JP4867997B2 - 弾性波装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば帯域フィルタとして用いられる弾性波装置に関し、より詳細には、第１，第２の弾性波フィルタ部が縦続接続されている共振子型の弾性波装置に関する。

携帯電話機の送信側で用いられる帯域フィルタでは、受信側通過帯域において大きな減衰量を有することが強く求められている。他方、ＰＣＳ（Personal Communicasion System）などのシステムでは、送信帯域と受信帯域との間隔が狭いため、通過帯域における挿入損失が十分小さく、かつ通過帯域近傍における阻止域において大きな減衰量を有することが強く求められており、そのため、フィルタ特性の急峻性が求められている。

下記の特許文献１には、通過帯域高域側における通過帯域近傍の阻止域における減衰量を高め得る弾性表面波装置が開示されている。図１７は、特許文献１に開示されている弾性表面波装置を示す模式的平面図である。

弾性表面波装置１００１は、圧電基板１００２を有する。圧電基板１００２上に図示の電極構造を形成することにより、縦結合共振子型の第１，第２の弾性表面波フィルタ部１００３，１００４が２段縦続接続されている弾性表面波装置が構成されている。

すなわち、第１，第２の弾性表面波フィルタ部１００３，１００４が縦続接続されている。

第１の弾性表面波フィルタ部１００３は、第１のＩＤＴ１００３ａと、第１のＩＤＴ１００３ａの表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴ１００３ｂ，１００３ｃとを有する。ＩＤＴ１００３ａ〜１００３ｃが配置されている部分の表面波伝搬方向両側に反射器１００３ｄ，１００３ｅが配置されている。

第２の弾性表面波フィルタ部１００４は、同様に、第１のＩＤＴ１００４ａと、第１のＩＤＴ１００４ａの表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴ１００４ｂ，１００４ｃと、反射器１００４ｄ，１００４ｅとを有する。ここでは、第１の弾性表面波フィルタ部１００３の第１のＩＤＴ１００３ａの一端が入力電極パッド１００５に接続されており、他端がアース電極パッド１００６に電気的に接続されている。また、第２，第３のＩＤＴ１００３ｂ，１００３ｃの各一端が接続電極１００７により共通接続されている。ＩＤＴ１００３ｂの他端は第１の信号ライン１００８に接続されており、第３のＩＤＴ１００３ｃの他端は、第２の信号ライン１００９に接続されている。そして、第１，第２の弾性表面波フィルタ部１００３，１００４間には、弾性表面波共振子１０１０が構成されている。弾性表面波共振子１０１０は、ＩＤＴと、ＩＤＴの両側に配置された第１，第２の反射器とを有する。

第１の信号ライン１００８及び第２の信号ライン１００９は、弾性表面波共振子１０１０のＩＤＴの一端に接続されている。また、弾性表面波共振子１０１０のＩＤＴの他端には、第３，第４の信号ライン１０１１，１０１２が接続されている。第３の信号ライン１０１１は、第２の弾性表面波フィルタ部１００４の第２のＩＤＴ１００４ｂの一端に接続されている。第４の信号ライン１０１２は、第３のＩＤＴ１００４ｃの一端に接続されている。第２，第３のＩＤＴ１００４ｂ，１００４ｃの各他端は接続電極１０１３により共通接続されている。そして、中央の第１のＩＤＴ１００４ａの一端がアース電極パッド１０１４に、他端が出力電極パッド１０１５に接続されている。

弾性表面波装置１００１では、上記弾性表面波共振子１０１０の反共振点におけるインピーダンス特性を利用することにより、通過帯域高域側における減衰量を大きくすることができ、かつ通過帯域高域側フィルタ特性の急峻性を高めることができるとされている。
特開２０００−３４９５９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波装置１００１では、第１，第２の弾性表面波フィルタ部１００３，１００４間に弾性表面波共振子１０１０を直列に接続しなければならないため、第１，第２の弾性表面波フィルタ部１００３，１００４間に十分大きなスペースを設けなければならなかった。すなわち、第１，第２の弾性表面波フィルタ部１００３，１００４間に、弾性表面波共振子１０１０を配置し、第１，第２の弾性表面波フィルタ部１００３，１００４と弾性表面波共振子１０１０とを信号ライン１００８，１００９，１０１１，１０１２等により接続し、かつアース電極パッド１００６，１０１４とを配置しなければならないため、段間に大きなスペースを必要としていた。そのため、弾性表面波装置１００１では、小型化が困難であった。

なお、このようなレイアウト上の問題を解決するには、第１，第２の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ部を２段縦続接続した構造において、入力端子または出力端子の一方と、第１または第２の弾性表面波フィルタ部との間に直列に弾性表面波共振子を接続する構成が考えられる。しかしながら、そのような構成では、入力端子から第１の弾性表面波フィルタ部までの構成と、第２の弾性表面波フィルタ部から出力端子までの構成との対称性が損なわれる。すなわち、入力側の構成と出力側の構成とが非対称となるため、インピーダンス整合を図るには、各段の弾性表面波フィルタ部の設計を工夫しなければならない。しかしながら、このような構成において、第１，第２の弾性表面波フィルタ部の具体的な設計方法は知られていなかった。

