JP3225702B2 - 弾性表面波共振子フィルタ - Google Patents
弾性表面波共振子フィルタInfo
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Description
反射器とを備えてなる弾性表面波共振子フィルタに関す
るものである。
フィルタが使われるようになり、小形化、無調整化に一
役を担っている。そして、通信機器の高周波数化、高機
能化の進展にともない、弾性表面波共振子フィルタの広
帯域化の要求が益々増大してきている。例えば、900
MHz帯携帯電話用フィルタとしては、実効通過帯域幅
20MHz以上の高性能な広帯域フィルタが要求されて
いる。
な方法が提案されている。広帯域化の1つの手法とし
て、3個のIDTを設け、縦0次モードと縦2次モード
を利用した2重モード弾性表面波共振子フィルタがあ
る。従来の2重モード弾性表面波共振子フィルタでは、
圧電基板として、Xカット−112゜回転Y伝搬LiT
aO3 基板を用いた場合、比帯域幅(中心周波数に対す
る通過帯域幅の値)は約0.40%(特開平1−231
417)が得られるに過ぎず、また、電気機械結合係数
の大きい36゜Y回転カットのLiTaO3 基板を用
い、IDTと電気的に並列となる結合容量を設け、広帯
域化を実現した場合でも、比帯域幅は、高々2%程度し
か得られていない(特開平4−40705)。
結合係数の大きい64゜Y回転カットのLiNbO3 基
板を用いることにより、比帯域幅3.2〜4.0%程度
の広帯域の弾性表面波共振子フィルタが実現できている
(特開平4−207615、特開平4−11371
2)。
方法では、基板に64゜Y回転カットのLiNbO3 基
板を用いるので、基板の温度特性の影響を受け、使用温
度範囲100℃内でフィルタの中心周波数が、約0.7
%も変動する。このため、フィルタとしての実使用上の
実効的な通過帯域幅が狭くなり、さらに通過帯域近傍の
選択度が不足するという問題があった。
基板を用い、従来の設計手法よれば、温度による周波数
変動は、64゜Y回転カットのLiNbO3 基板に比べ
約1/2に抑えられるが、前記したように、通過帯域幅
が不足するという問題から、広い通過帯域幅が必要な携
帯電話等の通信機器への適用には問題があった。
板、特に36°Y回転カットのLiTaO 3 圧電基板を
用い、温度特性が良好で、かつ通過帯域幅の広い弾性表
面波共振子フィルタおよびそれを用いた通信機器を提供
することにある。
に、本発明は、LiTaO3 圧電基板上に3個のIDT
が近接配置され、かつ前記IDTの両側に反射器が配置
されてなる比帯域幅が3.33%以上の弾性表面波共振
子フィルタにおいて、前記IDT及び前記反射器の電極
膜厚をh、表面波の波長をλ、前記IDTの総電極指対
数をNtとしたとき、 h/λ≧0.06 46≦Nt≦71.5 に設定され、かつ、IDTの同電位側電極指周期をL、
電極指交さ幅をW、としたとき、 42×50/RL ≦W/L≦110×50/RL に設定されたことを特徴とするものである。但し、RL
は、弾性表面波共振子フィルタに接続される負荷インピ
ーダンスの大きさであり、単位はΩである。また、前記
圧電基板が、36°Y回転カットのLiTaO3圧電基
板であることを特徴とするものである。また、前記ID
Tの各々の電極指中心間隔をdとしたとき、 0.24≦d/L≦0.30 に設定されたことを特徴とするものである。また、本発
明の通信機器は、請求項1〜3に記載の弾性表面波共振
子フィルタを用いたことを特徴とするものである。
O 3 基板、特に36°Y回転カットのLiTaO 3 圧電基
板を用いることで、温度による周波数変動等を低減で
き、また、IDT及び反射器の電極膜厚を従来の膜厚の
約2倍の厚さとすることで、最大通過帯域幅を決定する
反射器のストップバンド幅を拡大し、さらに、電極指対
数や電極指交さ幅等を実験的に確認し、具体的に最適な
値に設定することで、通過帯域内でのリップルを低減す
るができる。
共振子フィルタの構成を示す平面図である。図1におい
て、弾性表面波共振子フィルタ10は、36°Y回転カ
ットのLiTaO3 基板11上に、反射器14、15が
形成され、反射器14と反射器15の間には3個のID
T12a、12b、13が形成されている。そして、両
側のIDT12aとIDT12bは、電気的に並列接続
