JP5086140B2

JP5086140B2 - 弾性波フィルタ

Info

Publication number: JP5086140B2
Application number: JP2008067056A
Authority: JP
Inventors: 直樹高橋
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: JP2009225085A

Description

本発明は弾性波フィルタに関し、特に平衡−不平衡変換機能を有する弾性波フィルタに関する。

近年、携帯電話に代表される移動体通信端末の高性能化を図るため、弾性波フィルタにも小型化、軽量化、ノイズ低減機能が要求されている。ノイズ低減のために、平衡−不平衡変換機能、いわゆるバラン機能を備えた弾性波フィルタが用いられている。

図１は、バラン機能を有した従来の弾性表面波フィルタ１００の模式図である。図１に示すように、例えばＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３等の圧電体からなる圧電基板２上に、反射器４、ＩＤＴ６、８及び１０が、同一の弾性波の伝搬路に沿って設けられている。ＩＤＴ６は櫛型電極６ａ及び６ｂ、ＩＤＴ８は櫛型電極８ａ及び８ｂ、ＩＤＴ１０は櫛型電極１０ａ及び１０ｂにより各々形成される。すなわち、各ＩＤＴは互いに相対した櫛型電極により形成される。各櫛型電極及び反射器４は、例えばＡｌ等の金属からなる。ＩＤＴ８を形成する櫛型電極のうち、一方の櫛型電極８ａは不平衡端子１２に接続されている。また、ＩＤＴ６を形成する櫛型電極のうち、一方の櫛型電極６ｂは平衡端子１４に、ＩＤＴ１０を形成する櫛型電極のうち、一方の櫛型電極１０ｂは平衡端子１６に、各々接続されている。各ＩＤＴの他方の櫛型電極は、各々接地されている。なお図面においては、簡略化のため電極指の本数は省略している。

櫛型電極８ａと櫛型電極６ａとの距離は、櫛型電極８ａと櫛型電極１０ａとの距離に対し、電極指１ピッチ分ずらされている。このため、図１に示すように、例えばある瞬間において、櫛型電極６ａ、８ａ及び１０ａは各々＋、＋、−の極性を有する。また、櫛型電極６ｂ、８ｂ及び１０ｂは各々−、−、＋の極性を有する。このように、櫛型電極６ｂと櫛型電極１０ｂとでは、互いに極性が逆になるように電極指が配置されているため、ＩＤＴ６とＩＤＴ１０とでは位相が反転する。従って、平衡端子１４と平衡端子１６とにより平衡化された出力、又は入力を行うことができる。

特許文献１には、櫛型電極６ａ及び１０ａにダミー電極指を設置することにより、位相を反転させる技術が開示されている。

図２に示すのは、二つの弾性表面波フィルタを並列に接続した例の模式図である。図２に示すように、弾性表面波フィルタ１００と接続される弾性表面波フィルタ１１０は、反射器１８、ＩＤＴ２０、２２及び２４からなる。ＩＤＴ２０は櫛型電極２０ａ及び２０ｂ、ＩＤＴ２２は櫛型電極２２ａ及び２２ｂ、ＩＤＴ２４は櫛型電極２４ａ及び２４ｂにより各々形成される。不平衡端子１２は櫛型電極８ａ及び２２ａに接続されている。平衡端子１４は櫛型電極６ｂ及び１０ｂに、平衡端子１６は櫛型電極２０ｂ及び２４ｂに、各々接続されている。図２に示すように、ある瞬間において、櫛型電極６ｂと櫛型電極１０ｂとは−の極性を有し、櫛型電極２０ｂと櫛型電極２４ｂとは＋の極性を有する。従って、図１の例と同様に、平衡端子１４と平衡端子１６とにより平衡化された出力、又は入力を行うことができる。しかし、図２の例においては、弾性表面波フィルタ１００の、各々接地されている櫛型電極６ａの電極指と櫛型電極８ｂの電極指とが隣接している。接地された電極指が隣接している箇所においては弾性波が励振されない。これに対し、弾性表面波フィルタ１１０には、接地された電極指が隣接している箇所は無い。このため、両方の弾性表面波フィルタの特性が異なることとなり、結果的に平衡度が悪化する。

