JP3922163B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばバンドパスフィルタとして用いられる弾性表面波装置に関し、より詳細には、入力端子及び出力端子の一方が不平衡信号端子である弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機のＲＦ段に使用される弾性表面波フィルタでは、平衡−不平衡変換機能、いわゆるバラン機能を有するものが求められており、ＧＳＭ方式の携帯電話機のＲＦ段などで使用されてきている。
【０００３】
平衡−不平衡変換機能では、平衡側の一対の端子の振幅差（以下、振幅バランス特性）が０、位相差（以下、位相バランス特性）が１８０°に近いことが要求される。
【０００４】
従来の平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置の一例を図６に略図的に示す。
図６に示す弾性表面波装置２００では、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ２０１，２０２及び１ポート型ＳＡＷ共振子２０３，２０４が圧電基板上においてＡｌ電極により形成されている。ＳＡＷフィルタ２０１，２０２の入力側が、並列接続され、不平衡信号端子２０５に接続されている。また、ＳＡＷフィルタ２０１，２０２の出力側には、ＳＡＷ共振子２０３，２０４がそれぞれ直列に接続されており、ＳＡＷ共振子２０３，２０４は、平衡信号端子２０６，２０７にそれぞれ接続されている。
【０００５】
図６から明らかなように、ＳＡＷフィルタ２０２では、反射器に隣接する不平衡側のＩＤＴ２０１ａ，２０１ｂが、ＳＡＷフィルタ２０２の反射器に隣接するＩＤＴ２０２ａ，２０２ｂに対して反転されている。これによって、平衡信号端子２０６から出力される信号と、平衡信号端子２０７から出力される信号の位相が１８０°異ならされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した構成では、ＳＡＷフィルタ２０１のＩＤＴ２０１ａ，２０１ｂの複数本の電極指のうち、中央のＩＤＴ２０１ｃに隣接する電極指２０１ｄ，２０１ｅが不平衡信号端子２０５に接続されている。これに対して、ＳＡＷフィルタ２０２では、ＩＤＴ２０２ａ，２０２ｂの複数本の電極指のうち、中央のＩＤＴ２０２ｃに隣接する電極指２０２ｄ，２０２ｅは、アース電位に接続されている。従って、ＳＡＷフィルタ２０２の特性は、ＳＡＷフィルタ２０１の位相を単に１８０°反転した特性とはならない。そのため、弾性表面波装置２００では、位相バランス特性は理想的な１８０°からはずれざるを得なかった。
【０００７】
また、従来の平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置では、さらに、不平衡信号端子から一対の平衡信号端子までの圧電基板上における配線構造などのレイアウトが、不平衡信号端子を基準として対称でない場合があった。その場合には、一対の平衡信号端子までの経路への寄生容量の大きさが異なり、それによっても位相バランス特性が劣化しがちであった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、平衡−不平衡変換機能を有し、かつ位相バランス特性に優れた弾性表面波装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の広い局面によれば、圧電基板と、該圧電基板上に配置された少なくとも１つのＩＤＴとを備え、入力端子及び出力端子の一方が不平衡信号端子であり、他方が第１，第２の平衡信号端子である弾性表面波装置において、不平衡信号端子から前記第１，第２の平衡信号端子に分岐する共通接続点を備え、前記共通接続点と第１の平衡信号端子との間の経路において、前記不平衡信号端子側に遅延線が付加されており、かつ該遅延線が前記圧電基板上に形成され、前記共通接続点と前記第１の平衡信号端子との間の経路長が、前記共通接続点と前記第２の平衡信号端子との間の経路長と異なっていることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１０】
第２の発明の別の広い局面によれば、圧電基板と、該圧電基板上において弾性表面波伝搬方向に沿って設けられた複数のＩＤＴとを有する第１の弾性表面波フィルタ素子と、圧電基板と、該圧電基板上において弾性表面波伝搬方向に沿って配置された複数のＩＤＴとを有し、前記第１の弾性表面波フィルタ素子とは伝送位相特性が約１８０°異なっている第２の弾性表面波フィルタ素子とを備え、前記第１，第２の弾性表面波フィルタ素子が、それぞれ、入力端子及び出力端子を有し、第１，第２の弾性表面波フィルタ素子の入力端子及び出力端子の一方の端子が共通接続点で共通接続されており、かつ該共通接続点に不平衡信号端子が接続されており、前記入力端子及び出力端子の他方の端子が、それぞれ、第１，第２の平衡信号端子とされており、前記共通接続点と第１の弾性表面波フィルタ素子との間に、遅延線が付加されており、該遅延線が前記圧電基板上に形成され、前記共通接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第１の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長が、前記共通接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第２の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長と異なっていることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１２】
本発明（第１，第２の発明）のある特定の局面では、上記遅延線によって、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子との間の経路と、不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の経路で、入出力の電気信号の位相が０．５°〜４°異なるように構成されている。
【００１３】
本発明（第１，第２の発明）の別の特定の局面では、前記一対の平衡信号端子の一方に付加されており、かつ圧電基板上に形成された第２の遅延線がさらに備えられる。この場合、好ましくは、上記遅延線及び第２の遅延線によって、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子との間の経路と、不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の経路で、入出力の電気信号の位相が０．５°〜４°異なるように構成される。
【００１６】
さらに、本発明の別の限定的な局面では、前記圧電基板上において、前記不平衡信号端子と、第１の平衡信号端子との間の信号ラインの経路長と、前記不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の信号ラインの経路長が異なっており、経路長差Ｌ（ｍｍ）が、中心周波数をｆｃ（ＭＨｚ）としたときに、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施例に係る弾性表面波装置の模式的平面図である。
本実施例では、圧電基板上に図１に示した電極構造がＡｌ電極により形成されている。圧電基板としては、４０±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板が用いられる。もっとも、圧電基板を構成する圧電材料はこれに限定されず、他のカット角のＬｉＴａＯ3基板や６４〜７２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3及び４１°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3などの圧電単結晶基板や、圧電セラミックス基板を用いることができる。
