JP2006295990A

JP2006295990A - 弾性表面波高周波フィルタ

Info

Publication number: JP2006295990A
Application number: JP2006209110A
Authority: JP
Inventors: Taizo Kobayashi; 泰三小林; Kuniyuki Matsui; 邦行松井; Yasukata Hirao; 康容平尾; Kosuke Takeuchi; 孝介竹内; Kenichi Shibata; 賢一柴田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】挿入損失を減少できると同時に帯域外において高い減衰量を得ることが可能な弾性表面波高周波フィルタを提供する。
【解決手段】本発明の弾性表面波高周波フィルタは、信号線に入出力端子が直列に接続された弾性表面波共振器５２〜５４と、上記の信号線に入出力端子の一方が接続され他方が接地された弾性表面波共振器３８〜４０とから成り、弾性表面波共振器５２は、直列接続された簾状電極弾性表面波変換器８，９を具備し、弾性表面波共振器５３は、直列接続された簾状電極弾性表面波変換器１０，１１を具備し、弾性表面波共振器５４は、直列接続された簾状電極弾性表面波変換器１２，１３を具備する。そして、信号線に対し直列に接続された弾性表面波共振器５２〜５４のインピーダンスは、信号線に並列に接続された弾性表面波共振器３８〜４０のインピーダンスに比較して、４倍のインピーダンスを持つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波高周波フィルタに関する。

近年の自動車・携帯電話の急速な普及にともない、小型・高性能の高周波フィルタとして、弾性表面波高周波フィルタの必要性が高まり、既に、弾性表面波高周波フィルタの一種であるトランスバーサル型フィルタが実用化されている。

しかし、更なる特性改善課題として、低損失化を図り、整合回路を不要にすることが要望され、このため共振器型フィルタが注目されている。共振器型フィルタの構成方法は種々考えられているが、ここではその中の一つである梯子型の弾性表面波高周波フィルタ（例えば、特許文献１参照。）について説明する。

図１１は、従来の弾性表面波高周波フィルタの回路図であり、図１２はその等価回路図である。図中１０７〜１０９は信号線に並列に接続された弾性表面波共振器であり、１１０〜１１２は信号線に直列に接続された弾性表面波共振器である。上記の弾性表面波共振器１０７，１１０により第１のフィルタ機能単位が形成され、弾性表面波共振器１０８，１１１により第２のフィルタ機能単位が形成され、弾性表面波共振器１０９，１１２により第３のフィルタ機能単位が形成される。弾性表面波共振器１０７〜１１２は、二重共振特性を持つ二端子の共振器である。また、図中５０，５１は弾性表面波高周波フィルタにおける入出力端子を示す。

図１３は、弾性表面波共振器の周波数特性を理想化して示したグラフである。説明の簡略のため、ここではインピーダンスは純リアクタンスであるとし、直列接続された共振器１１０〜１１２のそれをＸ１、並列接続された共振器１０７〜１０９のそれをＸ２として示している。

さて、各々の共振器は二重共振特性を持っているので、そのインピーダンスは０及び無限大になる２つの共振周波数を持っている。仮にインピーダンスが０になる周波数を共振周波数、若しくは、共振点と呼び、インピーダンスが無限大になる周波数を反共振周波数、若しくは、反共振点と呼ぶことにする。

上記共振器１１０〜１１２の共振点と共振器１０７〜１０９の反共振点を一致させると、その周波数付近においては、共振器１１０〜１１２はＯＮ状態になり、共振器１０７〜１０９はＯＦＦ状態になるため、通過帯域となる。一方、共振器１１０〜１１２は反共振点において、ＯＦＦ状態になるため、通過帯域より高周波側に減衰極が発生する。また、共振器１０７〜１０９は共振点において、ＯＮ状態になるため、通過帯域より低周波側でも減衰極が発生する。
特開平４−８１８２３号公報

しかしながら、上記従来の弾性表面波高周波フィルタでは、図１４の周波数特性から明らかなように、高い帯域外減衰量を確保することができない。一方、高い帯域外減衰量を得ようとすると挿入損失が増加してしまう。

