JP2003124776A - 弾性表面波装置、通信装置 - Google Patents
弾性表面波装置、通信装置Info
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Abstract
善できる弾性表面波装置を提供する。 【解決手段】 弾性表面波素子1、2、3、4を、不平
衡型−平衡型変換機能を有するように設ける。平衡側の
弾性表面波素子4を平衡側出力の位相差が略180度と
なるように、入出力間の位相を180度シフトさせて設
ける。
Description
変換機能を有するフィルタ等に用いられる弾性表面波装
置及びそれを有する通信装置に関するものである。
れる高周波回路の高性能化のため、上記高周波回路を平
衡化する動きがある。この場合、上記高周波回路の回路
部品も平衡回路に対応したものが必要となる。不平衡回
路と平衡回路との相互間での変換端子を持つ回路部品と
してはバランがあるが、部品点数が増加するため、不平
衡型−平衡型変換の付加機能を有する回路部品の開発が
進められてきた。不平衡型−平衡型変換機能を有する回
路部品には振幅平衡度が0dB、位相平衡度を示す位相
差が180度に近似していることが要求される。
扱い周波数が高くなるほど、小型化が可能な弾性表面波
装置が挙げられる。上記弾性表面波装置は、図示しない
が、圧電体基板上に、一つまたは複数のくし型電極部
(インターデジタルトランスデューサ、以下、IDTと
略記する)と、IDTを左右(弾性表面波の伝搬方向に
沿った左右)から挟む2つの反射器とを、例えば弾性表
面波の伝搬方向に沿って有するものである。
により形成されており、入力した電気信号(交流)を弾
性表面波(弾性エネルギー)に変換して圧電体基板上に
伝搬させ、伝搬した弾性表面波を電気信号に変換して出
力する弾性表面波変換部として機能するものである。上
記反射器は、伝搬してきた弾性表面波を来た方向に反射
する機能を有するものである。
の長さや幅、隣り合う各すだれ状電極指の間隔、互いの
すだれ状電極指間での入り組んだ状態の対面長さを示す
交叉幅を、それぞれ設定することにより信号変換特性
や、通過帯域の設定が可能となっている。また、反射器
においては、各反射器電極指の幅や間隔を調整すること
により反射特性の設定が可能となっている。
様に不平衡型−平衡型変換機能を有する弾性表面波装置
の開発が進められ、実用化されている。フィルタ特性に
通過帯域外での大きな減衰量が要求される場合は、縦結
合形の弾性表面波素子を縦続接続した、特開平10−1
17123号公報に記載のような多段構造が用いられ
る。
する市場要求が強まっており、通過帯域外の減衰量を必
要とし、不平衡型−平衡型変換機能を有する弾性表面波
装置においてもバランス性のさらなる改善が要求されて
いる。
は、以上の課題を解決するために、圧電基板上に弾性表
面波の伝搬方向に沿って形成された複数のIDTと上記
各IDTの外側に形成された反射器とを有する弾性表面
波素子を4個以上有し、且つ不平衡型−平衡型変換機能
を有する弾性表面波装置において、平衡側出力の位相差
を略180度とするために、入出力間の位相を180度
シフトさせた前記弾性表面波素子が平衡側に配置されて
いることを特徴としている。
まり入出力間の位相を180度シフトさせた前記弾性表
面波素子を平衡側に配置することにより、平衡出力もし
くは不平衡出力のバランス性を改善できる。
素子の縦続接続が平衡接続になっていることが好まし
い。上記構成によれば、弾性表面波素子の縦続接続を平
衡接続した方が平衡出力または不平衡出力のバランス性
をより良好にできる。
表面波素子の少なくとも1個のIDTの電極指が偶数本
であることが望ましい。上記構成によれば、少なくとも
1個のIDTの電極指を偶数本とすることで、平衡出力
あるいは不平衡出力のバランス性をさらに向上できる。
素子における他のIDTにより挟まれた中央のIDTの
電極指が偶数本であることが好ましい。
を偶数本とすることで、平衡出力や不平衡出力のバラン
ス性をさらに改善できる。
ないし図13に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。図1、2に本発明の実施の形態を示す。図1は2段
4素子構成の不平衡型−平衡型変換機能を有する弾性表
面波装置の弾性表面波素子(1〜4)の概略構成図であ
る。図2は上記弾性表面波装置の配置図である。
示すように、不平衡側の弾性表面波素子1、弾性表面波
素子2は不平衡端子6に対し並列に接続されており、平
衡側の弾性表面波素子3、弾性表面波素子4は不平衡側
の各弾性表面波素子1、2に対して縦続接続されてい
る。
弾性表面波の伝播方向に沿って、入出力用IDT(1
1,21,31,41)とその両側にて挟む縦続用ID
