JP3720930B2 - Surface acoustic wave filter and method of forming pass frequency band - Google Patents
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- H03H9/6433—Coupled resonator filters
- H03H9/6483—Ladder SAW filters
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性表面波フィルタに関し、特に弾性表面波共振子を用いた弾性表面波共振子フィルタに関する。
また、本発明は複数の通過周波数帯域を有する弾性表面波フィルタまたは通過周波数帯域の広い弾性表面波フィルタに関する。
さらに本発明は、移動体通信用フィルタに関する。
【０００２】
本発明は弾性表面波を用いた移動体通信用フィルタに関わり、特に複数の弾性表面波共振子を梯子状に接続した構成をとる弾性表面波フィルタに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
自動車電話をはじめとして各種の移動体通信に用いられるマイクロ波帯フィルタとしては、例えば特開平５−１８３３８０に見られるような弾性表面波共振子を梯子状に接続したラダー型弾性表面波フィルタ、あるいは特開平４−２０７６１５に見られるような複数の櫛形電極を反射器で挟んだ形態の縦モード結合型弾性表面波共振子フィルタが主として用いられてきた。これらのフィルタは比較的低挿入損失のフィルタを実現することができるという特徴を有しており、主としてＲＦ帯域におけるフィルタとして多用されてきた。
【０００４】
移動体通信においては移動局と基地局との通信に用いるために、通常、所定の周波数帯域内に送信と受信と２つの周波数帯域がそれぞれの移動体通信システムにおいて設定される。この設定された送信と受信と２つの周波数帯域中に通信用の複数チャンネルを有するが、通信のトラフィック増に対応するためには確保できるチャンネル数を多く取れることが必要である。
【０００５】
昨今の移動体通信加入者数の激増は急激な通信のトラフィックの増加をもたらしており、従来設定されていた周波数帯域のみで対応することは難しくなりつつある。
このような状況に対応するためには、従来は異なる通信システムで用いられていた周波数帯域を取り込むことにより周波数帯域の拡充を図る必要が生ずる。
【０００６】
一方、地域により提供されている移動体通信サービスが限られている場合もあり、地域間を移動する場合など、１つの携帯端末で複数の通信システムに対応する必要も生ずる。このような必要に対応するために、複数の分離した通過周波数帯域を有するフィルタが要求される。またこの通過周波数帯域が近接した場合には、双方の通過周波数帯域を包含するような広い通過周波数帯域を有するフィルタが要求される。
【０００７】
このような分離した複数の通過帯域帯域を有するフィルタを弾性表面波素子により形成しようとする場合、従来はそれぞれ１つの通過周波数帯域を有する複数のフィルタを組み合わせることにより分離した複数の通過帯域帯域を有するフィルタを形成していた。
この場合、並列に複数のフィルタを設けることになり、フィルタ間で位相を調節するための素子を備える必要などから、フィルタの構造が複雑になるという欠点があった。
【０００８】
また、広帯域フィルタを弾性表面波素子を用いて構成しようとした場合、弾性表面波共振子フィルタの通過周波数帯域は使用する圧電性基板の電気機械結合係数や電極指の弾性表面波反射率等の自由度の小さいパラメータに大きく制限されるために、比帯域４％程度を得るのが限界であった。
【０００９】
梯子型（ラダー型）あるいは格子型（ラティス型）に複数の弾性表面波共振子を結合させる場合、複数の共振周波数と反共振周波数とを有する弾性表面波共振子を並列椀、直列椀に採用することで広帯域化を図る試みもあるが、横モード結合あるいは縦モード結合により複数の共振周波数あるいは反共振周波数を１個の弾性表面波共振子の中で制御するのは困難であるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものである。
すなわち本発明は、分離した複数の通過周波数帯域を有するとともに構成が簡単な弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
また本発明は広い通過周波数帯域を有するとともに構成が簡単な弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
【００１２】
また本発明は分離した複数の通過周波数帯域、あるいは広い通過周波数帯域を有するとともに周波数設計の自由度の高い弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明の弾性表面波フィルタは以下のような構成を採用している。
【００１４】
本発明の弾性表面波フィルタは、圧電性基板上に配設された複数の弾性表面波共振子を直列椀、並列椀に結合して構成した弾性表面波フィルタにおいて、前記並列椀を直列に接続された複数の弾性表面波共振子により構成したことを特徴とする。
【００１５】
前記並列椀を構成する複数の弾性表面波共振子は、互いに異なった複数の共振周波数および反共振周波数を有するようにすればよい。
【００１６】
本発明の弾性表面波フィルタは、圧電性基板と、この圧電性基板上に形成され、共振周波数ｆr1と反共振周波数ｆar1 とを有する第１の弾性表面波共振子と、共振周波数ｆr2と反共振周波数ｆar2 とを有する第２の弾性表面波共振子とを直列接続した第１の共振部と、前記圧電性基板上に第１の共振部と並列に接続して形成され、第１の弾性表面波共振子と第１の周波数帯域を形成するような共振周波数ｆr3と反共振周波数ｆar3 とを有する第３の弾性表面波共振子と、第３の弾性表面波共振子と直列接続され第２の弾性表面波共振子と第２の通過周波数帯域を形成するような共振周波数ｆr4と反共振周波数ｆar4 とを有する第４の弾性表面波共振子とを直列接続した第２の共振部とを具備したことを特徴とする。例えば第１の共振部を直列椀に、第２の共振部を並列椀に接続するようにしてもよいし、第２の共振部を直列椀に、第１の共振部を並列椀に接続するようにしてもよい。 また、第１の弾性表面波共振子、第２の弾性表面波共振子、第３の弾性表面波共振子および第４の弾性表面波共振子は、その共振周波数と反共振周波数とが