この解決策としては、信号線に対して直列に接続された共振器のインピーダンスの周波数特性を、信号線に並列に接続した共振器のインピーダンスの周波数特性と比較して、共振点と反共振点の周波数差を保ったまま急峻にすることが有効である。

インピーダンス特性を急峻にする方法として、例えば、簾状電極弾性表面波変換器の電極指数を減少させる方法がある。しかし、この方法ではインピーダンスの変化が低周波数側と高周波数側で非対象に発生し、共振点と反共振点の周波数が変化してしまうので、上記の目的の為には適当でない。

また、電極指の交差幅を減少させる方法がある（特開平４−８１８２３号公報参照）。しかし、電極指の交差幅を元の数分の一程度まで減少させてしまうと、電極指の端面での浮遊容量や電極表面波と電極指間接続電極との相互作用など算出困難な要因が無視できなくなり、やはり、共振点と反共振点の周波数差が変化してしまう。

本発明は、上記の事情に鑑み、信号線に対して直列に接続された共振器のインピーダンスの周波数特性を信号線に並列に接続した共振器のインピーダンスの周波数特性と比較して、共振点と反共振点の周波数差を保ったまま、急峻にすることにある。

本発明の弾性表面波高周波フィルタは、上記の課題を解決するために、信号線に入出力端子が直列に接続された第１の弾性表面波共振器と、上記の信号線に入出力端子の一方が接続され他方が接地された第２の弾性表面波共振器とから成るフィルタ機能単位を備えて成る弾性表面波高周波フィルタにおいて、上記第１の弾性表面波共振器が、簾状電極弾性表面波変換器を二つ以上直列に具備していることを特徴としている。

また、本発明の弾性表面波高周波フィルタは、信号線に入出力端子が直列に接続された第１の弾性表面波共振器と、上記の信号線に入出力端子の一方が接続され他方が接地された第２の弾性表面波共振器とから成るフィルタ機能単位を備えて成る弾性表面波高周波フィルタにおいて、上記第２の弾性表面波共振器が、簾状電極弾性表面波変換器を二つ以上並列に具備していることを特徴とする。

更に、上記構成において、フィルタ機能単位を二つ以上直列に備えてもよいものである。

上記第１の構成において、二つの簾状電極弾性表面波変換器を直列に具備した弾性表面波共振器のインピーダンスは、図１０において点線で示されるように、簾状電極弾性表面波変換器を一つだけ具備するもの（実線で示す）に比べて２倍となる。

即ち、簾状電極弾性表面波変換器を一つだけ具備する共振器のインピーダンスをＺ１（ｆ）とすると、簾状電極弾性表面波変換器を二つ直列に具備する共振のインピーダンスＺ２（ｆ）は、次の数式で示される。

このように、第１の弾性表面波共振器のインピーダンスの周波数特性は、第２の弾性表面波共振器のインピーダンスの周波数特性と比較して、共振点と反共振点の周波数差を保ったまま急峻になる。よって、挿入損失を減少できると同時に帯域外において高い減衰量を得ることが可能となる。

また、第２の構成において、二つの簾状電極弾性表面波変換器を並列に具備した弾性表面波共振器のインピーダンスは、図１０において一点鎖線で示されるように、簾状電極弾性表面波変換器を一つだけ具備するもの（実線で示す）の半分となる。

即ち、簾状電極弾性表面波変換器を一つだけ具備する共振器のインピーダンスをＺ１（ｆ）とすると、簾状電極弾性表面波変換器を二つ並列に具備する共振のインピーダンスＺ３（ｆ）は、次の数式で示される。

従って、第１の弾性表面波共振器のインピーダンスの周波数特性がそのままでも、第２の弾性表面波共振器のインピーダンスとの対比ではその勾配は急峻になるので、挿入損失を減少できると同時に帯域外において高い減衰量を確保することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、信号線に対して直列に接続された共振器のインピーダンスの周波数特性を、信号線に並列に接続した共振器のインピーダンスの周波数特性と比較して、共振点と反共振点の周波数差を保ったまま急峻にすることができるので、低挿入損失と高帯域外減衰量を同時に満足させることが可能となる。

