JP4056762B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性表面波装置に関し、特に、弾性表面波共振器をラダー型に複数段接続した弾性表面波装置に関する。
【0002】
近年、携帯電話などの無線装置の急速な小型化・高機能化がすすんでいる。その高周波回路にはフィルタが使用されており、重要な役割を果たしている。このようなフィルタを実現するために弾性表面波装置が用いられている。
【0003】
【従来の技術】
弾性表面波共振器を複数段ラダー型に接続した構成の弾性表面波装置の概略図を図1に示す。図示する弾性表面波装置は4段構成のフィルタで、直列腕に設けられた3つの弾性表面波共振器(以下、直列共振器という)S1、S2、S3と、並列腕に設けられた3つの弾性表面波共振器(以下、並列共振器という)P1、P2、P3とを有する。並列共振器P2は2段目と3段目で共用されており、直列共振器S3は3段目と4段目で共用されている。各共振器は1つの駆動電極10と、その両側に配置された2つの反射器12、14とを有する。便宜上、これらの参照番号は直列共振器S3にのみ記載してある。反射器12、14は駆動電極10から伝搬してくる弾性表面波を閉じ込める作用を持つ。駆動電極10と反射電極12、14は板状の圧電体上に形成される。このような構成の駆動電極10は、インターディジタルトランスデューサ(IDT)、櫛形電極、櫛形駆動電極又はすだれ状電極と呼ばれる。以下、駆動電極を櫛形駆動電極という。
【0004】
弾性表面波共振器を複数段ラダー型に接続した弾性表面波装置の概略図を図1に示す。従来の設計では、並列共振器P1〜P3の櫛形駆動電極の周期(以下、IDT周期ともいう)λP1、λP2、λP3及び直列共振器S1〜S3のIDT周期λS1、λS2、λS3の関係はλP1=λP2=λP3、λS1=λS2=λS3で、並列共振器P1〜P3の静電容量CP1、CP2、CP3及び直列共振器S1〜S3の静電容量CS1、CS2、CS3の関係がCP1=CP2/2=CP3、CS1=CS2=2CS3であった。ここで静電容量C[F]は開口長をL[μm], 駆動電極対数をN[対]とするとC=4×10-14×L/100×Nで表される。図2は、従来の設計手法におけるフィルタ特性である。なお、図2の横軸は周波数(MHz)、縦軸は絶対減衰量(dB)を示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ラダー型フィルタでは一般的に低損失な特性を容易に得る事が可能であるが、図2からも分かるように、従来の設計手法では、通過帯域低周波側(または高周波側)の挿入損失が中心周波数付近の挿入損失よりも極端に悪化しており(参照番号16と18で示す部分)、通過帯域内に微小のスプリアスも確認される(参照番号20と22で示す部分)。こうした通過帯域エッジでの挿入損失の悪化は、通過帯域内にある各共振器のバルク放射(圧電基板を縦方向に伝搬する波)によるスプリアスや、複数段接続の際に起こるインピーダンス整合のズレと考えられる。この挿入損失の悪化が、挿入損失および通過帯域近傍の減衰量改善の妨げとなっていた。
【0006】
例えば、特開2000−341086号公報には、通過帯域エッジの挿入損失を改善するため、並列共振器の周期をわずかに変化させる方法をとっているが、それだけでは直列共振器のバルク放射によるスプリアスや通過帯域外に現われるスプリアスを回避できない。また特開2001−308676では、通過帯域特性の角形性を改善するため、バルク放射によるスプリアスを櫛形駆動電極の周期と反射器の周期を異ならす手法を取っているが、それだけでは通過帯エッジの挿入損失の悪化を回避できない。
【0007】
