JP2002076839A - 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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JP2002076839A
JP2002076839A JP2000264907A JP2000264907A JP2002076839A JP 2002076839 A JP2002076839 A JP 2002076839A JP 2000264907 A JP2000264907 A JP 2000264907A JP 2000264907 A JP2000264907 A JP 2000264907A JP 2002076839 A JP2002076839 A JP 2002076839A
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Japan
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acoustic wave
surface acoustic
balanced
saw
filter
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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】 平衡型ラダーSAWフィルタの平衡度を改善
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複数個
配置すると共に、梯子状に縦続接続した平衡型ラダー弾
性表面波フィルタであって、弾性表面波共振子、リード
電極及びパッド電極からなる電極パターンの中心を通る
線に対して線対称と、前記中心に対して点対称に前記電
極パターンを配する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は平衡型弾性表面波フ
ィルタに関し、特にラダー型弾性表面波フィルタ(以
下、ラダー型SAWフィルタと称す)の耐ノイズ性能を
改善し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機等に多く用いられてい
る。最近のセルラー方式携帯電話機のRF部には低損失
で広帯域のSAWフィルタを必要とすると共に、送受信
波を分離する必要から減衰傾度の急峻なフィルタが要求
され、この条件を満たすSAWフィルタとしてはラダー
型SAWフィルタが適している。図7(a)は携帯電話
機のRF部に用いられているラダー型SAWフィルタの
一例であって、入力端子から順にSAW共振子21、2
2、23、・・を並列、直列、並列、・・と梯子状に接
続して、共振子型SAWフィルタ構成している。周知の
ように、SAW共振子21(22、23・・)は、例え
ば圧電基板(図示しない)の主面上に表面波の伝搬方向
に沿ってIDT電極26とその両側にグレーティング反
射器(以下、反射器と称す)27a、27bを配置し
て、構成したものである。ここで、IDT電極26は互
いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極
より構成され、それぞれのくし形電極からリード電極を
導出し、一端子対SAW共振子としている。
【0003】最近の携帯電話機のように、デジタル回路
とアナログ回路とを非常に小さな空間に収容する必要か
ら、他の回路からのノイズを極力低減する必要がある。
このため、RF回路、IF回路等を平衡型化してノイズ
を低減する手段が採用されるようになり、RF及びIF
回路等に用いられるデバイスにも平衡型化が要求されて
いた。しかし、図7(a)に示したような従来のラダー
型SAWフィルタは、入出力のそれぞれ一方の端子を接
地して、入出力とも不平衡型のラダー型SAWフィルタ
であった。そこで、ラダー型SAWフィルタを平衡型化
すべく提案された回路が図8に示す平衡型のラダー型S
AWフィルタ(以下、平衡型ラダーSAWフィルタと称
す)であり、図7に示す不平衡型のラダー型SAWフィ
ルタを、2個接地側にて接続した回路構成である。しか
し、この種の平衡型ラダーSAWフィルタでは、使用さ
れるSAW共振子の数が多くなり、SAWフィルタの形
状が大きくなり過ぎるという問題があった。
【0004】そこで、図8の平衡型ラダーSAWフィル
タを小型化すべく提案されたものが、特開2000−2
2493号公報に開示された平衡型ラダーSAWフィル
タであり、図9に示すように構成されている。即ち、平
衡型ラダーSAWフィルタは、第1の入出力端子IN
1、OUT1及び第2の入出力端子IN2、OUT2
と、端子IN1、OUT1の間に直列に接続されたSA
W共振子42a,43aと、端子IN2、OUT2の間
に直列に接続されたSAW共振子42b,43bと、こ
れら直列に配されたSAW共振子群の間に配された並列
接続のSAW共振子44、45、46とから構成されて
いる。このような構成とすることにより、入力端子IN
1、IN2と出力端子OUT1、OUT2とが共に平衡
型となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】携帯電話機のRF回路