ｆr1＜ｆar1 ＜ｆr2＜ｆar2 、
ｆr3＜ｆar3 ＜ｆr4＜ｆar4 、
ｆr1＜ｆr3、
ｆar1 ＜ｆar3 、
ｆr2＜ｆr4、かつ
ｆar2 ＜ｆar4
を満たすように構成するようにすればよい。
【００１７】
また、第１の弾性表面波共振子の反共振周波数ｆar1 と第３の弾性表面波共振子の共振周波数ｆr3とが略一致させるとともに、第２の弾性表面波共振子の反共振周波数ｆar2 と第４の弾性表面波共振子の共振周波数ｆr4とが略一致させるようにしてもよい。このような構成を採用することにより、ｆar1 、ｆr3付近に第１の通過周波数帯域が形成され、ｆar2 、ｆr4付近に第２の通過周波数帯域が形成される。
ここで、略一致させるとは、実質的に同一の周波数に一致させることだけでなく、通過周波数帯域を形成できる範囲であれば多少ずれていてもよい。
【００１８】
また、本発明の弾性表面波フィルタは第１の周波数帯域と第２の周波数帯域とを分離するようにしてもよい。すなわち、第１の弾性表面波共振子、第２の弾性表面波共振子、第３の弾性表面波共振子および第４の弾性表面波共振子の共振周波数と反共振周波数とを第１の周波数帯域と第２の周波数帯域とが分離するように設定すればよい。このような構成により本発明の弾性表面波フィルタでは、周波数帯域の異なる複数の通信システムに対応することができる。
【００１９】
また、本発明の弾性表面波フィルタは第１の周波数帯域と第２の周波数帯域とが実質的に連続した周波数帯域を形成するようにしてもよい。すなわち、第１の弾性表面波共振子、第２の弾性表面波共振子、第３の弾性表面波共振子および第４の弾性表面波共振子の共振周波数と反共振周波数とを、第１の周波数帯域と第２の周波数帯域とが実質的に連続した周波数帯域を形成するように設定すればよい。このような構成により、本発明の弾性表面波フィルタでは、複数の通信システムの複数の周波数帯域を包含するような広い通過周波数帯域を得ることができる。
【００２０】
また本発明の弾性表面波フィルタは、圧電性基板と、この圧電性基板上に形成され、ｆr1＜ｆar1 であるような共振周波数ｆr1、反共振周波数ｆar1 を有する第１の弾性表面波共振子と、ｆar1 ＜ｆr2＜ｆar2 であるような共振周波数ｆr2、反共振周波数ｆar2 を有する第２の弾性表面波共振子とを直列接続した第１の共振部と、前記圧電性基板上に第１の共振部と並列に接続して形成され、ｆr3＜ｆar3 かつｆar1 ＜ｆar3 ＜ｆr2であるような共振周波数ｆr3、反共振周波数ｆar3 を有する第３の弾性表面波共振子と、第３の弾性表面波共振子と直列接続されｆar3 ＜ｆr4＜ｆar4 かつｆar2 ＜ｆar4 であるような共振周波数ｆr4、反共振周波数ｆar4 を有する第４の弾性表面波共振子とを直列接続した第２の共振部とを具備したことを特徴とする。第１の共振部を直列椀に接続して直列椀共振部とし、第２の共振部を並列椀に接続して並列椀共振部とするようにしてもよいし、第２の共振部を直列椀に接続して直列椀共振部とし、第１の共振部を並列椀に接続して並列椀共振部とするようにしてもよい。
【００２１】
本発明の周波数帯域の形成方法は、圧電性基板上に第１の弾性表面波共振子と第２の弾性表面波共振子とを直列接続して形成した第１の共振部と、前記圧電性基板上に第３の弾性表面波共振子と第４の弾性表面波共振子とを直列接続した第２の共振部とを接続し、第１の共振部の第１の弾性表面波共振子と第２の共振部の第３の弾性表面波共振子とにより第１の通過周波数帯域を形成するとともに、第１の共振部の第２の弾性表面波共振子と第２の共振部の第４の弾性表面波共振子とにより第２の通過周波数帯域を形成することを特徴とする。第１の共振部と第２の共振部との接続は、例えば第１の共振部を直列椀に、第２の共振部を並列椀に接続するようにしてもよいし、第２の共振部を直列椀に、第１の共振部を並列椀に接続するようにしてもよい。
【００２２】
すなわち本発明の弾性表面波フィルタは、圧電性基板上に設けられた複数の弾性表面波共振子を直列椀、並列椀に結合して構成した弾性表面波フィルタであって、その並列椀には直列に接続された複数の弾性表面波共振子を有する第１の共振部を備えたことを特徴とするものである。直列椀も同様に複数の弾性表面波共振子を有する第２の共振部により構成するよにしてもよい。
【００２３】
このような構成を採用することにより、本発明の弾性表面波フィルタは並列椀においても複数の共振周波数、反共振周波数を有する弾性表面波素子を容易に得ることができ、さらに共振周波数、反共振周波数の設定の自由度が向上する。したがって、この並列椀と、並列椀と結合したに直列椀の弾性表面波共振子とにより、複数の分離した通過周波数帯域、あるいは広い通過周波数帯域を有する弾性表面波フィルタを得ることができる。
【００２４】
第１の共振部、第２の共振部に設定する共振周波数、反共振周波数は、弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｓｅｒ）の膜厚、対数、開口長、ＩＤＴ間距離、ＩＤＴのピッチ、反射器のピッチなどを変化させて調節するようにすればよく、あわせて外部回路とのインピーダンスとのマッチングをとるようにすればよい。
【００２５】
ここでは共振部を弾性表面波共振子のみを使用した例について説明しているが、弾性表面波共振子とともに抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣなどを組み合わせて本発明の弾性表面波フィルタを構成するようにしてもよい。また例えば圧電性基板上での配線の引き回しなどにより、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣなどが実装上必然的に付随する場合であっても、各共振部において、前述したような複数の共振周波数（共振点）と反共振周波数（反共振点）とが存在すれば、弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数を調節することにより本発明の弾性表面波フィルタを構成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態ついてさらに詳細に説明する。
