JP2009010448A

JP2009010448A - 弾性波フィルタ装置

Info

Publication number: JP2009010448A
Application number: JP2007167139A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Nishimura; 和紀西村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】本発明は、主として無線通信機器にて使用される弾性波フィルタ装置に関して、平衡度の劣化を抑制することを目的とする。
【解決手段】本発明は、圧電基板１と、この圧電基板１上に設けられた縦モード結合型フィルタ６とを備え、前記縦モード結合型フィルタ６は前記圧電基板１の伝播方向に配置された一対の反射器３と、この反射器間に併設された複数の櫛形電極からなり、前記複数の櫛形電極のうち所定の櫛形電極２ｂが配置された前記圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種無線通信機器等に用いられる弾性波フィルタ装置に関する。

現在、携帯電話などの無線通信機器におけるＲＦ回路ブロックに用いられる弾性波フィルタ装置は、不平衡型アンテナと平衡型増幅器との間に配置されることが多く、平衡−不平衡変換機能を搭載するバランス型弾性波フィルタ装置の開発が進められている。

そして、このバランス型弾性波フィルタ装置に求められる重要な特性として平衡度の改善が挙げられる。この平衡度の劣化原因は主に不平衡端子から各平衡端子までの総容量の差に起因するものであり、この改善策としては対向する櫛形電極外側部分の電極指を間引きすることが提案されている。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−７７１３号公報

しかしながら、弾性波フィルタ装置を構成する所定の櫛形電極に対して間引き重み付けを行う場合には、櫛形電極における電極を間引くことで交差幅を大きくしたり電極指本数を増やしたりしなければならず大型化に繋がってしまうため、不平衡端子と平衡端子間に生じる総容量差をなくすことが実質的に困難なものとなっていた。

そこで、本発明はこのような問題を解決し、弾性波フィルタ装置の平衡度の劣化を抑制することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、弾性波フィルタ装置を構成する圧電基板において所定の櫛形電極が配置された領域の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた構成としたのである。

この構成により、弾性波フィルタ装置の平衡度の劣化を抑制することが出来るのである。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は弾性波の一例である弾性表面波を用いた弾性表面波フィルタ装置を模式的に表したものであり、その基本構成は、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電基板１上に櫛形電極２ａ，２ｂ，２ｃを反射器３の間に並設し、中央の櫛形電極２ａが不平衡端子４に接続され、両側の櫛形電極２ｂ，２ｃがそれぞれ平衡端子５ａ，５ｂに接続された３電極型の縦モード結合型フィルタ６を用いた構造であり、反射器３及び櫛形電極２ａ，２ｂ，２ｃは圧電基板１の伝播方向に沿って配置されている。

そして、この弾性表面波フィルタ装置においては、３つの櫛形電極２ａ，２ｂ，２ｃの電極配置を左右対称型として、さらに片側の櫛形電極２ａが配置された圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域と比べ反転させた構造としていることでこの弾性表面波フィルタ装置の平衡度を向上させている。

すなわち、この弾性表面波フィルタ装置では隣り合う電極指ピッチをλ／４に設定しているため、反射器３間で励起される波形は波線９として示されるように、中央の櫛形電極２ａにおける不平衡端子４に接続された電極指８ａ，８ｂ部分を“＋”とした場合、両外側の櫛形電極２ｂ，２ｃにおける平衡端子５ａ，５ｂに接続された電極指１０部分が“−”となるのであるが、一方の櫛形電極２ａが設けられた圧電基板１の領域７の分極特性が反転されていることで、この領域７に設けられた櫛形電極２ａから出力される信号の位相は定在波による位相“−”を反転した“＋”として出力されるので平衡端子５ａ，５ｂからの出力信号の位相が逆転した平衡出力となる。

このように図１に示された電極構造の弾性表面波フィルタにおいて、圧電基板１の分極特性を部分的に反転することなく平衡出力を確保しようとすれば、櫛形電極２ａを図中において左右反転させた図２に示されるような櫛形電極２ｄとすることで、一方の平衡端子５ａに接続された電極指１０の位相を“−”とし他方の平衡端子５ｂに接続された電極指１０の位相を“＋”というように平衡出力を得られるのであるが、それぞれの平衡端子５ａ，５ｂと不平衡端子４との間で形成される寄生容量を比較した場合、櫛形電極２ａと櫛形電極２ｂの間に生じる寄生容量は、不平衡端子４に接続された電極指８ａと平衡端子５ａに接続された電極指１０が直接対峙しているのに対して、櫛形電極２ａと櫛形電極２ｄの間に生じる寄生容量は不平衡端子４に接続された電極指８ｂと平衡端子５ｂに接続された電極指１０との間にアース接続される電極指１１を介して対峙していることから、寄生容量に差が生じ、結果的にバランス度を劣化させた構造となる。

