JP2020108091A - 弾性波フィルタ及びマルチプレクサ - Google Patents

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Abstract

【課題】スプリアスを抑制できる縦結合型の弾性波フィルタなどを提供する。【解決手段】弾性波フィルタ１０は、圧電性を有する基板７０と、第１入出力端子１１及び第２入出力端子１２と、第１入出力端子１１と第２入出力端子１２とを結ぶ経路上に配置される縦結合共振部２０と、を備え、縦結合共振部２０は、所定の弾性波が伝搬する伝搬方向に並んで配置される５以上のＩＤＴ電極を有し、５以上のＩＤＴ電極は、伝搬方向における中央に配置される中央ＩＤＴ電極と、中央ＩＤＴ電極に対して、伝搬方向に対称な位置に配置される第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極とを含み、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極の各々は、メインピッチ部と、メインピッチ部と伝搬方向の両端との間に配置され、メインピッチ部よりピッチが狭い一対の狭ピッチ部を含み、第１ＩＤＴ電極は、第２ＩＤＴ電極と、メインピッチ部に含まれる電極指の本数が異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波フィルタ及びマルチプレクサに関する。
従来、携帯電話機などの通信機器には、縦結合共振子型ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ、ラダー型ＳＡＷフィルタなどの弾性波フィルタが用いられている。例えば、特許文献１には、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタを用いる弾性波装置が開示されている。
国際公開第２０１８／０３７８８４号
弾性波フィルタが用いられる通信機器用の装置として、マルチプレクサが知られている。このようなマルチプレクサにおいては、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の弾性波フィルタが用いられ、各弾性波フィルタの通過帯域外に発生するスプリアスが問題となり得る。例えば、一つの弾性波フィルタのスプリアスが、他の弾性波フィルタの通過帯域において発生する場合、マルチプレクサの当該通過帯域における通過特性が劣化し得る。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、スプリアスを抑制できる縦結合型の弾性波フィルタ等を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る弾性波フィルタは、圧電性を有する基板と、前記基板上に配置される第１入出力端子及び第２入出力端子と、前記基板上であって、前記第１入出力端子と前記第２入出力端子とを結ぶ経路上に配置される縦結合共振部と、を備え、前記縦結合共振部は、前記基板上を所定の弾性波が伝搬する伝搬方向に並んで配置される５以上のＩＤＴ電極を有し、前記５以上のＩＤＴ電極の各々は、一対の櫛形電極を有し、前記５以上のＩＤＴ電極は、前記伝搬方向における中央に配置される中央ＩＤＴ電極と、前記中央ＩＤＴ電極に対して、前記伝搬方向に対称な位置に配置される第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極とを含み、前記５以上のＩＤＴ電極の各々は、当該ＩＤＴ電極を構成し前記伝搬方向と交差する方向に延びる複数の電極指のうち前記伝搬方向の中央に最も近い位置に配置される電極指を含むメインピッチ部を含み、前記第１ＩＤＴ電極及び前記第２ＩＤＴ電極の各々は、前記複数の電極指のうち前記メインピッチ部と前記伝搬方向の両端との間にそれぞれ配置される電極指を含む一対の狭ピッチ部であって、前記メインピッチ部よりピッチが狭い一対の狭ピッチ部を含み、前記第１ＩＤＴ電極は、前記第２ＩＤＴ電極と、前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数が異なる。
これにより、弾性波フィルタのスプリアスを抑制できる。この効果が得られる理由は、以下のように推測される。本発明の効果について説明するために、比較例として、本発明と同様に５以上のＩＤＴ電極を有し、かつ、中央ＩＤＴ電極に対して弾性波の伝搬方向に対称な位置に配置される第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極のメインピッチ部における電極指の本数が等しい弾性波フィルタについて説明する。このような比較例に係る弾性波フィルタでは、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極において同様の周波数特性を有するスプリアスが発生し、これらのスプリアスが互いに強め合う。このため、比較例に係る弾性波フィルタにおいては、比較的大きいスプリアスが発生する。これに対して、本発明に係る弾性波フィルタでは、中央ＩＤＴ電極に対して弾性波の伝搬方向に対称な位置に配置される第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極のメインピッチ部の電極指数を互いに異ならせることで、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極で発生するスプリアスの周波数特性を異ならせることができる。これにより、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極で発生するスプリアスが互いに強め合うことを抑制できるため、弾性波フィルタのスプリアスを抑制できると考えられる。
また、本発明の一態様に係る弾性波フィルタにおいて、前記基板上に配置される１以上のグランド配線をさらに備え、前記一対の櫛形電極の一方は、前記経路に接続されており、前記一対の櫛形電極の他方は、前記１以上のグランド配線のうち少なくとも一つに接続されてもよい。
