JP2000091881A - 縦結合二重モードsawフィルタ - Google Patents
縦結合二重モードsawフィルタInfo
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Abstract
近傍の高周波側に生じる減衰量の劣化を補償する手段を
得る。 【解決手段】 圧電基板上に少なくとも2個のIDT電
極と2個のグレーティング反射器とを用いて構成した縦
結合二重モードSAWフィルタにおいて、入力側IDT
電極の励振周波数と出力側IDT電極の励振周波数を異
ならせる。
Description
AWフィルタに関し、特に通過帯域近傍の高域側の阻止
域減衰量を改善した縦結合二重モードSAWフィルタに
関する。
利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有す
ることから特に携帯電話等に多く用いられている。図7
は従来の1次−3次縦結合二重モードSAWフィルタ
(以下、二重モードSAWフィルタと称す)の構成を示
す電極パターンの模式的平面図であって、圧電基板11
の主面上に表面波の伝搬方向に沿って3つのIDT電極
12、13、14を近接配置すると共に、これらの両側
に反射器15a、15bを配設したものである。IDT
電極12、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、
IDT電極12の一方のくし形電極は入力端子INに接続
し、他方のくし形電極は接地する。一方、IDT電極1
3、14の一方のくし形電極は互いに連結して出力端子
OUTに接続すると共に、他方のくし形電極は互いに連結
して接地する。
作は、周知のように、IDT電極12、13、14によ
って励起される複数の表面波が反射器15a、15bの
間に閉じ込められて、IDT電極12、13、14の間
で音響結合し、その結果1次と3次の2つの縦共振モー
ドが強勢に励振されるため、適当な終端を施すことによ
りこれらの2つのモードを利用した二重モードSAWフ
ィルタとして動作する。なお、該二重モードSAWフィ
ルタの通過帯域幅は1次共振モードと3次共振モードと
の周波数差で決まることは周知の通りである。
ードSAWフィルタの濾波特性を示したものであって、
圧電基板に36゜YカットX伝搬LiTaO3を用い、
入力IDT電極12の電極対数N1を20.5対、出力
電極13、14の電極対数N2をそれぞれ11.5対、
グレーティング15a、15bの本数をそれぞれ250
本、アルミニウム合金の電極膜厚を6%λ(λは励起さ
れる表面波の波長)とし、フィルタの中心周波数を90
0MHzになるように前記電極のピッチを設定したもの
であり、比帯域4%と広帯域なバンドパスフィルタを得
ることができる。
濾波特性から明らかなように、1dBの通過帯域幅の中
心周波数をf0とし、二重モードSAWフィルタの周波
数領域f0±(45±12.5)MHzの減衰量は、低
周波側のf0−(45±12.5)MHzでは40dB
程度得られるのに対して、高周波側のf0+(45±1
2.5)MHzの周波数領域Aでは20dB程度しか得
られず、最近のディジタル携帯電話に要求される仕様
(25dB以上)を満足できないという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであっ
て、広帯域であると共に上記通過帯域近傍の高周波側の
阻止域減衰量を改善した二重モードSAWフィルタを提
供することを目的とする。
に本発明に係る縦結合二重モードSAWの請求項1記載
の発明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って2個
以上のIDT電極と該IDT電極の両側にグレーティン
グ反射器とを配置して構成した縦結合二重モードSAW
フィルタにおいて、入力側IDT電極の励振周波数と出
力側IDT電極の励振周波数を異ならせることを特徴と
する縦結合二重モードSAWフィルタである。請求項2
記載の発明は、入力側IDT電極の電極指ライン占有率
η1’と出力側IDT電極のライン占有率η2’を異な
らせたことを特徴とする請求項1記載の縦結合二重モー
ドSAWフィルタである。請求項3記載の発明は、入力
側IDT電極の電極指対数をN1、ライン占有率をη
1’とし、出力側IDT電極の電極指対数をN2、ライ
ン占有率をη2’としたとき、η1’とη2’との比を N1>N2の場合 0.2<η2’/η1’<1 N1<N2の場合 0.2<η1’/η2’<1 とすることを特徴とする請求項1あるいは2記載の縦結
合二重モードSAWフィルタである。請求項4記載の発
