JP2005323298A - 平衡型弾性表面波フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 平衡型の縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタの保証減衰量を改善する手段を得る。
【解決手段】 縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタであって、両外側のＩＤＴ電極の一方の側の櫛形電極を圧電基板上に形成したリード電極で接続すると共に入力端子に接続し、他方の櫛形電極を接地し、中央に配置した２つのＩＤＴ電極の一方を他方に対して位相関係が１８０度異なるように電極指を接続し、且つこれら２つのＩＤＴ電極を並列接続し、前記リード電極と反対側にある中央の２つのＩＤＴ電極の櫛形電極よりそれぞれ平衡出力を取り出して平衡型弾性表面波フィルタを構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は平衡型弾性表面波フィルタに関し、特に保証減衰量を改善した平衡型弾性表面波フィルタに関するものである。

近年、弾性表面波フィルタ（以下、ＳＡＷ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。最近の携帯電話機ではデジタル回路とアナログ回路とを非常に小さな空間に収容するため、発生するノイズを低減すると共に他の回路からのノイズを極力避けるようにすることが重要である。このため、ＲＦ回路、ＩＦ回路の入出力回路を平衡型化してノイズを低減する手段が採用され、それに伴いＲＦ及びＩＦ回路等に用いられるデバイスにも平衡型化が要求されている。

図６はＲＦ回路に用いられる２段縦続接続型の縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタ（以下、二重モードＳＡＷフィルタと称す）の構成を示す図で、アンテナに接続する側（ＩＮ）は不平衡回路、ＩＣ回路に接続する側（ＯＵＴ１−ＯＵＴ２）は平衡回路として構成した例である。圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極２１、２２、２３を近接配置すると共に、該ＩＤＴ電極２１、２２、２３の両側にグレーティング反射器（以下、反射器と称す）２４、２５を配設して第１の二重モードＳＡＷフィルタＦ１を形成する。ここで、ＩＤＴ電極２１、２２、２３はそれぞれ互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極から形成されている。さらに、同一圧電基板上に第１の二重モードＳＡＷフィルタＦ１と同様に、ＩＤＴ電極２１’、２２’、２３’、反射器２４’、２５’からなる第２の二重モードＳＡＷフィルタＦ２を形成し、第１及び第２の二重モードＳＡＷフィルタＦ１、Ｆ２を縦続接続してＳＡＷフィルタを構成する。
図６では入力側を不平衡入力とするためＩＤＴ電極２２’の一方のくし形電極を入力端子ＩＮ（Ｐｏｒｔ１）に、他方のくし形電極を接地する。そして、出力側を平衡出力とするためＩＤＴ電極２２の一方のくし形電極を出力端子ＯＵＴ１（Ｐｏｒｔ２）に、他方のくし形電極を出力端子ＯＵＴ２（Ｐｏｒｔ３）に接続する。ここで、二重モードＳＡＷフィルタを２段縦続接続してＳＡＷフィルタを構成したのは減衰傾度、保証減衰量を増して要求される規格を満たすためである。

Ｗ−ＣＤＭＡ方式のＲＦフィルタを想定して、中心周波数を１ＧＨｚ帯に設定し、圧電基板は３８．７°Ｙ−ＸＬｉＴａＯ_３、中央のＩＤＴ電極の対数は２０対、両側のＩＤＴ電極の対数は１４．５対、交差幅４５λ（λは波長）、反射器の本数はそれぞれ１００本、電極膜厚は８％λとして、図６に示した不平衡−平衡型二重モードＳＡＷフィルタの諸特性をシミュレーションにより求めた。図６のポート１を入力、ポート２、３をそれぞれ出力とした３ポートｓパラメータを用い、ポート１からポート２への伝送量ｓ２１と、ポート１からポート３への伝送量ｓ３１とを求めた。
図７の（ａ）は通過域の近傍の減衰特性、（ｂ）は広帯域の減衰特性を示す図である。また、図８（ａ）、（ｂ）は伝送量ｓ２１とｓ３１との振幅の差、即ち振幅平衡度（ｄＢ）を示す図で、（ａ）は通過域近傍の振幅平衡度、（ｂ）は広帯域の振幅平衡度である。図８（ｃ）、（ｄ）は伝送量ｓ２１とｓ３１との位相の差、即ち位相平衡度（ｄｅｇ）を示す図で、（ａ）は通過域近傍の位相平衡度、（ｂ）は広帯域の位相平衡度である。
周知のように振幅平衡度が０（ｄＢ）に近いほどＳＡＷフィルタのポート２−ポート３間の平衡度が良く、帯域外の位相平衡度（ｄｅｇ）が０（ｄｅｇ）に近接しているものが良い。

