JP2004032116A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の異なる通過周波数帯域を持つ弾性表面波フィルタにおいて、電極を形成する工程数を減少させ、生産性を向上させる。
【解決手段】複数の共振器型ＳＡＷフィルタの中の任意の２つの共振器型ＳＡＷフィルタにおいて、規格化膜厚差をΔ（ｈ／λ）、電極指対数差をΔＮとすると、入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極の両方に関して、−１２５００≦ΔＮ／Δ（ｈ／λ）≦−１５００が成立している。このように電極指対数を設定することで、膜厚ｈが一定のままでも通過周波数帯域が異なる共振器型ＳＡＷフィルタの各々についてＱ値を正確にそろえることができ、最適なフィルタ特性を得ることができる。
【選択図】　　　　図４

Description

【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、複数の異なる通過周波数帯域を持つ弾性表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の複数の異なる通過周波数帯域を持つ弾性表面波フィルタ（以下、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）フィルタとする）においては、互いに並列接続され、各々が異なる通過周波数帯域を持つ複数のＳＡＷフィルタを有している。そして、通過周波数帯域の各々におけるＱ値を等しくするために、ＳＡＷフィルタの各々のすだれ状電極が通過周波数帯域に応じた相似関係を保つように圧電性基板上に形成されている。すなわち、中心周波数ｆ_２の通過周波数帯域を持つＳＡＷフィルタのすだれ状電極は、中心周波数ｆ_１の通過周波数帯域を持つＳＡＷフィルタのすだれ状電極をｆ_１／ｆ_２倍した構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の複数の異なる通過周波数帯域を持つＳＡＷフィルタにおいては、通過周波数帯域の各々におけるＱ値を等しくするために、すだれ状電極の電極指幅、電極指ピッチだけでなく、膜厚についても上記の相似関係が成立している必要がある。したがって、すだれ状電極の各々の膜厚は異なるため、複数のＳＡＷフィルタを１チップ上に製造し１パッケージ化する場合でも、１回の電極を形成する工程ですべてのすだれ状電極を形成することができず、工程数が増加してしまう。このように、この従来のＳＡＷフィルタにおいては、通過周波数帯域の数に比例して電極を形成する工程数が増加してしまい、生産性が悪化してしまうという課題があった。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電極を形成する工程数を減少させ、生産性を向上させることができる弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明に係る弾性表面波フィルタは、互いに並列接続され、各々が異なる通過周波数帯域を持つ複数の共振器型弾性表面波フィルタを有することで、複数の異なる通過周波数帯域を持つ弾性表面波フィルタであって、弾性表面波を励振する入力側すだれ状電極及び該弾性表面波を検出する出力側すだれ状電極を圧電性基板上に有する共振器型弾性表面波フィルタの各々は、圧電性基板が共通であり、すべての入力側すだれ状電極及び出力側すだれ状電極の膜厚が略等しく、入力側すだれ状電極の各々の電極指対数と出力側すだれ状電極の各々の電極指対数の少なくとも一方が、通過周波数帯域が高い共振器型弾性表面波フィルタほど少なく設定されていることを特徴とする。
【０００６】
このように、入力側すだれ状電極の各々の電極指対数と出力側すだれ状電極の各々の電極指対数の少なくとも一方が、通過周波数帯域が高い共振器型弾性表面波フィルタほど少なく設定されていることにより、膜厚一定のままで通過周波数帯域が変化するときのＱ値の変化を、電極指対数の設定により補償することができる。すべての共振器型ＳＡＷフィルタにおいて膜厚が同一のときは、１回の電極を形成する工程ですべてのすだれ状電極を形成することができるので、良好なフィルタ特性を確保しながら生産性を向上させることができる。
