4・・IDT 5a、5b・・反射器 6a、6b・・グレーティング

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 四ほう酸リチウム基板上に弾性表面波の
    伝搬方向に沿って3つのIDTと該IDTの両側に反射
    器とを配置すると共に前記IDTの間にグレーティング
    電極を設け、前記反射器間に表面波のエネルギーを閉じ
    込めて音響結合を生ぜしめることにより1次、3次、5
    次モードを強勢に励起してフィルタを構成したことを特
    徴とする多重モードSAWフィルタ。
  2. 【請求項2】 圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿
    って3つのIDTと該IDTの両側に反射器とを配置す
    ると共に前記IDTの間にグレーティング電極を設けて
    構成する1次3次5次縦結合多重モードSAWフィルタ
    において、前記三つのIDTの電極対数をN、中央のI
    DTの電極対数をN1とした場合 0.30≦ N1/N≦0.54 の関係を満たすことを特徴とする多重モードフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記中央のIDT電極とその両側グレー
    ティング電極の互いに対面する最内側電極指の中心間間
    隔をL1とした場合 0.38λ≦ L1≦0.44λ の関係を満たすことを特徴とする請求項2記載の多重モ
    ードSAWフィルタ。(但しλは励起される表面波の波
    長)
  4. 【請求項4】 前記グレーティング電極の本数を等しく
    Mとした場合 18≦ M≦48 の関係を満たすことを特徴とする請求項2あるいは3記
    載の多重モードSAWフィルタ。
  5. 【請求項5】 前記3つのIDTの中の両外側のIDT
    電極と該IDT電極と隣接する前記グレーティング電極
    との互いに対面する最内側電極指の中心間間隔をL2と
    した場合 0.44λ≦ L2≦0.54λ の関係を満たすことを特徴とする請求項2、あるいは請
    求項3、あるいは請求項4記載の多重モードSAWフィ
    ルタ。
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