JP2005295202A - Surface acoustic wave filter and duplexer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain wider and flatter attenuation outside a pass band without increasing an insertion loss. <P>SOLUTION: In a surface acoustic wave filter in which one or more series arm resonators are connected to one or more parallel arm resonators in a ladder shape, the distance between one bass bar and the tip of an electrode finger connected to another bass bar is set at a value 1λ-5λ in the IDTs of the series arm resonators 21-23, where the cycle of an electrode finger pair is λ. When the filter has two or more series arm resonators, the distance is differentiated between the two or more resonators. The cross length of the electrode fingers is a value within a range between 5λ to 20λ. This surface acoustic wave filter configures a duplexer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、弾性表面波フィルタおよびデュプレクサに係り、特に直列腕共振器と並列腕共振器とをラダー型に接続した弾性表面波フィルタ(以下、SAWフィルタという)と、該フィルタを含むデュプレクサに関する。   The present invention relates to a surface acoustic wave filter and a duplexer, and more particularly, to a surface acoustic wave filter (hereinafter referred to as a SAW filter) in which a series arm resonator and a parallel arm resonator are connected in a ladder shape, and a duplexer including the filter.

携帯電話機などの移動体通信機器では、小型かつ高機能化に適する点から、高周波帯域フィルタとしてSAWフィルタが近年広く使用されている。かかるSAWフィルタは、弾性表面波を励振する櫛形電極(インターデジタルトランスデューサ:Interdigital Transducer/以下、IDTという)と、IDTの両側に配置されてIDTで励起される弾性表面波を閉じ込める反射器とからなるSAW共振器を圧電基板上に形成し、この共振器を用い、所定の通過域を有するフィルタを構成する。   In mobile communication devices such as cellular phones, SAW filters have been widely used as high-frequency band filters in recent years because they are small and suitable for high functionality. Such a SAW filter includes a comb-shaped electrode (Interdigital Transducer / hereinafter referred to as IDT) that excites surface acoustic waves, and a reflector that is disposed on both sides of the IDT and traps the surface acoustic waves excited by the IDT. A SAW resonator is formed on a piezoelectric substrate, and a filter having a predetermined pass band is configured using this resonator.

共振器の接続構造としては、ラダー型に共振器を接続する回路構成が知られている。すなわち、このラダー型SAWフィルタは、入力端と出力端とを結ぶ直列腕と、直列腕と基準電位とを結ぶ並列腕とを有し、直列腕に直列腕共振器として一端子対SAW共振器が、並列腕に並列腕共振器として同じく一端子対SAW共振器がそれぞれ接続されている。各共振器の接続個数は、当該フィルタが目的とする特性に応じて適宜選択される。   As a resonator connection structure, a circuit configuration in which a resonator is connected in a ladder type is known. That is, this ladder-type SAW filter has a series arm connecting the input end and the output end, and a parallel arm connecting the series arm and the reference potential, and the one-pair SAW resonator as a series arm resonator in the series arm. However, a pair of SAW resonators are similarly connected to the parallel arms as parallel arm resonators. The number of connected resonators is appropriately selected according to the target characteristics of the filter.

また、このようなSAWフィルタを開示するものとして下記特許文献がある。   Further, there is the following patent document as a disclosure of such a SAW filter.

特開平11−340774号公報JP 11-340774 A 特許第3255128号公報Japanese Patent No. 3255128

ところで、帯域通過フィルタは、所定の通過帯域で挿入損失を低く抑え、かつ通過帯域外では大きな減衰が得られることが望まれる。   By the way, it is desired that the band pass filter suppresses the insertion loss in a predetermined pass band and obtains a large attenuation outside the pass band.

ところが、上記ラダー型SAWフィルタは、通過帯域の至極近傍の周波数領域では大きな減衰量を得ることが出来るものの、通過帯域から周波数が離れるに従い急激に減衰量が低下する特性がある。したがって、例えば送受信信号を分波するデュプレクサを構成する場合、減衰域の帯域幅は、通過域の帯域幅と同程度である場合が多いため、このような減衰特性では、相手方フィルタの通過帯域で十分な減衰量が得られない場合がある。   However, the ladder-type SAW filter can obtain a large attenuation in the frequency region near the extreme of the pass band, but has a characteristic that the attenuation decreases rapidly as the frequency goes away from the pass band. Therefore, for example, when configuring a duplexer that demultiplexes transmission / reception signals, the bandwidth of the attenuation band is often the same as the bandwidth of the pass band. Therefore, in such attenuation characteristics, the pass band of the counterpart filter is used. In some cases, sufficient attenuation cannot be obtained.

一方、通過帯域外におけるこのような特性を改善しようとすると、通過帯域における挿入損失が増大し、通過帯域での特性劣化を引き起こす。   On the other hand, if such characteristics outside the pass band are to be improved, the insertion loss in the pass band increases, causing characteristic deterioration in the pass band.

