CN1242553C - 弹性表面波装置及具有该装置的通信装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种弹性表面波装置及具有该装置的通信装置，通过设置多个梳状电极部(303、304、305、308、309、310)，使其具备平衡-不平衡转换功能。在把与平衡信号端子(314、314)侧连接的梳状电极部(304、305、309、310)的电极齿总根数设为N1、把与不平衡信号端子(313)侧连接的梳状电极部(303、308)的电极齿总根数设为N2时，把比率N2/N1设定为50～70%。设定梳状电极部(303、304、305、308、309、310)的电极交叉幅(W)为相对弹性表面波的波长(λ)的43(λ)～58(λ)的范围内。由此，在抑制插入损失的同时进行平衡-不平衡的转换，并能够使不平衡与平衡之间的阻抗构成1∶2至1∶3。

Description

弹性表面波装置及具有该装置的通信装置
技术领域
本发明涉及适用于移动电话机等的小型无线通信装置的滤波器中的弹性表面波装置，特别是涉及具有平衡-不平衡转换功能的输入输出阻抗不同的弹性表面波装置及具有该装置的通信装置。
背景技术
近年来，随着移动电话机等的小型无线通信装置向小型化、轻量化的发展，其改进技术有了显著的进步。作为为了实现其小型化和轻量化手段，在削减各个构成部件和减小各个构成部件的尺寸的基础上，在对复合有多种功能的部件的开发方面也有了很大的进展。
在这种状况的背景下，对于在移动电话的RF段中所使用的弹性表面波滤波器，希望其具有平衡-不平衡转换功能的要求越来越强，从而使容易实现平衡-不平衡信号转换的纵耦合谐振器型表面波滤波器，作为移动电话的RF段的带通滤波器，成为主流。
具有这种平衡-不平衡转换功能的纵耦合谐振器型表面波滤波器，一般是通过与具有平衡或差动输入输出的混频器IC(以下称平衡型混频器IC)连接进行使用。在使用这种平衡型混频器IC的情况下，能够降低受噪声的影响及使输出稳定，并可提高移动电话的特性，因此，被广泛地使用。
该平衡型混频器IC的阻抗，相对在RF段使用的弹性表面波滤波器的通常具有50Ω的阻抗，在多数的情况下为100Ω～200Ω程度的高阻抗。其中，由于至今为止的主流为200Ω，所以，对于与平衡型混频器IC配合使用的纵耦合谐振器型表面波滤波器，要求其具有输入阻抗与输出阻抗相差约4倍的特性。
为了获得输入阻抗与输出阻抗相差约4倍的特性，广泛地使用如图28所示的，在特开2001-267885号公告中所公布的构成。在图28所示的构成中，纵耦合谐振器型的各个弹性表面波元件101、102，其端子的一方为并联电连接，另一方为串联电连接。
弹性表面波元件101与弹性表面波元件102的不同点是，其梳状电极部(以下称IDT)103与IDT108，在相位上相互反相。因此，从端子114和端子115输出的信号的相位相差大约180度，由此把从端子113输入的不平衡信号转换为从端子114和端子115输出的平衡信号。
另外，分别用图29和图30(a)及图30(b)表示图28所示的构成的频率特性及阻抗特性。图29所表示的特性是作为EGSM(EnhancedGlobal System for Mobile communications)信号发送用滤波器而设计的特性，通带带宽的必要的频率范围为880MHz～915MHz。以f＝880MHz的点为X、以f＝915MHz的点为Y，把其绘制在图30(a)及(b)中。
从图30(a)及(b)可以看出，在以图1所示的构成进行设计的情况下，通带带宽中的阻抗得到了对于不平衡侧(S11)的50Ω，平衡侧(S22)的200Ω的终端阻抗基本达到了匹配，平衡信号侧的阻抗约为不平衡信号侧的阻抗的4倍的特性。
另一方面，根据上述的平衡型混频器IC的不同种类，其阻抗有时会在100Ω附近，因此，与其相应地对纵耦合谐振器型表面波滤波器也有时要求其具有不平衡信号端子侧的阻抗与平衡信号端子侧的阻抗相差2倍的特性。
在日本国专利第3224202号公告中，提出了一种通过构成如图31所示的对应不平衡-平衡输入输出的滤波器的解决方法。如对图31的构成进行说明，则是把2个纵耦合谐振器型的各个弹性表面波元件201、202分别通过IDT204和IDT209、IDT205和IDT210构成串级连接，端子213为不平衡信号端子，从端子213输入的信号通过IDT208形成相位分别相差180度的信号，并被分别输出到各个平衡信号端子214、215。
在日本国专利第3224202号公告中，是通过在图31的构成中使各个弹性表面波元件201、202的交叉幅W相互不同，使得即使在不平衡信号端子侧的阻抗与平衡信号端子侧的阻抗不同的情况下，也可以获得所希望的特性。
但是，由图31的构成，不能获得满足近年来的宽带、低损耗且高平衡度的要求的特性，其中一个原因是，在把2个弹性表面波元件201、202构成串级连接的情况下，必然产生插入损失，并且是2个元件的插入损失值之和。而且，由于第1段和第2段的交叉幅发生改变，所以在段间部发生不匹配，进一步加大了插入损失。
