JP2010141727A - 縦結合型弾性表面波フィルタ及び縦続接続型フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】通過周波数帯域が狭く且つ挿入損失が小さい縦結合型弾性表面波フィルタ及びこの縦結合型弾性表面波フィルタを２つ縦続接続した縦続接続型フィルタを提供する。
【解決手段】ＩＤＴ電極における電極指のピッチ（一方のバスバーから伸びる２本の隣接する電極指同士の中心間の距離）の長さ寸法をＰｉ、入力側ＩＤＴ電極及び出力側ＩＤＴ電極間において間隙を介して隣接する電極指同士の中心間の寸法をＬ、反射器において隣接する電極指同士の中心間の寸法（ピッチ）をＰｒとすると、寸法法Ｌ及び寸法Ｐｒを夫々０．６２５Ｐｉ以上０．７３Ｐｉ以下好ましくは０．７１９Ｐｉ、０．９７×（０．５Ｐｉ）以上１．００×（０．５Ｐｉ）未満好ましくは０．９９×０．５Ｐｉとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電基板上に弾性表面波の伝搬方向に２つのＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）電極を並べると共に、両側からこの２つのＩＤＴ電極を挟むように弾性表面波の伝搬方向に離間して２つの反射器を配置した縦結合型弾性表面波フィルタ及び上記縦結合型弾性表面波フィルタを２つ縦続接続した縦続接続型フィルタに関する。

昨今から通信機器例えば携帯電話の高機能化が著しく、そのためこのような通信機器に使用（送受信）される電波の通過周波数帯域については、広帯域化且つ低損失化が求められている。そのため、これまでは圧電基板として例えばタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの電気機械結合係数の比較的大きな材料を用いて、通過周波数帯域が例えば比帯域（帯域幅／中心周波数）が４％程度に広くなるように設計した縦結合型弾性表面波フィルタをこの基板上に形成している。

このフィルタについて簡単に説明すると、図１に示すように、このフィルタ１００は例えば上記の圧電基板１０上に形成され、例えば弾性表面波の伝搬方向に並ぶ２つのＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）電極１１、１１と、このＩＤＴ電極１１、１１を両側から挟むように弾性表面波の伝搬方向に離間して並ぶ反射器１２、１２と、を備えている。ＩＤＴ電極１１、１１は、各々弾性表面波の伝搬方向に沿って伸びる一対のバスバー１３、１３と、これらのバスバー１３、１３から相対向するように互い違いに櫛歯状に伸び出す多数本の電極指１４と、を備えている。図１中１５は入力ポート、１６は出力ポートである。また、１７は電極指１４と平行に並ぶ多数本のグレーティング電極、１８はこれらのグレーティング電極１７の一端側及び他端側を夫々接続するように形成されたバスバーである。

このフィルタ１００では、上記のようにＩＤＴ電極１１、１１を近接させているので、入力ポート１５からＩＤＴ電極１１に電気信号を入力すると、例えば反射器１２、１２におけるキャビティ（等価反射面）Ｃ、Ｃ間には、図３に示すように、夫々の周波数が異なり位相が逆相関係となる対称モード（０次モード）及び反対称モード（１次モード）の２つの共振モードが励起されることになる。このフィルタ１００では、例えばシミュレーションによりフィルタ１００を１Ω終端させた時に顕在化する２つのモードの周波数（周波数のピーク位置）の間の領域に通過帯域が位置するように、例えば電極指１４及びグレーティング電極１７の長さ（交差幅）、幅寸法や離間寸法といった各寸法や圧電基板１０の材質などを設計している。

ここで、この図３に示すように、ＩＤＴ電極１１、１１における電極指１４のピッチ（一方のバスバー１３から伸びる２本の隣接する電極指１４、１４の中心間の距離）の長さ寸法をＰｉ、ＩＤＴ電極１１、１１間の間隙Ｓを介して隣接する電極指１４、１４の中心間の寸法をＬとすると、後述の図６に示すように、寸法Ｌを０．３７５Ｐｉ〜０．８７５Ｐｉにおいて変えることにより、１次モードの周波数（ピーク位置）はほとんど変動しないものの、０次モードの周波数が大きく変化することになる。この図６から得られた０次モードの周波数（ｆ０）及び１次モードの周波数（ｆ１）を夫々まとめて示したグラフである図７から分かるように、２つのモードの周波数の差は、寸法Ｌが０．５Ｐｉ程度で最小となり、０．５Ｐｉを越えると大きく増大し、更に寸法Ｌが大きくなるに従って徐々に減少していく。また、寸法Ｌが０．５Ｐｉ広がる度に弾性表面波の位相が１８０°ずれるので、この２つのモードの周波数の差は、０．５Ｐｉの周期でこの図７の増減を繰り返すことになる。

