JP2012005114A

JP2012005114A - 弾性波装置

Info

Publication number: JP2012005114A
Application number: JP2011110937A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ikeuchi; 哲池内
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】本発明は、通過帯域の異なる複数の高周波フィルタが共通の信号端子に接続された弾性波装置において、エネルギーロスが少なく、挿入損失が少ない弾性波装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の弾性波装置は、第１の高周波フィルタ（高域側フィルタ２２）と、前記第１の高周波フィルタと共通の信号端子（入力端子２４）に接続され、かつ通過帯域が前記第１の高周波フィルタと異なる第２の高周波フィルタ（低域側フィルタ２３）とを備え、前記第１の高周波フィルタは、圧電基板２１の上において一対の反射器３０の間にＩＤＴ２９を備えた弾性波共振器を有し、前記反射器３０は、前記第１の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第１の構造（第１の領域３１）と、前記第２の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第２の構造（第２の領域３２）とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として移動体通信機器等において使用される弾性波装置に関するものである。

近年、携帯電話機などにおいて、通過帯域の異なる複数の高周波フィルタを備えた弾性波装置として、共用器やデュアルフィルタが多用されている。

図３は、従来の弾性波装置を示す電極パターン図である。

図３において、弾性波装置は、圧電基板１の上において、中心周波数が相対的に高い高域側通過帯域に通過特性を有する高域側フィルタ２と、中心周波数が相対的に低い低域側通過帯域に通過特性を有する低域側フィルタ３とを共通の入力端子４に接続したものである。この高域側フィルタ２および低域側フィルタ３は、それぞれ、一対の反射器５、６の間に複数のインタデジタルトランスデューサ（以下ＩＤＴと表記する）７、８を備えた縦結合共振子型弾性波フィルタである。この高域側フィルタ２と低域側フィルタ３は、それぞれの出力端子９、１０および各グランド端子１１に接続され、その配線には必要に応じて立体交差部１２を設けている。

このような従来の弾性波装置において、高域側フィルタ２の反射器５は高域側通過帯域をカバーするように反射帯域（ストップバンド）を設けた構成にし、低域側フィルタ３の反射器６は低域側通過帯域をカバーするように反射帯域を設けた構成にすることにより、通過帯域では、電気信号の反射を大きくすることによってエネルギーの損失を抑制し、挿入損失を低減するとともに、阻止帯域では、電気信号の反射を低減することによって、電気エネルギーを散逸させ、減衰量を大きくしていた。

上記従来の弾性波装置の通過特性の概念図を、図４（ａ）〜（ｄ）に示す。図４（ａ）は、高域側フィルタ２の挿入損失を示す。図４（ｂ）は、高域側フィルタ２の反射器５の反射率を示す。図４（ｃ）は、低域側フィルタ３の挿入損失を示す。図４（ｄ）は、低域側フィルタ３の反射器６の反射率を示す。

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２００３−２８９２３４号公報

しかし、上記した従来の弾性波装置において、高域側フィルタ２と低域側フィルタ３は共通の入力端子４に接続されているために、高域側通過帯域の電気信号が入力端子４から入力したとき、その電気信号の一部は低域側フィルタ３にも到達してしまう。そのときに、その電気信号は、低域側フィルタ３の反射器６を経由してエネルギーが散逸してしまい、電気エネルギーのロスが生じるため、高域側フィルタ２における挿入損失が大きくなってしまうという問題を有していた。

