JP4412326B2 - バランス型ｓａｗフィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、平衡−不平衡変換機能を有するバランス型ＳＡＷフィルタに関し、特に、５ＩＤＴ型の第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部が二段縦続接続された構造を有するバランス型ＳＡＷフィルタに関する。
例えば携帯電話機などの移動体通信機器において、帯域フィルタとして、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタが広く用いられている。特に、携帯電話機などの小型化及び高性能化にともなって、アンテナ端子に接続されるＲＦ段の帯域フィルタとして、平衡−不平衡変換機能を有する、いわゆるバランス型ＳＡＷフィルタが用いられてきている。この種のバランス型ＳＡＷフィルタの一例が、下記の特許文献１に開示されている。
図３に示すように、特許文献１に記載のバランス型ＳＡＷフィルタ１００では、第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部１０１，１０２が縦続（カスケード）接続されている。第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部１０１は、表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第５のＩＤＴ１１１〜１１５を有する。ＩＤＴ１１１〜１１５が設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器１１６，１１７が配置されている。
同様に、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ１０２は、表面波伝搬方向に沿って配置された第６〜第１０のＩＤＴ１２１〜１２５と、反射器１２６，１２７とを有する。
ここでは、第２，第４のＩＤＴ１１２，１１４の一端が共通接続され、不平衡端子１３１に接続されている。また、第１，第３，第５のＩＤＴの一端が共通接続されている。第１のＩＤＴ１１１の他端は、第１の配線ライン１４１により、第６のＩＤＴ１２１に接続されている。同様に、第３，第５のＩＤＴ１１３，１１５は、第２，第３の配線ライン１４２，１４３により、第８，第１０のＩＤＴ１２３，１２５に接続されている。他方、第７のＩＤＴ１２２の一端が、第１の平衡端子１３２に接続されており、ＩＤＴ１２２の他端は、ＩＤＴ１２４の一端と共通接続されている。ＩＤＴ１２４の他端が第２の平衡端子１３３に接続されている。特許文献１に記載のＳＡＷフィルタ１００では、上記構成を有するため、小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくし得るとされている。
特開２０００−９１８８３号公報
しかしながら、バランス型ＳＡＷフィルタ１００では、５ＩＤＴ型の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部１０１，１０２が縦続接続されているが、上記第１〜第３の配線ライン１４１〜１４３に、同位相の信号が流れることとなる。
他方、第２の平衡端子１３３と第９のＩＤＴ１２４とを電気的に接続している配線ライン１４４は、図３に示すように、第２，第３の配線ライン１４２，１４３の間から第１，第２の配線ライン１４１，１４２が設けられている部分を越えて外側に引き出されている。また、第１の平衡端子１３２と第７のＩＤＴ１２２とを接続している配線ライン１４５は、第１〜第３の配線ライン１４１〜１４３が設けられている領域とは隔てられた領域に配置されている。
従って、第１〜第３の配線ライン１４１〜１４３と第１，第２の平衡端子１３２，１３３との間の浮游容量に基づく直達波が大きく、この大きな直達波が平衡端子１３２，１３３に加わっていた。また、平衡端子１３３に加わる直達波の大きさが、平衡端子１３２に加わる直達波の大きさよりもかなり大きくならざるを得なかった。そのため、平衡端子１３２，１３３間の平衡度が悪いという問題があった。
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、５ＩＤＴ型の第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部を二段縦続接続してなるバランス型ＳＡＷフィルタにおいて、小型化及び挿入損失の低減を図り得るだけでなく、２つの平衡端子に加わる直達波の影響を低減することが可能とされているバランス型ＳＡＷフィルタを提供することにある。
本発明は、不平衡端子と、第１，第２の平衡端子とを有するバランス型ＳＡＷフィルタであって、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第５のＩＤＴとを備え、前記第２，第４のＩＤＴが不平衡端子に接続されており、中央の第３のＩＤＴが、一対のバスバーの内の一方のバスバーを分割することにより設けられた第１，第２の分割ＩＤＴ部を有する第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部と、前記圧電基板上において、表面波伝搬方向に沿って配置された第６〜第１０のＩＤＴを有し、前記第７，第９のＩＤＴがそれぞれ第１，第２の平衡端子に接続されており、中央の第８のＩＤＴが、一対のバスバーの内の一方のバスバーを分割することにより設けられた第１，第２の分割ＩＤＴ部を有する第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