JP2002290204A - ラダー型弾性表面波フィルタ - Google Patents

ラダー型弾性表面波フィルタ

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JP2002290204A
JP2002290204A JP2001091455A JP2001091455A JP2002290204A JP 2002290204 A JP2002290204 A JP 2002290204A JP 2001091455 A JP2001091455 A JP 2001091455A JP 2001091455 A JP2001091455 A JP 2001091455A JP 2002290204 A JP2002290204 A JP 2002290204A
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acoustic wave
ladder
wave filter
inductance
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Yasuhide Onozawa
康秀 小野澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラダー型弾性表面波フィルタの帯域幅を拡大
する手段を得る。 【解決手段】 圧電基板上に一端子対弾性表面波共振子
を梯子状に複数個配設して構成するラダー型弾性表面波
フィルタであって、並列腕に配置された前記一端子対弾
性表面波共振子の中でインピーダンスの最も小さな共振
子に他より大きなインダクタンスを直列接続してラダー
型弾性表面波フィルタを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波フィルタ
に関し、特に帯域幅を拡大したラダー型弾性表面波フィ
ルタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、弾性表面波フィルタ(以下、SA
Wフィルタと称す)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。携帯電話機のRF
段に用いられるSAWフィルタの1つにラダー型弾性表
面波フィルタ(以下、ラダー型SAWフィルタと称す)
があり、その特徴は急峻な減衰傾度を有すること、挿入
損失が小さいこと等があげられる。最近、CDMA移動
通信システム(例えば、cdmaOne)において、携
帯端末機用のRFフィルタとして従来の帯域幅より広い
SAWフィルタが要求されている。例えば、受信用RF
フィルタの通過帯域幅には832〜870MHz、送信
用RFフィルタとして887〜925MHz、即ち、送
受信とも38MHzの帯域幅が要求されている。
【0003】図7(a)はラダー型フィルタの基本区間
を示す回路で、並列腕の共振子Zpと直列腕の共振子Z
sとから構成され、それぞれの腕のリアクタンス曲線は
同図(b)のように設定される。即ち、並列腕共振子Z
pの反共振周波数と直列腕共振子Zsの共振周波数とを
ほぼ一致するように設定すると、その周波数を中心周波
数として、図7(b)に示すようにバンドパスフィルタ
Fが形成され、並列腕共振子Zpの共振周波数と直列腕
共振子Zsの反共振周波数とに減衰極が形成され、減衰
傾度の急峻なフィルタが得られる。図7(c)に示すラ
ダー型フィルタは、同図(a)に示す基本区間を4区間
インピーダンスが整合するように縦続接続した回路構成
であり、直列腕のインピーダンスXsは2Zs、並列腕
のインピーダンスXp、Xp2はそれぞれZp、Zp/
2となる。そして、図7(c)の各共振子を同図(d)
に示す一端子対弾性表面波共振子(以下、SAW共振子
と称す)で置換したラダー型フィルタが、所謂ラダー型
SAWフィルタである。
【0004】SAW共振子は図7(d)に示すように圧