T(12,22,32,42)とさらにその外側の両側
にて挟む反射器(13,23,33,43)とをそれぞ
れ有している。
同じ設計とし、弾性表面波素子4はこれらと位相が18
0度異なる設計としている。また、縦続接続線51と縦
続接続線52とは、及び、縦続接続線53と縦続接続線
54とはそれぞれ位相が互いに180度異なるように設
計して、各弾性表面波素子1、2と各弾性表面波素子
3、4との間の縦続接続を平衡接続とした。
位置の各縦続用IDT12、22をそれぞれ互いに接続
するものである。縦続接続線53、54は、互いに対向
する位置の各縦続用IDT32、42をそれぞれ互いに
接続するものである。
出力用IDT電極指(14,24,34,44)の本数
は偶数本である。また、縦続用IDT(12,22,3
2,42)の電極指本数は奇数本である。
計パラメータ例は、以下の通りである。中心周波数は9
00MHz、入出力用IDT電極指(14,24,3
4,44)の本数は17対(34本)、縦続用IDT
(12,22,32,42)の電極指の本数は13.5
対(27本)である。
の作用・効果について以下に説明する。図1は不平衡型
−平衡型変換機能を有する弾性表面波装置を表してい
る。平衡端子7と平衡端子8の出力信号は通過帯域にお
いて、振幅平衡度が0dB、位相平衡度を示す位相差が
180度になるように設計される。しかし、実際には振
幅平衡度が0dB、位相平衡度を示す位相差が180度
にはならない。
合、弾性表面波素子1〜4のいずれかにおいて位相反転
を行う必要があるが、位相反転素子と位相反転しない素
子とは位相以外のインピーダンスなどにも差が生じた結
果として、平衡出力においてバランス性が悪くなる。
平衡型変換機能を有する弾性表面波装置において、平衡
端子7、8間の非対称性を緩和し、上記バランス性の良
好な構造を提供するものである。
4,44)の本数を偶数とすると、位相反転してもアー
ス(接地側)とホット(信号側)の電極指数が同じであ
るため、上記非対称性が緩和される。
とを、及び、縦続接続線53と縦続接続線54とをそれ
ぞれ位相が180度、互いの間にて異なるように設計し
平衡接続することでバランス性はより一層良好となる。
(比較例)は位相反転しない素子のIDT間におけるア
ース・ホットの配置9と、位相反転素子のIDT間にお
けるアース・ホットの配置10との間での対称性が悪い
のに対し、図4のように平衡接続の場合(本実施の形
態)は位相反転しない素子のIDT間におけるアース・
ホットの配置11と位相反転素子のIDT間におけるア
ース・ホットの配置12との間での対称性が良くなるた
めである。
の各弾性表面波素子3、4において、中央の各入出力用
IDT31、41間における弾性表面波の伝播方向に沿
った中心を通り、かつ上記伝播方向に対して直交する仮
想対称線に対して、互いに隣り合う各IDT(IDT3
1と各IDT22、IDT41と各IDT42)の対面
する部分(最外電極指と、少なくとも最外電極指の内側
の電極指)の各電極指間でのアース・ホットの配置が、
対称性を確保するようにそれぞれ設けられていることが
好ましい。
ったわけではなく素子の配置方法によってもバランス性
が変化する。そこで位相反転を行う弾性表面波素子を図
1の弾性表面波素子3または弾性表面波素子4のような
平衡端子側の段に配置することでバランス性を良好にす
ることを実験で確認することができた。
平衡側に配置する場合とでは位相反転しない素子との接
続のされ方が異なり、不平衡側では並列接続され、平衡
側では直列接続されることになる。位相反転素子を不平
衡側よりも平衡側に配置することでバランス性が改善さ
れるのは、位相や振幅など各素子の特性の違いは並列接
続するより直列接続した時の方が影響は小さくなるため
である。
段接続の不平衡−平衡型変換機能を有する弾性表面波装
置において、平衡端子7、8間の非対称性を緩和しバラ
ンス性の良好な構成方法を提供できるものである。
ス特性を示している。図1の弾性表面波素子2を位相反
転素子とした比較例における、振幅平衡度を図5に、位
相平衡度を図6に示す。また、弾性表面波素子4を位相
反転素子とした本実施の形態における、振幅平衡度を図
7に、位相平衡度を図8に示す。さらに、比較し易いよ
うに、図5と図7とを合わせて表記したものを図9(図
5を破線、図7を実線)に示し、図6と図8とを合わせ
て表記したものを図10(図6を破線、図8を実線)に
示す。
域内でのバランス性は、通常、理想値からの最大変位値
の絶対値で判断され、図5ないし図10から明らかなよ
うに、位相反転素子を平衡側に設けることで、比較例の
振幅平衡度が0.24dB(図5)及び位相平衡度を示
す位相差が3.1度(図6)、本実施の形態の振幅平衡
