JP2003046372A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタを接続
して、たとえば送受共用器を構成する場合に、挿入損失
の劣化を極力防止できるようにする。 【解決手段】 受信（Ｒｘ）側ＳＡＷフィルタ１と送信
（Ｔｘ）側ＳＡＷフィルタ２が並列接続されている送受
共用器において、アンテナ端子３とＴｘ側ＳＡＷフィル
タ２との間に、直列に、１０ｐＦ（Ｒｘ周波数にて約４
２Ωのインピーダンス）のコンデンサ（リアクタンス素
子）５が接続されている。さらに、当該送受共用器で
は、インピーダンスマッチングのために、アンテナ端子
３に並列に２７ｎＨのインダクタンス素子６を接続され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、無線通信機等に
用いられる、弾性表面波バンドパスフィルタを含む弾性
表面波装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、無線通信機等においては、小型
化、無調整化のために、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ
を用いることが多くなった。特に最近では、ＳＡＷフィ
ルタの挿入損失の改善が進み、２〜３ｄＢという超低損
失のＳＡＷフィルタも可能となり、送、受信機の高周波
段用フィルタとして用いられるようになった。特に、コ
ードレス電話や自動車電話などの送受共用器にＳＡＷフ
ィルタが適用されようとしている。 【０００３】ＳＡＷフィルタの場合、それが１個では共
用器を実現し難いので、一般には、送信、受信の各フィ
ルタを組合せて共用器を構成するようにしている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、図１０に示
すように、受信（Ｒｘ）側ＳＡＷフィルタ１および送信
（Ｔｘ）側ＳＡＷフィルタ２という２つのフィルタを用
い、各々の入力または出力を単に接続した場合には、共
用器としての挿入損失（ロス）が、送信あるいは受信側
フィルタ単体での挿入損失よりもかなり大きくなってし
まうという問題が出てきた。 【０００５】これは、帯域外、たとえば送信側ＳＡＷフ
ィルタ２では受信帯域にあたる周波数において、当該送
信側ＳＡＷフィルタ２のインピーダンスがオープン（無
限大）にならないことによる。 【０００６】特に高周波の場合は、ＳＡＷフィルタの入
力静電容量と配線の浮遊インダクタンスとによる共振周
波数が使用上の周波数に近くなり、見掛け上の入力イン
ピーダンスがショートに近く、そのため、相手側のフィ
ルタの通過帯域周波数において低インピーダンス素子が
並列に付加されるのと同様の状態になり、相手側のフィ
ルタの挿入損失の増加を招いていた。 【０００７】そこで、この発明の目的は、複数のＳＡＷ
フィルタを接続して、たとえば送受共用器を構成する場
合に、挿入損失の劣化を極力防止できるようにした、弾
性表面波装置を提供しようとすることである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に従った弾性表面
波装置は、相異なる通過帯域周波数特性をもつ少なくと
も２つの弾性表面波バンドパスフィルタの入力または出
力を並列接続した、弾性表面波装置において、前記並列
接続の接続点と前記弾性表面波バンドパスフィルタのう
ち最も周波数の高い弾性表面波バンドパスフィルタ以外
の前記弾性表面波バンドパスフィルタとの間に、当該弾
性表面波装置の終端インピーダンスの１／４以上のイン
ピーダンスを有するリアクタンス素子として、コンデン
サを挿入したことを特徴とする。 【０００９】本発明によると、高いインピーダンスを有
するリアクタンス素子が直列に接続されるＳＡＷバンド
パスフィルタは、このリアクタンス素子を含めてのイン
ピーダンスが高くなる。したがって、他のＳＡＷフィル
タの負荷にならずに済み、他のＳＡＷフィルタの挿入損
失が大きくなることを防止できる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の形
態を、小電力コードレス電話用ＳＡＷ共用器を例にとっ
て説明する。 【００１１】送信（Ｔｘ）側ＳＡＷフィルタおよび受信
（Ｒｘ）側ＳＡＷフィルタは、それぞれ、３６°回転Ｙ
カットＬｉＴａＯ₃ 基板を用いたＳＡＷ共振子フィルタ
を２段縦続接続したものである。 【００１２】小電力コードレス電話においては、親機と