フィルタを形成する共振器自体の構成や接続個数・配置構成など様々な設計上の工夫がなされているが、通過帯域外で幅広くかつ高い減衰量を得ることは容易ではない。   Various design devices such as the configuration of the resonator itself forming the filter, the number of connections, and the arrangement configuration have been devised, but it is not easy to obtain a wide and high attenuation outside the passband.

また、上記特許文献1の発明は、通過帯域での減衰量周波数特性を平坦性して広帯域化を図るもので、減衰域での特性を改善できるものではない。さらに、上記特許文献2の発明は、通過帯域におけるフィルタ特性の急峻性を高めることを目的としたものである。   In addition, the invention of the above-mentioned Patent Document 1 is intended to flatten the attenuation frequency characteristic in the pass band to widen the band, and cannot improve the characteristic in the attenuation band. Furthermore, the invention of the above-mentioned Patent Document 2 aims to increase the steepness of the filter characteristics in the pass band.

したがって、本発明の目的は、挿入損失を増大させることなく通過帯域外で従来より広く平坦な減衰を得ることが可能なSAWフィルタを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a SAW filter that can obtain a broader flat attenuation outside the passband than before without increasing the insertion loss.

このような課題を解決するため、本発明の第一のSAW(弾性表面波)フィルタは、1以上の直列腕共振器と1以上の並列腕共振器とをラダー型に接続してなるSAWフィルタであって、少なくとも1つの前記直列腕共振器のIDT(インターデジタルトランスデューサ)における、一方のバスバーと、他方のバスバーに接続されている電極指の先端との距離を、電極指対の周期をλとしたときに、1λより大きくかつ5λ以下の値としたことを特徴とする。   In order to solve such a problem, the first SAW (surface acoustic wave) filter of the present invention is a SAW filter in which one or more series arm resonators and one or more parallel arm resonators are connected in a ladder shape. In the IDT (interdigital transducer) of at least one series arm resonator, the distance between one bus bar and the tip of the electrode finger connected to the other bus bar is defined as the period of the electrode finger pair λ. In this case, the value is larger than 1λ and 5λ or less.

本発明者は、ラダー型SAWフィルタについて実験・検討を行った。本発明の第一のSAWフィルタに関する上記構成、並びに下記第二および第三のSAWフィルタの各構成は、かかる実験結果(詳細は図面を参照しつつ後述する)に基づいてなされたものである。   The inventor conducted experiments and studies on a ladder-type SAW filter. The above-described configuration relating to the first SAW filter of the present invention and the configurations of the following second and third SAW filters are based on such experimental results (details will be described later with reference to the drawings).

すなわち、ラダー型SAWフィルタにおいて、直列腕共振器のIDTにおける一方のバスバーと、他方のバスバーに接続されている電極指の先端との距離(以下、ギャップ長という)を、電極指対の周期(電極指のピッチ)λより大きくすると、周波数−インピーダンス特性における反共振点の高周波側にスパイク状のピークが現れ、当該フィルタのインピーダンスが増大される。このピークは、ギャップ長を変えるとその周波数位置が変化することから、IDTのバスバーと電極指との間のギャップで発生する副次共振モードによるものと考えられる。   That is, in the ladder-type SAW filter, the distance (hereinafter referred to as the gap length) between one bus bar in the IDT of the series arm resonator and the tip of the electrode finger connected to the other bus bar is defined as the period of the electrode finger pair ( If it is larger than the pitch ([Lambda]) of the electrode fingers, a spike-like peak appears on the high frequency side of the anti-resonance point in the frequency-impedance characteristic, and the impedance of the filter is increased. This peak is considered to be due to the secondary resonance mode generated in the gap between the IDT bus bar and the electrode finger because the frequency position changes when the gap length is changed.

本発明のSAWフィルタでは、この副次共振モードによるピークを利用し、当該フィルタの通過帯域外における減衰量を増大させ、減衰域の平坦化を図る。   In the SAW filter of the present invention, the peak due to the secondary resonance mode is used to increase the attenuation outside the passband of the filter and to flatten the attenuation region.

ギャップ長と周波数との関係は、具体的には、ギャップ長を電極指対の周期λに一致させた場合(1λとした場合)には、かかる副次共振モードピーク(共振周波数)は、SAW共振器の主共振モードの反共振周波数とほぼ重なってしまい、上記インピーダンスの増加による減衰量増大の効果を得ることは出来ない。   Specifically, the relationship between the gap length and the frequency is such that when the gap length is made to coincide with the period λ of the electrode finger pair (1λ), the secondary resonance mode peak (resonance frequency) is SAW. It almost overlaps with the anti-resonance frequency of the main resonance mode of the resonator, and the effect of increasing the attenuation amount due to the increase in impedance cannot be obtained.