【００２７】
（実施形態１）
図１は本発明の弾性表面波フィルタの構成の１例を模式的に示す図である。 この弾性表面波フィルタ１０は、複数の弾性表面波共振子を直列椀と並列椀とに結合したラダー型の弾性表面波フィルタであり、第１の弾性表面波共振子１、第２の弾性表面波共振子２、第３の弾性表面波共振子３、第４の弾性表面波共振子とからなり、直列接続された第１の弾性表面波共振子１と第２の弾性表面波共振子とにより第１の共振部５が形成され、直列接続された第３の弾性表面波共振子３と第４の弾性表面波共振子４とにより第２の共振部６が形成されている。そして第１の共振部を並列椀として、第２の共振部を直列椀として結合しており、この例では、第１の共振部と第２の共振部とからなる区間を、帯域外減衰特性を向上させるために２段に接続したものである。
【００２８】
図２は本発明の弾性表面波フィルタ１０の電極パターンの１例を概略的に示す図である。図２に例示した電極構成では、図示しない圧電性基板上で入力パッド７と出力パッド８との間に直列椀として第２の共振部を２段に接続し、また、直列椀と接地パッド９との間に第１の共振部を接続した構成になっている。第１の共振部と第２の共振部との結合はインピーダンスが対称的に形成されるようＴ型あるいはπ型などに結合するようにしてもよい。この場合には、単区間の入出力側でのインピーダンスが等しくなり、入出力インピーダンスが等しいフィルタや、この区間を多段に接続したフィルタを構成しやすくなる。
この例では第１の共振部は第２の共振部の接続段間と、出力パッド側とで直列椀と結合したが、本発明の弾性表面波フィルタの構成はこれに限定されることはない。図３は本発明の弾性表面波フィルタ１０の電極パターンの別の１例を概略的に示す図である。
【００２９】
図４は第１の弾性表面波共振子のリアクタンスと周波数との関係の１例を模式的に示す図である。ここでｆr i は共振周波数を、ｆari は反共振周波数を示している。
また図５は第２の弾性表面波共振子のリアクタンスと周波数との関係の別の１例を模式的に示す図である。
図６は、図４に例示したような特性を有する第１の弾性表面波共振子と図５に例示したような特性を有する第２の弾性表面波共振子を直列に接続したときのリアクタンスと周波数との関係を模式的に示す図である。図６からもわかるように、第１の弾性表面波共振子と第２の弾性表面波共振子とを直列接続した第１の共振部は、それぞれの弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数に対応して、複数の共振周波数と複数の反共振周波数を有することになる。したがって、弾性表面波フィルタ１０の並列椀は第１の弾性表面波共振子１、第２の弾性表面波共振子２に対応した複数の共振周波数（合成の前後では少しではあるがシフトする）、反共振周波数を有することになる。
いま、第１の弾性表面波共振子の共振周波数をｆr1、反共振周波数をｆar1 、第２の弾性表面波共振子の共振周波数をｆr2、反共振周波数をｆar2 とすると、
ｆr1＜ｆar1 ＜ｆr2＜ｆar2
のように共振周波数と反共振周波数とが交互に現れるようになっている。
【００３０】
ここでは第１の弾性表面波共振子と第２の弾性表面波共振子とを直列接続した第１の共振部を例にとって説明したが、第３の弾性表面波共振子と第４の弾性表面波共振子とを直列椀に直列接続した第２の共振部についても全く同様である。すなわち、第２の共振部も、第３の弾性表面波共振子と第４の弾性表面波共振子とに対応した複数の共振周波数、反共振周波数に対応した複数の反共振周波数、反共振周波数を有し、第３の弾性表面波共振子の共振周波数をｆr3、反共振周波数をｆar3 、第４の弾性表面波共振子の共振周波数をｆr4、反共振周波数をｆar4 とすると、
ｆr3＜ｆar3 ＜ｆr4＜ｆar4
のように共振周波数と反共振周波数とが交互に現れるようになっている。
【００３１】
このように第１の共振部と第２の共振部を複数の弾性表面波共振子を組み合わせることにより、複数の共振周波数および反共振周波数を有するように構成することができ、周波数設定の自由度を大きく向上することができる。
【００３２】
図７は第１の共振部の周波数とリアクタンスとの関係の１例を示す図であり、図８は第２の共振部の周波数とリアクタンスとの関係の１例を示す図である。ここでは、第１の共振部を並列椀に、第２の共振部を直列椀に、接続したときの周波数とリアクタンスとの関係を示した。
ここでは、第１の弾性表面波共振子と第３の弾性表面波共振子とにより第１の周波数帯域を形成し、第２の弾性表面波共振子と第４の弾性表面波共振子とにより第２の通過周波数帯域を形成するように、それぞれの弾性表面波共振子の共振周波数ｆr i と反共振周波数ｆari とを設定している。
【００３３】
例えば、並列椀の第１の共振部の低い方の反共振周波数ｆar1 と直列椀の第２の共振部の低い方の共振周波数ｆr3とを略一致させることでｆar1 （＝ｆr3）付近に第１の通過周波数帯を形成し、また、並列椀の第１の共振部の高い方の反共振周波数ｆar2 と直列椀の第２の共振部の高い方の共振周波数ｆr4を略一致させることでｆar2 （＝ｆr4）付近に第２の通過周波数帯を構成するようにすればよい。
【００３４】
このように第１の弾性表面波共振子の反共振周波数ｆar1 と第３の弾性表面波共振子の共振周波数ｆr3とを略一致させることにより、この周波数付近に第１の通過周波数帯域を形成することができ、また第２の弾性表面波共振子の反共振周波数ｆar2 と第４の弾性表面波共振子の共振周波数ｆr4とを略一致させることにより、この周波数付近に第２通過周波数帯域を形成することができる。
【００３５】