そのため、従来はフィルタ１００の通過周波数帯域の広帯域化を図るために、例えば特許文献１にも記載されているように、これらの２つのモードの周波数の差が大きくなるように例えば０．２４Ｐｉ≦寸法Ｌ≦０．３Ｐｉなどに設定する手法が検討されている。尚、この０．２４Ｐｉ≦寸法Ｌ≦０．３Ｐｉの範囲から０．５Ｐｉだけ寸法Ｌを大きく設定した０．７４Ｐｉ≦寸法Ｌ≦０．８Ｐｉにおいても上記の範囲と同様にフィルタ１００の広帯域化を図ることができると考えられるが、ＩＤＴ電極１１、１１間の離間寸法が大きくなると弾性表面波のエネルギー損失が大きくなるので、実用的ではなく従来のフィルタ１００の設計には利用されていなかった。また、この時反射器１２における隣接するグレーティング電極１７、１７の中心間の寸法（ピッチ）Ｐｒは、０次と１次との広い通過帯域を形成するように設定されており、その一例としては例えば１．０１７×Ｐｉ／２に設定されている。
また、例えば特許文献２に記載されているように、間隙Ｓを介して隣接するＩＤＴ電極１１、１１の端部の領域の寸法Ｐｉを他の領域の寸法Ｐｉよりも狭めることにより、フィルタを広帯域化する手法も知られている。

しかしながら、例えば特定小電力用のフィルタあるいは４５０ＭＨｚ帯を用いたＣＤＭＡ方式（ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）４５０）用のフィルタとしては、通過周波数帯域が上記のフィルタ１００よりも狭い帯域例えば比帯域２．０％以下程度で且つ低損失な中・狭帯域のフィルタが求められることもある。
また、上記のようなフィルタ１００では、一般的には通過帯域外における減衰量を十分に取れない場合があるので、図４に示すようにフィルタ１００を２つ配置すると共に、各々のフィルタ１００における一方のＩＤＴ電極１１のバスバー１３、１３同士を接続してフィルタ１００、１００を縦続接続し、帯域外の減衰量を確保するようにしている。しかし、このようにフィルタ１００、１００を縦続接続すると、後述の図１３に示すように、２つの共振モードａ、ｂが発生するが、共振モードｂは通過帯域外に発生するため不要なスプリアスとなってしまう。このようなスプリアスの発生を改善する方法として、特許文献３に記載されているようにフィルタ１００、１００間に結合容量を介在させる技術も知られているが、デバイスサイズが増大化してしまうし、また回路が複雑化してしまう。
特許文献４、５には、このようなフィルタについて記載されているが、上記の課題については何ら検討されていない。

特開平７−５８５８１（段落００１７〜００２１） 特開２００６−１３６００５（段落００５１） 特開平４−４０７０５（図１） 特開平２−２１３２１２ 特開平３−１１９８１６

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、低損失で狭帯域あるいは中帯域の縦結合型弾性表面波フィルタ及びこの縦結合型弾性表面波フィルタを２つ縦続接続した縦続接続型フィルタを提供することにある。

本発明の縦結合型弾性表面波フィルタは、
圧電基板上に２つのＩＤＴを配置すると共にこれら２つのＩＤＴの両側に反射器を配置して構成した縦結合型弾性表面波フィルタにおいて、
前記２つのＩＤＴの間で互いに隣接する電極指の中心間距離をＬ、ＩＤＴの電極指のピッチをＰｉ、とすると、
０．６２５Ｐｉ≦Ｌ≦０．７３Ｐｉに設定され、
励振される０次モード及び１次モードのうち、０次モードのみを利用して通過帯域を形成するために、０次モードで共振しかつ１次モードで共振しないようにＩＤＴが構成されていることを特徴とする。

また、別の発明の縦結合型弾性表面波フィルタは、
圧電基板上に２つのＩＤＴを配置すると共にこれら２つのＩＤＴの両側に反射器を配置して構成した縦結合型弾性表面波フィルタにおいて、
前記２つのＩＤＴの間で互いに隣接する電極指の中心間距離をＬ、ＩＤＴの中央部の電極指のピッチをＰｉ、とすると、
２つのＩＤＴのうち、一方のＩＤＴにおける他方のＩＤＴ寄りの端部側の電極指群であって、端部の電極指からｎ_１（２≦ｎ_１≦６）本目までの電極指について、そのピッチを一方のＩＤＴの中央部の電極指のピッチよりも小さくし、
かつ他方のＩＤＴにおける一方のＩＤＴ寄りの端部側の電極指群であって、端部の電極指からｎ_２（２≦ｎ_２≦６）本目までの電極指について、そのピッチを他方のＩＤＴの中央部の電極指のピッチよりも小さくし、
一方のＩＤＴにおける前記ｎ_１本目の電極指と他方のＩＤＴにおける前記ｎ_２本目の電極指との中心間距離Ｗが、
一方のＩＤＴの前記端部側の電極指群及び他方のＩＤＴの前記端部側の電極指群におけるピッチを中央部のピッチＰｉと同じにし、かつ０．１２５Ｐｉ≦Ｌ≦０．２３Ｐｉに設定した場合における同じ区間の距離Ｗ´となるように設定され、
励振される０次モード及び１次モードのうち、０次モードのみを利用して通過帯域を形成するために、０次モードで共振しかつ１次モードで共振しないようにＩＤＴが構成されていることを特徴とする。

圧電基板は、３６°〜４８°Ｙカットタンタル酸リチウム基板であり、
反射器の電極のピッチをＰｒ、各ＩＤＴの電極指の対数をＮとしたとき、
０．９７×（０．５Ｐｉ）≦Ｐｒ＜１．００×（０．５Ｐｉ）
３５≦Ｎ≦８５
に設定されたことが好ましい。

