JP3709872B2 - 弾性表面波装置、通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電極指を有するくし型電極部（インターディジタルトランスデューサ、以下、ＩＤＴと記す）を、複数、弾性表面波の伝搬方向に沿って形成した縦結合共振子型弾性表面波フィルタといった弾性表面波装置およびそれを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機のＲＦ段のバンドパスフィルタとして、弾性表面波フィルタ（弾性表面波装置）が広く用いられている。バンドパスフィルタに求められる各性能としては低損失、高減衰量、広帯域などが挙げられる。弾性表面波フィルタでも、上記各性能に関する多くの発明がなされている。
【０００３】
その中で、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの広帯域化の方法として、例えば特開平５−２６７９９０号公報などのように、隣り合う２つのＩＤＴ間を通して電極指が周期的に並ぶ条件、具体的には、隣り合う２つのＩＤＴの隣接する電極指の中心間距離を、電極指のピッチで決まる波長の０．５倍から外すことで、共振モードの配置を最適化するという方法が広く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の場合には、広帯域化することはできても、挿入損失は悪化してしまうという問題があった。
【０００５】
つまり、２つのＩＤＴ間の隣り合う電極指間の距離を電極指のピッチで決まる波長の０．５倍から外すと、その部分で弾性表面波の伝搬路の周期的な連続性が悪くなる。特に漏洩弾性表面波（リーキー波）を用いる３６°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 や６４°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 などの圧電基板を用いた弾性表面波フィルタにおいては、バルク波放射による損失が増大してしまい、結果、広帯域化することはできても、挿入損失（伝搬損失）は悪化してしまうという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波装置は、上記の問題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、不平衡入力端子と、不平衡出力端子とを備え、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指幅を他の部分の電極指よりも狭くすることで、該２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のデューティー（以下、ｄｕｔｙと記し、また、メタライゼーションレシオともいう）を、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことを特徴としている。本発明の他の弾性表面波装置は、上記の課題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指中心間隔（電極指ピッチ）を該２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指に隣接する電極指とほぼ等しくすると共に、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことを特徴としている。
【０００７】
上記構成によれば、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さく設定したことにより、通過帯域が広く、静電破壊の発生を抑制でき、かつ、製造上の加工を容易化できる。
【０００８】
本発明の他の弾性表面波装置は、上記の課題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指幅を他の部分の電極指よりも狭くすることで、該２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定し、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指中心間隔を、他の部分の電極指中心間隔（電極指ピッチ）よりも小さく設定したことを特徴としている。
【０００９】
本発明のさらに他の弾性表面波装置は、上記の問題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、不平衡入力端子と、不平衡出力端子とを備え、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指間ギャップは、他の電極指間ギャップと同程度またはそれ以上に大きく、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、２つのＩＤＴ間に隣接する電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことにより、通過帯域幅が広く、かつ、製造工程において電極形成が容易で、かつ静電破壊が起こり難い縦結合共振子型の弾性表面波装置が得られる。
【００１１】
本発明のさらに他の弾性表面波装置は、前記の課題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、不平衡入力端子と、不平衡出力端子とを備え、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指間ギャップは、他の電極指間ギャップと同程度またはそれ以上に大きく、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定し、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指中心間隔を、他の部分の電極指中心間隔（電極指ピッチ）よりも小さく設定したことを特徴としている。
【００１２】
本発明の通信装置は、前記課題を解決するために、上記の何れかに記載の弾性表面波装置を用いたことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、フィルタ素子や平衡−不平衡変換の機能を有する弾性表面波装置は、特に１００ＭＨｚ以上のＧＨｚ帯域において、小型化を図れるので上記弾性表面波装置を用いた通信装置も小型化でき、また、用いた弾性表面波装置を前述したように低損失にできるので、回路構成を簡素化できて、この点からも小型化が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の各形態について図１ないし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１５】
〔実施の第一形態〕
図１は、本発明の実施の第一形態に関わる弾性表面波フィルタ（弾性表面波装置）の電極の略図である。以後の実施の第一形態では、ＥＧＳＭ（Extended Global System for Mobile Communications）−Ｒｘ（発信部）用の弾性表面波フィルタを例に挙げて説明する。
【００１６】
本実施の第一形態のフィルタでは、図１に示すように、４０±５°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 からなる基板３０上に弾性表面波フィルタがＡｌ電極により形成されている。弾性表面波フィルタは、フィルタ部１、フィルタ部２を２段縦続接続した構成となっている。
【００１７】
各フィルタ部１、２は同じ３ＩＤＴタイプの縦結合共振子型フィルタであり、電極設計の詳細も同じである。各フィルタ部１、２は、それらの弾性表面波の伝搬方向が互いにほぼ平行となり、かつ、各フィルタ部１、２の上記伝搬方向と平行な中間線（仮想線）に対し各ＩＤＴが互いに対称となるようにそれぞれ配置されている。
【００１８】
フィルタ部１では、ＩＤＴ１４の左右（弾性表面波の伝搬方向に沿った両側）にＩＤＴ４、５を配置し、これらのＩＤＴ３、４、５を左右から挟み込むように各リフレクタ６、７が形成されている。フィルタ部２では、ＩＤＴ１５の左右（弾性表面波の伝搬方向に沿った両側）にＩＤＴ１６、１７を配置し、これらのＩＤＴ１５、１６、１７を左右から挟み込むように各リフレクタ１８、１９が形成されている。ＩＤＴ３に接続された端子８は入力信号端子、ＩＤＴ１５に接続された端子９は出力信号端子である。
【００１９】
図１から明らかなように、ＩＤＴ３とＩＤＴ４の間、およびＩＤＴ３とＩＤＴ５の間にて、隣り合って対面する部分およびそれに隣り合う数本の電極指のピッチを、ＩＤＴ３、４、５の他の部分電極指より狭くしている（図１の電極指１０と電極指１１の箇所）。ちなみに、図１では図を簡潔にするために電極指の本数を少なく示している。
【００２０】
また、この電極指１０と電極指１１の箇所の電極指のｄｕｔｙはＩＤＴ３、４、５の他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さくなるように設定している。