図３に示すように、特許文献２には、各櫛型電極の電極指の配置を変えることにより、接地された電極指が隣接しないようにし、平衡度を改善する技術が開示されている。
特許第３２５４７７９号公報特許第３８７３８０７号公報

しかしながら、特許文献１の技術ではダミー電極指が設置されるため、ＩＤＴ６とＩＤＴ１０とにおいて、電極指の配置が対称でなくなり、十分な平衡度を得られない可能性がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、平衡度に優れた弾性波フィルタを提供することを目的としている。

本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、一つの不平衡端子に接続された第１ＩＤＴと、前記圧電基板上に設けられ、二つの平衡端子に接続された第２ＩＤＴと、を具備した弾性波フィルタであって、前記第１ＩＤＴと前記第２ＩＤＴとは、同一の弾性波の伝搬方向に沿って配置され、前記第２ＩＤＴを形成する互いに相対した櫛型電極のうち、一方の櫛型電極が、互いに位相が反転した二組の櫛型電極となるように偶数個に分割され、分割された前記一方の櫛型電極のうち、同位相の櫛型電極は、前記二つの平衡端子のうち、同一の前記平衡端子に接続されていることを特徴とする弾性波フィルタである。本発明によれば、弾性波フィルタの平衡度を向上させることができる。

上記構成において、隣り合う前記分割された一方の櫛型電極の間には、前記第２ＩＤＴを形成する前記相対した櫛型電極のうち、他方の櫛型電極の偶数本の電極指が配置されている構成とすることができる。この構成によれば、分割された櫛型電極を、互いに位相が反転した二組の櫛型電極とすることができる。また、分割された櫛型電極を同じ構成とすることができるため、平衡度が向上する。

上記構成において、隣り合う前記分割された一方の櫛型電極の間には、前記他方の櫛型電極の前記電極指が配置されていない構成とすることができる。この構成によれば、分割された櫛型電極を、互いに位相が反転した二組の櫛型電極とすることができる。また、分割された櫛型電極を同じ構成とすることができるため、平衡度が向上する。

上記構成において、前記第２ＩＤＴは二つの前記第２ＩＤＴであり、前記二つの第２ＩＤＴの各々が、前記第１ＩＤＴの両側に配置されている構成とすることができる。この構成によれば、用いる弾性波フィルタは一つで足りるため、小型化が可能となり、かつ平衡度を向上させることもできる。

上記構成において、前記二つの第２ＩＤＴの各々を形成する前記相対した櫛型電極のうち、前記一方の櫛型電極の各々が、二つに分割されている構成とすることができる。この構成によれば、小型化が可能となり、かつ平衡度を向上させることもできる。

上記構成において、前記第１ＩＤＴは、互い違いに反対方向を向いた偶数本の電極指を有している構成とすることができる。この構成によれば、二つの第２ＩＤＴは同じ構成とすることができるため、平衡度がさらに向上する。

上記構成において、前記第１ＩＤＴは二つの前記第１ＩＤＴであり、前記二つの第１ＩＤＴの各々が、前記第２ＩＤＴの両側に配置されている構成とすることができる。この構成によれば、小型化が可能となり、かつ平衡度を向上させることもできる。

上記構成において、前記第２ＩＤＴを形成する前記相対した櫛型電極のうち、前記一方の櫛型電極が四つ以上に分割され、前記四つ以上に分割された櫛型電極のうち、互いに位相が反転した櫛型電極が隣り合っている構成とすることができる。この構成によれば、小型化が可能となり、かつ平衡度を向上させることもできる。

上記構成において、前記第２ＩＤＴは四つの前記第２ＩＤＴであり、かつ前記第１ＩＤＴは二つの前記第１ＩＤＴであり、前記四つの第２ＩＤＴの各々が、前記二つの第１ＩＤＴの各々の両側に配置されている構成とすることができる。この構成によれば、二つの弾性波フィルタを用いた場合においても、平衡度を向上させることができる。