図６に示した平衡型ＳＡＷフィルタの減衰特性を改善するものとして、特開２００２−３３００５３、特開２００３−２０９４５６等が開示されている。前者の特許は図９に示すように、図６の構成においてポート３（ＯＵＴ２）の周囲を囲むように電極２６を形成し、該電極２６を接地する構成となっている。このような構成とすることにより、二重モードＳＡＷフィルタＦ１とＦ２とを縦続接続するリード電極２７、２７’からの影響を減少させ、ＳＡＷフィルタの平衡度を改善することができる。

図１０は図９の構成のＳＡＷフィルタの減衰特性で、図１０（ａ）は通過域の近傍の減衰特性、（ｂ）は広帯域の減衰特性を示す図である。図７と比べて通過域近傍の減衰量、広帯域の減衰量とも改善されることが分かる。図１１（ａ）、（ｂ）は図９の構成のＳＡＷフィルタの通過域近傍及び広帯域の振幅平衡度（ｄＢ）である。また、図１１（ｃ）、（ｄ）は通過域近傍及び広帯域の位相平衡度（ｄｅｇ）である。図８と図１１とを比較すると位相平衡度が大きく改善され、そのことが減衰特性の改善に大きく寄与していることがわかる。

さらに、平衡型ＳＡＷフィルタの減衰特性を改善するものとして、図１２に示す構成のＳＡＷフィルタが提案されている。この構成は図６の構成において、二重モードＳＡＷフィルタＦ１の中央のＩＤＴ電極２２を、その中央で二分割してＩＤＴ電極２８ａ、２８ｂを形成し、ＩＤＴ電極２８ａ、２８ｂの位相関係が１８０度異なるように電極指を配置し、且つこれらのＩＤＴ電極２８ａ、２８ｂを直列接続して構成する。このような構成にすると平衡出力ＯＵＴ１、ＯＵＴ２ともＩＤＴ電極２８ａ、２８ｂの、圧電基板の中央に対して外寄りの櫛形電極から取り出すことができ、電極パターンも対称に構成することが可能となり、平衡型ＳＡＷフィルタの減衰特性が改善される。
特開２００２−３３００５３号公報 特開２００３−２０９４５６号公報

しかしながら、図９の構成では平衡出力の保証減衰量が若干不足であり、図１２の構成では平衡出力側の出力インピーダンスが、図６の構成の出力インピーダンスの４倍となり、次段のＩＣ回路とのマッチングに適さないという問題があった。

本発明は、保証減衰量を改善するため、圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って４つのＩＤＴ電極を近接して配置すると共に、該４つのＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設した縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタであって、両外側のＩＤＴ電極の一方の側の櫛形電極をそれぞれ接地すると共に、他方の側の櫛形電極同志を圧電基板１上に形成したリード電極にて接続し、これと入力端子と接続し、中央に配置した２つのＩＤＴ電極の一方を他方に対して位相関係が１８０度異なるように電極指を配置し、且つこれら２つのＩＤＴ電極を並列接続し、前記リード電極と反対側にある中央の２つのＩＤＴ電極の櫛形電極よりそれぞれ平衡出力を取り出して平衡型弾性表面波フィルタを構成することを特徴とする。

本発明の二重モードＳＡＷフィルタは、中央のＩＤＴ電極を２つに分割し、互いの位相関係を１８０度異なるようにし、且つ２つのＩＤＴ電極を並列接続して構成するため、振幅平衡度及び位相平衡度を改善できるので、保証減衰量を大きく改善できるという利点がある。

図１は本発明に係る平衡型二重モードＳＡＷフィルタの実施の形態の概略図を示す平面図であって、圧電基板１の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って４つのＩＤＴ電極２、３ａ、３ｂ、４を近接して配置すると共に、該４つのＩＤＴ電極２、３ａ、３ｂ、４の両側に反射器５ａ、５ｂを配設する。そして、ＩＤＴ電極２、４の圧電基板１の中央に対して外寄りに位置する（図中上部）櫛形電極をそれぞれ接地すると共に、他方の櫛形電極同志を圧電基板１上に形成したリード電極にて接続し、入力端子ＩＮ（ｐｏｒｔ１）と接続する。さらに、中央に配置した２つのＩＤＴ電極３ａ、３ｂの一方を他方に対して位相関係が１８０度異なるように電極指を配置し、且つＩＤＴ電極３ａ、３ｂを並列接続し、圧電基板１の中央に対して外寄りに位置するＩＤＴ電極３ａ、３ｂの櫛形電極（図中上部）をそれぞれ平衡出力ＯＵＴ１（ｐｏｒｔ２）、ＯＵＴ２（ｐｏｒｔ３）に接続して、平衡型二重モードＳＡＷフィルタを構成する。