これにより、本発明の弾性波フィルタは、アンバランス型の弾性波フィルタを構成する。一般に、バランス型の弾性波フィルタでは、通過帯域外の信号は、二つの信号線間において相殺され得るが、アンバランス型の弾性波フィルタでは、相殺されない。このように、スプリアスが比較的大きくなるアンバランス型の弾性波フィルタにおいて、本発明のスプリアス抑制効果は特に顕著である。
また、本発明の一態様に係る弾性波フィルタにおいて、前記基板は、ＬｉＮｂＯ３からなってもよい。
このように、基板がＬｉＮｂＯ３からなり、ＬＮレイリー波を用いる弾性波フィルタにおいて、通過帯域の高周波側にスプリアスが発生し得るが、本発明の構成により、このようなスプリアスを抑制できる。
また、本発明の一態様に係る弾性波フィルタにおいて、前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極との前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数の差は、偶数であってもよい。
これにより、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極のメインピッチ部における電極指の本数の差を、ＩＤＴ電極が構成する弾性波共振子の波長の整数倍に対応させることができる。このため、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極の通過帯域における周波数特性の差異を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る弾性波フィルタにおいて、前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極とは、前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数以外のパラメータが等しくてもよい。
これにより、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極のメインピッチ部の電極指の本数以外は、中央ＩＤＴ電極に対して対称な構造を有する弾性波フィルタを実現できる。このため、中央ＩＤＴ電極に対して完全に対称な設計の弾性波フィルタと比較して、通過特性をほとんど劣化させることなく、スプリアスを抑制できる。
また、本発明の一態様に係る弾性波フィルタにおいて、前記５以上のＩＤＴ電極のうち前記伝搬方向の両端に配置される一対のＩＤＴ電極の前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数は、等しくてもよい。
これにより、弾性波フィルタの通過特性を、中央ＩＤＴ電極に対して完全に対称な設計の弾性波フィルタの通過特性により一層近づけることができる。
また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、上記弾性波フィルタと、前記弾性波フィルタより高周波側に通過帯域を有する周波数フィルタとを備える。
例えば、弾性波フィルタの基板がＬｉＮｂＯ３からなる場合、通過帯域の高周波側にスプリアスが発生し得るが、上記弾性波フィルタを用いることで、当該スプリアスを抑制できる。したがって、本発明の一態様に係るマルチプレクサによれば、弾性波フィルタより高周波側の通過帯域における通過特性の劣化を抑制できる。
本発明によれば、スプリアスを抑制できる縦結合型の弾性波フィルタ等を提供できる。
図１は、実施の形態に係る弾性波フィルタの回路構成を示す模式的な平面図である。 図２は、実施の形態に係る縦結合共振部の全体構成を示す模式的な平面図である。 図３は、実施の形態に係る縦結合共振部の電極の詳細構成を示す模式的な概略図である。 図４は、実施の形態に係る弾性波フィルタの縦結合共振部に含まれる電極指の本数を示す表である。 図５は、本実施の形態及び比較例に係る各弾性波フィルタのシミュレーションによって求められた通過特性を示すグラフである。 図６は、実施の形態に係るＩＤＴ電極の電極指のピッチの分布を示す模式的なグラフである。 図７Ａは、実施の形態１の変形例１に係るＩＤＴ電極の電極指のピッチの分布を示す模式的なグラフである。 図７Ｂは、実施の形態１の変形例２に係るＩＤＴ電極の電極指のピッチの分布を示す模式的なグラフである。 図８は、実施の形態２に係るマルチプレクサのブロック構成図である。 図９Ａは、比較例に係るマルチプレクサの挿入損失を示す模式的なグラフである。 図９Ｂは、実施の形態２に係るマルチプレクサの挿入損失を示す模式的なグラフである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
（実施の形態１）
実施の形態１に係る弾性波フィルタについて説明する。
［１−１．弾性波フィルタの全体構成］
まず、本実施の形態に係る弾性波フィルタの全体構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０の回路構成を示す模式的な平面図である。
図１に示されるように、弾性波フィルタ１０は、基板７０と、第１入出力端子１１と、第２入出力端子１２と、縦結合共振部２０とを備える。本実施の形態では、弾性波フィルタ１０は、グランド配線１３及び１４をさらに備える。
基板７０は、圧電性を有する板状の部材である。本実施の形態では、基板７０は、ＬｉＮｂＯ３からなる。より具体的には、基板７０は、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電単結晶基板である。このような基板７０を用いる場合、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０は、ＬＮレイリー波を用いることができる。
第１入出力端子１１及び第２入出力端子１２は、基板７０上に配置される弾性波フィルタ１０の入出力端子である。
