JPWO2006048999A1 - バランス型sawフィルタ - Google Patents
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Abstract
平衡−不平衡変換機能を有し、配線ラインからの直達波による平衡端子における電気信号への影響を小さくし得るバランス型SAWフィルタを提供する。5IDT型の第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部3の第2のIDT12及び第4のIDT14が、それぞれ、第1,第2の配線ライン31,32により、5IDT型の第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部4の第7のIDT17、及び第9の分割IDT部19に接続されており、第1,第3,第5のIDT11,13,15が不平衡端子5に、第6のIDT16及び第1の分割IDT部18aが第1の平衡端子6に、第2の分割IDT部18b及び第10のIDT20が第2の平衡端子7に接続されており、第1の配線ライン31を伝送する電気信号の位相と、第2の配線ライン32を伝送する電気信号の位相が180度異なるようにIDT11〜20が構成されている、バランス型SAWフィルタ1。
Description
本発明は、平衡−不平衡変換機能を有するバランス型SAWフィルタに関し、特に、5IDT型の第1,第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部が二段縦続接続された構造を有するバランス型SAWフィルタに関する。
例えば携帯電話機などの移動体通信機器において、帯域フィルタとして、弾性表面波(SAW)フィルタが広く用いられている。特に、携帯電話機などの小型化及び高性能化にともなって、アンテナ端子に接続されるRF段の帯域フィルタとして、平衡−不平衡変換機能を有する、いわゆるバランス型SAWフィルタが用いられてきている。この種のバランス型SAWフィルタの一例が、下記の特許文献1に開示されている。
図3に示すように、特許文献1に記載のバランス型SAWフィルタ100では、第1,第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部101,102が縦続(カスケード)接続されている。第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部101は、表面波伝搬方向に沿って配置された第1〜第5のIDT111〜115を有する。IDT111〜115が設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器116,117が配置されている。
同様に、第2の縦結合共振子型SAWフィルタ102は、表面波伝搬方向に沿って配置された第6〜第10のIDT121〜125と、反射器126,127とを有する。
ここでは、第2,第4のIDT112,114の一端が共通接続され、不平衡端子131に接続されている。また、第1,第3,第5のIDTの一端が共通接続されている。第1のIDT111の他端は、第1の配線ライン141により、第6のIDT121に接続されている。同様に、第3,第5のIDT113,115は、第2,第3の配線ライン142,143により、第8,第10のIDT123,125に接続されている。他方、第7のIDT122の一端が、第1の平衡端子132に接続されており、IDT122の他端は、IDT124の一端と共通接続されている。IDT124の他端が第2の平衡端子133に接続されている。特許文献1に記載のSAWフィルタ100では、上記構成を有するため、小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくし得るとされている。
特開2000−91883号公報
しかしながら、バランス型SAWフィルタ100では、5IDT型の縦結合共振子型SAWフィルタ部101,102が縦続接続されているが、上記第1〜第3の配線ライン141〜143に、同位相の信号が流れることとなる。
他方、第2の平衡端子133と第9のIDT124とを電気的に接続している配線ライン144は、図3に示すように、第2,第3の配線ライン142,143の間から第1,第2の配線ライン141,142が設けられている部分を越えて外側に引き出されている。また、第1の平衡端子132とIDT122とを接続している配線ライン145は、第1〜第3の配線ライン141〜143が設けられている領域とは隔てられた領域に配置されている。
従って、第1〜第3の配線ライン141〜143と第1,第2の平衡端子132,133との間の浮游容量に基づく直達波が大きく、この大きな直達波が平衡端子132,133に加わっていた。また、平衡端子133に加わる直達波の大きさが、平衡端子132に加わる直達波の大きさよりもかなり大きくならざるを得なかった。そのため、平衡端子132,133間の平衡度が悪いという問題があった。