従って、本発明は上記従来技術の問題点を解決し、共振器を複数段ラダー型に接続した弾性表面波装置の挿入損失及び角形性を同時に改善することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項1に記載のように、弾性表面波共振器をラダー型に複数段接続した弾性表面波装置において、並列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上かつ直列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上持ち、櫛形駆動電極の両側に設置された反射電極の周期が当該櫛形駆動電極の周期と異なり、並列共振器の静電容量を2種類以上かつ直列共振器の静電容量を2種類以上持ち、前記並列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる並列共振器は、櫛形駆動電極の電極指幅と隣り合う電極指間のギャップとの比が異なることを特徴とする。また、請求項2に記載のように、弾性表面波共振器をラダー型に複数段接続した弾性表面波装置において、並列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上かつ直列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上持ち、櫛形駆動電極の両側に設置された反射電極の周期が当該櫛形駆動電極の周期と異なり、並列共振器の静電容量を2種類以上かつ直列共振器の静電容量を2種類以上持ち、 前記直列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる直列共振器は、櫛形駆動電極の電極指幅と隣り合う電極指間のギャップとの比が異なることを特徴とする。これにより、バルク放射を分散させることができ、帯域内外のスプリアスを分散し抑制することができるとともに、インピーダンスの不整合を緩和することができる。加えて、通過帯域エッジの損失を低減でき、更に挿入損失と角形性を向上させることができる。
【0009】
請求項1に記載の弾性表面波装置において、例えば請求項3に記載のように、前記並列共振器のうち、最も静電容量の大きな並列共振器の櫛形駆動電極の周期が最も大きい。これにより、低周波側の周波数特性を改善することができる。
【0010】
請求項1又は2記載の弾性表面波装置において、例えば請求項4に記載のように、前記直列共振器のうち、最も静電容量の小さな直列共振器の櫛形駆動電極の周期が最も小さい。これにより、高周波側の周波数特性を改善することができる。
【0011】
請求項1又は2記載の弾性表面波装置において、例えば請求項5に記載のように、前記並列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が最も小さい並列共振器の静電容量が最も小さい。これにより、低周波側の周波数特性を改善することができる。
【0012】
請求項1又は2記載の弾性表面波装置において、例えば請求項6に記載のように、前記直列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が最も大きい直列共振器の静電容量が最も大きい。これにより、高周波側の周波数特性を改善することができる。
【0013】
請求項1又は2記載の弾性表面波装置において、例えば請求項7に記載のように、前記並列共振器のうち、任意の2つの並列共振器の静電容量をそれぞれCpa、Cpbとし、櫛形電極周期をそれぞれλpa、λpbとしたときに、Cpa>Cpbならばλpa>λpbである。この条件を満足するときに、極めて良好な特性が得られる。
【0014】
請求項1又は2記載の弾性表面波装置において、例えば請求項8に記載のように、前記直列共振器のうち、任意の2つの直列共振器の静電容量をそれぞれCsa、Csbとし、櫛形電極周期をそれぞれλsa、λsbとしたときに、Csa>Csbならばλsa>λsbである。この条件を満足するときに、極めて良好な特性が得られる。
【0015】
請求項1又は2記載の弾性表面波装置において、例えば請求項9に記載のように、前記並列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる並列共振器は、櫛形駆動電極の開口長と駆動電極対数の少なくとも一方が異なる。静電容量を調節する一実現手段である。
【0016】
請求項1又は2記載の弾性表面波装置において、例えば請求項10に記載のように、前記直列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる直列共振器は、櫛形駆動電極の開口長と駆動電極対数の少なくとも一方が異なる。静電容量を調節する一実現手段である。