本発明の縦続接続型フィルタは、
上記縦結合型弾性表面波フィルタを２つ縦続接続して構成されたことを特徴とする。
圧電基板は、３６°〜４８°Ｙカットタンタル酸リチウム基板であり、
反射器の電極のピッチをＰｒ、各ＩＤＴの電極指の対数をＮとしたとき、
０．９７×（０．５Ｐｉ）≦Ｐｒ＜１．００×（０．５Ｐｉ）
３５≦Ｎ≦８５
に設定されたことを特徴とする上記記載の縦続接続型フィルタ。

本発明によれば、縦結合型弾性表面波フィルタにおいて、電極指の中心間距離Ｌの値を所定の値に設定し（あるいは見かけ上設定し）、これにより励振される０次モードと１次モードとの共振周波数の差を大きくした上で、０次モードのみを利用して通過帯域を形成するようにしたので、低損失で狭帯域あるいは中帯域の特性が得られる。

［第１の実施の形態］
本発明の縦結合型弾性表面波フィルタの第１の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。このフィルタ１は、既述のフィルタ１００とほぼ同じ構成であり、この図１に示すように、例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）からなる圧電基板１０を備えている。この例では圧電基板１０は、例えば図２に示すように、３６°〜４８°Ｙカット板であり、つまり圧電基板１０をＸ軸方向から見たときに上面（後述のＩＤＴ電極１１の形成される面）に垂直な軸とＹ軸とのなす角度θが３６°〜４８°となるように切断した基板（３６°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ_３）である。従って、この圧電基板１０上では当該圧電基板１０の結晶軸のＸ軸に沿って弾性表面波が伝搬することになる。

この圧電基板１０上には、既述のように弾性波例えば弾性表面波の伝搬方向に沿って配置された２つのＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）電極１１、１１と、このＩＤＴ電極１１、１１を両側から挟むように弾性表面波の伝搬方向に離間して並ぶ反射器１２、１２と、が形成されている。ＩＤＴ電極１１、１１は、例えば各々膜厚が７００ｎｍとなるように金属例えばアルミニウムにより構成されており、各々弾性表面波の伝搬方向に沿って伸びる一対のバスバー１３ａ、１３ｂと、これらのバスバー１３ａ、１３ｂから相対向するように互い違いに櫛歯状に伸び出す多数本の電極指１４と、を備えている。ＩＤＴ電極１１、１１間の領域を間隙Ｓとすると、これらのＩＤＴ電極１１、１１は、各々一方側（この例では上側）のバスバー１３ａ、１３ａから伸びる電極指１４、１４がこの間隙Ｓに隣接するように配置されている。また、バスバー１３ａ、１３ｂから相対向するように伸びる電極指１４、１４を１組（１対）とすると、電極指１４の対数Ｎは、３５対以上８５対以下例えば４２．５対となっている。

また、一方（図１中左側）のＩＤＴ電極１１（入力側ＩＤＴ電極１１ａ）のバスバー１３ａには入力ポート１５が接続され、他方（図１中右側）のＩＤＴ電極１１（出力側ＩＤＴ電極１１ｂ）のバスバー１３ｂには出力ポート１６が接続されている。尚、ポート１５、１６の接続されていないバスバー１３ａ、１３ｂは接地されている。
また、反射器１２、１２は、ＩＤＴ電極１１の電極指１４と平行に並ぶ多数本例えば６０本のグレーティング電極１７と、弾性表面波の伝搬方向に沿って設けられ、これらの多数本のグレーティング電極１７の一端側及び他端側を夫々接続するように形成された一対のバスバー１８、１８と、を備えている。尚、この図１においては電極指１４及びグレーティング電極１７の本数を省略して描画している。また、この図１ではＩＤＴ電極１１、１１及び反射器１２について、圧電基板１０上の領域と判別しやすいように、ハッチング（点状の模様）を付してある。以下の図についても同様である。

ここで、図３に示すように、ＩＤＴ電極１１、１１における電極指１４のピッチ（一方のバスバー１３から伸びる２本の隣接する電極指１４、１４の中心間の距離）の長さ寸法をＰｉ、入力側ＩＤＴ電極１１ａ及び出力側ＩＤＴ電極１１ｂ間において間隙Ｓを介して隣接する電極指１４、１４の中心間の寸法をＬ、反射器１２において隣接するグレーティング電極１７、１７の中心間の寸法（ピッチ）をＰｒとする。この例では、寸法Ｐｉ及び寸法Ｐｒは夫々例えば９．１９μｍ及び４．５６μｍ、寸法Ｌは０．６２５Ｐｉ以上０．７３Ｐｉ以下例えば０．７１９Ｐｉ、寸法Ｐｒは０．９７×（０．５Ｐｉ）以上１．００×（０．５Ｐｉ）未満好ましくは０．９９×０．５Ｐｉとなっている。また、既述のＩＤＴ電極１１、１１における電極指１４、１４の交差幅Ｄは、例えば５５１．４μｍ（６０Ｐｉ）となっている。この電極指１４の幅寸法Ｅ及び電極指１４、１４間の離間寸法ｋは、例えば夫々０．２５Ｐｉに設定されていたり、あるいは後述の実施例に示すように、Ｅ＝０．３７５Ｐｉ、ｋ＝０．１２５Ｐｉなどに設定されていたりする場合がある。後述するように、これらの各寸法に設定することにより、このフィルタ１は、０次モードの周波数において５０Ωにインピーダンスマッチングするように構成されている。