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、5IDT型の第1,第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部を二段縦続接続してなるバランス型SAWフィルタにおいて、小型化及び挿入損失の低減を図り得るだけでなく、2つの平衡端子に加わる直達波の影響を低減することが可能とされているバランス型SAWフィルタを提供することにある。
本発明は、不平衡端子と、第1,第2の平衡端子とを有するバランス型SAWフィルタであって、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、表面波伝搬方向に沿って配置されており、それぞれが一対のバスバーを有する第1〜第5のIDTを有する第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部と、前記圧電基板上において、表面波伝搬方向に沿って配置された第6〜第10のIDTを有し、中央の第8のIDTが、一対のバスバーの内の一方のバスバーを分割することにより設けられた第1,第2の分割IDT部を有する第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部とを備え、前記第8のIDTの第1の分割IDT部及び第6のIDTが第1の平衡端子に接続されており、前記第8のIDTの第2の分割IDT部及び前記第10のIDTが第2の平衡端子に接続されており、前記第1,第3及び第5のIDTの一端が不平衡端子に接続されており、前記第2のIDTと、第7のIDTとを接続している第1の配線ラインと、前記第4のIDTと第9のIDTとを接続している第2の配線ラインとをさらに備え、前記第1の配線ラインを伝送している電気信号の位相と、前記第2の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが180度異なるように第1〜第10のIDTが設けられていることを特徴とする。
本発明に係るバランス型SAWフィルタのある特定の局面では、前記第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部の前記第8のIDTの前記第1,第2の平衡端子に接続されている側と反対側のバスバーが接地されている。
本発明に係るバランス型SAWフィルタの他の特定の局面では、前記第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部の前記第8のIDTの前記第1,第2の平衡端子に接続されている側とは反対側のバスバーが電気的に浮かされている。
本発明に係るバランス型SAWフィルタでは、5IDT型の第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部と、第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部が二段縦続接続されている構成において、不平衡端子に第1,第3及び第5のIDTの一端が接続されており、第8のIDTの第1の分割IDT部及び第6のIDTが第1の平衡端子に接続されており、第2の分割IDT部及び第10のIDTが第2の平衡端子に接続されており、上記第2のIDTと第7のIDTとを接続する第1の配線ラインを伝送する電気信号の位相と、第4のIDTと第9のIDTとを接続
している第2の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが180度異なるように、第1〜第10のIDTが設けられている。
よって、第1の平衡端子に接続されているIDTと、該IDTと隣り合うIDTとの隣り合う最外側電極指の極性関係が、第2の平衡端子に接続されているIDTと、該IDTの隣りのIDTとの隣り合う最外側電極指の極性関係と同じとされているため、第1,第2の平衡端子間の平衡度が良好になる。
している第2の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが180度異なるように、第1〜第10のIDTが設けられている。
よって、第1の平衡端子に接続されているIDTと、該IDTと隣り合うIDTとの隣り合う最外側電極指の極性関係が、第2の平衡端子に接続されているIDTと、該IDTの隣りのIDTとの隣り合う最外側電極指の極性関係と同じとされているため、第1,第2の平衡端子間の平衡度が良好になる。
本発明において、前記第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部の前記第8のIDTの前記第1,第2の平衡端子に接続されている側と反対側のバスバーが接地されている場合には、第8のIDTのアースが強化され、SAWフィルタの挿入損失を小さくすることができる。
前記第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部の前記第8のIDTの前記第1,第2の平衡端子に接続されている側とは反対側のバスバーが電気的に浮かされている場合には、第8のIDTにアースパッド電極を設ける必要がないので圧電基板の面積を小さくすることができる。
1…バランス型SAWフィルタ
2…圧電基板
3…第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部