【0019】
請求項1から10のいずれか一項記載の弾性表面波装置において、例えば請求項11に記載のように、前記弾性表面波装置は圧電基板を有し、前記並列共振器及び前記直列共振器の各々の櫛形駆動電極と反射電極とは前記圧電基板上に形成されている。一実施形態を特定したものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
まず、以下の説明で用いられるパラメータについて説明する。
【0021】
図3は、共振器に関するパラメータの一部を示す図である。IDT周期λP、λSは同じ側(同じバスバー)からの延びる電極指間の距離に相当する。Wは電極指の幅である。以下の説明では、WをIDTパターン幅とも言う。Gは隣り合う電極指間の距離である。以下の説明では、GをIDT間ギャップとも言う。λrefは反射電極周期(又は反射器周期とも言う)であり、1つおきの電極指間の周期を示す。なお、以下の説明において、IDT周期λP、λSにおいて、並列共振器と直列共振器とを特に区別する必要がない場合には、λidtと書く場合がある。
【0022】
前述したように、本発明は弾性表面波共振器をラダー型に複数段接続した弾性表面波装置において、並列共振器の櫛形駆動電極の周期(IDT周期)を2種類以上かつ直列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上持ち(以下第1条件という)、櫛形駆動電極の両側に設置された反射電極の周期が当該櫛形駆動電極の周期と異なり(以下第2条件という)、並列共振器の静電容量を2種類以上かつ直列共振器の静電容量を2種類以上持つ(以下第3条件という)。
【0023】
この構成を、図1に示す弾性表面波装置を例にとり、以下詳細に説明する。
【0024】
図1の構成は、弾性表面波共振器をラダー型に4段接続した弾性表面波装置である。この弾性表面波装置に第1の条件を当てはめると、この弾性表面波装置は並列共振器P1〜P4のIDT周期λP1、λP2、λP3は2種類以上あり、直列共振器S1〜S3のIDT周期λS1、λS2、λS3は2種類以上ある。2種類以上とは、換言すれば、異なる値が2つ以上存在することである。並列共振器P1〜P3に関する第1条件はλP1≠λP2=λP3、λP1=λP2≠λP3、λP1=λP3≠λP2、又はλP1≠λP2≠λP3の4通りある。同様に、直列共振器S1〜S3に関する第1条件はλS1≠λS2=λS3、λS1=λS2≠λS3、λS1=λS3≠λS2、又はλS1≠λS2≠λS3の4通りある。
【0025】
IDT周期を変えると、共振器の周波数特性が変化する。具体的には、IDT周期を大きくすると周波数特性は低い周波数側に移動する。逆に、IDT周期を小さくすると周波数特性は高い周波数側に移動する。従来のように、λP1=λP2=λP3では、3つの並列共振器の周波数特性は重なり合う。従って、バルク放射によるスプリアスが大きく現われる。これに対し、第1の条件でIDT周期を少なくとも2種類以上設けることにより、重なり合わない2つ以上の周波数特性が形成される。これによりバルク放射を分散させることができ、スプリアスを分散し抑制することができる。同時に、インピーダンスの不整合を緩和することができる。また、後述するように、第1の条件は後述する第3の条件と組み合わさってフィルタ特性を飛躍的に改善することができる。
【0026】
次に、前記第2条件について説明する。図1に示す弾性表面波共振器に第2の条件を当てはめると、櫛形駆動電極10の両側に設置された反射電極12、14の周期λrefが当該櫛形駆動電極10の周期λidtと異なる。なお、反射電極12と14は同一周期λrefを持つ。
【0027】
図4は、櫛形駆動電極10の周期λidtと反射電極12、14の周期λrefとの関係を示す図である。図4はλidt=λrefの場合の共振器周波数特性と、λidt≠λrefの場合の共振器周波数特性を示している。なお、図4の横軸は周波数(MHz)、縦軸は絶対減衰量(dB)を示す。λidt≠λrefの場合は、λidt=λrefの場合に比べ、通過帯域に近接するスプリアスは抑制され、またその位置も異なっているのに加え、角形性も改善されている。
【0028】