つまり、中央のＩＤＴ電極３ａの電極指上にはある瞬間に図中左から＋、−、＋、−の電荷が生じ、図中上部の櫛形電極には「＋」の電荷が、図中下部の櫛形電極には「−」の電荷が発生する。このとき、中央のＩＤＴ電極３ｂの電極指上には左から＋、−、＋、−の電荷が生じ、図中上部の櫛形電極には「−」の電荷が、図中下部の櫛形電極には「＋」の電荷が発生する。そこで、ＩＤＴ電極３ａの上部の櫛形電極とＩＤＴ電極３ｂの下部の櫛形電極とを接続し、ＩＤＴ電極３ａの下部の櫛形電極とＩＤＴ電極３ｂの上部の櫛形電極とを接続して、ＩＤＴ電極３ａ、３ｂを並列接続した平衡型出力を構成する。
ＩＤＴ電極３ａ、３ｂを並列接続する手法としてはワイヤボンディングを用いても構成してもよいが、小型化、低コスト化を図るにはＳＡＷフィルタを収容するパッケージの積層基板に予め接続用のリード電極パターンを形成しておけばよい。即ち、セラミックパッケージは複数のセラミック基板を積層して形成するので、一層のセラミック基板にはＩＤＴ電極３ａの上部の櫛形電極とＩＤＴ電極３ｂの下部の櫛形電極とを接続するためのリード電極を形成し、他の一層にはＩＤＴ電極３ａの下部の櫛形電極とＩＤＴ電極３ｂの上部の櫛形電極とを接続するためのリード電極を形成したセラミックパッケージ用い、ＳＡＷフィルタをこれにフリップチップ実装すれば、ＩＤＴ電極３ａ、３ｂの並列接続が容易に構成できる。

本発明の特徴は二重モードＳＡＷフィルタの中央の２つのＩＤＴ電極３ａ、３ｂの位相関係を１８０度異なるように電極指を配置し、且つこれらのＩＤＴ電極３ａ、３ｂを並列接続することにより、二重モードＳＡＷフィルタの平衡側出力インピーダンスを、入力側のインピーダンスと同じとしたところにある。つまり、図１２のＩＤＴ電極２８ａ、２８ｂを直列接続して構成した場合は前述したように入力インピーダンスは４倍程度異なるのに対し、本発明では入出力インピーダンスを同一にすることができるのである。そして、平衡出力ＯＵＴ１、ＯＵＴ２を圧電基板１の外寄りから取り出すことが出来るので、接続用のリード電極（ホットライン）より離して配設できるし、電極パターンも対称構成とすることが可能であるので、振幅平衡度（ｄＢ）、位相平衡度（ｄｅｇ）を改善することがで、減衰特性を改善することができた。

図２は第２の実施の形態の構成を示す平面図であって、圧電基板上１に図１で示した平衡型二重モードＳＡＷフィルタＦ１を形成すると共に、該平衡型二重モードＳＡＷフィルタＦ１と併置して、同一基板１上に３つのＩＤＴ電極６、７、８とその両側にグレーティング反射器９ａ、９ｂを配置して構成する二重モードＳＡＷフィルタＦ２を形成し、二重モードＳＡＷフィルタＦ１、Ｆ２を縦続接続してＳＡＷフィルタを構成する。ＩＤＴ電極７の圧電基板１の外寄りの櫛形電極（図中下部）を入力端子ＩＮに接続すると共に、他方の櫛形電極を接地し、ＩＤＴ電極６、８とＩＤＴ電極２、３との圧電基板１の中央寄りの櫛形電極同志を、圧電基板１上に形成したリード電極にて導通し、入力不平衡−出力平衡型のＳＡＷフィルタを構成する。

図３は、図７の場合と同じパラメータを用いてシミュレーションにより求めた減衰特性で、同図（ａ）は通過域近傍の減衰特性、同図（ｂ）は広帯域の減衰特性である。ただし、図２の中央のＩＤＴ電極３ａ、３ｂはそれぞれ１０対で、合計２０対である。図３の実線が本発明になるＳＡＷフィルタの減衰特性、破線は比較のために重ね書きした図１０で示した減衰特性である。この図から明らかなように、本発明のＳＡＷフィルタは従来のＳＡＷフィルタの減衰特性を大きく改善されていることが分かる。