電基板10の主面上に表面波の伝搬方向に沿って、ID
T電極11を配置すると共にその両側にグレーティング
反射器(以下、反射器と称す)12a、12bを配設し
て構成される。IDT電極11は互いに間挿し合う複数
の電極指を有する一対のくし型電極から形成される。実
用に供されているラダー型SAWフィルタは、図7
(d)に示すようなSAW共振子を一枚の圧電基板上に
表面波の伝搬方向に沿って複数個配置し、各共振子を同
一圧電基板上に形成したリード電極にて図7(c)に示
すように梯子状に接続して構成する。その際、各SAW
共振子に要求されるインピーダンスの違いはIDT電極
の電極指対数、交差幅等で調整する。
【0005】図8(a)はcdmaOne端末機のRF
用ラダー型SAWフィルタに用いられる5素子構成の回
路図で、図7(c)に示したラダー回路の並列腕共振子
にインダクタンスをそれぞれ直列に付加して、通過域の
拡大を図った回路構成である。実際には、例えば特開平
5−183380号公報に開示されているように、ボン
ディングワイヤを通常よりも長く、あるいはコイル状に
変形させるなどして、これをインダクタンスとして用い
る例や、セラミックパッケージ上にマイクロストリップ
・ラインを形成し、これをインダクタンスとして用いた
ものもある。図8(b)、(c)に示す通過域特性及び
減衰域特性は、圧電基板には42°回転YカットX伝搬
LiTaOを用い、アルミニウム電極膜厚を4150Å、
SAW共振子Xsの波長λ1を4.20μm、IDT電極対数
を48対、交差幅を76μm、反射器の本数をそれぞれ132本
と、SAW共振子Xpの波長λ2を4.43μm、IDT電極
対数を76対、交差幅を78μm、反射器の本数をそれぞれ1
04本と、SAW共振子Xp2の波長λ2を4.43μm、ID
T電極対数を126対、交差幅を94μm、反射器の本数をそ
れぞれ54本として、シミュレーションにより求めた特性
である。なお、並列腕のSAW共振子に直列接続するイ
ンダクタンスL1、L2、L3の値は、それぞれ0.5nH
と設定した場合でる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8
(b)に示した通過域特性から明らかなように、3.4d
Bにおける通過帯域幅(以下、帯域幅と称す)は45.76M
Hzであった。cdmaOne用のRFフィルタに求めら
れる帯域幅は、温度特性、製造時の偏差、経年変化等を
考慮すると46MHz以上が望ましく、図8(b)に示した
通過帯域特性では帯域幅が狭いという問題があった。並
列のSAW共振子に直列接続するインダクタンス値を大
きくすれば広帯域化が図られるが、最近のSAWフィル
タのさらなる小型化要求では、パッケージ内に形成する
インダクタンス値の大きさには自ずから大きさには限界
がある。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、46MHz以上の帯域幅を有するラダー型SA
W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
に本発明に係るラダー型弾性表面波フィルタの請求項1
記載の発明は、圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿
ってIDT電極とその両側にグレーティング反射器を配
置して形成する一端子対弾性表面波共振子を梯子状に複
数個配設し、該圧電基板をパッケージ内に収容して構成
するラダー型弾性表面波フィルタにおいて、並列腕に配
置された前記一端子対弾性表面波共振子の中でインピー
ダンスの最も小さな共振子に他のインダクタンスより大
きなインダクタンスを直列接続したことを特徴とするラ
ダー型弾性表面波フィルタである。請求項2記載の発明
は、圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿ってIDT
電極とその両側にグレーティング反射器を配置して形成
する一端子対弾性表面波共振子を梯子状に複数個配設
し、該圧電基板をパッケージ内に収容して構成するラダ
ー型弾性表面波フィルタにおいて、並列腕に配置された
前記一端子対弾性表面波共振子の中でインピーダンスの
最も小さな共振子にのみインダクタンスを直列接続した
ことを特徴とするラダー型弾性表面波フィルタである。
請求項3記載の発明は、前記インダクタンスをストリッ
プラインあるいは、マイクロストリップ・ラインにて形
成したことを特徴とする請求項1または2に記載のラダ
ー型弾性表面波フィルタである。請求項4記載の発明
は、前記インダクタンスをボンディングワイヤにて形成
したことを特徴とする請求項1乃至3に記載のラダー型
弾性表面波フィルタである。
【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は本発明に係るラ
ダー型SAWフィルタの構成を示す図である。圧電基板
上に表面波の伝搬方向に沿ってIDT電極とその両側に
反射器を配置して形成するSAW共振子を梯子状に複数
個(図1の実施例は5素子タイプ)配設し、該圧電基板
をパッケージ内に収容して構成するラダー型SAWフィ
ルタであって、並列腕に配置された3つのSAW共振子
に、パッケージ内の底部あるいはパッケージ内の外周部
分に形成したストリップライン、あるいはマイクロスト
リップ・ラインが呈するインダクタンスL1、L2、L
3を直列接続して構成したフィルタである。即ち、ラダ
ー型SAWフィルタにおける直列腕はリアクタンスX
s、Xsを有する2つのSAW共振子から構成され、並
列腕は図中左端から順にリアクタンスXp、Xp2、X
pを有する3つのSAW共振子にそれぞれインダクタン
スL1、L2、L3が直列接続された回路から構成され
ている。ここで本願発明者は、3個のインダクタンスの
合計値を1.5nHのままとして、並列腕SAW共振子X
p、Xp2、Xpに直列接続するインダクタンスの値を
種々組み合わせ、シミュレーションを行った。例えば、
インダクタンスL1、L2、L3の値をそれぞれ0.4n
H、0.4nH、0.7nHと設定したときの通過域特性を図9に
示す。帯域幅は45.37MHzであり、要求の46MHz以上を
実現できなかった。次に、インダクタンスL1、L2、
L3の値をそれぞれ0.1nH、0.2nH、1.2nHと設定したと
きの通過域特性を図10に示す。この場合の帯域幅は4
4.71MHzと逆に狭くなった。そこで並列腕の3つのSA
W共振子Xp、Xp2、Xpのインピーダンスの大小は
前述したように、Xp2=Xp/2と、中央のSAW共
振子のインピーダンスが両側のSAW共振子のインピー
ダンスの半分となっていることに着目した。
【0009】本発明の特徴はマイクロストリップ・ライ
ンが呈するインダクタンスL1、L2、L3の大きさを
並列腕のSAW共振子のインピーダンスに対応して、イ
ンピーダンスの大きな両側のSAW共振子Xpには小さ
なインダクタンスL1、L3を、インピーダンスの小さ
な中央のSAW共振子Xp2には大きなインダクタンス
L2を接続するように設定したことである。
【0010】図2(a)、(b)はシミュレーションに
より求めた5素子ラダー型SAWフィルタの通過域特性
と、減衰域特性とである。圧電基板及び各SAW共振子
の定数は図8で説明したものと同一のものを用い、イン
ダクタンスL1、L2、L3の大きさをそれぞれ0.4n
H、0.7nH、0.4nHとした場合の特性である。図2(b)
から明らかなように帯域幅は46.29MHzと、要求される帯
域幅46MHzより広くなっていることが分かる。
【0011】図3は並列腕に接続されるインダクタンス
L1、L2、L3を0.3nH、0.9nH、0.3nHと設定した場
合の通過域特性である。図から明らかなように46.61MHz
と要求帯域幅46MHzより拡大していることが分か
る。また、図4はインダクタンスL1、L2、L3を0.