次に、前記第3条件について説明する。図1に示す弾性表面波装置に第3条件を当てはめると、この弾性表面波装置は並列共振器P1〜P3の静電容量CP1、CP2、CP3を2種類以上、かつ直列共振器S1〜S3の静電容量CS1、CS2、CS3を2種類以上持つ。2種類以上とは、換言すれば、異なる値が2つ以上存在することである。並列共振器P1〜P3に関する第3条件はCP1≠CP2=CP3、CP1=CP2≠CP3、CP1=CP3≠CP2、又はCP1≠CP2≠CP3の4通りある。同様に、直列共振器S1〜S3に関する第3条件はCS1≠CS2=CS3、CS1=CS2≠CS3、CS1=CS3≠CS2、又はCS1≠CS2≠CS3の4通りある。なお、並列共振器P2及び直列共振器S3は動作的に共用されているが、本発明で言う静電容量は共用されているかどうかに関係なく、実際の共振器そのものの静電容量である。
【0029】
上記第1と第3の条件は同じ並列及び直列共振器で成立する構成であっても良いし、第1の条件と第3の条件とは別の並列及び直列共振器で成立する構成であってもよい。
【0030】
図5は、直列共振器S1とS2の通過特性を示す図である。λS1=λS2の場合においてCS1>CS2とすると、静電容量の違いで最小挿入損失となる周波数が異なるようになる。相対的に大きな静電容量CS1を持つ直列共振器S1の方が急峻な立下り特性を持つ。図6は、並列共振器P1とP2の通過特性を示す図である。λP1=λP2の場合においてCP1<CP2とすると、静電容量の違いで最小挿入損失となる周波数が異なるようになる。相対的に小さな静電容量CP1を持つ並列共振器P1の方が急峻な立下り特性を持つ。
【0031】
更に、このような第3の条件に前記第1の条件を組み合わせることで、帯域幅と角形性の両方を改善することができる。前述したように、IDT周期を大きくすると周波数特性は低い周波数側に移動する。逆に、IDT周期を小さくすると周波数特性は高い周波数側に移動する。例えば、図5において、より急峻な特性を持つ直列共振器S1の最小挿入損失の周波数(以下、ピーク周波数と言う)を直列共振器S2のピーク周波数に合わせる場合には、直列共振器S1のIDT周期λS1を大きくする。これにより、直列共振器S1のピーク周波数が低周波側に移動し、直列共振器S1とS2の通過特性を合成した特性は、挿入損失と角形性の両方が改善されたものとなる。また、例えば図6において、より急峻な特性を持つ並列共振器P1のピーク周波数を並列共振器P2のピーク周波数に合わせる場合には、並列共振器P1の周期λP1を小さくする。これにより、並列共振器P1のピーク周波数が高周波側に移動し、並列共振器P1とP2の通過特性を合成した特性は、挿入損失と角形性の両方が改善されたものとなる。
【0032】
また、好ましい実施の形態の一部を列挙すると、次の通りである。
【0033】
並列共振器P1〜P3のうち、最も静電容量の大きな並列共振器(例えばP2)の櫛形駆動電極の周期が最も大きい。
【0034】
直列共振器S1〜S3のうち、最も静電容量の小さな直列共振器(例えばS3)の櫛形駆動電極の周期が最も小さい。
【0035】
並列共振器P1〜P3のうち、櫛形駆動電極の周期が最も小さい並列共振器(例えばP3)の静電容量が最も小さい。
【0036】
直列共振器S1〜S3のうち、櫛形駆動電極の周期が最も大きい直列共振器(例えばS1)の静電容量が最も大きい。
【0037】
並列共振器P1〜P3のうち、任意の2つの並列共振器P1とP2、P2とP3又はP1とP3の静電容量をそれぞれCpa、Cpbとし、櫛形電極周期をそれぞれλpa、λpbとしたときに、Cpa>Cpbならばλpa>λpbである。
【0038】
直列共振器S1〜S3のうち、任意の2つの直列共振器S1とS2、S2とS3又はS1とS3の静電容量をそれぞれCsa、Csbとし、櫛形電極周期をそれぞれλsa、λsbとしたときに、Csa>Csbならばλsa>λsbである。
【0039】
また、静電容量は開口長Lと駆動電極対数Nとで決まるので、並列共振器P1〜P3のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる並列共振器は、櫛形駆動電極の開口長と駆動電極対数の少なくとも一方が異なる。勿論、両方が異なっていても良い。同様に、直列共振器S1〜S3のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる直列共振器は、櫛形駆動電極の開口長と駆動電極対数の少なくとも一方が異なる。勿論、両方が異なっていても良い。
