JP3917708B2

JP3917708B2 - 表面弾性波フィルタ

Info

Publication number: JP3917708B2
Application number: JP08310097A
Authority: JP
Inventors: 豊田口; 和生江田; 関　　俊一; 慶治大西; 恭通村瀬; 和紀西村; 成大三田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2017-04-01
Also published as: JPH09326669A

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、特に高周波領域において使用する弾性表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に移動体通信の発達、高周波化により、弾性表面波素子、特に弾性表面波フィルタの開発が盛んに行われている。
【０００３】
従来から高周波帯、特に数１００ＭＨｚにおいて弾性表面波素子でフィルタを構成する方法は数種類の方法が知られている。代表的なのものとして特開昭５２−１９０４４号に示されるような弾性表面波共振子を複数個使用してフィルタを構成するラダー型といわれるもの、特開平３−２２２５１２号、特開昭６１−２３０４１９号、特開平１−２３１４１７号に示されるような弾性表面波共振器を隣接して設置し、共振子間の結合を利用したもの、いわゆる縦モード型などがある。
【０００４】
これらのフィルタは全て不平衡の信号を取り扱うものであり、また入出力インピーダンスは、フィルタを使用する側からの要求によりそのほとんどが５０オームに設定されている。また、分配機能を有する表面弾性波フィルタ等はなく、分配機能を必要とする場合は、分配器を別に用いていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近、高周波回路の部品に多数の機能をもたせて部品点数を削減する動きがある。これは小型化、低コスト化の要求からきたものであり、今後、この要求はさらに増大していくものと思われる。例えば、分配器とフィルタが一体化されると便利である。また、高周波回路の高性能化のために回路を平衡化しようという動きがある。このような場合には回路部品も平衡回路に対応したものが必要であり、またそのインピーダンスも５０オームとは限らない。
【０００６】
特に不平衡回路から平衡回路への移行期には入力に不平衡端子をもち、出力に平衡端子をもつような部品が必要となってくる。その一例がバランである。
【０００７】
バランはその構成により平衡端子、不平衡端子のインピーダンスを制御することが可能であるが従来、つまり不平衡回路を使用する場合には必要のない部品である。そのため従来回路を平衡化する際にバランを使用すると部品コストの上昇、実装面積が必要になるなどの欠点があった。
【０００８】
本発明の第１の目的は、分配機能を有する表面弾性波フィルタを提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、不平衡入力端子−平衡出力型表面弾性波フィルタを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る表面弾性波フィルタは、圧電基板上の、互いに所定の間隔を隔てて設けられた弾性表面波反射器の間に、入力用すだれ電極と、該入力用すだれ状電極の両側に形成された第１と第２の出力用すだれ状電極とを備え、
上記入力用すだれ電極は、それぞれ入力端子に接続された入力電極指と、それぞれ接地端子に接続された接地電極指とが互いに平行に設けられてなり、かつ
上記第１と第２の出力用すだれ状電極はそれぞれ、それぞれ出力端子に接続された出力電極指と、それぞれ接続端子に接続された接続電極指とが互いに平行に設けられてなる表面弾性波フィルタであって、
上記第１の出力用すだれ状電極の出力電極指と上記入力電極指との間の間隔と、上記第２の出力用すだれ状電極の出力電極指と上記入力電極指との間の間隔とを互いに、上記圧電基板の表面に励起される弾性波の波長の｛（２ｎ＋１）／２｝倍（ただし、ｎ＝０，１，２，３…）だけ異なるように設定し、かつ上記第１と第２の出力用すだれ状電極の各接続端子を接地することなく互いに接続することにより、上記第１の出力用すだれ状電極に接続された出力端子及び上記第２の出力用すだれ状電極に接続された出力端子から、互いに略１８０°位相の異なる信号を出力することを特徴とする。
【００１３】