【００２１】
縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの詳細な設計は、ＩＤＴ−ＩＤＴ間のピッチを狭くした電極指（例えば電極１０）のピッチで決まる波長をλＩ2 、その他の狭くしていない電極指のピッチで決まる波長をλＩ1 としたとき、
交叉幅：３５．８λＩ1
ＩＤＴ本数（ＩＤＴ４、ＩＤＴ３、ＩＤＴ５の順）：２５（４）／（４）２７（４）／（４）２５本（カッコ内はピッチを小さくした電極指の本数）
ＩＤＴ波長λＩ1 ：４．１９μｍ、λＩ2 ：３．９０μｍ
リフレクタ波長λＲ：４．２９μｍ
リフレクタ本数：１００本
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔：
隣り合う、波長λＩ1 とλＩ2 の各電極指に挟まれた箇所の間隔（図１の間隔１２）：０．２５λＩ1 ＋０．２５λＩ2
隣り合う、波長λＩ2 の各電極指に挟まれた箇所の間隔（図１の間隔１３）：０．５０λＩ2
ＩＤＴ−リフレクタ間隔：０．５０λＲ
ＩＤＴｄｕｔｙ：
波長がλＩ1 のピッチの箇所（図１の電極指１４）：０．７３
波長がλＩ2 のピッチの箇所（図１の電極指１０と電極指１１）：０．６０
リフレクタｄｕｔｙ：０．５５
電極膜厚：０．０８λＩ1 である。
【００２２】
比較として、従来技術で設計した弾性表面波フィルタの構造を図２に第一従来例として示す。第一従来例は本実施の第一形態と同じく、４０±５°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 からなる基板３０上に弾性表面波フィルタがＡｌ電極により形成されている。
【００２３】
弾性表面波フィルタは、各フィルタ部２１、２２を２段縦続した構成となっている。各フィルタ部２１、２２は本実施の第一形態と同じく３ＩＤＴタイプの縦結合共振子型の弾性表面波フィルタであり、２つのフィルタ部２１、２２の電極設計の詳細は互いに同じである。各フィルタ部２１、２２の詳細な設計は、互いに等しい電極指のピッチで決まる波長をλＩとしたとき、
交叉幅：５６．７λＩ
ＩＤＴ本数（ＩＤＴ２３、ＩＤＴ２４、ＩＤＴ２５の順）：２３／３３／２３本
ＩＤＴ波長λＩ：４．２０μｍ
リフレクタ波長λＲ：４．２８μｍ
リフレクタ本数：１１０本
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔：０．３１λＩ
ＩＤＴ−リフレクタ間隔：０．５０λＲ
ＩＤＴｄｕｔｙ：０．７３
リフレクタｄｕｔｙ：０．６１
電極膜厚：０．０８λＩである。
【００２４】
本実施の第一形態と第一従来例の周波数特性を図３に示す。本実施の第一形態の周波数特性は、第一従来例と比較して通過帯域内の挿入損失が大幅に改善されていることが分かる。最小挿入損失で見ると第一従来例では約２．２ｄＢであるのに対し、本実施の第一形態では約１．８ｄＢと、およそ０．４ｄＢ改善している。
【００２５】
また、第一従来例ではスルーレベルから４．０ｄＢの通過帯域幅は約４０ＭＨｚであるが、本実施の第一形態ではスルーレベルから３．４ｄＢで同じ帯域幅が得られている。つまり、通過帯域内全体で、約０．６ｄＢの挿入損失が改善したことになる。
【００２６】
これだけの挿入損失改善が得られた理由について以下に説明する。第一従来例の狭ピッチ電極指を用いない３ＩＤＴタイプの縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの設計では、通過帯域を広げる場合に、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．２５λＩ前後とすることで、図４に示す０次モード、２次モードの他に、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔部に弾性表面波の強度分布のピークを持つ共振モードの３つを使って通過帯域を形成していた。
【００２７】
しかしながら、この場合には、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．２５λＩ前後とすることで弾性表面波の伝搬路中に不連続な部分が発生する事になる。この不連続な部分ではバルク波として放出する成分が多くなってしまうため、伝搬損失が大きくなるという問題が生じていた。
【００２８】
一方で、このバルク波として放出する成分を小さくするために、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．５０λＩ前後として不連続な部分を無くした場合には、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．２５λＩ前後とした時のように３つのモードが使えなくなり、広帯域化できないという問題があった。
【００２９】
本実施の第一形態は、この２つの問題を解決するために、３つの共振モードを使って通過帯域を形成できるように設定されていると共に、第一従来例のようなバルク波として放出する成分による損失を低減したものである。
【００３０】
つまり、本実施の第一形態では、ＩＤＴ３と各ＩＤＴ４、５が隣接する箇所の電極指（例えば電極指１０や電極指１１）のピッチを他の部分の電極指（例えば電極指１４）のピッチよりも部分的に小さくすることで３つの共振モードを使って通過帯域を形成できるようになっている。さらに、本実施の第一形態においては、ＩＤＴ３と各ＩＤＴ４、５との間隔（例えば間隔１３）をその周りのＩＤＴの電極指のピッチで決まる波長の約０．５倍に設定することで、第一従来例のようなバルク波として放出する成分による損失が低減される。
【００３１】
また、一般的に伝搬路中を伝搬している弾性表面波の波長に対し電極指の周期が小さい場合、弾性表面波そのものの伝搬損失が小さくなるので、狭ピッチ電極指部分では弾性表面波の損失が低減されるという効果もある。
【００３２】
その結果、本実施の第一形態では、図３で示したように、第一従来例の設計よりも広い帯域幅を有し、かつ挿入損失の小さな弾性表面波フィルタが得られることが分かる。
【００３３】
また、本実施の第一形態においては、狭ピッチ電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも狭くしているため、電極指間のギャップは狭ピッチ電極指間で０．７８μｍ、他の電極指間で０．５７μｍとなっており、電極指間の最小ギャップは狭ピッチ電極指以外の他の電極指間のギャップとなっている。
【００３４】
一般的に弾性表面波フィルタのＩＤＴの耐圧劣化は電極指間の最小ギャップによって決まり、この値が小さいほど、耐圧劣化を引き起こしやすい。そのため、本実施の第一形態においては、狭ピッチ電極指を用いているが、最小電極指間ギャップは狭ピッチ電極指以外の電極指間ギャップとなり、狭ピッチ電極指を用いない場合と同等に耐圧劣化を引き起こし難い弾性表面波フィルタが得られる。
【００３５】
また、狭ピッチ電極指の電極指間ギャップが他の電極指の電極指間ギャップよりも大きくなっているため、製造工程においてこの部分での抜け不良が発生し難く、電極形成を容易に、かつ確実に行なえる。
【００３６】
一方で、電極指のｄｕｔｙを小さくしていった場合、ＬＴ基板等の圧電性を有する基板３０上を伝搬する弾性表面波は、バルク波として放出される成分が増加する。その結果、伝搬損失が大きくなり、挿入損失が増大する。
【００３７】
本発明のように、狭ピッチ電極指のｄｕｔｙのみを小さくした場合にも、この狭ピッチ電極指の部分でバルク波として放出される成分が増加するため、伝搬損失が大きくなることが予想された。
【００３８】
そのため、狭ピッチ電極指のｄｕｔｙを、どの程度まで小さくすることができるかを調査した。調査の方法は、図１の構成で狭ピッチ電極指のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さくしていき、それに伴う伝搬損失の変化を調べていった。実際には、ｄｕｔｙを変化させたときにインピーダンスが変化する分を、狭ピッチ電極指のピッチを変化させて調整している。
【００３９】
図５にｄｕｔｙを小さくしていったときの伝搬損失の値を示す。ここで伝搬損失とは、通過帯域内の挿入損失からインピーダンスの不整合による損失、電極指の抵抗分によるオーミック損失を差し引いた値である。
【００４０】
図５より、ｄｕｔｙを０．４まで小さくすると、伝搬損失は１．７ｄＢまで増大する。第一従来例で同じように伝搬損失を求めると、１．６５ｄＢであった。よって、図５より、ｄｕｔｙを略０．４５以上としておけば、第一従来例に対して伝搬損失を同等もしくはそれ以下に抑えることができると言える。
【００４１】
伝搬損失の大きさは通過帯域内では周波数によらずほぼ一定の値を取る。そのため、ｄｕｔｙを略０．４５以上としておけば、通過帯域内において、伝搬損失を従来設計と同等以下に小さくでき、その結果、通過帯域内において挿入損失を小さくできる。
【００４２】
