JP2010010874A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】スプリアスのレベルを低減できる弾性表面波フィルタの提供。
【解決手段】圧電基板１０と、圧電基板１０上に形成されたすだれ状電極からなる入出力電極２０，３０と、入出力電極２０，３０を挟んで入出力電極２０，３０の両隣に位置するように圧電基板１０上に形成された反射器４０と、を備えた弾性表面波フィルタであって、入出力電極２０，３０及び反射器４０の電極指２１，２２，３１，３２，４１は、それぞれ、一部が斜めに折り曲げられた折り曲げ部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，４１ａ，４１ｂを２つ有し、例えば、電極指２１の折り曲げ部２１ａ，２１ｂにおいて、折り曲げ部２１ａと折り曲げ部２１ｂとでは、電極指２１の折り曲げ角度θ１，θ２と、折り曲げ部２１ａ，２１ｂにおける電極指２１の、折り曲げられた部分の延設方向に直交する方向の寸法Ｗ１，Ｗ２と、が異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ）を利用した弾性表面波フィルタに関する。

従来、弾性表面波を利用した弾性表面波フィルタは、高周波帯域の周波数フィルタとして携帯電話機などを始めとする各種電子機器に用いられている。
この弾性表面波フィルタに関しては、圧電基板上に形成されたすだれ状電極からなる入出力電極及び反射器の電極指が、その一部が斜めに折り曲げられ、弾性表面波の伝搬方向に対して互いに一定の距離だけ離れた少なくとも２つの直線部を有するようにした構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この構成の弾性表面波フィルタは、電極指の直線部を、斜めに折り曲げられた部分（以下、折り曲げ部という）で少なくとも２つの直線部に分割することで、各直線部の交差幅（各電極指の互いに対向している部分の長さ）が小さくなる。
これにより、上記構成の弾性表面波フィルタは、弾性表面波の伝搬方向と垂直にエネルギーが分布する横モードの共振によるスプリアス（以下、単にスプリアスという）を低減できることが知られている。

特開２００５−１２５４４号公報

上記の弾性表面波フィルタは、実施の形態において、入出力電極及び反射器の電極指に折り曲げ部が複数形成されている。
そして、この複数の折り曲げ部の構成の詳細に関して、特許文献１では触れられていないが、特許文献１の図２などから、この複数の折り曲げ部は、互いに同一曲げ角度、同一長さとして形成され、折り曲げ部の互いに隣り合う電極指のピッチ（電極指の延設方向に直交する方向の寸法）は、直線部の電極指のピッチより狭い構成であることが想定される。

ここで、電極指の複数の折り曲げ部が、上記の構成である場合は、後述するように、弾性表面波フィルタの通過域の中心周波数より高周波側に、スプリアスが高レベルで発生するという問題が、本発明の発明者らの実験によって判明している。
この問題は、１つには、折り曲げ部の互いに隣り合う電極指のピッチが、直線部の電極指のピッチより狭いことで、入力電極の折り曲げ部に直線部より周波数の高い弾性表面波が発生していること、１つには、各折り曲げ部が互いに同一曲げ角度であることから、この弾性表面波が合成されて合成波となった際に、各直線部の弾性表面波と略等しい伝搬角で出力電極に伝搬されること、などに起因していると考えられる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる弾性表面波フィルタは、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたすだれ状電極からなる入出力電極と、前記入出力電極を挟んで前記入出力電極の両隣に位置するように前記圧電基板上に形成された反射器と、を備えた弾性表面波フィルタであって、前記入出力電極の電極指は、それぞれ、一部が斜めに折り曲げられた折り曲げ部を２つ以上有し、前記折り曲げ部の少なくとも１つは、他の前記折り曲げ部に対して、前記電極指の折り曲げ角度と、前記折り曲げ部における前記電極指の、折り曲げられた部分の延設方向に直交する方向の寸法と、が異なることを特徴とする。

この構成によれば、弾性表面波フィルタは、入出力電極の電極指が、それぞれ、一部が斜めに折り曲げられた折り曲げ部を２つ以上有し、折り曲げ部の少なくとも１つは、他の折り曲げ部に対して、電極指の折り曲げ角度と、折り曲げ部における電極指の、折り曲げられた部分の延設方向に直交する方向の寸法とが異なる。
これにより、弾性表面波フィルタは、少なくとも１つの折り曲げ部の電極指のピッチと他の折り曲げ部の電極指のピッチとが異なる。
このことから、弾性表面波フィルタは、弾性表面波の特性により、少なくとも１つの折り曲げ部に発生する弾性表面波の周波数と、他の折り曲げ部に発生する弾性表面波の周波数とが異なる。