また、上記表面弾性波フィルタにおいては、入力インピーダンスに比較して、出力インピーダンスを高くするために、上記入力電極指の数に比べて、上記第１の出力用すだれ状電極の出力電極指の数と上記第２の出力用すだれ状電極の出力電極指の数とを少なくすることが好ましい。
【００１４】
また、上記表面弾性波フィルタにおいては、上記入力用すだれ状電極と上記第１の出力用すだれ電極との間隔と、上記入力用すだれ状電極と上記第２の出力用すだれ電極との間隔とを互いに異ならせてもよい。
【００１５】
さらに、上記表面弾性波フィルタにおいては、上記入力用すだれ状電極と上記第１の出力用すだれ電極との間隔と、上記入力用すだれ状電極と上記第２の出力用すだれ電極との間隔とを互いに同一にしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について、説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１の表面弾性波フィルタについて説明する。該表面弾性波フィルタは、圧電基板として６４゜ＹカットＸ伝搬のリチウムナイオベイト基板上に、入力用すだれ状電極１０１、出力用すだれ状電極１０２−１，１０２−２及び反射器１０３−１，１０３−２が図１に示すように形成されて構成される。尚、図１において、１０４が入力端子、１０５、１０６が出力端子である。
【００１８】
ここで、入力用すだれ電極１０１は、それぞれ入力端子１０４に接続された入力電極指と、それぞれ接地端子に接続された接地電極指とが互いに平行にかつ交互に設けられてなり、入力電極指間の間隔及び接地電極指の間隔とは、圧電基板に励起される弾性波の１波長の長さに設定され、入力電極指と接地電極指との間隔は、弾性波の１／２波長の長さに設定される。
また、図１に示すように、出力用すだれ状電極１０２−１は、それぞれ出力端子１０６に接続された出力電極指と、それぞれ接続端子に接続された接続電極指とが互いに平行にかつ交互に設けられ、出力電極指間の間隔及び接続電極指の間隔は、圧電基板に励起される弾性波の１波長の長さに設定され、隣接する入力電極指と接続電極指との間隔は、弾性波の１／２波長の長さに設定される。また、出力用すだれ状電極１０２−２は、出力用すだれ状電極１０２−１と同様に構成される。
【００１９】
そして、本実施の形態１では、電極パターンは入力用すだれ電極１０１の中心線（電極指に平行）に対して線対称となるように形成され、出力用すだれ電極１０２−１，１０２−２の接続端子は、それぞれ接地される。尚、図１では簡略化のために、各すだれ状電極の電極指の本数、反射器を構成する電極指の本数は削減して書いてある。以上のように構成した実施の形態１の表面弾性波フィルタの特性を測定した。測定の結果、入力された信号のうち所定の周波数を有する信号が、それぞれ出力端子１０５及び出力端子１０６から出力されることが確認された。尚、出力端子１０５及び出力端子１０６から出力される信号は、従来のフィルタに比較すると、３ｄＢ少ない信号であった。
【００２０】
すなわち、実施の形態１の表面弾性波フィルタは、入力された信号をフィルタリングするとともに、出力端子１０５及び出力端子１０６に分配して出力することができる。このようなフィルタは、例えば、移動体通信の送受信無線回路において、局部発振器の出力用のフィルタとして用いることにより、該局部発振信号をフィルタリングするとともに送信回路と受信回路とに分配して供給することが可能になる。
【００２１】
（実施の形態２）
次に、本発明に係る実施の形態２の表面弾性波フィルタについて説明する。該表面弾性波フィルタは、圧電基板として６４゜ＹカットＸ伝搬のリチウムナイオベイト基板上に、入力用すだれ状電極２０１、出力用すだれ状電極２０２−１，２０２−２及び反射器２０３−１，２０３−２が図２に示すように形成されて構成される。尚、図１において、２０４が入力端子、２０５、２０６が出力端子である。
この実施の形態２において、入力用すだれ状電極２０１、出力用すだれ状電極２０２−１，２０２−２はそれぞれ、実施形態１の入力用すだれ状電極１０１、出力用すだれ状電極１０２−１，１０２−２と同様に構成されるが、本実施の形態２では、入力インピーダンス、出力インピーダンスがほぼ同じようになるように（ここでは、５０オーム）、上記入力用すだれ電極２０１の電極指の数と、上記出力用すだれ状電極２０２−１，２０２−２の電極指の数とを、互いに略等しくなるように設定した。
ただし、図面では簡略化のため各すだれ状電極の電極指数及び反射器の電極指数は削減して描いてある。以上のように構成した実施の形態２の表面弾性波フィルタの特性を測定した結果、実施の形態１と同様、入力された信号のうち所定の周波数を有する信号が、それぞれ出力端子１０５及び出力端子１０６から分配されて出力され、かつその入力及び出力インピーダンスは全て５０オームにすることができた。尚、この場合も、従来のフィルタの場合より３ｄＢ少ない信号が２０５、２０６の出力端子に得ることができた。