また、近年、弾性表面波装置に代わり、弾性境界波を利用した弾性境界波装置が種々提案されている。弾性境界波装置においても、同様の電極構造を採用してフィルタ特性を改善するための第１，第２の弾性波フィルタ部の具体的な設計方法は知られていなかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、第１，第２の縦結合共振子型の弾性波フィルタ部を縦続接続してなり、一方の弾性波フィルタ部と入力端子または出力端子との間に弾性波共振子が直列に接続されている構成を備え、小型化を進めることができ、かつ通過帯域高域側近傍における阻止域において十分大きな減衰量を有し、かつフィルタ特性の急峻性が高められている弾性波装置を提供することにある。

本発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された第１のＩＤＴと、第１のＩＤＴの表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴと、第１〜第３のＩＤＴが設けられている部分の表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とをそれぞれ有している縦結合共振子型の第１，第２の弾性波フィルタ部と、前記圧電基板上に形成された弾性波共振子とを備え、前記第１，第２の弾性波フィルタ部の第２のＩＤＴ同士が電気的に接続され、かつ第３のＩＤＴ同士が電気的に接続されることにより、前記第１，第２の弾性波フィルタ部が縦続接続されており、前記第１の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴの前記第２の弾性波フィルタ側とは反対側の端部に前記弾性波共振子が接続されており、前記第１の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴの電極指の本数をＮＡ、第２，第３のＩＤＴの電極指の本数をＮＢとしたとき、２．６≦ＮＡ／ＮＢ≦３．５とされており、前記第１，第２の弾性波フィルタ部の反射器のストップバンドの終点周波数をｆＢ、前記弾性波共振子の反共振周波数をｆａとしたとき、０．９９５≦ｆＢ／ｆａ≦１．０１０とされていることを特徴とする、弾性波装置が提供される。

好ましくは、上記本発明の弾性波装置が２個備えられ、該２個の弾性波装置を第１，第２の弾性波装置としたときに、第１，第２の弾性波装置の一方端部が共通接続され、不平衡端子に接続されており、第１の弾性波装置の他方端部が第１の平衡端子に、第２の弾性波装置の他方端部が第２の平衡端子に接続されており、第１の弾性波装置における入力信号に対する出力信号の位相に対して、第２の弾性波装置における入力信号に対する出力信号の位相が１８０°異なるように第１，第２の弾性波装置の第１〜第３のＩＤＴ電極が構成されている。この場合には、小型化を進めることができ、通過帯域高域側における阻止域の減衰量が大きく、かつフィルタ特性の急峻性が高められているだけでなく、平衡−不平衡変換機能を有する弾性波装置を提供することができる。

本発明においては、好ましくは、前記第１の弾性波フィルタ部の前記第１のＩＤＴが前記弾性波共振子を介して不平衡端子に接続されており、前記第２の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴの一端が第１の平衡端子に、他端が第２の平衡端子に接続されており、不平衡端子から第１の平衡端子に流れる信号の位相と、不平衡端子から第２の平衡端子に流れる信号の位相が１８０°異なるように第１，第２の弾性波フィルタ部の第１〜第３のＩＤＴが構成されている。

この場合においても、小型化を進めることができ、通過帯域高域側における阻止域の減衰量が大きく、かつフィルタ特性の急峻性が高められているだけでなく、平衡−不平衡変換機能を有する弾性波装置を提供することができる。

本発明においては、好ましくは、前記第１の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴ部の一端が前記弾性波共振子を介して不平衡端子に接続されており、前記第２の弾性波フィルタ部の前記第１のＩＤＴが、弾性波伝搬方向に２分割することにより設けられた第１，第２の分割ＩＤＴ部を有し、第１，第２分割ＩＤＴ部が、それぞれ、第１，第２の平衡端子に接続されており、不平衡端子から第１の平衡端子に流れる信号の位相に対し、不平衡端子から第２の平衡端子に流れる信号の位相は１８０°異なるように、第１，第２の弾性波フィルタ部の第１〜第３のＩＤＴが構成されている。

この場合には、小型化を進めることができ、通過帯域高域側における阻止域の減衰量が大きく、かつフィルタ特性の急峻性が高められているだけでなく、平衡−不平衡変換機能を有する弾性波装置を提供することができる。

また、本発明の弾性波装置を２個備えた構造において、該２個の弾性波装置を第１，第２の弾性波装置としたときに、第１，第２の弾性波装置の各一方端部が共通接続され、第１の不平衡端子に接続されており、各他方端部が共通接続され、第２の不平衡端子に接続されていてもよい。この場合には、本発明に従って、小型化を進めることができ、かつ通過帯域高域側における減衰量を十分大きくすることができ、さらにフィルタ特性の急峻性を高め得るだけでなく、不平衡入出力型の弾性波装置を提供することが可能となる。

本発明に係る弾性波装置では、弾性表面波が用いられて弾性表面波装置が構成されてもよく、あるいは弾性境界波を利用して、弾性境界波装置が構成されてもよい。
（発明の効果）