また同様に、低域側通過帯域の電気信号が入力端子４から入力したとき、その電気信号の一部は高域側フィルタ２にも到達してしまう。そのときに、その電気信号は、高域側フィルタ２の反射器５を経由してエネルギーが散逸してしまい、電気エネルギーのロスが生じるため、低域側フィルタ３における挿入損失が大きくなってしまうという問題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、挿入損失の少ない弾性波装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明は、第１の高周波フィルタと、前記第１の高周波フィルタと共通の信号端子に接続され、かつ通過帯域が前記第１の高周波フィルタと異なる第２の高周波フィルタとを備え、前記第１の高周波フィルタは、圧電基板の上において一対の反射器の間にＩＤＴを備えた弾性波共振器を有し、前記反射器は、前記第１の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第１の構造と、前記第２の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第２の構造とを備えたものである。この構成によれば、第１の高周波フィルタの弾性波共振器の反射器は、第２の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第２の構造を備えたことにより、第２の高周波フィルタを通過可能な電気信号の一部が第１の高周波フィルタに分岐して流れ込んでも、第１の高周波フィルタの反射器の前記第２の構造で反射することによって電気信号のエネルギーが反射器の外に散逸するのを防止することができ、反射器によって反射された電気エネルギーは、第２の高周波フィルタ側に戻ってくるため、第２の高周波フィルタの挿入損失を低減することができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の弾性波装置は、第１の高周波フィルタの弾性波共振器の反射器の中に、第２の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する構造を設けたことにより、第２の高周波フィルタの挿入損失を低減することができるという優れた効果を奏するものである。

本発明の実施の形態における弾性波装置の電極パターン図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）同弾性波装置の通過特性の概念図従来の弾性波装置の電極パターン図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）同弾性波装置の通過特性の概念図

以下、本発明の一実施の形態における弾性波装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における弾性波装置の電極パターン図である。

図１において、弾性波装置は、圧電基板２１の上に、通過帯域の中心周波数が相対的に高い高周波フィルタである高域側フィルタ２２と、通過帯域の中心周波数が相対的に低い高周波フィルタである低域側フィルタ２３とを設けたものである。以下、高域側フィルタ２２の通過帯域を高域側通過帯域と呼び、低域側フィルタ２３の通過帯域を低域側通過帯域と呼ぶ。この高域側フィルタ２２と低域側フィルタ２３は、共通の入力端子２４とそれぞれの出力端子２５、２６および各グランド端子２７に接続したものであり、その配線には必要に応じて立体交差部２８を設けたものである。

圧電基板２１は、回転ＹカットＸ伝播のタンタル酸リチウム単結晶である。

高域側フィルタ２２は、弾性波の伝播方向に沿って複数のＩＤＴ２９を併設し、その両側から一対の反射器３０で挟んで構成した縦結合共振器型弾性波フィルタである。

高域側フィルタ２２の反射器３０は、ＩＤＴ２９に近い側に第１の領域３１を設け、ＩＤＴ２９から遠い側に第２の領域３２を設け、第１の領域３１と第２の領域３２の間に第３の領域３３を設けたものである。そして、第１の領域３１の反射帯域は、高域側通過帯域を包含するように構成し、第２の領域３２の反射帯域は、低域側通過帯域を包含するように構成し、第３の領域３３の反射帯域は、第１の領域３１の反射帯域と第２の領域３２の反射帯域の間の周波数帯域をカバーするように構成したものである。

ここで、第１の領域３１、第２の領域３２、および第３の領域３３は、それぞれの領域の格子電極の周期を設定することにより、それぞれの反射帯域を設定したものである。したがって、高域側フィルタ２２の反射器３０において、第１の領域３１の格子電極の周期よりも、第２の領域３２の格子電極の周期は大きく、第３の領域３３の格子電極は、第１の領域３１の格子電極の周期と第２の領域３２の格子電極の周期の間の周期を有する。

低域側フィルタ２３は、弾性波の伝播方向に沿って複数のＩＤＴ３４を併設し、その両側から一対の反射器３５で挟んで構成した縦結合共振器型弾性波フィルタである。

低域側フィルタ２３の反射器３５は、ＩＤＴ３４に近い側に第４の領域３６を設け、ＩＤＴ３４から遠い側に第５の領域３７を設け、第４の領域３６と第５の領域３７の間に第６の領域３８を設けたものである。そして、第４の領域３６の反射帯域は、低域側通過帯域を包含するように構成し、第５の領域３７の反射帯域は、高域側通過帯域を包含するように構成し、第６の領域３８の反射帯域は、第４の領域３６の反射帯域と第５の領域３７の反射帯域の間の周波数帯域をカバーするように構成したものである。