4…第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部
5…不平衡端子
6,7…第1,第2の平衡端子
11〜15…第1〜第5のIDT
16〜20…第6〜第10のIDT
18a,18b…第1,第2の分割IDT部
18c,18d…バスバー部
21a,21b…反射器
22a,22b…反射器
31,32…第1,第2の配線ライン
2…圧電基板
3…第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部
4…第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部
5…不平衡端子
6,7…第1,第2の平衡端子
11〜15…第1〜第5のIDT
16〜20…第6〜第10のIDT
18a,18b…第1,第2の分割IDT部
18c,18d…バスバー部
21a,21b…反射器
22a,22b…反射器
31,32…第1,第2の配線ライン
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バランス型SAWフィルタの模式的平面図である。本実施形態のバランス型SAWフィルタ1は、EGSM方式の受信用帯域フィルタとして用いられるものである。なお、EGSM受信用帯域フィルタの通過帯域は925〜960MHzである。
バランス型SAWフィルタ1は、圧電基板2を用いて構成されている。本実施形態では、圧電基板2は、40±5°YカットX伝搬のLiTaO3基板により構成されている。
もっとも、本発明では、圧電基板として、他の結晶角の圧電単結晶基板を用いてもよく、また、圧電セラミック基板を用いてもよい。他の圧電単結晶基板としては、例えば、64°〜72°YカットX伝搬のLiNbO3基板や41°YカットX伝搬のLiNbO3基板などを挙げることができる。
もっとも、本発明では、圧電基板として、他の結晶角の圧電単結晶基板を用いてもよく、また、圧電セラミック基板を用いてもよい。他の圧電単結晶基板としては、例えば、64°〜72°YカットX伝搬のLiNbO3基板や41°YカットX伝搬のLiNbO3基板などを挙げることができる。
圧電基板2上に、後述する複数の電極を形成することにより、第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部3と、第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部4とが構成されている。第1,第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部3,4は二段縦続接続されている。
第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部3では、圧電基板2上に、表面波伝搬方向に沿って、それぞれ一対のバスバーを有する第1〜第5のIDT11〜15が配置されている。IDT11〜15が設けられている領域の両側に反射器21a,21bが配置されている。
第1のIDT11、第3のIDT13及び第5のIDT15の一端が共通接続されて不平衡端子5に接続されている。IDT11,13,15の他端は接地されている。第2,第4のIDT12,14の一端は接地されており、他端は、後
述するように、第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部4の第7のIDT17及び第9のIDT19に電気的に接続されている。
述するように、第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部4の第7のIDT17及び第9のIDT19に電気的に接続されている。
なお、本実施形態では、第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部3における表面波伝搬方向は、第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部4における表面波伝搬方向と平行とされている。
第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部4は、それぞれが一対のバスバーを有し、かつ表面波伝搬方向に沿って配置された第6〜第10のIDT16〜20を有する。IDT16〜20が設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器22a,22bが配置されている。第7及び第9のIDT17,19の一端が、それぞれ、第1,第2の配線ライン31,32により、第2,第4のIDT12,14に電気的に接続されている。第7,第9のIDT17,19の各他端は接地されている。
第8のIDT18は、表面波伝搬方向に二分割されている。すなわち、IDT18は、第1,第2の分割IDT部18a,18bを有する。一対のバスバーの内一方のバスバーをバスバー部18c,18dに二分割することにより、分割IDT部18a,18bが構成されている。
