JP2001244777A - ラダー形弾性表面波フィルタ - Google Patents

ラダー形弾性表面波フィルタ

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JP2001244777A
JP2001244777A JP2000051766A JP2000051766A JP2001244777A JP 2001244777 A JP2001244777 A JP 2001244777A JP 2000051766 A JP2000051766 A JP 2000051766A JP 2000051766 A JP2000051766 A JP 2000051766A JP 2001244777 A JP2001244777 A JP 2001244777A
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surface acoustic
acoustic wave
ladder
parallel
saw
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JP2000051766A
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Takuya Owaki
卓弥 大脇
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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】 ラダー型弾性表面波フィルタにおいて、中心
周波数より通過域内の低域側に生じるリップルを改善す
る手段を得る。 【解決手段】 圧電基板上に弾性表面波共振子を並列、
直列、並列、・・と配置して構成したラダー形弾性表面
波フィルタにおいて、並列腕に位置する弾性表面波共振
子のIDT電極の交差幅を楕円状に重み付けする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はラダー形弾性表面波
フィルタに関し、特に通過帯域内の特性を改善したした
ラダー形弾性表面波フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、弾性表面波フィルタは通信分野で
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形SAWフィルタは、小型、軽
量化を図るセルラー方式携帯電話のRF段に適してお
り、現在では多くの機種に用いられている。周知のよう
に、ラダー形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、並列あるいは、直列、並列、直列と交
互に配置してラダー形構造に構成した共振子形SAWフ
ィルタである。
【0003】図5は、ラダー形SAWフィルタに用いら
れるSAW共振子の構成を示す平面図の一例であって、
圧電基板11の主面上に表面波の伝搬方向に沿って正規
型の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SA
W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、一方のくし形電極と、他方のく
し形電極とで一端子対SAW共振子を構成している。こ
こで、図中に示した記号WはIDT電極12の交差幅を
表している。
【0004】図6は従来のラダー形SAWフィルタの構
成を示す平面図であって、5個のSAW共振子14、1
5、16、17、18を表面波の伝搬する方向に沿っ
て、互いに干渉しないように間隔を開けて配置すると共
に、SAW共振子14、15、16、17、18を並
列、直列、並列、・・と交互に接続し、SAW共振子1
4と15との接続点を入力とし、SAW共振子17、1
8の接続点を出力としてラダー形構成のフィルタを構成
したものである。ここで、並列腕のSAW共振子の一方
の端子はそれぞれ接地する。
【0005】一般にラダー形回路は、図7(a)に示す
ように、並列腕Ypと直列腕Zsとが共に1個の共振子
からなるラダー形フィルタの基本区間(以下、基本区間
と称す)を、互いにインピーダンスが整合するように、
n区間(図の例では4区間)縦続接続して構成される。
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ことにより、該周波数を中
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)の反共振周波数によりそ
れぞれ減衰極が形成される。
【0006】図7(a)に示すように基本区間を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、周知
のようにインピーダンス2Zsの1個の共振子と等価であ
り、また、並列腕のアドミッタンスYpを有する共振子が
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(a)に示した
4基本区間のラダー型回路は、同図(b)に示す5素子
ラダー型回路に等価変換される。即ち、アドミッタンス