一方、ギャップ長を1λより大きくしていくと、上記副次共振モードのピークが高域化していく(周波数が大きい方にずれていく)。また同時に、ギャップ長が大きくなるにつれ、かかる副次共振モードピークによるインピーダンス増加量は小さくなり、5λ以上になると、副次共振モードのピークは明確に現われなくなる。また、かかる副次共振モードを発生させても、主共振モードの共振点および反共振点に影響を与えることは殆どなく、通過帯域の特性劣化は見られない。   On the other hand, when the gap length is made larger than 1λ, the peak of the secondary resonance mode becomes higher (shifts toward a higher frequency). At the same time, as the gap length increases, the amount of increase in impedance due to the secondary resonance mode peak decreases, and when it is 5λ or more, the peak of the secondary resonance mode does not appear clearly. Moreover, even if such a secondary resonance mode is generated, the resonance point and antiresonance point of the main resonance mode are hardly affected, and no deterioration in the characteristics of the passband is observed.

したがって、本発明のSAWフィルタでは、直列腕共振器のIDTのギャップ長を1λを超えかつ5λ以下の値とする。これにより、副次共振モード(導波モード)を発生させ、かつその副次共振モードの周波数位置をフィルタ減衰域の反共振点より高い周波数に設定することにより、ラダー型フィルタの減衰域に当たる部位のインピーダンスを増大させ、従来のSAWフィルタに較べより大きな通過帯域外減衰量を得る。   Therefore, in the SAW filter of the present invention, the IDT gap length of the series arm resonator is set to a value exceeding 1λ and not more than 5λ. As a result, a secondary resonance mode (waveguide mode) is generated, and the frequency position of the secondary resonance mode is set to a frequency higher than the antiresonance point of the filter attenuation region, so that the portion corresponding to the attenuation region of the ladder filter As a result, the attenuation outside the passband is larger than that of the conventional SAW filter.

本発明の第二のSAWフィルタは、前記第一のSAWフィルタにおいて、前記直列腕共振器を2以上有するとともに、該2以上の直列腕共振器のうち、第一の直列腕共振器のIDTにおける前記距離を1λより大きくかつ5λ以下の第一の値とし、第二の直列腕共振器のIDTにおける前記距離を1λより大きくかつ5λ以下の前記第一の値とは異なる第二の値とした。   The second SAW filter of the present invention has two or more series arm resonators in the first SAW filter, and the IDT of the first series arm resonator among the two or more series arm resonators. The distance is a first value greater than 1λ and less than or equal to 5λ, and the distance in the IDT of the second series arm resonator is a second value different from the first value greater than 1λ and less than or equal to 5λ. .

上述のように、ラダー型SAWフィルタにおいて直列腕共振器のIDTのギャップ長を変化させると、副次共振モードピークの周波数位置がずれていく。したがって、複数個有する直列腕共振器について各共振器のギャップ長を異なる値とすれば、減衰域において複数の副次共振モードピークを発生させることが可能となる。   As described above, when the gap length of the IDT of the series arm resonator is changed in the ladder-type SAW filter, the frequency position of the secondary resonance mode peak shifts. Therefore, if the gap length of each resonator is set to a different value for a plurality of series arm resonators, a plurality of secondary resonance mode peaks can be generated in the attenuation region.

本発明の第二のフィルタでは、上記1λより大きくかつ5λ以下の範囲内で複数の直列腕共振器のギャップ長を異なる値に設定し、これにより互いに異なる周波数の複数の副次共振モードピークを発生させ、より広い周波数領域において平坦な減衰域を形成する。   In the second filter of the present invention, the gap lengths of the plurality of series arm resonators are set to different values within the range of the above 1λ and 5λ or less, whereby a plurality of secondary resonance mode peaks having different frequencies are obtained. And a flat attenuation region is formed in a wider frequency region.

一例を述べれば、3個の直列腕共振器を含む3段のSAWフィルタを構成する場合には、第一の直列腕共振器のIDTのギャップ長を例えば2λ、第二の直列腕共振器のIDTのギャップ長を例えば3λ、第三の直列腕共振器のIDTのギャップ長を例えば4λとする。尚、かかるラダー型フィルタの段数(共振器の数)、および各ギャップ長の大きさ(例えば1.5λ、2.4λ等々、λの整数倍でなくても良い)・組合せは、これ以外にも様々に設定することが可能であり、これらに限定されるわけではない。   For example, when configuring a three-stage SAW filter including three series arm resonators, the gap length of the IDT of the first series arm resonator is 2λ, for example, The gap length of the IDT is 3λ, for example, and the IDT gap length of the third series arm resonator is 4λ, for example. The number of ladder filters (number of resonators), the size of each gap length (for example, 1.5λ, 2.4λ, etc., may not be an integral multiple of λ) and combinations are other than this. Also, various settings can be made, and the present invention is not limited to these.

