JP2001007680A - 平衡型弾性表面波フィルタ - Google Patents

平衡型弾性表面波フィルタ

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JP2001007680A
JP2001007680A JP11174783A JP17478399A JP2001007680A JP 2001007680 A JP2001007680 A JP 2001007680A JP 11174783 A JP11174783 A JP 11174783A JP 17478399 A JP17478399 A JP 17478399A JP 2001007680 A JP2001007680 A JP 2001007680A
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acoustic wave
surface acoustic
resonators
idt electrode
balanced
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Yasuhide Onozawa
康秀 小野澤
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 RF段に用いるラダー型SAWフィルタを平
衡型とする手段を得る。 【解決手段】 IDT電極とその両側にグレーティング
反射器を配した弾性表面波共振子を圧電基板の主面上に
表面波の伝搬方向と直交する方向に複数個併置し、2の
直列腕及び並列腕にそれぞれ前記弾性表面波共振子を1
個づつを備えた平衡型弾性表面波フィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は平衡型弾性表面波フ
ィルタに関し、特に2入力、2出力のいずれからみても
完全にバランスの取れた平衡型弾性表面波フィルタに関
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。
弾性表面波フィルタ(以下、SAWフィルタと称す)の
中で、減衰傾度が急峻であると共に挿入損失が小さいと
いう特徴を備えたラダー型SAWフィルタが、セルラー
方式携帯電話のRF段に数多く用いられている。周知の
ように、ラダー型SAWフィルタは同一圧電基板上に一
端子対弾性表面波共振子(以下、SAW共振子と称す)
複数個を並列、直列と交互に配置してラダー型構造に構
成した共振子型SAWフィルタである。
【0003】図6(a)は、ラダー型SAWフィルタに
用いられるSAW共振子の構成を示す平面図であって、
圧電基板11上に表面波の伝搬方向に沿ってIDT電極
12とその両側にグレーティング反射器(以下、反射器
と称す)13a、13bを配置してSAW共振子を構成
したものである。IDT電極12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より構
成され、IDT電極12の一方のくし形電極を入力INと
し、他方のくし形電極を出力OUTとして用いる。
【0004】図6(b)は従来のラダー型SAWフィル
タの構成を示す平面図であって、圧電基板11上に表面
波の伝搬方向に沿って、図6(a)に示すようなSAW
共振子5個(14〜18)を互いに音響的な影響を及ぼ
さない間隔を置いて併置し、互いに隣接するSAW共振
子14と15、15と16、17と18とのバスバー同志を接続す
る。そして、SAW共振子14と15及び17と18とのバスバ
ー接続部をボンディングパッドとし、パッケージ(図示
しない)の対応する入出力端子とそれぞれワイヤボンデ
ィングあるいはフリップチップボンディングにて接続す
る。さらに、SAW共振子15、16のバスバー接続部から
信号線19を延在し、17の他方のバスバーと接続する。
このように、SAW共振子14〜18を並列、直列、並列、
・・とラダー形構造になるように接続してラダー型SA
Wフィルタを構成している。
【0005】図6(b)に示す5素子ラダー型SAWフ
ィルタを圧電共振子(SAW共振子もその一つである)
を表すのに一般的に採用されている電気的記号を用いて
表すと、図7(a)に示す5素子のラダー型回路で表す
ことができる。直列腕はインピーダンス表示(2Zs)、
並列腕はアドミッタンス表示(Yp、2Yp)であり、図6
(b)に対応するように、同一の共振子番号を付してい