【００１９】
上記圧電基板上に、第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ１０１，１０２と、１ポート型ＳＡＷ共振子１０３，１０４とが形成されている。
ＳＡＷフィルタ１０１では、ＩＤＴ１０５〜１０７が表面波伝搬方向に沿って配置されている。ＩＤＴ１０５〜１０７が形成されている部分の表面波伝搬方向両側には、反射器１０８，１０９が配置されている。
【００２０】
ＩＤＴ１０５とＩＤＴ１０６との間の間隔、及びＩＤＴ１０６とＩＤＴ１０７との間の間隔に臨む複数本の電極指のピッチは、ＩＤＴの他の部分の電極指のピッチよりも小さくされている。例えば、図１のＡ，Ａで示す部分に配置されている複数本の電極指のピッチは、ＩＤＴ１０５〜１０７の他の部分の電極指のピッチよりも小さくされている。
【００２１】
ＳＡＷフィルタ１０２は、ＳＡＷフィルタ１０１と同様に構成されている。ただし、ＳＡＷフィルタ１０２のＩＤＴ１０５′及びＩＤＴ１０７′の向きは、ＳＡＷフィルタ１０１のＩＤＴ１０５，１０７の向きと上下方向において反転されている。すなわち、ＳＡＷフィルタ１０１の出力信号が、ＳＡＷフィルタ１０２の出力信号と逆位相となるように、ＩＤＴ１０５′、１０７′の向きが、ＩＤＴ１０５，１０７の向きに対して反転されている。
【００２２】
ＳＡＷ共振子１０３，１０４は、それぞれ、ＳＡＷフィルタ１０１，１０２の出力端子に直列に接続されている。
弾性表面波装置１００では、ＳＡＷフィルタ１０１，１０２の入力端子が共通接続点１１０において共通接続されており、共通接続点１１０が入力信号端子としての不平衡信号端子１１２に接続されている。
【００２３】
他方、ＳＡＷ共振子１０３，１０４の出力側に、出力端子として、それぞれ、第１，第２の平衡信号端子１１３，１１４が接続されている。
さらに、本実施例では、ＳＡＷフィルタ１０１の入力側と共通接続点１１０との間に遅延線１１７が挿入されている。遅延線１１７が、本発明における不平衡信号端子側に付加される遅延線である。また、第２の遅延線１１６がＳＡＷ共振子１０３と平衡信号端子１１３との間に挿入されている。
【００２４】
遅延線１１６，１１７は、Ａｌ電極からなる信号ラインを引き回し、伝送経路を長くすることにより構成されている。
【００２５】
本実施例の弾性表面波装置の具体的な設計内容を以下に示す。なお、以下において、間隔とは、２本の電極指の中心間距離をいうものとする。
【００２６】
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２における電極指交差幅＝７５μｍ
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２におけるＩＤＴの電極指の本数：
ＩＤＴ１０５の電極指の本数＝２２本。但し、２２本の電極指のうち３本の電極指が前述した狭ピッチ部の電極指。
ＩＤＴ１０６の電極指の本数＝３３本。但し、３３本の電極指のうち、表面波伝搬方向両側に配置された各３本の電極指が狭ピッチ部の電極指。
ＩＤＴ１０７の電極指の本数＝２２本。但し、２２本の電極指のうち、３本の電極指が前述した狭ピッチ部の電極指。
ＩＤＴ１０５′，１０６′，１０７′の電極指の本数は、ＩＤＴ１０５，１０６，１０７と同様とされている。
反射器１０８，１０９の電極指の本数＝１２０本
ＩＤＴ１０５〜１０７，１０５′〜１０７′の波長λＩ＝２．１４２２μｍ。
但し、狭ピッチ部におけるＩＤＴの波長は１．９２９５μｍ
反射器の波長λＲ＝２．１７７０μｍ
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２におけるＩＤＴ−ＩＤＴ間隔＝０．４４３２λＲ
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２におけるＩＤＴ−反射器間隔＝０．４９６λＲ
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２におけるＩＤＴの電極指の幅／ピッチ＝デューティー比＝０．６３
ＳＡＷ共振子１０３，１０４の電極指交差幅＝４０μｍ
ＳＡＷ共振子１０３，１０４のＩＤＴの本数＝２０１本
ＳＡＷ共振子１０３，１０４における反射器の電極指の本数＝各３０本
ＳＡＷ共振子１０３，１０４におけるＩＤＴの波長及び反射器の波長＝２．１０９６μｍ
遅延線１１６の経路長＝３５０μｍ
遅延線１１７の経路長＝３５０μｍ
【００２７】
図２〜図４に、上記のようにして構成された弾性表面波装置の特性を示す。比較のために、遅延線１１６，１１７が設けられなかったことを除いては上記実施例と同様にして、設計された図６に示した従来例の弾性表面波装置の特性も図２〜図４に示す。図２は周波数−伝送振幅特性を、図３は周波数−振幅バランス特性を、図４は周波数−位相バランス特性を示す。図２では、破線は右側の拡大スケールで示す特性であり、従来例及び実施例の特性はほぼ一致していたため重なっている。図３及び図４において実施例の特性はいずれも実線で、従来例の特性はいずれも破線で示されている。
【００２８】
図２及び図３から明らかなように、本実施例の弾性表面波装置の周波数−伝送振幅特性及び周波数−振幅バランス特性は、上記従来例とほとんど差がないことがわかる。
【００２９】
他方、図４から明らかなように、実施例の弾性表面波装置１００では、従来例の弾性表面波装置に比べて、位相バランス特性が通過帯域内において大きく改善されていることがわかる。すなわち、従来例では、通過帯域内において１８６５ＭＨｚ付近で、位相バランス特性が１８０°から最大７．２°はずれているのに対し、本実施例では、同周波数付近における位相バランス特性のずれは５．８°とかなり小さくされている。
【００３０】
また、従来例では、位相バランス特性は１８０°からマイナス方向にずれていたのに対し、本実施例では、通過帯域内に全体にわたり、約１．５°プラス方向に位相バランス特性がシフトされており、従って通過帯域内において良好な位相バランス特性が得られている。これは、遅延線１１６，１１７の経路長の分だけ、出力信号端子としての第１の平衡信号端子１１３から出力される信号の位相が遅れるためである。
【００３１】
なお、上記遅延線１１６，１１７を有しない従来の弾性表面波装置２００において、通過帯域内の大部分において位相バランス特性が１８０°からマイナス方向にずれていたため、本実施例では、不平衡信号端子１１２と、平衡信号端子１１３との信号ライン側に遅延線１１６，１１７が付加され、それによって位相バランス特性がプラス方向にシフトされている。
【００３２】
もっとも、遅延線が付加されていない相当の従来例において、位相バランス特性がプラス方向にずれている場合には、逆に、平衡信号端子１１２と平衡信号端子１１４との間の信号ライン側に遅延線を付加し、マイナス方向に位相バランス特性をシフトさせればよい。この場合には、平衡信号端子１１４が本発明の第１の平衡信号端子となる。
【００３３】
言い換えれば、本発明は、ＳＡＷフィルタ１０１とＳＡＷフィルタ１０２の構造の違いによって発生する、ＳＡＷフィルタ１０１から出力される信号の位相と、ＳＡＷフィルタ１０２から出力される信号の位相との信号の位相との差を、不平衡信号端子１１２から平衡信号端子１１３までの経路長と、不平衡信号端子１１２から平衡信号端子１１４までの経路長とを異ならせることで調整し、位相バランス特性を改善したものである。
【００３４】
また、前述したように、本実施例の弾性表面波装置１００では、遅延線１１６，１１７は圧電基板上に配置されている。遅延線１１６，１１７は、圧電基板を実装するパッケージ（図示せず）に構成することも可能である。しかしながら、パッケージの設計変更には、試作に際して長時間を要し、多大の労力及びコストを必要とする。また、量産可能となった段階においても、パッケージの汎用性が小さくなり、かつパッケージのコストが高くなる。
【００３５】