され、入出力端子22と接続される。一方、中央のID
T13は、入出力端子23に接続される。これらの反射
器14、15及びIDT12a、12b、13は、すべ
て36°Y回転カットのLiTaO3 基板11上にAl
の薄膜を成膜した後、フォトエッチング工程を経て形成
される。
b、13の同電位側電極指周期(以下、電極指周期と記
す)Lの1/2周期を反射器14、15の格子周期に対
し、約1〜2%程度小さくすることによって、共振子の
Qが向上することは周知であり、本実施例及び以下の実
験においても、従来どうりとしてある。
ィルタについて、各種実験の結果に基づいて説明する。
図2は、従来の設計値に基づいて作成した弾性表面波共
振子フィルタの一例の特性図である。具体的には、表面
波の波長λに対する電極膜厚hの比率である電極膜厚比
h/λ=0.03、総電極指対数Nt=70.5、電極
指周期Lに対する電極指交さ幅Wの比W/L=20とし
たときのフィルタ特性である。
20MHzの通過帯域幅が必須であり、これに温度変動
分、経時変動分、さらに製造上の公差を含めると、フィ
ルタとしては最低でも30MHzの帯域幅が必要とな
る。また、携帯電話等の用途には、省電力化のために低
損失化が必須であり、フィルタとしては挿入損失3dB
以内を要求されている。しかし、図2においては、挿入
損失3dB帯域幅(以下、3dB帯域幅と略す)は20
MHz程度であり、携帯電話用フィルタとしては実用上
適さないことが明らかである。
上限は、反射器のストップバンド幅(反射器が反射し得
る周波数帯域幅)で制限される。上記図2の特性図での
反射器の反射係数|R|は、図3に示すような周波数特
性であり、図2での通過帯域幅が図3に示すストップバ
ンド幅によって制限されていることがわかる。
り、ストップバンド幅を広くすることができる。図4
は、図2における他の設定値を変えず、電極膜厚hを2
倍とし、ストップバンド幅の拡大を狙ったものの特性図
である。図4の特性から明らかなように、電極膜厚hの
増大だけでは、リップルが大きくなり良好な通過帯域特
性は得られない。
ルタの通過帯域内のリップルを抑え、通過帯域幅を1.
5倍以上に拡大するためには、いかなる設計値に設定す
べきかという点を示す。以下、本発明に係る弾性表面波
共振子フィルタの設計条件について、その設定理由を説
明する。
射器のストップバンド幅を測定した実験結果である。こ
こで、3dB帯域幅を図2で示した20MHzに対し
1.5倍以上とするには、まず反射器のストップバンド
幅を1.5倍以上にする必要がある。電極膜厚比h/λ
=0.03のとき3dB帯域幅は20MHzであり、図
5に示すように、このときのストップバンド比帯域幅は
0.03であり、このストップバンド比帯域幅の1.5
倍は0.045となり、電極膜厚比h/λは0.06と
なっている。以上のことから、3dB帯域幅を30MH
z以上とするには、電極膜厚比h/λを0.06以上に
設定すればよいことがわかる。
に、IDTの電極指対数の検討を行った。電極膜厚比h
/λ=0.06、電極指周期Lに対する電極指交さ幅W
の比W/L=65、電極指中心間隔d=0.25Lとし
て、電極指対数を変えて、リップル及び3dB帯域幅を
測定した。その実験結果を図6に示す。図6において、
図1に示したIDT12a、12bの電極指対数をそれ
ぞれN1、IDT13の電極指対数をN2、これら3個
の電極指対数の総和をNtとしてある。
以上必要であり、リップルは実用上1dB以下に抑える
必要がある。この条件を満たすIDTの総電極指対数N
tは、図6より、46≦Nt≦71.5の範囲に設定し
なければならないことがわかる。
電極指交さ幅Wによっても変動する。そこで、電極膜厚
比h/λ=0.06、電極指中心間隔d=0.25L、
総電極指対数Nt=58として、交さ幅Wを変化させ
て、3dB帯域幅及びリップルを測定した。その実験結
果を図7に示す。図7において、リップルを1dB以内
に抑えるためには、電極指周期Lに対する電極指交さ幅
Wの比W/Lを、42≦W/L≦110の範囲に設定し
なければならないことがわかる。なお、ここでは測定系
のインピーダンスRL を50Ωとして測定した。また、
電極指周期Lに対する電極指交さ幅Wの比W/Lは、弾
性表面波共振子フィルタの特性インピーダンスとほぼ逆
比例の関係にあることは周知であるので、異なるインピ