子機との間で、２５４ＭＨｚと３８０ＭＨｚとを用いて
送信および受信を行なっている。したがって、２５４Ｍ
Ｈｚおよび３８０ＭＨｚのどちらか一方が、送信（Ｔ
ｘ）側となり、どちらか他方が、受信（Ｒｘ）側とな
る。説明の便宜上、２５４ＭＨｚをＴｘ側とし、３８０
ＭＨｚをＲｘ側としておく。 【００１３】２５４ＭＨｚおよび３８０ＭＨｚ各々のフ
ィルタの単体での特性が、図１１および図１２にそれぞ
れ示されている。これらの図面からわかるように、２５
４ＭＨｚフィルタ単体（図１１）では、２．３ｄＢ、３
８０ＭＨｚフィルタ単体（図１２）では、２．６ｄＢ、
というように、いずれも低損失である。共用器のインピ
ーダンスは５０Ωであり、これに対して、フィルタも５
０Ω用に設計されており、チューニング用コイルなどは
用いていない状態でのデータである。 【００１４】図１３および図１４に、上述のフィルタ各
々の入力インピーダンスのスミスチャートが示されてい
る。これらの図面において、マーカ１および２は、各
々、３８０ＭＨｚおよび２５４ＭＨｚの各フィルタのピ
ークレベルの周波数を示している。なお、出力インピー
ダンスも同じ傾向を示し、入出力対称になっている。 【００１５】図１３において、２５４ＭＨｚ（Ｔｘ）Ｓ
ＡＷフィルタは、その通過帯域周波数２５４ＭＨｚでの
インピーダンスが５１．５Ωであり、図１４において、
３８０ＭＨｚ（Ｒｘ）ＳＡＷフィルタは、その通過帯域
周波数３８０ＭＨｚでのインピーダンスが５１．４Ωで
ある。これらのフィルタの各々の通過帯域周波数でのイ
ンピーダンスは、上述のように、５０Ωに近く、それゆ
えに低損失であるが、相手側の周波数においては、これ
らフィルタは、電極静電容量のために容量性になってい
る。特に、Ｔｘ側（低周波側）フィルタのＲｘ周波数帯
域（図１３におけるマーカ１）でのインピーダンスは、
Ｒｘ側（高周波側）フィルタのＴｘ周波数帯域（図１４
におけるマーカ２）でのインピーダンスよりも、かなり
低くなっているが、これは、ＳＡＷフィルタの電極静電
容量と浮遊インダクタンスとの共振によるもので、一般
的に低周波側のフィルタの高周波側でのインピーダンス
の方が、高周波側のフィルタの低周波側でのインピーダ
ンスよりも低くなる。 【００１６】ここで、図１０に示すように、Ｒｘ側ＳＡ
Ｗフィルタ１とＴｘ側ＳＡＷフィルタ２とを単に接続し
て共用器とした場合、各々の通過帯域において、相手側
の低インピーダンスが並列に接続されることになり、図
１５および図１６に示すように、挿入損失の劣化がおこ
る。図１５は、Ｔｘ側フィルタ２のアンテナ―Ｔｘ間の
特性を示し、図１６は、Ｒｘ側フィルタ１のアンテナ―
Ｒｘ間の特性を示している。図１０に示すように、並列
接続されたとき、Ｔｘ側フィルタ２については、図１５
に示すように、損失が２．９ｄＢ（単体での損失＋０．
６ｄＢ）で済むが、特に相手側が低インピーダンスにな
るＲｘ（高周波側）フィルタ１については、図１６に示
すように、損失が４．１ｄＢ（単体での損失＋１．５ｄ
Ｂ）となり、Ｒｘ側フィルタ１は、Ｔｘ側フィルタ２と
の接続により、単体の場合に比べて、１．５ｄＢも損失
が大きくなってしまう。 【００１７】図１７は、そのときの共用器としてのアン
テナ端子入力インピーダンスのスミスチャートである。
Ｒｘの周波数（マーカ１）において、相手側のＴｘ側Ｓ
ＡＷフィルタに派生する低インピーダンスがＲｘ側ＳＡ
Ｗフィルタに並列接続されるため、共用器としてのアン
テナ端子入力インピーダンスが５０Ωから低い方へずれ
て、損失が大きくなっていることがわかる。 【００１８】ここで、インピーダンスマッチングのため
に、図１８に示すように、アンテナ端子３に並列に３３
ｎＨのインダクタンス素子４を接続したところ、Ｔｘ側
ＳＡＷフィルタ２については、２．７ｄＢ（単体での損
失＋０．４ｄＢ）と単体での損失に近づけることができ
たが、Ｒｘ側ＳＡＷフィルタ１については、図１９およ
び図２０に示すように、インピーダンスが２９．１Ωと
なり、５０Ωに近づけられず、また、挿入損失について
は、単体での損失に対して＋１．０ｄＢされた３．６ｄ
Ｂの損失までしか改善されなかった。なお、図１９は、
図１８に示すようにアンテナ端子３に３３ｎＨのインダ
クタンス素子４を並列接続してインピーダンスマッチン
グをとったときのＲｘ側ＳＡＷフィルタ１の特性を示
し、図２０は、そのときのアンテナ端子入力インピーダ
ンスのスミスチャートを示している。 【００１９】上述のように、Ｒｘ側ＳＡＷフィルタ１で