に用いるべく上記の図9に示すような平衡型ラダーSA
Wフィルタを試作し、ノイズを測定してみると、従来の
不平衡型のラダー型SAWフィルタに比べて低減される
ことが確認された。しかしながら、開発中の次世代携帯
電話機に要求される通話品質を依然として満たすことが
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、耐ノイズ性に優れた
平衡型のラダー型SAW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
に本発明に係る平衡型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複数の弾性表面波共振
子を梯子状に配置してなる平衡型平衡型弾性表面波フィ
ルタに於いて、並列腕が奇数である場合は中央の並列腕
を構成する弾性表面波共振子の中心を基準点として、並
列腕が偶数である場合は中央の2つの並列腕を構成する
弾性表面波共振子の中心を結ぶ直線の中点を基準点とし
て、その他の弾性表面波共振子が点対称の位置に配置さ
れている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、前記弾性表面波共振子間
を接続するリード電極及びパッド電極が、前記基準点に
対して点対称の位置に配置されていることを特徴とする
請求項1に記載の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、並列腕を構成するすべての弾性表
面波共波振子をそれぞれの中心が一本の直線上に位置す
るように配置し、その他の弾性表面波共波振子とパッド
電極が前記直線に対して線対称の位置に配置されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の平衡型弾性表
面波フィルタである。
【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(a)は本発明に
係る平衡型ラダーSAWフィルタの構成を示す電極パタ
ーン、図1(b)はその電気的等価回路であり、等価回
路の構成自体は図9のものと全く同じである。
【0008】図1(a)に基づいて詳細に説明すると、
圧電基板1の図中左側の両端に電極パッドP1、P2を
配設すると共に、該電極パッドP1、P2間にSAW共
振子2a、3aを圧電基板1の図中左側周辺に沿って配
置し、それらの間及びSAW共振子2a、3aとパッド
電極P1、P2とをそれぞれリード電極にて接続する。
そして、図中圧電基板1に右側両端に電極パッドP3、
P4を設けると共に、該電極パッドP3、P4間にSA
W共振子2b、3bを図中圧電基板1の右側周辺に沿っ
て配置し、それらの間及びSAW共振子2b、3bとパ
ッド電極P3、P4とをそれぞれリード電極にて接続す
る。さらに、図中圧電基板1中央部に上部から下部に向
かってSAW共振子4、5、6を配置すると共に、SA
W共振子4、6の一方のくし形電極からそれぞれリード
電極を延在してパッド電極P1、P2と接続し、他方の
くし形電極からそれぞれリード電極を延在し、パッド電
極P3、P4と接続する。そして、圧電基板1の中央に
配置したSAW共振子5の一方のくし形電極からリード
電極を延在し、SAW共振子2a、3aを結ぶリード電
極と接続すると共に、他方のくし形電極からリード電極
を延在し、SAW共振子2b、3bを結ぶリード電極と
接続する。パッド電極P1、P3と入力端子IN1、I
N2とをそれぞれボンディングワイヤで接続すると共
に、パッド電極P2、P4と出力端子OUT1、OUT
2とをそれぞれボンディングワイヤで接続して、平衡型
ラダーSAWフィルタを構成する。
【0009】本発明の特徴は、中央の並列腕を構成する
SAW共振子の中心(図1の例ではSAW共振子5のI
DT電極の中心)を基準点として、SAW共振子パター
ン、リード電極パターン及びパッド電極パターンを点対
称に配置したことである。更に、この例のように並列腕
のSAW共振子4、5、6の格中心を結ぶ直線C1に対
してSAW共振子2a、3a及びパッド電極P1、P2
がそれぞれ2b、3b及びP3、P4と線対称の位置に
配置されている。この様にSAW共振子パターン、リー
ド電極パターン及びパッド電極パターンを線対称あるい
は点対称に配することにより、第1の入出力端子IN
1、OUT1間に接続されるSAW共振子パターン、リ
ード電極パターン及びパッド電極等が高周波にて呈する
リアクタンス値と、第2の入出力端子IN2、OUT2
間に接続されるSAW共振子パターン、リード電極パタ
ーン及びパッド電極等が高周波にて呈するリアクタンス
値とがほぼ等しくなり、平衡度が改善され、耐ノイズ性
能が向上することが確認できた。
【0010】図2は米国AMPS用(中心周波数836.5MHz)
の平衡型ラダーSAWフィルタのフィルタ特性で、図1
の電極パターンを用い、圧電基板1に42゜Y-X LiTaO3
直列腕SAW共振子2a、3a、2b、3bのIDT電
極対数を75対、交差幅を19.5λ(λはSAW共振子のI
DT電極周期)、反射器の片側本数105本、並列腕SA
W共振子4、6のIDT電極対数を100対、交差幅を17.