部とを備え、前記第１のＩＤＴと、第６のＩＤＴとを接続している第１の配線ラインと、前記第３のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部と、第８のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部を接続している第２の配線ラインと、前記第３のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部と、第８のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部とを接続している第３の配線ラインと、前記第５のＩＤＴと第１０のＩＤＴとを接続している第４の配線ラインとをさらに備え、前記第１，第３の配線ラインを伝送している電気信号の位相と、前記第２，第４の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが１８０度異なるように第１〜第１０のＩＤＴが設けられていることを特徴とする。
本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタのある特定の局面では、前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の第３のＩＤＴの前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部と、前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の第８のＩＤＴの前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部とが接地されている。
本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタの他の特定の局面では、前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第３のＩＤＴの前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部と、前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部とが、電気的に浮かされている。
本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタでは、５ＩＤＴ型の第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部と、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部が二段縦続接続されている構成において、第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の中央の第３のＩＤＴ及び第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の中央の第８のＩＤＴが、それぞれ、表面波伝搬方向に沿って分割された第１，第２の分割ＩＤＴ部を有する。そして、上記第１のＩＤＴと第６のＩＤＴとを接続している第１の配線ライン、及び第３のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部と、第８のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部とを接続している第３の配線ラインを伝送される電気信号の位相と、第３のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部と第８のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部とを接続している第２の配線ライン及び第５のＩＤＴと第１０のＩＤＴとを接続している第４の配線ラインにおいて、伝送される電気信号の位相とが１８０度異なっている。
よって、第１の平衡端子に接続されているＩＤＴと、該ＩＤＴと隣り合うＩＤＴとの隣り合う最外側電極指の極性関係が、第２の平衡端子に接続されているＩＤＴと、該ＩＤＴの隣りのＩＤＴとの隣り合う最外側電極指の極性関係と同じとされているため、第１，第２の平衡端子間の平衡度が良好になる。
本発明において、第１のＳＡＷフィルタ部の第３のＩＤＴの第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部と、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の第８のＩＤＴの第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部とが接地されている場合には、ＩＤＴのアースが強化され挿入損失を小さくすることができる。
前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第３のＩＤＴの前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部と、前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部とが、電気的に浮かされている場合には、第３，第８のＩＤＴの端部においてアースパッドを設ける必要がないので、圧電基板を小さくすることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係るバランス型ＳＡＷフィルタの模式的平面図である。 図２は、図１に示したバランス型ＳＡＷフィルタの減衰量周波数特性を示す図である。 図３は、従来のバランス型ＳＡＷフィルタの一例を示す模式的平面図である。