上記構成において、前記四つの第２ＩＤＴの各々を形成する前記相対した櫛型電極のうち、片側の前記櫛型電極の各々が、二つに分割されている構成とすることができる。この構成によれば、二つの弾性波フィルタを用いた場合においても、平衡度を向上させることができる。

上記構成において、前記二つの第１ＩＤＴの各々は、互い違いに反対方向を向いた偶数本の電極指を有している構成とすることができる。この構成によれば、四つの第２ＩＤＴは同じ構成とすることができるため、平衡度がさらに向上する。

本発明によれば、平衡度に優れた弾性波フィルタを提供できる。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

図４は実施例１に係る二重モード弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ１２０の模式図である。

図４に示すように、図１に示した弾性表面波フィルタ１００と同様に、圧電基板２上に同一の弾性波の伝搬路に沿って、反射器４、ＩＤＴ６、８及び１０が設けられている。ＩＤＴ６及び１０（第２ＩＤＴ）はＩＤＴ８（第１ＩＤＴ）の両側に配置されている。ＩＤＴ８は不平衡端子１２に接続され、ＩＤＴ６及び１０は平衡端子１４及び１６に接続されている。

ＩＤＴ６を形成する互いに相対した櫛型電極のうち、一方の櫛型電極６ｂ（図１参照）が、互いに位相が反転した櫛型電極６ｃ及び６ｄとなるように、二つに分割されている。同様に、ＩＤＴ１０を形成する互いに相対した櫛型電極のうち、一方の櫛型電極１０ｂ（図１参照）が、互いに位相が反転した櫛型電極１０ｃ及び１０ｄとなるように、二つに分割されている。櫛型電極６ｃと櫛型電極１０ｃとは同位相を有し、各々同一の平衡端子１４に接続されている。櫛型電極６ｄと櫛型電極１０ｄとは同位相を有し、各々同一の平衡端子１６に接続されている。すなわち、図１の櫛型電極６ｂ及び１０ｂの各々が、互いに位相が反転した二組の櫛型電極となるように、二つに分割されている。櫛型電極６ｃ、６ｄ、１０ｃ及び１０ｄは、同位相の櫛型電極が互い違いになるように配置されている。櫛型電極６ｃと櫛型電極６ｄとは、隣り合っており、その間には櫛型電極６を形成する他方の櫛型電極６ａの偶数本の電極指５が配置されている。また、櫛型電極１０ｃと櫛型電極１０ｄとは、隣り合っており、その間には櫛型電極１０を形成する他方の櫛型電極１０ａの偶数本の電極指９が配置されている。ＩＤＴ８は互い違いに反対方向を向いた偶数本の電極指を有している。

実施例１によれば、櫛型電極６ｃと櫛型電極６ｄとの間に櫛型電極６ａの偶数本の電極指５が配置されている。このため、櫛型電極６ｃと櫛型電極６ｄとの位相を反転させることができる。また、櫛型電極６ｃと櫛型電極６ｄとを同じ構成とすることができる。同様に、櫛型電極１０ｃと櫛型電極１０ｄとの間に櫛型電極１０ａの偶数本の電極指９が配置されているため、櫛型電極１０ｃと櫛型電極１０ｄとの位相を反転させることができる。また、両者を同じ構成とすることができる。このため、平衡端子１４と平衡端子１６との平衡度を向上させることができる。

ＩＤＴ８は互い違いに反対方向を向いた偶数本の電極指を有しているため、ＩＤＴ６とＩＤＴ１０とは同じ構成とすることができ、平衡度をさらに向上させることができる。また、櫛型電極６ｃ、６ｄ、１０ｃ及び１０ｄは、同位相の櫛型電極が互い違いになるように配置されているため、平衡度をさらに向上させることができる。