Ypを有する並列腕と、インピーダンス2Zsを有する直列
腕と、アドミッタンス2Ypの並列腕と、インピーダンス
2Zsの直列腕と、アドミッタンスYpを有する並列腕とか
らなるラダー型回路に変換される。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も
のの、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。つまり、図6に示し
たラダー形SAWフィルタの構成は、図7(b)のラダ
ー形回路をSAW共振子を用いて実現したものである。
【0007】図8は、42゜Y−X LiTaO3基板を用い、中
心周波数を836.5MHz、帯域幅を25MHz以上とすべく、直
列腕のSAW共振子15、16の電極対数をそれぞれ50
対、交差幅を14.5λ(λは電極周期)、並列腕のSAW
共振子14、18の電極対数をそれぞれ100対、交差幅
を14.0λ、並列腕のSAW共振子16の電極対数を120
対、交差幅を23.3λ、反射器の本数は全てのSAW共振
子とも100本としたラダー形SAWフィルタの通過域特
性である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように正規型IDT電極からなるSAW共振子を用い
てラダー形SAWフィルタを構成すると、図8に示した
通過域特性から明らかなように、中心周波数より低周波
側の損失が大きくなると共に、小さなリップルが多数発
生し、平坦性を損なっている。このような設計のラダー
形SAWフィルタでは製造する際の製造偏差や温度試験
等により、RFフィルタの規格、824MHzから849MHzにて
3dB以下という規格を満たさないおそれがあるという
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、通過域特性が平坦なラダー形表面波
フィルタを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るラダー形弾性表面波フィルタの請求項1
記載の発明は、圧電基板の主面上に表面波の伝搬方向に
沿って複数の弾性表面波共振子を配置すると共に、該弾
性表面波共振子を並列、直列、並列、・・と、あるいは
直列、並列、直列、・・と接続して構成したラダー形弾
性表面波フィルタにおいて、少なくとも前記並列腕を構
成する弾性表面波共振子の交差幅の形状を楕円状にした
ことを特徴とするラダー形弾性表面波フィルタである。
請求項2記載の発明は、少なくとも前記並列腕を楕円状
の交差幅を有する弾性表面波共振子複数個を直列接続し
て構成したことを特徴とする請求項1記載のラダー形弾
性表面波フィルタである。
【0010】
【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は本発明に係るラ
ダー形SAWフィルタの構成を示す平面図であって、圧
電基板1の表面波の伝搬方向に沿って、後述するSAW
共振子2、3、4、5、6を並列、直列、並列と交互に
接続して構成したラダー形SAWフィルタ(図1には5
素子ラダー形SAWフィルタを示す)である。並列腕の
SAW共振子2、4、6の一方の端子はボンディングワ
イヤにて接地すると共に、SAW共振子2と3との接続
部であるボンディングパッド7a及びSAW共振子5と
6との接続部であるボンディングパッド7bと、パッケ
ージ(図示しない)の入出力端子とをそれぞれボンディ
ングワイヤにて接続する。
【0011】図2はSAW共振子の構成を示す平面図で
あって、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って、ID
T電極8とその両側に反射器9a、9bを配置して構成
したSAW共振子である。IDT電極8の交差幅Wn
は、図に示すように、その中心線C対して左右対称とす
ると共に、該交差幅Wnに楕円関数の重み付けを施した
構成となっている。本発明の特徴は、ラダー形SAWフ
ィルタを構成する並列腕2、4、6に、図2に示す楕円
状の交差幅を有するSAW共振子を用いて構成したこと
にある。即ち、IDT電極8の中央から図中右方(左方
も同様)に電極指に1、2、3、・・Nと番号を付すと
き、最大の交差幅で規格化した交差幅WnをWn=√
(1−((n−1)/(N−1))2)と設定したこと
にある。
【0012】図8に示したフィルタ特性から、中心周波
数より低域側にかけて通過域特性が劣化するのは、フィ
ルタの低域側特性に関与する並列腕SAW共振子のイン
ピーダンス特性が所定の値から劣化している、即ちその
値が小さくなっていると推測した。そこで、並列腕SA
W共振子が呈する反共振周波数から低周波側にかけての
インピーダンス特性を大きくすれば、低域側のフィルタ
特性が改善できるのではないかと考えた。SAW共振子
の反共振周波数近傍のインピーダンス特性を改善すべ
く、種々の形状の交差幅を有するSAW共振子のインピ
ーダンス特性を、高周波プローブを用いて、その反射係
数S11を測定した。図3はその一例の円線図(スミス図
表)を示すもので、破線で示す円線図は正規型IDT電
極のSAW共振子の特性である。また、実線で示す円線
図はIDT電極に楕円の重み付けを施したSAW共振子
の円線図である。周知のように、横軸と交わる点Pは共