第1の分割IDT部18aのバスバー部18cと、第2の分割IDT部18bのバスバー部18dとが図示のようにギャップを隔てて分離されている。上記バスバー部18c,18dとは反対側のバスバー18eが、第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部3側に配置されている。
言い換えれば、IDT13の一方のバスバーとIDT18のバスバー18eとが、第1,第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部3,4間のスペースを隔てて、対向されている。
上記第6のIDT16の一端及び第1の分割IDT部18aが共通接続されて第1の平衡端子6に電気的に接続されている。なお、第6のIDT16の他端は接地されている。また、第2の分割IDT部18b及び第10のIDT20が共通接続されて第2の平衡端子7に接続されている。第8のIDT18のバスバー18eは接地されており、第10のIDT20の他端も接地されている。
従って、本実施形態のバランス型SAWフィルタ1は、不平衡端子5と、第1,第2の平衡端子6,7とを有する平衡−不平衡変換機能を有するSAWフィルタである。
上記IDT11〜15,16〜20、反射器21a,21b,22a,22b及び配線ライン31,32は、適宜の電極材料を用いて形成され得るが、本実施形態では、Alにより形成されている。
なお、本実施形態では、IDT同士が隣り合う部分において双方のIDTの端部に狭ピッチ電極指部Nが形成されている。例えば、IDT11とIDT12とが隣り合う部分では、IDT11のIDT12側端部近傍の複数本の電極指のピッチが、残りの電極指のピッチよりも小さくされている。この相対的にピッチが小さい複数の電極指が設けられている部分が、狭ピッチ電極指部Nである。
従って、IDT13では、両側にIDT12,14が配置されているため、IDT13では、IDT12側端部及びIDT14側端部の双方の狭ピッチ電極指部Nが設けられている。他のIDT同士が隣り合っている部分においても、双方のIDTに狭ピッチ電極指部Nが設けられている。
狭ピッチ電極指部Nを設けることにより、隣り合うIDT間の不連続性を緩和することができる。また、縦結合共振子型SAWフィルタ部3,4では、帯域特性を得るために、一次モード及び三次モードと、IDTとIDTとの間の間隔に依存する共振点を有する共振モードの3つの共振モードを結合することにより得られている。上記狭ピッチ電極指部Nを設けることにより、さらにIDT間の間隔を調整することにより、広帯域のフィルタ特性を得ることができる。もっとも、本発明においては、狭ピッチ電極指部Nは必ずしも設けられずともよい。
不平衡端子5におけるインピーダンスは50Ω、平衡端子6,7におけるインピーダンスは、150Ωとなるように設定されている。
本実施形態の特徴は、上記第1の配線ライン31を伝送する電気信号の位相に対し、第2の配線ライン32を伝送する信号の位相が180度異なるように、IDT11〜15,16〜20が配置されていることにある。それによって、第1,第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部3,4を二段縦続接続したバランス型SAWフィルタ1において、第1,第2の平衡端子6,7に伝送される電気信号における直達波に由来する成分を著しく小さくすることが可能となる。
これを具体的な実験例に基づき説明する。
以下の要領で、圧電基板2上に、IDT11〜15及び反射器21a,21bを形成した。
(第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部3の仕様)
電極指交叉幅:150μm
IDT11〜15の電極指の本数:IDT11〜15の順に25(4)/(4)28(4)/(4)42(4)/(4)28(4)/(4)25。但し、括弧内は、狭ピッチ電極指部Nにおける電極指の本数であり、括弧外の本数は狭ピッチ電極指部以外の電極指の本数を意味するものとする。例えば、IDT11は、25(4)であるため、狭ピッチ電極指部以外の25本の電極指と、4本の電極指からなる狭ピッチ電極指部Nを有することを意味する。
電極指交叉幅:150μm
IDT11〜15の電極指の本数:IDT11〜15の順に25(4)/(4)28(4)/(4)42(4)/(4)28(4)/(4)25。但し、括弧内は、狭ピッチ電極指部Nにおける電極指の本数であり、括弧外の本数は狭ピッチ電極指部以外の電極指の本数を意味するものとする。例えば、IDT11は、25(4)であるため、狭ピッチ電極指部以外の25本の電極指と、4本の電極指からなる狭ピッチ電極指部Nを有することを意味する。
反射器の電極指の本数:80本
メタライゼーションレシオ:0.70
電極膜厚:0.082λI(但し、λIは狭ピッチ電極指部N以外の電極指のピッチで定まる波長)
メタライゼーションレシオ:0.70
電極膜厚:0.082λI(但し、λIは狭ピッチ電極指部N以外の電極指のピッチで定まる波長)
(第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部4の仕様)
電極指交叉幅:150μm