【０００７】
本発明に係る弾性表面波フィルタは、さらに、複数の共振器型弾性表面波フィルタの中の任意の２つの共振器型弾性表面波フィルタにおいて、弾性表面波の波長で規格化された規格化膜厚差をΔ（ｈ／λ）、電極指対数差をΔＮとすると、入力側すだれ状電極及び出力側すだれ状電極の両方に関して、−１２５００≦ΔＮ／Δ（ｈ／λ）≦−１５００の関係が成立することを特徴とする。
【０００８】
このように、入力側すだれ状電極及び出力側すだれ状電極の両方に関して、−１２５００≦ΔＮ／Δ（ｈ／λ）≦−１５００の関係が成立することにより、通過周波数帯域が異なる共振器型弾性表面波フィルタの各々において、Ｑ値をさらに正確にそろえることができ、フィルタ特性をさらに改善することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る弾性表面波フィルタの構成の概略を示す平面図である。本実施形態においては、互いに並列接続された２つの共振器型ＳＡＷフィルタ１０，３０における圧電性基板２４が共通となっており、２つの共振器型ＳＡＷフィルタ１０，３０が１パッケージ化されている。
【００１１】
共振器型ＳＡＷフィルタ１０は、入力側すだれ状電極１２，１４、出力側すだれ状電極１６，１８、反射器２０，２２を圧電性基板２４上に備えている。同様に、共振器型ＳＡＷフィルタ３０は、入力側すだれ状電極３２，３４、出力側すだれ状電極３６，３８、反射器４０，４２を圧電性基板２４上に備えている。
【００１２】
入力側すだれ状電極１２，１４と出力側すだれ状電極１６，１８とが、所定の距離を隔てて圧電性基板２４上に配置され、これらのすだれ状電極の外側に反射器２０，２２が配置されている。同様に、入力側すだれ状電極３２，３４と出力側すだれ状電極３６，３８とが、所定の距離を隔てて圧電性基板２４上に配置され、これらのすだれ状電極の外側に反射器４０，４２が配置されている。ここで、共振器型ＳＡＷフィルタ１０の入力側すだれ状電極１４と出力側すだれ状電極１６、共振器型ＳＡＷフィルタ３０の入力側すだれ状電極３４と出力側すだれ状電極３６は接地されている。そして、共振器型ＳＡＷフィルタ１０の入力側すだれ状電極１２と共振器型ＳＡＷフィルタ３０の入力側すだれ状電極３２、共振器型ＳＡＷフィルタ１０の出力側すだれ状電極１８と共振器型ＳＡＷフィルタ３０の入力側すだれ状電極３８は、それぞれ共通接続されている。
【００１３】
共振器型ＳＡＷフィルタ１０は、中心周波数ｆ_１の周波数帯域の信号を通過させるフィルタ特性を有する狭帯域フィルタである。一方、共振器型ＳＡＷフィルタ３０は、中心周波数ｆ_２の周波数帯域の信号を通過させるフィルタ特性を有する狭帯域フィルタであるが、ｆ_１とｆ_２にはｆ_１＜ｆ_２という関係があり、共振器型ＳＡＷフィルタ１０の電極指幅、電極指ピッチ、開口長等の電極配置は変えず、共振器型ＳＡＷフィルタ１０をｆ_１／ｆ_２倍した構成である。このようにして、本実施形態におけるＳＡＷフィルタは、中心周波数ｆ_１、ｆ_２の２つの通過周波数帯域を持つフィルタ特性を有する。
【００１４】
本実施形態においては、共振器型ＳＡＷフィルタ１０の入力側すだれ状電極１２，１４、出力側すだれ状電極１６，１８及び共振器型ＳＡＷフィルタ３０の入力側すだれ状電極３２，３４、出力側すだれ状電極３６，３８で膜厚はすべて等しく設定されている。さらに、入力側すだれ状電極の各々の電極指対数と出力側すだれ状電極の各々の電極指対数の少なくとも一方が、通過周波数帯域が高い共振器型ＳＡＷフィルタほど少なく設定されている。すなわち、共振器型ＳＡＷフィルタ１０の入力側すだれ状電極１２，１４、出力側すだれ状電極１６，１８の電極指対数をそれぞれＮ_ｉ１、Ｎ_ｏ１とし、共振器型ＳＡＷフィルタ３０の入力側すだれ状電極３２，３４、出力側すだれ状電極３６，３８の電極指対数をそれぞれＮ_ｉ２、Ｎ_ｏ２とすると、ｆ_１＜ｆ_２であるため、Ｎ_ｉ１＞Ｎ_ｉ２、Ｎ_ｏ１＞Ｎ_ｏ２の少なくとも一方が成立する。ただし、入力側すだれ状電極の各々の電極指対数と出力側すだれ状電極の各々の電極指対数のいずれか一方が、通過周波数帯域が高い共振器型ＳＡＷフィルタほど少なく設定されている場合は、他方については、通過周波数帯域が高い共振器型ＳＡＷフィルタほど多く設定されていない方が好ましい。