ーダンスRL の場合を考慮すると、42×50/RL ≦
W/L≦110×50/RL の範囲でなければならな
い。
ることで、3dB帯域幅を拡大しリップルを低減するこ
とを検討した。電極膜厚比h/λ=0.06、総電極指
対数Nt=58、電極指周期Lに対する電極指交さ幅W
の比W/L=70として、電極指中心間隔dを変化させ
て、3dB帯域幅及びリップルを測定した。その実験結
果を図8に示す。図8において、3dB帯域幅を30M
Hz以上、リップルを1dB以内とするには、電極指周
期Lに対する電極指中心間隔dの比d/Lは、0.24
≦d/L≦0.30の範囲に設定しなければならないこ
とがわかる。
転カットのLiTaO3 基板を用いて、広帯域で、かつ
低リップルの弾性表面波共振子フィルタを実現するに
は、限定された設計条件が必要である。その設計条件を
まとめると以下のようになる。
器の電極膜厚hの比h/λを h/λ≧0.06 IDTの総電極指対数Ntを 46≦Nt≦71.5 IDTの電極指周期Lに対する電極指交さ幅Wの比W
/Lを 42×50/RL ≦W/L≦110×50/RL ただし、RL は、負荷インンピーダンスの大きさ(単
位:Ω) IDTの電極指周期Lに対する電極指中心間隔dの比
d/Lを 0.24≦d/L≦0.30 に設定する。
共振子フィルタの特性の一例を図9に示す。図9は、前
記4つの設計条件を、h/λ=0.06、Nt=4
9.5、W/L=60、d/L=0.27に設定
し、測定系の負荷インピーダンスRL =50Ωで測定し
た弾性表面波共振子フィルタの周波数特性である。3d
B帯域幅は35MHzあり、従来の設計値に対し1.5
倍以上に拡大されており、比帯域幅は、64゜Y回転カ
ットのLiNbO3 基板を用いて得られる弾性表面波共
振子フィルタと同等の3.7%が得られた。また、温度
特性は、36゜Y回転カットのLiTaO3 基板を用い
た従来の弾性表面波共振子フィルタと同等であり、64
゜Y回転カットのLiNbO3 基板を用いた場合に比
べ、約1/2の良好な温度特性を得ることができた。
に、1セクションの共振子で構成したが、これに限るこ
とはなく、図1に示すような共振子を2個以上縦続接続
した弾性表面波共振子フィルタにも本発明を適用するこ
とができる。
表面波共振子フィルタは、温度特性のよいLiTaO 3
基板、特に36°Y回転カットのLiTaO 3 圧電基板
を用いることで、温度による周波数変動等を低減するこ
とができる。さらに、IDT及び反射器の電極膜厚を増
大することにより、最大通過帯域幅を決定する反射器の
ストップバンド幅を拡大し、かつ、電極指対数、電極指
交さ幅、電極指中心間隔等を最適な値に設定すること
で、通過帯域内のリップルを低減することにより、広帯
域な通過帯域幅を得ることができる。
い、広帯域の弾性表面波共振子フィルタを、容易に実現
することができる。
ルタの構成を示す平面図である。
の特性図である。
における反射器の反射係数の周波数特性図である。
において、電極膜厚を2倍にしたときの特性図である。
器のストップバンド帯域幅の関係を示す図である。
対数と3dB帯域幅及びリップルの関係を示す図であ
る。
交さ幅と3dB帯域幅及びリップルの関係を示す図であ
る。
中心間隔と3dB帯域幅及びリップルの関係を示す図で
ある。
性表面波共振子フィルタの特性図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 LiTaO3 圧電基板上に3個のIDT
が近接配置され、かつ前記IDTの両側に反射器が配置
されてなる比帯域幅が3.33%以上の弾性表面波共振
子フィルタにおいて、前記IDT及び前記反射器の電極
膜厚をh、表面波の波長をλ、前記IDTの総電極指対
数をNtとしたとき、 h/λ≧0.06 46≦Nt≦71.5 に設定され、かつ、IDTの同電位側電極指周期をL、
電極指交さ幅をW、としたとき、 42×50/RL ≦W/L≦110×50/RL に設定されたことを特徴とする弾性表面波共振子フィル
タ。但し、RL は、弾性表面波共振子フィルタに接続さ
れる負荷インピーダンスの大きさであり、単位はΩであ
る。 - 【請求項2】 LiTaO 3 圧電基板上に3個のIDT
が近接配置され、かつ前記IDTの両側に反射器が配置
されてなる比帯域幅が3.33%以上の弾性表面波共振
子フィルタにおいて、前記IDT及び前記反射器の電極