次に、上記のようにフィルタ１の各寸法を設定した理由について、このフィルタ１において弾性表面波が伝搬していく様子と共に以下に説明する。
入力ポート１５からフィルタ１に対して所定の電気信号を入力すると、入力側ＩＤＴ電極１１ａでは電気信号が機械信号に変換されて弾性表面波が発生し、右側方向及び左側方向に向かって伝搬していく。右側に向かって伝搬する弾性表面波は、出力側ＩＤＴ電極１１ｂを介して反射器１２に到達し、この反射器１２において反射されてＩＤＴ電極１１ａに戻されることになり、また左側の反射器１２に向かって伝搬する弾性表面波は、この反射器１２において反射され、当該ＩＤＴ電極１１ａに戻される。こうして例えば反射器１２、１２のキャビティ（等価反射面）Ｃ、Ｃ間において弾性表面波が反射し、既述のようにＩＤＴ電極１１、１１同士が近接配置されていることから、この図３に示すように互いに周波数が異なり逆相関係となる対称モード（０次モード）及び反対称モード（１次モード）の共振モードが励起されることになる。

ここで、寸法Ｌと２つのモードの周波数との関係について説明する。図６にフィルタ１を１Ω終端した時のシミュレーション結果を示すように、寸法Ｌを０．３７５Ｐｉから０．８７５Ｐｉまで大きくしていくことにより、１次モードの周波数（周波数のピーク）の位置はほとんど変化しないものの、０次モードの周波数の位置は４２７ＭＨｚ程度及び４４３ＭＨｚ程度の間において大きく変化することが分かる。そして、図７に２つのモードの周波数の位置と寸法Ｌとをまとめて示すと、０次モードの周波数（ｆ０）は、寸法Ｌが０．５Ｐｉで最小となり、０．６２５Ｐｉにて大きく増大し、更に０．６２５Ｐｉから０、７５Ｐｉ、０．８７５Ｐｉと増えるにつれて徐々に減少している。また、図６の（ａ）及び（ｅ）の特性が極めて似通っていることからも、２つのモードの周波数は、寸法Ｌが０．５Ｐｉの周期で変わる毎に位相が１８０°ずれることから、この周期で周波数の増減を繰り返すことが分かる。更に、図６（ｃ）、（ｄ）及び図７から分かるように、寸法Ｌが０．７３Ｐｉの時には、寸法Ｌが０．７５Ｐｉの時よりも、０次モードの周波数の位置が最大値（０．６２５Ｐｉ時）側に寄った位置となり、２つのモードの周波数の位置が離間することが分かる。そのため、寸法Ｌが０．７３Ｐｉの時には、従来のフィルタ１００で用いられていた０．２４Ｐｉ〜０．３Ｐｉの範囲を半周期分（０．５Ｐｉ）ずらした範囲である０．７４Ｐｉ〜０．８Ｐｉよりも２つのモードの周波数が離間することが分かる。尚、図６には、寸法Ｌを上記のように設定した時にフィルタ１を５０Ω終端した時に得られる特性についても併記している。また、フィルタ１を１Ω終端するのは既述のように０次モードの周波数及び１次モードの周波数を見やすくする（顕在化させる）ためであり、５０Ω終端するのは実際にこのフィルタ１を使用する時の特性を確認するためである。

そして、この実施の形態では、既述のように寸法Ｌを０．６２５Ｐｉ以上０．７３Ｐｉ以下に設定している。そのため、０次モードの周波数（周波数のピーク位置）と１次モードの周波数とを大きく離間させているので、これらの２つのモードの周波数が結合しにくくなり、１次モードの周波数の影響を抑えて０次モードの周波数において５０Ωにインピーダンスマッチングさせることができる。従って、後述するように、通過周波数帯域が極めて狭く、且つ通過周波数帯域における減衰量の小さな（挿入損失の小さい）フィルタ１が得られる。

次に、電極指１４の対数Ｎを３５〜８５対に設定した理由について説明する。図８には、この対数Ｎを１８．５対から３５、５対、５０．５対及び８５．５対に増やした時に２つのモードの周波数がどのように変化するか、フィルタ１を１Ω終端して求めた時のシミュレーション結果を示している。この図８から分かるように、対数Ｎが１８．５対から３５．５対に増えるにつれて１次モードの周波数のピーク強度が減少していき、５０．５対以上ではこの１次モードの周波数が消失していることが分かる。一方、０次モードの周波数は、このように対数Ｎを増やしてもほとんど減少していない。そのため、この実施の形態のように対数Ｎを設定することにより、１次モードをミスマッチさせて０次モードにおいて５０Ω終端させ、通過周波数帯域が極めて狭く、且つ挿入損失の小さなフィルタ１を構成できることが分かる。尚、この図８においても同様に、フィルタ１を５０Ω終端させた時の特性についても併記している。
上記のように各寸法を設定して構成したフィルタ１について、フィルタ１を１Ω終端した時及び５０Ω終端した時の特性をシミュレーションした結果を図９に示す。このように、フィルタ１は、通過周波数帯域が極めて狭く、且つ挿入損失が小さくなっていることが分かる。