本発明の第三のSAWフィルタは、前記第一または第二のSAWフィルタにおいて、前記直列腕共振器のIDTにおける電極指の交差長を、5λから20λの範囲内の値としたものである。   According to a third SAW filter of the present invention, in the first or second SAW filter, the crossing length of the electrode fingers in the IDT of the series arm resonator is set to a value in the range of 5λ to 20λ.

上記実験の結果、電極指の交差長を変えると、その変化に伴い、主共振モードに対する副次共振モードの寄与の度合いが変わることがわかった。   As a result of the above experiment, it was found that when the crossing length of the electrode fingers is changed, the degree of contribution of the secondary resonance mode to the main resonance mode is changed with the change.

すなわち、IDTの電極指の交差長を大きくしていくと、副次共振モードの周波数は変化しないが、副次共振モードによるインピーダンスの増加量が次第に小さくなる。特に、交差長が20λを超えると、かかる副次共振モードによるインピーダンス増加量が小さくなって減衰特性の改善効果が少なくなる。   That is, when the crossing length of the electrode fingers of the IDT is increased, the frequency of the secondary resonance mode does not change, but the amount of increase in impedance due to the secondary resonance mode is gradually reduced. In particular, when the crossing length exceeds 20λ, the amount of increase in impedance due to the secondary resonance mode is reduced, and the effect of improving the attenuation characteristics is reduced.

一方、逆に電極指の交差長を小さくしていくと、主共振モードの反共振インピーダンスが低下する。特に、交差長を5λより小さくした場合には、かかる主共振モードの反共振インピーダンスの劣化が大きくなる。   On the other hand, if the crossing length of the electrode fingers is reduced, the anti-resonance impedance of the main resonance mode is lowered. In particular, when the crossing length is smaller than 5λ, the deterioration of the anti-resonance impedance in the main resonance mode becomes large.

したがって、本発明の第三のSAWフィルタでは、直列腕共振器のIDTにおける電極指の交差長を5λから20λの範囲内の値に設定し、これにより上記副次共振モードによる減衰特性の改善を図る。   Therefore, in the third SAW filter of the present invention, the crossing length of the electrode fingers in the IDT of the series arm resonator is set to a value within the range of 5λ to 20λ, thereby improving the attenuation characteristics by the secondary resonance mode. Plan.

上記第一から第三のSAWフィルタを構成する圧電基板としては、例えばLiTaO基板を使用することが出来る。 As a piezoelectric substrate constituting the first to third SAW filters, for example, a LiTaO 3 substrate can be used.

本発明のデュプレクサは、前記第一から第三のいずれかのSAWフィルタを含むものである。   The duplexer of the present invention includes any one of the first to third SAW filters.

前記第一から第三のいずれかのSAWフィルタによってデュプレクサを構成することにより、相手方フィルタの通過帯域で平坦かつ高い減衰特性を有するデュプレクサを形成することが出来る。   By configuring the duplexer with any one of the first to third SAW filters, a duplexer having a flat and high attenuation characteristic in the passband of the counterpart filter can be formed.

本発明によれば、通過域における特性を劣化させることなく、通過帯域外で平坦でより大きな減衰特性を得ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain a flat and larger attenuation characteristic outside the pass band without deteriorating the characteristic in the pass band.

本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。   Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the present invention.

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態(以下、本実施形態という)を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るラダー型SAWフィルタを示すものである。
同図に示すようにこのSAWフィルタ11は、入力端子12と出力端子13とを結ぶ直列腕14に3個のSAW共振器21,22,23を設けるとともに、該直列腕14と基準電位15とを結ぶ並列腕16,17に2個のSAW共振器24,25を設け、これら直列腕共振器21〜23と並列腕共振器24,25とにより4段のラダー型SAWフィルタを構成したものである。
FIG. 1 shows a ladder-type SAW filter according to an embodiment of the present invention.
As shown in the figure, this SAW filter 11 is provided with three SAW resonators 21, 22, and 23 on a series arm 14 that connects an input terminal 12 and an output terminal 13, and the series arm 14 and a reference potential 15 Two SAW resonators 24 and 25 are provided on the parallel arms 16 and 17 connecting the two, and the series arm resonators 21 to 23 and the parallel arm resonators 24 and 25 constitute a four-stage ladder type SAW filter. is there.

かかるフィルタ11において、各SAW共振器21〜25は、図2に示すように、圧電基板上に形成した、弾性表面波を励振するIDT(Interdigital Transducer)31と、IDT31の両側に配置されてIDT31で励振される弾性表面波を閉じ込める短絡型グレーティング反射器41(図2では片側の反射器のみを示す)とを有する一端子対SAW共振器により構成する。   In the filter 11, each SAW resonator 21 to 25, as shown in FIG. 2, is arranged on both sides of an IDT (Interdigital Transducer) 31 for exciting a surface acoustic wave formed on a piezoelectric substrate, and the IDT 31. And a single-terminal pair SAW resonator having a short-circuited grating reflector 41 (only one of the reflectors is shown in FIG. 2) for confining the surface acoustic wave excited in step S2.