本発明に係る弾性波装置では、圧電基板上に縦結合共振子型の第１，第２の弾性波フィルタ部と、弾性波共振子とが構成されており、第１，第２の弾性波フィルタ部の第２のＩＤＴ同士及び第３のＩＤＴ同士が電気的に接続されて、第１，第２の弾性波フィルタ部が縦続接続されており、弾性波共振子は、第１の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴの第２の弾性波フィルタ部とは反対側の端部に接続されているので、すなわち弾性波共振子は段間には接続されていないので、段間に大きなスペースを必要としない。従って、弾性波装置の小型化を進めることができる。

しかも、第１の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴの電極指の本数をＮＡ、第２，第３のＩＤＴの電極指の本数をＮＢとしたときに、２．６≦ＮＡ／ＮＢ≦３．５とされており、かつ第１，第２の弾性波フィルタ部の反射器のストップバンドの終点周波数をｆＢ、弾性波共振子の反共振周波数をｆａとしたとき、０．９９５≦ｆＢ／ｆａ≦１．０１０とされているので、通過帯域高域側近傍における阻止域において、十分大きな減衰量を得ることができ、かつフィルタ特性の急峻性を高めることができる。

これは、弾性波共振子が接続される第１の弾性波フィルタ部において、第１のＩＤＴの電極指の本数と第２，第３のＩＤＴの電極指の本数との比を上記特定の範囲とすることにより、阻止域における応答を抑制することかでき、さらに反射器のストップバンド位置を上記特定の周波数位置とすることにより、反射効率が低くなる位置すなわちストップバンドの終点を弾性波共振子の反共振周波数付近に位置させることにより、通過帯域高域側におけるフィルタ特性の急峻性と、通過帯域高域側近傍の阻止域における減衰量の拡大が図られることによると考えられる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図２は、第１の実施形態の弾性表面波装置のフィルタ特性を示す図である。 図３は、第１の実施形態の弾性表面波装置におけるＩＤＴの電極指の本数比ＮＡ／ＮＢによる通過帯域高域側の急峻性の変化を示す図である。 図４は、第１の実施形態の弾性表面波装置におけるＩＤＴの電極指の本数比ＮＡ／ＮＢによる通過帯域高域側の阻止域の減衰量の変化を示す図である。 図５は、第１の実施形態の弾性表面波装置におけるＩＤＴの電極指の本数比ＮＡ／ＮＢと、ＩＤＴの電極指の本数比ＮＣ／ＮＢとの関係を示す図である。 図６は、第１の実施形態において、第１，第２の弾性表面波フィルタ部の反射器の反射特性を示す図である。 図７は、弾性表面波フィルタ部の反射器のストップバンドと、弾性表面波装置の減衰量周波数特性及び弾性表面波共振子のみの減衰量周波数特性との関係を示す図である。 図８は、比ｆＢ／ｆａと通過帯域高域側のフィルタ特性の急峻性との関係を示す図である。 図９は、比ｆＢ／ｆａと、通過帯域高域側の阻止域における減衰量との関係を示す図である。 図１０は、第２の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１１は、第２の実施形態の変形例に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１２は、第３の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１３は、第４の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１４は、第５の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１５は、第６の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１６は、本発明が適用される弾性境界波装置の積層構造を模式的に示す略図的正面断面図である。 図１７は、従来の弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。

符号の説明

１…弾性表面波装置
２…圧電基板
３…第１の弾性表面波フィルタ部
４…第２の弾性表面波フィルタ部
５…弾性表面波共振子
５Ａ…弾性表面波共振子
６…入力端子
７…出力端子
８…第１の信号ライン
９…第２の信号ライン
１１〜１３…第１〜第３のＩＤＴ
１４，１５…反射器
２１〜２３…第１〜第３のＩＤＴ
２１Ａ，２１Ｂ…分割ＩＤＴ部
２４，２５…反射器
５１…弾性表面波装置
５２…不平衡端子
５３，５４…第１，第２の弾性表面波装置
５５，５６…第１，第２の平衡端子
６１…弾性表面波装置
６２，６３…第１，第２の弾性表面波装置
７１…弾性表面波装置
７２，７３…第１，第２の弾性表面波装置
８１…弾性表面波装置
９１…弾性表面波装置
１０１…弾性表面波装置
１０２，１０３…第１，第２の弾性表面波装置
１０４…不平衡入力端子
１０５…不平衡出力端子
１１１…弾性境界波装置
１１２…第１の媒質
１１３…第２の媒質
１１４…電極構造

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、本発明の第１の実施形態に係る弾性表面波装置の模式的平面図である。

本実施形態の弾性表面波装置１は、ＰＣＳ送信用フィルタとして用いられる帯域フィルタである。ＰＣＳ送信用帯域フィルタの通過帯域は１８５０〜１９１０ＭＨｚであり、通過帯域の高域側の減衰域中には、受信側通過帯域が存在する。この受信側通過帯域は１９３０〜１９９０ＭＨｚである。従って、送信側通過帯域の高域側近傍の減衰域において、大きな減衰量を有することが求められる。

弾性表面波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、４０±５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板からなる。

圧電基板２上に、Ａｌ電極により図示の電極構造が形成されている。もっとも、電極材料は、Ａｌに限らず、Ａｌを主体とする合金、あるいは他の適宜の金属もしくは合金を用いることができる。

圧電基板２上に形成されている電極構造により、第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４と、弾性表面波共振子５とが形成されている。