加えて、弾性表面波フィルタは、少なくとも１つの折り曲げ部に発生する弾性表面波の伝搬方向と、他の折り曲げ部に発生する弾性表面波の伝搬方向との、折り曲げ部以外の部分（直線部）に発生した弾性表面波（以下、主弾性表面波ともいう）の伝搬方向に対する角度が異なる。
これにより、弾性表面波フィルタは、少なくとも１つの折り曲げ部に発生する弾性表面波と、他の折り曲げ部に発生する弾性表面波とが合成された合成波の伝搬方向が、主弾性表面波の伝搬方向に対して一致しなくなることから、合成波の伝搬角が０°とならない。

上記のように、弾性表面波フィルタは、少なくとも１つの折り曲げ部に発生する弾性表面波の周波数と、他の折り曲げ部に発生する弾性表面波の周波数とが異なることから、上記合成波に起因して発生するスプリアスの周波数が分裂して、合成ピークが小さくなる。
また、弾性表面波フィルタは、合成波の伝搬角が０°とならないことから、合成波の励振効率が低下し、スプリアス成分が発生しにくくなる。
これらのことから、弾性表面波フィルタは、発生するスプリアスのレベルを低減することができる。

［適用例２］上記適用例にかかる弾性表面波フィルタは、前記電極指の前記折り曲げ部の両端に直線部が接続され、前記折り曲げ部の一端に接続された一方の直線部の位置と、前記折り曲げ部の他端に接続された他方の直線部の位置と、が弾性表面波の伝搬方向において、前記弾性表面波の１／２波長分離れていることが好ましい。

この構成によれば、弾性表面波フィルタは、折り曲げ部の一端に接続された一方の直線部の位置と、折り曲げ部の他端に接続された他方の直線部の位置と、が弾性表面波の伝搬方向において、弾性表面波の１／２波長分離れている。
これにより、高次横モードの抑圧が可能となり、弾性表面波フィルタは、横モードのスプリアスによる帯域内リップルと、帯域外スプリアスとが抑制された、優れたフィルタ特性を得ることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる弾性表面波フィルタは、前記入出力電極を構成する入力電極及び出力電極のそれぞれの前記折り曲げ部が、前記入力電極と前記出力電極とで、前記入力電極と前記出力電極との互いに隣接する一端同士、またはグレーティングを介して隣接する２つの電極指の一端同士を結んだ線の中心と、前記２つの電極指の他端同士を結んだ線の中心と、を結んだ直線である中心線に対して線対称形状に形成され、前記反射器のそれぞれの前記折り曲げ部が、前記入力電極側と前記出力電極側とで、前記中心線に対して線対称形状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、弾性表面波フィルタは、入力電極及び出力電極のそれぞれの折り曲げ部が、入力電極と出力電極とで、中心線に対して線対称形状に形成され、反射器のそれぞれの折り曲げ部が、入力電極側と出力電極側とで、中心線に対して線対称形状に形成されている。
これにより、弾性表面波フィルタは、電極指のそれぞれの折り曲げ部に発生する弾性表面波の合成波の伝搬角が、入力電極側と出力電極側とで一致しないことから、合成波の入力電極から出力電極への伝達効率が低下する。
従って、弾性表面波フィルタは、発生するスプリアスのレベルを低減することができる。

［適用例４］上記適用例にかかる弾性表面波フィルタは、前記圧電基板が水晶基板であることが好ましい。

この構成によれば、弾性表面波フィルタは、圧電基板が水晶基板であることから、水晶の特性により周囲の温度変化に伴う弾性表面波の周波数の変動が少なく、周波数の温度特性を向上させることができる。

以下、弾性表面波フィルタの実施形態について図面を参照して説明する。

（実施形態）
図１は、本実施形態の弾性表面波フィルタとしての縦結合３重モードフィルタの、基本構成を示した模式図である。図２、図３は、図１の部分拡大図である。
縦結合３重モードフィルタ（以下、３重モードフィルタという）とは、弾性表面波の伝搬方向に関する１次、２次、３次の振動モードによって周波数フィルタとしての通過帯域を得ることができる弾性表面波フィルタである（３重モードフィルタの詳細については、特許第３４７６１５１号公報を参照）。

図１に示すように、本実施形態の３重モードフィルタ１は、圧電基板１０と、圧電基板１０上に形成されたすだれ状電極からなる入出力電極としての入力電極２０及び出力電極３０と、入力電極２０及び出力電極３０を挟んで両隣に位置するように圧電基板１０上に形成された２つの反射器４０と、を備えている。
また、３重モードフィルタ１は、入力電極２０と出力電極３０との間に、反射器状のミドルグレーティング５０を備えている。

圧電基板１０は、例えば、水晶基板からなり矩形板状に形成されている。入力電極２０、出力電極３０、反射器４０、ミドルグレーティング５０は、圧電基板１０の表面に導体金属を蒸着またはスパッタリングなどにより薄膜状に形成した後に、フォトリソグラフィ技術などを用いて形成されている。なお、導体金属には、アルミ、アルミ合金などの金属が用いられている。