これに対して、本実施例では、圧電基板側に遅延線１１６，１１７が配置されている。従って、フォトリソグラフィープロセスにより、容易にかつ高精度に遅延線を形成することができ、かつ遅延線の設計変更も容易である。また、パッケージは共通化され得るため、パッケージの汎用性も高められる。
【００３６】
また、本実施例では、平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置においては、平衡信号端子１１３側に付加された遅延線１１６と、共通接続点１１０側に付加された遅延線１１７が用いられている。この場合、遅延線１１６及び遅延線１１７の経路長の合計で遅延時間、位相バランス特性のシフト量が決まる。従って、遅延線１１６，１１７の双方を設けることにより、位相バランス特性をより大きくシフトさせることができる。言い換えれば、必要な長さの遅延線を２カ所に分散することができる。従って、１つの遅延線あたりの経路長を短くすることができ、圧電基板上における限られたスペースにおいて遅延線を容易に配置することができる。
【００３７】
もっとも、本実施例では、遅延線１１６は必ずしも設けられずともよく、遅延線１１７のみが設けられていればよく、それによって前述したように位相バランス特性を大きく改善することができる。
【００３８】
また、フリップチップ工法により、弾性表面波装置１００をパッケージに実装する場合には、圧電基板上の信号端子１１２，１１３，１１４が設けられる部分には、金などからなるバンプが付与される。その際に、信号端子１１２〜１１４には、バンプボンディングのための大きな占有面積が必要となる。特に、平衡信号端子１１３，１１４側では、遅延線１１６を配置するスペースが確保できない場合がある。そのような場合、本実施例によれば、不平衡信号端子１１２側では遅延線１１７を配置するスペースに余裕があるため、圧電基板上において、遅延線１１７を容易に配置することができる。
【００３９】
なお、上記実施例では、遅延線１１７は、共通接続点１１０とＩＤＴ１０５，１０７との間の信号経路の一部に設けられたが、他の態様で遅延線１１７を構成することもできる。例えば、図１における不平衡信号端子１１２と共通接続点１１０との間の信号経路部分と、共通接続点１１０とＩＤＴ１０５，１０７との間の信号経路部分間に、ワイヤーを挿入することによって、遅延線１１７を構成してもよい。すなわち、不平衡信号端子１１２に連なる電極パッドと、ＩＤＴ１０５，１０７に連なる電極パッドとを接続するワイヤーを用いることにより、不平衡信号端子１１０と、ＩＤＴ１０５，１０７とを接続し、かつ遅延線を構成してもよい。
【００４０】
本実施例が適用される平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置は、２個のＳＡＷフィルタが不平衡信号端子側で電気的に共通接続されている形式のものであれば特に限定されない。すなわち、図１に示した構成だけでなく、例えば図５に示すように、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ１０１，１０１Ａが２段縦続接続された第１のＳＡＷフィルタ素子と、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ１０１′，１０１Ａ′が２段縦続接続された第２のＳＡＷフィルタ素子とを有するものであってもよい。また、図１に示した構成において、当然のことながら、ＳＡＷ共振子１０３，１０４は必ずしも設けられずともよい。
【００４１】
前述した実施例の弾性表面波装置１０２において説明した電極指交差幅などの設計パラメータは必要に応じて異ならせてもよく、その場合であっても本発明の効果を得ることができる。
【００４２】
前述したように、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子との間の信号ラインにおいて不平衡信号端子側に遅延線を付加することにより位相バランス特性が改善される効果は、遅延線の経路長の分だけ信号の位相が遅れることを利用したものである。従って、位相バランス特性のシフト量と、必要な遅延線の長さ、もしくは不平衡信号端子１１２から平衡信号端子１１３までの経路長と、不平衡信号端子１１２から平衡信号端子１１４までの経路長とを異ならせる長さは１対１で対応する。
【００４３】
次に、本発明において特に有効である遅延線の長さについて説明する。
図４の従来例の周波数−位相バランス特性から明らかなように、従来例では、位相バランス特性は通過帯域内において１８０°から±７°程度ずれている。また、その他の構成の弾性表面波装置においても、±数度程度の位相ずれが存在するのが現実である。
【００４４】
従って、本発明に従って位相バランス特性を改善する場合、位相シフト量を０．５°以上とすることが望まれ、０．５°以上の位相シフトが実現される場合に位相バランス特性の改善効果が十分に得られる。
【００４５】
図４から明らかなように、位相バランス特性のずれは、通過帯域内において１８０°から一定の方向にずれるのではなく、周波数によってプラス側にずれたり、マイナス側にずれたりする。例えば、図４では、実施例において、通過帯域内のほとんどの周波数範囲で位相バランス特性が改善されているが、１８００ＭＨｚ付近では位相バランス特性はプラス側に悪化する傾向がある。この周波数部分があるため、実施例１の構成において、さらに位相バランス特性を改善しようとしても、改善し得る量は＋１．５°が限度である。
【００４６】
また、本願発明者による検討によれば、本発明に従って位相バランス特性を構成するには、位相シフト量は４°以下となるように遅延線の長さを決定するのが最適であることが確かめられている。これは、位相シフト量を大きくしすぎると、圧電基板上において非常に長い遅延線が必要となるため、抵抗が増加したり、占有面積が増大するからである。よって、本発明により位相バランス特性を改善し、さらに抵抗の増加の回避や小型化を図るためには、位相シフト量を０．５°〜４°の範囲とすることが望ましい。
【００４７】
電気信号の伝搬速度は約３×１０8ｍ／秒であるため、ＳＡＷフィルタの中心周波数をｆｃ（ＭＨｚ）とした場合、中心周波数における電気信号の１波長λあたりの長さは３×１０8×１０3／（ｆｃ×１０6）（ｍｍ／λ）＝３×１０5／ｆｃ（ｍｍ／λ）となる。
【００４８】
従って、１°の位相シフトに必要な遅延線の長さは、３×１０8×１０3／（ｆｃ×１０6）／３６０（ｍｍ／度）＝８３３／ｆｃ（ｍｍ／度）となる。
よって、位相シフト量範囲０．５°〜４°に対応する遅延線の長さＬ（ｍｍ）は、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃとなる。すなわち、この範囲の長さの遅延線を設けた場合に、本発明が特に有効である。
【００４９】
従って、例えば上述した実施例の弾性表面波装置では、不平衡信号端子側に遅延線１１７のみを設け、平衡信号端子側に第２の遅延線１１６を設けない場合には、約７００μｍの長さの遅延線１１７を設けることにより、位相バランス特性を約１．６°シフトさせることができる。また、図１に示したように、平衡信号端子側にも遅延線１１６を設けた場合には、遅延線１１７，１１６を、それぞれ信号配線の引き回しを各３５０μｍ長くすることにより構成し、同様に位相バランス特性を約１．６°シフトさせることができる。
【００５０】
遅延線が理想的なマイクロストリップ経路の場合には、マイクロストリップ経路の形状により決定される実効誘電率εeによる波長短縮効果がある。従って、伝搬信号の波長は１／（εe）1/2倍に短縮されることになる。上記実施例では、ストリップ経路幅に比べて圧電基板の厚みが十分に厚いため、実効誘電率εeは圧電基板の比誘電率εrの約半分の値となる。上記実施例では、圧電基板として比誘電率εrが約４３のＬｉＴａＯ3基板が用いられており、従って、伝搬信号の波長は１／（２１．５）1/2＝０．２２倍、すなわち２２％に圧縮されることになる。このことは、上記圧縮分だけ位相バランス特性をシフトさせるために必要な遅延線の長さが短くなることを意味する。
