JP2006086994A - 弾性表面波フィルタ装置及びそれを備えた通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通過帯域内の挿入損失が小さく、チップサイズの小さい弾性表面波フィルタ装置を提供する。
【解決手段】弾性表面波の伝播方向に沿って近接配置する少なくとも3個の櫛型電極を有し、櫛型電極列の両側に反射器を配置した第１の弾性表面波フィルタと、弾性表面波の伝播方向に沿って近接配置する少なくとも3個の櫛型電極を有し、櫛型電極列の両側に反射器を配置した第2の弾性表面波フィルタを圧電基板上に直列に接続し、第１の弾性表面波フィルタと、第２の弾性表面波フィルタの、片側の電極の電位が圧電基板上において互いに同電位になるような構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動無線端末などの通信装置に用いる弾性表面波フィルタ装置及びそれを備えた通信装置に係り、特に通過帯域内の挿入損失が小さく、且つ小型化が可能な弾性表面波フィルタ装置及びそれを備えた通信装置に関するものである。

近年、携帯電話機の高性能化に伴い、デジタルカメラや大型の液晶表示デバイスを有する携帯電話機が急速に増加の傾向にあり、携帯電話機に搭載される部品点数が増大するにつれてますますの小型な弾性表面波フィルタ装置が要求されている。

帯域外減衰量を大きくするために縦結合2重モード弾性表面波フィルタを多段縦続接続する方法がよく用いられており、各弾性表面波フィルタにおいて各々のアース電極にアースパッドが設けられている。

図11は、従来の弾性表面波フィルタ装置を説明するための電極パターン概略構成図である。同図に示すように弾性表面波フィルタ装置は、縦結合2重モード弾性表面波フィルタ101、107、113、119を備えている。

前記弾性表面波フィルタ101は圧電基板（図示せず）上に3個の櫛型電極102、103、104を励振する弾性表面波の伝搬方向に沿って近接配置し、これら櫛型電極列102、103、104の両側に反射器105、106を配置している。そして３個の櫛型電極102、103、104の相互間の音響結合によって発生する１次及び3次の振動モードを利用する構成となっている。

前記縦結合2重モード弾性表面波フィルタ107は、前記縦結合2重モード弾性表面波フィルタ101と同一の特性を有している。縦結合２重モード弾性表面波フィルタ107の配置はその弾性表面波フィルタ107の弾性表面波の伝搬方向が縦結合２重モード弾性表面波フィルタ101における弾性表面波の伝搬方向に対し平行となるように、かつ、前記伝搬方向を対称線として縦結合2重モード弾性表面波フィルタ101に対し線対称となるように、櫛型電極108、10９、110と反射器111、112が配置されている。

前記縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113は、縦結合２重モード弾性表面波フィルタ101と同一の特性を有している。縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113の配置は、縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113の弾性表面波の伝搬方向が縦結合２重モード弾性表面波フィルタ101における弾性表面波の伝搬方向に対し平行となるように、かつ、上記伝搬方向に対して垂直な方向を対称線として縦結合２重モード弾性表面波フィルタ101に対し線対称となるように、櫛型電極114、115、116と反射器117、118が配置されている。

前記縦結合２重モード弾性表面波フィルタ119は、それの弾性表面波の伝搬方向が縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113における弾性表面波の伝搬方向に対し平行となるように、かつ、前記伝搬方向を対称線として縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113に対し線対称となるようになっており、さらに、縦結合２重モード弾性表面波フィルタ119における中央の櫛型電極120について反転させており、位相を反転させた構成となるように、櫛型電極120、121、122と反射器123、124が配置されている。

図12は、従来の弾性表面波フィルタ装置におけるアースパッドの構成を示す図である。この図に示すように従来の弾性表面波フィルタ装置は、入力側櫛型電極102（114）のアース電極と出力側櫛型電極108（120）のアース電極の両方にそれぞれアースパッド128、129を接続していた。