また、本実施の第一形態と、第一従来例（本実施の第一形態のように、ピッチを小さくした部分のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さくせずに等しくした場合）での各特性を、図６及び図７に示す。図６は、振幅（挿入損失）の周波数特性である。図７は、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio 、電圧定在波比）の周波数特性である。本実施の第一形態では、第一従来例に対し、ピッチを小さくした部分のｄｕｔｙ、ピッチ、交叉幅を以下のように変えている。
・波長がλＩ2 のピッチの箇所（図１の電極指１０と電極指１１）：第一従来例より０．１３小さくした部分のｄｕｔｙ
・ピッチを小さくした部分のピッチ
ＩＤＴ波長λＩ2 ：第一従来例より０．０１μｍ大
・交叉幅
交叉幅：第一従来例より４．７λＩ1 小
ｄｕｔｙの他にピッチを小さくした部分のピッチ、交叉幅も変更したのは、インピーダンスの整合を取るためである。
【００４３】
図７に示すように、ＥＧＳＭ−Ｒｘの通過帯域内（９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）における第一従来例のＶＳＷＲは１．７３であるのに対して、本実施の第一形態では１．６２と約０．１１改善され、さらに図６に示すように、最小挿入損失は大きくなっているため、通過帯域での挿入損失の周波数特性が平坦化され、通過帯域内での偏差が小さくなっている。このとき、スルーレベルから４ｄＢでの通過帯域幅は、本実施の第一形態と第一従来例とでほぼ同じであるため、重要特性である通過帯域内での最大挿入損失、及びそれを実現する製造公差は悪化していない。
【００４４】
以上のように，本発明では３つ以上のＩＤＴを有する縦結合共振子型の弾性表面波フィルタにおいて、２つのＩＤＴが隣接している端からの一部分の電極指のピッチを、そのＩＤＴの他の部分の電極指のピッチよりも狭くして、さらにピッチを狭くした電極指のｄｕｔｙを他のピッチの電極指のｄｕｔｙよりも小さくすることで、通過帯域幅が広く、かつ、挿入損失及びＶＳＷＲが小さく、かつ、電極形成が容易で、かつ、耐圧劣化を引き起こしにくい縦結合共振子型弾性表面波フィルタが得られる。
【００４５】
〔実施の第二形態〕
本発明の実施の第二形態に係る弾性表面波フィルタについて、図８、図９に基づいて以下に説明する。図８、図９は、上記の各ＩＤＴの概略構成図であり、図８は弾性表面波フィルタ全体の概略構成図、図９は各ＩＤＴが隣り合う部分の拡大図である。
【００４６】
本実施の第二形態では、基板３０上に弾性表面波フィルタがＡｌ電極により形成されている。図８において、ＩＤＴ４１の左右（弾性表面波の伝搬方向に沿うように）に各ＩＤＴ４２、４３を配置し、これらのＩＤＴ４１、４２、４３を挟み込むように各リフレクタ４４、４５が形成されている。各ＩＤＴ４２、４３に接続された端子４６は不平衡入力信号端子である。ＩＤＴ４１の互いに交叉している各電極指部にそれぞれ接続された、各端子４７、４８は平衡出力信号端子である。
【００４７】
図８において、ＩＤＴ４１とＩＤＴ４２、ＩＤＴ４１とＩＤＴ４３のそれぞれの隣接する最外の電極指４９、電極指５０、電極指５１、電極指５２のそれぞれの中心間隔は、広帯域化のためＩＤＴの電極指のピッチで決まる波長の０．５倍よりも小さくなっているが、最外の電極指はいずれもその中心座標は変えない（維持した）まま電極指幅のみが小さくなっている。
【００４８】
したがって、例えば図９に示す様に、各ＩＤＴ４１、４３が隣り合う部分の電極指５１と電極指５２の電極指間ギャップ５３は他の電極指間ギャップ６０と同程度もしくはそれ以上に大きく、電極指５１と電極指５４の電極指間ギャップ５５、電極指５２と電極指５４の電極指間ギャップ５６は他の電極指間ギャップ６０よりも大きくなっている。
【００４９】
比較として、図１０に、第二従来例としての弾性表面波フィルタのＩＤＴが隣り合う部分の拡大図を示す。ＩＤＴ−ＩＤＴ間以外の構成は本実施の第二形態と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。図１０において、ＩＤＴが隣り合う部分の最外の各電極指６１のｄｕｔｙは他の電極指６２のｄｕｔｙと同じになっており、そのため、最外の電極指間ギャップ６３はその他の電極指間ギャップ６４と比較して小さくなっている。
【００５０】
本実施の第二形態では、図１０のように、異なる方向からの電極指（フィンガー）６１が対向する場合を比較のための第二従来例として挙げたが、図１１のように、同じ方向からの電極指が対向する場合においても、同様である。
【００５１】
本実施の第二形態の構造によれば、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う最外の電極指間ギャップが他の電極指間ギャップと同程度もしくはそれ以上に広くなるので、製造工程のエッチング工程において、この部分でＡｌエッチング不良の発生することが第二従来例と比較して防止される。
【００５２】
これにより、本実施の第二形態では、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う最外の電極指間ギャップの部分で表面波の音響的不連続部分が発生せず、損失増加などによる特性劣化が回避され、また、信号端子間、もしくは信号端子−アース端子間の短絡による動作不良の発生が防止され、かつ製造工程における電極形成を容易に確実に行うことができる。また、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う最外の電極指間ギャップの部分での静電破壊が発生し難い。
【００５３】
本実施の第二形態においては、ＩＤＴ−ＩＤＴギャップが電極指のピッチで決まる波長の０．５倍以下としているが、０．５倍以上の場合にも、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う最外の電極指間ギャップがその他の電極指のギャップより大きくなる。
【００５４】
そのため、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う電極指の中心間距離ＩＤＴ−ＩＤＴギャップが電極指のピッチで決まる波長の０．５倍以上の場合においても、この部分で表面波の音響的不連続部分が発生せず、損失増加などによる特性劣化が起こらず、また、信号端子間の短絡による動作不良が発生せず、かつ製造工程における電極形成を容易に行うことができる。また、この部分での静電破壊が発生し難い。
【００５５】
以上のように，本発明では３つ以上のＩＤＴを有する縦結合共振子型の弾性表面波フィルタにおいて、２つのＩＤＴ間に隣接する電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも小さくすることにより、通過帯域幅が広く、かつ、製造工程において電極形成が容易で、かつ静電破壊が起こり難い縦結合共振子型の弾性表面波フィルタが得られる。
【００５６】
ところで、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの広帯域化の方法として、例えば特開平５−２６７９９０号公報に開示されているように、隣り合う２つのＩＤＴ間を通して電極指が周期的に並ぶ条件、具体的には、隣り合う２つのＩＤＴの隣接する電極指の中心間距離（ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔）を、ＩＤＴの電極指のピッチで決まる波長（λＩ）の０．５倍から外すことで、図４に示す共振モードの配置を最適化するという方法が広く用いられており、特に０．５倍よりも小さくすることで広帯域な弾性表面波フィルタとなることが知られている。
【００５７】
図１２に、中心周波数が１９６０ＭＨｚのＰＣＳ−Ｒｘ用縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．５λＩよりも小さくしていった時の図４に示すＢとＣのモードの周波数間隔を実験により求めた値を示す。
【００５８】
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．５λＩよりも小さくすることで、図４に示すＢとＣの表面波の共振モードの間隔が広がり、その結果、より広い通過帯域幅を得ることができる。
【００５９】
図１３に、このＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．５λＩよりも小さくしたときのＩＤＴ−ＩＤＴ間の周辺の電極構成を示す。２つのＩＤＴ３４、３５間に隣り合う電極指３４ａ、３５ａ間の中心間隔３１が０．５λＩよりも小さくなっているため、この部分での電極指間ギャップ３２のみが他の部分での電極指間ギャップ３３に比べて狭くなっている。
【００６０】
しかしながら、この２つのＩＤＴ３４、３５間にて隣り合う電極指の間隔を電極指のピッチで決まる波長の０．５倍より小さくした場合には、この部分の電極指間ギャップのみが他の部分の電極指間ギャップよりも小さくなり、この部分において製造工程においてＡｌエッチング不良が発生しやすいという問題を有していた。
【００６１】
このギャップ部のＡｌエッチング不良は、弾性表面波の音響的不連続部分が発生することによる損失増加等によりフィルタの特性劣化につながるという問題があった。