入力電極２０は、互いにかみ合う複数対の櫛歯状の電極指２１，２２からなり、電極指２１，２２は、延設方向（長手方向）の一端側がそれぞれ共通接続されている。
図２（ａ）は、入力電極２０の部分拡大図である。図２（ａ）に示すように、電極指２１は、一部が斜めに折り曲げられた２つの折り曲げ部２１ａ，２１ｂと、弾性表面波の伝搬方向Ａと直交する方向に沿って分割して配置された直線部２１ｃ，２１ｄ，２１ｅとからなる。
直線部２１ｃと直線部２１ｄとは、折り曲げ部２１ａを介して接続され、直線部２１ｄと直線部２１ｅとは、折り曲げ部２１ｂを介して接続されている。
また、直線部２１ｃと直線部２１ｅとは、一直線上に位置するように配置され、直線部２１ｄは、直線部２１ｃ及び直線部２１ｅと、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、弾性表面波の波長をλとしてλ／２分離れて配置されている。

電極指２２は、電極指２１と同様に、折り曲げ部２２ａ，２２ｂと、直線部２２ｃ，２２ｄ，２２ｅとからなる。
直線部２２ｃと直線部２２ｄとは、折り曲げ部２２ａを介して接続され、直線部２２ｄと直線部２２ｅとは、折り曲げ部２２ｂを介して接続されている。
また、直線部２２ｃと直線部２２ｅとは、一直線上に位置するように配置され、直線部２２ｄは、直線部２２ｃ及び直線部２２ｅと、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、λ／２分離れて配置されている。

電極指２１，２２の折り曲げ部２１ａ，２２ａと折り曲げ部２１ｂ，２２ｂとは、各直線部に対する折り曲げ角度θ１（折り曲げ部２１ａ，２２ａ）とθ２（折り曲げ部２１ｂ，２２ｂ）とが異なり、折り曲げ部２１ａ，２２ａの方が大きい角度で折り曲げられている（θ１＞θ２）。
また、電極指２１，２２の折り曲げ部２１ａ，２２ａと折り曲げ部２１ｂ，２２ｂとは、電極指２１，２２の各折り曲げ部における延設方向に直交する方向の寸法Ｗ１（折り曲げ部２１ａ，２２ａ）とＷ２（折り曲げ部２１ｂ，２２ｂ）とが異なり、Ｗ１の方が小さい値となっている（Ｗ１＜Ｗ２）。同様に折り曲げ部２１ａと２２ａの電極指ピッチＰ１と折り曲げ部２１ｂと２２ｂの電極指ピッチＰ２の関係は、Ｐ１＜Ｐ２となる。
また、寸法Ｗ１，Ｗ２とも直線部２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの延設方向に直交する方向の寸法Ｗ３より小さい値となっている（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３）。詳述すれば、Ｗ１＝Ｗ３ｃｏｓθ１、Ｗ２＝Ｗ３ｃｏｓθ２であり、θ１＞θ２であるから、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３となる。同様に、電極指ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３の関係はＰ１＜Ｐ２＜Ｐ３となる。

図１に戻って、出力電極３０は、互いにかみ合う複数対の櫛歯状の電極指３１，３２からなり、電極指３１，３２は、延設方向の一端側がそれぞれ共通接続されている。
図２（ｂ）は、出力電極３０の部分拡大図である。図２（ｂ）に示すように、電極指３１は、一部が斜めに折り曲げられた２つの折り曲げ部３１ａ，３１ｂと、弾性表面波の伝搬方向Ａと直交する方向に沿って分割して配置された直線部３１ｃ，３１ｄ，３１ｅとからなる。
直線部３１ｃと直線部３１ｄとは、折り曲げ部３１ａを介して接続され、直線部３１ｄと直線部３１ｅとは、折り曲げ部３１ｂを介して接続されている。
また、直線部３１ｃと直線部３１ｅとは、一直線上に位置するように配置され、直線部３１ｄは、直線部３１ｃ及び直線部３１ｅと、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、λ／２分離れて配置されている。

電極指３２は、電極指３１と同様に、折り曲げ部３２ａ，３２ｂと、直線部３２ｃ，３２ｄ，３２ｅとからなる。
直線部３２ｃと直線部３２ｄとは、折り曲げ部３２ａを介して接続され、直線部３２ｄと直線部３２ｅとは、折り曲げ部３２ｂを介して接続されている。
また、直線部３２ｃと直線部３２ｅとは、一直線上に位置するように配置され、直線部３２ｄは、直線部３２ｃ及び直線部３２ｅと、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、λ／２分離れて配置されている。