【0040】
更に、静電容量は櫛形駆動電極の電極指幅と隣り合う電極指間のギャップとの比にも関係するので、並列共振器P1〜P3のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる並列共振器は、櫛形駆動電極の電極指幅と隣り合う電極指間のギャップとの比が異なる。同様に直列共振器S1〜S3のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる直列共振器は、櫛形駆動電極の電極指幅と隣り合う電極指間のギャップとの比が異なる。
【0041】
なお、弾性表面波共振器をラダー型に複数段接続した弾性表面波装置は図1に示すものに限定されず、本発明は他の様々なラダー型弾性表面波装置を含む。例えば、図1に示す直列共振器S3は3段目と4段目に共通に設けられているが、1段目と2段目のように別々に構成しても良い。逆に、1段目と2段目の直列共振器S1とS2を合成した直列共振器を用いることもできる。更に、各段毎に単一の直列共振器を用いても良い。並列共振器P2も2つの並列共振器で構成しても良い。また、図1の2段目の並列共振器P2は2段目の直列共振器S2の後段に位置しているが、前段であっても良い。この場合の並列共振器は他の段と共用されない。更に、1段目を変形して、直列共振器S1の後段に並列共振器P1を配置しても良い。また、段数は4段に限定されず、本発明は2段以上の全てのラダー型弾性表面波装置を含む。
【0042】
以下、本発明の実施例を説明する。
(第1実施例)
本発明の第1実施例を示す。図7に示すように、PCSの受信フィルタ(通過帯域=1930〜1990MHz、減衰(送信)帯域=1850〜1910MHz)に対して、P1-S1-S2-P2-S3-S4-P3と接続したラダー型フィルタを、圧電基板420Y-X LiTaO3上にAl合金にて形成した。P1はIDT周期λP1=2.024μm、反射器周期λrefP1=2.044μm、開口長L P1=54.6μm、駆動電極対数NP1=20対、P2はIDT周期λP2=2.043μm、反射器周期λrefP2=2.063μm、開口長LP2=83.8μm、駆動電極対数NP2=72対、P3はIDT周期λP3=2.018μm、反射器周期λrefP3=2.038μm、開口長LP3=54.5μm、駆動電極対数NP3=20対、S1及びS4はIDT周期λS1=λS4=1.941μm、反射器周期λrefS1=λrefS4=1.931μm、開口長L S1=LS4=25.2μm、駆動電極対数NS1=NS4=121対、S2及びS3はIDT周期λS2=λS3=1.969μm、反射器周期λrefS2=λrefS3=1.964μm、開口長LS2=LS3=25.6μm、駆動電極対数NS2=NS3=123対から成る。また全ての共振器はIDTパターン幅WとIDT間ギャップGの比W/G=1.5で設計されている。
【0043】
図7に示されたフィルタは、静電容量の関係がCP1≠CP2≠CP3≠CS1=CS4≠CS2=CS3であり、IDT周期はλP1≠λP2≠λP3≠λS1=λS4≠λS2=λS3であり、IDT周期と反射器周期は異なっている。本図において、共振器の反射器はグランドGNDに落とされていないが、GND電位としても良い。
【0044】
図8に比較例(フィルタA)の特性と本実施例(フィルタB)の特性を示す。結果、挿入損失およびフィルタの角形が大幅に改善されている。また、前述したCpa>Cpbならばλpa>λpb、又は/及びCsa>Csbならばλsa>λsbの条件を満たすように、静電容量とIDT周期を変化させた場合でも、同様な効果が得られる。
【0045】
(実施例2)
