JP3476151B2 - 縦型３重モードｓａｗフィルタ - Google Patents

縦型３重モードｓａｗフィルタ

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JP3476151B2
JP3476151B2 JP35268792A JP35268792A JP3476151B2 JP 3476151 B2 JP3476151 B2 JP 3476151B2 JP 35268792 A JP35268792 A JP 35268792A JP 35268792 A JP35268792 A JP 35268792A JP 3476151 B2 JP3476151 B2 JP 3476151B2
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吉隆 渡辺
孝夫 森田
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【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＤＴ電極により励起さ
れるＳＡＷ等の波動を利用した３重モードＳＡＷフィル
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯用通信機器等に於いては従来より小
型化に適したＳＡＷフィルタが使用されており、近年の
搬送周波数の高周波化及びデジタル化に伴い、ＩＦフィ
ルタとして中心周波数ｆ0が数１００ＭＨｚ、通過帯域
幅Δｆが数１００ｋＨｚ（比帯域Δｆ／ｆ0が０．１％
程度）と云ったものへの要求が高まっている。
【０００３】例えば、ｆ0＝２４０ＭＨｚ、Δｆ＝３０
０ｋＨｚ（比帯域Δｆ／ｆ0＝０．１２５％）と云った
要求に対しては、温度による周波数シフトが少ないこと
からＳＴカット水晶を基板材料とすべきであるが、周知
のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタでは所望の帯域幅
を得るには電極対数を大幅に増大しなければならず結果
として素子の形状が大きくなり小型化に不利であると云
う欠点があり、また、ＳＡＷの伝播方向と直角方向に２
つのＩＤＴ電極を配置する横型２重モードＳＡＷ（ＤＭ
Ｓ）フィルタでは得られる通過帯域幅が狭く所望の通過
帯域幅を有するフィルタを実現することが困難であっ
た。
【０００４】又、図５に示す如く、ＳＴカット水晶基板
１の主表面上にＳＡＷの伝播方向に沿って入出力ＩＤＴ
電極２、３を直列に近接配置する縦型１次−２次ＤＭＳ
フィルタ４は、前記入出力ＩＤＴ電極２、３の両側に配
置した反射器５、６によって、該反射器５、６間に１次
及びこれより周波数の低い２次の振動モードが閉じ込め
られ両振動モードの周波数差に相当する通過帯域幅を有
するフィルタ特性を呈するものであるが、これも前述の
通過帯域幅を実現するには不十分であった。
【０００５】そこで、図６に示す如く、３つのＩＤＴ電
極７、８、９をＳＡＷの伝播方向に沿って直列に近接配
置し、両端のＩＤＴ電極７、９を入力、内側のＩＤＴ電
極８を出力（逆も可）とした縦型１次−３次ＤＭＳフィ
ルタ１０を構成すれば、２次より更に周波数の低い３次
の振動モードと１次の振動モードが反射器５、６間に閉
じ込められるから、より広い通過帯域幅を有するフィル
タとなり前述の通過帯域幅の要求を満足することができ
る。
【０００６】しかしながら、実際にこれをＩＤＴ電極ピ
ッチ１２．９６μｍ（２４０ＭＨｚ）、中央のＩＤＴ電
極対数１２０対、両端のＩＤＴ電極対数各１００対、反
射器本数各１５０本と云った条件で試作してみたところ
図７に示す如く、通過帯域のほぼ中央の周波数にて比較
的大きなリップルが発生し、これによりこれとほぼ同周
波数に於いて群遅延時間のひずみも発生すると云う欠陥
があることが判明した。
【０００７】即ち、所望の通過帯域幅を有するフィルタ
が実現できたものの、デジタル通信に於いてはデータの
信頼性が位相に大きく左右されるため、デジタル方式携