以下、本発明をその実施例を示す図に基づいて説明する。

（実施例１）
図１に弾性表面波高周波フィルタの模式的平面図を、図２にその等価回路図を示す。

この弾性表面波高周波フィルタは、弾性表面波共振器３８，５２から成る第１のフィルタ機能単位と、弾性表面波共振器３９，５３から成る第２のフィルタ機能単位と、弾性表面波共振器４０，５４から成る第３のフィルタ機能単位とを直列に接続して成るものである。上記第１〜第３のフィルタ機能単位は、タンタル酸リチウムから成る圧電性基板１上に形成されている。

上記の弾性表面波共振器５２，５３，５４は、各々入出力端子を備え、これら入出力端子を信号線に直列に接続させている。一方、弾性表面波共振器３８，３９，４０は、その入出力端子の一方を上記の信号線に接続させ、他方を接地させている。なお、図中の５０は弾性表面波高周波フィルタにおける入力端子であり、５１が出力端子である。

上記の並列接続された弾性表面波共振器３８〜４０は、それぞれ一つの簾状電極弾性表面波変換器２，３，４と、それを挟む一対のストリップ型梯子状反射器１４，１５、１６，１７、１８，１９を備えて構成されている。

一方、信号線に直列に接続された弾性表面波共振器５２〜５４において、弾性表面波共振器５２は、直列接続された簾状電極弾性表面波変換器８，９を具備し、弾性表面波共振器５３は、直列接続された簾状電極弾性表面波変換器１０，１１を具備し、弾性表面波共振器５４は、直列接続された簾状電極弾性表面波変換器１２，１３を具備する。そして、簾状電極弾性表面波変換器８〜１３を挟むように一対のストリップ型梯子状反射器２６，２７、２８，２９、３０，３１、３２，３３、３４，３５、３６，３７が備えられている。

即ち、弾性表面波共振器５２は、直列接続された弾性表面波共振器４４，４５から成り、弾性表面波共振器５３は、直列接続された弾性表面波共振器４６，４７から成り、弾性表面波共振器５４は、直列接続された弾性表面波共振器４８，４９から成る。

上記の簾状電極弾性表面波変換器２〜４，８〜１３の電極指数は全て１００本としている。ただし、簾状電極弾性表面波変換器２〜４における電極指の交差幅は２００μｍとし、簾状電極弾性表面波変換器８〜１３における電極指の交差幅は１００μｍとしている。

また、ストリップ型梯子状反射器１４〜１９，２６〜３７の電極指数は全て１８０本としている。

上記の構成によれば、信号線に対し直列に接続された弾性表面波共振器５２〜５４のインピーダンスは、信号線に並列に接続された弾性表面波共振器３８〜４０のインピーダンスに比較して、４倍のインピーダンスを持ち、その周波数特性は急峻になる。これは、各弾性表面波共振器５２〜５４が、二つの簾状電極弾性表面波変換器４４，４５、４６，４７、４８，４９を直列に備えていることに加え、これら簾状電極弾性表面波変換器における電極指の交差幅が弾性表面波共振器３８〜４０における電極指の交差幅の半分とされているためである。

このように、共振点と反共振点が移動することなしにインピーダンス特性の勾配が急峻になるので、挿入損失を少なくできると同時に帯域外において高い減衰量を得ることができる。

図３は上記構造を有する弾性表面波高周波フィルタの周波数特性を示したグラフである。図１１の従来構造の周波数特性を示す図１４のグラフと比較すると、帯域外減衰量が２０ｄＢ以上大きくなっていることが分かる。