電極指３１，３２の折り曲げ部３１ａ，３２ａと折り曲げ部３１ｂ，３２ｂとは、電極指２１，２２と同様に、各直線部に対する折り曲げ角度θ１（折り曲げ部３１ａ，３２ａ）とθ２（折り曲げ部３１ｂ，３２ｂ）とが異なり、折り曲げ部３１ａ，３２ａの方が大きい角度で折り曲げられている（θ１＞θ２）。
また、電極指３１，３２の折り曲げ部３１ａ，３２ａと折り曲げ部３１ｂ，３２ｂとは、電極指２１，２２と同様に、電極指３１，３２の各折り曲げ部における延設方向に直交する方向の寸法Ｗ１（折り曲げ部３１ａ，３２ａ）とＷ２（折り曲げ部３１ｂ，３２ｂ）とが異なり、Ｗ１の方が小さい値となっている（Ｗ１＜Ｗ２）。同様に折り曲げ部３１ａと３２ａの電極指ピッチＰ１と折り曲げ部３１ｂと３２ｂの電極指ピッチＰ２の関係は、Ｐ１＜Ｐ２となる。
また、寸法Ｗ１，Ｗ２とも直線部３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅの延設方向に直交する方向の寸法Ｗ３より小さい値となっている（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３）。同様に、電極指ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３の関係はＰ１＜Ｐ２＜Ｐ３となる。

図１に戻って、反射器４０は、複数の電極指４１からなり、電極指４１は、延設方向の両端がそれぞれ共通接続されている。
図３（ａ）は、反射器４０の部分拡大図である。図３（ａ）に示すように、電極指４１は、一部が斜めに折り曲げられた２つの折り曲げ部４１ａ，４１ｂと、弾性表面波の伝搬方向Ａと直交する方向に沿って分割して配置された直線部４１ｃ，４１ｄ，４１ｅとからなる。
直線部４１ｃと直線部４１ｄとは、折り曲げ部４１ａを介して接続され、直線部４１ｄと直線部４１ｅとは、折り曲げ部４１ｂを介して接続されている。
また、直線部４１ｃと直線部４１ｅとは、一直線上に位置するように配置され、直線部４１ｄは、直線部４１ｃ及び直線部４１ｅと、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、λ／２分離れて配置されている。

電極指４１の折り曲げ部４１ａと折り曲げ部４１ｂとは、電極指２１と同様に、各直線部に対する折り曲げ角度θ１（折り曲げ部４１ａ）とθ２（折り曲げ部４１ｂ）とが異なり、折り曲げ部４１ａの方が大きい角度で折り曲げられている（θ１＞θ２）。
また、電極指４１の折り曲げ部４１ａと折り曲げ部４１ｂとは、電極指２１などと同様に、電極指４１の各折り曲げ部における延設方向に直交する方向の寸法Ｗ４（折り曲げ部４１ａ）とＷ５（折り曲げ部４１ｂ）とが異なり、Ｗ４の方が小さい値となっている（Ｗ４＜Ｗ５）。同様に折り曲げ部４１ａの電極指ピッチＰ４と折り曲げ部４１ｂとの電極指ピッチＰ５の関係は、Ｐ４＜Ｐ５となる。
また、寸法Ｗ４，Ｗ５とも直線部４１ｃ，４１ｄ，４１ｅの延設方向に直交する方向の寸法Ｗ６より小さい値となっている（Ｗ４＜Ｗ５＜Ｗ６）。同様に、電極指ピッチＰ４、Ｐ５、Ｐ６の関係はＰ４＜Ｐ５＜Ｐ６となる。

図１に戻って、ミドルグレーティング５０は、複数の電極指５１からなり、電極指５１は、延設方向の両端がそれぞれ共通接続されている。
図３（ｂ）は、ミドルグレーティング５０の部分拡大図である。図３（ｂ）に示すように、電極指５１は、一部が斜めに折り曲げられた２つの折り曲げ部５１ａ，５１ｂと、弾性表面波の伝搬方向Ａと直交する方向に沿って分割して配置された直線部５１ｃ，５１ｄ，５１ｅとからなる。
直線部５１ｃと直線部５１ｄとは、折り曲げ部５１ａを介して接続され、直線部５１ｄと直線部５１ｅとは、折り曲げ部５１ｂを介して接続されている。
また、直線部５１ｃと直線部５１ｅとは、一直線上に位置するように配置され、直線部５１ｄは、直線部５１ｃ及び直線部５１ｅと、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、λ／２分離れて配置されている。

電極指５１の折り曲げ部５１ａと折り曲げ部５１ｂとは、電極指２１と同様に、各直線部に対する折り曲げ角度θ１（折り曲げ部５１ａ）とθ２（折り曲げ部５１ｂ）とが異なり、折り曲げ部５１ａの方が大きい角度で折り曲げられている（θ１＞θ２）。
また、電極指５１の折り曲げ部５１ａと折り曲げ部５１ｂとは、電極指２１と同様に、電極指５１の各折り曲げ部における延設方向に直交する方向の寸法Ｗ７（折り曲げ部５１ａ）とＷ８（折り曲げ部５１ｂ）とが異なり、Ｗ７の方が小さい値となっている（Ｗ７＜Ｗ８）。同様に折り曲げ部５１ａの電極指ピッチＰ７と折り曲げ部５１ｂとの電極指ピッチＰ８の関係は、Ｐ７＜Ｐ８となる。
また、寸法Ｗ７，Ｗ８とも直線部５１ｃ，５１ｄ，５１ｅの延設方向に直交する方向の寸法Ｗ９より小さい値となっている（Ｗ７＜Ｗ８＜Ｗ９）。同様に、電極指ピッチＰ７、Ｐ８、Ｐ９の関係はＰ７＜Ｐ８＜Ｐ９となる。