7λ、反射器の片側本数80本、並列腕SAW共振子5の
IDT電極対数を120対、交差幅を29.8λ、反射器の片
側本数60本、電極はアルミニウム合金を用い、電極膜厚
は9.4%λとした場合のフィルタ特性である。図2から明
らかなように図中Pで示す通過域の規格である25MHz(3d
B)、減衰域の規格30dB(869MHz〜894MHz)を満たしてい
る。図3は平衡型フィルタの平衡度の測定値であり、図
10に示すように入力IN1、IN2に差動電圧を印加
したときに、出力OUT1、OUT2より得られる出力
特性の差、即ち振幅特定の差及び位相特性の差を表示し
たもので、実線は振幅特性の差α、破線は位相特性の差
βを表示している。この図から振幅特性差αは通過域内
の最大で0.457dB、位相特性差βは177.5度と、理想値で
ある0dB、180度に極めて近い数値となることが確認で
きた。
【0011】次に、平衡度と電極パターンの対称性との
関係を調べるために、図4に示すように並列腕のSAW
共振子4の電極パターン位置をSAWの伝搬方向に沿っ
てIDT電極の長さの半分だけ、図1のものより図中左
側へ移動した場合の平衡度を測定し、振幅特性差α(実
線)と位相特性差β(破線)を図示したものが図5であ
る。図5から明らかなように振幅特性差αは1.014d
B、位相特性差βは174.9゜と図1の例と比べて劣化し
ていることが判明した。このように、SAW共振子4の
電極パターンは図1の場合と同一であるが、図4におい
てはSAW共振子4の位置がずれたこと及び引き出され
るリード電極L1が図1に示したリード電極より短く、
逆にリード電極L2が長くなって点対称あるいは線対称
の関係が成立しなくなった結果、平衡度が劣化したもの
と考えられる。
【0012】図6は本発明に係る平衡型ラダーSAWフ
ィルタの第2の実施例の構成を示す電極パターン図であ
って、平衡型ラダーSAWフィルタは、第1の入出力端
子IN1、OUT1との間に直列に接続されたSAW共
振子2a、3aと、第2の入出力端子IN2、OUT2
との間に直列に接続されたSAW共振子2b、3bと、
入力IN1、IN2間に並列接続されたSAW共振子4
と、前記SAW共振子2a、3a間と前記SAW共振子
2b、3b間との間に並列接続されたSAW共振子5
と、出力OUT1、OUT2間に並列接続されたSAW
共振子6とから構成されている。
【0013】平衡型ラダーSAWフィルタの平衡度を良
好に保ちつつ、形状をできるだけ小さくするために、S
AW共振子パターンとリード電極パターンとからなる電
極パターンは、SAW共振子2a、5、3bの電極パタ
ーンの一部が他のSAW共振子2b、3a、4、6のS
AWの伝搬方向と直交する方向に交差した状態(入れ子
状態)に配置している。そのため電極パターンの中心
(図6の例ではSAW共振子5の中心)に対して点対称
にSAW共振子パターンとリード電極パターンとを配置
し、かつ入出力端子IN1、IN2、OUT1、OUT
2とボンディングワイヤで結ぶボンディング点S1、S
2、S3及びS4についても点対称に配置したものであ
る。このように線対称の要件は満足できないものの電極
パターンの中心に対して点対称に配置することにより、
平衡度は改善され、耐ノイズ性能が向上することが確認
された。
【0014】以上の説明では圧電基板に42゜Y-X LiTaO3
を用いた例を示したが、他の切断角度にも適用できるこ
と、また他の圧電基板、例えばタンタル酸リチウム、四
硼酸リチウム、ランガサイト等に適用できることは説明
するまでもない。また、例示した平衡型ラダーSAWフ
ィルタは並列腕が奇数のものであったが、並列腕が偶数
の場合は中央の2つの並列腕を構成するSAW共振子の
中心を結ぶ直線の中点を点対称の基準点とすればよい。
なお、パッケージの入出力端子と基板のパッド電極を接