の改善がそれほど達成されなかったのは、Ｒｘ周波数で
のＴｘ側フィルタ２のインピーダンスがかなり低いた
め、図２０に示すように、Ｒｘ（マーカ１）でのインピ
ーダンスとＴｘ（マーカ２）でのインピーダンスとのず
れが大きいことが原因であり、仮にＲｘ側のインピーダ
ンスマッチングを良くしたとしても、その代わりにＴｘ
側のインピーダンスマッチングが悪くなり、Ｔｘ周波数
での損失が大きくなってしまう。 【００２０】このような知見に基づき、この発明をなす
に到ったのである。そこで、図１に示すようにアンテナ
端子３とＴｘ側ＳＡＷフィルタ２との間に、直列に、１
０ｐＦ（Ｒｘ周波数にて約４２Ωのインピーダンス）の
コンデンサ（リアクタンス素子）５を接続し、さらに、
インピーダンスマッチングのために、アンテナ端子３に
並列に２７ｎＨのインダクタンス素子６を接続したとこ
ろ、図２に示すように、Ｔｘ側では、３．１ｄＢ（単体
での損失＋０．８ｄＢ）となり、他方、図３に示すよう
に、Ｒｘ側では、２．７ｄＢ（単体での損失＋０．１ｄ
Ｂ）の損失となり、単体での特性からの損失の劣化が、
前述した図１９および図２０に示した場合より小さく抑
えることができた。 【００２１】ここで、Ｔｘ側の損失が比較的大きいの
は、１０ｐＦのコンデンサ５がＴｘ側ＳＡＷフィルタ２
に直列に挿入されたためで、このコンデンサ５の容量を
大きくすれば、Ｒｘ側の損失が少し大きくなる代わり
に、Ｔｘ側の損失を小さくすることができる。但し、あ
まり大容量（低インピーダンス）にすると、リアクタン
ス素子としてのコンデンサ５を挿入した効果がなくなる
ので、このようなリアクタンス素子のインピーダンス
は、少なくとも当該ＳＡＷ装置の終端インピーダンスの
１／４以上とされる。 【００２２】Ｔｘ側の損失の改善のために、図４に示す
ようにＴｘ側フィルタ２と１０ｐＦのコンデンサ５との
接続点に並列に、５６ｎＨのインダクタンス素子７をさ
らに接続し、アンテナ端子３側のインダクタンス素子６
を２７ｎＨから３３ｎＨに変更したところ、図５に示し
たように、Ｔｘ側で、２．６ｄＢの損失となり、図６に
示すように、Ｒｘ側で、２．８ｄＢの損失となり、いず
れも、単体での損失に比べて、０．２〜０．３ｄＢの劣
化に抑えられた。 【００２３】これは、Ｔｘ側に挿入した１０ｐＦのコン
デンサ５および５６ｎＨのインダクタンス素子７のよう
なリアクタンス素子の働きによるもので、図７に示すよ
うに、Ｒｘ側およびＴｘ側の各々のインピーダンス（マ
ーカ１および２）をともに５０Ωに近づけることができ
たためである。 【００２４】これに対して、図８に示すように、アンテ
ナ端子３に並列に３３ｎＨのインダクタンス素子６を接
続しながら、逆に、高周波側であるＲｘ側に、１０ｐＦ
のコンデンサ８および５６ｎＨのインダクタンス素子９
を挿入したところ、図９に示すように、Ｒｘ側およびＴ
ｘ側の各々のインピーダンス（マーカ１および２）が互
いに離れてしまい、ともに５０Ωに近づけることができ
ず、また、損失は、ともに３．８ｄＢと大きくなってし
まった。このことから、相手側のフィルタの通過帯域周
波数でのインピーダンスが低い方のフィルタ（この場合
はＴｘ側フィルタ２）に関連してリアクタンス素子を付
加するのがより効果的であることがわかる。 【００２５】なお、両方のフィルタ１および２にそれぞ
れリアクタンス素子を付加するのも効果がある。 【００２６】なお、この発明は、３つ以上のＳＡＷフィ
ルタを備えるＳＡＷ装置にも適用することができる。 【００２７】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。 【００２８】 【発明の効果】このように、この発明によれば、相異な
る通過帯域周波数特性をもつ少なくとも２つのＳＡＷバ
ンドパスフィルタの入力または出力を並列接続した、Ｓ
ＡＷ装置において、少なくとも１つのＳＡＷバンドパス
フィルタに直列に所定以上のインピーダンスを有するリ
アクタンス素子を挿入することにより、当該フィルタ側
の全体としてのインピーダンスを高めることができ、他
のＳＡＷバンドパスフィルタの負荷にならずに済み、他
のＳＡＷバンドパスフィルタの挿入損失が大きく劣化す
ることを防止できる。 【００２９】つまり、ＳＡＷ共用器において、Ｔｘ側フ
ィルタに直列にコンデンサを挿入することで、Ｒｘ帯域
周波数において、このコンデンサがリアクタンス性のイ
ンピーダンスとなってＲｘ側フィルタの負荷になること
を防止し、Ｒｘ側フィルタの挿入損失が大きく劣化する