なお、各電極指は、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、それぞれ所定のピッチで配置されている。また、入力電極２０、出力電極３０、反射器４０、ミドルグレーティング５０は、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、所定の間隔で、例えばλ／２分ずつ離れて配置されている。
なお、折り曲げ角度θ１，θ２、寸法Ｗ１〜Ｗ９のそれぞれの値は、各電極指間で略同一の値となっているが、弾性表面波の伝搬効率、反射の程度などに応じて異なる値を設定してもよい。

上記の構成から、３重モードフィルタ１の入力電極２０の電極指２１と電極指２２との総交差幅は、直線部２１ｃと直線部２２ｃとの交差幅ｃと、直線部２１ｄと直線部２２ｄとの交差幅ｄと、直線部２１ｅと直線部２２ｅとの交差幅ｅと、折り曲げ部２１ａと折り曲げ部２２ａとの交差幅ａと、折り曲げ部２１ｂと折り曲げ部２２ｂとの交差幅ｂ、の和となる。
また、出力電極３０の電極指３１と電極指３２との総交差幅は、同様に、直線部３１ｃと直線部３２ｃとの交差幅ｃと、直線部３１ｄと直線部３２ｄとの交差幅ｄと、直線部３１ｅと直線部３２ｅとの交差幅ｅと、折り曲げ部３１ａと折り曲げ部３２ａとの交差幅ａと、折り曲げ部３１ｂと折り曲げ部３２ｂとの交差幅ｂ、の和となる。

また、３重モードフィルタ１の各電極指における各折り曲げ部の上記各直線部に沿った方向の交差幅ａ，ｂは、交差幅ｂの方が長くなる（ａ＜ｂ）。

ここで、３重モードフィルタ１の動作について図１〜図３を参照して説明する。
まず、電気信号が入力電極２０に供給されると、圧電効果により弾性表面波に変換される。この弾性表面波は、入力電極２０の電極指２１，２２の延設方向に対して直交する方向Ａに伝搬され、出力電極３０まで伝搬される。

このようにして生じた弾性表面波は、両側の反射器４０によりエネルギーが外部に漏れずに閉じ込められる。
ついで、出力電極３０に弾性表面波が入射すると、弾性表面波の振幅に比例した電圧が電極指３１，３２に発生し、所定のフィルタ特性に応じた信号が抽出されて外部に出力される。

このとき、弾性表面波の伝搬方向Ａと垂直にエネルギーが分布する横モードの共振によるスプリアスが発生する。
ここで、３重モードフィルタ１は、入力電極２０の電極指２１と電極指２２との総交差幅及び出力電極３０の電極指３１と電極指３２との総交差幅が、各直線部の交差幅ｃ，ｄ，ｅに分割されていて、個々の交差幅としては小さくなっているので、スプリアスを通過帯域の中心周波数から遠ざけることができる。

また、３重モードフィルタ１は、交差幅ｃ，ｅ部分の各直線部と交差幅ｄ部分の各直線部とが、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、λ／２分離れて配置されていることから、総交差幅に対する横モードの共振を抑えることが可能となり、フィルタ特性において、横モードスプリアスによる帯域内リップルと帯域外スプリアスの発生とが抑制できる。

ここまでは、従来技術と同様の動作であるが、本実施形態の３重モードフィルタ１は、従来技術と異なり、交差幅ａ部分の各折り曲げ部と交差幅ｂ部分の各折り曲げ部とが、互いに異なる形状で形成されている（θ１＞θ２）（Ｗ１＜Ｗ２）（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３）（ａ＜ｂ）。これにより、３重モードフィルタ１は、従来技術と異なる以下のような動作が想定される。

図２（ａ）に示すように、３重モードフィルタ１は、入力電極２０の交差幅ａ部分の各折り曲げ部２１ａ，２２ａの電極指ピッチＰ１と、交差幅ｂ部分の各折り曲げ部２１ｂ，２２ｂの電極指ピッチＰ２と、が異なる（Ｐ１＜Ｐ２）。
従って、３重モードフィルタ１は、弾性表面波の特性により交差幅ａ部分の各折り曲げ部２１ａ，２２ａ（以下、単に交差幅ａ部という）に発生する弾性表面波の周波数と、交差幅ｂ部分の各折り曲げ部２１ｂ，２２ｂ（以下、単に交差幅ｂ部という）に発生する弾性表面波の周波数とが異なる。

