JP2000224003A - 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

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JP2000224003A
JP2000224003A JP2610499A JP2610499A JP2000224003A JP 2000224003 A JP2000224003 A JP 2000224003A JP 2610499 A JP2610499 A JP 2610499A JP 2610499 A JP2610499 A JP 2610499A JP 2000224003 A JP2000224003 A JP 2000224003A
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JP
Japan
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saw filter
mode saw
reflectors
electrodes
idt electrodes
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JP2610499A
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English (en)
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Yuji Ogawa
祐史 小川
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 縦結合二重モードSAWフィルタの通過帯域
の低周波側に生じるスプリアスを抑圧する手段を得る。 【解決手段】 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って
2のIDT電極と該IDT電極の両側にグレーティング
反射器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、前記2つのグレーティング反射器が形成
するそれぞれのストップバンドの中心周波数を互いに異
ならせて通過帯域の低周波側に発生するスプリアスを抑
圧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は1次_2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)に関し、特に低域側の阻止域減衰量を改善
した二重モードSAWフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、SAWデバイスは通信分野で広く
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5
は従来の二重モードSAWフィルタの構成を示す平面図
であって、圧電基板11の主面上に表面波の伝搬方向に
沿ってIDT電極12、13を近接配置すると共に、該
IDT電極12、13の両側にグレーティング反射器
(以下、反射器と称す)14a、14bを配設して構成
した二重モードSAWフィルタである。IDT電極1
2、13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形成され、IDT電極1
2の一方のくし形電極は入力端子INに接続すると共に、
他方のくし形電極は接地される。さらに、IDT電極1
3の一方のくし形電極は出力端子OUTに接続されると共
に、他方のくし形電極は接地する構成となっている。
【0003】上記二重モードSAWフィルタの動作は、
IDT電極12より励起された複数の表面波が反射器1
4a、14b間に閉じ込められて音響的に結合し、ID
T電極12、13により対称1次縦振動モード(S1)
と反対称1次縦振動モード(A1)とが強勢に励振さ
れ、この2つの共振モードを用いた1次_2次縦結合二重
モードSAWフィルタとして動作する。
【0004】上記二重モードSAWフィルタの挿入損失
を小さくすると共に、カットオフ特性を急峻にするに
は、図6に示すように、反射器14a、14bが形成す
るストップバンドα内に上記2つの振動モードS1、A
1を配置する必要がある。曲線βは図5に示す二重モー
ドSAWフィルタの入出力端を低インピーダンスで終端
した場合の伝送特性であり、共振ピークS1、A1はI
DT電極12、13が形成するストップバンド(図示し
ない)の中心より低周波側に存在する。従って、反射器
14a、14bが形成するストップバンドはIDT電極
12、13が形成するストップバンドより低周波側に設
定する必要がある。即ち、IDT電極12、13の電極
周期をλt、反射器14a、14bの電極周期をλrとす
ると、λt<λrの関係を満たすように設定する。
【0005】図7は、圧電基板に四硼酸リチウム(Li2B
4O7)を用い、図5に示す二重モードSAWフィルタの
入力IDT電極12の対数を36対、出力IDT電極13の
対数を26対、反射器14a、15bの本数をそれぞれ50
本、電極(アルミニウムAl)の膜厚を1.6%λ(λ
は励起される表面波の波長)、λr=λt/0.983
とし、2つのフィルタのインピーダンスが整合するよう
に同対数のIDT電極同士を接続して2段縦続接続二重
モードSAWフィルタを構成したときの濾波特性を示す
図である。なお、該フィルタの中心周波数は71MHz
に設定している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示す従来の二重モードSAWフィルタの濾波特性は、図
6,7に示すように通過帯域の低周波側に複数のスプリ
アスが生じる。該スプリアスはIDT電極により励起さ
れる高次縦モードであって抑圧することは極めて難し
