JP2000323953A - 横結合二重モード圧電フィルタ - Google Patents

横結合二重モード圧電フィルタ

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JP2000323953A
JP2000323953A JP11128912A JP12891299A JP2000323953A JP 2000323953 A JP2000323953 A JP 2000323953A JP 11128912 A JP11128912 A JP 11128912A JP 12891299 A JP12891299 A JP 12891299A JP 2000323953 A JP2000323953 A JP 2000323953A
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idt
comb
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JP11128912A
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Kazuo Ishikawa
賀津雄 石川
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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】 横結合二重モード圧電フィルタにおける対称
3次モードに起因す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
第一のIDT電極と第二のIDT電極とを併置した横結
合二重モード圧電フィルタにおいて、第一のIDT電極
の開口部と第二のIDT電極の開口部とを互いに異なる
ように構成した横結合二重モード圧電フィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波フィルタ
に関し、特に三次モードに起因するスプリアスを抑圧し
た横結合型二重モード圧電フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、弾性表面波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6は従来の横結合型二重モード圧電フィルタ(以下、
二重モードフィルタと称す)の構成を示す平面図であっ
て、圧電基板11上に2つのIDT電極12、13をこれらが
励起する弾性表面波の伝搬方向と直角に、且つ相互に並
列に近接配置すると共にこれらIDT電極の両端部に反
射器15、16を配置して、二重モードフィルタを構成す
る。なお、IDT電極12と13の内側のバスバーは互いに
接して共通バスバー14とするのが一般的である。IDT
電極12、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12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(共通バスバー14側)は接地さ
れる。さらに、IDT電極13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(共
通バスバー14側)は接地する構成となっている。
【0003】IDT電極12とアースとの間に高周波電圧
を印加すると、前記第一の共振器と第二の共振器との間
で音響結合が生じ、IDT電極12、13上には表面波の伝
搬方向と直交する方向に、振動変位分布が対称な1次モ
ード(共振周波数をf1)、反対称な2次モード(共振周
波数f2)が励起され、この1次モードと2次モードを利
用すれば二重モードフィルタを得ることができ、その帯
域幅は(f2−f1)に比例することがよく知られている。
ところがこのとき1次および2次モードのみならずさら
に高次の3次、5次・・といったモードの振動も励起さ
れるため、フィルタの中心周波数より高周波側にこの高
次モードの共振がスプリアスとして現れ、阻止減衰量を
劣化させる。
【0004】図7は米国のセルラーシステム(AMPS)に
用いられるIFフィルタのフィルタ特性を示す図であっ
て、圧電基板11にSTカット水晶基板を用い、IDT電
極12、13をそれぞれ70対、反射器14、15をそれぞれ24
0本、IDT電極の交差長Xをそれぞれ8.8λ(λは励起
される表面波の波長)、電極膜厚を3.0%λとし、中心周
波数を85.38MHzに設定した二重モードフィルタを2段縦
続接続したものである。図7から明らかなように、3dB
帯域幅は±25kHz程度と規格を満足する特性が得られて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
二重モードフィルタにおいては中心周波数より高周波側
に3次モードに起因して、図7にS3として示すように
45dB程度のスプリアスが発生し、製造のバラツキによ
り、次に挙げるAMPSのIFフィルタ仕様を必ずしも満た