この種の弾性表面波フィルタ装置において、アースパッドサイズは120μm×120μmで、チップサイズ（1530μm×930μm）に対して大きな面積比率を有しており、そのため従来のように各々のアース電極にアースパッドを設けることは、チップサイズの制約から小型化することは困難であった。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、挿入損失を改善し、さらにチップサイズの小型化が可能な弾性表面波フィルタ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、
圧電基板と、
その圧電基板上に、弾性表面波の伝播方向に沿って近接配置する少なくとも3個の櫛型電極を有し、これら櫛型電極列の両側に反射器を配置し、前記3個の櫛型電極間の音響結合によって発生する1次と3次の振動モードを利用する第１の弾性表面波フィルタと、
前記圧電基板上に、弾性表面波の伝播方向に沿って近接配置する少なくとも3個の櫛型電極を有し、これら櫛型電極列の両側に反射器を配置し、前記3個の櫛型電極間の音響結合によって発生する1次と3次の振動モードを利用する第２の弾性表面波フィルタとを有し、
前記第１の弾性表面波フィルタと第２の弾性表面波フィルタが前記圧電基板上に直列に接続され、この基板がパッケージに収納された弾性表面波フィルタ装置において、
前記第１の弾性表面波フィルタと、第２の弾性表面波フィルタの、片側の電極の電位が圧電基板上において互いに同電位になるような構成を有していることを特徴とするものである。

本発明は、縦結合多重モード弾性表面波フィルタ装置において、3個の櫛型電極のうち一方の外側櫛型電極の位相ともう一方の外側櫛型電極の位相を180度異ならせ、内側電極のアース電極が、2つの外側櫛型電極に対し、ちょうど中立な電位になるような構成を有し、直列に接続された櫛型電極のそれぞれのアースを共通化することにより、アースの電位を同電位にすることとアースパッドを減らすことが可能である。その結果、弾性表面波フィルタ装置の低損失化と小型化を図ることができる。

次に本発明の実施形態を、平衡−不平衡変換機能（不平衡側のインピーダンスが50Ω、平衡側のインピーダンスが150Ω）を有する900MHz帯EGSM（Extended Global System for Mobile Communication）用の受信用フィルタを例にとって説明する。

図１は、本発明の実施形態1に係る弾性表面波フィルタ装置の電極パターン概略構成図である。同図に示すように弾性表面波フィルタ装置は、例えばＬｉＴａＯ₃などからなる圧電基板（図示せず）上にパターンニングされた縦結合2重モード弾性表面波フィルタ101、107、113、119を備え、この基板がパッケージ（図示せず）に収納されている。

前記弾性表面波フィルタ101は3個の櫛型電極102、103、104を励振する弾性表面波の伝搬方向に沿って近接配置し、これら櫛型電極列102、103、104の両側に反射器105、106を配置している。そして前記３個の櫛型電極102、103、104の相互間の音響結合によって発生する１次及び3次の振動モードを利用する構成となっている。

前記縦結合2重モード弾性表面波フィルタ107は、前記縦結合2重モード弾性表面波フィルタ101と同一の特性を有している。縦結合２重モード弾性表面波フィルタ107の配置はその弾性表面波フィルタ107の弾性表面波の伝搬方向が縦結合２重モード弾性表面波フィルタ101における弾性表面波の伝搬方向に対して平行となるように、かつ、前記伝搬方向を対称線として縦結合2重モード弾性表面波フィルタ101に対し線対称となるように、櫛型電極108、10９、110と反射器111、112が配置されている。

また、縦結合2重モード弾性表面波フィルタ107は、3個の櫛型電極列の内側に位置する櫛型電極102のアース電極が、3個の櫛型電極列のうち、一方の外側に位置する櫛型電極103と1本のアース電極で、3個の櫛型電極列のうち、もう一方の外側に位置する櫛型電極104と2本のアース電極で繋げられていて、一方の外側に位置する櫛型電極103、109が接続されている信号線と、もう一方の外側に位置する櫛型電極104、110が接続されている信号線の位相が180度異なっている。

前記縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113は、縦結合２重モード弾性表面波フィルタ101と同一の特性を有している。縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113の配置は、縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113の弾性表面波の伝搬方向が縦結合２重モード弾性表面波フィルタ101における弾性表面波の伝搬方向に対して平行となるように、かつ、上記伝搬方向に対して垂直な方向を対称線として縦結合２重モード弾性表面波フィルタ101に対し線対称となるように、櫛型電極114、115、116と反射器117、118が配置されている。