第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４は、いずれも３ＩＤＴ型の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタである。第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部３は、第１のＩＤＴ１１と、第１のＩＤＴ１１の表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴ１２，１３とを有する。第１〜第３のＩＤＴ１１〜１３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１４，１５が配置されている。

第２の弾性表面波フィルタ部４もまた同様に第１のＩＤＴ２１と、第１のＩＤＴ２１の表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴ２２，２３と、反射器２４，２５とを有する。弾性表面波共振子５は、ＩＤＴと、図示されていないが、ＩＤＴの両側に配置された一対の反射器とを有する。

なお、弾性表面波共振子５は、ＩＤＴのみからなる弾性表面波共振子であってもよい。

入力端子６に、弾性表面波共振子５を介して第１の弾性表面波フィルタ部３の第１のＩＤＴ１１の一端が接続されている。すなわち、弾性表面波共振子５は、弾性表面波フィルタ部３に直列に接続されている。

第１のＩＤＴ１１の他端はアース電位に接続されている。第２，第３のＩＤＴ１２，１３の一端はそれぞれアース電位に接続されている。

第２のＩＤＴ１２の他端は、第１の信号ライン８により、第２の弾性表面波フィルタ部４の第２のＩＤＴ２２の一端に接続されている。第２のＩＤＴ２２の他端はアース電位に接続されている。

第３のＩＤＴ１３の他端は第２の信号ライン９により第２の弾性表面波フィルタ部４の第３のＩＤＴ２３の一端に接続されている。第３のＩＤＴ２３の他端はアース電位に接続されている。

すなわち、第２のＩＤＴ１２，２２同士が第１の信号ライン８により電気的に接続されており、第３のＩＤＴ１３，２３同士が第２の信号ライン９により電気的に接続されており、それによって第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４が縦続接続されている。

第２の弾性表面波フィルタ部４の第１のＩＤＴ２１の一端がアース電位に接続されており、他端が出力端子７に接続されている。

本実施形態では、弾性表面波共振子５が、第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４の段間ではなく、上記のように、第１の弾性表面波フィルタ部３の第１のＩＤＴ１１と入力端子６との間に接続されている。すなわち、第１のＩＤＴ１１の第２の弾性表面波フィルタ部４とは反対側の端部に、弾性表面波共振子５が接続されている。従って、段間に大きなスペースを必要としない。

なお、ＩＤＴ１１〜１３，２１〜２３は略図的に示されているが、好ましくは、ＩＤＴ１１〜１３，２１〜２３に狭ピッチ電極指部が設けられる。狭ピッチ電極指部とは、ＩＤＴ同士が隣り合う部分においてＩＤＴ端部に設けられた電極指ピッチが、ＩＤＴの他の部分に比べて小さい部分である。ＩＤＴ同士が隣り合う部分において、ＩＤＴ端部に狭ピッチ電極指部を設けることが望ましい。例えば、ＩＤＴ１２とＩＤＴ１１とが隣り合っている部分において、ＩＤＴ１２のＩＤＴ１１側端部及びＩＤＴ１１のＩＤＴ１２側端部に狭ピッチ電極指部を設けることにより、ＩＤＴ１１とＩＤＴ１２とが隣り合う部分の不連続性を小さくすることができる。それによって、ＩＤＴ同士の間隔を調整することにより、損失の低減及び広帯域化を得ることができる。

もっとも、本発明においては、ＩＤＴ同士が隣り合う部分に必ずしも狭ピッチ電極指部を設けずともよい。

本実施形態の弾性表面波装置１の特徴は、上記のように弾性表面波共振子５が段間ではなく、第１の弾性表面波フィルタ部の第１のＩＤＴ１１と入力端子６との間に接続されており、かつ弾性表面波共振子５が接続されている側の弾性表面波フィルタ部である第１の弾性表面波フィルタ部３の第１〜第３のＩＤＴ１１〜１３における電極指の本数及び第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４の反射器のストップバンドの終点周波数が特定の範囲内とされていることにある。それによって、小型化を進め得るだけでなく、通過帯域高域側において大きな減衰量を得ることができ、かつフィルタ特性の急峻性を高めることが可能とされている。これをより具体的に説明する。

以下の仕様で弾性表面波装置１を作製した。

第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４におけるＩＤＴ１１〜１３，２１〜２３の電極指交叉幅：７０μｍ
弾性表面波共振子５の交叉幅：４５μｍ
反射器１４，１５，２４，２５の電極指ピッチで定まる波長λｒ：２．１６μｍ
第２，第３のＩＤＴ１２，１３，２２，２３の電極指ピッチで定まる波長：０．９８９λｒ
第１のＩＤＴ１１の波長：１．００２λｒ
第１のＩＤＴ２１の波長：１．００１λｒ
弾性表面波共振子５のＩＤＴの波長：０．９８２λｒ
第１の弾性表面波フィルタ部３におけるＩＤＴの電極指の本数：第２のＩＤＴ１２／第１のＩＤＴ１１／第３のＩＤＴ１３の順に２９本／８７本／２９本
第２の弾性表面波フィルタ部におけるＩＤＴの電極指の本数：第２のＩＤＴ２２／第１のＩＤＴ２１／第３のＩＤＴ２３の順に２９本／７９本／２９本
弾性表面波共振子５のＩＤＴの電極指の本数：２００本
上記弾性表面波装置１の減衰量周波数特性を図２に示す。図２から明らかなように、１８５０〜１９１０ＭＨｚである通過帯域よりも高域側に減衰域が形成されており、該減衰域の中でも、通過帯域高域側近傍に位置している上記阻止域において、大きな減衰量が得られ、かつ通過帯域から高域側減衰域にかけての急峻性が高いことがわかる。より具体的には、通過帯域におけるスルー基準の減衰量である４．０ｄＢから減衰量３０ｄＢにかけての通過帯域高域側における急峻性は９．１ＭＨｚであり、上記阻止域における減衰量は３８ｄＢである。