帯通信機器用ＩＦフィルタとしてこのままでの実用化は
不可能であると云う問題があった。
【０００８】
【発明の目的】本発明は上述した如き従来の縦型ＳＡＷ
フィルタの欠陥を除去するためになされたものであっ
て、縦型１次−３次ＤＭＳフィルタと同等の通過帯域幅
を有し、且つ通過帯域に於けるリップル及び群遅延時間
のひずみを極限した縦型ＳＡＷフィルタを提供すること
を目的とする。
【０００９】
【発明の概要】上述の目的を達成するため本発明に係る
縦型３重モードＳＡＷフィルタは、圧電基板上にＳＡＷ
の伝播方向に沿って入出力インタデジタル・トランスジ
ューサ（ＩＤＴ）電極、該入出力ＩＤＴ電極間に第３の
ＩＤＴ（中央ＩＤＴ）電極及びこれらの両側に反射器を
配置し、前記３つのＩＤＴ電極内に閉じ込められた１
次、２次及び３次の３つの振動モードによって通過帯域
を得るよう構成したものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。先ず、本発明の理解を助けるために従
来の縦型１次−３次ＤＭＳフィルタの特性について少し
く考察する。図６に示す如く、縦型１次−３次ＤＭＳフ
ィルタ１０は反射器５、６間に３つの入出力ＩＤＴ７、
８、９を配置し、両端のＩＤＴ電極７、９のバスバー同
志を接続しこれを入力、内側のＩＤＴ電極８を出力とす
ることにより、内側のＩＤＴ電極８に対してその両端の
ＩＤＴ電極７、９が対称に接続されることとなるから反
対称モードである２次の振動モードは電気的に打ち消さ
れるため１次と３次の振動モードが閉じ込められ、この
２つのモードの周波数差に相当する通過帯域幅を有する
フィルタ特性を得るものであること前述のとおりであ
る。
【００１１】即ち、このフィルタの特性を示す図７に於
いて、通過帯域の右肩（高周波側）図中Ａの位置が１
次、左肩（低周波側）図中Ｂの位置が３次の振動モード
の共振点に相当する。而して、本願発明者らは通過帯域
のリップルの位置が、原理的には現われるはずのない２
次の振動モードの共振点とほぼ一致することを見い出
し、該リップルの発生原因がＩＤＴ電極の電極指ピッチ
が微妙にずれを生ずることにより、２次の振動モードが
わずかに励起されるためであると予測した。
【００１２】そこで、本発明は１次及び３次の振動モー
ドに加え２次の振動モードを積極的に利用することによ
り、フラットな通過帯域特性を有する縦型１次−２次−
３次３重モードＳＡＷフィルタを実現したものであり、
図１はその一実施例の構成を示す図である。即ち、ＳＴ
カット水晶基板１の主表面上に、ＳＡＷの伝播方向に沿
って夫々対数がｎT対の入出力ＩＤＴ電極１１、１２を
配置すると共に、該入出力ＩＤＴ電極１１、１２間に対
数がｎG対の入出力に接続されていない第３のＩＤＴ
（中央ＩＤＴ）電極１３及びこれら３つのＩＤＴ電極の
両側に夫々Ｎ本のグレーティングを有する反射器５、６
を配置した縦型３重モードＳＡＷフィルタ１４である。
ここで、各ＩＤＴ電極１１、１２、１３の電極指ピッチ
はすべて同一であって、反射効率を高め低損失のフィル
タを実現すべく反射器５、６のグレーティングピッチは
ＩＤＴ電極のそれよりも少しく大きく設定し、ＩＤＴ電
極同志の間隔は前記電極指ピッチの整数倍とし、ＩＤＴ
電極と反射器との間隔は励起されるＳＡＷの半波長分と
した。
【００１３】上述の如く構成することによって、前記反
射器間には１次、２次及び３次の振動モードを閉じ込め
ることが可能となり、例えば、ＩＤＴ電極ピッチ１２．
９６μｍ（２４０ＭＨｚ）、ｎT＝１１０対、ｎG＝５０
対、Ｎ＝２００本とすると、図２（ａ）の如く、通過帯
域の最大リップル量を０．２ｄＢ以下に極限し、且つ従
来の縦型１次−３次ＤＭＳフィルタと同等の通過帯域幅
を有するフィルタを実現することができる。又、通過帯
域に於ける群遅延時間の偏差も１μｓｅｃ以下と十分な
特性が得られた。
【００１４】尚、図２（ｂ）は各振動モードの共振の様
子を観察すべくインピーダンスのマッチング回路なしの
条件にて上述のフィルタを測定した場合の減衰特性を示