上述の実施の形態によれば、寸法Ｌを０．６２５Ｐｉ以上０．７３Ｐｉ以下に設定しているので、０次モードの周波数を１次モードの周波数から大きく離間させることができる。そのため、０次モードにおいてフィルタ１を５０Ωに終端させても１次モードの周波数の影響を抑えることができ、通過周波数帯域が極めて狭く、且つ挿入損失の極めて小さいフィルタ１を得ることができる。
また、電極指１４の対数Ｎを３５対以上８５対以下に設定しているので、１次モードの周波数を消失させることができ、０次モードにおいてフィルタ１を５０Ωに終端させて通過周波数帯域が極めて狭く、且つ挿入損失が極めて小さいフィルタ１を得ることができる。更に、反射器１２のグレーティング電極１７の寸法Ｐｒを上記のように設定したことにより、上記のように従来のフィルタ１００よりも０次モードの周波数が高帯域側に寄った場合であっても、等価反射面Ｃ、Ｃ間において弾性表面波を閉じこめるためにこの周波数において通過周波数帯域を得ることができる。

続いて、このフィルタ１を縦続接続した実施の形態について、図４を参照して説明する。圧電基板１０上には、２つのフィルタ１、１が配置されており、一方（図４では上側）のフィルタ１の出力側ＩＤＴ電極１１ｂのバスバー１３と、他方（下側）のフィルタ１の入力側ＩＤＴ電極１１ａのバスバー１３と、が導電路２１を介して接続されている。尚、この実施の形態におけるフィルタ１、１の各寸法は、既述の実施の形態における各寸法と同じ寸法に設定されている。

そして、入力側ＩＤＴ電極１１ａに所定の電気信号を入力すると、上記の実施の形態と同様に０次モードの周波数が１次モードの周波数から大きく離間して高帯域側に位置し、また１次モードの周波数が消失することとなる。この時、既述のフィルタ１００について説明した図１３と同様に、２つの共振モードａ、ｂが発生するが、縦続接続させたフィルタ１、１を１Ω及び５０Ωに終端させた時のシミュレーション結果を示す図１０から分かるように、０次モードの周波数の位置が高帯域側に寄っているので、０次モードの周波数と共振モードａ、ｂとの間における周波数の差及びインピーダンスの差が既述のフィルタ１００よりも小さくなり、そのため共振モードａ、ｂが通過周波数帯域内に取り込まれていることが分かる。この図１０では、過周波数帯域において挿入損失の最も小さなピークから３ｄＢ減少する比帯域は、１．７％となっていた。そのため、このようにフィルタ１、１を縦続接続することによってスプリアス対策が不要になり、また急峻な特性を得ることができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図５を参照して説明する。
既述の実施の形態では、寸法Ｌを０．６２５Ｐｉ以上０．７３Ｐｉ以下の範囲に設定したが、この実施の形態では、図５（ａ）に示すように、寸法Ｌ’を上記の範囲よりも半波長分（０．５Ｐｉ）だけ短くした０．１２５Ｐｉ以上０．２３Ｐｉ以下の範囲例えば０．１２８Ｐｉとしている。
ここで、寸法Ｌ（Ｌ’）は既述のように間隙Ｓを介して隣接する電極指１４、１４の中心間の寸法であり、また電極指１４の幅寸法Ｅは例えば０．２５Ｐｉに設定されている。従って、寸法Ｌを上記の範囲０．１２５Ｐｉ〜０．２３Ｐｉとなるように狭めていき、例えば０．２５Ｐｉに設定した場合には、実際には図５（ｂ）に示すように、いわば間隙ＳがなくなってＩＤＴ電極１１、１１同士が接触してしまう。そのため、上記の範囲に寸法Ｌを設定すると、電極指１４、１４同士が重なりあってしまうことになる。このようにＩＤＴ電極１１、１１同士が接触したり重なり合ったりすると、当該接触部分では電極指１４の配列が弾性表面波の伝搬方向において不連続となるので、バルク放射損失が生じて特性が悪化してしまう。

そこで、この実施の形態では、以下に詳述するようにＩＤＴ電極１１、１１において間隙Ｓに隣接する領域の寸法Ｐｉを狭めることにより、電極指１４、１４同士が重なり合わないように間隙Ｓを形成して寸法Ｌ’を設定している。
先ず、入力側ＩＤＴ電極１１ａにおいて、間隙Ｓに隣接する電極指１４を１本目、間隙Ｓから離れるに従って電極指１４を２本目、３本目、、、、ｎ_１−１本目、ｎ_１本目（ｎ_１≧２）と呼ぶこととする。同様に、出力側ＩＤＴ電極１１ｂについても間隙Ｓ側から１本目、２本目、、、、、ｎ_２−１本目、ｎ_２本目（ｎ_２≧２）と呼ぶ。また、入力側ＩＤＴ電極１１ａのｎ_１−１本目の電極指１４から出力側ＩＤＴ電極１１ｂのｎ_２−１本目の電極指１４までの領域を狭ピッチ領域３０と呼ぶ。更に、入力側ＩＤＴ電極１１ａにおけるｎ_１本目の電極指１４の中心と出力側ＩＤＴ電極１１ｂにおけるｎ_２本目の電極指１４の中心との間隔をＷとすると、この間隔Ｗは、

となることが分かる。この例では、ｎ_１、ｎ_２を夫々６本にしているので、この間隔Ｗは、
Ｗ＝５÷２×９．１９＋５÷２×９．１９＋０．１２８×９．１９＝４７．１３（μｍ）
となる。