符号の説明
１…バランス型ＳＡＷフィルタ
２…圧電基板
３…第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部
４…第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部
５…不平衡端子
６，７…第１，第２の平衡端子
１１〜１５…第１〜第５のＩＤＴ
１３ａ，１３ｂ…第１，第２の分割ＩＤＴ部
１３ｃ，１３ｄ…バスバー部
１６〜２０…第６〜第１０のＩＤＴ
１８ａ，１８ｂ…第１，第２の分割ＩＤＴ部
１８ｃ，１８ｄ…バスバー部
２１ａ，２１ｂ…反射器
２２ａ，２２ｂ…反射器
３１〜３４…第１〜第４の配線ライン
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
図１は、本発明の一実施形態に係るバランス型ＳＡＷフィルタの模式的平面図である。本実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタ１は、ＥＧＳＭ方式の受信用帯域フィルタとして用いられるものである。なお、ＥＧＳＭ受信用帯域フィルタの通過帯域は９２５〜９６０ＭＨｚである。
バランス型ＳＡＷフィルタ１は、圧電基板２を用いて構成されている。本実施形態では、圧電基板２は、４０±５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ3基板により構成されている。
もっとも、本発明では、圧電基板として、他の結晶角の圧電単結晶基板を用いてもよく、また、圧電セラミック基板を用いてもよい。他の圧電単結晶基板としては、例えば、６４°〜７２°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3基板や４１°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ3基板などを挙げることができる。
圧電基板２上に、後述する複数の電極を形成することにより、第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３と、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４とが構成されている。第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４は二段縦続接続されている。
第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３では、圧電基板２上に、表面波伝搬方向に沿って第１〜第５のＩＤＴ１１〜１５が配置されている。ＩＤＴ１１〜１５が設けられている領域の両側に反射器２１ａ，２１ｂが配置されている。
第２のＩＤＴ１２及び第４のＩＤＴ１４の一端が共通接続されて不平衡端子５に接続されている。ＩＤＴ１２，１４の他端は接地されている。第１，第５のＩＤＴ１１，１５の一端は接地されており、他端は後述する第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４の第６のＩＤＴ１６及び第１０のＩＤＴ２０に電気的に接続されている。
中央の第３のＩＤＴ１３は、表面波伝搬方向に沿って二分割されている。すなわち、表面波伝搬方向に沿って配置された第１の分割ＩＤＴ部１３ａ及び第２の分割ＩＤＴ部１３ｂを有する。ここでは、ＩＤＴ１３の一対のバスバーの内一方のバスバーは共通されており、他方のバスバーが分割されて、分割ＩＤＴ部１３ａ，１３ｂが形成されている。すなわち、バスバーの分割により形成された一方のバスバー部１３ｃが配置されている部分が第１の分割ＩＤＴ部１３ａを構成しており、他方のバスバー部１３ｄが配置されている部分が第２の分割ＩＤＴ部１３ｂを構成している。
上記バスバー部１３ｃ，１３ｄは、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４側に位置するように配置されている。
なお、本実施形態では、第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３における表面波伝搬方向と、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４における表面波伝搬方向とが平行とされている。
第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４は、表面波伝搬方向に沿って配置された第６〜第１０のＩＤＴ１６〜２０を有する。ＩＤＴ１６〜２０が設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器２２ａ，２２ｂが配置されている。前述したように、第６及び第１０のＩＤＴ１６，２０の一端が、それぞれ、第１，第４の配線ライン３１，３４により、第１，第５のＩＤＴ１１，１５に電気的に接続されている。
他方、第７，第９のＩＤＴ１７，１９の各一端は接地されており、他端が、それぞれ、第１の平衡端子６及び第２の平衡端子７に電気的に接続されている。すなわち、バランス型ＳＡＷフィルタ１は、不平衡端子５と、第１，第２の平衡端子６，７とを有する平衡−不平衡変換機能を有するバランス型ＳＡＷフィルタである。
第８のＩＤＴ１８は、第３のＩＤＴ１３と同様に、表面波伝搬方向に二分割されている。すなわち、ＩＤＴ１８は、第１，第２の分割ＩＤＴ部１８ａ，１８ｂを有する。ここでも、一方のバスバーを二分割することにより、分割ＩＤＴ部１８ａ，１８ｂが構成されている。