図９は本発明の弾性表面波フィルタの周波数特性示す図であり、図７に例示したような特性を有する第１の共振部と、図８に例示したような第２の共振部とがそれぞれ並列椀、直列椀として結合させてフィルタを構成している。この弾性表面波フィルタの電極パターンは図２に例示した電極パターンと同様に構成した。ここでは、ｆr1を７９０ＭＨｚ付近に、ｆar1 を８２０ＭＨｚ付近に、またｆr3を８３０ＭＨｚ付近ｆr3を８４０ＭＨｚ付近に設定することによりｆar1 、ｆr3の周辺を通過域とし、ｆr1、ｆar3 付近に急峻な減衰域を有する第１の通過周波数帯域を形成しており、同様にｆr2を８６０ＭＨｚ付近に、ｆar2 を８６８ＭＨｚ付近に、またｆr4を８７７ＭＨｚ付近ｆar4 を９１０ＭＨｚ付近に設定することによりｆar2 、ｆr4の周辺を通過域とし、ｆr2、ｆar4 付近に急峻な減衰域を有する第２の通過周波数帯域を形成している。
【００３６】
図９に示したＡ領域は８００ΜＨｚ帯のＰｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ ｓｙｓｔｅｍの基地局送信用帯域（８１０〜８３０ＭＨｚ）に対応しており、Ｂ領域はＡ領域とは別の通信システムの基地局送信用帯域（８７０〜８８５ΜＨｚ）に対応している。ここではＡ領域は第１の通過周波数帯域に十分包含されており、Ｂ領域も第２の通過周波数帯域に十分包含されていることがわかる。このように本発明の弾性表面波フィルタによれば、１個の弾性表面波フィルタに、２つの分離した周波数帯に通過周波数帯域を形成することができる。したがって並列に複数のフィルタを設ける必要がなくなり、フィルタ間で位相を調節するための素子を備える必要もなく、フィルタの構造を簡単にすることができる。
【００３７】
また、例えば異なる通信システムで用いられていた複数の周波数帯域を１個の弾性表面波フィルタで取り込むことができる。したがって、周波数帯域を拡充し、より多くのチャンネルを確保することにより通信のトラフィックの増加に対応することができる。
さらに並列椀、直列椀に形成する共振部を複数の弾性表面波共振子により構成することにより、共振部内の複数の共振周波数あるいは反共振周波数の設定の自由度が大きく向上する。
【００３８】
以上の説明では、２つの分離した通過周波数帯域を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の通過周波数帯域と第２の通過周波数帯域とをより近接させることにより、帯域内リップルは増加するものの、１つの広い通過周波数帯域を形成することができる。この場合にも本発明の弾性表面波フィルタの構成はそのまま適用することができ、また弾性表面波フィルタの周波数設計の自由度が大きくすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の弾性表面波フィルタによれば、直列に接続された複数の弾性表面波共振子により共振部を構成しているので、この共振部に所望の複数の共振周波数及び反共振周波数を設けることができる。そして複数の共振周波数及び反共振周波数を有する第１の共振部と第２の共振部とを結合することにより、１個の弾性表面波フィルタ内に複数の通過周波数帯を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。また、１個の弾性表面波フィルタ内に広い通過周波数帯を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。
【００４０】
また本発明の弾性表面波フィルタによれば、従来はそれぞれ１つの通過周波数帯域を有する複数のフィルタを組み合わせることにより得られていた周波数特性を１個の弾性表面波フィルタで実現しているため、並列に設けたフィルタ間で位相を調節するための素子を備える必要などがなく、弾性表面波フィルタの構造が簡単であり、弾性表面波フィルタをより小型にすることができる。また生産性、製造コストも大きく向上することができる。
【００４１】
また、本発明の弾性表面波フィルタによれば、例えば従来異なる通信システムで用いられていた複数の周波数帯域を１個の弾性表面波フィルタで取り込むことができる。したがって、周波数帯域の拡充し、より多くのチャンネルを確保することにより通信のトラフィックの増加に対応することができる。
【００４２】
さらに、１個の弾性表面波フィルタで対応できる周波数帯域が増大するから、弾性表面波フィルタの汎用性が大きく向上することができる。
【００４３】
また、本発明の周波数帯域の形成方法によれば簡単な構成で１個の弾性表面波フィルタ内に複数の通過周波数帯を形成することができる。また、１個の弾性表面波フィルタ内に広い通過周波数帯を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波フィルタの構成の１例を模式的に示す図。
【図２】本発明の弾性表面波フィルタの電極パターンの１例を概略的に示す図。
【図３】本発明の弾性表面波フィルタの電極パターンの別の１例を概略的に示す図。
【図４】第１の弾性表面波共振子のリアクタンスと周波数との関係の１例を模式的に示す図。
【図５】第２の弾性表面波共振子のリアクタンスと周波数との関係の別の１例を模式的に示す図。
【図６】第１の共振部のリアクタンスと周波数との関係の１例を模式的に示す図。
【図７】第１の共振部の周波数とリアクタンスとの関係の１例を示す図。
【図８】第２の共振部の周波数とリアクタンスとの関係の１例を示す図。
【図９】本発明の弾性表面波フィルタの周波数特性示す図。
【符号の説明】
１……第１の弾性表面波共振子、 ２……第２の弾性表面波共振子
３……第３の弾性表面波共振子、 ４……第４の弾性表面波共振子
５……第１の共振部 ６……第２の共振部
７……入力パッド、 ８……出力パッド
９……接地パッド １０……弾性表面波フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface acoustic wave filter, and more particularly to a surface acoustic wave resonator filter using a surface acoustic wave resonator.