【００６２】
また、この隣り合う各電極指３４ａ、３５ａの一方がシグナル電極で、もう一方がアース電極の場合、もしくは一方がシグナル電極でもう一方もシグナル電極の場合には、Ａｌエッチング不良によって信号端子間が短絡され、弾性表面波フィルタが動作しないという問題、また、ギャップが小さいために、この部分で静電破壊を引き起こしやすいという問題があった。
【００６３】
しかしながら、本実施の第二形態では、３つ以上のＩＤＴを備えた縦結合共振子型の弾性表面波フィルタにおいて、ＩＤＴが隣接する部分の最外の電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも小さくすることで、通過帯域が広く、静電破壊を引き起こし難く、かつ、製造上の加工を容易化できる。
【００６４】
続いて、図１４を参照しながら、本実施の第一および第二形態に記載の弾性表面波装置を搭載した通信装置１００について説明する。
【００６５】
上記通信装置１００は、受信を行うレシーバ側（Ｒｘ側）として、アンテナ１０１、アンテナ共用部／ＲＦＴｏｐフィルタ１０２、アンプ１０３、Ｒｘ段間フィルタ１０４、ミキサ１０５、１ｓｔＩＦフィルタ１０６、ミキサ１０７、２ｎｄＩＦフィルタ１０８、１ｓｔ＋２ｎｄローカルシンセサイザ１１１、ＴＣＸＯ（temperature compensated crystal oscillator（温度補償型水晶発振器））１１２、デバイダ１１３、ローカルフィルタ１１４を備えて構成されている。Ｒｘ段間フィルタ１０４からミキサ１０５へは、図１４に二本線で示したように、バランス性を確保するために各平衡信号にて送信することが好ましい。
【００６６】
また、上記通信装置１００は、送信を行うトランシーバ側（Ｔｘ側）として、上記アンテナ１０１および上記アンテナ共用部／ＲＦＴｏｐフィルタ１０２を共用するとともに、ＴｘＩＦフィルタ１２１、ミキサ１２２、Ｔｘ段間フィルタ１２３、アンプ１２４、カプラ１２５、アイソレータ１２６、ＡＰＣ（automatic power control （自動出力制御））１２７を備えて構成されている。
【００６７】
そして、上記のＲｘ段間フィルタ１０４、１ｓｔＩＦフィルタ１０６、ＴｘＩＦフィルタ１２１、Ｔｘ段間フィルタ１２３には、上述した本実施の第一および第二形態に記載の弾性表面波装置が好適に利用できる。
【００６８】
よって、上記通信装置は、用いた弾性表面波装置が、従来と同等以上の帯域幅を有し、挿入損失及びＶＳＷＲが小さく、耐圧劣化を引き起こし難く、かつ、電極形成を容易化できるものであるので、小型化や高性能化や低コスト化、特にＧＨｚ帯域以上の通過帯域を備えた通信装置において小型化、高性能化および低コスト化を図れるものとなっている。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置は、以上のように、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さく設定した構成である。
【００７０】
それゆえ、上記構成は、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さく設定したことにより、通過帯域が広く、静電破壊の発生を抑制でき、かつ、製造上の加工を容易化できるという効果を奏する。
【００７１】
本発明の他の弾性表面波装置は、上記の問題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指間ギャップは、他の電極指間ギャップと同程度またはそれ以上に大きく、２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定した構成である。
【００７２】
それゆえ、上記構成は、２つのＩＤＴ間に隣接する電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことにより、通過帯域幅が広く、かつ、製造工程において電極形成が容易で、かつ静電破壊が起こり難い縦結合共振子型の弾性表面波装置を得られるという効果を奏する。
【００７３】
本発明の通信装置は、以上のように、上記弾性表面波装置を用いた構成である。それゆえ、上記構成は、従来と同等以上の帯域幅を有し、挿入損失及びＶＳＷＲが小さく、耐圧劣化を引き起こし難く、かつ、電極形成を容易化できる弾性表面波装置を用いたので、高性能化や低コスト化を図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第一形態に係る弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図２】比較のための第一従来例に係る弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図３】本実施の第一形態と第一従来例とに係る各弾性表面波フィルタの挿入損失および通過帯域をそれぞれ示すグラフである。
【図４】本発明の弾性表面波フィルタにおける共振モードの周波数関係を示す説明図であって、（ａ）は３つの各共振モードによる広帯域化を示すグラフであり、（ｂ）はそれら各共振モードを生じるための弾性表面波フィルタの概略構成図であり、（ｃ）は上記３つの各共振モードをそれぞれ示すための有効電流分布を示す説明図である。
【図５】本実施の第一形態における、狭ピッチ電極指のｄｕｔｙを変化させたときの伝搬損失を示すグラフである。
【図６】本実施の第一形態と、第一従来例とにおける、振幅（挿入損失）の周波数特性をそれぞれ示すグラフである。
【図７】本実施の第一形態と、第一従来例とにおける、ＶＳＷＲの周波数特性をそれぞれ示すグラフである。
【図８】本発明の実施の第二形態に係る弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図９】上記弾性表面波フィルタの要部拡大図である。
【図１０】比較として、第二従来例の弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図１１】上記第二従来例の弾性表面波フィルタの他の例を示す概略構成図である。
【図１２】図４にて示した各共振モードの周波数と、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔との関係を示すグラフである。
【図１３】上記ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を電極指のピッチで決まる波長の０．５倍以下としたときの上記ＩＤＴ−ＩＤＴの要部拡大図である。
【図１４】本発明の通信装置の要部ブロック図である。
【符号の説明】
３ ＩＤＴ（くし型電極部）
４ ＩＤＴ（くし型電極部）
５ ＩＤＴ（くし型電極部）
１０ 電極指
１１ 電極指
３０ 基板（圧電基板）
４１ ＩＤＴ（くし型電極部）
４２ ＩＤＴ（くし型電極部）
４３ ＩＤＴ（くし型電極部）
４９ 電極指
５０ 電極指
５１ 電極指
５２ 電極指
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電極指を有するくし型電極部（インターディジタルトランスデューサ、以下、ＩＤＴと記す）を、複数、弾性表面波の伝搬方向に沿って形成した縦結合共振子型弾性表面波フィルタといった弾性表面波装置およびそれを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機のＲＦ段のバンドパスフィルタとして、弾性表面波フィルタ（弾性表面波装置）が広く用いられている。バンドパスフィルタに求められる各性能としては低損失、高減衰量、広帯域などが挙げられる。弾性表面波フィルタでも、上記各性能に関する多くの発明がなされている。
【０００３】
その中で、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの広帯域化の方法として、例えば特開平５−２６７９９０号公報などのように、隣り合う２つのＩＤＴ間を通して電極指が周期的に並ぶ条件、具体的には、隣り合う２つのＩＤＴの隣接する電極指の中心間距離を、電極指のピッチで決まる波長の０．５倍から外すことで、共振モードの配置を最適化するという方法が広く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の場合には、広帯域化することはできても、挿入損失は悪化してしまうという問題があった。
【０００５】