IDT11〜15の電極指の本数:IDT16〜20の順に25(4)/(4)28(4)/(4)42(4)/(4)28(4)/(4)25。但し、括弧内は狭ピッチ電極指部Nにおける電極指の本数であり、括弧外の本数は狭ピッチ電極指部以外の電極指の本数を意味するものとする。
電極指交叉幅:150μm
IDT11〜15の電極指の本数:IDT16〜20の順に25(4)/(4)28(4)/(4)42(4)/(4)28(4)/(4)25。但し、括弧内は狭ピッチ電極指部Nにおける電極指の本数であり、括弧外の本数は狭ピッチ電極指部以外の電極指の本数を意味するものとする。
また、第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部4では、中央の第8のIDTは、第1,第2の分割IDT部18a,18bを有するが、電極指の本数の合計は、第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部4の中央の第3のIDT13と同一とした。
反射器の電極指の本数:80本
メタライゼーションレシオ:0.70
電極膜厚:0.082λI(但し、λIは、狭ピッチ電極指部N以外の電極指のピッチで定まる波長)
メタライゼーションレシオ:0.70
電極膜厚:0.082λI(但し、λIは、狭ピッチ電極指部N以外の電極指のピッチで定まる波長)
上記のようにして構成された本実施形態のバランス型SAWフィルタ1の減衰量周波数特性を図2に示す。図2に示すように、通過帯域内の最大挿入損失は1.66dBと小さかった。
本実施形態の縦結合共振子型SAWフィルタでは、上記のように通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
また、例えば、図1において、IDT16とIDT17との隣り合う最外電極指の極性は−と+、IDT17とIDT18とでは−と−、IDT18とIDT19とでは−と−、IDT19とIDT20とでは+と−となる。
従って、第1の平衡端子6に接続されているIDT16,18と、該IDT16,18と隣り合うIDT17との隣り合う最外側電極指の極性関係が、第2の平衡端子7に接続されているIDT18,20と、該IDT18,20の隣りのIDT19との隣り合う最外側電極指の極性関係と同じとされているため、第1,第2の平衡端子6,7間の平衡度が良好になる。
従って、第1の平衡端子6に接続されているIDT16,18と、該IDT16,18と隣り合うIDT17との隣り合う最外側電極指の極性関係が、第2の平衡端子7に接続されているIDT18,20と、該IDT18,20の隣りのIDT19との隣り合う最外側電極指の極性関係と同じとされているため、第1,第2の平衡端子6,7間の平衡度が良好になる。
なお、上記実施形態では、第8のIDT18のバスバー18eが接地されているため、第8のIDT18のアースが強化され、SAWフィルタの挿入損失を小さくされているが、該バスバー18eは電気的に浮かされていてもよく、その場合には、第8のIDT18にアースパッド電極を設ける必要がないので、圧電基板の面積を小さくすることができる。
Claims (3)
- 不平衡端子と、
第1,第2の平衡端子とを有するバランス型SAWフィルタであって、
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されており、表面波伝搬方向に沿って配置されており、それぞれが一対のバスバーを有する第1〜第5のIDTを有する第1の縦結合共振子型SAWフィルタ部と、
前記圧電基板上において、表面波伝搬方向に沿って配置された第6〜第10のIDTを有し、中央の第8のIDTが、一対のバスバーの内の一方のバスバーを分割することにより設けられた第1,第2の分割IDT部を有する第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部とを備え、
前記第8のIDTの第1の分割IDT部及び第6のIDTが第1の平衡端子に接続されており、前記第8のIDTの第2の分割IDT部及び前記第10のIDTが第2の平衡端子に接続されており、前記第1,第3及び第5のIDTの一端が不平衡端子に接続されており、
前記第2のIDTと、第7のIDTとを接続している第1の配線ラインと、
前記第4のIDTと第9のIDTとを接続している第2の配線ラインとをさらに備え、
前記第1の配線ラインを伝送している電気信号の位相と、前記第2の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが180度異なるように第1〜第10のIDTが設けられていることを特徴とする、バランス型SAWフィルタ。 - 前記第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部の前記第8のIDTの前記第1,第2の平衡端子に接続されている側と反対側のバスバーが接地されていることを特徴とする、請求項1に記載のバランス型SAWフィルタ。
- 前記第2の縦結合共振子型SAWフィルタ部の前記第8のIDTの前記第1,第2の平衡端子に接続されている側とは反対側のバスバーが電気的に浮かされていることを特徴とする、請求項1に記載のバランス型SAWフィルタ。
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