The present invention also relates to a surface acoustic wave filter having a plurality of pass frequency bands or a surface acoustic wave filter having a wide pass frequency band.
The present invention further relates to a filter for mobile communication.
[0002]
The present invention relates to a mobile communication filter using surface acoustic waves, and more particularly to a surface acoustic wave filter having a configuration in which a plurality of surface acoustic wave resonators are connected in a ladder shape.
[0003]
[Prior art]
As a microwave band filter used for various mobile communications such as a car phone, for example, a ladder type surface acoustic wave filter in which surface acoustic wave resonators are connected in a ladder shape as shown in JP-A-5-183380, or A longitudinal mode coupled surface acoustic wave resonator filter having a plurality of comb electrodes sandwiched between reflectors as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-207615 has been mainly used. These filters have a feature that a filter with a relatively low insertion loss can be realized, and have been frequently used mainly as filters in the RF band.
[0004]
In mobile communication, in order to use for communication between a mobile station and a base station, transmission and reception and two frequency bands are usually set in each mobile communication system within a predetermined frequency band. Although there are a plurality of channels for communication in the set transmission and reception and two frequency bands, it is necessary to ensure a large number of channels that can be secured in order to cope with an increase in communication traffic.
[0005]
The recent rapid increase in the number of mobile communication subscribers has led to a rapid increase in communication traffic, and it is becoming difficult to cope with only the frequency band that has been set in the past.
In order to cope with such a situation, it is necessary to expand the frequency band by taking in a frequency band that has been conventionally used in different communication systems.
[0006]
On the other hand, there are cases where the mobile communication service provided by a region is limited, and there is a need to support a plurality of communication systems with one mobile terminal, such as when moving between regions. In order to meet such a need, a filter having a plurality of separated pass frequency bands is required. When these pass frequency bands are close to each other, a filter having a wide pass frequency band that covers both pass frequency bands is required.
[0007]
When a surface acoustic wave element is used to form a filter having a plurality of separated passband bands, conventionally, a plurality of passband bands separated by combining a plurality of filters each having one pass frequency band are used. The filter which has was formed.
In this case, a plurality of filters are provided in parallel, and it is necessary to provide an element for adjusting the phase between the filters, so that there is a drawback that the structure of the filter becomes complicated.
[0008]
Also, when trying to construct a wideband filter using a surface acoustic wave element, the pass frequency band of the surface acoustic wave resonator filter is such as the electromechanical coupling coefficient of the piezoelectric substrate used and the surface acoustic wave reflectivity of the electrode fingers. Since it is largely limited to a parameter with a small degree of freedom, it is the limit to obtain a specific bandwidth of about 4%.
[0009]
When multiple surface acoustic wave resonators are coupled to a ladder type (ladder type) or a lattice type (lattice type), surface acoustic wave resonators having multiple resonance frequencies and anti-resonance frequencies are used in parallel and series cages. Although there is an attempt to increase the bandwidth by doing so, there is a problem that it is difficult to control a plurality of resonance frequencies or antiresonance frequencies in one surface acoustic wave resonator by transverse mode coupling or longitudinal mode coupling. is there.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve such problems.
That is, an object of the present invention is to provide a surface acoustic wave filter having a plurality of separated pass frequency bands and having a simple configuration.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a surface acoustic wave filter having a wide pass frequency band and a simple configuration.
[0012]
It is another object of the present invention to provide a surface acoustic wave filter having a plurality of separated pass frequency bands or a wide pass frequency band and having a high degree of freedom in frequency design.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the surface acoustic wave filter of the present invention employs the following configuration.
[0014]
The surface acoustic wave filter according to the present invention is a surface acoustic wave filter configured by connecting a plurality of surface acoustic wave resonators arranged on a piezoelectric substrate in series and parallel to each other. It is characterized by comprising a plurality of surface acoustic wave resonators.
[0015]
The plurality of surface acoustic wave resonators constituting the parallel kite may have a plurality of different resonance frequencies and antiresonance frequencies.
[0016]
The surface acoustic wave filter of the present invention includes a piezoelectric substrate, a first surface acoustic wave resonator formed on the piezoelectric substrate and having a resonance frequency fr1 and an antiresonance frequency far1, a resonance frequency fr2 and an antiresonance. A first resonating portion formed by connecting a second resonating surface acoustic wave resonator having a frequency far2 in series with the first resonating portion in parallel with the first resonating portion on the piezoelectric substrate. A third surface acoustic wave resonator having a resonance frequency fr3 and an antiresonance frequency far3 that form a first frequency band with the wave resonator, and a second surface acoustic wave resonator connected in series with the second surface acoustic wave resonator. A surface acoustic wave resonator, and a second resonance unit in which a fourth surface acoustic wave resonator having a resonance frequency fr4 and an anti-resonance frequency far4 forming a second pass frequency band are connected in series. It is characterized by that. For example, the first resonating unit may be connected in series and the second resonating unit may be connected in parallel, or the second resonating unit may be connected in series and the first resonating unit may be connected in parallel. You may do it. The first surface acoustic wave resonator, the second surface acoustic wave resonator, the third surface acoustic wave resonator, and the fourth surface acoustic wave resonator have a resonance frequency fr1 < far1 <fr2 <far2,
fr3 <far3 <fr4 <far4,
fr1 <fr3,
far1 <far3,
fr2 <fr4 and far2 <far4
What is necessary is just to make it satisfy | fill.