つまり、２つのＩＤＴ間の隣り合う電極指間の距離を電極指のピッチで決まる波長の０．５倍から外すと、その部分で弾性表面波の伝搬路の周期的な連続性が悪くなる。特に漏洩弾性表面波（リーキー波）を用いる３６°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 や６４°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 などの圧電基板を用いた弾性表面波フィルタにおいては、バルク波放射による損失が増大してしまい、結果、広帯域化することはできても、挿入損失（伝搬損失）は悪化してしまうという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波装置は、上記の問題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、不平衡入力端子と、不平衡出力端子とを備え、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指幅を他の部分の電極指よりも狭くすることで、該２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のデューティー（以下、ｄｕｔｙと記し、また、メタライゼーションレシオともいう）を、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことを特徴としている。本発明の他の弾性表面波装置は、上記の課題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指中心間隔（電極指ピッチ）を該２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指に隣接する電極指とほぼ等しくすると共に、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことを特徴としている。
【０００７】
上記構成によれば、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さく設定したことにより、通過帯域が広く、静電破壊の発生を抑制でき、かつ、製造上の加工を容易化できる。
【０００８】
本発明の他の弾性表面波装置は、上記の課題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指幅を他の部分の電極指よりも狭くすることで、該２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定し、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指中心間隔を、他の部分の電極指中心間隔（電極指ピッチ）よりも小さく設定したことを特徴としている。
【０００９】
本発明のさらに他の弾性表面波装置は、上記の問題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、不平衡入力端子と、不平衡出力端子とを備え、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指間ギャップは、他の電極指間ギャップと同程度またはそれ以上に大きく、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、２つのＩＤＴ間に隣接する電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことにより、通過帯域幅が広く、かつ、製造工程において電極形成が容易で、かつ静電破壊が起こり難い縦結合共振子型の弾性表面波装置が得られる。
【００１１】
本発明のさらに他の弾性表面波装置は、前記の課題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、不平衡入力端子と、不平衡出力端子とを備え、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指間ギャップは、他の電極指間ギャップと同程度またはそれ以上に大きく、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定し、２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指中心間隔を、他の部分の電極指中心間隔（電極指ピッチ）よりも小さく設定したことを特徴としている。
【００１２】
本発明の通信装置は、前記課題を解決するために、上記の何れかに記載の弾性表面波装置を用いたことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、フィルタ素子や平衡−不平衡変換の機能を有する弾性表面波装置は、特に１００ＭＨｚ以上のＧＨｚ帯域において、小型化を図れるので上記弾性表面波装置を用いた通信装置も小型化でき、また、用いた弾性表面波装置を前述したように低損失にできるので、回路構成を簡素化できて、この点からも小型化が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の各形態について図１ないし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１５】
〔実施の第一形態〕
図１は、本発明の実施の第一形態に関わる弾性表面波フィルタ（弾性表面波装置）の電極の略図である。以後の実施の第一形態では、ＥＧＳＭ（Extended Global System for Mobile Communications）−Ｒｘ（発信部）用の弾性表面波フィルタを例に挙げて説明する。
【００１６】
本実施の第一形態のフィルタでは、図１に示すように、４０±５°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 からなる基板３０上に弾性表面波フィルタがＡｌ電極により形成されている。弾性表面波フィルタは、フィルタ部１、フィルタ部２を２段縦続接続した構成となっている。
【００１７】
各フィルタ部１、２は同じ３ＩＤＴタイプの縦結合共振子型フィルタであり、電極設計の詳細も同じである。各フィルタ部１、２は、それらの弾性表面波の伝搬方向が互いにほぼ平行となり、かつ、各フィルタ部１、２の上記伝搬方向と平行な中間線（仮想線）に対し各ＩＤＴが互いに対称となるようにそれぞれ配置されている。
【００１８】
フィルタ部１では、ＩＤＴ１４の左右（弾性表面波の伝搬方向に沿った両側）にＩＤＴ４、５を配置し、これらのＩＤＴ３、４、５を左右から挟み込むように各リフレクタ６、７が形成されている。フィルタ部２では、ＩＤＴ１５の左右（弾性表面波の伝搬方向に沿った両側）にＩＤＴ１６、１７を配置し、これらのＩＤＴ１５、１６、１７を左右から挟み込むように各リフレクタ１８、１９が形成されている。ＩＤＴ３に接続された端子８は入力信号端子、ＩＤＴ１５に接続された端子９は出力信号端子である。
【００１９】
図１から明らかなように、ＩＤＴ３とＩＤＴ４の間、およびＩＤＴ３とＩＤＴ５の間にて、隣り合って対面する部分およびそれに隣り合う数本の電極指のピッチを、ＩＤＴ３、４、５の他の部分電極指より狭くしている（図１の電極指１０と電極指１１の箇所）。ちなみに、図１では図を簡潔にするために電極指の本数を少なく示している。
【００２０】
また、この電極指１０と電極指１１の箇所の電極指のｄｕｔｙはＩＤＴ３、４、５の他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さくなるように設定している。
【００２１】
縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの詳細な設計は、ＩＤＴ−ＩＤＴ間のピッチを狭くした電極指（例えば電極１０）のピッチで決まる波長をλＩ2 、その他の狭くしていない電極指のピッチで決まる波長をλＩ1 としたとき、
交叉幅：３５．８λＩ1
ＩＤＴ本数（ＩＤＴ４、ＩＤＴ３、ＩＤＴ５の順）：２５（４）／（４）２７（４）／（４）２５本（カッコ内はピッチを小さくした電極指の本数）
ＩＤＴ波長λＩ1 ：４．１９μｍ、λＩ2 ：３．９０μｍ
リフレクタ波長λＲ：４．２９μｍ
リフレクタ本数：１００本
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔：
隣り合う、波長λＩ1 とλＩ2 の各電極指に挟まれた箇所の間隔（図１の間隔１２）：０．２５λＩ1 ＋０．２５λＩ2
隣り合う、波長λＩ2 の各電極指に挟まれた箇所の間隔（図１の間隔１３）：０．５０λＩ2
ＩＤＴ−リフレクタ間隔：０．５０λＲ
ＩＤＴｄｕｔｙ：
波長がλＩ1 のピッチの箇所（図１の電極指１４）：０．７３
波長がλＩ2 のピッチの箇所（図１の電極指１０と電極指１１）：０．６０
リフレクタｄｕｔｙ：０．５５
電極膜厚：０．０８λＩ1 である。
【００２２】
比較として、従来技術で設計した弾性表面波フィルタの構造を図２に第一従来例として示す。第一従来例は本実施の第一形態と同じく、４０±５°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 からなる基板３０上に弾性表面波フィルタがＡｌ電極により形成されている。
【００２３】
弾性表面波フィルタは、各フィルタ部２１、２２を２段縦続した構成となっている。各フィルタ部２１、２２は本実施の第一形態と同じく３ＩＤＴタイプの縦結合共振子型の弾性表面波フィルタであり、２つのフィルタ部２１、２２の電極設計の詳細は互いに同じである。各フィルタ部２１、２２の詳細な設計は、互いに等しい電極指のピッチで決まる波長をλＩとしたとき、
交叉幅：５６．７λＩ
ＩＤＴ本数（ＩＤＴ２３、ＩＤＴ２４、ＩＤＴ２５の順）：２３／３３／２３本