本実施例は図1の構成を持ち、並列共振器P1〜P3のうち、最も静電容量の大きな並列共振器P2のIDT周期が最も大きいフィルタである。P1はIDT周期λP1=2.032μm、反射器周期λrefP1=2.052μm、開口長LP1=54.9μm、駆動電極対数NP1=42対、P2はIDT周期λP2=2.040μm、反射器周期λrefP2=2.060μm、開口長L P2=84.3μm、駆動電極対数NP2=84対、P3はIDT周期λP3=2.032μm、反射器周期λrefP3=2.052μm、開口長L P3=54.9μm、駆動電極対数NP3=40対、S1及びS2はIDT周期λS1=λS2=1.952μm、反射器周期λrefS1=λrefS2=1.947μm、開口長L S1=L S2=25.0μm、駆動電極対数NS1=NS2=132対、S3はIDT周期λS3=1.952μm、反射器周期λrefS3=1.947μm、開口長LS3=25.0μm、駆動電極対数NS3=66対から成る。また全ての共振器はW/G=1.5で設計されている。
【0046】
図9に比較例(フィルタA)と本実施例(フィルタB)の通過特性特性比較を示す。静電容量の最も大きな並列共振器P2のIDT周期を最も大きくすることによって、通過帯域低周波エッジの挿入損失が大幅に改善できた。またλP2変更前後での挿入損失の低周波側の周波数変化量Xと送信帯域減衰量の周波数変化量Yの差X-Y>0から、角形も改善できた。この時のλP1(λP3)とλP2の差や各静電容量は、要求されるフィルタ特性によって任意に変える事が出来る。またλP1とλP3は等しくなくても良い。
【0047】
(第3実施例)
本実施例は図1の構成を持ち、前記並列共振器P1〜P3のうち、IDT周期が最も小さい並列共振器P3の静電容量が最も小さいフィルタである。P1はIDT周期λP1=2.032μm、反射器周期λrefP1=2.052μm、開長LP1=54.9μm、駆動電極対数NP1=42対、P2はIDT周期λP2=2.032μm、反射器周期λrefP2=2.052μm、開口長LP2=84.0μm、駆動電極対数NP2=84対、P3はIDT周期λP3=2.022μm、反射器周期λrefP3=2.042μm、開口長LP3=54.6μm、駆動電極対数NP3=40対、S1及びS2はIDT周期λS1=λS2=1.952μm、反射器周期λrefS1=λrefS2=1.947μm、開口長LS1=LS2=25.0μm、駆動電極対数NS1=NS2=132対、S3はIDT周期λS3=1.952μm、反射器周期λrefS3=1.947μm、開口長LS3=25.0μm、駆動電極対数NS3=66対から成る。また全ての共振器はW/G=1.5で設計されている。
【0048】
図10に比較例(フィルタA)と本実施例(フィルタB)の通過特性特性比較を示す。静電容量の最も小さな並列共振器P3のIDT周期を最も小さくすることによって、通過帯域低周波エッジの挿入損失および角形が改善できた。この時のλP2(λP3)とλP1の差や各静電容量は、要求されるフィルタ特性によって任意に変える事が出来る。またλP1とλP2は等しくなくても良い。また、λP2>λP1>λP3の条件でも同様な結果が得られる。
【0049】
(第4実施例)
本実施例は図1の構成を持ち、直列共振器S1〜S3のうち最も静電容量の小さな直列共振器S3のIDT周期が最も小さいフィルタである。P1はIDT周期λP1=2.030μm、反射器周期λrefP1=2.050μm、開口長LP1=52.0μm、駆動電極対数NP1=23対、P2はIDT周期λP2=2.060μm、反射器周期λrefP2=2.080μm、開口長LP2=83.3μm、駆動電極対数NP2=76対、P3はIDT周期λP3=2.020μm、反射器周期λrefP3=2.040μm、開口長LP3=52.0μm、駆動電極対数NP3=20対、S1はIDT周期λS1=1.972μm、反射器周期λrefS1=1.967μm、開口長LS1=30.0μm、駆動電極対数NS1=190対、S2はIDT周期λS2=1.972μm、反射器周期λrefS2=1.967μm、開口長LS2=31.0μm、駆動電極対数NS2=123対、S3はIDT周期λS3=1.962μm、反射器周期λrefS3=1.952μm、開口長LS3=30.0μm、駆動電極対数NS3=76対から成る。また全ての共振器はW/G=1.5で設計されている。
【0050】