前記縦結合２重モード弾性表面波フィルタ119の配置は、縦結合２重モード弾性表面波フィルタ119の弾性表面波の伝搬方向が縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113における弾性表面波の伝搬方向に対し平行となるように、かつ、前記伝搬方向を対称線として縦結合２重モード弾性表面波フィルタ113に対して線対称となるようになっており、さらに、縦結合２重モード弾性表面波フィルタ119における中央の櫛型電極120について反転させており、位相を反転させた構成となるように、櫛型電極120、121、122と反射器123、124が配置されている。図中の125は不平衡入力端子、126は平衡出力端子1、127は平衡出力端子2である。

本実施形態の場合、入力側櫛型電極102、114のアース電極と出力側櫛型電極108、120のアース電極が圧電基板上で接続されている。

このように、第1の弾性表面波フィルタ101の入力側櫛型電極102、114のアース電極と出力側櫛型電極108、120のアース電極が圧電基板上で同電位になるようにアースパッドを1つにして接続することで、図2、図3に示すように925MHzでは従来例の1.89dBから実施形態1の1.78dBと0.11dB挿入損失が改善された。また、960MHzでは従来例の1.84dBから実施形態１の1.83dBと0.01dB挿入損失され、通過帯域内全体では従来例の1.91dBから実施形態１の1.88dBと挿入損失が改善された。角型比に対しても従来例の1.176から実施形態1の1.168へ0.008だけ急峻化された。また実施形態1によってチップエリアが1,530μm×930μmから1,410μm×930μmと約7.8％小さくすることができた。

図4は、本発明の実施形態2に係る弾性表面波装置の電極パターン概略構成図である。本実施形態の場合、同図に示すように入力側櫛型電極102、114のアース電極のみにアースパッドが接続されている。

図5は、本発明の実施形態3に係る弾性表面波装置の電極パターン概略構成図である。本実施形態の場合、同図に示すように出力側櫛型電極108、120のアース電極のみにアースパッドが接続されている。

図6は、本発明の実施形態4に係る弾性表面波装置の電極パターン概略構成図である。本実施形態の場合、同図に示すように入力側櫛型電極102、114のアース電極と出力側櫛型電極108、120のアース電極の両方にアースパッドが接続されていない。

図7は、本発明の実施形態2〜４と従来の弾性表面波フィルタ装置の周波数特性（通過特性）を比較して示す図である。この結果より各弾性表面波フィルタにおいて全てのアース電極にアースパッドを直接接続した方が、挿入損失を小さくできることが分かる。

この原因を推定すると、図12に示すように第1の弾性表面波フィルタ101と第2の弾性表面波フィルタ107が接続されている信号線と、第1の弾性表面波フィルタ101の入力側櫛型電極102、114のアース電極と出力側櫛型電極108、120のアース電極に接続されているアースパッド128、129の間に生じる浮遊容量が図8に示すようにアースパッド130を1つにして接続することによって低減できたと考えられる。

図9は、本発明の実施形態5に係る弾性表面波フィルタ装置の電極パターン概略構成図であり、
この弾性表面波フィルタ装置は不平衡入力−不平衡出力の構成となっている。この場合においても弾性表面波フィルタ101と弾性表面波フィルタ107を縦続接続で、第1の弾性表面波フィルタの入力側櫛型電極102と出力側櫛型電極108を圧電基板上で直接接続することにより、本発明の効果が得られる。

図10は、前記実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置を備えた移動無線端末のブロック図である。この通信装置のレシーバ側は、アンテナ1、アンテナ共用器2、増幅器3、Ｒｘ段間フィルタ4、ミキサ5、１ｓｔＩＦフィルタ6、ミキサ7、２ｎｄフィルタ8、１ｓｔ＋２ｎｄローカルシンセサイザ9、水晶発信器10、デバイダ11、ローカルフィルタ12などから構成されている。

トランシーバ側は、ＴｘＩＦフィルタ13、ミキサ14、Ｒｘ段間フィルタ15、増幅器16、カプラ17、自動出力制御部１8、アイソレータ19、アンテナ共用器2、アンテナ1などから構成されている。