る。即ち、図6(b)に示した各SAW共振子のうち、
15、17は入出力端子に対し直列腕に、14、16、
18は並列腕に接続されている。図7(a)に示すラダ
ー型回路の原回路は、同図(b)に示すように、直列腕
と並列腕とが共に1個の共振子からなる基本区間(定K
形回路)を、互いにインピーダンスが整合するように、
4区間を縦続接続して構成されている。基本区間のパラ
メータは、影像パラメータ理論によると、基本区間の並
列腕(Yp)の反共振周波数faと、直列腕(Zs)の共振周
波数fsをほぼ一致させるように設定すると、その一致し
た周波数を中心周波数とする帯域フィルタが形成され、
並列腕(Yp)の共振周波数及び直列腕(Zs)の反共振周
波数にそれぞれ減衰極が形成される。
【0006】図7(b)の基本区間を4個縦続接続した
ラダー形回路において、直列腕のインピーダンスZsを有
する共振子を2個直列接続した回路は、インピーダンス
2Zsの1個の共振子と等価であり、また、アドミッタン
スYpの共振子が2個並列に接続されたものは、アドミッ
タンス2Ypの1個の共振子と等価となる。従って、図7
(b)の4区間ラダー回路は同図(a)のラダー回路に
等価変換され、各共振子をSAW共振子で置換すれば図
6(b)に示すラダー型SAWフィルタが構成されこと
になる。このため、並列腕のSAW共振子14、16、18は
同一の共振周波数を有するが、SAW共振子16はSAW
共振子14、18の2倍のアドミッタンスを有することにな
る。このように、RF部に用いられる従来のラダー型S
AWフィルタは、図6(b)、図7(a)からも明らか
なように、一般的には不平衡型ラダーフィルタとして構
成されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ここ数
年、携帯電話の小型化に伴い、弾性表面波フィルタの小
型化と共に平衡型化が強く要望されるようになってき
た。この理由は、従来の携帯電話等はRF部に不平衡型
ラダーSAWフィルタを採用していたので、送受信信号
にアースを介してノイズが混入し易く、通話品質を劣化
するという問題があった。特に、近年の移動通信の端末
では、デジタル回路とアナログ回路とが混在することに
より、機器の内部ノイズも増加している。このような中
で、他の回路ブロックからのノイズを低減し、従来のも
のより通話品質のよい携帯機を実現するべく、RF部の
平衡型回路への移行が望まれていた。この解決策として
不平衡型回路を平衡型回路に変換するトランス(例えば
バラン)を用いれば平衡型化が可能であるが、RF部の
形状が大きくなり過ぎる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、2入
力、2出力のいずれからみても完全にバランスの取れた
平衡型弾性表面波フィルタを提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る平衡型弾性表面波フィルタの請求項1記
載の発明は、IDT電極とその両側に配置したグレーテ
ィング反射器とを備えた弾性表面波共振子を圧電基板の
主面上に表面波の伝搬方向と直交する方向に3個併置
し、このうち2つの弾性表面波共振子の入力端子間に、
残りの弾性表面波共振子を挿入接続しことを特徴とする
平衡型弾性表面波フィルタである。請求項2記載の発明
は、IDT電極とその両側に配置したグレーティング反
射器とを備えた弾性表面波共振子を圧電基板の主面上に
表面波の伝搬方向と直交する方向に4個併置し、このう
ち2つの弾性表面波共振子の入力端子間に残りの2つの
弾性表面波共振子を直列接続したものを挿入接続し、且
つ該直列接続した2個の弾性表面波共振子の中点を接地
したことを特徴とする平衡型弾性表面波フィルタであ
る。請求項3記載の発明は、IDT電極とその両側に配
置したグレーティング反射器とを備えた第一の弾性表面
波共振子2個と、一方のバスバーの中央部を切除したI
DT電極とその両側に配置したグレーティング反射器と
を備えた第二の弾性表面波共振子1個とを圧電基板の主
面上に表面波の伝搬方向と直交する方向に併置し、前記
第一の弾性表面波共振子をそれぞれ1個備える二つの直
列腕の入力端子間に前記第二の弾性表面波共振子を1個
を挿入接続したことを特徴とする平衡型弾性表面波フィ
ルタである。請求項4記載の発明は、IDT電極とその
両側に配置したグレーティング反射器とを備えた第一の
弾性表面波共振子4個と、一方のバスバーの中央部を切
除したIDT電極とその両側に配置したグレーティング