作为参考，用图32表示出1个弹性表面波元件的频率特性，用图33表示在使用2个该弹性表面波元件构成串级连接的情况下的频率特性。其一，在图31的构成的情况下，虽然是把通过IDT208形成的相位相差180度的信号输出到平衡信号端子214及端子215，但由于IDT电极或基板上的布线无法改变其非对称的结构，影响了输出信号的振幅·相位平衡度，因此，与图28的构成相比，其平衡度发生恶化。
以上表明，图31的构成不适于使用在低损耗且对平衡度要求高的适用于不平衡-平衡输入输出的滤波器中，而只能使用图28的构成。
下面，对图28的构成，把不平衡信号端子113作为输入侧，把平衡信号端子114、115作为输出侧进行说明。在图28的构成中，在把弹性表面波元件101、102的输入输出端子的阻抗设为Ri、Ro时，不平衡信号端子侧的阻抗由于弹性表面波元件101、102的输入侧的端子构成并联的电连接，所以为Ri/2，而平衡信号端子侧的阻抗由于弹性表面波元件101、102的输出侧的端子构成串联的电连接，所以为2Ro。
通常，在由3个IDT设计成弹性表面波元件101、102的情况下，由于输入输出阻抗形成接近的值，所以RiRo成立。因此，为了构成如上述那样的平衡信号端子侧的阻抗与不平衡侧的阻抗相差4倍的不平衡-平衡输入输出滤波器，则，4×Ri/22Ro，即RiRo，所以容易进行设计。
另一方面，为了实现平衡信号端子侧的阻抗与不平衡侧的阻抗相差约2倍的不平衡-平衡转换功能，则，2×Ri/22Ro，即需要设计成构成Ri2Ro的弹性表面波元件101、102，因此，在设计上造成困难。
作为以往的方法之一，现行使用由RiRo的弹性表面波元件构成具有平衡信号端子侧的阻抗与不平衡信号端子侧的阻抗相差约4倍的不平衡-平衡转换功能的弹性表面波装置，通过在平衡信号端子侧并联连接电感元件，并且串联地附加电容元件(或者是并联连接电容元件，串联连接电感元件)等，在弹性表面波装置外部附加匹配元件，使不平衡-平衡信号端子的阻抗的关系相差约2倍的匹配的方法。
对于把图30的特性匹配成使不平衡-平衡信号端子的阻抗的关系相差约2倍时的频率特性用图34表示，其阻抗特性(880MHz～915MHz的范围)用图35(a)、(b)表示，用图36表示附加有外部元件的测定电路。另外，在图34、图35(a)、(b)中，为了进行比较，是表示无外部元件时的特性。如图34、图35(a)、(b)所示，该方法虽然能够使不平衡-平衡信号端子的阻抗的关系相差约2倍，但存在着因附加了外部元件而造成的构成部件的增加，随之带来的不利于小型化的问题。
这样的问题，不仅在使不平衡-平衡信号端子的阻抗的关系约为2倍不同时，而且在使不平衡-平衡信号端子的阻抗的关系约为3倍不同时同样会发生。
发明内容
本发明的弹性表面波装置，为了解决上述的问题，包括在压电基板上沿弹性表面波的传播方向形成的多个梳状电极部、分别在所述多个梳状电极部的两侧配置的反射器，按照输出信号相对于输入信号的相位相差180度那样配置所述多个梳状电极部，并具有平衡-不平衡转换功能，其特征在于，在把与平衡信号端子侧连接的梳状电极部的电极齿总根数设为N1、把与不平衡信号端子侧连接的梳状电极部的电极齿总根数设为N2时，比率N2/N1为50％～70％，并且设定所述梳状电极部的电极交叉幅(W)为由IDT的间隔所确定的波长λ的43λ～58λ的范围内。
根据上述的构成，通过上述的设定，可不需要附加额外的外部元件，以简单的结构使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系构成1∶2至1∶3。
在所述的弹性表面波装置中，理想的是：当由所述反射器的间隔决定的波长为λr时，与所述反射器相邻的所述梳状电极部和所述反射器之间的间隔为0.46λr～0.54λr。
在所述的弹性表面波装置中，理想的是：由所述梳状电极部的音速、间隔所决定的频率fidt，相对由所述反射器的音速、间隔所决定的频率fref，在(fref/fidt)＝0.993～1.008的范围内设定。
在所述的弹性表面波装置中，也可以包括：具有3个以上奇数个所述梳状电极部的第1弹性表面波滤波器、和输出信号相对输入信号的相位差为180度并且具有3个以上奇数个所述梳状电极部的第2弹性表面波滤波器，将所述第1以及第2弹性表面波滤波器的输入侧与不平衡信号端子连接，将所述第1以及第2弹性表面波滤波器的输出侧分别与平衡信号端子连接，使其具备平衡-不平衡转换功能。
在所述的弹性表面波装置中，当把梳状电极部的数量设为3个以上的奇数个k时，当把梳状电极部的数量为3个以上的奇数k时，将包括中间梳状电极部且相隔一个的[(k-1)/2]个梳状电极部的各一个端子相互连接后与不平衡信号端子连接，将其余的{[(k-1)/2]+1}个梳状电极部对称分为两部分，分别将各部分的各一个端子相互连接后，再分别与平衡信号端子连接。
在所述的弹性表面波装置中，也可以在压电基板上沿着弹性表面波的传播方向形成的1个弹性表面波滤波器中，具有相对输入信号其输出信号的相位差约为0度的第1端子和相对输入信号其输出信号的相位差约为180度的第2端子，通过将所述的第1端子与第2端子作为平衡信号端子，而具备平衡-不平衡转换功能。
在所述的弹性表面波装置中，所述弹性表面波滤波器为纵耦合谐振器型滤波器。