膜厚をh、表面波の波長をλとしたとき、 h/λ≧0.06 に設定され、かつ、IDTの同電位側電極指周期をL、
電極指交さ幅をW、としたとき、 42×50/R L ≦W/L≦110×50/R L に設定されたことを特徴とする弾性表面波共振子フィル
タ。但し、R L は、弾性表面波共振子フィルタに接続さ
れる負荷インピーダンスの大きさであり、単位はΩであ
る。 - 【請求項3】 前記圧電基板が、36°Y回転カットの
LiTaO3圧電基板であることを特徴とする請求項1
または2に記載の弾性表面波共振子フィルタ。 - 【請求項4】 前記IDTの各々の電極指中心間隔をd
としたとき、 0.24≦d/L≦0.30 に設定されたことを特徴とする請求項1〜3に記載の弾
性表面波共振子フィルタ。 - 【請求項5】 請求項1〜4に記載の弾性表面波共振子
フィルタを用いたことを特徴とする通信機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19734993A JP3225702B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 弾性表面波共振子フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19734993A JP3225702B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 弾性表面波共振子フィルタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0758581A JPH0758581A (ja) | 1995-03-03 |
JP3225702B2 true JP3225702B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=16373010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19734993A Expired - Lifetime JP3225702B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 弾性表面波共振子フィルタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3225702B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3224202B2 (ja) * | 1996-11-28 | 2001-10-29 | 富士通株式会社 | 弾性表面波装置 |
CN100452650C (zh) | 2003-07-02 | 2009-01-14 | 京瓷株式会社 | 弹性表面波装置及使用该装置的通信装置 |
US7504911B2 (en) | 2005-05-27 | 2009-03-17 | Kyocera Corporation | Surface acoustic wave resonator, surface acoustic wave device, and communications equipment |
JP5934464B2 (ja) * | 2010-08-26 | 2016-06-15 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波共振子、および弾性表面波発振器、ならびに電子機器 |
-
1993
- 1993-08-09 JP JP19734993A patent/JP3225702B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
松田隆志 他:"1,5GHz帯SAWバンドパスフィルタ"1990年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集,[分冊1],(1990.9.15)p.1・261−1・262(SA−10−2) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0758581A (ja) | 1995-03-03 |
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