【００５１】
しかしながら、上記実施例の結果では、遅延線１１６，１１７の合計の長さを７００μｍとしたことにより、位相バランス特性が約１．６°シフトされており、上記波長短縮効果を考慮しなくともよい結果が得られている。これは、遅延線１１６，１１７は、図１に示されているように、コの字状の形状を有するため、並びに周囲にアース電極や信号電極が存在しているため、理論式の前提が当てはまらないためと考えられる。
【００５２】
前述したように、遅延線を設けた場合に上記波長短縮効果が得られるのであれば、遅延線の長さは波長短縮効果の分だけ短くなる。しかしながら、圧電基板上の限られたスペースに遅延線を配置した場合には、上記波長短縮効果があまり影響しないことが本願発明者により確認されている。従って、本発明により実際に弾性表面波装置の位相バランス特性を改善するには、前述したとおり、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃの長さの遅延線を設けることが特に有効である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係る弾性表面波装置では、圧電基板上に少なくとも１つのＩＤＴが配置されており、入力端子及び出力端子の一方が不平衡信号端子であり、他方が第１，第２の平衡信号端子である構成において、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子間の経路において不平衡信号端子側に遅延線が付加されているため、該遅延線の付加により遅延線が付加されている側の経路の位相が遅らされて、位相バランス特性が改善される。従って、位相バランス特性に優れた平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置を提供することができる。
【００５４】
また、上記遅延線が圧電基板上に形成されている場合には、パッケージ側に遅延線を構成する場合に比べて、弾性表面波装置の設計が容易となる。また、遅延線を圧電基板上にフォトリソグラフィー技術などを用いて高精度にかつ容易に形成することができる。さらに、遅延線の設計変更も容易となる。
【００５５】
本願の第２の発明では、第１，第２の弾性表面波フィルタ素子の入力端子及び出力端子の一方の端子が共通接続され、不平衡信号端子に接続されており、他方の端子がそれぞれ第１，第２の平衡信号端子に接続されている構成において、共通接続点と、第１の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の経路に遅延線が付加されているため、該遅延線により第１の弾性表面波フィルタ素子側の信号の位相が他方の弾性表面波フィルタ素子側の信号の位相に比べて遅らされ、それによって位相バランス特性が改善される。
【００５６】
第２の発明においても、遅延線が圧電基板上に形成されている場合には、パッケージに遅延線を構成する場合に比べて、遅延線の設計が容易であり、コストを低減することができる。また、遅延線をフォトリソグラフィー技術により圧電基板上に高精度にかつ容易に形成することができ、遅延線の設計変更も容易となる。
【００５７】
第２の発明の特定の局面では、並列接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第１の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長が、共通接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第２の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長が異なっており、この経路長差により、上記遅延線が構成される。
【００５８】
本発明において、一対の平衡信号端子の一方に、圧電基板上に形成された第２の遅延線をさらに備える場合には、本発明において必須の構成として形成される遅延線に加えて第２の遅延線が設けられるため、双方の遅延線を分散配置することにより、位相バランス特性をより一層効果的に改善することができる。また、各遅延線の長さを短くすることができ、各遅延線の配置も容易となる。
【００５９】
本発明において、不平衡信号端子側に付加された遅延線が、電気信号の位相を０．５°〜４°遅らせるように構成されている場合には、本発明に従って、弾性表面波装置の位相バランス特性を効果的に改善することができるとともに、小型化を進めることができ、かつ他の特性の劣化を招き難い。
【００６０】
また、遅延線に加えて第２の遅延線が設けられている構成において、遅延線及び第２の遅延線が、電気信号の位相０．５°〜４°異ならせるように構成されている場合には、本発明に従って、弾性表面波装置の位相バランス特性を効果的に改善できるとともに、小型化を進めるとともに、かつ他の特性の劣化を招き難い。
【００６３】
本発明においては、弾性表面波フィルタの中心周波数ｆｃとしたときに、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃとなるように不平衡信号端子と第１，第２の平衡信号端子間の経路長を異ならせるように遅延線を構成したときに、弾性表面波装置の位相バランス特性をさらに効果的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る弾性表面波装置の模式的平面図。
【図２】実施例及び従来例の弾性表面波装置の伝送特性を示す図。
【図３】実施例及び従来例の弾性表面波装置の振幅バランス特性を示す図。
【図４】実施例及び従来例の弾性表面波装置の位相バランス特性を示す図。
【図５】本発明の弾性表面波装置の変形例を示す模式的平面図。
【図６】従来の弾性表面波装置の一例を示す模式的平面図。
【符号の説明】
１００…弾性表面波装置
１０１，１０１′，１０１Ａ，１０１Ａ′…ＳＡＷフィルタ
１０３，１０４…ＳＡＷ共振子
１０５〜１０７，１０５′〜１０７′…ＩＤＴ
１０８，１０９…反射器
１１０…共通接続点
１１２…不平衡信号端子
１１３，１１４…第１，第２の平衡信号端子
１１６…第２の遅延線
１１７…遅延線
１５０…弾性表面波装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばバンドパスフィルタとして用いられる弾性表面波装置に関し、より詳細には、入力端子及び出力端子の一方が不平衡信号端子である弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機のＲＦ段に使用される弾性表面波フィルタでは、平衡−不平衡変換機能、いわゆるバラン機能を有するものが求められており、ＧＳＭ方式の携帯電話機のＲＦ段などで使用されてきている。
【０００３】
平衡−不平衡変換機能では、平衡側の一対の端子の振幅差（以下、振幅バランス特性）が０、位相差（以下、位相バランス特性）が１８０°に近いことが要求される。
【０００４】
従来の平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置の一例を図６に略図的に示す。
図６に示す弾性表面波装置２００では、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ２０１，２０２及び１ポート型ＳＡＷ共振子２０３，２０４が圧電基板上においてＡｌ電極により形成されている。ＳＡＷフィルタ２０１，２０２の入力側が、並列接続され、不平衡信号端子２０５に接続されている。また、ＳＡＷフィルタ２０１，２０２の出力側には、ＳＡＷ共振子２０３，２０４がそれぞれ直列に接続されており、ＳＡＷ共振子２０３，２０４は、平衡信号端子２０６，２０７にそれぞれ接続されている。
【０００５】