（実施例２）
以下、本発明の他の実施例を図４及び図５に基づき説明する。

本実施例の弾性表面波高周波フィルタは、実施例１では信号線に直列接続された弾性表面波共振器における二つの簾状電極弾性表面波変換器の各々に一対のストリップ型梯子状反射器が備えられているのに対し、この実施例では、図４に示すように、信号線に直列接続された弾性表面波共振器５２，５３，５４における二つの簾状電極弾性表面波変換器５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂが一対のストリップ型梯子状反射器２０，２１、２２，２３、２４，２５をそれぞれ共用するように構成したものである。図５は、信号線に直列接続された弾性表面波共振器の一つを拡大して示す模式的平面図である。

二つの簾状電極弾性表面波変換器５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂにおける電極指数は各々１００本であり、交差幅は１００μｍに設定されている。また、ストリップ型梯子状反射器２０，２１、２２，２３、３４，２５の電極指数は全て１８０本としている。

上記構成の弾性表面波高周波フィルタにおいても、実施例１と同様、二つの簾状電極弾性表面波変換器が直列接続された構造が得られる。従って、共振点と反共振点が移動することなしにインピーダンス特性の勾配が急峻になり、挿入損失を減少できると同時に帯域外において高い減衰量を確保することができる。更に、ストリップ型梯子状反射器を共用する構造としたので、弾性表面波共振器の形成スペースが小さくなり、弾性表面波高周波フィルタの小型化が図れることになる。

（実施例３）
本実施例の他の実施例を図６乃至図９に基づいて説明する。

図６に弾性表面波高周波フィルタの模式的平面図を、図７にその等価回路図を示す。

この弾性表面波高周波フィルタは、弾性表面波共振器８２，８５から成る第１のフィルタ機能単位と、弾性表面波共振器８３，８６から成る第２のフィルタ機能単位と、弾性表面波共振器８４，８７から成る第３のフィルタ機能単位とを直列に接続して成るものである。

上記の弾性表面波共振器８５，８６，８７は、各々入出力端子を備え、これら入出力端子を信号線に直列に接続させている。一方、弾性表面波共振器８２，８３，８４は、その入出力端子の一方を上記の信号線に接続させ、他方を接地させている。

上記の直列接続された弾性表面波共振器８５〜８７は、それぞれ一つの簾状電極弾性表面波変換器６４，６５，６６と、それを挟む一対のストリップ型梯子状反射器７６，７７、７８，７９、８０，８１を備えて構成されている。

一方、信号線に並列に接続された弾性表面波共振器８２〜８４において、弾性表面波共振器８２は、並列接続された簾状電極弾性表面波変換器５８，５９を具備し、弾性表面波共振器８３は、並列接続された簾状電極弾性表面波変換器６０，６１を具備し、弾性表面波共振器８４は、直列接続された簾状電極弾性表面波変換器６２，６３を具備する。

そして、簾状電極弾性表面波変換器５８，５９間及びその側方にはストリップ型梯子状反射器６８，６７，６９が形成され、簾状電極弾性表面波変換器６０，６１間及びその側方にはストリップ型梯子状反射器７１，７０，７２が形成され、簾状電極弾性表面波変換器６２，６３間及びその側方にはストリップ型梯子状反射器７４，７３，７５が形成されている。

即ち、信号線に並列接続される弾性表面波共振器８２〜８４は、二つの弾性表面波共振器を単に並列接続して構成されるのではなく、本来なら二つの弾性表面波共振器で四つ設けられるストリップ型梯子状反射器を三つにして弾性表面波高周波フィルタの小型化を図っている。図８には、上記信号線に並列接続された弾性表面波共振器の一つを拡大して示している。

上記の簾状電極弾性表面波変換器５８〜６６の電極指数は全て１００本としている。ただし、簾状電極弾性表面波変換器５８〜６３の交差幅は２００μｍとし、簾状電極弾性表面波変換器６４〜６６の交差幅は１００μｍとしている。