一方、図１に示した本発明の弾性表面波フィルタ装置のように、圧電基板１における所定の領域７を分極反転することにより、不平衡端子４から平衡端子５ａ，５ｂまでの寄生容量の総和を一致させ逆位相の信号を形成できるようになり、結果的にバランス型の弾性表面波フィルタ装置の平衡度の劣化を抑制することが出来るのである。

なお、この図１に示された弾性表面波フィルタ装置においては縦モード結合型フィルタ６における櫛形電極２ａ，２ｂ，２ｃの電極構造を左右対称型の構造を挙げて説明したが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、例えば図３に示されるように、櫛形電極２ｂ，２ｃ，２ｅの電極構造を左右対称型としない場合においても、先に述べたような隣り合う櫛形電極２ｂ，２ｅおよび櫛形電極２ｃ，２ｅにおける電極指（８ａ〜１１〜１０、８ｂ〜１１〜１０）の配列状態を一致させることで、不平衡端子４から各平衡端子５ａ，５ｂに至る寄生容量の総和を一致させることができ、平衡度の劣化を抑制出来るのである。

また、縦モード結合型フィルタ６として反射器３の間に櫛形電極（２ａ，２ｂ，２ｃ或いは２ａ，２ｂ，２ｄ或いは２ｂ，２ｃ，２ｅ）を並設した３電極構造を用いて説明したが、本発明はこの構造に限らず、反射器３の間に５つの櫛形電極を並設する５電極構造や反射器３の間に７つの櫛形電極を並設する７電極構造といった３以上の奇数並設構造においても同様の効果を得ることが出来るのである。

また、圧電基板１に対して部分的に分極特性を反転させるにあたっては、圧電基板１上の分極反転しない領域（領域７以外）にレジスト膜を被覆して部分的にプロトン交換処理を施し加熱することで部分的に分極特性を反転する方法や、圧電基板１の分極反転したい領域７に所定の電極パターンを形成しパルス電界を印加することで電極パターン直下の分極特性を反転させる方法など、一般的に知られている分極反転技術を用いることで実施できるものである。

（実施の形態２）
図４に示す弾性表面波フィルタ装置は、実施の形態１に示された一方の平衡端子５ａに接続される櫛形電極２ｂ，２ｃが配置された圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた構造の変形例であり、上述した実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付して説明する。

この弾性表面波フィルタ装置は、不平衡端子４に対して縦モード結合型フィルタ６を並列接続し、縦モード結合型フィルタ６における一方の平衡端子５ａに接続された両外側の櫛形電極２ｂ，２ｃが配置された圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた構造としたもので、平衡端子５ａ，５ｂに接続された各縦モード結合型フィルタ６における櫛形電極２ａ，２ｂ，２ｃが左右対称形状であり、かつ不平衡端子４に並列接続された縦モード結合型フィルタ６も左右対称形状であるので、不平衡端子４から各平衡端子５ａ，５ｂに至る寄生容量の総和を一致させることができ、平衡度の劣化を抑制出来るのである。

（実施の形態３）
図５に示す弾性表面波フィルタ装置は、実施の形態２に示された一方の平衡端子５ａに接続される櫛形電極２ａが配置された圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた構造の変形例であり、上述した実施の形態２と同様の構成については同じ符号を付して説明する。

この弾性表面波フィルタ装置は、各縦モード結合型フィルタ６における両外側の櫛形電極２ｂ，２ｃを不平衡端子４に接続し、中央の櫛形電極２ａを平衡端子５ａ，５ｂに接続した電極構造とし、一方の平衡端子５ａに接続された櫛形電極２ａが配置された圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた構造としたもので、平衡端子５ａ，５ｂに接続された各縦モード結合型フィルタ６における櫛形電極２ａ，２ｂ，２ｃが左右対称形状であり、かつ不平衡端子４に並列接続された縦モード結合型フィルタ６も左右対称形状であり、不平衡端子４から各平行端子５ａ，５ｂに至る寄生容量の総和を一致させることができ、平衡度の劣化を抑制出来るのである。

（実施の形態４）
図６に示す弾性表面波フィルタ装置は、実施の形態２で示された弾性表面波フィルタ装置における分極反転する領域７のみを変えた変形例であり、一方の縦モード結合型フィルタ６における不平衡端子４に接続される櫛形電極２ａが配置された圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた構造となっており、電極配置が上述した実施の形態２と同様に不平衡端子４から各平衡端子５ａ，５ｂに至る寄生容量の総和を一致させた状態で分極反転により位相が逆転されているので、上述した各実施の形態と同様に平衡度の劣化を抑制出来るのである。

（実施の形態５）
図７に示す弾性表面波フィルタ装置は、実施の形態３で示された弾性表面波フィルタ装置における分極反転する領域７のみを変えた変形例であり、一方の縦モード結合型フィルタ６における不平衡端子４に接続される両外側の櫛形電極２ｂ，２ｃが配置された圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた構造となっており、電極配置が上述した実施の形態３と同様に不平衡端子４から各平行端子５ａ，５ｂに至る寄生容量の総和を一致させた状態で分極反転により位相が逆転されているので、上述した各実施の形態と同様に平衡度の劣化を抑制出来るのである。