グランド配線１３及び１４は、グランドに接続される配線であり、基板７０上に配置され、第１入出力端子１１及び第２入出力端子１２と絶縁される。なお、本実施の形態では、弾性波フィルタ１０は、二つのグランド配線１３及び１４を備えるが、一つ又は三つ以上のグランド配線を備えてもよい。つまり、弾性波フィルタ１０は、１以上のグランド配線を備えればよい。
縦結合共振部２０は、基板７０上であって、第１入出力端子１１と第２入出力端子１２とを結ぶ経路上に配置される電極である。縦結合共振部２０は、基板７０上を所定の弾性波が伝搬する伝搬方向に並んで配置される５以上のＩＤＴ電極を有する。本実施の形態では、図１に示されるように縦結合共振部２０は、５個のＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極３０〜３４と、二つの反射器２１及び２２とを有する。ＩＤＴ電極３０〜３４、反射器２１及び２２は、弾性波伝搬方向に、反射器２１、ＩＤＴ電極３３、３１、３０、３２、３４、及び反射器２２の順に配置されている。
上記構成により、縦結合共振部２０は、主として弾性波フィルタ１０の通過帯域における挿入損失、及び、通過帯域近傍の減衰量を規定する。
なお、縦結合共振部２０を構成するＩＤＴ電極の個数は５であることに限定されず、５以上であればよい。
以下、本実施の形態に係る縦結合共振部２０の詳細構成について図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る縦結合共振部２０の全体構成を示す模式的な平面図である。図２には、ＩＤＴ電極３０〜３４、並びに、反射器２１及び２２を代表して、ＩＤＴ電極３１及び３３と、反射器２２との電極構成だけが示されている。図３は、本実施の形態に係る縦結合共振部２０の電極の詳細構成を示す模式的な概略図である。図３の平面図（ａ）は、弾性波フィルタ１０の基板７０の平面視におけるＩＤＴ電極３１の平面図である。図３の断面図（ｂ）は、平面図（ａ）に示される一点鎖線における断面図である。なお、図３に示されたＩＤＴ電極３１は、縦結合共振部２０を構成するＩＤＴ電極の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の長さ、電極指ピッチなどは、図３に示された構成に限定されない。
ＩＤＴ電極３０〜３４の各々は、一対の櫛形電極を有する。図２に示されるように、例えばＩＤＴ電極３１は、一対の櫛形電極３１０ａ及び３１０ｂを有し、ＩＤＴ電極３３は、一対の櫛形電極３３０ａ及び３３０ｂを有する。他のＩＤＴ電極３０、３２及び３４も、ＩＤＴ電極３１などと同様に一対の櫛形電極を有する。
一対の櫛形電極の各々は、伝搬方向と交差する方向に延びる複数の電極指と、複数の電極指の各々の一方端同士を接続するバスバー電極とを有する。例えば、櫛形電極３１０ａは、図２及び図３の平面図（ａ）に示されるように、複数の電極指３１２ａと、バスバー電極３１１ａとを有し、櫛形電極３１０ｂは、複数の電極指３１２ｂと、バスバー電極３１１ｂとを有する。また、図２に示されるように、櫛形電極３３０ａは、複数の電極指３３２ａと、バスバー電極３３１ａとを有し、櫛形電極３３０ｂは、複数の電極指３３２ｂと、バスバー電極３３１ｂとを有する。
一対の櫛形電極は、複数の電極指が間挿し合うように対向しており、一対の櫛形電極の一方は第１入出力端子１１と第２入出力端子１２とを結ぶ経路に接続されている。図２に示されるように、例えば、ＩＤＴ電極３０、３３及び３４の一方の櫛形電極は、第１入出力端子１１に接続されており、ＩＤＴ電極３１及び３２の一方の櫛形電極は、第２入出力端子１２に接続されている。また、本実施の形態では、一対の櫛形電極の他方は、グランド配線１３及び１４のうち少なくとも一つに接続される。例えば、ＩＤＴ電極３０、３３及び３４の他方の櫛形電極は、グランド配線１４に接続されており、ＩＤＴ電極３１及び３２の他方の櫛形電極はグランド配線１３に接続されている。このように本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０は、アンバランス（不平衡）型フィルタであり、第１入出力端子１１及び第２入出力端子１２は、アンバランス信号端子である。
５以上のＩＤＴ電極の各々は、当該ＩＤＴ電極を構成し伝搬方向と交差する方向に延びる複数の電極指のうち伝搬方向の中央に最も近い位置に配置される電極指を含むメインピッチ部を含む。本実施の形態では、ＩＤＴ電極３０〜３４は、それぞれ、メインピッチ部３０ｍ〜３４ｍを含む。
ＩＤＴ電極３０〜３４は、弾性波の伝搬方向における中央に配置される中央ＩＤＴ電極を含む。縦結合共振部２０が有する５以上のＩＤＴ電極の個数は、奇数であってもよい。この場合、中央ＩＤＴ電極に対して伝搬方向の両側に同数のＩＤＴ電極が配置される。本実施の形態では、ＩＤＴ電極３０〜３４は、中央ＩＤＴ電極としてＩＤＴ電極３０を含む。
ＩＤＴ電極３０〜３４は、中央ＩＤＴ電極に対して、伝搬方向に対称な位置に配置される第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極を含む。本実施の形態では、第１ＩＤＴ電極としてＩＤＴ電極３１を含み、第２ＩＤＴ電極としてＩＤＴ電極３２を含む。
第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極の各々は、複数の電極指のうちメインピッチ部と伝搬方向の両端との間にそれぞれ配置される電極指を含む一対の狭ピッチ部であって、メインピッチ部よりピッチが狭い一対の狭ピッチ部を含む。例えば、第１ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３１は、メインピッチ部３１ｍと伝搬方向の両端との間に配置される一対の狭ピッチ部３１ｎを含む。第２ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３２は、メインピッチ部３２ｍと伝搬方向の両端との間に配置される一対の狭ピッチ部３２ｎを含む。なお、ＩＤＴ電極のピッチについては後述する。