IDT31は、正規型IDTであり、表面波伝搬方向に沿って延びる一対のバスバー32a,32bを有する。これらバスバーのうち一方のバスバー32aには、複数本の電極指33aの一端が接続され、各電極指33aは、表面波伝搬方向と直交する方向に、すなわち他方のバスバー32bに向け延びている。同様に、他方のバスバー32bには、複数本の電極指33bの一端が接続されており、各電極指33bは、前記一方のバスバー32aに向け延びている。各電極指33a,33bは、互いに間挿し合うように配置されており、電極指の対数はこの例では80対、電極指の周期はλである。尚、図2では、電極指の対数は実際より少なく表現している。   The IDT 31 is a regular IDT, and has a pair of bus bars 32a and 32b extending along the surface wave propagation direction. One of the bus bars 32a is connected to one end of a plurality of electrode fingers 33a, and each electrode finger 33a extends in a direction orthogonal to the surface wave propagation direction, that is, toward the other bus bar 32b. Similarly, one end of a plurality of electrode fingers 33b is connected to the other bus bar 32b, and each electrode finger 33b extends toward the one bus bar 32a. The electrode fingers 33a and 33b are arranged so as to be interleaved with each other, the number of electrode fingers is 80 in this example, and the cycle of the electrode fingers is λ. In FIG. 2, the number of pairs of electrode fingers is expressed less than the actual number.

直列腕共振器21〜23の共振周波数は、並列腕共振器24,25の反共振周波数に略一致させてある。また、上記SAW共振器21〜25(IDT31および反射器41)を形成する圧電基板としては、例えばLiTaO3基板を使用することができ、電極指33a,33b、バスバー32a,32bおよび接続線路34a,34bはアルミニウムで構成する。また、後に述べる理由により、各直列腕共振器21〜23のバスバーの交差長wを、5λから20λの範囲内の値とするとともに、電極指先端と対向するバスバーとの距離(ギャップ長)Gapを、1λより大きな値とする。例えば、第一の直列腕共振器21のギャップ長を2λ、第二の直列腕共振器22のギャップ長を3λ、第三の直列腕共振器23のギャップ長を4λとする。 The resonance frequencies of the series arm resonators 21 to 23 are substantially matched to the antiresonance frequencies of the parallel arm resonators 24 and 25. Further, as the piezoelectric substrate forming the SAW resonators 21 to 25 (IDT 31 and reflector 41), for example, a LiTaO 3 substrate can be used, and electrode fingers 33a and 33b, bus bars 32a and 32b, and connection lines 34a, 34b is made of aluminum. For the reason described later, the crossing length w of the bus bars of the series arm resonators 21 to 23 is set to a value within the range of 5λ to 20λ, and the distance (gap length) Gap between the electrode finger tip and the bus bar facing the electrode fingers. Is a value larger than 1λ. For example, the gap length of the first series arm resonator 21 is 2λ, the gap length of the second series arm resonator 22 is 3λ, and the gap length of the third series arm resonator 23 is 4λ.

図3は従来の一端子対SAW共振器の周波数−インピーダンス特性を示し、図4は該従来の一端子対SAW共振器によって本実施形態と同様に4段のラダー型SAWフィルタを構成した場合の減衰特性を示す概念図である。尚、該一端子対SAW共振器では、電極指の交差長wを25λ、ギャップ長Gapを0.2λとしている。   FIG. 3 shows frequency-impedance characteristics of a conventional one-terminal-pair SAW resonator, and FIG. 4 shows a case where a four-stage ladder-type SAW filter is configured by the conventional one-terminal-pair SAW resonator as in this embodiment. It is a conceptual diagram which shows an attenuation characteristic. In the one-terminal-pair SAW resonator, the electrode finger intersection length w is 25λ, and the gap length Gap is 0.2λ.

一方、図5は本実施形態で使用する上記一端子対SAW共振器(図2)の周波数−インピーダンス特性を示し、図6は本実施形態に係るラダー型SAWフィルタ11の減衰特性を示す概念図である。また、図7は、本実施形態に係るラダー型SAWフィルタ11の減衰特性(ギャップ長Gapと減衰量との関係)を示す線図である。   On the other hand, FIG. 5 shows the frequency-impedance characteristics of the one-terminal-pair SAW resonator (FIG. 2) used in this embodiment, and FIG. 6 is a conceptual diagram showing the attenuation characteristics of the ladder-type SAW filter 11 according to this embodiment. It is. FIG. 7 is a diagram showing the attenuation characteristics (relationship between gap length Gap and attenuation) of the ladder-type SAW filter 11 according to the present embodiment.