図６から明らかなように、ＳＡＷフィルタ２０２では、反射器に隣接する不平衡側のＩＤＴ２０１ａ，２０１ｂが、ＳＡＷフィルタ２０２の反射器に隣接するＩＤＴ２０２ａ，２０２ｂに対して反転されている。これによって、平衡信号端子２０６から出力される信号と、平衡信号端子２０７から出力される信号の位相が１８０°異ならされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した構成では、ＳＡＷフィルタ２０１のＩＤＴ２０１ａ，２０１ｂの複数本の電極指のうち、中央のＩＤＴ２０１ｃに隣接する電極指２０１ｄ，２０１ｅが不平衡信号端子２０５に接続されている。これに対して、ＳＡＷフィルタ２０２では、ＩＤＴ２０２ａ，２０２ｂの複数本の電極指のうち、中央のＩＤＴ２０２ｃに隣接する電極指２０２ｄ，２０２ｅは、アース電位に接続されている。従って、ＳＡＷフィルタ２０２の特性は、ＳＡＷフィルタ２０１の位相を単に１８０°反転した特性とはならない。そのため、弾性表面波装置２００では、位相バランス特性は理想的な１８０°からはずれざるを得なかった。
【０００７】
また、従来の平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置では、さらに、不平衡信号端子から一対の平衡信号端子までの圧電基板上における配線構造などのレイアウトが、不平衡信号端子を基準として対称でない場合があった。その場合には、一対の平衡信号端子までの経路への寄生容量の大きさが異なり、それによっても位相バランス特性が劣化しがちであった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、平衡−不平衡変換機能を有し、かつ位相バランス特性に優れた弾性表面波装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の広い局面によれば、圧電基板と、該圧電基板上に配置された少なくとも１つのＩＤＴとを備え、入力端子及び出力端子の一方が不平衡信号端子であり、他方が第１，第２の平衡信号端子である弾性表面波装置において、不平衡信号端子から前記第１，第２の平衡信号端子に分岐する共通接続点を備え、前記共通接続点と第１の平衡信号端子との間の経路において、前記不平衡信号端子側に遅延線が付加されており、かつ該遅延線が前記圧電基板上に形成され、前記共通接続点と前記第１の平衡信号端子との間の経路長が、前記共通接続点と前記第２の平衡信号端子との間の経路長と異なっていることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１０】
第２の発明の別の広い局面によれば、圧電基板と、該圧電基板上において弾性表面波伝搬方向に沿って設けられた複数のＩＤＴとを有する第１の弾性表面波フィルタ素子と、圧電基板と、該圧電基板上において弾性表面波伝搬方向に沿って配置された複数のＩＤＴとを有し、前記第１の弾性表面波フィルタ素子とは伝送位相特性が約１８０°異なっている第２の弾性表面波フィルタ素子とを備え、前記第１，第２の弾性表面波フィルタ素子が、それぞれ、入力端子及び出力端子を有し、第１，第２の弾性表面波フィルタ素子の入力端子及び出力端子の一方の端子が共通接続点で共通接続されており、かつ該共通接続点に不平衡信号端子が接続されており、前記入力端子及び出力端子の他方の端子が、それぞれ、第１，第２の平衡信号端子とされており、前記共通接続点と第１の弾性表面波フィルタ素子との間に、遅延線が付加されており、該遅延線が前記圧電基板上に形成され、前記共通接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第１の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長が、前記共通接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第２の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長と異なっていることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１２】
本発明（第１，第２の発明）のある特定の局面では、上記遅延線によって、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子との間の経路と、不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の経路で、入出力の電気信号の位相が０．５°〜４°異なるように構成されている。
【００１３】
本発明（第１，第２の発明）の別の特定の局面では、前記一対の平衡信号端子の一方に付加されており、かつ圧電基板上に形成された第２の遅延線がさらに備えられる。この場合、好ましくは、上記遅延線及び第２の遅延線によって、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子との間の経路と、不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の経路で、入出力の電気信号の位相が０．５°〜４°異なるように構成される。
【００１６】
さらに、本発明の別の限定的な局面では、前記圧電基板上において、前記不平衡信号端子と、第１の平衡信号端子との間の信号ラインの経路長と、前記不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の信号ラインの経路長が異なっており、経路長差Ｌ（ｍｍ）が、中心周波数をｆｃ（ＭＨｚ）としたときに、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施例に係る弾性表面波装置の模式的平面図である。
本実施例では、圧電基板上に図１に示した電極構造がＡｌ電極により形成されている。圧電基板としては、４０±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板が用いられる。もっとも、圧電基板を構成する圧電材料はこれに限定されず、他のカット角のＬｉＴａＯ3基板や６４〜７２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3及び４１°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3などの圧電単結晶基板や、圧電セラミックス基板を用いることができる。
【００１９】
上記圧電基板上に、第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ１０１，１０２と、１ポート型ＳＡＷ共振子１０３，１０４とが形成されている。
ＳＡＷフィルタ１０１では、ＩＤＴ１０５〜１０７が表面波伝搬方向に沿って配置されている。ＩＤＴ１０５〜１０７が形成されている部分の表面波伝搬方向両側には、反射器１０８，１０９が配置されている。
【００２０】
ＩＤＴ１０５とＩＤＴ１０６との間の間隔、及びＩＤＴ１０６とＩＤＴ１０７との間の間隔に臨む複数本の電極指のピッチは、ＩＤＴの他の部分の電極指のピッチよりも小さくされている。例えば、図１のＡ，Ａで示す部分に配置されている複数本の電極指のピッチは、ＩＤＴ１０５〜１０７の他の部分の電極指のピッチよりも小さくされている。
【００２１】
ＳＡＷフィルタ１０２は、ＳＡＷフィルタ１０１と同様に構成されている。ただし、ＳＡＷフィルタ１０２のＩＤＴ１０５′及びＩＤＴ１０７′の向きは、ＳＡＷフィルタ１０１のＩＤＴ１０５，１０７の向きと上下方向において反転されている。すなわち、ＳＡＷフィルタ１０１の出力信号が、ＳＡＷフィルタ１０２の出力信号と逆位相となるように、ＩＤＴ１０５′、１０７′の向きが、ＩＤＴ１０５，１０７の向きに対して反転されている。
【００２２】
ＳＡＷ共振子１０３，１０４は、それぞれ、ＳＡＷフィルタ１０１，１０２の出力端子に直列に接続されている。
弾性表面波装置１００では、ＳＡＷフィルタ１０１，１０２の入力端子が共通接続点１１０において共通接続されており、共通接続点１１０が入力信号端子としての不平衡信号端子１１２に接続されている。