【００２２】
（実施の形態３）
次に、本発明に係る実施の形態３の表面弾性波フィルタについて説明する。該表面弾性波フィルタは、圧電基板として６４゜ＹカットＸ伝搬のリチウムナイオベイト基板上に、入力用すだれ状電極３０１、出力用すだれ状電極３０２−１，３０２−２及び反射器３０３−１，３０３−２が図３に示すように形成されて構成される。尚、図３において、３０４が入力端子、３０５−１、３０５−２が出力端子である。
この実施の形態３において、入力用すだれ状電極３０１、出力用すだれ状電極３０２−１，３０２−２はそれぞれ、実施形態２の入力用すだれ状電極２０１、出力用すだれ状電極２０２−１，２０２−２と同様に構成されるが、本実施の形態３では、入力用すだれ状電極３０１と出力用すだれ状電極３０２−１の間隔と、入力用すだれ状電極３０１と出力用すだれ状電極３０２−２の間隔とを、圧電基板に励起される弾性波の１／２波長の長さだけ異なるように設定している。
尚、この実施の形態３においても、図３では簡略化のためすだれ状電極の電極指の数を削減して描いている。
【００２３】
すなわち、本実施の形態３では、上述のように構成することにより、入力用すだれ電極３０１の入力電極指と出力用すだれ状電極３０２−１の出力電極指との間隔と、入力用すだれ電極３０１の入力電極指と出力用すだれ状電極３０２−２の出力電極指との間隔とを、圧電基板に励起される弾性波の１／２波長の奇数倍だけ異なるように設定している。これによって、出力端子３０５−１、３０５−２から出力される信号の位相を互いに１８０°だけ異ならせることができる。従って、出力端子３０５−１、３０５−２を、平衡出力のための一対の出力端子として使用することができる。尚、入出力インピーダンスは、各すだれ状電極の電極指の対数（入力電極指と接地電極指との対の数、又は出力電極指と接続電極指との対の数）と、電極指の交差幅の積に依存する。
【００２４】
この実施の形態３の表面弾性波フィルタを図４に示すように、バラン４０１を使用して接続しその特性を測定した。バラン４０１は５０オームの不平衡信号と２００オームの平衡信号を互いに変換する機能を有し、表面弾性波フィルタの出力端子３０５−１，３０５−２から出力される平衡信号を不平衡信号に変換して出力する。このようにバラン４０１を使用する理由は、通常の測定器は不平衡信号を測定するために構成されていて、平衡信号を測定できないためバランを使用して不平衡−平衡信号の変換を行なう必要があるためである。測定の結果、従来の不平衡信号の場合とほぼ同様の特性を得ることができ、特に平衡側のインピーダンスを不平衡側のインピーダンスより高くすることができた。また、出力端子３０５−１，３０５−２から出力される信号が互いに略１８０°の位相差を有することが確認できた。尚、本実施の形態３では、入力用すだれ電極３０１の入力電極指と出力用すだれ状電極３０２−１の出力電極指との間隔、又は入力用すだれ電極３０１の入力電極指と出力用すだれ状電極３０２−２の出力電極指との間隔を、微調整することにより平衡端子間の位相差のずれを調整することも可能である。
【００２５】
以上のように、実施の形態３の表面弾性波フィルタは、入力される不平衡入力信号をフィルタリングして、平衡出力信号として出力することができる。
【００２６】
以上の実施の形態３では、入力用すだれ電極３０１の入力電極指と出力用すだれ状電極３０２−１の出力電極指との間隔と、入力用すだれ電極３０１の入力電極指と出力用すだれ状電極３０２−２の出力電極指との間隔とを、圧電基板に励起される弾性波の１／２波長の奇数倍だけ異なるように設定したが、該間隔の差を他の値に設定してもよい。この場合、該間隔の差に対応した位相差を有する信号が、出力端子３０５−１及び３０５−２から得られる。
【００２７】
以上の実施の形態３では、出力用すだれ状電極３０２−１，３０２−２の接続端子をそれぞれ接地したが、本発明はこれに限らず、図７に示すように互いに接続してもよい。以上のように構成しても実施の形態３と同様に動作して同様の効果が得られる。尚、図７の表面弾性波フィルタにおいて、７０１は、入力用すだれ状電極、７０２−１，７０２−２は出力用すだれ状電極、７０３−１，７０３−２は反射器である。
【００２８】
（実施の形態４）