一つの二重モードＳＡＷフィルタで平衡度を向上させることができるため、図２や図３に示した例よりも、弾性表面波フィルタを小型化することが可能となる。

図４においては櫛型電極６ｂ及び１０ｂを各々二つに分割したが、二つに限定されるものではなく、偶数個に分割すればよい。

実施例１に係るシミュレーションについて説明する。

シミュレーション１では、図１に示した例（従来例１）と実施例１とについて、減衰量、位相平衡度、及び振幅平衡度を計算した。

計算に用いたパラメータについて説明する。ＩＤＴ８の対数は３０対、ＩＤＴ６及び１０の対数は各々１８対、反射器４の電極指数は８０本である。また、櫛型電極６ｃ及び６ｄの電極指の本数は、各々９本である。各ＩＤＴ及び反射器４の電極指の膜厚は約０．０８５λ（λは弾性波の波長）である。各ＩＤＴにおける電極指のＤｕｔｙ比は０．５９、反射器４においては０．６２である。ＩＤＴの電極指のピッチＬｔと反射器４の電極指のピッチＬｒとの比Ｌｔ／Ｌｒは０．９９３である（図４参照）。

図５（ａ）は減衰特性を示した図である。横軸は周波数、縦軸は減衰量を各々表す。図５（ａ）に示すように、従来例１と実施例１とではほとんど変化がない。図５（ｂ）は位相平衡度と、通過帯域におけるスペックとを示した図である。位相平衡度のスペックは±５．０°である。図５（ｂ）に示すように、位相平衡度についても大きな変化はなく、従来例１、実施例１共にスペック内に納まっている。図５（ｃ）は振幅平衡度と、通過帯域におけるスペックとを示した図である。振幅平衡度のスペックは±１．０ｄＢである。図５（ｃ）に示すように、従来例１では１８７０ＭＨｚ付近で、振幅平衡度がスペックの下限である−１．０ｄＢ近くを示している。また、１９４０ＭＨｚ付近ではスペックの上限である１．０ｄＢを超えている。これに対して、実施例１では通過帯域全域において、ほぼ０ｄＢの平衡度を示している。以上のように、実施例１によれば、減衰特性及び位相平衡度を劣化させることなく、従来例１と比較して、振幅平衡度を改善させることができた。

シミュレーション２では、実施例１と図２に示した例（従来例２）とを比較した。計算に用いられたパラメータは上述したものと同じであり、図２の弾性表面波フィルタ１１０は弾性表面波フィルタ１００と同じ構成である。

図６（ａ）は減衰量を示した図である。横軸は周波数、縦軸は減衰量を各々表す。図６（ａ）に示すように、従来例２と実施例１とではほとんど変化がない。図６（ｂ）は位相平衡度と、通過帯域におけるスペックとを示した図である。図６（ｂ）に示すように、位相平衡度についても大きな変化はなく、従来例２、実施例１共にスペック内に納まっている。図６（ｃ）は振幅平衡度と、通過帯域におけるスペックとを示した図である。図６（ｃ）に示すように、従来例２では、１８６０〜１９００ＭＨｚ付近で振幅平衡度が−０．５ｄＢ近くを示し、その一方で１９４０ＭＨｚ付近ではスペックの上限である１．０ｄＢ近くを示している。このように、従来例２の振幅平衡度は、スペック内に納まっているものの、安定していなかった。これに対して、実施例１では通過帯域全域において、ほぼ０ｄＢの平衡度を示している。以上のように、実施例１によれば、減衰特性及び位相平衡度を劣化させることなく、従来例２と比較して振幅平衡度を改善させることができた。また、実施例１は二重モードＳＡＷフィルタを一つ使用するだけでよいので、従来例２のように二つ使用した場合と比較して、小型化が可能となる。

図７は実施例２に係る二重モードＳＡＷフィルタ１３０の模式図である。

図７に示すように、圧電基板２上に、反射器４、ＩＤＴ２６、２８及び３０が同一の弾性波の伝搬路に沿って設けられている。ＩＤＴ２６及び３０（第１ＩＤＴ）はＩＤＴ２８（第２ＩＤＴ）の両側に配置されている。ＩＤＴ２６及び３０は不平衡端子１２に接続され、ＩＤＴ２８は平衡端子１４及び１６に接続されている。