[0017]
The anti-resonance frequency far1 of the first surface acoustic wave resonator and the resonance frequency fr3 of the third surface acoustic wave resonator are substantially matched, and the anti-resonance frequency far2 of the second surface acoustic wave resonator is The resonance frequency fr4 of the surface acoustic wave resonator 4 may be made to substantially coincide. By adopting such a configuration, a first pass frequency band is formed in the vicinity of far1 and fr3, and a second pass frequency band is formed in the vicinity of far2 and fr4.
Here, “substantially match” not only matches substantially the same frequency, but may be slightly shifted as long as a pass frequency band can be formed.
[0018]
Further, the surface acoustic wave filter of the present invention may separate the first frequency band and the second frequency band. That is, the resonance frequency and antiresonance frequency of the first surface acoustic wave resonator, the second surface acoustic wave resonator, the third surface acoustic wave resonator, and the fourth surface acoustic wave resonator are set to the first frequency. What is necessary is just to set so that a band and a 2nd frequency band may isolate | separate. With such a configuration, the surface acoustic wave filter of the present invention can support a plurality of communication systems having different frequency bands.
[0019]
The surface acoustic wave filter of the present invention may form a frequency band in which the first frequency band and the second frequency band are substantially continuous. That is, the resonance frequency and anti-resonance frequency of the first surface acoustic wave resonator, the second surface acoustic wave resonator, the third surface acoustic wave resonator, and the fourth surface acoustic wave resonator are expressed as The frequency band and the second frequency band may be set so as to form a substantially continuous frequency band. With such a configuration, the surface acoustic wave filter of the present invention can obtain a wide pass frequency band including a plurality of frequency bands of a plurality of communication systems.
[0020]
The surface acoustic wave filter of the present invention includes a piezoelectric substrate and a first surface acoustic wave resonator formed on the piezoelectric substrate and having a resonance frequency fr1 and an antiresonance frequency far1 such that fr1 <far1. , Far1 <fr2 <far2, and a first resonance portion in which a second surface acoustic wave resonator having a resonance frequency fr2 and an antiresonance frequency far2 is connected in series, and a first resonance on the piezoelectric substrate. A third surface acoustic wave resonator formed in parallel with the first portion and having a resonance frequency fr3 and an antiresonance frequency far3 such that fr3 <far3 and far1 <far3 <fr2, and a third surface acoustic wave resonance And a second resonating unit in series with a fourth surface acoustic wave resonator having a resonance frequency fr4 and an antiresonance frequency far4 such that far3 <fr4 <far4 and far2 <far4. It is characterized by that. The first resonance unit may be connected in series to form a series kite resonance unit, and the second resonance unit may be connected to a parallel kite to form a parallel kite resonance unit, or the second resonance unit may be connected in series. It is also possible to connect the 共振 to a series 椀 resonating unit and connect the first resonance unit to a parallel 椀 to make a parallel 椀 resonating unit.
[0021]
The method of forming a frequency band according to the present invention includes a first resonance part formed by connecting a first surface acoustic wave resonator and a second surface acoustic wave resonator in series on a piezoelectric substrate, and the piezoelectric property. A third surface acoustic wave resonator and a second resonance unit in which a fourth surface acoustic wave resonator is connected in series on a substrate are connected, and the first surface acoustic wave resonator of the first resonance unit and The third surface acoustic wave resonator of the second resonance unit forms a first pass frequency band, and the second surface acoustic wave resonator of the first resonance unit and the fourth of the second resonance unit A second pass frequency band is formed by the surface acoustic wave resonator. The first resonance unit and the second resonance unit may be connected, for example, by connecting the first resonance unit in series and the second resonance unit in parallel, or the second resonance unit. May be connected in series and the first resonating part may be connected in parallel.
[0022]
That is, the surface acoustic wave filter of the present invention is a surface acoustic wave filter configured by connecting a plurality of surface acoustic wave resonators provided on a piezoelectric substrate in series and parallel cages. A first resonating unit having a plurality of surface acoustic wave resonators connected in series is provided. Similarly, the series cage may be constituted by a second resonating unit having a plurality of surface acoustic wave resonators.
[0023]
By adopting such a configuration, the surface acoustic wave filter of the present invention can easily obtain a surface acoustic wave element having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies even in a parallel plane, and further, the resonance frequency and anti-resonance can be obtained. The degree of freedom in setting the frequency is improved. Therefore, a surface acoustic wave filter having a plurality of separated pass frequency bands or a wide pass frequency band can be obtained by using the parallel kite and the series surface acoustic wave resonator coupled to the parallel kite.
[0024]
The resonance frequency and antiresonance frequency set in the first resonance unit and the second resonance unit are the film thickness, logarithm, aperture length, IDT distance, IDT of IDT (Inter Digital Transducer) constituting the surface acoustic wave resonator. The pitch of the reflector, the pitch of the reflector, etc. may be adjusted and adjusted to match the impedance with the external circuit.