ここで、寸法Ｌ’を０．１２８Ｐｉに設定しているので、このままでは既述のようにＩＤＴ電極１１、１１同士が重なり合うことになる。そこで、この実施の形態では、上記の間隔Ｗをそのまま保ちつつ、ＩＤＴ電極１１、１１同士が重なり合わずに間隙Ｓが形成されるように、つまり幅寸法Ｅが不連続な電極指１４が形成されないように、狭ピッチ領域３０内の寸法Ｐｉを僅かに狭めるように（＝Ｐ_ｉ１）している。具体的には、狭ピッチ領域３０を形成しなかった場合の間隔（４７．１３μｍ）をＷ’とすると、間隔Ｗ＝Ｗ’に設定すると共に、この例では入力側ＩＤＴ電極１１ａ及び出力側ＩＤＴ電極１１ｂの１本目から５（ｎ_１−１、ｎ_２−１）本目までの寸法Ｐｉが狭ピッチ寸法Ｐ_ｉ１例えば０．９１７５Ｐｉとなるように、電極指１４の幅寸法Ｅや電極指１４、１４同士の離間寸法ｋを狭めている。そのため、ＩＤＴ電極１１、１１間には幅寸法が１．０６μｍの間隙Ｓ（Ｓ＝０．１１５Ｐｉ、Ｌ’＝０．９１９×Ｐｉ／２）が形成され、弾性表面波の伝搬方向において電極指１４が連続的に並ぶ構造となる。そのため、２つのモードの周波数は、既述の第１の実施の形態とほとんど同じ位置に形成されることになる。このように各寸法を設計したフィルタ１について、１Ω及び５０Ωに終端させた時のシミュレーション結果を図１１に示すと、このフィルタ１では、既述の第１の実施の形態と同様に１次モードの周波数が消失し、また従来のフィルタ１００よりも高帯域側に形成された０次モードの周波数において極めて急峻な特性が得られることが分かる。尚、この図５（ａ）では、電極指１４の対数Ｎは例えば４８．５対、電極指１４の交差幅Ｄは例えば４１３．６μｍ（４５Ｐｉ）に設定されている。

上述の実施の形態によれば、実際のフィルタ１としては実現不可能な短い寸法Ｌであっても、上記のように狭ピッチ領域３０を形成することによりＩＤＴ電極１１、１１間に間隙Ｓを形成し、弾性表面波の伝搬方向において電極指１４を連続的に配置している。そのため、上記の第１の実施の形態と同様の効果が得られるし、更にＩＤＴ電極１１、１１同士の離間寸法を短くできるので、弾性表面波の伝搬時におけるエネルギー損失や回折損などを抑えることができる。

尚、この例ではｎ_１、ｎ_２を夫々６本としたが、この本数については適宜設定でき、６本よりも少なくして例えば２本としても良いし、６本よりも多くして例えば１２本としても良い。また、入力側ＩＤＴ電極１１ａ及び出力側ＩＤＴ電極１１ｂにおいて狭ピッチ領域３０を形成する電極指１４の本数を各々変えるようにしても良い。更に、上記の寸法Ｌ’としては、０．８×Ｐｉ／２〜１．０×Ｐｉ／２程度好ましくは０．４×Ｐｉ／２〜０．５×Ｐｉ／２程度であれば良い。また、狭ピッチ領域３０において寸法Ｐ_ｉ１を連続的に変化させるように、例えば間隙Ｓ側からＩＤＴ電極１１ａ、１１ｂの各々の端部に向けて徐々に寸法Ｐ_ｉ１が小さくあるいは大きくなるように、あるいは当該狭ピッチ領域３０において右端及び左端の一方側から他方側に向かって徐々に寸法Ｐ_ｉ１が小さく（大きく）なるようにしても良い。

上記の第１の実施の形態と同様に、この実施の形態で得られたフィルタ１、１を既述の図４のように縦続接続して得られる特性について、図１２を参照して説明する。この図１２から分かるように、既述の例と同様に０次モードの周波数の位置が高帯域側に寄っているので、０次モードの周波数と共振モードａ、ｂとの間における周波数の差及びインピーダンスの差が既述のフィルタ１００よりも小さくなり、そのため共振モードａ、ｂが通過周波数帯域内に取り込まれていることが分かる。この図１２では、過周波数帯域において挿入損失の最も小さなピークから３ｄＢ減少する比帯域は、１．９％となっていた。そのため、同様にこのフィルタ１、１を縦続接続することによってスプリアス対策が不要になり、また急峻な特性を得ることができる。

尚、この実施の形態におけるフィルタ１と既述の第１の実施の形態におけるフィルタ１とを縦続接続しても良い。
また、上記の各例においては圧電基板１０としてタンタル酸リチウムを用いたが、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などであっても良く、その場合には一般的に６４°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ_３が用いられる。また、上記の各寸法や電極指１４の対数Ｎなどは、使用する圧電基板１０の材質などにより適宜設定される。