振周波数、点Qは反共振周波数である。ここで、αで示
す反共振周波数から共振周波数にかけての周波数領域の
インピーダンス特性が大きいSAW共振子を、ラダー形
SAWフィルタの並列腕に用いると、通過域の中心周波
数より低域側の特性が改善できると推測して、フィルタ
を試作した。
【0013】図4に示す実線のフィルタ特性は、並列腕
SAW共振子のIDT電極2、4、6の交差幅を楕円状
としたものを用いて構成した5素子のラダー型SAWフ
ィルタの特性である。圧電基板に42゜Y−X LiTaO3基板
を用い、中心周波数を836.5MHzとし、直列腕のSAW共
振子3、5の電極対数をそれぞれ50対、交差幅を14.6λ
(λは電極周期)、並列腕のSAW共振子2、6の電極
対数をそれぞれ100対、最大の交差幅を17.7λとして楕
円状に変化させ、並列腕のSAW共振子4の電極対数を
120対、最大の交差幅を29.7λとして楕円状に変化させ
たラダー形SAWフィルタの通過域特性である。なお、
反射器の電極本数は全てのSAW共振子とも100本とし
ている。また、破線で示すフィルタ特性は、並列腕、直
列腕とも正規型IDT電極を用いた従来のラダー形SA
Wフィルタの特性であり、参考のために重ね書きした。
【0014】図4から明らかなように、並列腕に楕円状
の交差幅のIDT電極を有するSAW共振子を用いる
と、通過域の中心周波数より低域側において挿入損失が
改善され、リップルも小さくなることが判明した。ま
た、並列腕共振子の交差幅を楕円に類似した形状にして
も同様な効果が得られるのは言うまでもない。
【0015】以上では圧電基板に42゜Y−X LiTaO3を用
いた例について説明したが、圧電基板はこれのみに限定
するものではなく、他の切断角度、あるいはニオブ酸リ
チウム、ランガサイト、四硼酸リチウムとの圧電基板を
用いても同様な効果が期待されることは説明する必要も
ない。また、並列腕のみならず直列腕のSAW共振子に
ついて楕円状交差幅のIDT電極を採用してもよく、通
過帯域の向上が期待できる。更に、実施例では各共振子
を単独のSAW共振子を用いて構成しているが、各共振
子として楕円状交差幅のIDT電極を有するSAW共振
子を複数個直列接続したものを用いて、ラダー形SAW
フィルタを構成しても同様な特性が得られる。
【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、ラダー形SAWフィルタの通過域特性が改善され
たため、製造偏差、温度特性等を考慮しても要求規格を
十分に満たすと共に、本フィルタを携帯電話等に用いれ
ば、その通話品質を改良するという優れた効果を表す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るラダー形SAWフィルタの構成を
示す平面図である。
【図2】IDT電極の交差幅を楕円状としたSAW共振
子の構成を示す平面図である。
【図3】楕円状の交差幅を有するSAW共振子(実線)
と正規型のSAW共振子(破線)のそれぞれの円線図を
示す図である。
【図4】本発明になるラダー形SAWフィルタのフィル
タ特性(実線)と、従来のラダー形SAWフィルタのフ
ィルタ特性(破線)を示す図である。
【図5】従来の正規型IDT電極を有するSAW共振子
の構成を示す図である。
【図6】従来のラダー形SAWフィルタの構成を示す平
面図である。
【図7】(a)はラダー形基本区間を4区間縦続接続し
たラダー形フィルタ、(b)は共振子を合成して5素子
のラダー形フィルタとした回路である。
【図8】従来のラダー形SAWフィルタのフィルタ特性
を示す図である。
【符号の説明】
1・・圧電基板 2、3、4、5、6・・弾性表面波共振子(SAW共振
子) 7a、7b・・ボンディングパッド 8・・IDT電極 9a、9b・・グレーティング反射器 Wn・・交差幅 P・・共振点 Q・・反共振点 α・・周波数領域 C・・中心線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板の主面上に表面波の伝搬方向に
    沿って複数の弾性表面波共振子を配置すると共に、該弾
    性表面波共振子を並列、直列、並列、・・と、あるいは
    直列、並列、直列、・・と接続して構成したラダー形弾
    性表面波フィルタにおいて、 少なくとも前記並列腕を構成する弾性表面波共振子の交
    差幅の形状を楕円状にしたことを特徴とするラダー形弾
    性表面波フィルタ。
  2. 【請求項2】 少なくとも前記並列腕を楕円状の交差幅
    を有する弾性表面波共振子複数個を直列接続して構成し
    たことを特徴とする請求項1記載のラダー形弾性表面波
    フィルタ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030053113A (ko) * 2001-12-22 2003-06-28 엘지이노텍 주식회사 밸런스형 표면탄성파 필터
JP2007116628A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Kyocera Corp 弾性表面波装置及び通信装置

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