さらに、３重モードフィルタ１は、交差幅ａ部と交差幅ｂ部との折り曲げ角度がθ１＞θ２の関係である。
これにより、３重モードフィルタ１は、交差幅ａ部に発生する弾性表面波の伝搬方向Ｂと交差幅ｂ部に発生する弾性表面波の伝搬方向Ｃとの、各直線部に発生する主弾性表面波の伝搬方向Ａに対する角度θ１’（伝搬方向Ｂ），θ２’（伝搬方向Ｃ）が異なり、θ１’＞θ２’となる。
従って、３重モードフィルタ１は、交差幅ａ部に発生する弾性表面波と交差幅ｂ部に発生する弾性表面波が合成された合成波の伝搬方向Ｄが、主弾性表面波の伝搬方向Ａに対して一致しないことから、合成波の伝搬角が０°とならない。

これらのことから、３重モードフィルタ１は、上記合成波に起因して発生するスプリアスのピーク周波数が２つに分裂して、合成ピークが小さくなる。また、３重モードフィルタ１は、合成波の伝搬角が０°とならないことから、合成波の励振効率が低下し、スプリアス成分が発生しにくくなる。

ここで、本実施形態の３重モードフィルタ１の基本構成に基づいて形成された試作品の実験結果について、図４を参照して説明する。
図４は、本実施形態による試作品及び従来技術による試作品のフィルタ特性図である。図４（ａ）は、本実施形態による試作品のフィルタ特性図であり、同図（ｂ）は、従来技術による試作品のフィルタ特性図である。

なお、試作品の主要な仕様は、以下のとおりである。
［本実施形態による試作品と従来技術による試作品との共通仕様］
・中心周波数：３１５ＭＨｚ
・圧電基板：水晶基板
・電極指材料：アルミ
・各直線部交差幅：７６μｍ（交差幅ｃ，ｄ，ｅのそれぞれに相当）、１１区間形成。
［本実施形態による試作品と従来技術による試作品との相違仕様］
・本実施形態による試作品の入出力電極の各折り曲げ部交差幅：交差幅ａ相当部９μｍ、交差幅ｂ相当部１７μｍ、各５区間形成、上記１１区間を交差幅ａ相当部と交差幅ｂ相当部とで交互に接続。これにより、θ１＞θ２、Ｗ１＜Ｗ２、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３となっている。
・従来技術による試作品の入出力電極の各折り曲げ部交差幅：交差幅ａ相当部、交差幅ｂ相当部ともに１３μｍ、各５区間形成、上記１１区間を交差幅ａ相当部と交差幅ｂ相当部とで交互に接続。これにより、θ１＝θ２、Ｗ１＝Ｗ２、（Ｗ１＝Ｗ２）＜Ｗ３となっている。
なお、本実施形態及び従来技術はいずれも、Ｗ１＝Ｗ４＝Ｗ７、Ｗ２＝Ｗ５＝Ｗ８、Ｗ３＝Ｗ６＝Ｗ９としている。

図４では、横軸が周波数（ＭＨｚ）、縦軸が減衰量（ｄＢ）を表している。図４に示すように、本実施形態による試作品は、中心周波数より高周波数側に破線Ｅで囲まれたスプリアスが発生している。また、従来技術による試作品も、中心周波数より高周波数側に破線Ｆで囲まれたスプリアスが発生している。
本実施形態による試作品のスプリアスと従来技術による試作品のスプリアスとを比較してみると、本実施形態による試作品のスプリアスは、従来技術による試作品のスプリアスのピークが１つであるのに対して、スプリアスのピークが２つに分裂している。
また、本実施形態による試作品は、２つに分裂しているスプリアスのピークのレベルが、従来技術による試作品のスプリアスのピークのレベルを大幅（約１０ｄＢ）に下回っている。

この実験結果により、前述の３重モードフィルタ１の動作説明に関して、基本的な裏付けが得られた。

上述したように、本実施形態の３重モードフィルタ１は、入力電極２０、出力電極３０、反射器４０及びミドルグレーティング５０の各電極指が、それぞれ、一部が斜めに折り曲げられた折り曲げ部を２つ有する（交差幅ａ部、交差幅ｂ部）。そして、２つの折り曲げ部は、各電極指の折り曲げ角度（θ１，θ２）と、各電極指の折り曲げられた部分の、各電極指の延設方向に直交する方向の寸法（Ｗ１とＷ２、Ｗ４とＷ５、Ｗ７とＷ８）と、が異なる（θ１＞θ２）（Ｗ１＜Ｗ２、Ｗ４＜Ｗ５、Ｗ７＜Ｗ８）。