次に、本発明に係る実施の形態３の表面弾性波フィルタについて説明する。該表面弾性波フィルタは、圧電基板として６４゜ＹカットＸ伝搬のリチウムナイオベイト基板上に、入力用すだれ状電極５０１、出力用すだれ状電極５０２−１，５０２−２及び反射器５０３−１，５０３−２が図５に示すように形成されて構成される。尚、図５において、５０４が入力端子、５０５−１、５０５−２が出力端子である。
【００２９】
この実施の形態４において、入力用すだれ状電極５０１、出力用すだれ状電極５０２−１，５０２−２はそれぞれ、実施形態２の入力用すだれ状電極２０１、出力用すだれ状電極２０２−１，２０２−２と同様に構成される。そして、本実施の形態４では、入力用すだれ状電極５０１と出力用すだれ状電極５０２−１の間隔と、入力用すだれ状電極５０１と出力用すだれ状電極５０２−２の間隔とを等しく設定し、出力用すだれ電極５０２−１においては接続電極指が最も外側に位置するように形成し、出力用すだれ電極５０２−２においては出力電極指が最も外側に位置するように形成する。これによって、入力用すだれ電極５０１の入力電極指と出力用すだれ状電極５０２−１の出力電極指との間隔と、入力用すだれ電極５０１の入力電極指と出力用すだれ状電極５０２−２の出力電極指との間隔とを、圧電基板に励起される弾性波の１／２波長の奇数倍だけ異なるように設定している。これによって、出力端子５０５−１、５０５−２から出力される信号の位相を互いに１８０°だけ異ならせることができる。従って、出力端子５０５−１、５０５−２を、平衡出力のための一対の出力端子として使用することができる。
【００３０】
このフィルタを図６のようにバラン６０１を使用して接続しその特性を測定した。バラン６０１は、実施の形態３で説明したバラン４０１と同様の機能を有する。測定の結果、実施の形態３と同様の結果が得られ、不平衡端子である入力端子５０４のインピーダンスより、平衡端子である出力端子５０５−１，５０５−２のインピーダンスを高くすることができた。
【００３１】
不平衡端子である入力端子５０４のインピーダンスを５０オームとした場合、平衡端子側の出力すだれ状電極５０２−１，５０２−２の出力電極指と接続電極指の対数を、入力すだれ電極の入力電極指と接地電極指の対数のほぼ半分とした場合には平衡端子の出力インピーダンスは２００オームとなり、ほぼ同じ対数とした時には１００オームとなり、ほぼ倍の対数とした場合には５０オームのインピーダンスを得ることができる。
【００３２】
（変形例）
また、上述の実施の形態１，２，３では、表面弾性波フィルタを形成する圧電基板として、６４゜ＹカットＸ伝搬のリチウムナイオベイト基板を使用したが、本発明はこれに限らず、例えばリチウムタンタレイトや水晶基板等の他の圧電基板を用いて構成しても同様の効果が得られることはいうまでもない。
また、実施の形態３、４において出力用すだれ状電極の一方の電極同士を接続しているがこの端子を接地しても同様の効果が得られる。
また、これらの実施の形態では電極が３分割された例を示したが、５分割された場合には端から数えて１、３、５番めのすだれ状電極を、上述の実施の形態でいう出力用すだれ状電極、２、４番めのすだれ状電極を入力すだれ状電極として、もしくはその反対を考えればよい。
【００３３】
また、以上の実施の形態１，２，３においてはそれぞれ、入力すだれ状電極の入力電極指と接地電極指とを交互に形成し、出力すだれ状電極の出力電極指と接続電極指とを交互に形成した。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば、出力すだれ状電極の最も外側に、出力電極指又は接続電極指を複数形成するようにしてもよいし（例えば、出力電極指−出力電極指−接続電極指−出力電極指−接続電極指−・・・・、又は、接続電極指−接続電極指−出力電極指−接続電極指−出力電極指−・・・・）、入力すだれ状電極の最も外側に、入力電極指又は接地電極指を複数形成するようにしてもよい（例えば、入力電極指−入力電極指−接地電極指−入力電極指−接地電極指−・・・・、又は、接地電極指−接地電極指−入力電極指−接地電極指−入力電極指−・・・・）。さらに、例えば、出力すだれ状電極において、複数の出力電極指と複数の接続電極指とを交互に形成するようにしてもよいし（例えば、出力電極指−出力電極指−接続電極指−接続電極指−出力電極指−出力電極指・・・・、又は、接続電極指−接続電極指−出力電極指−出力電極指−接続電極指−接続電極指・・・・）、入力すだれ状電極において、複数の入力電極指と複数の接地電極指とを交互に形成するようにしてもよい（例えば、入力電極指−入力電極指−接地電極指−接地電極指−入力電極指−入力電極指・・・・、又は、接地電極指−接地電極指−入力電極指−入力電極指−接地電極指−接地電極指・・・・）。