次に、上記の各実施の形態で説明したシミュレーションについて、シミュレーション条件やその結果について簡単に説明する。
・図６
（シミュレーション条件）
圧電基板１０：３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３
寸法Ｐｉ：９．１９μｍ
寸法Ｐｒ：１．０１７Ｐｉ／２
寸法Ｌ：０．３７５Ｐｉ、０．５Ｐｉ、０．６２５Ｐｉ、０．７５Ｐｉ、０．８７５Ｐｉ
電極指１４の対数Ｎ：１８．５対
電極指１４の交差幅Ｄ：１８３．７μｍ（２０Ｐｉ）
反射器１２のグレーティング電極１７の本数：６０本
ＩＤＴ電極１１の膜厚：７００ｎｍ
（シミュレーション結果）
寸法Ｌを変えることにより、１次モードの周波数（周波数のピーク位置）はほとんど変化しなかったものの、０次モードの周波数は大きく変動していた。

・図７
上記の図６の結果をまとめたグラフであり、寸法Ｌが０．６２５Ｐｉ程度で２つのモードの周波数が大きく離間すること及び各モードの周波数が０．５Ｐｉの周期で寸法Ｌが変化すると２つのモードの周波数が周期的に増減することが分かった。

・図８
（シミュレーション条件）
圧電基板１０：３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３
寸法Ｐｉ：９．１９μｍ
寸法Ｐｒ：１．０１７Ｐｉ／２
寸法Ｌ：０．７Ｐｉ
電極指１４の対数Ｎ：１８．５対、３５．５対、５０．５対、８５．５対
電極指１４の交差幅Ｄ：１８３．７μｍ（２０Ｐｉ）
反射器１２のグレーティング電極１７の本数：６０本
ＩＤＴ電極１１の膜厚：７００ｎｍ
（シミュレーション結果）
電極指１４の対数Ｎを３５．５対まで増やすと１次モードの周波数のピーク強度が減少し、５０．５対以上では１次モードの周波数が消失していた。

・図９
（シミュレーション条件）
圧電基板１０：３６°Ｙカットタンタル酸リチウム板
寸法Ｐｉ：９．１９μｍ
寸法Ｐｒ：４．５６μｍ（０．９９×０．５Ｐｉ）
寸法Ｌ：６．６１μｍ（０．７１９Ｐｉ）
電極指１４の対数Ｎ：各４２．５対
電極指１４の交差幅Ｄ：５５１．４μｍ（６０Ｐｉ）
反射器１２のグレーティング電極１７の本数：各６０本
ＩＤＴ電極１１の膜厚：７００ｎｍ
（シミュレーション結果）
１次モードの周波数が消失し、またフィルタ１００よりも高帯域側に寄った位置に形成された０次モードの周波数において通過周波数帯域が狭く且つ低損失で急峻な特性が得られた。

・図１０
（シミュレーション条件）
上記の図９のフィルタ１を２つ縦続接続して計算した。
（シミュレーション結果）
上記の図９と同様の結果であり、また共振モードａ、ｂが通過周波数帯域に取り込まれていた。また、図９のフィルタ１よりも更に急峻な特性が得られた。

・図１１
（シミュレーション条件）
圧電基板１０：３６°Ｙカットタンタル酸リチウム板
寸法Ｐｉ：９．１９μｍ
寸法Ｐｒ：４．５６μｍ（０．９９×０．５Ｐｉ）
理論上の寸法Ｌ：１．１８μｍ（０．１２８Ｐｉ）
狭ピッチ領域３０の電極指１４の本数（入力側ＩＤＴ電極１１ａ）：５本
狭ピッチ領域３０の電極指１４の本数（出力側ＩＤＴ電極１１ｂ）：５本
ｎ１本目の電極指１４とｎ２本目の電極指１４との間の間隔Ｗ：４７．１３μｍ（Ｗ＝２．５Ｐｉ＋２．５Ｐｉ＋Ｌ）
電極指１４の対数Ｎ：各４８．５対
電極指１４の交差幅Ｄ：４１３．６μｍ（４５Ｐｉ）
反射器１２のグレーティング電極１７の本数：各６０本
ＩＤＴ電極１１の膜厚：７００ｎｍ
（シミュレーション結果）
１次モードの周波数が消失し、またフィルタ１００よりも高帯域側に寄った位置に形成された０次モードの周波数において通過周波数帯域が狭く且つ低損失で急峻な特性が得られた。
・図１２
（シミュレーション条件）
上記の図１１のフィルタ１を２つ縦続接続して計算した。
（シミュレーション結果）
上記の図１１と同様の結果であり、また共振モードａ、ｂが通過周波数帯域に取り込まれていた。また、図１１のフィルタ１よりも更に急峻な特性が得られた。
・図１３
（シミュレーション条件）
圧電基板：３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３
寸法Ｐｉ：９．１９μｍ
寸法Ｐ_ｉ１：８．８２μｍ（＝０．９６Ｐｉ）
寸法Ｐｒ：１．０１７Ｐｉ／２
寸法Ｌ’：４．３７μｍ（＝０．９５１Ｐｉ／２）
電極指１４の対数Ｎ：１８．５対
電極指１４の交差幅Ｄ：１８３．７μｍ（２０Ｐｉ）
反射器１２のグレーティング電極１７の本数：６０本
ＩＤＴ電極１１の膜厚：７００ｎｍ
狭ピッチ領域３０の電極指１４の本数：各５本
ｎ_１〜ｎ_２の間隔Ｗ＝（１＋０．９６×４＋０．９５１／２）×９．１９＝４８．８３μｍ
５Ｐｉ＝４５．９３
この時、理論上の寸法Ｌは４８．８３−４５．９３＝２．９μｍ（＝０．３１６Ｐｉ）となっており、０．２４〜０．５Ｐｉの範囲内となっている。
このように設計したフィルタを２つ縦続接続して計算した。
（シミュレーション結果）
このように従来のフィルタ１００となるように設計した場合には、発生した共振モードａ、ｂのうち、共振モードｂは通過周波数帯域外に位置して不要なスプリアスとなっていた。