さないという問題があった。 1)F0±60kHzにて25dB以上(但し、F0は中心周波数) 2)F0±120kHzにて40dB以上 3)F0±240kHzにて45dB以上 3次モードによるスプリアスを抑圧する方法としては、
電極膜厚を薄くして高次モードの閉じ込めを弱くする手
段、2段縦続接続するフィルタの中心周波数を互いに少
しずらす手段、IDT電極に重み付けをする手段等があ
る。しかし、電極膜厚を薄くすると反射器の本数が多く
なり、要求される小型化と逆行することになる。また、
中心周波数の異なるフィルタ同志を縦続接続すると減衰
傾度が劣化すると共に、パスバンド内にリップルが生じ
る虞がある。また、IDT電極に重み付けを施すと、フ
ィルタのインピーダンスが大きくなり、フィルタをセッ
トに用いる場合に終端条件が難しくなるという問題が新
たに生じる。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、3次モードによるスプリアスを抑圧し
た二重モード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
に本発明に係る横結合二重モード圧電フィルタの請求項
1記載の発明は、圧電基板上に2つのIDT電極をこれ
らが励起する弾性表面波の伝搬方向と直角に、且つ相互
に並列に近接配置すると共にこれらIDT電極の両端部
に反射器を配置した横結合二重モード圧電フィルタにお
いて、前記2つのIDT電極の開口部の寸法が互いに異
なるように構成したことを特徴とする横結合二重モード
圧電フィルタである。請求項2記載の発明は、圧電基板
上に2つのIDT電極をこれらが励起する弾性表面波の
伝搬方向と直角に、且つ相互に並列に近接配置すると共
にこれらIDT電極の両端部に反射器を配置した横結合
二重モード圧電フィルタにおいて、一方のIDT電極の
開口長をW1、他方のIDT電極の開口長をW2とした
とき、0.35≦W1/(W1+W2)<0.5を満足
するよう構成したことを特徴とする横結合二重モード圧
電フィルタである。
【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は本発明に係る横
結合型二重フィルタの構成を示す平面図であって、圧電
基板上に2つのIDT電極2、3をこれらが励起する弾
性表面波の伝搬方向と直角に、且つ相互に並列に近接配
置すると共にこれらIDT電極の両端部に反射器5、6
を配置する。なお、図1においてはIDT電極2及び3
のそれぞれの内側のバスバーは互いに接して共通バスバ
ー4とした場合を示している。IDT電極2、3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、即ち共通バスバー4に接続されたくし形電極は接地
される。さらに、IDT電極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、他方の共通バスバー4側
のくし形電極は接地する構成となっている。本発明の特
徴はIDT電極2、3のそれぞれの開口長W1、W2及び交
差長X1、X2を互いに異ならせたことにある。
【0008】図1に示すようにIDT電極2、3の開口長
W1、W2を互いに異ならせ、二重モードフィルタの高
次モードによるスプリアスを測定したところ、開口長が
等しい(W1=W2)場合に比べて改善されていることを見
出した。図2は、二重モードフィルタの全開口長W(=W1
+W2)に対するIDT電極3の開口長W2の比、即ち開口長
比(=W2/W)を変化させて、2段縦続接続二重モードフ
ィルタにおける3次モードによるスプリアスS3を測定し
た曲線である。図2から明らかなようにスプリアスS3に
よる減衰量が、従来の二重モードフィルタの開口長比W2
/W =0.5に比べて大きく改善されることが判明した。図
2では開口長比W2/W が0.5より小さいな場合を描いた
が、W2/W が0.5より大きな場合はW2/W =0.5の軸に対し
て曲線が対称となることが容易に予想される。
【0009】ここで、3次モードによるスプリアスが抑
圧される理由について検討してみると、IDT電極2と
アースとの間に高周波電圧を印加すると、IDT電極
2、3上には表面波の伝搬方向と直交する方向に、振動変
位分布が対称な1次モード、反対称な2次モード、対称
な3次モード等が励起されることは従来の二重モードフ
ィルタと同様であるが、図1に示す共通バスバー4の中
心とIDT2、3の中心と異なるため、3次モードの振動
変位によって生ずる電荷をIDT電極2、3が収集する量
と、従来の二重モードフィルタにおいてIDT電極が収
集する電荷量とが異なることになる。即ち、図1の構成
では、IDT電極2、3による電荷収集が3次モードに対
しては相殺されて少なくなるので、その励振強度が弱ま
るものと推定される。
【0010】図3は、圧電基板にSTカット水晶基板を
用い、IDT電極2、3をそれぞれ70対、反射器4、5を
それぞれ240本、交差長X1、X2をそれぞれ9.6λ、8.0λ
(λは励起される表面波の波長)、開口長比W2/Wを0.45