これにより、３重モードフィルタ１は、２つの折り曲げ部の各電極指のピッチ（Ｐ１とＰ２、Ｐ４とＰ５、Ｐ７とＰ８）が異なる（Ｐ１＜Ｐ２、Ｐ４＜Ｐ５、Ｐ７＜Ｐ８）。このことから、３重モードフィルタ１は、２つの折り曲げ部に発生する弾性表面波の周波数が異なる。
加えて、３重モードフィルタ１は、２つの折り曲げ部に発生する弾性表面波が合成された合成波の伝搬方向Ｄが、主弾性表面波の伝搬方向Ａに対して一致しないことから、伝搬角が０°とならない。

これにより、３重モードフィルタ１は、上記合成波に起因して発生するスプリアスのピーク周波数が２つに分裂して、合成ピークが小さくなる。また、３重モードフィルタ１は、合成波の伝搬角が０°とならないことから、合成波の励振効率が低下し、スプリアス成分が発生しにくくなる。
これらのことから、３重モードフィルタ１は、発生するスプリアスのレベルを低減することができる。

また、３重モードフィルタ１は、各電極指の各折り曲げ部の一端に接続された各直線部の位置と、各折り曲げ部の他端に接続された各直線部の位置と、が主弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、λ／２分離れている。
これにより、３重モードフィルタ１は、横モードスプリアスによる帯域内リップルと帯域外スプリアスとが抑制された、優れたフィルタ特性を得ることができる。

また、３重モードフィルタ１は、圧電基板１０が水晶基板であることから、水晶の特性により周囲の温度変化に伴う弾性表面波の周波数の変動が少なく、周波数の温度特性を向上させることができる。

ここで、上記実施形態の変形例について図面を参照して説明する。
（変形例）
図５は、上記実施形態の変形例の３重モードフィルタの基本構成を示した模式図である。図５（ａ）は平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）の部分拡大図である。なお、上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、上記実施形態との異なる部分を中心に説明する。

図５に示すように、変形例の３重モードフィルタ１０１は、入力電極２０及び出力電極１３０の各折り曲げ部が、入力電極２０と出力電極１３０とで、入力電極２０と出力電極１３０との、ミドルグレーティング１５０を介して互いに隣接する２つの電極指２２，１３１の一端同士を結んだ線の中心と、他端同士を結んだ線の中心とを結んだ直線である中心線Ｇに対して、線対称形状に形成されている。
具体的には、入力電極２０の電極指２１，２２の折り曲げ部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと、出力電極１３０の電極指１３１，１３２の折り曲げ部１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂとが、中心線Ｇに対してそれぞれの交差幅ａ部分、交差幅ｂ部分において、線対称形状に形成されている。詳述すれば、２１ａと１３２ａとが、２１ｂと１３２ｂとが、２２ａと１３１ａとが、２２ｂと１３１ｂとが、それぞれ中心線Ｇに対して線対称形状に形成されている。

そして、３重モードフィルタ１０１は、反射器４０，１４０の電極指４１，１４１の各折り曲げ部が、入力電極２０側の反射器４０と出力電極１３０側の反射器１４０とで、中心線Ｇに対して線対称形状に形成されている。
具体的には、反射器４０の電極指４１の折り曲げ部４１ａ，４１ｂと、反射器１４０の電極指１４１の折り曲げ部１４１ａ，１４１ｂとが、中心線Ｇに対してそれぞれの交差幅ａ部分、交差幅ｂ部分において、線対称形状に形成されている。

そして、３重モードフィルタ１０１は、ミドルグレーティング１５０の電極指１５１，１５２の各折り曲げ部が、中心線Ｇに対して線対称形状に形成されている。
具体的には、中心線Ｇを境界にして、ミドルグレーティング１５０の紙面左側の電極指１５１の折り曲げ部１５１ａ，１５１ｂと、紙面右側の電極指１５２の折り曲げ部１５２ａ，１５２ｂとが、中心線Ｇに対してそれぞれの交差幅ａ部分、交差幅ｂ部分において、線対称形状に形成されている。

なお、ミドルグレーティング１５０は、延設方向の寸法が交差幅ｄと略等しく、延設方向と直交する方向の寸法が直線部１５１ｄ，１５２ｄの同方向の寸法と略等しい矩形状のダミー電極指１５３が、直線部１５１ｄと直線部１５２ｄとの間に、隣り合う直線部１５１ｄ及び直線部１５２ｄの交差幅ｃ部分と交差幅ｅ部分との直線部を、それぞれ結んだ直線上に形成されている。
これにより、３重モードフィルタ１０１は、入力電極２０の各直線部に発生した主弾性表面波が、途切れることなくスムーズに出力電極１３０に伝搬していく。なお、３重モードフィルタ１０１は、各電極指の交差幅ｄ部分の各直線部も、中心線Ｇに対して線対称形状に形成されている。このことから、各電極指の交差幅ｄ部分の各直線部は、交差幅ｃ部分、交差幅ｅ部分の各直線部と、弾性表面波の伝搬方向Ａにおいて、λ／２分離れて配置されている。