また、第１ＩＤＴ電極は、第２ＩＤＴ電極と、メインピッチ部に含まれる電極指の本数が異なる。つまり、第１ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３１のメインピッチ部３１ｍに含まれる電極指の本数と、第２ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３１のメインピッチ部３１ｍに含まれる電極指の本数とは異なる。本実施の形態では、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極のパラメータのうち、メインピッチ部の電極指の本数以外のパラメータは、同一である。第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極の構成によって奏される効果等については後述する。
本実施の形態においては、中央ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３０も、ＩＤＴ電極３１及び３２と同様に、一対の狭ピッチ部３０ｎを含む。ＩＤＴ電極３３は、中央ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３０側の端とメインピッチ部３３ｍとの間に配置される狭ピッチ部３３ｎを含む。ＩＤＴ電極３４は、中央ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３０側の端とメインピッチ部３４ｍとの間に配置される狭ピッチ部３４ｎを含む。
このように各ＩＤＴ電極が狭ピッチ部を含むことにより、弾性波フィルタ１０の通過帯域の帯域幅を拡大できる。
また、本実施の形態では、複数の電極指３１２ａ及び３１２ｂ、並びに、バスバー電極３１１ａ及び３１１ｂで構成されるＩＤＴ電極３１は、積層構造を有する。図３の断面図（ｂ）に示されるように、ＩＤＴ電極３１は、基板７０の主面上に順に積層された第１金属層３１ａ、第２金属層３１ｂ、第３金属層３１ｃ及び第４金属層３１ｄを含む。第１金属層３１ａは、特に限定されないが、膜厚１０ｎｍのＮｉＣｒからなる。第１金属層３１ａは、第２金属層３１ｂよりも基板７０との密着性が高い金属からなってもよい。第２金属層３１ｂは、特に限定されないが、膜厚３１ｎｍのＰｔからなる。第３金属層３１ｃは、特に限定されないが、膜厚１３０ｎｍのＴｉからなる。第４金属層３１ｄは、特に限定されないが、膜厚１０ｎｍのＡｌＣｕからなる。
保護層３０５は、櫛形電極３１０ａ及び３１０ｂを覆うように形成されている。保護層３０５は、ＩＤＴ電極３１を外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、及び、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜である。保護層３０５の厚さは、例えば４１０ｎｍである。
なお、ＩＤＴ電極３１及び保護層３０５を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極３１は、上記積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極３１は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属又は合金から構成されてもよく、また、上記の金属又は合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層３０５は、形成されていなくてもよい。
なお、以上では、ＩＤＴ電極３０〜３４のうち、ＩＤＴ電極３１の断面構造などを説明したが、他のＩＤＴ電極もＩＤＴ電極３１と同様の断面構造を有する。
反射器２１及び２２は、図２に示されるように、互いに平行な複数の電極指２０ｔと、当該複数の電極指２０ｔを接続するバスバー電極２０ｂとで構成され、弾性波の伝搬方向における縦結合共振部２０の両端に配置されている。反射器２１及び２２を構成する複数の電極指２０ｔ及びバスバー電極２０ｂの材質及び断面構造は特に限定されない。反射器２１及び２２の複数の電極指２０ｔ及びバスバー電極２０ｂは上述したＩＤＴ電極を構成する複数の電極指及びバスバー電極と同様の材質及び断面構造を有してもよい。
ここで、各ＩＤＴ電極の電極パラメータの一例について、図３に示されるＩＤＴ電極３１を用いて説明する。
ＩＤＴ電極３１と基板７０とで構成される弾性波共振子の波長とは、図３の断面図（ｂ）に示されるＩＤＴ電極３１を構成する複数の電極指３１２ａ又は３１２ｂの繰り返し周期である波長λで規定される。また、電極指のピッチは、波長λの１／２であり、櫛形電極３１０ａ及び３１０ｂを構成する電極指３１２ａ及び３１２ｂのライン幅をＷとし、隣り合う電極指３１２ａと電極指３１２ｂとの間のスペース幅（つまり、ギャップ）をＳとした場合、（Ｗ＋Ｓ）で定義される。また、一対の櫛形電極３１０ａ及び３１０ｂの交叉幅Ｌは、図３の平面図（ａ）に示すように、弾性波の伝搬方向から見た場合に電極指３１２ａと電極指３１２ｂとが重複する電極指長さである。また、各弾性波共振子の電極デューティーは、複数の電極指３１２ａ及び３１２ｂのライン幅占有率である。言い換えると、電極デューティーは、複数の電極指３１２ａ及び３１２ｂのライン幅とスペース幅との加算値に対する当該ライン幅の割合であり、Ｗ／（Ｗ＋Ｓ）で定義される。また、櫛形電極３１０ａ及び３１０ｂの高さ、すなわち膜厚をｈとしている。上述した波長λ、交叉幅Ｌ、電極デューティー、ＩＤＴ電極３１の膜厚ｈ等、弾性波共振子のＩＤＴ電極の形状及び大きさを決定するパラメータを、電極パラメータという。なお、本実施の形態では、各ＩＤＴ電極のメインピッチ部及び狭ピッチ部における電極パラメータは、それぞれ一様である。例えば、一つのメインピッチ部におけるピッチなどは一様であり、一つの狭ピッチ部におけるピッチなどは一様である。