これらの図からわかるように、直列腕共振器21〜23のIDT31におけるギャップ長Gapを0.2λから、2λ、3λ、4λ、5λと大きくしていくと、反共振点の右側(高周波側)にピークが現れ、このピークがギャップ長Gapの増大に伴い周波数の高い方に移っていく。尚、ギャップ長を1λとした場合には、当該ピークは主共振モードの反共振点とほぼ重なってしまう。また、フィルタの減衰特性(図6,図7)としては、ギャップ長Gapの増大に伴い、高域側の減衰域に下方に突出する膨らみが現れ、減衰量が増加し、減衰特性が改善される。   As can be seen from these figures, when the gap length Gap in the IDT 31 of the series arm resonators 21 to 23 is increased from 0.2λ to 2λ, 3λ, 4λ, and 5λ, the right side of the antiresonance point (high frequency side) A peak appears at this point, and this peak moves to a higher frequency as the gap length Gap increases. When the gap length is 1λ, the peak almost overlaps with the antiresonance point of the main resonance mode. Further, as the attenuation characteristics (FIGS. 6 and 7) of the filter, as the gap length Gap increases, a bulge protruding downward appears in the attenuation area on the high frequency side, the amount of attenuation increases, and the attenuation characteristics are improved. The

上記ピークは、副次共振モードによるもので、次のような原理に基づくものと考えられる。   The peak is due to the secondary resonance mode and is considered to be based on the following principle.

図8は、本実施形態の一端子対SAW共振器における導波モード(副次共振モード)の表面波の伝搬状態を示す模式図であり、上からIDT、ギャップ部およびバスバーの各領域を示している。   FIG. 8 is a schematic diagram showing the propagation state of the surface wave of the waveguide mode (secondary resonance mode) in the one-terminal-pair SAW resonator of the present embodiment, showing the IDT, gap portion, and bus bar regions from the top. ing.

同図を参照して、IDTで励振される弾性表面波は、主として電極指の配列方向(図の左右方向)に伝搬されるが、実際には該方向だけでなく、これと交差する方向(以下、横方向という)にも放射されている。一方、IDT領域、ギャップ部領域、バスバー領域の各領域における表面波の速度を、それぞれV1、V2、V3とすると、上記本実施形態の一端子対SAW共振器では、接続線路、バスバーおよび電極指の材質および膜厚が等しい場合には、V1<V2、V3<V2の関係にある。したがって、IDT領域で励振された弾性表面波の横方向成分51aは、表面波速度の異なるギャップ部領域とバスバー領域との境界によって反射し、ギャップ部領域中を伝搬する導波モード51b,51cとなる。これが、本発明で利用する上記副次共振モードであると考えられる。   Referring to the figure, the surface acoustic wave excited by the IDT is propagated mainly in the electrode finger arrangement direction (left-right direction in the figure), but in actuality, not only this direction but also the direction intersecting this ( (Hereinafter referred to as the horizontal direction). On the other hand, assuming that the velocity of the surface wave in each of the IDT region, the gap region, and the bus bar region is V1, V2, and V3, in the one-terminal pair SAW resonator of the present embodiment, the connection line, bus bar, and electrode finger If the material and film thickness are equal, V1 <V2 and V3 <V2. Therefore, the transverse component 51a of the surface acoustic wave excited in the IDT region is reflected by the boundary between the gap region and the bus bar region having different surface wave velocities, and propagates in the gap region 51b, 51c. Become. This is considered to be the secondary resonance mode used in the present invention.

尚、例えば他の設計要件から、接続線路やバスバー、電極指の材質や膜厚等が変更される場合には、例えばバスバー部の電極質量を増加したり、あるいはギャップ部のDutyを変更すること等により、上記副次共振モードのギャップ部領域への閉じ込め条件(V1<V2、V3<V2)を満たすようにし、本発明のフィルタを構成すれば良い。   For example, when the material or film thickness of the connection line, bus bar, or electrode finger is changed due to other design requirements, for example, the electrode mass of the bus bar part is increased or the duty of the gap part is changed. The filter of the present invention may be configured so as to satisfy the confinement conditions (V1 <V2, V3 <V2) in the gap region of the secondary resonance mode.

さらに、図9は、IDTの交差長wと副次共振モードとの関係を示す線図であり、ギャップ長を2λに固定して電極指の交差長を変えた場合の副次共振モードピークの変化を示すものである。尚、電極容量は同じになるよう対数にて調整した。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the IDT intersection length w and the secondary resonance mode. The peak of the secondary resonance mode peak when the gap length is fixed to 2λ and the electrode finger crossing length is changed. It shows a change. The electrode capacity was adjusted logarithmically to be the same.

同図からわかるように、交差長wを大きくしていくと、副次共振モードの周波数は変化しないが、ピークの高さ(インピーダンス)が小さくなっていく。実験の結果、交差長wを20λ以上とした場合には、副次共振モードは非常に小さくなり、上記副次共振モードによる本発明の減衰量改善効果は小さなものとなった。   As can be seen from the figure, as the crossing length w is increased, the frequency of the secondary resonance mode does not change, but the peak height (impedance) decreases. As a result of the experiment, when the crossing length w is 20λ or more, the secondary resonance mode becomes very small, and the attenuation improvement effect of the present invention by the secondary resonance mode becomes small.