図４は振幅平行度（ｄＢ）特性で、同図（ａ）は通過域近傍の振幅平衡度、同図（ｂ）は広帯域の振幅平衡度を示す図である。この図も図１１（ａ）、（ｂ）と比較すると広範囲の周波数で０（ｄＢ）に近接し、振幅平衡度が大きく改善されていることが分かる。
図５は位相平衡度（ｄｅｇ）特性で、同図（ａ）は通過域近傍の位相平衡度、同図（ｂ）は広帯域の振幅平衡度を示す図である。この図も図１１（ｃ）、（ｄ）と比較すると帯域外の周波数で０（ｄｅｇ）に近接し、位相平衡度が大きく改善されていることが分かる。

以上では縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタについて説明したが、１次−５次二重モードＳＡＷフィルタ、１次−３次−５次多重モードＳＡＷフィルタ等に適用してもよく、その場合には中央に配置するＩＤＴ電極をニ分割し、一方のＩＤＴ電極を他方に対して位相関係が１８０度異なるように電極指を配置し、これらを並列接続すれば良い。
また、平衡側出力ＯＵＴ１−ＯＵＴ２のインピーダンスを入力側のインピーダンスより大きくする場合には、ＩＤＴ電極３ａ、３ｂの一部を間引きすればよい。

本発明に係る平衡型縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタの構造を示した概略平面図である。 本発明に係る平衡型縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタと縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタとを縦続接続して構成したフィルタである。 減衰特性を示す図で、（ａ）は通過域近傍の減衰特性、（ｂ）は広帯域の減衰特性を示す図である。 振幅平衡度を示す図で、（ａ）は通過域近傍の振幅平衡度、（ｂ）は広帯域の振幅平衡度を示す図である。 位相平衡度を示す図で、（ａ）は通過域近傍の位相平衡度、（ｂ）は広帯域の位相平衡度を示す図である。 従来の平衡型縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタの構造を示した概略平面図である。 減衰特性を示す図で、（ａ）は通過域近傍の減衰特性、（ｂ）は広帯域の減衰特性を示す図である。 （ａ）は通過域近傍の振幅平衡度、（ｂ）は広帯域の振幅平衡度、（ｃ）は通過域近傍の位相平衡度、（ｄ）は広帯域の位相平衡度を示す図である。 従来の平衡型縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタの構造を示した概略平面図である。 減衰特性を示す図で、（ａ）は通過域近傍の減衰特性、（ｂ）は広帯域の減衰特性を示す図である。 （ａ）は通過域近傍の振幅平衡度、（ｂ）は広帯域の振幅平衡度、（ｃ）は通過域近傍の位相平衡度、（ｄ）は広帯域の位相平衡度を示す図である。 従来の平衡型縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタの構造を示した概略平面図である。

符号の説明

１ 圧電基板
２、３ａ、３ｂ、４、６、７、８ ＩＤＴ電極
５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂ グレーティング反射器
Ｆ１、Ｆ２ 二重モードＳＡＷフィルタ

Claims (3)

1. 圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って４つのＩＤＴ電極を近接して配置すると共に、該４つのＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設した縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタであって、
   両外側のＩＤＴ電極の一方の側の櫛形電極をそれぞれ接地すると共に、他方の側の櫛形電極同志を圧電基板１上に形成したリード電極にて接続し、これを入力端子とし、
   中央に配置した２つのＩＤＴ電極の一方は他方に対して位相関係が１８０度異なるように電極指を配置したものであり、且つこれら２つのＩＤＴ電極を並列接続し、前記リード電極と反対側にある中央の２つのＩＤＴ電極の櫛形電極よりそれぞれ平衡出力を取り出したことを特徴とする平衡型弾性表面波フィルタ。
2. 圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って４つのＩＤＴ電極を近接して配置すると共に、該４つのＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設した第１の縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタと、
   前記第１の縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタと併置して３つのＩＤＴ電極を近接して配置すると共に、これらのＩＤＴ電極の両側にグレーティング反射器を配設した第２の縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタとを縦続接続し、
   第１及び第２の縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタの両外側のＩＤＴ電極の圧電基板の中央に対して外寄りにある櫛形電極をそれぞれ接地し、第２の縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタの中央のＩＤＴ電極の一方の櫛型電極を入力端子、他方を接地し、
   第１の縦結合１次−３次二重モードＳＡＷフィルタの中央に配置した２つのＩＤＴ電極の一方は他方に対して位相関係が１８０度異なるように電極指を配置したものであり、且つこれら２つのＩＤＴ電極を並列接続し、圧電基板に対して外寄りにある中央の２つのＩＤＴ電極の櫛形電極よりそれぞれ平衡出力を取り出したことを特徴とする平衡型弾性表面波フィルタ。
3. リード電極パターンを積層セラミック基板を用いて配線し、ＳＡＷフィルタをフリップチップ実装することにより並列接続構成を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の平衡型弾性表面波フィルタ。
   
   
   
   

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