ＩＤＴ２８を形成する互いに相対した櫛型電極のうち、一方の櫛型電極は、櫛型電極２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ及び２８ｅへと、四つに分割されている。櫛型電極２８ｂと櫛型電極２８ｄとは同位相であり、櫛型電極２８ｃと櫛型電極２８ｅとは同位相である。また、櫛型電極２８ｂ及び２８ｄと、櫛型電極２８ｃ及び２８ｅとは位相が反転している。すなわち、これら四つの櫛型電極は、互いに位相が反転した二組の櫛型電極であり、また位相が反転した櫛型電極が隣り合っている。平衡端子１４は櫛型電極２８ｂ及び２８ｄに接続され、平衡端子１６は櫛型電極２８ｃ及び２８ｅに接続されている。

櫛型電極２８ｂと櫛型電極２８ｃとの間、及び櫛型電極２８ｄと櫛型電極２８ｅの間には、ＩＤＴ２８を形成する他方の櫛型電極２８ａの偶数本の電極指２７が各々配置されている。また、櫛型電極２８ｃと櫛型電極２８ｄとの間には、櫛型電極２８ａの電極指が配置されていない。

実施例２によれば、実施例１と同様に、櫛型電極２８ｂと櫛型電極２８ｃとの間に偶数本の電極指２７が配置されている。このため、櫛型電極２８ｂと櫛型電極２８ｃとの間で位相を反転させることができる。また、櫛型電極２８ｂと櫛型電極２８ｃとを同じ構成とすることができるため、平衡度を向上させることができる。櫛型電極２８ｄと櫛型電極２８ｅとにおいても同様である。また、櫛型電極２８ｃと櫛型電極２８ｄとの間には電極指が配置されていないため、両者の位相を反転させることができる。同時に、ＩＤＴ２８が中心に対して線対称となるため、平衡度をさらに向上させることができる。

図７においては、中央のＩＤＴ２８を二つの平衡端子と接続する構造を有した二重モードＳＡＷフィルタにおいて、ＩＤＴ２８を形成する一方の櫛型電極２８を四つに分割したが、分割する個数は偶数個であればよい。

図８は実施例３に係る弾性表面波フィルタを示す模式図である。

図８に示すように、圧電基板２上に実施例１で説明した二重モードＳＡＷフィルタ１２０と、二重モードＳＡＷフィルタ１４０とが設けられている。二重モードＳＡＷフィルタ１４０は、図３において説明した弾性表面波フィルタ１１０と同様に、反射器１８、ＩＤＴ２０、２２及び２４からなる。換言すれば、四つの第２ＩＤＴ（ＩＤＴ６、１０、２０及び２４）の各々が、二つの第１ＩＤＴ（ＩＤＴ８及び２２）の両側に配置されている。二重モードＳＡＷフィルタ１４０は二重モードＳＡＷフィルタ１２０と同様の構成を有している。すなわち、図１の櫛型電極６ｂ及び１０ｂの各々、並びに図３の櫛型電極２０ｂ及び２４ｂの各々が、互いに位相が反転した二組の櫛型電極となるように、二つに分割されている。ＩＤＴ８及び２２は、各々偶数本の電極指を有している。

櫛型電極８ａ及び２２ａは不平衡端子１２に接続されている。櫛型電極６ｃ、１０ｃ、２０ｃ及び２４ｃは同位相を有し、平衡端子１４に接続されている。また、櫛型電極６ｄ、１０ｄ、２０ｄ及び２４ｄは同位相を有し、平衡端子１６に接続されている。従って、平衡端子１４と平衡端子１６とにより平衡化された出力、又は入力を行うことができる。