第１の分割ＩＤＴ部１８ａのバスバー部１８ｃと、第２の分割ＩＤＴ部１８ｂのバスバー部１８ｄとが図示のようにギャップを隔てて分離されている。上記バスバー部１８ｃ，１８ｄは、ＩＤＴ１８において第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３側に配置されている。
言い換えれば、ＩＤＴ１３と、ＩＤＴ１８とは、第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４間のスペースを隔てて、バスバー部１３ｃ，１３ｄと、バスバー部１８ｃ，１８ｄとが対向するように配置されている。そして、第３のＩＤＴ１３の第１の分割ＩＤＴ部１３ａが、第２の配線ライン３２により、第８のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部１８ａに電気的に接続されている。また、第３のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部１３ｂが、第３の配線ライン３３により、第８のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部１８ｂに電気的に接続されている。
上記ＩＤＴ１１〜１５，１６〜２０、反射器２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ及び配線ライン３１〜３４は、適宜の電極材料を用いて形成され得るが、本実施形態では、Ａｌにより形成されている。
なお、本実施形態では、ＩＤＴ同士が隣り合う部分において双方のＩＤＴの端部に狭ピッチ電極指部Ｎが形成されている。例えば、ＩＤＴ１１とＩＤＴ１２とが隣り合う部分では、ＩＤＴ１１のＩＤＴ１２側端部近傍の複数本の電極指のピッチが、残りの電極指のピッチよりも小さくされている。この相対的にピッチが小さい複数の電極指が設けられている部分が、狭ピッチ電極指部Ｎである。
従って、ＩＤＴ１３では、両側にＩＤＴ１２，１４が配置されているため、ＩＤＴ１３では、ＩＤＴ１２側端部及びＩＤＴ１４側端部の双方の狭ピッチ電極指部Ｎが設けられている。他のＩＤＴ同士が隣り合っている部分においても、双方のＩＤＴに狭ピッチ電極指部Ｎが設けられている。
狭ピッチ電極指部Ｎを設けることにより、ＩＤＴ間の不連続性を緩和することができる。また、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４では、帯域特性を得るために、一次モード及び三次モードと、ＩＤＴとＩＤＴとの間の間隔に依存する共振点を有する共振モードの３つの共振モードを結合することにより得られている。上記狭ピッチ電極指部Ｎを設けることにより、さらにＩＤＴ間の間隔を調整することにより、広帯域のフィルタ特性を得ることができる。もっとも、本発明においては、狭ピッチ電極指部Ｎは必ずしも設けられずともよい。
不平衡端子５におけるインピーダンスは５０Ω、平衡端子６，７におけるインピーダンスは、１５０Ωとなるように設定されている。
本実施形態の特徴は、上記第１，第３の配線ライン３１，３３を伝送する電気信号の位相に対し、第２，第４の配線ライン３２，３４を伝送する信号の位相が１８０度異なるように、ＩＤＴ１１〜１５，１６〜２０が配置されていることにある。それによって、第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４を二段縦続接続したバランス型ＳＡＷフィルタ１において、第１，第２の平衡端子６，７に伝送される電気信号における直達波に由来する成分を著しく小さくすることが可能となる。
従って、平衡端子６，７から出力される信号を、例えば後段に接続される平衡型ミキサーＩＣにより差動増幅した場合、該ミキサーＩＣから出力される信号における同相信号の位相を極めて小さくすることが可能となる。これを具体的な実験例に基づき説明する。
以下の要領で、圧電基板２上に、ＩＤＴ１１〜１５及び反射器２１ａ，２１ｂを形成した。
電極指交叉幅：１５０μｍ
ＩＤＴ１１〜１５の電極指の本数：ＩＤＴ１１〜１５の順に２５（４）／（４）２８（４）／（４）４２（４）／（４）２８（４）／（４）２５。但し、括弧内は狭ピッチ電極指部Ｎにおける電極指の本数であり、括弧外の本数は狭ピッチ電極指部以外の電極指の本数を意味するものとする。例えば、ＩＤＴ１１は、２５（４）であるため、狭ピッチ電極指部以外の２５本の電極指と、４本の電極指からなる狭ピッチ電極指部を有することを意味し、ＩＤＴ１２では、一方端部に４本の電極指を有する狭ピッチ電極指部Ｎを有し、中央に２８本の電極指を有し、反対側の端部に４本の電極指を有する狭ピッチ電極指部が構成されていることを意味する。
反射器の電極指の本数：８０本
メタライゼーションレシオ：０．７０
電極膜厚：０．０８２λＩ（但し、λＩは、狭ピッチ電極指部Ｎ以外の電極指のピッチで定まる波長）
なお、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４のＩＤＴ１６〜２０及び反射器２２ａ，２２ｂの仕様は、第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３のＩＤＴ１１〜１５及び反射器２１ａ，２１ｂの仕様と同様とした。