本実施形態において、上記のように、通過帯域高域側近傍の阻止域における、大きな減衰量及び良好な急峻性が得られているのは、弾性表面波共振子５が接続されている第１の弾性表面波フィルタ部３の第１〜第３のＩＤＴ１１〜１３の電極指の本数が特定の範囲とされており、かつ第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４の反射器１４，１５，２４，２５のストップバンドの終点周波数位置が特定の範囲とされているからである。

すなわち、本実施形態では、第１の弾性表面波フィルタ部３において、第１のＩＤＴ１１の電極指の本数をＮＡ、第２，第３のＩＤＴ１２，１３の電極指の本数をそれぞれＮＢとしたとき、ＮＡ／ＮＢ＝８７／２９＝３とされている。この電極指の本数比ＮＡ／ＮＢを変化させた場合の弾性表面波装置１の通過帯域高域側急峻性の変化を図３に示す。なお、通過帯域高域側急峻性とは、前述したように、通過帯域におけるスルー基準の減衰量が４．０ｄＢから通過帯域高域側において減衰量３０ｄＢまで変化する部分の周波数幅をいうものとする。以下においても、通過帯域高域側急峻性とは、この周波数幅をいうものとする。

図３から明らかなように、ＮＡ／ＮＢがほぼ３となる場合に、通過帯域高域側急峻性が極小となり、ＮＡ／ＮＢが２．６〜３．５の範囲であれば、１０ＭＨｚ未満となることがわかる。

他方、ＮＡ／ＮＢを変化させた場合の通過帯域高域側における減衰量の変化を図４に示す。ここで、通過帯域高域側における減衰量とは、通過帯域高域側の阻止域、すなわち受信側周波数帯域である１９３０〜１９９０ＭＨｚにおける最大減衰量をいうものとする。

図４から明らかなように、比ＮＡ／ＮＢを大きくすることにより、減衰量は大きくなる傾向がある。もっとも、ＮＡ／ＮＢが３．２を超えると、高域側減衰量が増加する傾向はほぼ飽和することがわかる。そして、ＮＡ／ＮＢが２．６以上の場合には、高域側における阻止域の減衰量は３５ｄＢ以上となることがわかる。

よって、図３及び図４から明らかなように、ＮＡ／ＮＢを２．６〜３．５の範囲とすれば高域側の減衰量を３５ｄＢ以上と十分大きくし、かつ通過帯域高域側におけるフィルタ特性の急峻性も優れていることがわかる。

上記実施形態では、前述したようにＮＡ／ＮＢ＝３であるため、前述したように、通過帯域高域側の阻止域において大きな減衰量が得られ、かつフィルタ特性の急峻性が高められていたが、図３及び図４から明らかなように、ＮＡ／ＮＢが２．６〜３．５の範囲であれば、同様に、大きな減衰量及び良好なフィルタ特性の急峻性を実現し得ることがわかる。

なお、図５は、上記第１の弾性表面波フィルタ部３における電極指の本数比ＮＡ／ＮＢと、良好な減衰量及びフィルタ特性の急峻性が得られる場合の第２の弾性表面波フィルタ部におけるＩＤＴの電極指の本数比ＮＣ／ＮＢとの関係を示す図である。ＮＣは、第２の弾性表面波フィルタ部４の第１のＩＤＴ２１の電極指の本数であり、第２の弾性表面波フィルタ部４の第２，第３のＩＤＴ２２，２３の電極指の本数は、第１の弾性表面波フィルタ部３における第２，第３のＩＤＴ１２，１３の電極指の本数ＮＢと同一とした。

図５から明らかなように、第１の弾性表面波フィルタ部の電極指の本数比ＮＡ／ＮＢを上記のように２．６〜３．５の範囲とした場合、良好な特性を得るには、第２の弾性表面波フィルタ部における電極指の本数ＮＣ／ＮＢは２．６〜２．８５の範囲とすればよいことがわかる。もっとも、入力端子６における終端インピーダンスＺ１と、出力端子７における終端インピーダンスＺ２が同じとされている場合の例であり、Ｚ１に対するＺ２の比が１からずれる場合には、ＮＣ／ＮＢの最適範囲は２．６〜２．８５の範囲とは異なることとなる。

また、前述したように、通過帯域高域側の阻止域における減衰量を十分大きくし、フィルタ特性の急峻性を高める上では、ＮＡ／ＮＢが上記のように２．６〜３．５の範囲とされればよく、ＮＣ／ＮＢの範囲は、Ｚ１に対するＺ２の比に応じて適宜選択すればよい。