さらに、副次共振モードと主共振モードとのインピーダンス比をとり、これと交差長との関係について検討を行った。結果は、下記表1および図10に示すとおりである。尚、ギャップ長が0.2λ、交差長が25λのときのインピーダンスをZref、同一周波数での副次共振モードのインピーダンスをZsubとした。   Furthermore, the impedance ratio between the secondary resonance mode and the main resonance mode was taken, and the relationship between this and the crossing length was examined. The results are as shown in Table 1 below and FIG. The impedance when the gap length is 0.2λ and the crossing length is 25λ is Zref, and the impedance of the secondary resonance mode at the same frequency is Zsub.

Figure 2005295202
Figure 2005295202

表1および図10からわかるように、交差長が20λを超えると、副次共振モードによるインピーダンス増加量は3%程度と小さくなり、減衰特性の改善効果も小さくなった。   As can be seen from Table 1 and FIG. 10, when the crossing length exceeds 20λ, the amount of increase in impedance due to the secondary resonance mode is as small as about 3%, and the effect of improving the attenuation characteristics is also reduced.

一方、逆にギャップ長を5λより小さくした場合には、主共振モードの反共振インピーダンスが劣化し、フィルタの減衰特性を損ねることとなった。   On the other hand, when the gap length is smaller than 5λ, the anti-resonance impedance of the main resonance mode is deteriorated and the attenuation characteristic of the filter is impaired.

したがって、本発明では電極指の交差長を5λから20λの範囲内に設定する。   Therefore, in the present invention, the crossing length of the electrode fingers is set within the range of 5λ to 20λ.

以上により、本実施形態のSAWフィルタでは、上記図1における直列腕共振器21〜23のIDTのギャップ長Gapを1λより大きくする。これにより、減衰量を増大させ、減衰特性を改善することが出来る。また、第一の直列腕共振器21におけるギャップ長を2λ、第二の直列腕共振器22におけるギャップ長を3λ、第三の直列腕共振器23におけるギャップ長を4λとする。これにより、減衰域を平坦化することが可能となる。尚、本発明においては、ギャップ長は1λより大きくかつ5λ以下の値であれば、他の値としても良く、第一から第三の各直列腕共振器21〜23のギャップ長について、他の数値の組み合わせとすることも可能である。   As described above, in the SAW filter of the present embodiment, the IDT gap length Gap of the series arm resonators 21 to 23 in FIG. 1 is made larger than 1λ. Thereby, the amount of attenuation can be increased and the attenuation characteristic can be improved. The gap length in the first series arm resonator 21 is 2λ, the gap length in the second series arm resonator 22 is 3λ, and the gap length in the third series arm resonator 23 is 4λ. This makes it possible to flatten the attenuation region. In the present invention, the gap length may be other values as long as it is larger than 1λ and not more than 5λ. For the gap lengths of the first to third series arm resonators 21 to 23, other values may be used. A combination of numerical values is also possible.

さらに、図11は、本発明に係るデュプレクサの一例を示すものである。このデュプレクサ71は、共通端子74に接続された互いに異なる帯域中心周波数を有する2つのSAWフィルタ72,73、すなわち低周波側フィルタ72と高周波側フィルタ73とを備えたもので、低周波側フィルタ72を前記実施形態に係るSAWフィルタ11により形成した。尚、共通端子74は、アンテナ端子に接続される。   Further, FIG. 11 shows an example of a duplexer according to the present invention. The duplexer 71 includes two SAW filters 72 and 73 connected to a common terminal 74 and having different band center frequencies, that is, a low-frequency filter 72 and a high-frequency filter 73. Was formed by the SAW filter 11 according to the embodiment. The common terminal 74 is connected to the antenna terminal.

かかるデュプレクサ71では、該低周波側フィルタ72に関し、高周波側フィルタ73の通過帯域で平坦かつ高い減衰特性を得ることが可能となる。   In such a duplexer 71, it is possible to obtain a flat and high attenuation characteristic in the pass band of the high frequency side filter 73 with respect to the low frequency side filter 72.

以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことが出来る。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, this invention is not limited to this, A various change can be made within the range as described in a claim.

例えば、直列腕共振器および並列腕共振器の配設個数(接続段数)、各ギャップ長の大きさ・組合せは、前記実施形態以外にも様々に設定することが可能である。また、本発明のSAWフィルタは、携帯電話機の送受信部のデュプレクサに使用して好適なものであるが、これに限定されるものではなく、PHSや通信機能を備えたPDA、無線LANカードその他、様々な電子通信機器に適用することが可能である。   For example, the number of series arm resonators and parallel arm resonators (the number of connection stages) and the size / combination of each gap length can be variously set in addition to the above embodiment. In addition, the SAW filter of the present invention is suitable for use in a duplexer of a transmission / reception unit of a cellular phone, but is not limited to this, a PDA having a PHS or a communication function, a wireless LAN card, etc. It can be applied to various electronic communication devices.