すグラフであって、同図（ａ）の通過帯域に相当する位
置に、ほぼ同じ共振レベルを有する１次、２次及び３次
の３つの振動モードが現われることから、本発明が前記
３つの振動モードをすべて利用した３重モードＳＡＷフ
ィルタであることは容易に理解できよう。
【００１５】ここで、中央ＩＤＴ電極１３の対数ｎGを
減らしてゆくと図５の縦型１次−２次ＤＭＳフィルタの
構成に近づくため、図３（ａ）に示す如く３次の振動モ
ードの共振レベルが低くなり、１次と２次の振動モード
の周波数差に相当する通過帯域幅に減少し、逆に中央Ｉ
ＤＴ電極の対数ｎGを増大させると、３次より更に低い
周波数の４次の振動モードが現われ、図３（ｂ）に示す
如く通過帯域近傍の低周波側減衰域にスプリアスとなっ
て表出することが実験により確認された。
【００１６】図４は、フィルタを構成する３つのＩＤＴ
電極の対数の合計（２ｎT＋ｎG）に対する中央ＩＤＴ電
極の対数ｎGの比ｎG／（２ｎT＋ｎG）を横軸として、実
験により求めた各振動モードの共振レベルを２次のそれ
を基準として表したものである。同図によれば４次の共
振レベルが十分に小さく、１次乃至３次の共振レベルの
最大差が約１５ｄＢ以内となるｎG／（２ｎT＋ｎG）＝
０．１から、１次乃至３次の共振レベルと４次の共振レ
ベルとの差が約１５ｄＢ以上となるｎG／（２ｎT ＋
ｎG）＝０．３までの範囲であれば３重モードＳＡＷフ
ィルタとして動作可能であり、リップル量及びスプリア
ス量を極力抑えるため理想的には概ね０．１３≦ｎG／
（２ｎT＋ｎG）≦０．２５の範囲内とすることが望まし
い。
【００１７】尚、以上本発明をＳＴカット水晶を基板と
し、中心周波数２４０ＭＨｚ、通過帯域幅３００ｋＨｚ
の仕様を満足するＩＦフィルタを例として説明したが、
本発明はこれのみに限定されるものではなく、ＳＡＷが
励振可能な他の圧電材料例えば、ＬｉＮｂＯ3或はＬｉ
ＴａＯ3等であっても、適当なＩＤＴ対数の比を選択す
ることにより同様の構成にて縦型１次−２次−３次３重
モードＳＡＷフィルタを実現可能なこと明白であり、中
心周波数もＳＡＷが励振可能な範囲で任意に選択すれば
よいこと云うまでもない。
【００１８】又、上述の例では入出力ＩＤＴ電極の間に
第３のＩＤＴ電極として中央ＩＤＴ電極を配置したが、
該中央ＩＤＴ電極に代えて２ｎG本のグレーティング
（中央グレーティング）を配置したものであってもよ
く、煩雑となるためデータは省略するが同等のフィルタ
特性が得られることを確認している。
【００１９】更に、実施例として、すべてのＩＤＴ電極
の電極指ピッチが同一であって、反射器５、６のグレー
ティングピッチはＩＤＴ電極のそれよりも少しく大きく
設定し、ＩＤＴ電極同志の間隔を電極指ピッチの整数倍
とし、ＩＤＴ電極と反射器との間隔を励起するＳＡＷの
半波長分とする基本的な構成を示したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、これら電極寸法に関するパ
ラメータを適当に変化させると通過帯域幅、スプリアス
レベル或は挿入損失等の特性が変更できるという、縦型
ＤＭＳフィルタに於いては周知の技術を適用し特性の改
善を計ることも可能である。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、以上説明した如く構成するも
のであるから、通過帯域のリップル及び群遅延時間のひ
ずみを極限し、従来の縦型１次−３次ＤＭＳフィルタと
同等の通過帯域幅を有するフィルタを実現する上で著し
い効果を奏する。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る縦型３重モードＳＡＷフィルタの
一実施例の構成を示す図。
【図２】（ａ）、（ｂ）は図１のフィルタ特性を示す
図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図１のフィルタのＩＤＴ対数
を変化させたときのフィルタ特性を示す図。
【図４】図１のフィルタのＩＤＴ電極の電極指対数の比