図６は、反射器１４の反射係数の周波数特性を示す図である。反射器１４のストップバンドとは、図６における周波数ｆＡと、周波数ｆＢとの間の周波数域である。なお、ｆＡはストップバンドの始点であり、ｆＢはストップバンドの終点周波数である。

なお図６では、反射器１４の反射特性を示したが反射器１５，２４，２５も同様の反射特性を有する。

図７は、上記反射器１４のストップバンドと、弾性表面波装置１の減衰量周波数特性及び弾性表面波共振子５の減衰量−周波数特性との関係を示す図である。実線が弾性表面波装置１の減衰量−周波数特性を示し、破線が弾性表面波共振子５のみの減衰量−周波数特性を示す図である。

弾性表面波共振子５の減衰量が最大となる点は、反共振周波数ｆａの周波数位置である。上記実施形態では、反射器１４，１５，２４，２５のストップバンドの終点周波数ｆＢと、上記弾性表面波共振子５の反共振周波数ｆａが、図７に示すようにほぼ一致されている。従って、通過帯域高域側の阻止域における減衰量を大きくすることが可能とされている。これを、図８及び図９を参照して説明する。

図８は、上記ｆＢ／ｆａを変化させた場合の通過帯域高域側急峻性の変化を示し、図９は通過帯域高域側阻止域における減衰量の変化を示す図である。

図８から、ｆＢ／ｆａが０．９９５〜１．０１５の範囲において、通過帯域高域側急峻性が１０ＭＨｚ以下となり、急峻性が良好であることがわかる。また、図９より、ｆＢ／ｆａが１．０１０以下の場合通過帯域高域側における減衰量が３５ｄＢ以上となることがわかる。従って、ｆＢ／ｆＡを０．９９５〜１．０１０の範囲とすることが望ましいことがわかる。

上記のように、第１，第２の弾性表面波フィルタ部を縦続接続した構造において、弾性表面波共振子が接続される第１の弾性表面波フィルタ部の第１のＩＤＴの電極指の本数と第２，第３の電極指の本数との比であるＮＡ／ＮＢを２．６〜３．５の範囲とし、かつ第１，第２の弾性表面波フィルタ部３．４の反射器のストップバンドの終点周波数ｆＢと弾性表面波共振子５の反共振周波数ｆａとの比ｆＢ／ｆａを０．９９５〜１．０１０の範囲とすることにより通過帯域高域側の阻止域における減衰量を十分大きくし、かつ通過帯域高域側におけるフィルタ特性の急峻性を高め得ることがわかる。

上記実施形態では、圧電基板２は、４０±５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板であったが、他のカット角のＬｉＴａＯ_３基板を用いてもよい。また、ＬｉＮｂＯ_３や水晶などの他の圧電単結晶またはチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスにより圧電基板を構成してもよい。

なお、上記実施形態では、第１の弾性表面波フィルタ部３が入力端子６に、第２の弾性表面波フィルタ部４が出力端子７に接続されていたが、第１の弾性表面波フィルタ部３が出力端子に、第２の弾性表面波フィルタ部４が入力端子に接続されていてもよい。

すなわち、弾性表面波共振子５は、入力側及び出力側のいずれに接続されていてよい。また、第１の実施形態の弾性表面波装置１では、第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４が縦続接続され、入力側に弾性表面波共振子５が接続されていたが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。

図１０〜図１５は、本発明のさらに他の実施形態及び変形例の電極構造を示す各模式的平面図である。以下の第２〜第６の実施形態及び変形例においても、上記実施形態と同様に、電極指の本数比ＮＡ／ＮＢを２．６〜３．５の範囲とし、ｆＢ／ｆａを０．９９５〜１．０１０とすることによりと、同様に通過帯域高域側における阻止域の減衰量を十分大きくし、かつフィルタ特性の急峻性を高めることができる。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す平面図である。

第２の実施形態の弾性表面波装置５１は、第１の実施形態の弾性表面波装置１を２個接続した構造を有する。従って、第１の弾性表面波装置１と同じ部分については同じ参照番号を付することにより、その詳細な説明を省略することとする。

弾性表面波装置５１では、不平衡端子５２に、第１，第２の弾性表面波装置５３，５４の入力端が共通接続されている。第１，第２の弾性表面波装置５３，５４は、第１の実施形態の弾性表面波装置１と同じ構造を有する。

そして、第１の弾性表面波装置５３の出力端が、第１の平衡端子５５に、第２の弾性表面波装置５４の出力端が第２の平衡端子５６に電気的に接続されている。このように、第１の実施形態の弾性表面波装置を２個用い、平衡−不平衡変換機能を有するように構成してもよい。

なお、平衡−不平衡変換機能を備えるために、不平衡端子５２から入力された入力信号に対する第１の平衡端子５５から取り出される信号の位相と第２の平衡端子５６から取り出される信号の位相とが１８０°異なるように、各弾性表面波フィルタ装置５３，５４のＩＤＴ２１の極性が互いに反転されている。