図11に、比較例(フィルタA)と本実施例(フィルタB)の通過特性特性比較を示す。静電容量の最も小さな直列共振器S3のIDT周期を最も小さくすることによって、通過帯域高周波エッジの挿入損失が大幅に改善できた。またλS3変更前後での挿入損失の高周波側の周波数変化量Xと通過帯域高周波側減衰量の周波数変化量Yの差X−Y>0から、角形も改善できた。この時のλS3とλS1(λS2)の差や各静電容量は、要求されるフィルタ特性によって任意に変える事が出来る。またλS1とλS2は等しくなくても良い。
【0051】
(第5実施例)
本実施例のフィルタは図1の構成を持ち、直列共振器S1〜S3のうち、IDT周期が最も大きい直列共振器S1の静電容量が最も大きいフィルタである。P1はIDT周期λP1=2.030μm、反射器周期λrefP1=2.050μm、開口長LP1=52.0μm、駆動電極対数NP1=23対、P2はIDT周期λP2=2.060μm、反射器周期λrefP2=2.080μm、開口長LP2=83.3μm、駆動電極対数NP2=76対、P3はIDT周期λP3=2.020μm、反射器周期λrefP3=2.040μm、開口長LP3=52.0μm、駆動電極対数NP3=20対、S1はIDT周期λS1=2.012μm、反射器周期λrefS1=2.007μm、開口長LS1=30.4μm、駆動電極対数NS1=190対、S2はIDT周期λS2=1.972μm、反射器周期λrefS2=1.962μm、開口長LS2=31.0μm、駆動電極対数NS2=123対、S3はIDT周期λS3=1.972μm、反射器周期λrefS3=1.962μm、開口長LS3=30.0μm、駆動電極対数NS3=76対から成る。また全ての共振器はW/G=1.5で設計されている。
【0052】
図12に比較例(フィルタA)と本実施例(フィルタB)の通過特性特性比較を示す。静電容量の最も大きな直列共振器S1のIDT周期を最も大きくすることによって、通過帯域高周波エッジの挿入損失及び角形が改善できた。この時のλS1とλS2(λS3)の差や各静電容量は、要求されるフィルタ特性によって任意に変える事が出来る。またλS2とλS3は等しくなくても良い。また、λS3<λS2<λS1の条件でも同様な効果が得られる。
【0053】
上記各実施例では、開口長Lと対数Nにて共振器の静電容量を調節したが、IDTパターン幅WとIDT間ギャップGの比W/Gを変えることによって静電容量を調整(W/Gを小さくすれば静電容量が小さくなる)しても良い。更に、開口長Lと対数N並びにIDTパターン幅WとIDT間ギャップGの比W/Gの両方を変えても良い。
【0054】
図13に、本発明による弾性表面波装置の一構成例の平面図である。420Y-XLiTaO3の圧電基板20上に、Al合金の電極が形成されている。勿論、他の圧電基板や他の電極材料を用いても同様な効果が得られる。なお、図13は単一の圧電基板20上に直列共振器S1〜S3の電極及び並列共振器P1〜P3が形成された弾性表面波装置を示したもので、電極パターンは上記条件に合致するように厳密に図示されたものではない。
【0055】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を添付図面を参照して説明した。本発明はこれらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において様々な実施の形態や変形例を含む。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、共振器を複数段ラダー型に接続した弾性表面波装置の挿入損失及び角形性が同時に改善された弾性表面波装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】弾性表面波装置の一構成例を示す図である。
【図2】従来の設計手法におけるフィルタ特性を示す図である。
【図3】共振器に関するパラメータの一部を示す図である。
【図4】櫛形駆動電極の周期と反射電極の周期との関係を示す図である。
【図5】直列共振器の通過特性を示す図である。
【図6】並列共振器の通過特性を示す図である。
【図7】本発明の第1実施例の弾性表面波装置を示す図である。
【図8】比較例と第1実施例のフィルタ特性を示す図である。
【図9】比較例と第2実施例のフィルタ特性を示す図である。
【図10】比較例と第3実施例のフィルタ特性を示す図である。