【００２３】
他方、ＳＡＷ共振子１０３，１０４の出力側に、出力端子として、それぞれ、第１，第２の平衡信号端子１１３，１１４が接続されている。
さらに、本実施例では、ＳＡＷフィルタ１０１の入力側と共通接続点１１０との間に遅延線１１７が挿入されている。遅延線１１７が、本発明における不平衡信号端子側に付加される遅延線である。また、第２の遅延線１１６がＳＡＷ共振子１０３と平衡信号端子１１３との間に挿入されている。
【００２４】
遅延線１１６，１１７は、Ａｌ電極からなる信号ラインを引き回し、伝送経路を長くすることにより構成されている。
【００２５】
本実施例の弾性表面波装置の具体的な設計内容を以下に示す。なお、以下において、間隔とは、２本の電極指の中心間距離をいうものとする。
【００２６】
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２における電極指交差幅＝７５μｍ
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２におけるＩＤＴの電極指の本数：
ＩＤＴ１０５の電極指の本数＝２２本。但し、２２本の電極指のうち３本の電極指が前述した狭ピッチ部の電極指。
ＩＤＴ１０６の電極指の本数＝３３本。但し、３３本の電極指のうち、表面波伝搬方向両側に配置された各３本の電極指が狭ピッチ部の電極指。
ＩＤＴ１０７の電極指の本数＝２２本。但し、２２本の電極指のうち、３本の電極指が前述した狭ピッチ部の電極指。
ＩＤＴ１０５′，１０６′，１０７′の電極指の本数は、ＩＤＴ１０５，１０６，１０７と同様とされている。
反射器１０８，１０９の電極指の本数＝１２０本
ＩＤＴ１０５〜１０７，１０５′〜１０７′の波長λＩ＝２．１４２２μｍ。
但し、狭ピッチ部におけるＩＤＴの波長は１．９２９５μｍ
反射器の波長λＲ＝２．１７７０μｍ
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２におけるＩＤＴ−ＩＤＴ間隔＝０．４４３２λＲ
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２におけるＩＤＴ−反射器間隔＝０．４９６λＲ
ＳＡＷフィルタ１０１，１０２におけるＩＤＴの電極指の幅／ピッチ＝デューティー比＝０．６３
ＳＡＷ共振子１０３，１０４の電極指交差幅＝４０μｍ
ＳＡＷ共振子１０３，１０４のＩＤＴの本数＝２０１本
ＳＡＷ共振子１０３，１０４における反射器の電極指の本数＝各３０本
ＳＡＷ共振子１０３，１０４におけるＩＤＴの波長及び反射器の波長＝２．１０９６μｍ
遅延線１１６の経路長＝３５０μｍ
遅延線１１７の経路長＝３５０μｍ
【００２７】
図２〜図４に、上記のようにして構成された弾性表面波装置の特性を示す。比較のために、遅延線１１６，１１７が設けられなかったことを除いては上記実施例と同様にして、設計された図６に示した従来例の弾性表面波装置の特性も図２〜図４に示す。図２は周波数−伝送振幅特性を、図３は周波数−振幅バランス特性を、図４は周波数−位相バランス特性を示す。図２では、破線は右側の拡大スケールで示す特性であり、従来例及び実施例の特性はほぼ一致していたため重なっている。図３及び図４において実施例の特性はいずれも実線で、従来例の特性はいずれも破線で示されている。
【００２８】
図２及び図３から明らかなように、本実施例の弾性表面波装置の周波数−伝送振幅特性及び周波数−振幅バランス特性は、上記従来例とほとんど差がないことがわかる。
【００２９】
他方、図４から明らかなように、実施例の弾性表面波装置１００では、従来例の弾性表面波装置に比べて、位相バランス特性が通過帯域内において大きく改善されていることがわかる。すなわち、従来例では、通過帯域内において１８６５ＭＨｚ付近で、位相バランス特性が１８０°から最大７．２°はずれているのに対し、本実施例では、同周波数付近における位相バランス特性のずれは５．８°とかなり小さくされている。
【００３０】
また、従来例では、位相バランス特性は１８０°からマイナス方向にずれていたのに対し、本実施例では、通過帯域内に全体にわたり、約１．５°プラス方向に位相バランス特性がシフトされており、従って通過帯域内において良好な位相バランス特性が得られている。これは、遅延線１１６，１１７の経路長の分だけ、出力信号端子としての第１の平衡信号端子１１３から出力される信号の位相が遅れるためである。
【００３１】
なお、上記遅延線１１６，１１７を有しない従来の弾性表面波装置２００において、通過帯域内の大部分において位相バランス特性が１８０°からマイナス方向にずれていたため、本実施例では、不平衡信号端子１１２と、平衡信号端子１１３との信号ライン側に遅延線１１６，１１７が付加され、それによって位相バランス特性がプラス方向にシフトされている。
【００３２】
もっとも、遅延線が付加されていない相当の従来例において、位相バランス特性がプラス方向にずれている場合には、逆に、平衡信号端子１１２と平衡信号端子１１４との間の信号ライン側に遅延線を付加し、マイナス方向に位相バランス特性をシフトさせればよい。この場合には、平衡信号端子１１４が本発明の第１の平衡信号端子となる。
【００３３】
言い換えれば、本発明は、ＳＡＷフィルタ１０１とＳＡＷフィルタ１０２の構造の違いによって発生する、ＳＡＷフィルタ１０１から出力される信号の位相と、ＳＡＷフィルタ１０２から出力される信号の位相との信号の位相との差を、不平衡信号端子１１２から平衡信号端子１１３までの経路長と、不平衡信号端子１１２から平衡信号端子１１４までの経路長とを異ならせることで調整し、位相バランス特性を改善したものである。
【００３４】
また、前述したように、本実施例の弾性表面波装置１００では、遅延線１１６，１１７は圧電基板上に配置されている。遅延線１１６，１１７は、圧電基板を実装するパッケージ（図示せず）に構成することも可能である。しかしながら、パッケージの設計変更には、試作に際して長時間を要し、多大の労力及びコストを必要とする。また、量産可能となった段階においても、パッケージの汎用性が小さくなり、かつパッケージのコストが高くなる。
【００３５】
これに対して、本実施例では、圧電基板側に遅延線１１６，１１７が配置されている。従って、フォトリソグラフィープロセスにより、容易にかつ高精度に遅延線を形成することができ、かつ遅延線の設計変更も容易である。また、パッケージは共通化され得るため、パッケージの汎用性も高められる。
【００３６】
また、本実施例では、平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置においては、平衡信号端子１１３側に付加された遅延線１１６と、共通接続点１１０側に付加された遅延線１１７が用いられている。この場合、遅延線１１６及び遅延線１１７の経路長の合計で遅延時間、位相バランス特性のシフト量が決まる。従って、遅延線１１６，１１７の双方を設けることにより、位相バランス特性をより大きくシフトさせることができる。言い換えれば、必要な長さの遅延線を２カ所に分散することができる。従って、１つの遅延線あたりの経路長を短くすることができ、圧電基板上における限られたスペースにおいて遅延線を容易に配置することができる。
【００３７】
もっとも、本実施例では、遅延線１１６は必ずしも設けられずともよく、遅延線１１７のみが設けられていればよく、それによって前述したように位相バランス特性を大きく改善することができる。
【００３８】
また、フリップチップ工法により、弾性表面波装置１００をパッケージに実装する場合には、圧電基板上の信号端子１１２，１１３，１１４が設けられる部分には、金などからなるバンプが付与される。その際に、信号端子１１２〜１１４には、バンプボンディングのための大きな占有面積が必要となる。特に、平衡信号端子１１３，１１４側では、遅延線１１６を配置するスペースが確保できない場合がある。そのような場合、本実施例によれば、不平衡信号端子１１２側では遅延線１１７を配置するスペースに余裕があるため、圧電基板上において、遅延線１１７を容易に配置することができる。