図１１は、弾性表面波装置５１の変形例に係る弾性表面波装置６１の電極構造を示す模式的平面図である。弾性表面波装置６１においても、不平衡端子５２に、第１，第２の弾性表面波装置６２，６３が接続されている。弾性表面波装置６２，６３の出力端がそれぞれ、第１，第２の平衡端子５５，５６に接続されている。本変形例が第２の実施形態の弾性表面波装置５１と異なるところは、弾性表面波装置６２，６３における第１の弾性表面波フィルタ部３Ａにおいて、中央のＩＤＴ１１Ａの電極指本数が偶数本にされていることにある。その他の点については、弾性表面波装置６１は弾性表面波装置５１と同様に構成されている。従って、第１の信号ライン８を流れる電気信号の位相に対して、第２の信号ライン９を流れる電気信号の位相が逆相とされている。

図１２は、本発明の第３の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。第３の実施形態の弾性表面波装置７１は、不平衡端子５２と、第１，第２の平衡端子５５，５６とを有する。そして、不平衡端子５２に、１個の弾性表面波共振子５Ａを介して、第１，第２の弾性表面波装置７２，７３が接続されている。弾性表面波装置７２，７３は、弾性表面波共振子５を有しないことを除いては、第１の実施形態の弾性表面波装置１と同様の電極構造を有する。そして、第２の実施形態の場合と同様に、第１の弾性表面波装置７２において、平衡端子５５から取り出される信号の位相に対して、第２の弾性表面波装置７３側において第２の平衡端子５６から取り出される信号の位相が１８０°異なるように、第１，第２の弾性表面波装置７２，７３の各ＩＤＴの極性が選択されている。

本実施形態では、弾性表面波共振子５Ａが、２個の弾性表面波装置７２，７３において共用されている。

従って、本実施形態においても、２段縦続接続型の弾性表面波装置の段間には弾性表面波共振子が接続されておらず、従って、第１の実施形態の場合と同様に、段間のスペースとを小さくすることができ、小型を進めることができる。加えて、本実施形態においても、ＮＡ／ＮＢが２．６〜３．５の範囲とされ、ｆＢ／ｆａが０．９９５〜１．０１０の範囲とされることにより、通過帯域高域側の阻止域における減衰量の拡大及びフィルタ特性の急峻性の向上が図られている。

図１３は、本発明の第４の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。

第４の実施形態の弾性表面波装置８１は、第１の実施形態の弾性表面波装置１と同様に、第１，第２の弾性表面波フィルタ部３，４が２段縦続接続された構造を有し、かつ第１の弾性表面波フィルタ部３の第１のＩＤＴ１１の一端に弾性表面波共振子５が接続されている構造を有する。もっとも、弾性表面波装置８１が弾性表面波装置１と異なるところは、第１，第２の平衡端子５５，５６を有し、第２の弾性表面波フィルタ部４の第１のＩＤＴ２１の一端が第１の平衡端子５５に、他端が第２の平衡端子５６に接続されていること、不平衡端子５２から入力された信号が第１，第２の平衡端子５５，５６から取り出されるが、第１の平衡信号５５から取り出される信号の位相に対し、第２の平衡端子５６から取り出される信号の位相が１８０°異なるように、ＩＤＴ１１〜１３及びＩＤＴ２１〜２３が構成されていることにある。

従って、本実施形態の弾性表面波装置８１では、２個の３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いた２段縦続接続型の弾性表面波装置において、段間に弾性表面波共振子を接続せずに、小型化を進めることができ、しかも弾性表面波共振子５を接続し、さらにＮＡ／ＮＢ及びｆＢ／ｆａを上記特定の範囲内とすることにより、通過帯域高域側の阻止域における減衰量の拡大及びフィルタ特性の急峻性の向上を図ることができる。

図１４は、本発明の第５の実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。第４の実施形態の弾性表面波装置９１では、平衡−不平衡変換機能を実現する電極構造が異なることを除いては、第４の実施形態の弾性表面波装置８１と同様に構成されている。すなわち、弾性表面波装置９１では、第２の弾性表面波フィルタ部４の第１のＩＤＴ２１が弾性表面波伝搬方向において分割された第１，第２の分割ＩＤＴ部２１Ａ，２１Ｂを有する。第１分割ＩＤＴ部２１Ａが第１の平衡端子５５に、第２分割ＩＤＴ部２１Ｂが第２の平衡端子５６に電気的に接続されている。本実施形態においても、第１，第２の平衡端子５５，５６から取り出される信号の位相が１８０°異なるように、ＩＤＴ１１〜１３及びＩＤＴ２１〜２３が構成されている。

本実施形態においても、ＮＡ／ＮＢ及びｆＢ／ｆａを上記特定の範囲とすることにより、通過帯域高域側の阻止域におけるフィルタ特性の急峻性を高めることができるとともに、阻止域における減衰量の拡大を図ることができる。また、段間に弾性表面波共振子５を有しないので、小型化を進めることができる。

図１５は、本発明の第６の実施形態に係る弾性表面波装置１０１の電極構造を示す模式的平面図である。

本実施形態の弾性表面波装置１０１においても、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の弾性表面波装置１が２個用いられている。この２個の弾性表面波装置は、第１，第２の弾性表面波装置１０２，１０３とする。第１，第２の弾性表面波装置１０２，１０３は、第１の実施形態の弾性表面波装置１と同様に構成されているため、同一部分については同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。