ＩＤＴ波長λＩ：４．２０μｍ
リフレクタ波長λＲ：４．２８μｍ
リフレクタ本数：１１０本
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔：０．３１λＩ
ＩＤＴ−リフレクタ間隔：０．５０λＲ
ＩＤＴｄｕｔｙ：０．７３
リフレクタｄｕｔｙ：０．６１
電極膜厚：０．０８λＩである。
【００２４】
本実施の第一形態と第一従来例の周波数特性を図３に示す。本実施の第一形態の周波数特性は、第一従来例と比較して通過帯域内の挿入損失が大幅に改善されていることが分かる。最小挿入損失で見ると第一従来例では約２．２ｄＢであるのに対し、本実施の第一形態では約１．８ｄＢと、およそ０．４ｄＢ改善している。
【００２５】
また、第一従来例ではスルーレベルから４．０ｄＢの通過帯域幅は約４０ＭＨｚであるが、本実施の第一形態ではスルーレベルから３．４ｄＢで同じ帯域幅が得られている。つまり、通過帯域内全体で、約０．６ｄＢの挿入損失が改善したことになる。
【００２６】
これだけの挿入損失改善が得られた理由について以下に説明する。第一従来例の狭ピッチ電極指を用いない３ＩＤＴタイプの縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの設計では、通過帯域を広げる場合に、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．２５λＩ前後とすることで、図４に示す０次モード、２次モードの他に、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔部に弾性表面波の強度分布のピークを持つ共振モードの３つを使って通過帯域を形成していた。
【００２７】
しかしながら、この場合には、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．２５λＩ前後とすることで弾性表面波の伝搬路中に不連続な部分が発生する事になる。この不連続な部分ではバルク波として放出する成分が多くなってしまうため、伝搬損失が大きくなるという問題が生じていた。
【００２８】
一方で、このバルク波として放出する成分を小さくするために、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．５０λＩ前後として不連続な部分を無くした場合には、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．２５λＩ前後とした時のように３つのモードが使えなくなり、広帯域化できないという問題があった。
【００２９】
本実施の第一形態は、この２つの問題を解決するために、３つの共振モードを使って通過帯域を形成できるように設定されていると共に、第一従来例のようなバルク波として放出する成分による損失を低減したものである。
【００３０】
つまり、本実施の第一形態では、ＩＤＴ３と各ＩＤＴ４、５が隣接する箇所の電極指（例えば電極指１０や電極指１１）のピッチを他の部分の電極指（例えば電極指１４）のピッチよりも部分的に小さくすることで３つの共振モードを使って通過帯域を形成できるようになっている。さらに、本実施の第一形態においては、ＩＤＴ３と各ＩＤＴ４、５との間隔（例えば間隔１３）をその周りのＩＤＴの電極指のピッチで決まる波長の約０．５倍に設定することで、第一従来例のようなバルク波として放出する成分による損失が低減される。
【００３１】
また、一般的に伝搬路中を伝搬している弾性表面波の波長に対し電極指の周期が小さい場合、弾性表面波そのものの伝搬損失が小さくなるので、狭ピッチ電極指部分では弾性表面波の損失が低減されるという効果もある。
【００３２】
その結果、本実施の第一形態では、図３で示したように、第一従来例の設計よりも広い帯域幅を有し、かつ挿入損失の小さな弾性表面波フィルタが得られることが分かる。
【００３３】
また、本実施の第一形態においては、狭ピッチ電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも狭くしているため、電極指間のギャップは狭ピッチ電極指間で０．７８μｍ、他の電極指間で０．５７μｍとなっており、電極指間の最小ギャップは狭ピッチ電極指以外の他の電極指間のギャップとなっている。
【００３４】
一般的に弾性表面波フィルタのＩＤＴの耐圧劣化は電極指間の最小ギャップによって決まり、この値が小さいほど、耐圧劣化を引き起こしやすい。そのため、本実施の第一形態においては、狭ピッチ電極指を用いているが、最小電極指間ギャップは狭ピッチ電極指以外の電極指間ギャップとなり、狭ピッチ電極指を用いない場合と同等に耐圧劣化を引き起こし難い弾性表面波フィルタが得られる。
【００３５】
また、狭ピッチ電極指の電極指間ギャップが他の電極指の電極指間ギャップよりも大きくなっているため、製造工程においてこの部分での抜け不良が発生し難く、電極形成を容易に、かつ確実に行なえる。
【００３６】
一方で、電極指のｄｕｔｙを小さくしていった場合、ＬＴ基板等の圧電性を有する基板３０上を伝搬する弾性表面波は、バルク波として放出される成分が増加する。その結果、伝搬損失が大きくなり、挿入損失が増大する。
【００３７】
本発明のように、狭ピッチ電極指のｄｕｔｙのみを小さくした場合にも、この狭ピッチ電極指の部分でバルク波として放出される成分が増加するため、伝搬損失が大きくなることが予想された。
【００３８】
そのため、狭ピッチ電極指のｄｕｔｙを、どの程度まで小さくすることができるかを調査した。調査の方法は、図１の構成で狭ピッチ電極指のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さくしていき、それに伴う伝搬損失の変化を調べていった。実際には、ｄｕｔｙを変化させたときにインピーダンスが変化する分を、狭ピッチ電極指のピッチを変化させて調整している。
【００３９】
図５にｄｕｔｙを小さくしていったときの伝搬損失の値を示す。ここで伝搬損失とは、通過帯域内の挿入損失からインピーダンスの不整合による損失、電極指の抵抗分によるオーミック損失を差し引いた値である。
【００４０】
図５より、ｄｕｔｙを０．４まで小さくすると、伝搬損失は１．７ｄＢまで増大する。第一従来例で同じように伝搬損失を求めると、１．６５ｄＢであった。よって、図５より、ｄｕｔｙを略０．４５以上としておけば、第一従来例に対して伝搬損失を同等もしくはそれ以下に抑えることができると言える。
【００４１】
伝搬損失の大きさは通過帯域内では周波数によらずほぼ一定の値を取る。そのため、ｄｕｔｙを略０．４５以上としておけば、通過帯域内において、伝搬損失を従来設計と同等以下に小さくでき、その結果、通過帯域内において挿入損失を小さくできる。
【００４２】
また、本実施の第一形態と、第一従来例（本実施の第一形態のように、ピッチを小さくした部分のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さくせずに等しくした場合）での各特性を、図６及び図７に示す。図６は、振幅（挿入損失）の周波数特性である。図７は、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio 、電圧定在波比）の周波数特性である。本実施の第一形態では、第一従来例に対し、ピッチを小さくした部分のｄｕｔｙ、ピッチ、交叉幅を以下のように変えている。
・波長がλＩ2 のピッチの箇所（図１の電極指１０と電極指１１）：第一従来例より０．１３小さくした部分のｄｕｔｙ
・ピッチを小さくした部分のピッチ
ＩＤＴ波長λＩ2 ：第一従来例より０．０１μｍ大
・交叉幅
交叉幅：第一従来例より４．７λＩ1 小
ｄｕｔｙの他にピッチを小さくした部分のピッチ、交叉幅も変更したのは、インピーダンスの整合を取るためである。
【００４３】
図７に示すように、ＥＧＳＭ−Ｒｘの通過帯域内（９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）における第一従来例のＶＳＷＲは１．７３であるのに対して、本実施の第一形態では１．６２と約０．１１改善され、さらに図６に示すように、最小挿入損失は大きくなっているため、通過帯域での挿入損失の周波数特性が平坦化され、通過帯域内での偏差が小さくなっている。このとき、スルーレベルから４ｄＢでの通過帯域幅は、本実施の第一形態と第一従来例とでほぼ同じであるため、重要特性である通過帯域内での最大挿入損失、及びそれを実現する製造公差は悪化していない。
【００４４】
以上のように，本発明では３つ以上のＩＤＴを有する縦結合共振子型の弾性表面波フィルタにおいて、２つのＩＤＴが隣接している端からの一部分の電極指のピッチを、そのＩＤＴの他の部分の電極指のピッチよりも狭くして、さらにピッチを狭くした電極指のｄｕｔｙを他のピッチの電極指のｄｕｔｙよりも小さくすることで、通過帯域幅が広く、かつ、挿入損失及びＶＳＷＲが小さく、かつ、電極形成が容易で、かつ、耐圧劣化を引き起こしにくい縦結合共振子型弾性表面波フィルタが得られる。
【００４５】
〔実施の第二形態〕