すなわち、本発明は、通常、すだれ状電極として用いられる電極構造に適用することができ、実施形態で示した電極構造に限定されるわけではない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る不平衡入力−平衡出力型表面弾性波フィルタは、上記入力用すだれ電極が、それぞれ入力端子に接続された複数の入力電極指と、それぞれ接地端子に接続された接地電極指とが互いに平行に設けられてなり、かつ上記第１と第２の出力用すだれ状電極がそれぞれ、それぞれ出力端子に接続された出力電極指と、それぞれ接続端子に接続された接続電極指とが互いに平行に設けられてなり、上記第１の出力用すだれ状電極の出力電極指と上記入力電極指との間の間隔と、上記第２の出力用すだれ状電極の出力電極指と上記入力電極指との間の間隔とを互いに、上記圧電基板の表面に励起される弾性波の波長の｛（２ｎ＋１）／２｝倍（ただし、ｎ＝０，１，２，３…）だけ異なるように設定し、かつ上記第１と第２の出力用すだれ状電極の各接続端子を接地又は互いに接続しているので、上記第１の出力用すだれ状電極に接続された出力端子及び上記第２の出力用すだれ状電極に接続された出力端子から、互いに略１８０°位相の異なる信号を出力することができる。
すなわち、本発明によれば、不平衡入力端子−平衡出力型表面弾性波フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１の表面弾性波フィルタの電極構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態２の表面弾性波フィルタの電極構成を示す平面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態３の表面弾性波フィルタの電極構成を示す平面図である。
【図４】実施の形態３の弾性表面波フィルタの測定回路図である。
【図５】本発明に係る実施の形態４の表面弾性波フィルタの電極構成を示す平面図である。
【図６】実施の形態４の弾性表面波フィルタの測定回路図である。
【図７】実施の形態３の変形例の表面弾性波フィルタの電極構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１入力用すだれ状電極、１０２−１，１０２−２２０２−１，２０２−２，３０１−１，３０１−２，４０２−１，４０２−２，５０２−１，５０２−２出力用すだれ状電極、１０３−１，１０３−２，２０３−１，２０３−２，３０３−１，３０３−２，４０３−１，４０３−２，５０３−１，５０３−２反射器、１０４，２０４，３０４，４０４，５０４入力端子、１０５、１０６，２０５，２０６，３０５−１，３０５−２，４０５−１，４０５−２，５０５−１，５０５−２出力端子。

Claims

圧電基板上の、互いに所定の間隔を隔てて設けられた弾性表面波反射器の間に、入力用すだれ電極と、該入力用すだれ状電極の両側に形成された第１と第２の出力用すだれ状電極とを備え、
上記入力用すだれ電極は、それぞれ入力端子に接続された入力電極指と、それぞれ接地端子に接続された接地電極指とが互いに平行に設けられてなり、かつ
上記第１と第２の出力用すだれ状電極はそれぞれ、それぞれ出力端子に接続された出力電極指と、それぞれ接続端子に接続された接続電極指とが互いに平行に設けられてなる表面弾性波フィルタであって、
上記第１の出力用すだれ状電極の出力電極指と上記入力電極指との間の間隔と、上記第２の出力用すだれ状電極の出力電極指と上記入力電極指との間の間隔とを互いに、上記圧電基板の表面に励起される弾性波の波長の｛（２ｎ＋１）／２｝倍（ただし、ｎ＝０，１，２，３…）だけ異なるように設定し、かつ上記第１と第２の出力用すだれ状電極の各接続端子を接地することなく互いに接続することにより、上記第１の出力用すだれ状電極に接続された出力端子及び上記第２の出力用すだれ状電極に接続された出力端子から、互いに略１８０°位相の異なる信号を出力することを特徴とする表面弾性波フィルタ。
上記入力電極指の数に比べて、上記第１の出力用すだれ状電極の出力電極指の数と上記第２の出力用すだれ状電極の出力電極指の数とを少なくした請求項１記載の表面弾性波フィルタ。
上記入力用すだれ状電極と上記第１の出力用すだれ電極との間隔と、上記入力用すだれ状電極と上記第２の出力用すだれ電極との間隔とを互いに異ならせた請求項１又は２記載の表面弾性波フィルタ。
上記入力用すだれ状電極と上記第１の出力用すだれ電極との間隔と、上記入力用すだれ状電極と上記第２の出力用すだれ電極との間隔とを互いに同一にした請求項１又は２記載の表面弾性波フィルタ。