在所述的弹性表面波装置中，至少在平衡信号端子上，至少串联连接1个弹性表面波谐振器。
根据上述的构成，通过在至少与平衡信号端子侧连接的IDT上至少串联电连接1个弹性表面波谐振器，由于可进一步增大通带带宽以外的衰减量，从而可提高滤波器的特性。
在所述的弹性表面波装置中，也可以在各个梳状电极部中谐振模式内，当把0次模式的激振频率设为f0、把在IDT-IDT之间具有弹性表面波的强度分布的峰值的驻波谐振模式的激振频率设为fN、把弹性表面波谐振器的谐振频率设为f1、把反谐振频率设为f2时，至少在连接位于两端的梳状电极部的端子上，分别至少串联电连接1个弹性表面波谐振器，使f1＜f0＜Fn＜f2。
在所述的弹性表面波装置中，理想的是：设定不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系为1∶2至1∶3。
本发明的通信装置，为了解决上述的问题，其特征是：具有上述任意一项所述的弹性表面波装置。
根据上述的构成，所使用的弹性表面波装置除了具有滤波器的功能，还可具有平衡-不平衡转换功能，而且能够使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系为1∶2至1∶3，而且具有在通带带宽以外的衰减量大的特性。由此，具有上述弹性表面波装置的本发明的通信装置，可大大提高传输特性。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的弹性表面波装置的结构图。
图2是表示在上述的实施例1的构成中，以交叉幅W/λ1为X轴，多个电极齿数比N2/N1进行观察时的频带宽度比的依存性的曲线图。
图3是表示在上述的实施例1的构成中，以交叉幅W/λ1为X轴，多个电极齿数比N2/N1进行观察时的VSWR的依存性的曲线图。
图4是表示在上述的实施例1的构成中，以电极齿数比N2/N1为X轴，多个IDT-反射间隔进行观察时的VSWR的依存性的曲线图。
图5是表示在上述的实施例1的构成中，以电极齿数比N2/N1为X轴，多个IDT-反射间隔进行观察时的频带宽度比的依存性的曲线图。
图6是表示在上述的实施例1的构成中，以IDT-反射间隔为X轴，多个频率比fref/fidt进行观察时的VSWR的依存性的曲线图。
图7是表示在上述的实施例1的构成中，以IDT-反射间隔为X轴，多个频率比fref/fidt进行观察时的频带宽度比的依存性的曲线图。
图8是表示上述实施例1的构成中的具有代表性的频率特性的曲线图。
图9是表示上述实施例1的构成中的具有代表性的阻抗特性的曲线图，(a)是在归一化阻抗为50Ω时，(b)是在归一化阻抗为100时。
图10是表示上述实施例的构成中的具有代表性的反射(VSWR)特性的曲线图。
图11是表示在上述实施例中的其他变形例的弹性表面波装置的基本构成图。
图12是表示本发明实施例2的弹性表面波装置的基本构成图。
图13是表示本发明实施例2的构成中的具有代表性的频率特性的曲线图。
图14是表示上述实施例2的构成中的具有代表性的阻抗特性的曲线图，(a)是在归一化阻抗为50Ω时，(b)是在归一化阻抗为100Ω时。
图15是表示在上述实施例2的构成中的具有代表性的反射(VSWR)特性的曲线图。
图16是表示在上述实施例2中的在弹性表面波装置中所使用的弹性表面波谐振器的频率-阻抗特性的曲线图。
图17是表示在上述实施例2中的在弹性表面波装置中所使用的弹性表面波元件的各个谐振模式的曲线图。
图18表示上述各个谐振模式的有效电流分布，(a)表示其基本构成，(b)是表示与上述IDT的配置对应的各个谐振模式的曲线图。
图19是表示上述实施例2的构成(具有谐振器)和从实施例2的构成中省去谐振器的构成(无谐振器)时的各个阻抗特性(880MHz～895.5MHz，低频侧)的曲线图，(a)是在归一化阻抗为50Ω时，(b)是在归一化阻抗为100Ω时。
图20是表示上述实施例2的构成(具有谐振器)和从实施例2的构成中省去谐振器的构成(无谐振器)时的各个阻抗特性(895.5MHz～928.5MHz，高频侧)的曲线图，(a)是在归一化阻抗为50Ω时，(b)是在归一化阻抗为100Ω时。
图21是表示在上述实施例2中的其它变形例的弹性表面波装置的基本构成图。
图22是表示上述实施例2中的又一其它例的基本构成图。
图23是表示上述实施例1中的又一其它例的基本构成图。
图24是表示上述实施例1中的又一其它例的基本构成图。
图25是表示上述实施例2中的其它例的基本构成图。
图26是表示上述实施例2中的又一其它例的基本构成图。
图27是本发明的通信装置的电路方框图。
图28是表示以往的与不平衡-平衡输入输出对应的弹性表面波装置的基本构成图。
图29是表示以往的(输入输出阻抗相差约4倍的特性的实例)频率特性的曲线图。
图30是表示以往的(输入输出阻抗相差约4倍的特性的实例)频率特性的曲线图，(a)是在归一化阻抗为50Ω时，(b)是在归一化阻抗为100Ω时。
图31是表示以往的其它例的输入输出阻抗不同的弹性表面波装置的基本构成图。
图32是表示在上图31所示的构成中，只有1个弹性表面波滤波器时的频率特性的曲线图。
图33是表示上图31所示的构成的频率特性的曲线图。