と各振動モードの共振レベルの関係を示すグラフ。
【図５】従来の縦型１次−２次ＤＭＳフィルタの構成を
示す図。
【図６】従来の縦型１次−３次ＤＭＳフィルタの構成を
示す図。
【図７】図６のフィルタ特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１・・・ＳＴカット水晶基板 ５、６・・・反射器 １１、１２・・・入出力ＩＤＴ電極 １３・・・中央ＩＤＴ電極 １４・・・縦型３重モードＳＡＷフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−231417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−8710（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−40705（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−113711（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−113712（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧電基板上にＳＡＷの伝播方向に沿って入
    出力インタデジタル・トランスジューサ（ＩＤＴ）電
    極、該入出力ＩＤＴ電極間に入出力に接続されていない
    第３のＩＤＴ（中央ＩＤＴ）電極及びこれらの両側に反
    射器を配置し、前記３つのＩＤＴ電極内に閉じ込められ
    た１次、２次及び３次の３つの振動モードによって通過
    帯域を得ることを特徴とする縦型３重モードＳＡＷフィ
    ルタ。
  2. 【請求項２】前記中央ＩＤＴ電極に代えてグレーティン
    グ（中央グレーティング）を配置したことを特徴とする
    請求項１記載の縦型３重モードＳＡＷフィルタ。
  3. 【請求項３】ＳＴカット水晶基板上にＳＡＷの伝播方向
    に沿って入出力インタデジタル・トランスジューサ（Ｉ
    ＤＴ）電極、該入出力ＩＤＴ電極間に第３のＩＤＴ（中
    央ＩＤＴ）電極或いは該中央ＩＤＴ電極に代えてグレー
    ティング（中央グレーティング）を配置すると共に、こ
    れらの両側に反射器を配置し、前記３つのＩＤＴ電極内
    に閉じ込められた１次、２次及び３次の３つの振動モー
    ドによって通過帯域を得る縦型３重モードＳＡＷフィル
    タであって、 前記入出力ＩＤＴ電極の対数の合計を２ｎT、該入出力
    ＩＤＴ電極の間に配置されるのが中央ＩＤＴ電極の場合
    その対数をｎG、中央グレーティングの場合その本数を
    ２ｎGとしたとき、ｎG／（２ｎT＋ｎG）が概ね０．１乃
    至０．３となるよう構成したことを特徴とする縦型３重
    モードＳＡＷフィルタ。
  4. 【請求項４】ＳＴカット水晶基板上にＳＡＷの伝播方向
    に沿って入出力インタデジタル・トランスジューサ（Ｉ
    ＤＴ）電極、該入出力ＩＤＴ電極間に第３のＩＤＴ（中
    央ＩＤＴ）電極或いは該中央ＩＤＴ電極に代えてグレー
    ティング（中央グレーティング）を配置すると共に、こ
    れらの両側に反射器を配置し、前記３つのＩＤＴ電極内
    に閉じ込められた１次、２次及び３次の３つの振動モー
    ドによって通過帯域を得る縦型３重モードＳＡＷフィル
    タであって、 前記入出力ＩＤＴ電極の対数の合計を２ｎT、該入出力
    ＩＤＴ電極の間に配置されるのが中央ＩＤＴ電極の場合
    その対数をｎG、中央グレーティングの場合その本数を
    ２ｎGとしたとき、ｎG／（２ｎT＋ｎG）が概ね０．１３
    乃至０．２５となるよう構成したことを特徴とする縦型
    ３重モードＳＡＷフィルタ。
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