ここで、第４の領域３６、第５の領域３７、および第６の領域３８は、それぞれの領域における格子電極の周期を設定することにより、それぞれの反射帯域を設定したものである。したがって、低域側フィルタ２３の反射器３５において、第４の領域３６の格子電極の周期よりも、第５の領域３７の格子電極の周期は小さく、第６の領域３８の格子電極は、第４の領域３６の格子電極の周期と第５の領域３７の格子電極の周期の間の周期を有する。

上記のように、高域側フィルタ２２の反射器３０において、ＩＤＴ２９から遠い側に低域側通過帯域内に反射帯域を有する第２の領域３２を設けたことにより、低域側通過帯域の電気信号の一部が高域側フィルタ２２に分岐して流れ込んでも、この第２の領域３２で反射することができるため、電気信号のエネルギーが反射器３０の外に散逸するのを防止することができ、反射された電気エネルギーは低域側フィルタ２３に戻ってくるため、低域側フィルタ２３の挿入損失を低減することができるものである。また、高域側フィルタ２２の反射器３０において、高域側通過帯域内に反射帯域を有する第１の領域３１をＩＤＴ２９に近接させて配置したことにより、同時に、高域側通過帯域における高域側フィルタ２２の通過特性を劣化させることなく良好に確保することができる。

ここで、第１の領域３１の反射帯域は高域側通過帯域内に有れば良いが、高域側通過帯域における損失低減の観点からは、第１の領域３１の反射帯域が高域側通過帯域を包含することがより好ましい。

また、第２の領域３２の反射帯域は低域側通過帯域内に有ればよいが、低域側フィルタ２３の損失低減の観点からは、第２の領域３２の反射帯域が低域側通過帯域を包含することがより好ましい。

また、第１の領域３１と第２の領域３２の間に、第１の領域３１の構造と第２の領域３２の構造の中間の構造を有する第３の領域３３を設けたことにより、第１の領域３１と第２の領域３２の間での急激な反射器構造の変化を緩和することができ、弾性波のバルク変換損によるリップルの発生を抑制することができる。

すなわち、第１の領域３１と第２の領域３２の間に、第１の領域３１の格子周期と第２の領域３２の格子周期の間の格子周期を有する第３の領域３３を設けたものである。ここで、第３の領域３３の格子周期は、第１の領域３１の格子周期と第２の領域３２の格子周期の間で徐々に変化させることにより、バルク変換損によるリップルの発生をより抑制することができる。

また、第１の領域３１と第２の領域３２と第３の領域３３の構造は、それぞれ、異なる複数の構造から構成することにより、それぞれの反射帯域と反射特性をより適切に設定することが可能になる。

以上の高域側フィルタ２２の反射器３０における構成は、低域側フィルタ２３の反射器３５にも同様に適用することが可能である。

すなわち、低域側フィルタ２３の反射器３５において、ＩＤＴ３４から遠い側に高域側通過帯域内に反射帯域を有する第５の領域３７を設けたことにより、高域側通過帯域の電気信号の一部が低域側フィルタ２３に分岐して流れ込んでも、この第５の領域３７で反射することができるため、電気信号のエネルギーが反射器３５の外に散逸するのを防止することができ、反射された電気エネルギーは高域側フィルタ２２に戻ってくるため、高域側フィルタ２２の挿入損失を低減することができるものである。また、低域側フィルタ２３の反射器３５において、低域側通過帯域内に反射帯域を有する第４の領域３６をＩＤＴ３４に近接させて配置したことにより、同時に、低域側通過帯域における低域側フィルタ２３の通過特性を劣化させることなく良好に確保することができる。