图34是表示以往的又一其它例的弹性表面波装置(输入输出阻抗相差约2倍的特性的例)和附加外部元件的频率特性的曲线图。
图35是表示上述以往例(输入输出阻抗相差约2倍的特性的例)和附加外部元件的频率特性的曲线图，(a)是在归一化阻抗为50Ω时，(b)是在归一化阻抗为100Ω时。
图36是在上述以往例中附加有外部元件时的电路图。
图37是表示在上述实施例1中，在不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系比大致为1∶3时的频率特性的曲线图。
图38是表示在上述实施例1中，在不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系比大致为1∶3时的频率特性的曲线图，(a)是在归一化阻抗为50Ω时，(b)是在归一化阻抗为100Ω时。
图39是表示在上述实施例1中，在不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系比大致为1∶3时的反射特性(VSWR)的曲线图。
图40是表示在上述实施例2中，在不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系比大致为1∶3时的频率特性的曲线图
图41是表示在上述实施例2中，在不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系比大致为1∶3时的频率特性的曲线图，(a)是在归一化阻抗为50Ω时，(b)是在归一化阻抗为100Ω时。
图42是表示在上述实施例2中，在不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系比大致为1∶3时的反射特性(VSWR)的曲线图。
图中：303、304、305、308、309、310-IDT(梳状电极部)，313-不平衡信号端子，314-平衡信号端子。
具体实施方式
下面，结合图1至图27，以及图37至图42对本发明的各实施例的弹性表面波装置及具有该装置的通信装置进行说明。
本发明的弹性表面波装置的实施例1，如图1所示，被设计成不平衡信号端子313侧的终端阻抗为50Ω，各个平衡信号端子314、315侧的终端阻抗为100，不平衡-平衡信号端子的阻抗为2倍的EGSM发送用的滤波器。另外，EGSM发送用滤波器的通带带宽所必要的频率范围是880MHz～915MHz，中心频率为897.5MHz。
在实施例1中，在由40±5°YcutX传播LiTaO3构成的压电基板300上由Al电极形成弹性表面波滤波器。如对实施例1进行详细地说明，则是在IDT303的左右(沿着弹性表面波的传播方向把IDT303夹在中央地)配置各个IDT304、305，进一步从左右将这些IDT304、303、305夹在中央地设置形成有各个反射器306、307，从而形成纵耦合谐振器型弹性表面波元件301。
同样地，在IDT308的左右配置各个IDT309、310，并且将这些IDT309、308、310夹在中央地，设置形成有反射器311、312的纵耦合谐振器弹性表面波元件302，并使其相对弹性表面波元件301，其输出信号的相位关系相差180度。
这里，在IDT303、304、305、308、309、310中，一部分部位的电极齿的间隔要小于IDT的其它部位的电极齿间隔(窄间隔电极齿)。另外，在图1中，为了使图简洁明了，减少了电极齿的根数。端子313是不平衡端子，端子314和315是平衡端子。
然后，在图1所示的构成中，当把各个弹性表面波元件301、302的交叉幅设为W[μm]、把由IDT的间隔所决定的波长设为λI[μm]时，则交叉幅的波长比为W/λI，另外，当把与不平衡信号端子313连接的IDT303、308的电极齿总数设为N1、把与平衡信号端子314、315连接的IDT304、305、309、310的电极齿总数设为N2时，则分别与不平衡信号端子313及各个平衡信号端子314、315连接的电极齿总数的比率为N2/N1[％](以下作为电极齿数比)。
图2及图3分别表示以交叉幅W/λI为X轴，用频带宽度比的依赖性及多个电极齿数比N2/N1进行观察时的VSWR(Voltage Standing WaveRatio)。在为EGSM发送用滤波器的情况下，相对必要的35MHz的通带带宽，考虑到温度变化的容限和制造公差的容限，则需要有44MHz的通带带宽。即，希望通带带宽比在44MHz/892.5MHz＝4.9％以上。
另外，在通带带宽内的阻抗，应尽量接近于终端阻抗。当把终端阻抗设为ZL、把弹性表面波装置的特性阻抗设为ZO时，可表示为：反射系数Γ＝(ZL-ZO)/(ZL+ZO)，VSWR则成为(1+|Γ|)/(1-|Γ|)。因此，VSWR被用于表示与弹性表面波装置的终端阻抗的偏差的指标。即使根据市场的要求水平，VSWR有必要最多取值为2.0(即，在2.0以下)。
在图2中，要满足求出的通带带宽比为4.9％以上，需要电极齿数比N2/N1大于50％，或是50％时的交叉幅W为43λI以上。由此，可以看出，当电极齿数比N2/N1在50％以上、交叉幅W在43λI时为理想状态。