く、このため通過域の低周波側阻止域減衰量が著しく劣
化し、例えばGSM(欧州のセルラー携帯電話システ
ム)の規格である中心周波数の−400kHzから−6
00kHzの周波数領域で33dB以上という、図7の
矢印Rで示す規格から十分に満たすことができないとい
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、通過帯域低周波側に生じるスプリ
アスを抑圧した二重モードSAWフィルタを提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る縦結合二重モードSAWフィルタの請求
項1記載の発明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿
って複数のIDT電極と該IDT電極の両側にグレーテ
ィング反射器を配置して構成した縦結合多重モードSA
Wフィルタにおいて、2つのグレーティング反射器はそ
れぞれのストップバンドの中心周波数が互いに異なるも
のであることを特徴とする縦結合多重モードSAWフィ
ルタである。請求項2記載の発明は、圧電基板上に表面
波の伝搬方向に沿って2のIDT電極と該IDT電極の
両側にグレーティング反射器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、一方のグレーティ
ング反射器の電極周期をλr1、他方のグレーティング反
射器の電極周期をλr2、IDT電極周期をλtとしたと
きに、 λt<λr2且つ0.99≦λr2/λr1<1 を満たす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3記載の発明は、圧電基板として4
5゜XカットZ伝搬Li247を用いることを特徴と
する、請求項1または2記載の縦結合二重モードSAW
フィルタである。
【0008】
【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IDT
電極2、3を近接配置すると共に、その両側に反射器4
a、4bを配設して二重モードSAWフィルタを構成す
る。本発明の特徴はIDT電極2、3の電極周期長λt
は同一とするが、反射器4a、4bのそれぞれの電極周
期λr1、λr2は互いに異ならせるところにある。
【0009】ここで、反射器の形成するストップバンド
とスプリアス即ち、高次縦モードの関係について簡単に
説明する。二重モードSAWフィルタに四硼酸リチウム
(Li2B4O7)のような圧電基板を用いると、電気機械結
合係数によって決まるフィルタの通過帯域幅に対して、
反射器によって形成されるストップバンド幅がはるかに
広くなることが知られている。図6は圧電基板として4
5゜XカットZ伝搬四硼酸リチウム(Li2B4O7)を用い
て二重モードSAWフィルタの伝送特性をシミュレーシ
ョンした例で、通過帯域を形成する2つの共振モードS
1、A1に比較して反射器反射器の形成するストップバ
ンドαははるかに広い。このためフィルタの通過帯域よ
り低域側に発生する高次の縦モードの周波数まで、反射
器の形成するストップバンドα内に存在することにな
り、その振動エネルギーは反射器内に閉じ込められて強
勢なスプリアスとなる。
【0010】従って、不要な高次縦モードの励振強度を
抑圧する手段として、反射器の形成するストップバンド
内に不要な高次縦モードをが存在しないように、反射器
のストップバンドを、2つの共振モードのみが配置され
るように相対的に高周波側にシフトすればよいと考えら
れる。しかし、入出力IDT電極の対数、反射器の本数
等の条件を一定とし、不要な高次縦モードの励振強度を
小さくすべく、反射器の形成するストップバンドを相対
的に高周波側にシフトする、即ち反射器の電極周期λr
をIDT電極周期λtに近づけた。すると、図8に示す
ように通過帯域より低域側に発生する高次縦モードの共
振が抑圧されるものの、通過帯域を形成する2つの共振
モードの共振点の間隔が狭くなるという現象を呈するよ
うになる。
【0011】そこで、通過帯域を狭くせずに不要な高次
縦モードの励振強度のみを抑圧する手段について種々検
討した。必要な通過帯域幅を維持しつつ挿入損失の小さ
なフィルタを得るためには、通過帯域を構成する2つの
共振モードS1、A1は反射器の形成するストップバン
ド内に配置して、その振動エネルギーは閉じ込める必要
があるが、不要な高次縦モードの周波数ではその振動エ
ネルギーが反射器間から漏れ出すように構成すればよい
ことを思い至った。即ち、2つの反射器が形成するスト
ップバンドの中心周波数を互いに異ならせ、2つの共振
モードS1、A1は上記2つのストップバンド内に配置
するが、不要な高次縦モードの周波数では一方のストッ
プバンド内には存在するが、他方のストップバンド内に
は存在しないように反射器の電極周期λr1、λr2を設定
すれば、高次縦モードの強度を抑圧することが可能であ
ると考えられる。
【0012】以上の考えのもとに、図1に示す二重モー
ドSAWフィルタの反射器4a、4bの電極周期λr1、
λr2を異ならせた場合、通過帯域幅の変化を求めたとこ
ろ図2に示すように、比帯域幅(%)と反射器電極周期
比λr2/λr1との関係が得られた。同図からあきらなよ
うに反射器電極周期比λr2/λr1を変化させると比帯域
幅は少し狭くなる傾向がある。また、図3は反射器電極
周期比λr2/λr1を変化させた場合のスプリアスの抑圧
度を示す図で、実線、破線はそれぞれ中心周波数から_
400kHz及び_800kHzに発生するスプリアス
の強度をそれぞれ示している。図2、3から明らかなよ
うに、IDT電極2、3の周期λt、反射器4a、4b
のそれぞれの周期λr1、λr2の関係は、λr1>λr2およ
びλt<λr2であると共に、0.99≦λr2/λr1<1
とすれば、通過帯域幅をそれほど狭くせずに、不要な高
次縦モードの励振強度を3_10dB程度抑圧すること