ここで、第４の領域３６の反射帯域は低域側通過帯域内に有れば良いが、低域側通過帯域における損失低減の観点からは、第４の領域３６の反射帯域が低域側通過帯域を包含することがより好ましい。

また、第５の領域３７の反射帯域は高域側通過帯域内に有ればよいが、高域側フィルタ２２の損失低減の観点からは、第５の領域３７の反射帯域が高域側通過帯域を包含することがより好ましい。

また、第４の領域３６と第５の領域３７の間に、第４の領域３６の構造と第５の領域３７の構造の中間の構造を有する第６の領域３８を設けたことにより、第４の領域３６と第５の領域３７の間での急激な反射器構造の変化を緩和することができ、弾性波のバルク変換損によるリップルの発生を抑制することができる。

すなわち、第４の領域３６と第５の領域３７の間に、第４の領域３６の格子周期と第５の領域３７の格子周期の間の格子周期を有する第６の領域３８を設けたものである。ここで、第６の領域３８の格子周期は、第４の領域３６の格子周期と第５の領域３７の格子周期の間で徐々に変化させることにより、バルク変換損によるリップルの発生をより抑制することができる。

また、第４の領域３６と第５の領域３７と第６の領域３８の構造は、それぞれ、異なる複数の構造から構成することにより、それぞれの反射帯域と反射特性をより適切に設定することが可能になる。

次に、本発明の一実施の形態における弾性波装置の通過特性について説明する。

図２（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施の形態における弾性波装置の通過特性の概念図である。

図２（ａ）は、高域側フィルタ２２の挿入損失を概念的に示すもので、高域側通過帯域に通過特性を有するものである。

図２（ｂ）は、高域側フィルタ２２の反射器３０における第１の領域３１の反射特性を概念的に示すもので、高域側通過帯域を包含する反射帯域を有するものである。

図２（ｃ）は、高域側フィルタ２２の反射器３０における第２の領域３２の反射特性を概念的に示すもので、低域側通過帯域を包含する反射帯域を有するものである。

図２（ｄ）は、高域側フィルタ２２の反射器３０における第３の領域３３の反射特性を概念的に示すもので、高域側通過帯域と低域側通過帯域の間に反射帯域を有し、第１の領域３１の反射帯域と第２の領域３２の反射帯域の間の周波数帯域をカバーするものである。

図２（ｅ）は、低域側フィルタ２３の挿入損失を概念的に示すもので、低域側通過帯域に通過特性を有するものである。

図２（ｆ）は、低域側フィルタ２３の反射器３５における第４の領域３６の反射特性を概念的に示すもので、低域側通過帯域を包含する反射帯域を有するものである。

図２（ｇ）は、低域側フィルタ２３の反射器３５における第５の領域３７の反射特性を概念的に示すもので、高域側通過帯域を包含する反射帯域を有するものである。

図２（ｈ）は、低域側フィルタ２３の反射器３５における第６の領域３８の反射特性を概念的に示すもので、高域側通過帯域内と低域側通過帯域の間に反射帯域を有し、第４の領域３６の反射帯域と第５の領域３７の反射帯域の間の周波数帯域をカバーするものである。

以上のように、本発明の一実施の形態における弾性波装置は、第１の高周波フィルタと、前記第１の高周波フィルタと共通の信号端子に接続され、かつ通過帯域が前記第１の高周波フィルタと異なる第２の高周波フィルタとを備え、前記第１の高周波フィルタは、圧電基板の上において一対の反射器の間にＩＤＴを備えた弾性波共振器を有し、前記反射器は、前記第１の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第１の構造と、前記第２の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第２の構造とを備えたものである。この構成によれば、第１の高周波フィルタの弾性波共振器の反射器は、第２の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第２の構造を備えたことにより、第２の高周波フィルタを通過可能な電気信号の一部が第１の高周波フィルタに分岐して流れ込んでも、第１の高周波フィルタの反射器の前記第２の構造で反射することによって電気信号のエネルギーが反射器の外に散逸するのを防止することができ、反射器によって反射された電気エネルギーは、第２の高周波フィルタ側に戻ってくるため、第２の高周波フィルタの挿入損失を低減することができるものである。