然后在图3中可以看出，要满足所求出的VSWR在2以下，从上述的电极齿数比N2/N1为50％以上的角度出发，则交叉幅最好在58λI以下，并且，从上述的交叉幅W为43λI以上的角度出发，则电极齿数比N2/N1最好在70％以下。
因此，要满足所要求的通带带宽比为4.9以上、且VSWR为2以下，则是在电极齿数比N2/N1为50％以上、70％以下，且交叉幅W为43λI以上、58λI以下的时侯。
下面，在图4、图5中表示以电极齿数比N2/N1为X轴，用多个IDT-反射器间隔[I-R gap(λr)]进行观察时的VSWR及通带带宽比的依赖性。此时，交叉幅W被固定在50.5λI。参照图4，在电极齿数比N2/N1为50％以上、70％以下的范围内，VSWR在2.0以下的情况是在当把由反射器的间隔决定的波长设为λr[μm]时，IDT-反射器的间隔为0.54λr以下的时候。而且，再参照图5，通带带宽比在4.9以上的情况是在IDT-反射器的间隔在0.46以上的时候。
由上述的情况可以看出，在电极齿数比N2/N1为50％以上、70％以下的范围内，IDT-反射器的间隔最好在0.46λr以上、0.54λr以下。
另外，当把由反射器的音速、间隔所决定的频率设为fref，把由IDT的音速、间隔所决定的频率设为fidt时，把相对IDT频率的反射器的频率比(以下称为频率比)设为fref/fidt。图6、图7分别表示以IDT-反射器间隔为X轴，用多个频率比fref/fidt进行观察时的VSWR及通带带宽比的依赖性。此时，交叉幅W/λI被固定在50.5λI、电极齿数比N2/N1被固定在约60％。
再参照图6，随着IDT-反射器间隔的加大，VSWR呈增大的趋势，因此，为了满足IDT-反射器的间隔在0.46λr以上、0.54λr以下的范围内使VSWR在2.0以下，最好使频率比fref/fidt在0.993以上、1.008以下。
参照图7，带宽比相对于IDT反射间隔具有向上凸出的放射线状的变化趋势。在IDT反射间隔为0.46λr以上、0.54λr以下的范围内，频率比fref/fidt为0.993以上、1.003以下的范围最稳定，超出该范围时因进入坡度陡的区域，对应IDT反射间隔的特性变化较大而不稳定。因此，频率比fref/fidt为0.993以上、1.003以下的范围可以说更理想。
对于在本实施例1的构成中使用上述的在最佳范围内的参数进行设计时的频率特性用图8表示，对于其阻抗特性用图9(a)、图9(b)表示，对于反射特性(VSWR)用图10表示。另外，此时的归一化阻抗在不平衡端子侧为50Ω，在平衡端子侧为100Ω，构成1∶2的比例关系。
下面，说明获得了图8至图10所示的特性时的纵耦合谐振器型的各个弹性表面波元件301、302的具体设计。另外，在下面，把由窄间隔电极齿的间隔所决定的波长设为λi、把由其它电极齿的间隔所决定的波长分别设为λI、把反射器的波长设为λR。
·交叉幅W：228μm(51λI)
·IDT根数(按304、303、305的顺序)：29(4)/(3)35(3)/(4)29根(括号内为窄间隔电极齿的根数，309、308、310也是同样)
·与平衡信号端子连接的电极齿的根数N1：132根
·连接在不平衡信号端子侧的电极齿的根数N2：82根(N2/N1＝62.1％)
·连接在不平衡信号端子侧的电极齿的根数N2：82根(N2/N1＝62.1％)
·反射器根数：90根
·(反射器频率fref)/(IDT频率fidt)：0.998
·IDT-反射器间隔：0.50λR
当把f＝880MHz的点设为X、把f＝915MHz的点设为Y，将其描绘在图9(a)及图9(b)中所示的阻抗特性中时，通带带宽内的阻抗S11为43Ω～46Ω，虽然稍低于50Ω，但基本通过归一化阻抗形成匹配。而且，S22，相对匹配点X～Y点的阻抗虽然呈现稍微偏高的状态，但也可以基本通过归一化阻抗形成匹配。这样，不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系基本形成1∶2。
另外，对于在图1的结构中，在获得图8至图10的特性的条件下，使归一化阻抗在不平衡信号端子侧为50Ω，在平衡信号端子侧为150Ω，由此构成1∶3的关系时的频率特性、阻抗特性及反射特性(VSWR)分别用图37、图38(a)及图38(b)和图39表示。
如果对S22的阻抗特性进行观察，则可看出虽然X～Y点的阻抗梢低于匹配点，但VSWR还是在2.0以内，通过基本归一化阻抗达到了匹配。这样，只要使用上述的最佳范围内的参数进行设计，也可以说能够使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系大致为1∶3。
下面，说明对此时的各个弹性表面波元件301、302的具体设计。另外，在下面，把由窄间隔电极齿的间隔所决定的波长设为λi、把由其它电极齿的间隔所决定的波长分别设为λI、把反射器的波长分别设为λR。
·交叉幅W：228μm(51λI)
·IDT根数(按304、303、305的顺序)：29(4)/(3)35(3)/(4)29根(括号内为窄间隔电极齿的根数，309、308、310也是同样)
·与平衡信号端子连接的电极齿的根数N1：132根