本発明の第１の実施の形態の縦結合型弾性表面波フィルタの一例を示す平面図である。 上記のフィルタが形成された基板の一例を示す模式図である。 上記のフィルタの各寸法を示す模式図である。 上記のフィルタを縦続接続した例を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態の縦結合型弾性表面波フィルタの一例を示す平面図である。 上記のフィルタにおいて得られる２つの共振モードの周波数とＩＤＴ電極間の寸法との関係を示す特性図である。 上記のフィルタにおいて得られる２つの共振モードの周波数とＩＤＴ電極間の寸法との関係をまとめて示す特性図である。 ＩＤＴ電極の電極指の対数を増やしたときに得られる共振モードについて示した特性図である。 上記の第１の実施の形態のフィルタにて得られる特性図である。 上記の第１の実施の形態のフィルタを縦続接続して得られるフィルタの特性図である。 本発明の第２の実施の形態のフィルタにて得られる特性図である。 上記の第２の実施のフィルタを縦続接続して得られるフィルタの特性図である。 従来のフィルタを縦続接続して得られるフィルタの特性図である。

符号の説明

ｂ スプリアス
Ｌ 寸法
Ｎ 対数
Ｐｉ 寸法
Ｗ 間隔
１ フィルタ
１１ ＩＤＴ電極
１２ 反射器
１４ 電極指
２１ 導電路
３０ 狭ピッチ領域

Claims (5)

1. 圧電基板上に２つのＩＤＴを配置すると共にこれら２つのＩＤＴの両側に反射器を配置して構成した縦結合型弾性表面波フィルタにおいて、
   前記２つのＩＤＴの間で互いに隣接する電極指の中心間距離をＬ、ＩＤＴの電極指のピッチをＰｉ、とすると、
   ０．６２５Ｐｉ≦Ｌ≦０．７３Ｐｉに設定され、
   励振される０次モード及び１次モードのうち、０次モードのみを利用して通過帯域を形成するために、０次モードで共振しかつ１次モードで共振しないようにＩＤＴが構成されていることを特徴とする縦結合型弾性表面波フィルタ。
2. 圧電基板上に２つのＩＤＴを配置すると共にこれら２つのＩＤＴの両側に反射器を配置して構成した縦結合型弾性表面波フィルタにおいて、
   前記２つのＩＤＴの間で互いに隣接する電極指の中心間距離をＬ、ＩＤＴの中央部の電極指のピッチをＰｉ、とすると、
   ２つのＩＤＴのうち、一方のＩＤＴにおける他方のＩＤＴ寄りの端部側の電極指群であって、端部の電極指からｎ_１（２≦ｎ_１≦６）本目までの電極指について、そのピッチを一方のＩＤＴの中央部の電極指のピッチよりも小さくし、
   かつ他方のＩＤＴにおける一方のＩＤＴ寄りの端部側の電極指群であって、端部の電極指からｎ_２（２≦ｎ_２≦６）本目までの電極指について、そのピッチを他方のＩＤＴの中央部の電極指のピッチよりも小さくし、
   一方のＩＤＴにおける前記ｎ_１本目の電極指と他方のＩＤＴにおける前記ｎ_２本目の電極指との中心間距離Ｗが、
   一方のＩＤＴの前記端部側の電極指群及び他方のＩＤＴの前記端部側の電極指群におけるピッチを中央部のピッチＰｉと同じにし、かつ０．１２５Ｐｉ≦Ｌ≦０．２３Ｐｉに設定した場合における同じ区間の距離Ｗ´となるように設定され、
   励振される０次モード及び１次モードのうち、０次モードのみを利用して通過帯域を形成するために、０次モードで共振しかつ１次モードで共振しないようにＩＤＴが構成されていることを特徴とする縦結合型弾性表面波フィルタ。
3. 圧電基板は、３６°〜４８°Ｙカットタンタル酸リチウム基板であり、
   反射器の電極のピッチをＰｒ、各ＩＤＴの電極指の対数をＮとしたとき、
   ０．９７×（０．５Ｐｉ）≦Ｐｒ＜１．００×（０．５Ｐｉ）
   ３５≦Ｎ≦８５
   に設定されたことを特徴とする請求項１または２記載の縦結合型弾性表面波フィルタ。
4. 請求項１または請求項２に記載された縦結合型弾性表面波フィルタを２つ縦続接続して構成されたことを特徴とする縦続接続型フィルタ。
5. 圧電基板は、３６°〜４８°Ｙカットタンタル酸リチウム基板であり、
   反射器の電極のピッチをＰｒ、各ＩＤＴの電極指の対数をＮとしたとき、
   ０．９７×（０．５Ｐｉ）≦Ｐｒ＜１．００×（０．５Ｐｉ）
   ３５≦Ｎ≦８５
   に設定されたことを特徴とする請求項４記載の縦続接続型フィルタ。

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