【００１５】
図２は、電極指対数Ｎを一定として規格化膜厚ｈ／λ（電極膜厚ｈを弾性表面波の波長λで割った値）を変化させた場合の共振器型ＳＡＷフィルタのＱ値をシミュレーションによって解析した結果を示す図である。図２に示すように、規格化膜厚ｈ／λが変化するとＱ値も変化する。ここで、膜厚ｈが一定のまま通過周波数帯域を変化させると、波長λが変化することで規格化膜厚ｈ／λが変化するため、Ｑ値も変化する。電極指対数Ｎが一定の場合にＱ値が変化しないためには、規格化膜厚ｈ／λが変化しないように波長λの変化に応じて膜厚ｈも変化させる必要がある。しかし、通過周波数帯域に応じて膜厚ｈを変化させる場合は、１回の電極を形成する工程ですべてのすだれ状電極を形成することができず、工程数が増加して生産性が悪化してしまう。
【００１６】
図３は、規格化膜厚ｈ／λを一定として電極指対数Ｎを変化させた場合の共振器型ＳＡＷフィルタのＱ値をシミュレーションによって解析した結果を示す図である。ただし、図３においては、入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極とで電極指対数Ｎをそろえている。図３に示すように、電極指対数Ｎが変化するとＱ値も変化する。したがって、膜厚ｈが一定のまま通過周波数帯域を変化させたときの規格化膜厚ｈ／λの変化によるＱ値の変化を、電極指対数Ｎを変化させることで補償することができる。具体的には、膜厚ｈが一定で通過周波数帯域が高くなると、規格化膜厚ｈ／λは大きくなるので、図２からＱ値は大きくなる。Ｑ値の増大を補償するためには、図３から電極指対数Ｎを少なくすればよい。したがって、通過周波数帯域が高い共振器型ＳＡＷフィルタほど電極指対数を少なく設定すればよい。なお、図３では入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極とで電極指対数をそろえている場合について説明しているが、電極指対数の変化によるＱ値の変化については、入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極とで電極指対数が異なる場合、入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極のいずれか一方の電極指対数を変化させた場合でもほぼ同様の現象が成立する。
【００１７】
次に、通過周波数帯域の変化に応じた最適な電極指対数の設定方法について説明する。図４は、共振器型ＳＡＷフィルタのＱ値が一定値をとるときの規格化膜厚ｈ／λと電極指対数Ｎの関係をシミュレーションによって解析した結果を示す図である。ただし、図４においても、入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極とで電極指対数Ｎをそろえている。図４において、Ｑ値が一定となるｈ／λ−Ｎ特性の傾きの範囲は、−１２５００以上かつ−１５００以下であるので、複数の共振器型ＳＡＷフィルタの中の任意の２つの共振器型ＳＡＷフィルタにおいて、規格化膜厚差をΔ（ｈ／λ）、電極指対数差をΔＮとすると、以下の（１）式に示す関係が入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極の両方に関して成立することがさらに好ましい。したがって、図１における共振器型ＳＡＷフィルタ１０，３０においても、以下の（１）式に示す関係が成立するように、Ｎ_ｉ１、Ｎ_ｏ１、Ｎ_ｉ２、Ｎ_ｏ２の値が設定されている。
【００１８】
【数１】
−１２５００≦ΔＮ／Δ（ｈ／λ）≦−１５００　　　（１）