·连接在不平衡信号端子侧的电极齿的根数N2：82根(N2/N1＝62.1％)
·反射器根数：90根
·(反射器频率fref)/(IDT频率fidt)：0.998
·IDT-反射器间隔：0.50λR
为了获得这样地使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系为1∶2到1∶3的特性，在把IDT的个数设为n个时，在第1、第2弹性表面波元件中的(n-1)/2个IDT中，把各个进行并联的电连接，并把其作为不平衡信号端子，在{[(n-1)/2]+1}个IDT中，进行串联的电连接，把串联连接的端子作为平衡信号端子，这样的如图1所示的构成，由于在一个弹性表面波元件中的输入输出IDT的对数关系能够保持比通常的设计的情况更接近的状态，所以是更理想的。
另外，在上面，以作为弹性表面波元件使用3个IDT的纵耦合谐振器型的实例进行了说明，但也可以如图11所示的那样，分别使用具有5个IDT的纵耦合谐振器型的弹性表面波元件。而且，在实施例1中虽然是使用2个弹性表面波元件，但如图23或图24所示的具有由1个弹性表面波滤波器进行平衡-不平衡转换功能的弹性表面波元件，也可以达到相同的效果。
如上面的说明，在本实施例1中，在具有平衡-不平衡转换功能的弹性表面波装置中，在把与平衡信号端子侧连接的IDT的电极齿的总根数设为N1、把与不平衡信号端子连接的IDT的电极齿的总根数设为N2时，比率N2/N1为50％～70％，并且通过设定上述IDT的电极交叉幅(W)为相对弹性表面波的波长的43λ～58的范围内，更理想的是，通过使IDT-反射器间隔在0.46λr以上，0.54λr以下，或者是使频率比fref/fidt在0.993以上、1.003以下的范围内，可获得不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系为1∶2至1∶3的弹性表面波装置。
下面，对实施例2的弹性表面波装置进行说明。在实施例2中，对于具有与图1所示的实施例1相同功能的部件如图12所示，使用相同的部件符号，并省略其说明。
在实施例2的构成中，如图12所示，在弹性表面波元件301中的并联连接IDT304与IDT305的连接点428串联连接有弹性表面波谐振器431。
同样地，在弹性表面波元件302的点429也串联连接有弹性表面波谐振器432。弹性表面波谐振器431(432)通过沿着传播路配置有IDT433(436)，并且通过把该IDT夹在中央地配置反射器434(437)、435(438)而形成。此外，关于弹性表面波谐振器431、432的具体设计，当把由弹性表面波谐振器的IDT的间隔所决定的波长分别设为λti、把由反射器的的间隔所决定的波长分别设为λtr时，其结果如下。
·交叉幅W：100μm
·IDT根数161
·反射器根数：10根
·IDT-反射器间隔：0.50λtr
·IDT占空比：0.70
·反射器占空比：0.70
·(IDT频率fti)/(反射器频率ftr)＝1.0
对于实施例2的构成，分别用图13表示其频率特性，用图13(a)、图14(b)表示其阻抗特性，用图15表示其反射特性(VSWR)。另外，此时的归一化阻抗在不平衡端子侧为50Ω，在平衡端子侧为100Ω，构成1∶2的关系。当把f＝880MHz的点作为X、f＝915MHz的点作为Y，在阻抗特性中绘出时，如图14(a)、图14(b)、图15所示，通带带宽内的阻抗的S11、S22全在归一化阻抗中达到了匹配。这样，使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系基本达到1∶2。
另外，分别用图40、图41(a)及图41(b)和图42表示在如图12所示的构成中的在获得如图13至图15的特性的条件下使归一化阻抗在不平衡信号端子侧为50Ω、在平衡信号端子侧为150Ω，构成1∶3的关系时的频率特性、阻抗特性和反射特性。
如图40至图42所示，即使在使平衡信号端子侧的归一化阻抗为150Ω的情况下，也能够相对地使S11、S22全达到匹配。这样，只要依照本实施例2的构成进行设计，便能够使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗关系构成基本为1∶3。
关于此时的弹性表面波谐振器431、432的具体设计，当把由弹性表面波谐振器的IDT的间隔所决定的波长分别设为λti、把由反射器的的间隔所决定的波长分别设为λtr时，其结果如下。
·交叉幅W：100μm
·IDT根数161
·反射器根数：10根
·IDT-反射器间隔：0.50λtr
·IDT占空比：0.70
·反射器占空比：0.70
·(IDT频率fti)/(反射器频率ftr)＝1.0
下面，对获得实施例2的效果的理由进行说明。首先，用图16表示弹性表面波谐振器431、432的频率-阻抗特性。在图16中，当把阻抗变为极小时的频率作为谐振频率f1，把成为极大的点作为反谐振频率f2时，各个弹性表面波谐振器431、432的f1＝895.5MHz、f2＝928.5MHz。在串联地附加弹性表面波谐振器的情况下，被附加侧的阻抗在从谐振频率f1至反谐振频率f2的频率范围内呈电感性，在以外的频率范围内呈电容性。