本実施形態では、第１，第２の弾性表面波装置１０２，１０３の入力端が共通接続されて、第１の不平衡端子１０４に電気的に接続されている。そして、第１，第２の弾性表面波装置１０２，１０３の出力端が共通接続され、第２の不平衡端子１０５に電気的に接続されている。従って、不平衡入力−不平衡出力を有する弾性表面波装置１０１が構成されている。本実施形態においても、弾性表面波共振子５，５を段間に接続していないため、小型化を進めることができる。加えて、弾性表面波共振子５，５の接続、ＮＡ／ＮＢ及びｆＢ／ｆａを上記特定の範囲とすることにより、通過帯域高域側の阻止域における減衰量の拡大と、通過帯域高域側におけるフィルタ特性の急峻性の向上が図られている。

なお、上述してきた弾性表面波装置では、弾性表面波装置につき説明したが、本発明は弾性境界波を利用した弾性境界波装置にも適用することができる。

図１６は、一般的な弾性境界波装置の略図的構造を示す断面図である。弾性境界波装置１１１は、圧電体からなる第１の媒質１１２と、誘電体からなる第２の媒質１１３とを積層した構造を有する。第１，第２の媒質１１２，１１３間の境界に電極構造１１４が設けられている。電極構造１１４として、本発明に従って縦結合共振子型の第１，第２の弾性境界波フィルタ部及び弾性波共振子を構成すればよい。それによって、第１，第２の媒質１１２，１１３間の境界を伝搬する弾性境界波を利用した本発明の弾性境界波装置を構成することができる。

Claims (7)

1. 圧電基板と、前記圧電基板上に形成された第１のＩＤＴと、第１のＩＤＴの表面波伝搬方向両側に配置された第２，第３のＩＤＴと、第１〜第３のＩＤＴが設けられている部分の表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とをそれぞれ有している縦結合共振子型の第１，第２の弾性波フィルタ部と、
   前記圧電基板上に形成された弾性波共振子とを備え、
   前記第１，第２の弾性波フィルタ部の第２のＩＤＴ同士が電気的に接続され、かつ第３のＩＤＴ同士が電気的に接続されることにより、前記第１，第２の弾性波フィルタ部が縦続接続されており、
   前記第１の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴの前記第２の弾性波フィルタ側とは反対側の端部に前記弾性波共振子が接続されており、前記第１の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴの電極指の本数をＮＡ、第２，第３のＩＤＴの電極指の本数をＮＢとしたとき、２．６≦ＮＡ／ＮＢ≦３．５とされており、
   前記第１，第２の弾性波フィルタ部の反射器のストップバンドの終点周波数をｆＢ、前記弾性波共振子の反共振周波数をｆａとしたとき、０．９９５≦ｆＢ／ｆａ≦１．０１０とされていることを特徴とする、弾性波装置。
2. 請求項１に記載の２個の弾性波装置を備え、該２個の弾性波装置を第１，第２の弾性波装置としたときに、第１，第２の弾性波装置の一方端部が共通接続され、不平衡端子に接続されており、第１の弾性波装置の他方端部が第１の平衡端子に、第２の弾性波装置の他方端部が第２の平衡端子に接続されており、第１の弾性波装置における入力信号に対する出力信号の位相に対して、第２の弾性波装置における入力信号に対する出力信号の位相が１８０°異なるように第１，第２の弾性波装置の第１〜第３のＩＤＴ電極が構成されており、それによって平衡−不平衡変換機能を有する、弾性波装置。
3. 前記第１の弾性波フィルタ部の前記第１のＩＤＴが前記弾性波共振子を介して不平衡端子に接続されており、前記第２の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴの一端が第１の平衡端子に、他端が第２の平衡端子に接続されており、不平衡端子から第１の平衡端子に流れる信号の位相と、不平衡端子から第２の平衡端子に流れる信号の位相が１８０°異なるように第１，第２の弾性波フィルタ部の第１〜第３のＩＤＴが構成されている、請求項１に記載の弾性波装置。
4. 前記第１の弾性波フィルタ部の第１のＩＤＴ部の一端が前記弾性波共振子を介して不平衡端子に接続されており、前記第２の弾性波フィルタ部の前記第１のＩＤＴが、弾性波伝搬方向に２分割することにより設けられた第１，第２の分割ＩＤＴ部を有し、第１，第２分割ＩＤＴ部が、それぞれ、第１，第２の平衡端子に接続されており、
   不平衡端子から第１の平衡端子に流れる信号の位相に対し、不平衡端子から第２の平衡端子に流れる信号の位相が１８０°異なるように、第１，第２の弾性波フィルタ部の第１〜第３のＩＤＴが構成されている、請求項１に記載の弾性波装置。
5. 請求項１に記載の弾性波装置を２個備え、該２個の弾性波装置を第１，第２の弾性波装置としたときに、第１，第２の弾性波装置の各一方端部が共通接続され、第１の不平衡端子に接続されており、各他方端部が共通接続され、第２の不平衡端子に接続されており、それによって不平衡入出力型の弾性波装置が構成されている、請求項１に記載の弾性波装置。
6. 前記弾性波として弾性表面波が用いられており、従って、弾性表面波装置が構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
7. 前記弾性波として弾性境界波が用いられており、従って、弾性境界波装置が構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。

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