（実施の形態６）
図８に示す弾性表面波フィルタ装置は、実施の形態１に示された３電極型の縦モード結合型フィルタを用いた弾性表面波フィルタ装置の変形例であり、上述した実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付して説明する。

この弾性表面波フィルタ装置は、縦モード結合型フィルタ６における両外側の櫛形電極２ｂ，２ｃを不平衡端子４に接続し、中央の櫛形電極１２を圧電基板１の伝播方向に分割した分割櫛形電極１２ａ，１２ｂを直列接続した構造とするとともに、各分割櫛形電極１２ａ，１２ｂにそれぞれ平衡端子５ａ，５ｂを接続した電極構造として、不平衡端子４に接続された一方の櫛形電極２ｂが配置された圧電基板１の領域７の分極特性を他の領域の分極特性と反転させた構造としたもので、平衡端子５ａ，５ｂに接続された縦モード結合型フィルタ６における櫛形電極２ｂ，２ｃ，１２が左右対称形状であり、不平衡端子４から各平衡端子５ａ，５ｂに至る寄生容量の総和を一致させた状態で分極反転により位相が逆転されているので、上述した各実施の形態と同様に平衡度の劣化を抑制出来るのである。

なお、上述した各実施の形態においては弾性波フィルタ装置として弾性波の一例である弾性表面波を利用した弾性表面波フィルタ装置を例に挙げて説明したが、境界波などの他の弾性波を利用した弾性波フィルタにおいても同様の作用、効果が得られるものである。

本発明に係る弾性表面波デバイスは、平衡度の劣化を抑制できるという効果を有し、主として無線通信機器に用いられる弾性波フィルタ装置において有用となるものである。

実施の形態１における本発明の弾性表面波フィルタ装置を示す模式図同弾性表面波フィルタ装置の比較例を示す模式図同弾性表面波フィルタ装置の他の実施の形態を示す模式図実施の形態２における本発明の弾性表面波フィルタ装置を示す模式図実施の形態３における本発明の弾性表面波フィルタ装置を示す模式図実施の形態４における本発明の弾性表面波フィルタ装置を示す模式図実施の形態５における本発明の弾性表面波フィルタ装置を示す模式図実施の形態６における本発明の弾性表面波フィルタ装置を示す模式図

符号の説明

１圧電基板
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，１２櫛形電極
３反射器
４不平衡端子
５ａ，５ｂ平衡端子
６縦モード結合型フィルタ
７領域
１２ａ，１２ｂ分割櫛形電極

Claims

圧電基板と、この圧電基板上に設けられた縦モード結合型フィルタとを備え、前記縦モード結合型フィルタは前記圧電基板の伝播方向に配置された一対の反射器と、この反射器間に併設された複数の櫛形電極からなり、前記複数の櫛形電極のうち所定の櫛形電極が配置された前記圧電基板の領域の分極特性を他の領域の分極特性と反転させたことを特徴とする弾性波フィルタ装置。
圧電基板に不平衡端子と一対の平衡端子を設け、前記一方の平衡端子に接続される櫛形電極が配置された前記圧電基板の領域の分極特性を他の領域の分極特性と反転させたことを特徴とする請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。
前記不平衡端子に対して第１の縦モード結合型フィルタと第２の縦モード結合型フィルタを並列接続し、前記第１の縦モード結合型フィルタに一方の平衡端子を接続し、前記第２の縦モード結合型フィルタに他方の平衡端子を接続したことを特徴とする請求項２に記載の弾性波フィルタ装置。
圧電基板に不平衡端子と一対の平衡端子を設け、前記不平衡端子に対して第１の縦モード結合型フィルタと第２の縦モード結合型フィルタを並列接続し、前記第１の縦モード結合型フィルタに一方の平衡端子を接続し、前記第２の縦モード結合型フィルタに他方の平衡端子を接続し、前記第１の縦モード結合型フィルタにおける前記不平衡端子に接続される櫛形電極が配置された前記圧電基板の領域の分極特性を他の領域の分極特性と反転させたことを特徴とする請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。
圧電基板に不平衡端子と一対の平衡端子を設けるとともに、複数の櫛形電極は前記不平衡端子に接続された第１、第２の櫛形電極と、この第１、第２の櫛形電極の間に設けられた第３の櫛形電極とから構成し、前記第３の櫛形電極は前記圧電基板の伝播方向に分割した分割櫛形電極を直列接続して構成するとともに前記各分割櫛形電極に前記平衡端子を接続し、前記第１、第２の櫛形電極のいずれか一方が配置された前記圧電基板の領域の分極特性を他の領域の分極特性と反転させたことを特徴とする請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。