［１−２．作用及び効果］
次に、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０の作用及び効果について、比較例に係る弾性波フィルタと比較しながら説明する。
まず、本実施の形態及び比較例に係る各弾性波フィルタの縦結合共振部２０に含まれる電極指の本数について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０の縦結合共振部２０に含まれる電極指の本数を示す表である。なお、図４には、比較例に係る弾性波フィルタの縦結合共振部に含まれる電極指の本数も併せて示されている。
本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０の縦結合共振部２０において、図４に示されるように、第１ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３１のメインピッチ部３１ｍに含まれる電極指の本数は３８であるのに対して、第２ＩＤＴ電極であるＩＤＴ電極３２のメインピッチ部３２ｍに含まれる電極指の本数は５０である。このように、本実施の形態では、第１ＩＤＴ電極は、第２ＩＤＴ電極と、メインピッチ部に含まれる電極指の本数が異なる。一方、比較例の弾性波フィルタは、ＩＤＴ電極３１及びＩＤＴ電極３２のメインピッチ部の電極指の本数以外は、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０と同じ構成を有する。図４に示されるように、比較例に係る弾性波フィルタにおいて、ＩＤＴ電極３１及びＩＤＴ電極３２の各メインピッチ部に含まれる電極指の本数は、いずれも４４である。
ここで、本実施の形態及び比較例に係る各弾性波フィルタの通過特性について図面を用いて説明する。図５は、本実施の形態及び比較例に係る各弾性波フィルタのシミュレーションによって求められた通過特性を示すグラフである。図５に示される実線及び点線のグラフが、それぞれ、本実施の形態及び比較例に係る弾性波フィルタの通過特性を示す。なお、本シミュレーションにおいては、各ＩＤＴ電極が、上述したな第１金属層３１ａ、第２金属層３１ｂ、第３金属層３１ｃ及び第４金属層３１ｄを含む積層構造を有する場合の通過特性を算出している。
図５のグラフのうち、破線の楕円で囲まれる部分におけるリップルが、弾性波フィルタのスプリアスに起因する。図５に示されるように、点線で示される比較例に係る弾性波フィルタより、実線で示される本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０の方が、リップルのピーク値が低減されている。このように、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０によれば、比較例に係る弾性波フィルタより、スプリアスを抑制できる。
本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０のスプリアス抑制効果のメカニズムについて説明する。本実施の形態及び比較例に係る弾性波フィルタにおいては、主に、各ＩＤＴ電極のメインピッチ部に起因するスプリアスが発生すると推測される。ここで、比較例に係る弾性波フィルタでは、中央ＩＤＴ電極に対して対称な位置に同一の構成を有する第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極を有する。このため、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極において同様の周波数特性を有するスプリアスが発生し、これらのスプリアスが互いに強め合う。このため、比較例に係る弾性波フィルタにおいては、比較的大きいスプリアスが発生する。これに対して、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０では、中央ＩＤＴ電極に対して弾性波の伝搬方向に対称な位置に配置される第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極のメインピッチ部の電極指数を互いに異ならせることで、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極で発生するスプリアスの周波数特性を異ならせることができる。これにより、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極で発生するスプリアスが互いに強め合うことを抑制できるため、弾性波フィルタのスプリアスを抑制できると考えられる。
また、上述のとおり弾性波フィルタ１０の基板７０は、ＬｉＮｂＯ３からなる。この場合、比較例においては、図５に示されるように、通過帯域の高周波側にスプリアスが発生し得る。より詳しくは、比較例においては、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極の狭ピッチ部のストップバンドが通過帯域の高周波側に位置し、このストップバンドにおいてスプリアスが発生し得る。本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０によれば、このようなスプリアスを抑制できる。
また、一般に、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０のようなアンバランス型の弾性波フィルタ１０においては、バランス型の弾性波フィルタよりスプリアスが大きくなり得る。これは、バランス型の弾性波フィルタでは、二つの信号線を伝播する信号の差を取ることで、スプリアスに起因するノイズは相殺され得るが、アンバランス型の弾性波フィルタでは、当該ノイズが相殺されないためである。このように、スプリアスが比較的大きくなるアンバランス型の弾性波フィルタ１０において、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極の各メインピッチ部の電極指の本数を異ならせることによるスプリアス抑制効果は特に顕著である。