続するボンディングワイヤの長さも第1の入出力間、第
2の入出力間で長さを等しくすることが平衡度を改善す
る上で望ましい構造と言えよう。
【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、平衡型ラダーSAWフィルタの平衡度を改善し、
耐ノイズ性を向上する上で極めて優れた効果を表す。
【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
ルタの構成を示す平面図、(b)はその電気的等価回路
図である。
【図2】本発明に係る平衡型ラダーSAWフィルタのフ
ィルタ特性を示す図である。
【図3】平衡度を示す振幅特性の差と位相特性の差を示
す図である。
【図4】平衡型ラダーSAWフィルタの平衡度を比較す
るため、1個のSAW共振子の位置をIDT電極の半分
だけ移動させた平衡型ラダーSAWフィルタの電極パタ
ーン図である。
【図5】図4の電極パターンを有する平衡型ラダーSA
Wフィルタの平衡度を示す振幅特性の差と、位相特性の
差を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施例を示す平衡型ラダーSA
Wフィルタの平面図である。
【図7】(a)は従来の不平衡型ラダーSAWフィルタ
の構成を示す電気的等価回路図、(b)はSAW共振子
の構成を示す電極パターン図である。
【図8】従来の平衡型ラダーSAWフィルタの構成を示
す図である。
【図9】従来の平衡型ラダーSAWフィルタの構成を示
す図である。
【図10】平衡度を測定するための測定回路である。
【符号の説明】
1・・圧電基板 2a、2b、3a、3b、4、4、5、6、・・SAW
共振子 P1、P2、P3、P4・・パッド電極 C1、C2・・電極パターンの中心線 P・・通過域 Q・・減衰域 α・・2出力の振幅特性の差 β・・2出力の位相特性の差 L1、L2・・リード電極 S1、S2、S3、S4・・ボンディングスポット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板の主面上に複数の弾性表面波共
    振子を梯子状に配置してなる平衡型平衡型弾性表面波フ
    ィルタに於いて、 並列腕が奇数である場合は中央の並列腕を構成する弾性
    表面波共振子の中心を基準点として、並列腕が偶数であ
    る場合は中央の2つの並列腕を構成する弾性表面波共振
    子の中心を結ぶ直線の中点を基準点として、その他の弾
    性表面波共振子が点対称の位置に配置されていることを
    特徴とする平衡型弾性表面波フィルタ。
  2. 【請求項2】 前記弾性表面波共振子間を接続するリー
    ド電極及びパッド電極が、前記基準点に対して点対称の
    位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載
    の平衡型弾性表面波フィルタ。
  3. 【請求項3】 並列腕を構成するすべての弾性表面波共
    波振子をそれぞれの中心が一本の直線上に位置するよう
    に配置し、その他の弾性表面波共波振子とパッド電極が
    前記直線に対して線対称の位置に配置されていることを
    特徴とする請求項1又は2に記載の平衡型弾性表面波フ
    ィルタ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2019065861A1 (ja) * 2017-09-29 2020-10-22 株式会社村田製作所 マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置

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