前記Ｒｘ段間フィルタ4、１ｓｔＩＦフィルタ6、２ｎｄフィルタ8、ＴｘＩＦフィルタ13、Ｒｘ段間フィルタ15に前記実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置が適用される。

本発明の実施形態1に係る弾性表面波フィルタ装置の電極パターン概略構成図である。 本発明の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置と従来の弾性表面波フィルタ装置の周波数特性（通過特性）を比較して示す図である。 本発明の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置と従来の弾性表面波フィルタ装置の周波数特性（通過特性）を比較して示す図である。 本発明の実施形態2に係る弾性表面波フィルタ装置の電極パターン概略構成図である。 本発明の実施形態3に係る弾性表面波フィルタ装置の電極パターン概略構成図である。 本発明の実施形態4に係る弾性表面波フィルタ装置の電極パターン概略構成図である。 本発明の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置と従来の弾性表面波フィルタ装置の周波数特性（通過特性）を比較して示す図である。 本発明の実施形態に係る弾性表面波フィルタのアースパッドの構成を示す図である。 本発明の実施形態5に係る弾性表面波フィルタ装置の電極パターン概略構成図である。 本発明の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置を備えた移動無線端末のブロック図である。 従来の弾性表面波フィルタ装置の電極パターン概略構成図である。 従来の弾性表面波フィルタのアースパッドの図である。

符号の説明

101、107、113、119：縦結合2重モード弾性表面波フィルタ、
102、103、104、108、10９、110、114、115、116、120、121、122：櫛型電極、
105、106、111、112、117、118、123、124：反射器、
125：入力端子、
126：出力端子1、
127：出力端子2、
130：アースパッド。

Claims (7)

1. 圧電基板と、
   その圧電基板上に、弾性表面波の伝播方向に沿って近接配置する少なくとも3個の櫛型電極を有し、これら櫛型電極列の両側に反射器を配置し、前記3個の櫛型電極間の音響結合によって発生する1次と3次の振動モードを利用する第１の弾性表面波フィルタと、
   前記圧電基板上に、弾性表面波の伝播方向に沿って近接配置する少なくとも3個の櫛型電極を有し、これら櫛型電極列の両側に反射器を配置し、前記3個の櫛型電極間の音響結合によって発生する1次と3次の振動モードを利用する第２の弾性表面波フィルタとを有し、
   前記第１の弾性表面波フィルタと第２の弾性表面波フィルタが前記圧電基板上に直列に接続され、この基板がパッケージに収納された弾性表面波フィルタ装置において、
   前記第１の弾性表面波フィルタと、第２の弾性表面波フィルタの、片側の電極の電位が圧電基板上において互いに同電位になるような構成を有していることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
2. 請求項1記載の弾性表面波フィルタ装置において、前記第１の弾性表面波フィルタのアース電極と、第２の弾性表面波フィルタのアース電極が共通のパッドに接続されて、そのパッドがパッケージのアースに接続されていることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
3. 請求項2記載の弾性表面波フィルタ装置において、前記第１の弾性表面波フィルタの入力側櫛型電極のアース電極と、第２の弾性表面波フィルタの出力側櫛型電極のアース電極が共通のパッドに接続されてことを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
4. 請求項3記載の弾性表面波フィルタ装置において、前記第1の弾性表面波フィルタの入力側櫛型電極におけるアース電極が第1の弾性表面波フィルタの出力側櫛型電極におけるアース電極と直接接続され、第2の弾性表面波フィルタの入力側櫛型電極におけるアース電極が第2の弾性表面波フィルタの出力側櫛型電極におけるアース電極と直接接続されていることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
5. 請求項3記載の弾性表面波フィルタ装置において、前記第1の弾性表面波フィルタと第2の弾性表面波フィルタが弾性表面波の伝搬方向を対称線として線対称になっていることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
6. 請求項１記載の弾性表面波フィルタ装置において、前記第1の弾性表面波フィルタのうち、一方の出力側櫛型電極の位相と、もう一方の出力側櫛型電極の位相が180度異なることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
7. 請求項１ないし6記載の弾性表面波フィルタ装置を備えたことを特徴とする通信装置。

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