また、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０において、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極との前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数の差は、偶数である。これにより、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極のメインピッチ部における電極指の本数の差を、ＩＤＴ電極が構成する弾性波共振子の波長の整数倍に対応させることができる。このため、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極の通過帯域における周波数特性の差異を抑制することができる。
また、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０では、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極とは、メインピッチ部に含まれる電極指の本数以外のパラメータが等しい。具体的には、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極の電極パラメータとして、波長λ（ピッチ）、ライン幅Ｗ、スペース幅Ｓ、電極デューティー、電極の高さｈ、交叉幅などが等しい。これにより、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極のメインピッチ部の電極指の本数以外は、中央ＩＤＴ電極に対して対称な構造を有する弾性波フィルタを実現できる。このため、中央ＩＤＴ電極に対して完全に対称な設計の弾性波フィルタと比較して、通過特性をほとんど劣化させることなく、スプリアスを抑制できる。
また、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０において、ＩＤＴ電極３０〜３４のうち弾性波の伝搬方向の両端に配置される一対のＩＤＴ電極３３及び３４のメインピッチ部に含まれる電極指の本数は、等しい。これにより、弾性波フィルタ１０の通過特性を、中央ＩＤＴ電極に対して完全に対称な設計の弾性波フィルタの通過特性に、より一層近づけることができる。また、ＩＤＴ電極３３及び３４のように、メインピッチ部の一方だけに狭ピッチ部が配置されるＩＤＴ電極においては、メインピッチ部の本数を異ならせることによって奏されるスプリアス抑制効果が無視できる程度に小さいことが、発明者によるシミュレーション結果から見いだされた。したがって、ＩＤＴ電極３３及び３４のメインピッチ部に含まれる電極指の本数を等しくすることで、スプリアスを増大させることなく、弾性波フィルタ１０の通過特性を、中央ＩＤＴ電極に対して完全に対称な設計の弾性波フィルタの通過特性に近づけることができる。
［１−３．変形例］
次に、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０の変形例について説明する。本変形例に係る弾性波フィルタは、メインピッチ部及び狭ピッチ部の電極パラメータがそれぞれ一様でない点において弾性波フィルタ１０の各ＩＤＴ電極と相違し、その他の点において一致する。以下、本実施の形態の変形例に係る弾性波フィルタが有するＩＤＴ電極の構成について、弾性波フィルタ１０のＩＤＴ電極の構成と比較しながら図６、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。
図６は、本実施の形態に係るＩＤＴ電極の電極指のピッチの分布を示す模式的なグラフである。図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、本実施の形態の変形例１及び２に係るＩＤＴ電極の電極指のピッチの分布を示す模式的なグラフである。図６においては、弾性波フィルタ１０の第１ＩＤＴ電極又は第２ＩＤＴ電極に含まれる電極指のピッチの分布が示されている。図７Ａ及び図７Ｂにおいては、それぞれ、変形例１及び２に係る弾性波フィルタの５以上のＩＤＴ電極のうち、中央ＩＤＴ電極に対して対称な位置に配置される第１ＩＤＴ電極又は第２ＩＤＴ電極に含まれる電極指のピッチの分布が示されている。
図６に示されるように、本実施の形態に係るＩＤＴ電極のメインピッチ部及び狭ピッチ部における電極指のピッチは、それぞれ一様である。
一方、図７Ａに示されるように、変形例１に係るＩＤＴ電極のメインピッチ部における電極指のピッチは、ＩＤＴ電極の弾性波の伝搬方向における中央において最大となり、中央からＩＤＴ電極の両端（図７Ａの左端及び右端）に近づくにしたがって漸減する。また、変形例１に係るＩＤＴ電極の狭ピッチ部における電極指のピッチは、ＩＤＴ電極の弾性波の伝搬方向における中央側から、端に近づくにしたがって漸減する。
また、図７Ｂに示されるように、変形例２に係るＩＤＴ電極のメインピッチ部における電極指のピッチは、ＩＤＴ電極の弾性波の伝搬方向における中央において最大となり、中央からＩＤＴ電極の両端（図７Ｂの左端及び右端）に近づくにしたがってステップ状に減少する。また、変形例２に係るＩＤＴ電極の狭ピッチ部における電極指のピッチも、ＩＤＴ電極の弾性波の伝搬方向における中央側から、端に近づくにしたがってステップ状に減少する。
なお、変形例１及び２に係るＩＤＴ電極のように、電極指のピッチが３段階以上に変化する場合、電極指のピッチが所定の閾値以上である部分をメインピッチ部とし、所定の閾値未満である部分を狭ピッチ部としてもよい。所定の閾値は、特に限定されないが、例えば、ＩＤＴ電極における最大ピッチと最小ピッチとの中間値（言い換えると、平均値）としてもよい。あるいは、所定の閾値として、ＩＤＴ電極全体のピッチの平均値を採用してもよい。また、狭ピッチ部を、ＩＤＴ電極における弾性波の伝搬方向の両端からの距離の割合などで規定してもよい。例えば、ＩＤＴ電極における弾性波の伝搬方向の両端からの距離が、ＩＤＴ電極の伝搬方向における長さ０％以上１０％以下である部分を狭ピッチ部と定めてもよい。