1nH、1.2nH、0.2nHと設定した場合の通過域特性であ
る。この場合も帯域幅は46.81MHzとさらに要求帯域幅よ
り広くなっていることが判明した。
【0012】図5は、図8(b)に示した従来のラダー
型SAWフィルタの通過域特性(破線)と、図4に示し
た本発明に係るラダー型SAWフィルタの通過域特性
(実線)とを重ね書きした図であり、帯域幅が拡大して
いることが明らかである。図には示していないが、減衰
量も若干改善されていることが判明した。
【0013】図6(a)は並列腕の中央のSAW共振子
Xp2にのみインダクタンスL2を直列接続した実施例
であり、同図(b)はその通過域特性である。この実施
例の場合、帯域幅は46.73MHzと要求の46MHzより広くで
きることが分かった。このように、並列腕のインピーダ
ンスの小さなSAW共振子に大きなインダクタンスを接
続することにより、帯域幅が拡大することが判明した。
【0014】以上では5素子タイプのラダー型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す
るものではなく、さらに多くのSAW共振子を用いたラ
ダー型SAWフィルタにも適用できることは説明するま
でもない。尚、上記の例ではインダクタンスをマイクロ
ストリップ・ラインにて実現したものを示したが、ボン
ディングワイヤを通常よりも長くするか、あるいはコイ
ル状に加工することにより、インダクタンスを実現した
ものであってもよい。
【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、請求項1に記載の発明は通過帯域幅を拡大できる
という優れた効果を表す。請求項2に記載の発明はイン
ピーダンスの小さなSAW共振子にのみインダクタンス
を直列接続した場合も、広帯域化が図られるという優れ
た効果を表す。請求項3に記載の発明は中央のSAW共
振子に接続するボンディングワイヤを長くすれば帯域幅
の拡大が図られるという利点がある。請求項4に記載の
発明はパッケージの内底部あるいは内周辺部にマイクロ
ストリップ・ラインを形成して帯域幅を拡大するので、
小型化には適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るラダー型SAWフィルタの構成を
示す回路図である。
【図2】本発明に係るラダー型SAWフィルタの、
(a)は通過域特性、(b)は減衰域特性である。
【図3】本発明に係る他のパラメータを用いたラダー型
SAWフィルタの通過域特性である。
【図4】本発明に係る他のパラメータを用いたラダー型
SAWフィルタの通過域特性である。
【図5】本発明に係るラダー型SAWフィルタの特性
と、従来のラダー型SAWフィルタの特性とを重ね書き
した図である。
【図6】(a)は本発明に係る他の実施例の構成を示す
回路図、(b)はその通過域特性を示す図である。
【図7】(a)はラダー型フィルタの基本区間を示す
図、(b)はそれぞれの共振子のリアクタンス特性とフ
ィルタ特性を示す図、(c)は5素子ラダー型SAWフ
ィルタの構成を示す回路図、(d)はSAW共振子の構
成を示す図である。
【図8】(a)は従来のラダー型SAWフィルタの構成
を示す回路図、(b)はその通過域特性を示す図、
(c)は減衰域を示す図である。
【図9】従来のラダー型SAWフィルタの通過域特性を
示す図である。
【図10】従来のラダー型SAWフィルタの通過域特性
を示す図である。
【符号の説明】
Xs・・直列腕のSAW共振子 Xp、Xp2・・並列腕のSAW共振子 L、L、L・・並列腕のSAW共振子にそれぞれ
直列接続されたインダクタンス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿
    ってIDT電極とその両側にグレーティング反射器を配
    置して形成する一端子対弾性表面波共振子を梯子状に複
    数個配設し、該圧電基板をパッケージ内に収容して構成
    するラダー型弾性表面波フィルタにおいて、 並列腕に配置された前記一端子対弾性表面波共振子の中
    でインピーダンスの最も小さな共振子に他のインダクタ
    ンスより大きなインダクタンスを直列接続したことを特
    徴とするラダー型弾性表面波フィルタ。
  2. 【請求項2】 圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿
    ってIDT電極とその両側にグレーティング反射器を配
    置して形成する一端子対弾性表面波共振子を梯子状に複
    数個配設し、該圧電基板をパッケージ内に収容して構成
    するラダー型弾性表面波フィルタにおいて、 並列腕に配置された前記一端子対弾性表面波共振子の中
    でインピーダンスの最も小さな共振子にのみインダクタ
    ンスを直列接続したことを特徴とするラダー型弾性表面
    波フィルタ。
  3. 【請求項3】 前記インダクタンスをストリップライン
    あるいは、マイクロストリップ・ラインにて形成したこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載のラダー型弾性
    表面波フィルタ。
  4. 【請求項4】 前記インダクタンスをボンディングワイ
    ヤにて形成したことを特徴とする請求項1乃至3に記載
    のラダー型弾性表面波フィルタ。
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