本発明の実施の第二形態に係る弾性表面波フィルタについて、図８、図９に基づいて以下に説明する。図８、図９は、上記の各ＩＤＴの概略構成図であり、図８は弾性表面波フィルタ全体の概略構成図、図９は各ＩＤＴが隣り合う部分の拡大図である。
【００４６】
本実施の第二形態では、基板３０上に弾性表面波フィルタがＡｌ電極により形成されている。図８において、ＩＤＴ４１の左右（弾性表面波の伝搬方向に沿うように）に各ＩＤＴ４２、４３を配置し、これらのＩＤＴ４１、４２、４３を挟み込むように各リフレクタ４４、４５が形成されている。各ＩＤＴ４２、４３に接続された端子４６は不平衡入力信号端子である。ＩＤＴ４１の互いに交叉している各電極指部にそれぞれ接続された、各端子４７、４８は平衡出力信号端子である。
【００４７】
図８において、ＩＤＴ４１とＩＤＴ４２、ＩＤＴ４１とＩＤＴ４３のそれぞれの隣接する最外の電極指４９、電極指５０、電極指５１、電極指５２のそれぞれの中心間隔は、広帯域化のためＩＤＴの電極指のピッチで決まる波長の０．５倍よりも小さくなっているが、最外の電極指はいずれもその中心座標は変えない（維持した）まま電極指幅のみが小さくなっている。
【００４８】
したがって、例えば図９に示す様に、各ＩＤＴ４１、４３が隣り合う部分の電極指５１と電極指５２の電極指間ギャップ５３は他の電極指間ギャップ６０と同程度もしくはそれ以上に大きく、電極指５１と電極指５４の電極指間ギャップ５５、電極指５２と電極指５４の電極指間ギャップ５６は他の電極指間ギャップ６０よりも大きくなっている。
【００４９】
比較として、図１０に、第二従来例としての弾性表面波フィルタのＩＤＴが隣り合う部分の拡大図を示す。ＩＤＴ−ＩＤＴ間以外の構成は本実施の第二形態と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。図１０において、ＩＤＴが隣り合う部分の最外の各電極指６１のｄｕｔｙは他の電極指６２のｄｕｔｙと同じになっており、そのため、最外の電極指間ギャップ６３はその他の電極指間ギャップ６４と比較して小さくなっている。
【００５０】
本実施の第二形態では、図１０のように、異なる方向からの電極指（フィンガー）６１が対向する場合を比較のための第二従来例として挙げたが、図１１のように、同じ方向からの電極指が対向する場合においても、同様である。
【００５１】
本実施の第二形態の構造によれば、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う最外の電極指間ギャップが他の電極指間ギャップと同程度もしくはそれ以上に広くなるので、製造工程のエッチング工程において、この部分でＡｌエッチング不良の発生することが第二従来例と比較して防止される。
【００５２】
これにより、本実施の第二形態では、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う最外の電極指間ギャップの部分で表面波の音響的不連続部分が発生せず、損失増加などによる特性劣化が回避され、また、信号端子間、もしくは信号端子−アース端子間の短絡による動作不良の発生が防止され、かつ製造工程における電極形成を容易に確実に行うことができる。また、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う最外の電極指間ギャップの部分での静電破壊が発生し難い。
【００５３】
本実施の第二形態においては、ＩＤＴ−ＩＤＴギャップが電極指のピッチで決まる波長の０．５倍以下としているが、０．５倍以上の場合にも、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う最外の電極指間ギャップがその他の電極指のギャップより大きくなる。
【００５４】
そのため、ＩＤＴ−ＩＤＴ間にて隣り合う電極指の中心間距離ＩＤＴ−ＩＤＴギャップが電極指のピッチで決まる波長の０．５倍以上の場合においても、この部分で表面波の音響的不連続部分が発生せず、損失増加などによる特性劣化が起こらず、また、信号端子間の短絡による動作不良が発生せず、かつ製造工程における電極形成を容易に行うことができる。また、この部分での静電破壊が発生し難い。
【００５５】
以上のように，本発明では３つ以上のＩＤＴを有する縦結合共振子型の弾性表面波フィルタにおいて、２つのＩＤＴ間に隣接する電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも小さくすることにより、通過帯域幅が広く、かつ、製造工程において電極形成が容易で、かつ静電破壊が起こり難い縦結合共振子型の弾性表面波フィルタが得られる。
【００５６】
ところで、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタの広帯域化の方法として、例えば特開平５−２６７９９０号公報に開示されているように、隣り合う２つのＩＤＴ間を通して電極指が周期的に並ぶ条件、具体的には、隣り合う２つのＩＤＴの隣接する電極指の中心間距離（ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔）を、ＩＤＴの電極指のピッチで決まる波長（λＩ）の０．５倍から外すことで、図４に示す共振モードの配置を最適化するという方法が広く用いられており、特に０．５倍よりも小さくすることで広帯域な弾性表面波フィルタとなることが知られている。
【００５７】
図１２に、中心周波数が１９６０ＭＨｚのＰＣＳ−Ｒｘ用縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．５λＩよりも小さくしていった時の図４に示すＢとＣのモードの周波数間隔を実験により求めた値を示す。
【００５８】
ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．５λＩよりも小さくすることで、図４に示すＢとＣの表面波の共振モードの間隔が広がり、その結果、より広い通過帯域幅を得ることができる。
【００５９】
図１３に、このＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を０．５λＩよりも小さくしたときのＩＤＴ−ＩＤＴ間の周辺の電極構成を示す。２つのＩＤＴ３４、３５間に隣り合う電極指３４ａ、３５ａ間の中心間隔３１が０．５λＩよりも小さくなっているため、この部分での電極指間ギャップ３２のみが他の部分での電極指間ギャップ３３に比べて狭くなっている。
【００６０】
しかしながら、この２つのＩＤＴ３４、３５間にて隣り合う電極指の間隔を電極指のピッチで決まる波長の０．５倍より小さくした場合には、この部分の電極指間ギャップのみが他の部分の電極指間ギャップよりも小さくなり、この部分において製造工程においてＡｌエッチング不良が発生しやすいという問題を有していた。
【００６１】
このギャップ部のＡｌエッチング不良は、弾性表面波の音響的不連続部分が発生することによる損失増加等によりフィルタの特性劣化につながるという問題があった。
【００６２】
また、この隣り合う各電極指３４ａ、３５ａの一方がシグナル電極で、もう一方がアース電極の場合、もしくは一方がシグナル電極でもう一方もシグナル電極の場合には、Ａｌエッチング不良によって信号端子間が短絡され、弾性表面波フィルタが動作しないという問題、また、ギャップが小さいために、この部分で静電破壊を引き起こしやすいという問題があった。
【００６３】
しかしながら、本実施の第二形態では、３つ以上のＩＤＴを備えた縦結合共振子型の弾性表面波フィルタにおいて、ＩＤＴが隣接する部分の最外の電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも小さくすることで、通過帯域が広く、静電破壊を引き起こし難く、かつ、製造上の加工を容易化できる。
【００６４】
続いて、図１４を参照しながら、本実施の第一および第二形態に記載の弾性表面波装置を搭載した通信装置１００について説明する。
【００６５】
上記通信装置１００は、受信を行うレシーバ側（Ｒｘ側）として、アンテナ１０１、アンテナ共用部／ＲＦＴｏｐフィルタ１０２、アンプ１０３、Ｒｘ段間フィルタ１０４、ミキサ１０５、１ｓｔＩＦフィルタ１０６、ミキサ１０７、２ｎｄＩＦフィルタ１０８、１ｓｔ＋２ｎｄローカルシンセサイザ１１１、ＴＣＸＯ（temperature compensated crystal oscillator（温度補償型水晶発振器））１１２、デバイダ１１３、ローカルフィルタ１１４を備えて構成されている。Ｒｘ段間フィルタ１０４からミキサ１０５へは、図１４に二本線で示したように、バランス性を確保するために各平衡信号にて送信することが好ましい。
【００６６】
また、上記通信装置１００は、送信を行うトランシーバ側（Ｔｘ側）として、上記アンテナ１０１および上記アンテナ共用部／ＲＦＴｏｐフィルタ１０２を共用するとともに、ＴｘＩＦフィルタ１２１、ミキサ１２２、Ｔｘ段間フィルタ１２３、アンプ１２４、カプラ１２５、アイソレータ１２６、ＡＰＣ（automatic power control （自動出力制御））１２７を備えて構成されている。
【００６７】