ことを防止できる。 【００３０】また、Ｔｘ側フィルタに挿入されるリアク
タンス素子として、コンデンサに代えて、インダクタン
ス素子を用いてもよい。ただし、Ｔｘ側フィルタおよび
Ｒｘ側フィルタが通過帯域周波数で実インピーダンスを
有する場合には、インダクタンス素子が用いられると、
Ｔｘ側フィルタまたはＲｘ側フィルタのインピーダンス
が変換され、Ｌ性となり、元のインピーダンスから位相
がずれることが考えられる。したがって、この場合に
は、Ｔｘ側フィルタに挿入されるリアクタンス素子とし
て、コンデンサを用いることが好ましい。 【００３１】また、リアクタンス素子としてのコンデン
サとＴｘ側フィルタとの接続点と、アースとの間に、イ
ンダクタンス素子をさらに挿入して、共振させることに
より、Ｔｘ側フィルタの挿入損失も、同様に、大きく劣
化することを防止できる。 【００３２】また、上述のようなリアクタンス素子を付
加するのは、相手側フィルタの通過帯域周波数でのイン
ピーダンスが最も低いフィルタとするのが最も効果的で
ある。

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明の一実施の形態による２つのＳＡＷ
フィルタを並列接続した送受共用器の概略回路図であ
る。 【図２】 図１に示した送受共用器のＴｘ側の周波数特
性を示す図である。 【図３】 図１に示した送受共用器のＲｘ側の周波数特
性を示す図である。 【図４】 この発明の他の実施の形態による２つのＳＡ
Ｗフィルタを並列接続した送受共用器の概略回路図であ
る。 【図５】 図４に示した送受共用器のＴｘ側の周波数特
性を示す図である。 【図６】 図４に示した送受共用器のＲｘ側の周波数特
性を示す図である。 【図７】 図４に示した送受共用器のアンテナ端子入力
インピーダンスのスミスチャートである。 【図８】 図４に示した送受共用器の比較例となる送受
共用器の概略回路図である。 【図９】 図８に示した送受共用器のアンテナ端子入力
インピーダンスのスミスチャートである。 【図１０】 本発明に対する背景技術を用いて、２つの
ＳＡＷフィルタを単に並列接続した送受共用器の概略回
路図である。 【図１１】 本発明に対する背景技術についての実験に
用いた小電力コードレス電話用２５４ＭＨｚのＳＡＷ共
振子フィルタ単体での周波数特性を示す図である。 【図１２】 従来技術についての実験で用いた小電力コ
ードレス電話用３８０ＭＨｚのＳＡＷ共振子フィルタ単
体の周波数特性を示す図である。 【図１３】 図１１に示したフィルタの入力インピーダ
ンスのスミスチャートである。 【図１４】 図１２に示したフィルタの入力インピーダ
ンスのスミスチャートである。 【図１５】 図１１および図１３に示した特性を有する
フィルタを図１０に示した送受共用器のＴｘ側に用いた
場合の周波数特性を示す図である。 【図１６】 図１２および図１４に示した特性を有する
フィルタを図１０に示した送受共用器のＲｘ側に用いた
場合の周波数特性を示す図である。 【図１７】 図１１および図１３に示した特性を有する
フィルタをＴｘ側に用い、図１２および図１４に示した
特性を有するフィルタをＲｘ側に用いた場合の、図１０
に示した送受共用器のアンテナ端子入力インピーダンス
のスミスチャートである。 【図１８】 図１０に示した送受共用器にインピーダン
スマッチングのためのインダクタンス素子を接続してな
る送受共用器の概略回略図である。 【図１９】 図１８に示した送受共用器のＲｘ側の周波
数特性を示す図である。 【図２０】 図１８に示した送受共用器のアンテナ端子
入力インピーダンスのスミスチャートである。 【符号の説明】 １ 受信側ＳＡＷフィルタ、２ 送信側ＳＡＷフィル
タ、３ アンテナ端子、４，６，７，９ インダクタン
ス素子、５，８ コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 相異なる通過帯域周波数特性をもつ少な
   くとも２つの弾性表面波バンドパスフィルタの入力また
   は出力を並列接続した、弾性表面波装置において、 前記並列接続の接続点と前記弾性表面波バンドパスフィ
   ルタのうち最も周波数の高い弾性表面波バンドパスフィ
   ルタ以外の前記弾性表面波バンドパスフィルタとの間
   に、当該弾性表面波装置の終端インピーダンスの１／４
   以上のインピーダンスを有するリアクタンス素子とし
   て、コンデンサを挿入したことを特徴とする、弾性表面
   波装置。