変形例１及び２に係るＩＤＴ電極のように、ＩＤＴ電極における弾性波の伝搬方向の中央から両端に近づくにしたがって、ピッチが単調減少する第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極を有する弾性波フィルタにおいても、本実施の形態に係る弾性波フィルタ１０と同様の効果が奏される。
（実施の形態２）
実施の形態２に係るマルチプレクサについて説明する。本実施の形態に係るマルチプレクサは、実施の形態１又はその変形例に係る弾性波フィルタを備える。以下、本実施の形態に係るマルチプレクサについて、図８、図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。
図８は、本実施の形態に係るマルチプレクサ５００のブロック構成図である。図８に示されるように、マルチプレクサ５００は、バンドＢａに適用される弾性波フィルタ５０１と、バンドＢｂに適用される周波数フィルタ５０２とを備える。マルチプレクサ５００は、共通端子６００を備え、弾性波フィルタ５０１の一方の入出力端子と、周波数フィルタ５０２の一方の入出力端子とが共通端子６００に接続されている。
弾性波フィルタ５０１は、実施の形態１又はその変形例に係る弾性波フィルタである。弾性波フィルタ５０１は、弾性波フィルタ５０１の通過帯域に含まれるバンドＢａに適用される。
周波数フィルタ５０２は、弾性波フィルタ５０１より高周波側に通過帯域を有するフィルタである。本実施の形態では、周波数フィルタ５０２の通過帯域は、弾性波フィルタ５０１のスプリアスが発生する帯域の少なくとも一部と重なる。言い換えると、周波数フィルタ５０２の通過帯域は、弾性波フィルタ５０１の第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極に含まれる狭ピッチ部に起因するストップバンドの少なくとも一部と重なる。周波数フィルタ５０２は、周波数フィルタ５０２の通過帯域に含まれるバンドＢｂに適用される。ここで、バンドＢｂは、バンドＢａよりも高周波側に割り当てられたバンドである。周波数フィルタ５０２は、バンドＢｂを通過帯域に含む周波数フィルタであれば特に限定されない。周波数フィルタ５０２は、例えば、弾性波フィルタであってもよい。
以上のような構成を有するマルチプレクサの効果について、比較例と比較しながら図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ、比較例及び本実施の形態に係るマルチプレクサの挿入損失を示す模式的なグラフである。
比較例のマルチプレクサは、バンドＢａに適用される弾性波フィルタとして、実施の形態１で述べた比較例の弾性波フィルタを備える点において、本実施の形態に係るマルチプレクサ５００と相違し、その他の点において一致する。
図９Ａに示されるように、比較例のマルチプレクサにおいては、通過帯域の高周波側のバンドＢｂにおいてスプリアスが発生する。これにより、弾性波フィルタの挿入損失において、挿入損失が減少する方向にリップルが生じる。つまり、リップルが発生している周波数帯域において弾性波フィルタの反射係数が減少する。これに伴い、周波数フィルタ５０２のバンドＢｂにおいても挿入損失が増大する方向にリップルが生じる。つまり、周波数フィルタ５０２のリップルが発生している周波数帯域において反射係数が増大する。このように、比較例に係るマルチプレクサにおいては、弾性波フィルタのスプリアスに起因して、周波数フィルタ５０２の挿入損失にリップルが生じるため、マルチプレクサの挿入損失特性が劣化する。
一方、本実施の形態に係るマルチプレクサ５００においては、図９Ｂに示されるように、弾性波フィルタ５０１の通過帯域の高周波側におけるスプリアスを抑制できる。したがって、スプリアスに起因する周波数フィルタ５０２の挿入損失におけるリップルの発生を抑制できる。よって、本実施の形態に係るマルチプレクサ５００によれば、挿入損失の劣化を抑制できる。
なお、本実施の形態に係るマルチプレクサ５００では、共通端子６００に弾性波フィルタ５０１と周波数フィルタ５０２とが直接接続されているが、共通端子６００と、弾性波フィルタ５０１又は周波数フィルタ５０２と選択的に接続するスイッチを介して接続させれてもよい。これにより、共通端子と接続されるフィルタを切り替えることができる。
（その他の変形例など）
以上、実施の形態１に係る弾性波フィルタ１０、実施の形態２に係るマルチプレクサ５００について、実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、上述した実施の形態には限定されない。例えば、上述した実施の形態に変形を施した態様も、本発明に含まれ得る。
例えば、基板７０の構成は、上述した構成に限定されない。基板７０は、縦結合型の弾性波フィルタにおいて用いられた場合に、スプリアスが発生し得るような圧電性基板であればよい。例えば、基板７０を形成する材料は、ＬｉＮｂＯ３以外の圧電性材料であってもよいし、弾性波フィルタ１０の要求通過特性などに応じて、適宜、材料、カット角、及び、厚みが変更されてもよい。また、基板７０は、圧電単結晶基板でなくてもよく、例えば、積層された圧電膜を有する基板であってもよい。