明は、入力側IDT電極の電極周期λ1と出力側IDT
電極の電極周期λ2を異ならせたことを特徴とする請求
項1記載の縦結合二重モードSAWフィルタである。請
求項5記載の発明は、入力側IDT電極の電極指対数を
N1、電極周期をλ1とし、出力側IDT電極の電極指
対数をN2、電極周期をλ2としたとき、λ1とλ2と
の比を N1>N2の場合 0.960<λ2/λ1<1.000 N1<N2の場合 0.960<λ1/λ2<1.000 としたことを特徴とする請求項1あるいは4記載の縦結
合二重モードSAWフィルタである。
形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る二
重モードSAWフィルタの構成を示す平面図であって、
圧電基板1の主面上に表面波の伝搬方向に沿って3つの
IDT電極2、3、4近接配置すると共に、これらの両
側にグレーティング反射器5a、5bを配設する。ID
T電極2、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、ID
T電極2の一方のくし形電極は入力端子INに接続し、他
方のくし形電極は接地する。一方、IDT電極3、4の
一方のくし形電極は互いに連結して出力端子OUTに接続
すると共に、他方のくし形電極は互いに連結して接地す
る構造とする。
電極周期をほぼ同一とすると共に、IDT電極2の電極
指幅η1をIDT電極3、4の電極指幅η2より幅広に
設定することにある。図1はIDT電極2の電極対数N
1をIDT電極3、4の電極対数N2より多く設定した
例である。
極周期をλ、基準化周波数をΩ(=(ω−ω0)/ω0、
ここでω0=2πV/λ=2πf0、Vは表面波の速度)
とすると、IDT電極の周波数特性は、 sin(NπΩ)/sin(πΩ) で表され、減衰極は1/Nおきに現れ、その帯域幅は対
数Nに反比例することが知られている。この周期的に繰
り返すIDT電極の周波数特性を以下、トランスバーサ
ル特性という。二重モードSAWフィルタの通過帯域外
の周波数特性は、入出力IDT電極2〜4のトランスバ
ーサル特性が現れ、阻止域にはそのトランスバーサル特
性による周期的な減衰極が現れる。このうちメインロー
ブの高周波側の減衰極を、図8に示すf0+(45±1
2.5)MHzの周波数領域Aに一致させることができ
れば、該周波数領域の減衰量の改善がはかられるものと
推察される。
に示すように入力IDT電極12の電極指対数N1を出
力IDT電極13、14の電極指対数N2より多く設定
すると共に、入出力IDT電極12、13、14の励振
周波数をほぼ同一と設定するのが一般的である。従っ
て、トランスバーサル特性による入力IDT電極12の
メインローブM1、出力IDT電極13、14のメイン
ローブM2は図2(a)に示すように、それぞれの帯域
幅の中心周波数はほぼ同一となる。ところが、IDT電
極12とIDT電極13、14との電極対数をN1>N
2とすることにより、それぞれのメインローブの帯域幅
は図2(a)に示すように異なる。つまり、メインロー
ブM2の帯域幅に比べ、メインローブM1の帯域幅は峡
帯域となる。ここで、P1、P2はそれぞれメインロー
ブM1、M2の高周波側の減衰極を指すものとする。二
重モードSAWフィルタの通過帯域は、入出力IDT電
極12〜14のメインローブM1、M2内に位置するの
で、メインローブの減衰極P1、P2は周波数領域Aの
外側に現れることになる。そこでメインローブの減衰極
P1、P2の位置を制御して、改善すべき周波数領域A
に一致させるための手段を種々検討した。
を単純に異ならせるだけでは、上記の周波数領域Aにメ
インローブの減衰極P1、P2を配置することは不可能
であることが分かった。この理由は、二重モードSAW
フィルタの通過帯域は入出力IDT電極12〜14が呈
するトランスバーサル特性のメインローブ内に位置して
いるが、入力IDT電極12の電極対数N1を出力ID
T電極13、14のそれぞれの電極対数N2より多く設
定しているために、入力IDT電極12によって形成さ
れる帯域幅の狭いメインローブM1の帯域幅の内側に形
成されることになる。
域幅の狭いメインローブM1を帯域幅の広いメインロー
ブM2より高周波側に配置する手段では周波数領域Aに
メインローブの減衰極P1、P2を一致させることがで
きない。そこで、図2(c)に示すように帯域幅の狭い
メインローブM1を帯域幅の広いメインローブM2より
低周波側に配置することにより、メインローブM1の高
周波側に現れる減衰極P1を二重モードSAWフィルタ
の改善すべき周波数領域Aに一致させることが可能であ