另外，如本实施例这样的3IDT型纵耦合谐振器型的弹性表面波元件为了形成通带带宽，如图17及图18所示，使用了3个谐振模式。图17为了简明地表示在实施例2的构成中的仅关于弹性表面波元件301和弹性表面波元件302的特性的谐振模式，是故意在除去了阻抗后而测定的频率特性。另外，在图18中表示了各个有效电流的强度分布。
在A点的最低频率响应被称为2次模式，是在有效电流分布中具有2个节的谐振模式。在B点的带宽中央的响应被称为0次模式，是在有效电流强度分布中不具有节的模式。在C点的最高频率响应是在IDT-IDT的间隔部中具有弹性表面波的强度分布峰值的驻波谐振模式(以下作为高频侧的模式)。
在实施例2的情况下，2次模式的频率为876MHz、0次模式的频率为901MHz、高频侧的模式为922.5MHz。即，弹性表面波元件301和弹性表面波元件302的0次模式的频率及高频侧的模式在弹性表面波谐振器431、432的谐振频率f1、反谐振频率f2之间。
这里，在实施例2的构成中，仅从各个弹性表面波元件301、302的状态，在不同的频段观察在附加了弹性表面波谐振器431、432时的阻抗特性的变化。图19(a)及图19(b)表示从880MHz到895.5MHz(谐振频率f1)的阻抗特性的变化，图20(a)及图20(b)表示从895.5MHz(谐振频率f1)到928.5MHz(反谐振频率f2)的阻抗特性的变化。
参照图19及图20，在通带带宽低频侧的从880MHz～895.5MHz段，由于弹性表面波谐振器呈电容性，所以S22的阻抗转移成电容性。另一方面，在通带带宽高频侧的从895.5MHz到928.5MHz段，由于弹性表面波谐振器呈电感性，所以S22的阻抗在实轴上形成向上方抬起的状态，形成良好的匹配状态。即，通过在从为了形成通带带宽高频侧的0次到高频模式的频段上，插入呈电感性的弹性表面波谐振器，能够获得使输入输出阻抗的关系构成大致为1∶2至1∶3，并且在通带带宽以外具有高衰减的特性。
在本实施例中，虽然是只在平衡信号端子侧分别连接各个弹性表面波谐振器431、432的结构，但也可以在平衡信号侧和不平衡信号侧双方连接弹性表面波谐振器，而且也可以连接多个。图21、图22分别表示本实施例的其他变形例。
另外，在实施例2中，使用了2个弹性表面波滤波器，但使用如图26所示的具有由一个弹性表面波滤波器进行平衡-不平衡转换的功能的弹性表面波元件，也可以达到同样的效果。
如上所述，在实施例2中，在具有平衡-不平衡转换功能的弹性表面波装置中，当把与平衡信号端子侧连接的IDT的电极齿的总根数设为N1、把与不平衡信号端子侧连接的IDT的电极齿的总根数设为N2时，比率N2/N1为50～70％，并且通过设定上述IDT的电极交叉幅(W)为相对弹性表面波的波长的43λI～58λI的范围内，更理想的是使IDT-反射器的间隔在0.46λr以上、0.54λr以下，或者是使频率比fref/fidt在0.993以上、1.003以下的范围内，并且通过在至少与平衡侧端子连接的IDT上至少串联电连接1个弹性表面波谐振器，能够使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系构成1∶2至1∶3，而且可获得具有在通带带宽以外的衰减量大的特性的弹性表面波装置。
下面，参照图27对配置有上述各实施例的弹性表面波装置的通信装置进行说明。上述通信装置600作为接收信号的接收侧(Rx侧)具有天线共用部RFTop滤波器602、放大器603、Rx段间滤波器604、混频器605、第1IF滤波器606、混频器607、第2IF滤波器608、第1+第2本机频率合成器611、TCXO(temperature compensated crystal oscillator)(温度补偿型石英振荡器)612、分频器613和本机滤波器614。
从Rx短间滤波器604到混频器605为了确保其平衡性，最好是如图27所示的那样通过各个平衡信号进行发送。另外，在上述通信装置600中，作为发送信号的发送侧(Tx侧)，除了共用上述的天线601及上述天线共用部/RFTop滤波器60，还具有TxIF滤波器621、混频器622、Tx段间滤波器623、放大器624、耦合器625、隔波器626和APC(automaticpower control(自动输出控制器))627。
而且，在上述的Rx短间滤波器604、第1IF滤波器606、TxIF滤波器621、和Tx段间滤波器623中，使用上述的本实施例的弹性表面波装置可以得到良好的效果。
本发明的弹性表面波装置可以在具有滤波功能的同时，具有平衡型-不平衡型转换的功能，并且，可以使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系为1∶2至1∶3，而且，具有在通带带宽以外的衰减量大的特性。由此，使得具有上述弹性表面波装置的本发明的通信装置可提高其传送特性。