【図11】比較例と第4実施例のフィルタ特性を示す図である。
【図12】比較例と第5実施例のフィルタ特性を示す図である。
【図13】本発明の弾性表面波装置の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
10 櫛形駆動電極
12、14 反射電極
20 圧電基板
S1、S2、S3、S4 直列共振器
P1、P2、P3 並列共振器
Claims (11)
- 弾性表面波共振器をラダー型に複数段接続した弾性表面波装置において、並列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上かつ直列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上持ち、櫛形駆動電極の両側に設置された反射電極の周期が当該櫛形駆動電極の周期と異なり、並列共振器の静電容量を2種類以上かつ直列共振器の静電容量を2種類以上持ち、
前記並列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる並列共振器は、櫛形駆動電極の電極指幅と隣り合う電極指間のギャップとの比が異なることを特徴とする弾性表面波装置。 - 弾性表面波共振器をラダー型に複数段接続した弾性表面波装置において、並列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上かつ直列共振器の櫛形駆動電極の周期を2種類以上持ち、櫛形駆動電極の両側に設置された反射電極の周期が当該櫛形駆動電極の周期と異なり、並列共振器の静電容量を2種類以上かつ直列共振器の静電容量を2種類以上持ち、
前記直列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる直列共振器は、櫛形駆動電極の電極指幅と隣り合う電極指間のギャップとの比が異なることを特徴とする弾性表面波装置。 - 前記並列共振器のうち、最も静電容量の大きな並列共振器の櫛形駆動電極の周期が最も大きいことを特徴とする請求項1又は2記載の弾性表面波装置。
- 前記直列共振器のうち、最も静電容量の小さな直列共振器の櫛形駆動電極の周期が最も小さいことを特徴とする請求項1又は2記載の弾性表面波装置。
- 前記並列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が最も小さい並列共振器の静電容量が最も小さいことを特徴とする請求項1又は2記載の弾性表面波装置。
- 前記直列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が最も大きい直列共振器の静電容量が最も大きいことを特徴とする請求項1又は2記載の弾性表面波装置。
- 前記並列共振器のうち、任意の2つの並列共振器の静電容量をそれぞれCpa、Cpbとし、櫛形電極周期をそれぞれλpa、λpbとしたときに、Cpa>Cpbならばλpa>λpbであることを特徴とする請求項1又は2記載の弾性表面波装置。
- 前記直列共振器のうち、任意の2つの直列共振器の静電容量をそれぞれCsa、Csbとし、櫛形電極周期をそれぞれλsa、λsbとしたときに、Csa>Csbならばλsa>λsbであることを特徴とする請求項1又は2記載の弾性表面波装置。
- 前記並列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる並列共振器は、櫛形駆動電極の開口長と駆動電極対数の少なくとも一方が異なることを特徴とする請求項11又は2記載の弾性表面波装置。
- 前記直列共振器のうち、櫛形駆動電極の周期が異なる直列共振器は、櫛形駆動電極の開口長と駆動電極対数の少なくとも一方が異なることを特徴とする請求項1又は2記載の弾性表面波装置。
- 前記弾性表面波装置は圧電基板を有し、前記並列共振器及び前記直列共振器の各々の櫛形駆動電極と反射電極とは前記圧電基板上に形成されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項記載の弾性表面波装置。
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