[0025]
Here, an example in which only the surface acoustic wave resonator is used as the resonance portion is described, but the surface acoustic wave filter of the present invention is configured by combining the surface acoustic wave resonator with a resistor R, an inductance L, a capacitance C, and the like. You may do it. In addition, even when a resistance R, an inductance L, a capacitance C, and the like are inevitably associated with the mounting due to wiring on a piezoelectric substrate, for example, a plurality of resonance frequencies as described above are provided in each resonance portion. If the (resonance point) and the antiresonance frequency (antiresonance point) exist, the surface acoustic wave filter of the present invention can be configured by adjusting the resonance frequency and antiresonance frequency of the surface acoustic wave resonator.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.
[0027]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a surface acoustic wave filter according to the present invention. The surface
[0028]
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of an electrode pattern of the surface
In this example, the first resonating unit is coupled to the series connection between the connection stages of the second resonating unit and the output pad side, but the configuration of the surface acoustic wave filter of the present invention is not limited to this. . FIG. 3 is a diagram schematically showing another example of the electrode pattern of the surface
[0029]
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the relationship between the reactance and the frequency of the first surface acoustic wave resonator. Here, fr i represents a resonance frequency, and far i represents an anti-resonance frequency.
FIG. 5 is a diagram schematically showing another example of the relationship between the reactance and frequency of the second surface acoustic wave resonator.
6 shows a reactance when a first surface acoustic wave resonator having the characteristics illustrated in FIG. 4 and a second surface acoustic wave resonator having the characteristics illustrated in FIG. 5 are connected in series. It is a figure which shows the relationship with a frequency typically. As can be seen from FIG. 6, the first resonating unit in which the first surface acoustic wave resonator and the second surface acoustic wave resonator are connected in series has the resonance frequency and antiresonance of each surface acoustic wave resonator. Corresponding to the frequency, it has a plurality of resonance frequencies and a plurality of anti-resonance frequencies. Accordingly, the parallel surface of the surface
Assuming that the resonance frequency of the first surface acoustic wave resonator is fr1, the antiresonance frequency is far1, the resonance frequency of the second surface acoustic wave resonator is fr2, and the antiresonance frequency is far2.
fr1 <far1 <fr2 <far2
Thus, the resonance frequency and the anti-resonance frequency appear alternately.
[0030]
Here, the first surface acoustic wave resonator and the second surface acoustic wave resonator are described as an example of the first resonance unit, but the third surface acoustic wave resonator and the fourth surface acoustic wave are described. The same applies to the second resonance unit in which the wave resonator is connected in series in series. That is, the second resonance unit also includes a plurality of resonance frequencies corresponding to the third surface acoustic wave resonator and the fourth surface acoustic wave resonator, a plurality of anti-resonance frequencies corresponding to the anti-resonance frequency, and an anti-resonance frequency. The resonance frequency of the third surface acoustic wave resonator is fr3, the antiresonance frequency is far3, the resonance frequency of the fourth surface acoustic wave resonator is fr4, and the antiresonance frequency is far4.
fr3 <far3 <fr4 <far4
Thus, the resonance frequency and the anti-resonance frequency appear alternately.
[0031]
As described above, the first resonance unit and the second resonance unit can be configured to have a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies by combining a plurality of surface acoustic wave resonators. Can be greatly improved.
[0032]
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency of the first resonance unit and the reactance, and FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency of the second resonance unit and the reactance. Here, the relationship between the frequency and reactance when the first resonating unit is connected in parallel and the second resonating unit is connected in series is shown.
Here, a first frequency band is formed by the first surface acoustic wave resonator and the third surface acoustic wave resonator, and the second surface acoustic wave resonator and the fourth surface acoustic wave resonator are used. The resonance frequency fr i and antiresonance frequency far i of each surface acoustic wave resonator are set so as to form the second pass frequency band.
[0033]
For example, the first anti-resonance frequency far1 of the first resonance part of the parallel rod and the lower resonance frequency fr3 of the second resonance unit of the series rod are substantially matched to each other in the vicinity of far1 (= fr3). And the higher anti-resonance frequency far2 of the first resonance portion of the parallel rod and the higher resonance frequency fr4 of the second resonance portion of the series rod are substantially matched to far2 ( = Fr4) The second pass frequency band may be configured in the vicinity.
[0034]
As described above, the anti-resonance frequency far1 of the first surface acoustic wave resonator and the resonance frequency fr3 of the third surface acoustic wave resonator are substantially matched to form a first pass frequency band in the vicinity of this frequency. The anti-resonance frequency far2 of the second surface acoustic wave resonator and the resonance frequency fr4 of the fourth surface acoustic wave resonator are substantially matched to form a second pass frequency band in the vicinity of this frequency. can do.
[0035]
FIG. 9 is a diagram showing the frequency characteristics of the surface acoustic wave filter according to the present invention. The first resonance section having the characteristics illustrated in FIG. 7 and the second resonance section illustrated in FIG. A filter is configured by combining them in parallel and in series. The electrode pattern of this surface acoustic wave filter was configured similarly to the electrode pattern illustrated in FIG. Here, fr1 is set near 790 MHz, far1 is set near 820 MHz, and fr3 is set near 830 MHz and fr3 is set near 840 MHz, so that the periphery of far1 and fr3 is set as a pass band, and there is a steep attenuation area near fr1 and far3. The first pass frequency band is formed, and similarly, fr2 is set near 860 MHz, far2 is set near 868 MHz, and fr4 is set near 877 MHz and far4 is set near 910 MHz. A second pass frequency band having a steep attenuation region is formed in the vicinity of fr2 and far4.
[0036]
The area A shown in FIG. 9 corresponds to a base station transmission band (810 to 830 MHz) of a personal digital cellular system in the 800-Hz band, and the area B is a base station transmission band of a communication system different from the area A ( 870 to 885 Hz). Here, it can be seen that the A region is sufficiently included in the first pass frequency band, and the B region is also sufficiently included in the second pass frequency band. Thus, according to the surface acoustic wave filter of the present invention, it is possible to form a pass frequency band in two separate frequency bands in one surface acoustic wave filter. Therefore, it is not necessary to provide a plurality of filters in parallel, it is not necessary to provide an element for adjusting the phase between the filters, and the structure of the filter can be simplified.