そして、上記のＲｘ段間フィルタ１０４、１ｓｔＩＦフィルタ１０６、ＴｘＩＦフィルタ１２１、Ｔｘ段間フィルタ１２３には、上述した本実施の第一および第二形態に記載の弾性表面波装置が好適に利用できる。
【００６８】
よって、上記通信装置は、用いた弾性表面波装置が、従来と同等以上の帯域幅を有し、挿入損失及びＶＳＷＲが小さく、耐圧劣化を引き起こし難く、かつ、電極形成を容易化できるものであるので、小型化や高性能化や低コスト化、特にＧＨｚ帯域以上の通過帯域を備えた通信装置において小型化、高性能化および低コスト化を図れるものとなっている。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置は、以上のように、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さく設定した構成である。
【００７０】
それゆえ、上記構成は、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを他の部分の電極指のｄｕｔｙより小さく設定したことにより、通過帯域が広く、静電破壊の発生を抑制でき、かつ、製造上の加工を容易化できるという効果を奏する。
【００７１】
本発明の他の弾性表面波装置は、上記の問題を解決するために、圧電基板上に、複数の電極指を有するＩＤＴが、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、少なくとも何れかの２つのＩＤＴ間にて隣り合う電極指の電極指間ギャップは、他の電極指間ギャップと同程度またはそれ以上に大きく、２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指のｄｕｔｙを、他の部分の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定した構成である。
【００７２】
それゆえ、上記構成は、２つのＩＤＴ間に隣接する電極指のｄｕｔｙを他の電極指のｄｕｔｙよりも小さく設定したことにより、通過帯域幅が広く、かつ、製造工程において電極形成が容易で、かつ静電破壊が起こり難い縦結合共振子型の弾性表面波装置を得られるという効果を奏する。
【００７３】
本発明の通信装置は、以上のように、上記弾性表面波装置を用いた構成である。それゆえ、上記構成は、従来と同等以上の帯域幅を有し、挿入損失及びＶＳＷＲが小さく、耐圧劣化を引き起こし難く、かつ、電極形成を容易化できる弾性表面波装置を用いたので、高性能化や低コスト化を図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第一形態に係る弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図２】比較のための第一従来例に係る弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図３】本実施の第一形態と第一従来例とに係る各弾性表面波フィルタの挿入損失および通過帯域をそれぞれ示すグラフである。
【図４】本発明の弾性表面波フィルタにおける共振モードの周波数関係を示す説明図であって、（ａ）は３つの各共振モードによる広帯域化を示すグラフであり、（ｂ）はそれら各共振モードを生じるための弾性表面波フィルタの概略構成図であり、（ｃ）は上記３つの各共振モードをそれぞれ示すための有効電流分布を示す説明図である。
【図５】本実施の第一形態における、狭ピッチ電極指のｄｕｔｙを変化させたときの伝搬損失を示すグラフである。
【図６】本実施の第一形態と、第一従来例とにおける、振幅（挿入損失）の周波数特性をそれぞれ示すグラフである。
【図７】本実施の第一形態と、第一従来例とにおける、ＶＳＷＲの周波数特性をそれぞれ示すグラフである。
【図８】本発明の実施の第二形態に係る弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図９】上記弾性表面波フィルタの要部拡大図である。
【図１０】比較として、第二従来例の弾性表面波フィルタの概略構成図である。
【図１１】上記第二従来例の弾性表面波フィルタの他の例を示す概略構成図である。
【図１２】図４にて示した各共振モードの周波数と、ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔との関係を示すグラフである。
【図１３】上記ＩＤＴ−ＩＤＴ間隔を電極指のピッチで決まる波長の０．５倍以下としたときの上記ＩＤＴ−ＩＤＴの要部拡大図である。
【図１４】本発明の通信装置の要部ブロック図である。
【符号の説明】
３ ＩＤＴ（くし型電極部）
４ ＩＤＴ（くし型電極部）
５ ＩＤＴ（くし型電極部）
１０ 電極指
１１ 電極指
３０ 基板（圧電基板）
４１ ＩＤＴ（くし型電極部）
４２ ＩＤＴ（くし型電極部）
４３ ＩＤＴ（くし型電極部）
４９ 電極指
５０ 電極指
５１ 電極指
５２ 電極指
Claims (6)
- 圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極部が、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、
不平衡入力端子と、不平衡出力端子とを備え、
少なくとも何れかの２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指の電極指幅を他の部分の電極指よりも狭くすることで、該２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指のデューティーを、他の部分の電極指のデューティーよりも小さく設定したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極部が、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、
少なくとも何れかの２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指の電極指中心間隔（電極指ピッチ）を該２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指に隣接する電極指とほぼ等しくすると共に、２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指のデューティーを、他の部分の電極指のデューティーよりも小さく設定したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極部が、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、
少なくとも何れかの２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指の電極指幅を他の部分の電極指よりも狭くすることで、該２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指のデューティーを、他の部分の電極指のデューティーよりも小さく設定し、
２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指中心間隔を、他の部分の電極指中心間隔（電極指ピッチ）よりも小さく設定したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極部が、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、
不平衡入力端子と、不平衡出力端子とを備え、
少なくとも何れかの２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指の電極指間ギャップは、他の電極指間ギャップと同程度またはそれ以上に大きく、
２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指のデューティーを、他の部分の電極指のデューティーよりも小さく設定したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極部が、弾性表面波の伝搬方向に沿って、複数、形成されている縦結合共振子型の弾性表面波装置であって、
少なくとも何れかの２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指の電極指間ギャップは、他の電極指間ギャップと同程度またはそれ以上に大きく、
２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指のデューティーを、他の部分の電極指のデューティーよりも小さく設定し、
２つのくし型電極部間にて隣り合う電極指中心間隔を、他の部分の電極指中心間隔（電極指ピッチ）よりも小さく設定したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 請求項１ないし５の何れかに記載の弾性表面波装置を用いたことを特徴とする通信装置。
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