如上所述，本发明的弹性表面波装置，在把与平衡信号端子侧连接的IDT的电极齿总根数设为N1、把与不平衡侧连接的IDT的电极齿总根数设为N2时，比率N2/N1为50～70％，并且通过设定上述IDT的电极交叉幅(W)为相对弹性表面波的波长λI的43λI～58λI的范围内，更理想的是使IDT-反射器的间隔在0.46λr以上、0.54λr以下，或者是使频率比fref/fidt在0.993以上、1.003以下的范围内，能够使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系构成1∶2至1∶3的弹性表面波装置。
并且通过在至少与平衡侧端子连接的IDT上至少串联电连接1个弹性表面波谐振器，能够使不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系构成1∶2至1∶3，而且可获得具有在通带带宽以外的衰减量大的特性的弹性表面波装置。

Claims (14)

1.一种弹性表面波装置，包括在压电基板上沿弹性表面波的传播方向形成的多个梳状电极部、分别在所述多个梳状电极部的两侧配置的反射器，按照输出信号相对于输入信号的相位相差180度那样配置所述多个梳状电极部，并具有平衡-不平衡转换功能，其特征在于，在把与平衡信号端子侧连接的梳状电极部的电极齿总根数设为N1、把与不平衡信号端子侧连接的梳状电极部的电极齿总根数设为N2时，比率N2/N1为50％～70％，并且设定所述梳状电极部的电极交叉幅(W)为由IDT的间隔所确定的波长λ的43λ～58λ的范围内。
2.根据权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，当由所述反射器的间隔决定的波长为λr时，与所述反射器相邻的所述梳状电极部和所述反射器之间的间隔为0.46λr～0.54λr。
3.根据权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，由所述梳状电极部的音速、间隔所决定的频率fidt，相对由所述反射器的音速、间隔所决定的频率fref，在fref/fidt＝0.993～1.008的范围内设定。
4.根据权利要求2所述的弹性表面波装置，其特征在于，由所述梳状电极部的音速、间隔所决定的频率fidt，相对由所述反射器的音速、间隔所决定的频率fref，在fref/fidt＝0.993～1.008的范围内设定。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于，包括：具有3个以上奇数个所述梳状电极部的第1弹性表面波滤波器、和输出信号相对输入信号的相位差为180度并且具有3个以上奇数个所述梳状电极部的第2弹性表面波滤波器，
将所述第1以及第2弹性表面波滤波器的输入侧与不平衡信号端子连接，将所述第1以及第2弹性表面波滤波器的输出侧分别与平衡信号端子连接，使其具备平衡-不平衡转换功能。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于，当把梳状电极部的数量为3个以上的奇数k时，将包括中间梳状电极部且相隔一个的[(k-1)/2]个梳状电极部的各一个端子相互连接后与不平衡信号端子连接，将其余的{[(k-1)/2]+1}个梳状电极部对称分为两部分，分别将各部分的各一个端子相互连接后，再分别与平衡信号端子连接。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于，在压电基板上沿着弹性表面波的传播方向形成的1个弹性表面波滤波器中，具有相对输入信号其输出信号的相位差为0度的第1端子和相对输入信号其输出信号的相位差为180度的第2端子，通过将所述的第1端子与第2端子作为平衡信号端子，而具备平衡-不平衡转换功能。
8.根据权利要求5所述的弹性表面波装置，其特征在于，所述弹性表面波滤波器为纵耦合谐振器型滤波器。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于，至少在平衡信号端子上，至少串联连接1个弹性表面波谐振器。
10.根据权利要求5所述的弹性表面波装置，其特征在于，至少在平衡信号端子上，至少串联连接1个弹性表面波谐振器。
11.根据权利要求8所述的弹性表面波装置，其特征在于，在各个梳状电极部中谐振模式内，当把0次模式的激振频率设为f0、把在梳状电极部-梳状电极部之间具有弹性表面波的强度分布的峰值的驻波谐振模式的激振频率设为fN、把弹性表面波谐振器的谐振频率设为f1、把反谐振频率设为f2时，至少在连接位于两端的梳状电极部的端子上，分别至少串联电连接1个弹性表面波谐振器，使f1＜f0＜fN＜f2。
12.根据权利要求1～4中任一项所述的弹性表面波装置，其特征在于，设定不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系为1∶2至1∶3。
13.根据权利要求5所述的弹性表面波装置，其特征在于，设定不平衡信号端子与平衡信号端子的阻抗的关系为1∶2至1∶3。
14.一种在通信装置中使用的弹性表面波装置，其特征在于，所述弹性表面波装置是权利要求1～4中任一项所述的弹性表面波装置。
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