ることを見出した。
チを変えることにより変化させた場合を検討する。図3
はIDT電極6、7、8のライン占有率を一定として、
IDT電極6とIDT電極7、8と電極指ピッチを互い
に異ならせることにより、それぞれの励振周波数を変え
た二重モードSAWフィルタである。図3の二重モード
SAWフィルタを2段縦続接続して、周波数領域Aにお
ける減衰量と電極周期比(λ2/λ1)関係をシミュレ
ーションにより求めた結果を図4に示す。図4から明ら
かなように、通過帯域を良好な状態に維持したまま、周
波数領域Aにおける減衰量が改善できる電極周期比(λ
2/λ1)の範囲は、入力電極の電極指対数N1が出力
電極の電極指対数N2より多い場合には、0.96<λ
2/λ1<1.000であることが判った。
カットX伝搬LiTaO3を用い、入力IDT電極6の
電極指対数N1を22.5対、出力IDT電極7、8の
電極指対数N2をそれぞれ12.5対、グレーティング
反射器9a、9bの本数を250本、アルミニウム合金
の電極膜厚を6%λ、入力IDT電極周期λ1対する出
力IDT電極7、8の電極周期λ2の比λ2/λ1を
0.980に設定した二重モードSAWフィルタを構成
すると、その濾波特性はf0+(45±12.5)MH
zの周波数領域で減衰量が約8dB改善できることが分
かった。ところが、実際には上記電極周期の差はごく僅
かであり、現在のフォトリソグラフィ技術による製造誤
差により、その効果を十分に享受することができない場
合がある。
波数を変える手段を検討することとした。第1にIDT
電極の電極膜厚を変化させる方法、第2にIDT電極指
のライン占有率(ライン幅/(ライン幅+スペース
幅))を変化させる方法がある。前者では、同一の圧電
基板上で1〜2μmの空間を挟んで隣接するIDT電極
2と3、4との膜厚を正確に制御することが必要となる
が、製造工程が複雑となるのはもちろん、現在の技術で
は製造バラツキが大きくあまり実用的ではない。そこ
で、入出力IDT電極の電極周期を変えずに、励振周波
数を変化させる手段として、図1に示すようにIDT電
極2のライン幅η1とIDT電極3、4のライン幅η2
とを互いに異ならせる方法を検討した。同一電極周期で
あるためライン幅η1、η2の比はそれぞれのライン占
有率η1’、η2’の比と等しい。
し、入力IDT電極2のライン占有率η1’と出力ID
T電極3、4のライン占有率η2’を互いに異ならせる
ことにより、それぞれの励振周波数を変えて二重モード
SAWフィルタを構成した例が図1である。図5は、図
1に示した二重モードSAWフィルタを2段縦続接続し
たフィルタの周波数領域A(f0+(45±12.5)
MHz)において、その減衰量とライン占有率比(η
2’/η1’)との関係をシミュレーションにより求め
た結果である。これは通過帯域を良好な状態に維持した
まま、図8における周波数領域Aにおいて減衰量が改善
できるライン占有率の比η2’/η1’は、入力電極の
電極指対数N1が出力電極の電極指対数N2より多い場
合には、0.2<η2’/η1’<1と設定すべきであ
ることを示している。
ィルタの濾波特性を示す図であって、圧電基板に36゜
YカットX伝搬LiTaO3を用い、入力IDT電極2
の電極指対数N1を20.5対、出力IDT電極3、4
の電極指対数N2をそれぞれ11.5対、グレーティン
グ反射器5a、5bの本数を250本、アルミニウム合
金の電極膜厚を6%λ、入力IDT電極のライン占有率
η1’に対する出力IDT電極のライン占有率η2’の
比η2’/η1’を0.43に設定したと場合の特性で
ある。なお電極指ピッチはフィルタの中心周波数が90
0MHzになるように設定した。
周波側(周波数領域A)の減衰量が、図8に示した従来
の二重モードSAWフィルタの減衰量に比べて10dB
程度改善されていることが分かる。この改善より通過帯
域近傍の減衰量を急峻にする必要がある携帯電話用RF
フィルタの要求を十分に満たすことができるようになっ
た。
指対数N1が出力IDT電極3、4の電極指対数N2よ
り多い場合の例を取り上げたが、逆に入力IDT電極2
の電極指対数N1が出力IDT電極3、4の電極指対数
N2より少ない場合を検討すると、ライン占有率を変え
て周波数領域Aにおける減衰量を改善する場合、ライン
占有率比は0.2<η1’/η2’<1とすればよいこ
とが確認できた。
極指対数N1が出力IDT電極7、8の電極指対数N2
より多い場合を説明したが、逆に入力IDT電極6の電
極指対数N1が出力IDT電極7、8の電極指対数N2
より少ない場合を検討すると、電極周期を変えて周波数