本発明の実施形態に係るラダー型SAWフィルタを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the ladder type SAW filter which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態のSAWフィルタで使用する一端子対SAW共振器を示す図である。It is a figure which shows the 1 terminal pair SAW resonator used with the SAW filter of this embodiment. 従来の一端子対SAW共振器の周波数−インピーダンス特性を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the frequency-impedance characteristic of the conventional one terminal pair SAW resonator. 従来のラダー型SAWフィルタの減衰特性を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the attenuation characteristic of the conventional ladder type SAW filter. 本実施形態で使用する一端子対SAW共振器の周波数−インピーダンス特性を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the frequency-impedance characteristic of the one terminal pair SAW resonator used by this embodiment. 本実施形態に係るラダー型SAWフィルタの減衰特性を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the attenuation characteristic of the ladder type SAW filter which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るラダー型SAWフィルタの減衰特性(ギャップ長と減衰量との関係)を示す線図である。It is a diagram which shows the attenuation characteristic (relationship between gap length and attenuation amount) of the ladder type SAW filter which concerns on this embodiment. 本実施形態の一端子対SAW共振器における副次共振モードの表面波の伝搬状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the propagation state of the surface wave of the secondary resonance mode in the one terminal pair SAW resonator of this embodiment. 本実施形態について、IDTの交差長と副次共振モードとの関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the crossing length of IDT, and a secondary resonance mode about this embodiment. 本実施形態について、IDTの交差長と、副次共振モードと主共振モードのインピーダンス比Zref/Zsubとの関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the crossing length of IDT, and impedance ratio Zref / Zsub of a secondary resonance mode and a main resonance mode about this embodiment. 本発明に係るデュプレクサの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the duplexer which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 ラダー型SAWフィルタ
12 入力端子
13 出力端子
21,22,23 直列腕共振器
24,25 並列腕共振器
31 IDT
32a,32b バスバー
33a,33b 電極指
34a,34b 接続線路
41 反射器
71 デュプレクサ
72 低周波側フィルタ
73 高周波側フィルタ
74 共通端子
11 Ladder type SAW filter 12 Input terminal 13 Output terminal 21, 22, 23 Series arm resonator 24, 25 Parallel arm resonator 31 IDT
32a, 32b Bus bar 33a, 33b Electrode finger 34a, 34b Connection line 41 Reflector 71 Duplexer 72 Low frequency side filter 73 High frequency side filter 74 Common terminal

Claims (5)

1以上の直列腕共振器と1以上の並列腕共振器とをラダー型に接続してなる弾性表面波フィルタであって、
少なくとも1つの前記直列腕共振器のインターデジタルトランスデューサにおける、一方のバスバーと、他方のバスバーに接続されている電極指の先端との距離を、電極指対の周期をλとしたときに、1λより大きくかつ5λ以下の値とした
ことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
A surface acoustic wave filter formed by connecting one or more series arm resonators and one or more parallel arm resonators in a ladder shape,
In the interdigital transducer of at least one series arm resonator, when the distance between one bus bar and the tip of the electrode finger connected to the other bus bar is λ, the period of the electrode finger pair is A surface acoustic wave filter having a large value of 5λ or less.
前記直列腕共振器を2以上有するとともに、
該2以上の直列腕共振器のうち、第一の直列腕共振器のインターデジタルトランスデューサにおける前記距離を1λより大きくかつ5λ以下の第一の値とし、第二の直列腕共振器のインターデジタルトランスデューサにおける前記距離を1λより大きくかつ5λ以下の前記第一の値とは異なる第二の値とした
ことを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波フィルタ。
Having two or more series arm resonators,
Among the two or more series arm resonators, the distance in the interdigital transducer of the first series arm resonator is a first value greater than 1λ and less than or equal to 5λ, and the interdigital transducer of the second series arm resonator The surface acoustic wave filter according to claim 1, wherein the distance at is a second value different from the first value greater than 1λ and less than or equal to 5λ.
前記直列腕共振器のインターデジタルトランスデューサにおける電極指の交差長を、5λから20λの範囲内の値とした
ことを特徴とする請求項1または2に記載の弾性表面波フィルタ。
3. The surface acoustic wave filter according to claim 1, wherein the crossing length of the electrode fingers in the interdigital transducer of the series arm resonator is set to a value in a range of 5λ to 20λ.
前記フィルタを構成する圧電基板が、LiTaO基板であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の弾性表面波フィルタ。 The surface acoustic wave filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the piezoelectric substrate constituting the filter is a LiTaO 3 substrate. 請求項1から4のいずれか一項に記載の弾性表面波フィルタを含むデュプレクサ。   A duplexer including the surface acoustic wave filter according to claim 1.
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