【００３９】
なお、上記実施例では、遅延線１１７は、共通接続点１１０とＩＤＴ１０５，１０７との間の信号経路の一部に設けられたが、他の態様で遅延線１１７を構成することもできる。例えば、図１における不平衡信号端子１１２と共通接続点１１０との間の信号経路部分と、共通接続点１１０とＩＤＴ１０５，１０７との間の信号経路部分間に、ワイヤーを挿入することによって、遅延線１１７を構成してもよい。すなわち、不平衡信号端子１１２に連なる電極パッドと、ＩＤＴ１０５，１０７に連なる電極パッドとを接続するワイヤーを用いることにより、不平衡信号端子１１０と、ＩＤＴ１０５，１０７とを接続し、かつ遅延線を構成してもよい。
【００４０】
本実施例が適用される平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置は、２個のＳＡＷフィルタが不平衡信号端子側で電気的に共通接続されている形式のものであれば特に限定されない。すなわち、図１に示した構成だけでなく、例えば図５に示すように、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ１０１，１０１Ａが２段縦続接続された第１のＳＡＷフィルタ素子と、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ１０１′，１０１Ａ′が２段縦続接続された第２のＳＡＷフィルタ素子とを有するものであってもよい。また、図１に示した構成において、当然のことながら、ＳＡＷ共振子１０３，１０４は必ずしも設けられずともよい。
【００４１】
前述した実施例の弾性表面波装置１０２において説明した電極指交差幅などの設計パラメータは必要に応じて異ならせてもよく、その場合であっても本発明の効果を得ることができる。
【００４２】
前述したように、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子との間の信号ラインにおいて不平衡信号端子側に遅延線を付加することにより位相バランス特性が改善される効果は、遅延線の経路長の分だけ信号の位相が遅れることを利用したものである。従って、位相バランス特性のシフト量と、必要な遅延線の長さ、もしくは不平衡信号端子１１２から平衡信号端子１１３までの経路長と、不平衡信号端子１１２から平衡信号端子１１４までの経路長とを異ならせる長さは１対１で対応する。
【００４３】
次に、本発明において特に有効である遅延線の長さについて説明する。
図４の従来例の周波数−位相バランス特性から明らかなように、従来例では、位相バランス特性は通過帯域内において１８０°から±７°程度ずれている。また、その他の構成の弾性表面波装置においても、±数度程度の位相ずれが存在するのが現実である。
【００４４】
従って、本発明に従って位相バランス特性を改善する場合、位相シフト量を０．５°以上とすることが望まれ、０．５°以上の位相シフトが実現される場合に位相バランス特性の改善効果が十分に得られる。
【００４５】
図４から明らかなように、位相バランス特性のずれは、通過帯域内において１８０°から一定の方向にずれるのではなく、周波数によってプラス側にずれたり、マイナス側にずれたりする。例えば、図４では、実施例において、通過帯域内のほとんどの周波数範囲で位相バランス特性が改善されているが、１８００ＭＨｚ付近では位相バランス特性はプラス側に悪化する傾向がある。この周波数部分があるため、実施例１の構成において、さらに位相バランス特性を改善しようとしても、改善し得る量は＋１．５°が限度である。
【００４６】
また、本願発明者による検討によれば、本発明に従って位相バランス特性を構成するには、位相シフト量は４°以下となるように遅延線の長さを決定するのが最適であることが確かめられている。これは、位相シフト量を大きくしすぎると、圧電基板上において非常に長い遅延線が必要となるため、抵抗が増加したり、占有面積が増大するからである。よって、本発明により位相バランス特性を改善し、さらに抵抗の増加の回避や小型化を図るためには、位相シフト量を０．５°〜４°の範囲とすることが望ましい。
【００４７】
電気信号の伝搬速度は約３×１０8ｍ／秒であるため、ＳＡＷフィルタの中心周波数をｆｃ（ＭＨｚ）とした場合、中心周波数における電気信号の１波長λあたりの長さは３×１０8×１０3／（ｆｃ×１０6）（ｍｍ／λ）＝３×１０5／ｆｃ（ｍｍ／λ）となる。
【００４８】
従って、１°の位相シフトに必要な遅延線の長さは、３×１０8×１０3／（ｆｃ×１０6）／３６０（ｍｍ／度）＝８３３／ｆｃ（ｍｍ／度）となる。
よって、位相シフト量範囲０．５°〜４°に対応する遅延線の長さＬ（ｍｍ）は、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃとなる。すなわち、この範囲の長さの遅延線を設けた場合に、本発明が特に有効である。
【００４９】
従って、例えば上述した実施例の弾性表面波装置では、不平衡信号端子側に遅延線１１７のみを設け、平衡信号端子側に第２の遅延線１１６を設けない場合には、約７００μｍの長さの遅延線１１７を設けることにより、位相バランス特性を約１．６°シフトさせることができる。また、図１に示したように、平衡信号端子側にも遅延線１１６を設けた場合には、遅延線１１７，１１６を、それぞれ信号配線の引き回しを各３５０μｍ長くすることにより構成し、同様に位相バランス特性を約１．６°シフトさせることができる。
【００５０】
遅延線が理想的なマイクロストリップ経路の場合には、マイクロストリップ経路の形状により決定される実効誘電率εeによる波長短縮効果がある。従って、伝搬信号の波長は１／（εe）1/2倍に短縮されることになる。上記実施例では、ストリップ経路幅に比べて圧電基板の厚みが十分に厚いため、実効誘電率εeは圧電基板の比誘電率εrの約半分の値となる。上記実施例では、圧電基板として比誘電率εrが約４３のＬｉＴａＯ3基板が用いられており、従って、伝搬信号の波長は１／（２１．５）1/2＝０．２２倍、すなわち２２％に圧縮されることになる。このことは、上記圧縮分だけ位相バランス特性をシフトさせるために必要な遅延線の長さが短くなることを意味する。
【００５１】
しかしながら、上記実施例の結果では、遅延線１１６，１１７の合計の長さを７００μｍとしたことにより、位相バランス特性が約１．６°シフトされており、上記波長短縮効果を考慮しなくともよい結果が得られている。これは、遅延線１１６，１１７は、図１に示されているように、コの字状の形状を有するため、並びに周囲にアース電極や信号電極が存在しているため、理論式の前提が当てはまらないためと考えられる。
【００５２】
前述したように、遅延線を設けた場合に上記波長短縮効果が得られるのであれば、遅延線の長さは波長短縮効果の分だけ短くなる。しかしながら、圧電基板上の限られたスペースに遅延線を配置した場合には、上記波長短縮効果があまり影響しないことが本願発明者により確認されている。従って、本発明により実際に弾性表面波装置の位相バランス特性を改善するには、前述したとおり、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃの長さの遅延線を設けることが特に有効である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係る弾性表面波装置では、圧電基板上に少なくとも１つのＩＤＴが配置されており、入力端子及び出力端子の一方が不平衡信号端子であり、他方が第１，第２の平衡信号端子である構成において、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子間の経路において不平衡信号端子側に遅延線が付加されているため、該遅延線の付加により遅延線が付加されている側の経路の位相が遅らされて、位相バランス特性が改善される。従って、位相バランス特性に優れた平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波装置を提供することができる。