また、実施の形態１に係る弾性波フィルタ１０の縦結合共振部２０は、５個のＩＤＴ電極を有するが、縦結合共振部が有するＩＤＴ電極の個数は５以上であればよく、５個に限定されない。また、例えば、弾性波フィルタが、弾性波の伝搬方向に並んで配置される７以上のＩＤＴ電極を有する場合、中央ＩＤＴ電極に対して、第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極だけでなく、中央ＩＤＴ電極に対して伝搬方向に対称な位置に配置される他の一対のＩＤＴ電極においても、メインピッチ部の電極指の本数を互いに異ならせてもよい。つまり、縦結合共振部が有する５以上のＩＤＴ電極は、伝搬方向における中央に配置される中央ＩＤＴ電極と、中央ＩＤＴ電極に対して、伝搬方向に対称な位置に配置される第３ＩＤＴ電極及び第４ＩＤＴ電極とを含み、第３ＩＤＴ電極及び前記第４ＩＤＴ電極の各々は、複数の電極指のうちメインピッチ部と伝搬方向の両端との間にそれぞれ配置される電極指を含む一対の狭ピッチ部であって、前記メインピッチ部よりピッチが狭い一対の狭ピッチ部を含み、第３ＩＤＴ電極は、第４ＩＤＴ電極と、メインピッチ部に含まれる電極指の本数が異なってもよい。これにより、弾性波フィルタのスプリアスをより一層抑制できる。
また、実施の形態１では、５個のＩＤＴ電極のうち、弾性波の伝搬方向の両端に配置されるＩＤＴ電極３３及び３４のメインピッチ部の電極指の本数を等しくしている。しかしながら、ＩＤＴ電極３３及び３４において、メインピッチ部の両側に狭ピッチ部が配置される場合には、ＩＤＴ電極３３とＩＤＴ電極３４とで、メインピッチ部の電極指の本数を異ならせてもよい。これにより、弾性波フィルタのスプリアスをより一層抑制できる。
また、実施の形態１では、弾性波フィルタの通過帯域の高周波側にスプリアスが発生する場合について述べたが、通過帯域の低周波側にスプリアスが発生する場合にも、実施の形態１に係る第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極とのメインピッチ部の電極指の本数を異ならせる構成によってスプリアスを抑制できる。
また、実施の形態１では、アンバランス型の弾性波フィルタについて説明したが、弾性波フィルタは、バランス型であってもよい。
また、実施の形態１では、第１ＩＤＴ電極と第２ＩＤＴ電極とのメインピッチ部の電極指の本数以外のパラメータは等しいが、メインピッチ部の電極指の本数以外のパラメータが異なっていてもよい。
本発明は、通過帯域内の低損失及び通過帯域外の高減衰が要求される無線通信端末のフロントエンドに使用される送受信フィルタ及びマルチプレクサとして広く利用できる。
１０、５０１ 弾性波フィルタ
１１ 第１入出力端子
１２ 第２入出力端子
１３、１４ グランド配線
２０ 縦結合共振部
２０ｂ、３１１ａ、３１１ｂ、３３１ａ、３３１ｂ バスバー電極
２０ｔ、３１２ａ、３１２ｂ、３３２ａ、３３２ｂ 電極指
２１、２２ 反射器
３０、３１、３２、３３、３４ ＩＤＴ電極
３０ｍ、３１ｍ、３２ｍ、３３ｍ、３４ｍ メインピッチ部
３０ｎ、３１ｎ、３２ｎ、３３ｎ、３４ｎ 狭ピッチ部
３１ａ 第１金属層
３１ｂ 第２金属層
３１ｃ 第３金属層
３１ｄ 第４金属層
７０ 基板
３０５ 保護層
３１０ａ、３１０ｂ、３３０ａ、３３０ｂ 櫛形電極
５００ マルチプレクサ
５０２ 周波数フィルタ
６００ 共通端子

Claims (7)

  1. 圧電性を有する基板と、
    前記基板上に配置される第１入出力端子及び第２入出力端子と、
    前記基板上であって、前記第１入出力端子と前記第２入出力端子とを結ぶ経路上に配置される縦結合共振部と、を備え、
    前記縦結合共振部は、前記基板上を所定の弾性波が伝搬する伝搬方向に並んで配置される５以上のＩＤＴ電極を有し、
    前記５以上のＩＤＴ電極の各々は、一対の櫛形電極を有し、
    前記５以上のＩＤＴ電極は、前記伝搬方向における中央に配置される中央ＩＤＴ電極と、前記中央ＩＤＴ電極に対して、前記伝搬方向に対称な位置に配置される第１ＩＤＴ電極及び第２ＩＤＴ電極とを含み、
    前記５以上のＩＤＴ電極の各々は、当該ＩＤＴ電極を構成し前記伝搬方向と交差する方向に延びる複数の電極指のうち前記伝搬方向の中央に最も近い位置に配置される電極指を含むメインピッチ部を含み、
    前記第１ＩＤＴ電極及び前記第２ＩＤＴ電極の各々は、前記複数の電極指のうち前記メインピッチ部と前記伝搬方向の両端との間にそれぞれ配置される電極指を含む一対の狭ピッチ部であって、前記メインピッチ部よりピッチが狭い一対の狭ピッチ部を含み、
    前記第１ＩＤＴ電極は、前記第２ＩＤＴ電極と、前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数が異なる、
    弾性波フィルタ。
  2. 前記基板上に配置される１以上のグランド配線をさらに備え、
    前記一対の櫛形電極の一方は、前記経路に接続されており、
    前記一対の櫛形電極の他方は、前記１以上のグランド配線のうち少なくとも一つに接続される、
    請求項１に記載の弾性波フィルタ。
  3. 前記基板は、ＬｉＮｂＯ３からなる、
    請求項１又は２に記載の弾性波フィルタ。
  4. 前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極との前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数の差は、偶数である、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ。
  5. 前記第１ＩＤＴ電極と前記第２ＩＤＴ電極とは、前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数以外のパラメータが等しい、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ。
  6. 前記５以上のＩＤＴ電極のうち前記伝搬方向の両端に配置される一対のＩＤＴ電極の前記メインピッチ部に含まれる電極指の本数は、等しい、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波フィルタと、
    前記弾性波フィルタより高周波側に通過帯域を有する周波数フィルタとを備える、
    マルチプレクサ。
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