[0037]
Further, for example, a plurality of frequency bands used in different communication systems can be captured by one surface acoustic wave filter. Therefore, it is possible to cope with an increase in communication traffic by expanding the frequency band and securing more channels.
Further, by configuring the resonance parts formed in parallel and series with a plurality of surface acoustic wave resonators, the degree of freedom in setting a plurality of resonance frequencies or anti-resonance frequencies in the resonance part is greatly improved.
[0038]
In the above description, an example in which two separate pass frequency bands are provided has been described, but the present invention is not limited to this. By bringing the first pass frequency band and the second pass frequency band closer, an in-band ripple can be increased, but one wide pass frequency band can be formed. Also in this case, the configuration of the surface acoustic wave filter of the present invention can be applied as it is, and the degree of freedom in the frequency design of the surface acoustic wave filter can be increased.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the surface acoustic wave filter of the present invention, the resonance unit is configured by the plurality of surface acoustic wave resonators connected in series. A resonant frequency can be provided. A surface acoustic wave filter having a plurality of pass frequency bands in one surface acoustic wave filter is obtained by coupling the first resonance portion and the second resonance portion having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies. Can be provided. In addition, a surface acoustic wave filter having a wide pass frequency band in one surface acoustic wave filter can be provided.
[0040]
Further, according to the surface acoustic wave filter of the present invention, the frequency characteristics obtained by combining a plurality of filters each having one pass frequency band are realized by one surface acoustic wave filter. There is no need to provide an element for adjusting the phase between the filters provided in parallel, the structure of the surface acoustic wave filter is simple, and the surface acoustic wave filter can be made smaller. Further, productivity and manufacturing cost can be greatly improved.
[0041]
Further, according to the surface acoustic wave filter of the present invention, for example, a plurality of frequency bands that have been used in different communication systems can be captured by a single surface acoustic wave filter. Therefore, it is possible to cope with an increase in communication traffic by expanding the frequency band and securing more channels.
[0042]
Furthermore, since the frequency band that can be handled by one surface acoustic wave filter increases, the versatility of the surface acoustic wave filter can be greatly improved.
[0043]
In addition, according to the frequency band forming method of the present invention, a plurality of pass frequency bands can be formed in one surface acoustic wave filter with a simple configuration. In addition, a wide pass frequency band can be formed in one surface acoustic wave filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a surface acoustic wave filter according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of an electrode pattern of a surface acoustic wave filter according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing another example of the electrode pattern of the surface acoustic wave filter of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of a relationship between reactance and frequency of a first surface acoustic wave resonator.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating another example of the relationship between reactance and frequency of a second surface acoustic wave resonator.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of a relationship between reactance and frequency of a first resonance unit.
FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the frequency of the first resonance unit and reactance.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a relationship between a frequency and reactance of a second resonance unit.
FIG. 9 is a diagram showing frequency characteristics of the surface acoustic wave filter of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st surface acoustic wave resonator, 2 ... 2nd surface
Claims (6)
この圧電性基板上に形成され、共振周波数ｆr1と反共振周波数ｆar1 とを有する第１の弾性表面波共振子と、
共振周波数ｆr2と反共振周波数ｆar2 とを有する第２の弾性表面波共振子とを直列接続した並列椀共振部と、
前記圧電性基板上に並列椀共振部と接続して形成され、第１の弾性表面波共振子と第１の周波数帯域を形成するような共振周波数ｆr3と反共振周波数ｆar3 とを有する第３の弾性表面波共振子と、
第３の弾性表面波共振子と直列接続され第２の弾性表面波共振子と第２の通過周波数帯域を形成するような共振周波数ｆr4と反共振周波数ｆar4 とを有する第４の弾性表面波共振子とを直列接続した直列椀共振部と
を具備したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。A piezoelectric substrate;
A first surface acoustic wave resonator formed on the piezoelectric substrate and having a resonance frequency fr1 and an anti-resonance frequency far1;
A parallel resonant unit in which a second surface acoustic wave resonator having a resonance frequency fr2 and an anti-resonance frequency far2 is connected in series;
A third surface having a resonance frequency fr3 and an anti-resonance frequency far3 which are formed on the piezoelectric substrate and connected to the parallel-band resonator and which forms a first frequency band with the first surface acoustic wave resonator. A surface acoustic wave resonator;
A fourth surface acoustic wave resonance having a resonance frequency fr4 and an antiresonance frequency far4 which are connected in series with the third surface acoustic wave resonator and form a second pass frequency band with the second surface acoustic wave resonator. A surface acoustic wave filter comprising: a series resonance unit in which a child is connected in series.
ｆr1＜ｆar1 ＜ｆr2＜ｆar2 、
ｆr3＜ｆar3 ＜ｆr4＜ｆar4 、
ｆr1＜ｆr3、
ｆar1 ＜ｆar3 、
ｆr2 ＜ｆr4、かつ
ｆar2 ＜ｆar4
であることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フィルタ。The resonance frequency and anti-resonance frequency of the first surface acoustic wave resonator, the second surface acoustic wave resonator, the third surface acoustic wave resonator, and the fourth surface acoustic wave resonator are:
fr1 <far1 <fr2 <far2,
fr3 <far3 <fr4 <far4,
fr1 <fr3,
far1 <far3,
fr2 <fr4 and far2 <far4
The surface acoustic wave filter according to claim 1 , wherein
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