8、電極膜厚を3.0%λとし、中心周波数を85.38MHzに設
定した2段縦続接続二重モードフィルタのフィルタ特性
である。この図から明らかなように、3次モードによる
スプリアスS3は64dBと、従来のフィルタ(W2/W=0.5)の
スプリアスS3が45dB程度であるのと比較して、9dB程改
善されていることが分かる。
【0011】図4は本発明に係る他の実施例の構成を示
す図であり、図1に示した構成に比べてIDT電極2'の
交差長X1'を短くし、IDT電極3'の交差長X2'とほぼ同
じにしたものである。このようにIDT電極2'の基板端
部寄りのバスバーと共通バスバー4'に接続する電極指の
間隙を開けても、図1の構成の二重モードフィルタの場
合と同様な効果が得られることが、実験の結果判明し
た。
【0012】図5は本発明に係る他の実施例の構成を示
す図でって、図1に示した構成において共通バスバー4
を中央にて分割して平衡型二重モードフィルタを構成し
た例である。このように構成すれば、平衡型横結合二重
モードフィルタにおいて3次モードに起因するスプリア
スを抑圧したフィルタを得ることができる。
【0013】以上は圧電基板にSTカット水晶基板を用
いた場合について説明したが、本発明は水晶のみに限定
するものではなく、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチ
ウム、ランガサイト、四硼酸リチウム等の圧電結晶にも
適用できることは云うまでもない。
【0014】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、3次モードによるスプリアスを従来のものより大
きく抑圧できたので、本フィルタを例えば、AMPSシ
ステム用携帯電話のIFフィルタとして用いれば中間周
波数部の特性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】本発明に係る横結合二重モード圧電フィルタの
構成を示す平面図である。
【図2】開口長比W2/Wと3次モードによるスプリアスの
大きさとの関係を示す図である。
【図3】本発明に係る横結合二重モード圧電フィルタの
フィルタ特性の一例を示す図である。
【図4】本発明の他の実施例の横結合二重モード圧電フ
ィルタの構成を示す図である。
【図5】本発明の他の実施例の平衡型横結合二重モード
圧電フィルタの構成を示す図である。
【図6】従来の横結合二重モード圧電フィルタの構成を
示す図である。
【図7】従来の横結合二重モード圧電フィルタのフィル
タのフィルタ特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
1・・圧電基板 2、2'、3、3'、2"、3"・・IDT電極 4、4'・・共通バスバー 5、5'、6、6'、5"、6"・・グレーティング反射器 W、W'、W"、W1、W2、W'、W1'、W2'、W
1"、W2"・・開口長 X1、X2、X1'、X2'、X1"、X2"・・交差長 IN、IN1、IN2・・入力 OUT、OUT1、OUT2・・出力

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上に2つのIDT電極をこれら
    が励起する弾性表面波の伝搬方向と直角に、且つ相互に
    並列に近接配置すると共にこれらIDT電極の両端部に
    反射器を配置した横結合二重モード圧電フィルタにおい
    て、 前記2つのIDT電極の開口部の寸法が互いに異なるよ
    うに構成したことを特徴とする横結合二重モード圧電フ
    ィルタ。
  2. 【請求項2】 圧電基板上に2つのIDT電極をこれら
    が励起する弾性表面波の伝搬方向と直角に、且つ相互に
    並列に近接配置すると共にこれらIDT電極の両端部に
    反射器を配置した横結合二重モード圧電フィルタにおい
    て、 一方のIDT電極の開口長をW1、他方のIDT電極の
    開口長をW2としたとき、0.35≦W1/(W1+W
    2)<0.5を満足するよう構成したことを特徴とする
    横結合二重モード圧電フィルタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006311180A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Fujitsu Media Device Kk 弾性表面波フィルタおよび分波器
JP2016082570A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス、フィルタ、及び分波器

Cited By (3)

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JP4537254B2 (ja) * 2005-04-28 2010-09-01 富士通メディアデバイス株式会社 弾性表面波フィルタおよび分波器
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