もっとも、図１に示されているように、ＩＤＴ１１〜１３，１５と、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４のＩＤＴ１６〜１８，２０とは、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４間の中心を通り、表面波伝搬方向と平行に延びる仮想中心線を介して対称に構成されている。なお、第４のＩＤＴ１４と、第９のＩＤＴ１９とは、上記仮想中心線を介して対称とはされていない。
上記のようにして構成された本実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタ１の減衰量周波数特性を図２に示す。図２に示すように、通過帯域内の最大挿入損失は１．６６ｄＢと小さかった。
本実施形態の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタでは、上記のように通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
また、例えば、図１において、ＩＤＴ１６とＩＤＴ１７との隣り合う最外電極指の極性は−と＋、ＩＤＴ１７とＩＤＴ１８とでは−と−、ＩＤＴ１８とＩＤＴ１９とでは−と−、ＩＤＴ１９とＩＤＴ２０とでは＋と−となる。
従って、第１の平衡端子６に接続されているＩＤＴ１６，１８と、該ＩＤＴ１６，１８と隣り合うＩＤＴ１７との隣り合う最外側電極指の極性関係が、第２の平衡端子７に接続されているＩＤＴ１８，２０と、該ＩＤＴ１８，２０の隣りのＩＤＴ１９との隣り合う最外側電極指の極性関係と同じとされているため、第１，第２の平衡端子６，７間の平衡度が良好になる。
なお、上記実施形態では、第３のＩＤＴ１３の第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部と、第８のＩＤＴ１８の第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部とが接地されていたが、これらの端部は電気的に浮かされていてもよい。上記各端部が電気的に浮かされている場合には、第３，第８のＩＤＴの端部においてアースパッドを設ける必要がないので、圧電基板を小さくすることができる。

Claims (3)

  1. 不平衡端子と、第１，第２の平衡端子とを有するバランス型ＳＡＷフィルタであって、
    圧電基板と、
    前記圧電基板上に形成されており、表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第５のＩＤＴとを備え、前記第２，第４のＩＤＴが不平衡端子に接続されており、中央の第３のＩＤＴが、一対のバスバーの内の一方のバスバーを分割することにより設けられた第１，第２の分割ＩＤＴ部を有する第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部と、
    前記圧電基板上において、表面波伝搬方向に沿って配置された第６〜第１０のＩＤＴを有し、前記第７，第９のＩＤＴがそれぞれ第１，第２の平衡端子に接続されており、中央の第８のＩＤＴが、一対のバスバーの内の一方のバスバーを分割することにより設けられた第１，第２の分割ＩＤＴ部を有する第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部とを備え、
    前記第１のＩＤＴと、第６のＩＤＴとを接続している第１の配線ラインと、
    前記第３のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部と、第８のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部を接続している第２の配線ラインと、
    前記第３のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部と、第８のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部とを接続している第３の配線ラインと、
    前記第５のＩＤＴと第１０のＩＤＴとを接続している第４の配線ラインとをさらに備え、
    前記第１，第３の配線ラインを伝送している電気信号の位相と、前記第２，第４の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが１８０度異なるように第１〜第１０のＩＤＴが設けられていることを特徴とする、バランス型ＳＡＷフィルタ。
  2. 前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の第３のＩＤＴの前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部と、前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の第８のＩＤＴの前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部とが接地されていることを特徴とする、請求項１に記載のバランス型ＳＡＷフィルタ。
  3. 前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第３のＩＤＴの前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部と、前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部に接続されていない側の端部とが、電気的に浮かされていることを特徴とする、請求項１に記載のバランス型ＳＡＷフィルタ。
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