なお、この効果を得る際に、反射器を有する上記一方の高周波フィルタが弾性波フィルタであれば良く、上記他方の高周波フィルタは必ずしも弾性波フィルタである必要はない。

また、本発明の一実施の形態における弾性波装置では、弾性波共振器の両側の反射器において、他方の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する構造を備えており、この構造を両側の反射器に設けることが挿入損失低減の上で効果が大きく好ましいが、片側の反射器のみに設けた場合であっても、他方の高周波フィルタの挿入損失を低減することができる効果を有するものである。

また、本発明の一実施の形態における弾性波装置では、一対の反射器の間に複数のＩＤＴを備えた縦結合共振器型弾性波フィルタの反射器に本発明を適用した場合について説明したが、一端子対弾性波共振器を有する高周波フィルタにおいて、その一端子対弾性波共振器の反射器に適用しても、他方の高周波フィルタの挿入損失を低減することができるという効果を有するものである。例えば、縦結合共振器型弾性波フィルタに対して直列または並列に接続した一端子対弾性波共振器に対して適用してもよく、ラダー型弾性波フィルタを構成する一端子対弾性波共振器に対して適用しても効果を有するものである。ただし、一般に縦結合共振器型弾性波フィルタは電極指の総対数が少なく、帯域外電気エネルギーの散逸が一端子対弾性波共振器と比較して大きいため、本発明は、縦結合共振器型弾性波フィルタの反射器に適用した場合に特に顕著な効果を有する。

また、上記に示した本発明の一実施の形態における弾性波装置では、高域側フィルタ２２と低域側フィルタ２３は、共通の入力端子２４に接続されていたが、共通の端子は、出力端子であってもよく、他の信号端子であってもよい。

本発明に係る弾性波装置は、共振エネルギーの損失を低減することにより、挿入損失を低減することができるもので、主として移動体通信機器に用いられる弾性波フィルタ等において有用となるものである。

２１圧電基板
２２高域側フィルタ
２３低域側フィルタ
２４入力端子
２９、３４ＩＤＴ
３０、３５反射器
３１第１の領域
３２第２の領域
３３第３の領域
３６第４の領域
３７第５の領域
３８第６の領域

Claims

第１の高周波フィルタと、前記第１の高周波フィルタと共通の信号端子に接続され、かつ通過帯域が前記第１の高周波フィルタと異なる第２の高周波フィルタとを備え、前記第１の高周波フィルタは、圧電基板の上において一対の反射器の間にＩＤＴを備えた弾性波共振器を有し、前記反射器は、前記第１の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第１の構造と、前記第２の高周波フィルタの通過帯域内に反射帯域を有する第２の構造とを備えた弾性波装置。
前記第１の構造は前記ＩＤＴに相対的に近い側に設けられ、前記第２の構造は前記ＩＤＴから相対的に遠い側に設けられた請求項１記載の弾性波装置。
前記第１の構造の反射帯域は、前記第１の高周波フィルタの通過帯域を包含し、前記第２の構造の反射帯域は、前記第２の高周波フィルタの通過帯域を包含する請求項２記載の弾性波装置。
前記反射器は、前記第１の構造と前記第２の構造の間に、前記第１の構造と前記第２の構造の中間の構造を有する第３の構造を備えた請求項３記載の弾性波装置。
前記第３の構造は、前記第１の構造の周期と前記第２の構造の周期の間の周期を有する請求項４記載の弾性波装置。
前記第１の構造または前記第２の構造は、異なる複数の構造から構成された請求項５記載の弾性波装置。
前記第１の高周波フィルタは一対の反射器の間に複数のＩＤＴを備えた縦結合共振子型フィルタである請求項６記載の弾性波装置。