また、ストリップ型梯子状反射器６７〜８１の電極指数は全て１８０本としている。

上記の構成によれば、信号線に並列に接続された弾性表面波共振器８２〜８４は、二以上の簾状電極弾性表面波変換器を並列に具備して成り、更に、交差幅が２倍であるので、この共振器８２〜８４のインピーダンスは、簾状電極弾性表面波変換器を一つ具備するものと比較して１／４以下となる。

従って、信号線に直列接続された弾性表面波共振器８５〜８７のインピーダンスの周波数特性がそのままでも、並列接続された弾性表面波共振器８２〜８４のインピーダンスとの対比ではその勾配は急峻になる。

これにより、実施例１，２と同様、挿入損失を少なくできると同時に帯域外において高い減衰量を確保することができる。

図９は上記構造を有する弾性表面波高周波フィルタの周波数特性を示したグラフである。図１１の従来構造の周波数特性を示す図１４のグラフと比較すると、帯域外減衰量が２０ｄＢ以上大きくなっていることが分かる。

なお、以上の実施例では、弾性表面波共振器は簾状電極弾性表面波変換器を二つ備えることとしたが、それ以上備える構成でもよいことは勿論である。また、第１の弾性表面波共振器が、簾状電極弾性表面波変換器を二つ以上直列に具備し且つ第２の弾性表面波共振器が、簾状電極弾性表面波変換器を二つ以上並列に具備する構成としてもよいものである。

本発明の弾性表面波高周波フィルタの模式的平面図である。図１の弾性表面波高周波フィルタの等価回路図である。図１の弾性表面波高周波フィルタの周波数特性図である。本発明の他の実施例の弾性表面波高周波フィルタの模式的平面図である。図４の弾性表面波高周波フィルタにおける信号線に直列接続された弾性表面波共振器の一つを拡大して示す模式的平面図である。本発明の他の実施例の弾性表面波高周波フィルタの模式的回路図である。図６の弾性表面波高周波フィルタの等価回路図である。図６の弾性表面波高周波フィルタにおける信号線に並列接続された弾性表面波共振器の一つを拡大して示す模式的平面図である。図６の弾性表面波高周波フィルタの周波数特性図である。二つの簾状電極弾性表面波変換器を直列に具備した弾性表面波共振器（点線）のインピーダンスの周波数特性と、二つの簾状電極弾性表面波変換器を並列に具備した弾性表面波共振器（一点鎖線）のインピーダンスの周波数特性と、一つの簾状電極弾性表面波変換器を具備した弾性表面波共振器（実線）のインピーダンスの周波数特性を各々示すグラフである。従来の弾性表面波高周波フィルタの模式的平面図である。図１１の弾性表面波高周波フィルタの等価回路図である。弾性表面波高周波フィルタに使用する理想的二重共振型弾性表面波共振器のリアクタンスの周波数特性図である。図１１の弾性表面波高周波フィルタの周波数特性図である。

符号の説明

１タンタル酸リチウム基板
２〜４，８〜１３，５８〜６６簾状電極弾性表面波変換器
１４〜３７，６７〜８１ストリップ型梯子状反射器
３８〜４０，８２〜８４信号線に並列接続された弾性表面波共振器
５２〜５４，８５〜８７信号線に直列接続された弾性表面波共振器

Claims

信号線に直列に接続された第１の弾性表面波共振器と、前記信号線に並列に接続された第２の弾性表面波共振器とから成るフィルタ機能単位を複数有する弾性表面波高周波フィルタであって、
前記複数のフィルタ機能単位のうち前記弾性表面波高周波フィルタの入力端子に最初に接続されている前記フィルタ機能単位は、前記信号線に並列に接続された弾性表面波共振器を介することなく前記入力端子に接続されており、
前記最初に接続されている前記フィルタ機能単位内では、前記入力端子側から、２つ以上直列接続された簾状弾性表面波変換器および前記簾状弾性表面波変換器を挟む一対の反射器から成る直列腕弾性表面波共振器を具備する前記第１の弾性表面波共振器と、前記第２の弾性表面波共振器とが順に接続されていることを特徴とする弾性表面波高周波フィルタ。