度が0.22dB(図7)及び位相平衡度を示す位相差
が2.4度(図8)というように、上記バランス性、特
に位相平衡度が改善されていることがわかる。
平衡側の弾性表面波素子4に設けた例を挙げたが、特に
上記に限定されるものではなく、位相反転素子を平衡側
の他方の弾性表面波素子3に設けてもよい。
とした本実施の形態の変形例においても、図11(振幅
平衡度)及び図12(位相平衡度)に示すように、位相
反転素子を平衡側に設けることで、前記バランス性、特
に位相平衡度が改善されていることがわかる。
各平衡端子7、8を出力側とした例を挙げたが、逆に各
平衡端子7、8を入力側、不平衡端子6を出力側として
も、平衡→不平衡変換でのバランス性と不平衡→平衡変
換でのバランス性とは互いに等しいと考えられるので、
同様に本発明の効果は得られる。
形態に記載の弾性表面波装置を搭載した通信装置100
について説明する。
バ側(Rx側)として、アンテナ101、アンテナ共用
部/RFTopフィルタ102、アンプ103、Rx段
間フィルタ104、ミキサ105、1stIFフィルタ
106、ミキサ107、2ndIFフィルタ108、1
st+2ndローカルシンセサイザ111、TCXO
(temperature compensated crystal oscillator(温度
補償型水晶発振器))112、デバイダ113、ローカ
ルフィルタ114を備えて構成されている。Rx段間フ
ィルタ104からミキサ105へは、図13に二本線で
示したように、バランス性を確保するために各平衡信号
にて送信することが好ましい。
トランシーバ側(Tx側)として、上記アンテナ101
および上記アンテナ共用部/RFTopフィルタ102
を共用するとともに、TxIFフィルタ121、ミキサ
122、Tx段間フィルタ123、アンプ124、カプ
ラ125、アイソレータ126、APC(automaticpow
er control (自動出力制御))127を備えて構成さ
れている。
1stIFフィルタ106、TxIFフィルタ121、
Tx段間フィルタ123には、上述した本実施の形態に
記載の弾性表面波装置が好適に利用できる。
波装置が、従来と比べて、平衡出力や不平衡出力のバラ
ンス性を改善できるので、高性能化、特にGHz帯域以
上の通過(使用)帯域を備えた通信装置において小型
化、高性能化を図れるものとなっている。
に、弾性表面波素子を4個以上有し、且つ不平衡型−平
衡型変換機能を有する弾性表面波装置において、平衡側
出力の位相差を略180度とするために、入出力間の位
相を180度シフトさせた前記弾性表面波素子が平衡側
に配置されている構成である。
た、つまり入出力間の位相を180度シフトさせた前記
弾性表面波素子を平衡側に配置することにより、平衡出
力や不平衡出力のバランス性を改善できるという効果を
奏する。
略構成図である。
を示す説明図である。
いことを示す説明図である。
称性が良いことを示す説明図である。
すグラフである。
すグラフである。
幅平衡度を示すグラフである。
である。
の振幅平衡度を示すグラフである。
置の位相平衡度を示すグラフである。
面波装置の振幅平衡度を示すグラフである。
フである。
有する通信装置の要部ブロック図である。
Claims (5)
- 【請求項1】圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に沿っ
て形成された複数のくし型電極部と上記各くし型電極部
の外側に形成された反射器とを有する弾性表面波素子を
4個以上有し、且つ不平衡型−平衡型変換機能を有する
弾性表面波装置において、 平衡側出力の位相差を略180度とするために、入出力
間の位相を180度シフトさせた前記弾性表面波素子が
平衡側に配置されていることを特徴とする弾性表面波装
置。 - 【請求項2】請求項1記載の弾性表面波装置において、 前記弾性表面波素子の縦続接続が平衡接続になっている
ことを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項3】請求項1または2記載の弾性表面波装置に
おいて、 前記弾性表面波素子の少なくとも1個のくし型電極部の
電極指が偶数本であることを特徴とする弾性表面波装
置。 - 【請求項4】請求項1または2記載の弾性表面波装置に
おいて、 前記弾性表面波素子における他のくし型電極部により挟
まれた中央のくし型電極部の電極指が偶数本であること
を特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項5】請求項1ないし4の何れか1項に記載の弾
性表面波装置を有することを特徴とする通信装置。
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