ができることが分かった。
【0013】以上のことを実験的に確認するために、図
1に示す二重モードSAWフィルタを2段縦続接続した
フィルタを試作しその濾波特性を測定した。図4はその
一例で、圧電基板に45゜XカットZ伝搬Li247
を用い、入力IDT電極2の対数を36対、出力IDT
電極3の対数を26対、反射器の本数それぞれ50本と
し、アルミニウムの電極膜厚を1.6%λ、λr1=λt
/0.983、λr2/λr1=0.99としたときのフィ
ルタの濾波特性である。ここで、矢印Rで示す周波数領
域はGSMの規格である。
【0014】図4から明らかなように、不要な高次縦モ
ードによるスプリアスが図7に示した従来の二重モード
SAWフィルタのそれに比べて約10dB程度改善され
て折り、GSMの規格も充分に満たしていることが分か
る。本発明に係る手段を用いれば、45゜XカットZ伝
搬Li247基板のようなフィルタの通過帯域幅に比
べて反射器のストップバンド幅が大幅に広くなる場合で
も、通過帯域の低域側減衰量を改善した二重モードSA
Wフィルタを実現することができる。
【0015】以上の説明では2つのIDT電極を近接配
置した1_2次縦結合二重モードSAWフィルタについ
て説明したが、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電極を配置して構成する多重モー
ドSAWフィルタ適用できることは云うまでもない。ま
た、圧電材料として四硼酸リチウムを例として説明した
が、帯域幅に比し反射器のストップバンドは広い材料に
は本発明が適用できることは云うまでもない。
【0016】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、45゜XカットZ伝搬Li247基板を用いた
二重モードSAWフィルタにおいて、通過帯域の低域側
に生ずるスプリアスを改善することが可能となり、携帯
電話端末等のIFフィルタに本発明になる二重モードS
AWフィルタを用いればその端末機の性能を改善する上
で優れた効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る1次_2次縦結合二重モードSAW
フィルタの構成を示す平面図である。
【図2】2つの反射器の電極周期比λr2/λr1と比帯域
幅(%)との関係を示す図である。
【図3】2つの反射器の電極周期比λr2/λr1とスプリ
アスの強度(減衰量)との関係を示す図である。
【図4】本発明に係る二重モードSAWフィルタの濾波
特性を示す図である。
【図5】従来の二重モードSAWフィルタの構成を示す
平面図である。
【図6】従来の二重モードSAWフィルタにおいて反射
器が形成するストップバンドαと2つの共振モードS
1、A1との関係を示す図である。
【図7】従来の二重モードSAWフィルタの濾波特性を
示す図である。
【図8】反射器の形成するストップバンドαを相対的に
高周波側にシフトした場合の2つの共振モードS1、A
1の周波数関係を示す図である。
【符号の説明】
1・・圧電基板 2、3・・IDT電極 4a、4b・・グレーティング反射器 λt・・IDT電極の電極周期 λr1、λr2・・反射器4a、4bの電極周期 IN・・入力端子 OUT・・出力端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って
    複数のIDT電極と該IDT電極の両側にグレーティン
    グ反射器を配置して構成した縦結合多重モードSAWフ
    ィルタにおいて、2つのグレーティング反射器はそれぞ
    れのストップバンドの中心周波数が互いに異なるもので
    あることを特徴とする縦結合多重モードSAWフィル
    タ。
  2. 【請求項2】 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って
    2のIDT電極と該IDT電極の両側にグレーティング
    反射器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、一方のグレーティング反射器の電極周期
    をλr1、他方のグレーティング反射器の電極周期をλr
    2、IDT電極周期をλtとしたときに、 λt<λr2且つ0.99≦λr2/λr1<1 を満たすことを特徴とする縦結合二重モードSAWフィ
    ルタ。
  3. 【請求項3】 圧電基板として45゜XカットZ伝搬L
    247を用いることを特徴とする、請求項1または
    2記載の縦結合二重モードSAWフィルタ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7002438B2 (en) 2002-02-27 2006-02-21 Fujitsu Media Devices Limited Surface acoustic wave device with reflection electrodes having pitches that vary
US8305160B2 (en) 2009-06-26 2012-11-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Elastic wave device and duplexer
WO2021153734A1 (ja) * 2020-01-31 2021-08-05 株式会社村田製作所 弾性波デバイスおよびそれを備えたラダー型フィルタ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021153734A1 (ja) * 2020-01-31 2021-08-05 株式会社村田製作所 弾性波デバイスおよびそれを備えたラダー型フィルタ
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