以上のように、本発明は二重モードＳＡＷフィルタを二つ接続した場合にも適用可能である。

実施例１から３においては二重モードＳＡＷフィルタについて説明したが、本発明はそれに限られるものではなく、二重モードＳＡＷフィルタ以外の弾性表面波フィルタや弾性境界波フィルタにも適用可能である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

図１は従来技術に係る弾性表面波フィルタを示す模式図である。図２は従来技術に係る弾性表面波フィルタを示す模式図である。図３は特許文献２に開示された弾性表面波フィルタを示す模式図である。図４は実施例１に係る二重モードＳＡＷフィルタを示す模式図である。図５は実施例１に係るシミュレーション１の結果を示す図である。図６は実施例１に係るシミュレーション２の結果を示す図である。図７は実施例２に係る二重モードＳＡＷフィルタを示す模式図である。図８は実施例３に係る弾性表面波フィルタを示す模式図である。

符号の説明

圧電基板２
反射器４、１８
ＩＤＴ６、８、１０、２０、２２、２４、２６、２８、３０
不平衡端子１２
平衡端子１４、１６

Claims

圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられ、一つの不平衡端子に接続された第１ＩＤＴと、
前記圧電基板上に設けられ、二つの平衡端子に接続された第２ＩＤＴと、を具備した弾性波フィルタであって、
前記第１ＩＤＴと前記第２ＩＤＴとは、同一の弾性波の伝搬方向に沿って配置され、
前記第２ＩＤＴを形成する互いに相対した櫛型電極のうち、一方の櫛型電極が、互いに位相が反転した二組の櫛型電極となるように偶数個に分割され、
分割された前記一方の櫛型電極のうち、同位相の櫛型電極は、前記二つの平衡端子のうち、同一の前記平衡端子に接続されていることを特徴とする弾性波フィルタ。
隣り合う前記分割された一方の櫛型電極の間には、前記第２ＩＤＴを形成する前記相対した櫛型電極のうち、他方の櫛型電極の偶数本の電極指が配置されていることを特徴とする請求項１記載の弾性波フィルタ。
隣り合う前記分割された一方の櫛型電極の間には、前記他方の櫛型電極の前記電極指が配置されていないことを特徴とする請求項１記載の弾性波フィルタ。
前記第２ＩＤＴは二つの前記第２ＩＤＴであり、前記二つの第２ＩＤＴの各々が、前記第１ＩＤＴの両側に配置されていることを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の弾性波フィルタ。
前記二つの第２ＩＤＴの各々を形成する前記相対した櫛型電極のうち、前記一方の櫛型電極の各々が、二つに分割されていることを特徴とする請求項４記載の弾性波フィルタ。
前記第１ＩＤＴは、互い違いに反対方向を向いた偶数本の電極指を有していることを特徴とする請求項４または５記載の弾性波フィルタ。
前記第１ＩＤＴは二つの前記第１ＩＤＴであり、前記二つの第１ＩＤＴの各々が、前記第２ＩＤＴの両側に配置されていることを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の弾性波フィルタ。
前記第２ＩＤＴを形成する前記相対した櫛型電極のうち、前記一方の櫛型電極が四つ以上に分割され、前記四つ以上に分割された櫛型電極のうち、互いに位相が反転した櫛型電極が隣り合っていることを特徴とする請求項７記載の弾性波フィルタ。
前記第２ＩＤＴは四つの前記第２ＩＤＴであり、かつ前記第１ＩＤＴは二つの前記第１ＩＤＴであり、前記四つの第２ＩＤＴの各々が、前記二つの第１ＩＤＴの各々の両側に配置されていることを特徴とする請求項１から３記載の弾性波フィルタ。
前記四つの第２ＩＤＴの各々を形成する前記相対した櫛型電極のうち、片側の前記櫛型電極の各々が、二つに分割されていることを特徴とする請求項９記載の弾性波フィルタ。
前記二つの第１ＩＤＴの各々は、互い違いに反対方向を向いた偶数本の電極指を有していることを特徴とする請求項９または１０記載の弾性波フィルタ。