【００５４】
また、上記遅延線が圧電基板上に形成されている場合には、パッケージ側に遅延線を構成する場合に比べて、弾性表面波装置の設計が容易となる。また、遅延線を圧電基板上にフォトリソグラフィー技術などを用いて高精度にかつ容易に形成することができる。さらに、遅延線の設計変更も容易となる。
【００５５】
本願の第２の発明では、第１，第２の弾性表面波フィルタ素子の入力端子及び出力端子の一方の端子が共通接続され、不平衡信号端子に接続されており、他方の端子がそれぞれ第１，第２の平衡信号端子に接続されている構成において、共通接続点と、第１の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の経路に遅延線が付加されているため、該遅延線により第１の弾性表面波フィルタ素子側の信号の位相が他方の弾性表面波フィルタ素子側の信号の位相に比べて遅らされ、それによって位相バランス特性が改善される。
【００５６】
第２の発明においても、遅延線が圧電基板上に形成されている場合には、パッケージに遅延線を構成する場合に比べて、遅延線の設計が容易であり、コストを低減することができる。また、遅延線をフォトリソグラフィー技術により圧電基板上に高精度にかつ容易に形成することができ、遅延線の設計変更も容易となる。
【００５７】
第２の発明の特定の局面では、並列接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第１の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長が、共通接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第２の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長が異なっており、この経路長差により、上記遅延線が構成される。
【００５８】
本発明において、一対の平衡信号端子の一方に、圧電基板上に形成された第２の遅延線をさらに備える場合には、本発明において必須の構成として形成される遅延線に加えて第２の遅延線が設けられるため、双方の遅延線を分散配置することにより、位相バランス特性をより一層効果的に改善することができる。また、各遅延線の長さを短くすることができ、各遅延線の配置も容易となる。
【００５９】
本発明において、不平衡信号端子側に付加された遅延線が、電気信号の位相を０．５°〜４°遅らせるように構成されている場合には、本発明に従って、弾性表面波装置の位相バランス特性を効果的に改善することができるとともに、小型化を進めることができ、かつ他の特性の劣化を招き難い。
【００６０】
また、遅延線に加えて第２の遅延線が設けられている構成において、遅延線及び第２の遅延線が、電気信号の位相０．５°〜４°異ならせるように構成されている場合には、本発明に従って、弾性表面波装置の位相バランス特性を効果的に改善できるとともに、小型化を進めるとともに、かつ他の特性の劣化を招き難い。
【００６３】
本発明においては、弾性表面波フィルタの中心周波数ｆｃとしたときに、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃとなるように不平衡信号端子と第１，第２の平衡信号端子間の経路長を異ならせるように遅延線を構成したときに、弾性表面波装置の位相バランス特性をさらに効果的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る弾性表面波装置の模式的平面図。
【図２】実施例及び従来例の弾性表面波装置の伝送特性を示す図。
【図３】実施例及び従来例の弾性表面波装置の振幅バランス特性を示す図。
【図４】実施例及び従来例の弾性表面波装置の位相バランス特性を示す図。
【図５】本発明の弾性表面波装置の変形例を示す模式的平面図。
【図６】従来の弾性表面波装置の一例を示す模式的平面図。
【符号の説明】
１００…弾性表面波装置
１０１，１０１′，１０１Ａ，１０１Ａ′…ＳＡＷフィルタ
１０３，１０４…ＳＡＷ共振子
１０５〜１０７，１０５′〜１０７′…ＩＤＴ
１０８，１０９…反射器
１１０…共通接続点
１１２…不平衡信号端子
１１３，１１４…第１，第２の平衡信号端子
１１６…第２の遅延線
１１７…遅延線
１５０…弾性表面波装置
Claims (6)
- 圧電基板と、該圧電基板上に配置された少なくとも１つのＩＤＴとを備え、入力端子及び出力端子の一方が不平衡信号端子であり、他方が第１，第２の平衡信号端子である弾性表面波装置において、不平衡信号端子から前記第１，第２の平衡信号端子に分岐する共通接続点を備え、前記共通接続点と第１の平衡信号端子との間の経路において、前記不平衡信号端子側に遅延線が付加されており、かつ該遅延線が前記圧電基板上に形成され、前記共通接続点と前記第１の平衡信号端子との間の経路長が、前記共通接続点と前記第２の平衡信号端子との間の経路長と異なっていることを特徴とする、弾性表面波装置。
- 圧電基板と、該圧電基板上において弾性表面波伝搬方向に沿って設けられた複数のＩＤＴとを有する第１の弾性表面波フィルタ素子と、
圧電基板と、該圧電基板上において弾性表面波伝搬方向に沿って配置された複数のＩＤＴとを有し、前記第１の弾性表面波フィルタ素子とは伝送位相特性が約１８０°異なっている第２の弾性表面波フィルタ素子とを備え、
前記第１，第２の弾性表面波フィルタ素子が、それぞれ、入力端子及び出力端子を有し、第１，第２の弾性表面波フィルタ素子の入力端子及び出力端子の一方の端子が共通接続点で共通接続されており、かつ該共通接続点に不平衡信号端子が接続されており、前記入力端子及び出力端子の他方の端子が、それぞれ、第１，第２の平衡信号端子とされており、
前記共通接続点と第１の弾性表面波フィルタ素子との間に遅延線が付加されており、該遅延線が前記圧電基板上に形成され、
前記共通接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第１の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長が、前記共通接続点と、該共通接続点と電気的に接続されている第２の弾性表面波フィルタ素子のＩＤＴとの間の信号ラインの経路長と異なっていることを特徴とする、弾性表面波装置。 - 前記遅延線によって、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子との間の経路と、不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の経路で、入出力の電気信号の位相が０．５°〜４°異なるように構成されている、請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
- 前記第１の平衡信号端子に付加されており、かつ圧電基板上に形成された第２の遅延線をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
- 前記遅延線及び第２の遅延線によって、不平衡信号端子と第１の平衡信号端子との間の経路と、不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の経路で、入出力の電気信号の位相が０．５°〜４°異なるように構成されている、請求項４に記載の弾性表面波装置。
- 前記圧電基板上において、前記不平衡信号端子と、第１の平衡信号端子との間の信号ラインの経路長と、前記不平衡信号端子と第２の平衡信号端子との間の信号ラインの経路長が異なっており、経路長差Ｌ（ｍｍ）が、中心周波数をｆｃ（ＭＨｚ）としたときに、４１７／ｆｃ＜Ｌ＜３３３０／ｆｃである、請求項１〜５のいずれかに記載の弾性表面波装置。
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