反射器とを備えた第二の弾性表面波共振子1個とを圧電
基板の主面上に表面波の伝搬方向と直交する方向に併置
し、前記第一の弾性表面波共振子をそれぞれ1個備える
二つの直列腕の入力端子間に、前記第一の弾性表面波共
振子2個を直列接続すると共に、該直列接続した弾性表
面波共振子間に前記第二の弾性表面波共振子1個を挿入
接続したことことを特徴とする平衡型弾性表面波フィル
タである。請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のフ
ィルタを複数の区間縦続接続したことを特徴とする平衡
型弾性表面波フィルタである。
【0009】
【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(a)は本発明に
係る平衡型ラダーSAWフィルタ1区間の構成を示す平
面図であって、IDT電極とその両側に反射器を配置し
た3個のSAW共振子2、3、4を圧電基板1の主面上に
表面波の伝搬方向と直交する方向に併置し、SAW共振
子2、3、4のそれぞれの間隔は互いに音響的な影響が及
ばない距離とする。そして、SAW共振子2、3、4の相
隣接するバスバー同志を連結してボンディングパッド
5、6を形成すると共に、該ボンディングパッド5、6とパ
ッケージ(図示しない)のそれぞれ対応する電極端子と
ワイヤボンディングあるいはフリップチップボンディン
グで接続し、入力IN1、IN2とする。さらに、SAW共振
子2、4の他のバスバーと前記パッケージのそれぞれの対
応する電極端子とを電気的に接続し、出力OUT1、OUT2と
する。
【0010】図1(a)に示したSAWフィルタは、圧
電共振子を表す電気記号を用いると図1(b)に示すラ
ダー回路で表すことができる。即ち、2つの直列腕はそ
れぞれインピーダンスZsのSAW共振子2、4からなり、
並列腕はアドミッタンスYpのSAW共振子3からなるラ
ダー回路である。本発明に係る平衡型SAWフィルタの
特徴は入出力端子(IN1、IN2、OUT1、OUT2)いずれから
みても完全にバランスのとれた平衡型回路となることに
ある。このようにバランスのとれた平衡型回路を構成す
ることにより、入力端子に外来ノイズが混入したとして
も、2つの信号線のノイズは同じ振幅と位相とを有する
ので、後段に接続する差動増幅器によりこの外来ノイズ
は完全に除去することができるという利点をある。
【0011】図2は本発明の第2の実施例であり、図1
の並列腕共振子3に代えて等しいアドミッタンスYp1を
有する2つのSAW共振子7の直列接続回路から構成
し、その接続中点を接地した平衡型SAWフィルタであ
る。このように構成することにより、アースに対しても
入出力(IN1,IN2、OUT1、OUT2)は完全にバランスのと
れた平衡型SAWフィルタとすることができる。図3
(a)は本発明の第3の実施例であり、図1の並列腕S
AW共振子3を図3(b)に示すように弾性表面波共振
子におけるIDT電極の一方のバスバーの中央部を切除
した、所謂分割電極の弾性表面波共振子8で置換したも
のである。ここで、分割SAW共振子(3端子構成)8
の共通バスバーを接地すれば、アースに対してもバラン
スのとれた平衡型SAWフィルタを構成することができ
る。
【0012】図4は本発明の第4の実施例であり、図1
の並列腕共振子3を図3(b)に示すものと同じ構造の
分割SAW共振子9の両側に通常のSAW共振子10、10
を配した回路で置換した平衡型SAWフィルタである。
この場合もアースに対しても2つの入出力は完全にバラ
ンスのとれた平衡型SAWフィルタとすることができ
る。
【0013】図5は、図1に示した本発明の基本区間を
インピーダンスが整合するように3区間縦続接続して、
実用的なフィルタ回路とした原回路である。この原回路
は、直列腕の隣接する2つの共振子のインピーダンスZs
を合成して2Zsとし、並列腕の隣接する2つの共振子の
アドミッタンスYpを合成して2Ypとすることにより、図
5(b)に示すラダー回路に変換することができる。こ
のように同一周波数を有する共振素子を合成して、共振
子の数を少なくすることにより、SAWフィルタを小型
にすると共に、フィルタの歩留まりを向上させることが
できる。
【0014】この例では図1に示す基本区間を3区間縦
続接続してSAWフィルタを構成した場合を説明した
が、基本区間数は任意の区間数でよいことは云うまでも
ない。また、図2〜4に示した第2〜第4の発明を任意