なお、図４では入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極とで電極指対数をそろえている場合について説明しているが、入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極とで電極指対数が異なる場合でも（１）が成立することで、Ｑ値を略一定にすることができる。
【００１９】
本実施形態においては、入力側すだれ状電極の各々の電極指対数と出力側すだれ状電極の各々の電極指対数の少なくとも一方が、通過周波数帯域が高い共振器型ＳＡＷフィルタほど少なく設定されている。ここで、膜厚ｈが一定のままで通過周波数帯域が変化すると、規格化膜厚ｈ／λが変化するためＱ値も変化するが、通過周波数帯域が高い共振器型ＳＡＷフィルタほど電極指対数を少なく設定することで、このＱ値の変化を補償することができる。すべての共振器型ＳＡＷフィルタにおいて膜厚ｈが同一のときは、１回の電極を形成する工程ですべてのすだれ状電極を形成することができるので、良好なフィルタ特性を確保しながら生産性を向上させることができる。
【００２０】
さらに、入力側すだれ状電極と出力側すだれ状電極の両方に関して（１）式が成立するように電極指対数を設定することで、通過周波数帯域が異なる共振器型ＳＡＷフィルタの各々においてＱ値を正確にそろえることができ、最適なフィルタ特性を得ることができる。
【００２１】
本実施形態においては、反射器を備えた共振器型ＳＡＷフィルタの場合について説明したが、反射器を備えず、すだれ状電極における弾性表面波の反射を利用した共振器型ＳＡＷフィルタの場合でも本発明は適用可能である。また、本実施形態においては、２つのＳＡＷフィルタを並列に備え、通過周波数帯域が２つである場合について説明したが、２つ以上のＳＡＷフィルタを並列に備え、通過周波数帯域が２つ以上であるＳＡＷフィルタの場合でも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る弾性表面波フィルタの構成の概略を示す平面図である。
【図２】電極指対数を一定として規格化膜厚を変化させた場合の共振器型弾性表面波フィルタのＱ値をシミュレーションによって解析した結果を示す図である。
【図３】規格化膜厚を一定として電極指対数を変化させた場合の共振器型弾性表面波フィルタのＱ値をシミュレーションによって解析した結果を示す図である。
【図４】共振器型ＳＡＷフィルタのＱ値が一定値をとるときの規格化膜厚と電極指対数の関係をシミュレーションによって解析した結果を示す図である。
【符号の説明】
１０，３０　共振器型ＳＡＷフィルタ、１２，１４，３２，３４　入力側すだれ状電極、１６，１８，３６，３８　出力側すだれ状電極、２０，２２，４０，４２　反射器、２４　圧電性基板。

Claims (2)

1. 互いに並列接続され、各々が異なる通過周波数帯域を持つ複数の共振器型弾性表面波フィルタを有することで、複数の異なる通過周波数帯域を持つ弾性表面波フィルタであって、
   弾性表面波を励振する入力側すだれ状電極及び該弾性表面波を検出する出力側すだれ状電極を圧電性基板上に有する共振器型弾性表面波フィルタの各々は、圧電性基板が共通であり、
   すべての入力側すだれ状電極及び出力側すだれ状電極の膜厚が略等しく、
   入力側すだれ状電極の各々の電極指対数と出力側すだれ状電極の各々の電極指対数の少なくとも一方が、通過周波数帯域が高い共振器型弾性表面波フィルタほど少なく設定されていることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
2. 請求項１に記載の弾性表面波フィルタであって、
   複数の共振器型弾性表面波フィルタの中の任意の２つの共振器型弾性表面波フィルタにおいて、弾性表面波の波長で規格化された規格化膜厚差をΔ（ｈ／λ）、電極指対数差をΔＮとすると、入力側すだれ状電極及び出力側すだれ状電極の両方に関して、
   −１２５００≦ΔＮ／Δ（ｈ／λ）≦−１５００
   の関係が成立することを特徴とする弾性表面波フィルタ。

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