このように構成された３重モードフィルタ１０１は、入力電極２０側の各折り曲げ部と出力電極１３０側の各折り曲げ部とが、中心線Ｇに対して線対称形状である。このことから、３重モードフィルタ１０１は、入力電極２０側の各折り曲げ部に発生した弾性表面波の合成波の伝搬角と、出力電極１３０側の各折り曲げ部に発生した弾性表面波の合成波の伝搬角とが、一致しなくなる。換言すれば、両合成波の伝搬方向Ｄ，Ｈが一致しなくなる。
これにより、３重モードフィルタ１０１は、各折り曲げ部における弾性表面波の入力電極２０から出力電極１３０への伝達効率が低下する。
従って、３重モードフィルタ１０１は、発生するスプリアスのレベルをさらに低減することができる。

なお、上記実施形態及び変形例では、入力電極２０と出力電極３０，１３０との間に、ミドルグレーティング５０，１５０を設けたが、ミドルグレーティング５０，１５０を設けずに、入力電極２０と出力電極３０，１３０とを隣接させ、１次、２次の振動モードによって周波数フィルタとしての通過帯域を得る縦結合２重モードフィルタと呼ばれる弾性表面波フィルタとしてもよい。
また、上記実施形態及び変形例では、入力電極２０と出力電極３０，１３０との間に、反射器状のミドルグレーティング５０，１５０を設けたが、ミドルグレーティング５０，１５０に代えて、入出力に接続されていない、入力電極２０または出力電極３０，１３０と同様のすだれ状電極を設けてもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、各折り曲げ部の折り曲げ角度θ１，θ２のそれぞれの値を各電極指間で略同一の値として設定している。上述したように、各折り曲げ部の折り曲げ角度θ１，θ２の値は、これに限定するものではなく、各電極指間で異なる値にしてもよい。
これによれば、弾性表面波フィルタは、各折り曲げ部の曲げ角度が各電極指間で異なることで、各折り曲げ部に発生する弾性表面波の伝搬方向が分散され、入力電極から出力電極への伝達効率がさらに低下することから、発生するスプリアスのレベルをさらに低減することができる。

なお、上記実施形態及び変形例では、圧電基板を水晶基板としたが、これに限定するものではなく、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を用いた基板としてもよい。

本実施形態の縦結合３重モードフィルタの基本構成を示した模式図。 本実施形態の縦結合３重モードフィルタの部分拡大図。 本実施形態の縦結合３重モードフィルタの部分拡大図。 本実施形態による試作品及び従来技術による試作品のフィルタ特性図。 変形例の３重モードフィルタの基本構成を示した模式図。

符号の説明

１…弾性表面波フィルタとしての３重モードフィルタ、１０…圧電基板、２０…入力電極、２１，２２…入力電極の電極指、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…入力電極の折り曲げ部、３０…出力電極、３１，３２…出力電極の電極指、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ…出力電極の折り曲げ部、４０…反射器、４１…反射器の電極指、４１ａ，４１ｂ…反射器の折り曲げ部、θ１，θ２…電極指の折り曲げ角度、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ７，Ｗ８…電極指の折り曲げられた部分の延設方向に直交する方向の寸法。

Claims (4)

1. 圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたすだれ状電極からなる入出力電極と、前記入出力電極を挟んで前記入出力電極の両隣に位置するように前記圧電基板上に形成された反射器と、を備えた弾性表面波フィルタであって、
   前記入出力電極の電極指は、それぞれ、一部が斜めに折り曲げられた折り曲げ部を２つ以上有し、
   前記折り曲げ部の少なくとも１つは、他の前記折り曲げ部に対して、前記電極指の折り曲げ角度と、前記折り曲げ部における前記電極指の、折り曲げられた部分の延設方向に直交する方向の寸法と、が異なることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
2. 請求項１に記載の弾性表面波フィルタにおいて、前記電極指の前記折り曲げ部の両端には直線部が接続され、前記折り曲げ部の一端に接続された一方の直線部の位置と、前記折り曲げ部の他端に接続された他方の直線部の位置と、が弾性表面波の伝搬方向において、前記弾性表面波の１／２波長分離れていることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
3. 請求項１または２に記載の弾性表面波フィルタにおいて、前記入出力電極を構成する入力電極及び出力電極のそれぞれの前記折り曲げ部が、前記入力電極と前記出力電極とで、前記入力電極と前記出力電極との互いに隣接する一端同士、またはグレーティングを介して隣接する２つの電極指の一端同士を結んだ線の中心と、前記２つの電極指の他端同士を結んだ線の中心と、を結んだ直線である中心線に対して線対称形状に形成され、
   前記反射器のそれぞれの前記折り曲げ部が、前記入力電極側と前記出力電極側とで、前記中心線に対して線対称形状に形成されていることを特徴とする弾性表面波フィルタ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の弾性表面波フィルタにおいて、前記圧電基板は、水晶基板であることを特徴とする弾性表面波フィルタ。

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