の区間縦続接続して平衡型SAWフィルタが構成できる
ことは云うまでもない。
【0015】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、ラダーSAWフィルタをバランスのとれた平衡型
回路とすることができるので、本発明になるSAWフィ
ルタから構成されるRF部に該来ノイズが混入したとし
ても、本フィルタの後段に接続する差動増幅器により完
全にそのノイズを取り去ることが可能となる。つまり、
本フィルタを携帯電話等のRFフィルタの用いればノイ
ズの少ない通話品質の良好な携帯端末を構成できるとい
う優れた効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係る平衡型ラダーSAWフィ
ルタの基本区間の構成を示す図、(b)は電気記号を用
いて(a)を表した回路図である。
【図2】第2の発明の構成を示す図である。
【図3】(a)は第3の発明の構成を示す図、(b)は
分割SAW共振子の電極構成を示す図である。
【図4】第4の発明の構成を示す図である。
【図5】(a)は図1に示した基本区間を3区間縦続接
続して構成した平衡型SAWフィルタの原回路、(b)
は原回路のSAW共振子を合成してその数を減じた実用
回路である。
【図6】(a)はSAW共振子の構成を示す図、(b)
は5素子のラダーSAWフィルタの構成を示す図であ
る。
【図7】(a)は図6(b)の等価回路図、(b)は基
本区間を4区間縦続接続したラダー回路で(a)の原回
路である。
【符号の説明】
1・・圧電基板 2、3、4・・SAW共振子 5、6・・ボンディングパッド IN1、IN2、OUT1、OUT2・・入出力端子 Zs・・インピーダンス Yp、Yp1、Yp2、Yp3、Yp4・・アドミッタンス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 IDT電極とその両側に配置したグレー
    ティング反射器とを備えた弾性表面波共振子を圧電基板
    の主面上に表面波の伝搬方向と直交する方向に3個併置
    し、このうち2つの弾性表面波共振子の入力端子間に、
    残りの弾性表面波共振子を挿入接続しことを特徴とする
    平衡型弾性表面波フィルタ。
  2. 【請求項2】 IDT電極とその両側に配置したグレー
    ティング反射器とを備えた弾性表面波共振子を圧電基板
    の主面上に表面波の伝搬方向と直交する方向に4個併置
    し、このうち2つの弾性表面波共振子の入力端子間に残
    りの2つの弾性表面波共振子を直列接続したものを挿入
    接続し、且つ該直列接続した2個の弾性表面波共振子の
    中点を接地したことを特徴とする平衡型弾性表面波フィ
    ルタ。
  3. 【請求項3】 IDT電極とその両側に配置したグレー
    ティング反射器とを備えた第一の弾性表面波共振子2個
    と、一方のバスバーの中央部を切除したIDT電極とそ
    の両側に配置したグレーティング反射器とを備えた第二
    の弾性表面波共振子1個とを圧電基板の主面上に表面波
    の伝搬方向と直交する方向に併置し、前記第一の弾性表
    面波共振子をそれぞれ1個備える二つの直列腕の入力端
    子間に前記第二の弾性表面波共振子を1個を挿入接続し
    たことを特徴とする平衡型弾性表面波フィルタ。
  4. 【請求項4】 IDT電極とその両側に配置したグレー
    ティング反射器とを備えた第一の弾性表面波共振子4個
    と、一方のバスバーの中央部を切除したIDT電極とそ
    の両側に配置したグレーティング反射器とを備えた第二
    の弾性表面波共振子1個とを圧電基板の主面上に表面波
    の伝搬方向と直交する方向に併置し、前記第一の弾性表
    面波共振子をそれぞれ1個備える二つの直列腕の入力端
    子間に、前記第一の弾性表面波共振子2個を直列接続す
    ると共に、該直列接続した弾性表面波共振子間に前記第
    二の弾性表面波共振子1個を挿入接続したことことを特
    徴とする平衡型弾性表面波フィルタ。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のフィルタを複数の区間
    縦続接続したことを特徴とする平衡型弾性表面波フィル
    タ。
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