領域Aの減衰量を改善するには、電極周期比を0.96
<λ1/λ2<1.000とすればよいことを確認し
た。
用いた1次−3次縦結合二重モードSAWフィルタに説
明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく
2個以上のIDT電極を持つ二重モードSAWフィルタ
であれば適用可能であることは云うまでもない。
6゜YカットX伝搬LiTaO3を用いた例を示した
が、本発明はこれのみに限定されるものではなく、どの
ような圧電基板を用いた縦結合二重モードSAWフィル
タにも適用可能である。例えば45゜XカットZ伝搬L
i2B4O7、STカット水晶、42゜YカットX伝搬L
iTaO3あるいは64゜YカットX伝搬LiNbO3等
の圧電材料にも適用できることは云うまでもない。
ので、縦結合二重モードSAWフィルタにおいて通過帯
域の近傍の高周波側の減衰量を10dB程度改善するこ
とができるようになり、本発明の二重モードSAWフィ
ルタを携帯電話等のRFフィルタに用いればその性能を
改善する上で優れた効果を表す。
Wフィルタの電極構成を示す平面図である。
呈するメインローブの周波数とフィルタ特性の関係を説
明する図である。
Wフィルタの実施例で、電極周期を変えて構成したフィ
ルタの平面図である。
側の減衰量との関係を示す図である。
AWフィルタの通過域近傍の減衰量との関係を示す図で
ある。
ュレーションにより求めた濾波特性である。
ルタの電極構成を示す平面図である。
ルタのフィルタ特性を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って
2個以上のIDT電極と該IDT電極の両側にグレーテ
ィング反射器とを配置して構成した縦結合二重モードS
AWフィルタにおいて、入力側IDT電極の励振周波数
と出力側IDT電極の励振周波数を異ならせることを特
徴とする縦結合二重モードSAWフィルタ。 - 【請求項2】 入力側IDT電極の電極指ライン占有率
η1’と出力側IDT電極のライン占有率η2’を異な
らせたことを特徴とする請求項1記載の縦結合二重モー
ドSAWフィルタ。 - 【請求項3】 入力側IDT電極の電極指対数をN1、
ライン占有率をη1’とし、出力側IDT電極の電極指
対数をN2、ライン占有率をη2’としたとき、η1’
とη2’との比を N1>N2の場合 0.2<η2’/η1’<1 N1<N2の場合 0.2<η1’/η2’<1 とすることを特徴とする請求項1あるいは2記載の縦結
合二重モードSAWフィルタ。 - 【請求項4】 入力側IDT電極の電極周期λ1と出力
側IDT電極の電極周期λ2とを異ならせたことを特徴
とする請求項1記載の縦結合二重モードSAWフィル
タ。 - 【請求項5】 入力側IDT電極の電極指対数をN1、
電極周期をλ1とし、出力側IDT電極の電極指対数を
N2、電極周期をλ2としたとき、λ1とλ2との比を N1>N2の場合 0.960<λ2/λ1<1.000 N1<N2の場合 0.960<λ1/λ2<1.000 としたことを特徴とする請求項1あるいは4記載の縦結
合二重モードSAWフィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25359798A JP4138093B2 (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 縦結合二重モードsawフィルタ |
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---|---|---|---|
JP25359798A JP4138093B2 (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 縦結合二重モードsawフィルタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP4138093B2 JP4138093B2 (ja) | 2008-08-20 |
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JP (1) | JP4138093B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-09-08 JP JP25359798A patent/JP4138093B2/ja not_active Expired - Fee Related
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