JP5273247B2 - ラダー型フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、弾性境界波や弾性表面波を利用したラダー型フィルタ及び弾性波共振子に関し、より詳細には、交叉幅重み付けが施されたＩＤＴ電極を有するラダー型フィルタ及び弾性波共振子に関する。

従来、例えば携帯電話機のＲＦ段の帯域フィルタなどに、ラダー型回路構成を有する弾性表面波フィルタ装置が用いられている。下記の特許文献１には、この種のラダー型回路構成を有する弾性表面波フィルタ装置の一例が開示されている。図１３に示すように、特許文献１に記載の弾性表面波フィルタ装置１００１は、入力端子１００２と出力端子１００３とを結ぶ直列腕を有する。この直列腕に、複数の直列腕共振子１００４が配置されている。また、直列腕とグラウンド電位とを結ぶように複数の並列腕が形成されている。各並列腕に並列腕共振子１００５が配置されている。ここでは、並列腕共振子１００５において、ＩＤＴ電極に交叉幅重み付けが施されている。より具体的には、弾性表面波伝搬方向においてＩＤＴ電極中央において交叉幅が最大とされており、交叉幅が最大の部分からＩＤＴ電極の両側に向かって交叉幅が順次小さくなるように、菱形の重み付けが施されている。この重み付けにより、通過帯域低周波数側のリップルを抑制することができるとされている。

特開平９−２４６９１１号公報

弾性表面波フィルタ装置や弾性波共振子においても、他の電子部品と同様に小型化が強く求められている。この場合、ＩＤＴ電極の上記縦横比を小さくすれば、弾性波共振子及び弾性波共振子を用いたラダー型フィルタの小型化を進めることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波フィルタ装置において、縦横比を小さくすると、反共振周波数における抵抗値が低くなり、反共振周波数付近の周波数特性が劣化することがわかった。このため、ラダー型回路構成の弾性表面波フィルタ装置１００１において小型化を進めた場合、通過帯域内における挿入損失が劣化することがわかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、小型化を進めることができ、しかも用いられている弾性波共振子の反共振周波数付近における特性の劣化が生じ難く、よって小型化及びフィルタ特性の改善を図ることができるラダー型フィルタ、並びに小型化を進めた場合であっても反共振周波数付近における特性の劣化が生じ難い弾性波共振子を提供することにある。

本発明によれば、入力端と出力端とを結ぶ直列腕に配置された直列腕共振子と、直列腕とグラウンド電位とを結ぶように配置された並列腕に配置された並列腕共振子とを備え、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子がＩＤＴ電極を有する弾性波共振子からなり、少なくとも１つの前記直列腕共振子のＩＤＴ電極が、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が２つ現れるように交叉幅重み付けされており、少なくとも１つの前記並列腕共振子のＩＤＴ電極が弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が１つ現れるように交叉幅重み付けされている、ラダー型フィルタが提供される。

本発明に係るラダー型フィルタのある特定の局面では、前記直列腕共振子及び並列腕共振子がそれぞれ複数設けられており、前記ＩＤＴ電極と励振される弾性波の波長をλとしたときに、ＩＤＴ電極の最大交叉幅をＳλ、電極指の対数をＰとしたとき、Ｓ／Ｐ＝Ｒで定義される縦横比が、少なくとも１つの直列腕共振子において、０．２０以上、０．３０以下とされており、少なくとも１つの並列腕共振子において、縦横比が０．３０以上とされている。この場合には、直列腕共振子の小型化を進め、かつ通過帯域内高域側における挿入損失の劣化をより効果的に抑制することができる。

より好ましくは、全ての直列腕共振子の前記縦横比が０．２０以上、０．３０以下であり、全ての並列腕共振子の前記縦横比が０．３０以上とされる。この場合には、小型化をより一層進めた場合であっても、通過帯域内の高域側周波数域における挿入損失をより一層小さくすることができる。

本発明に係るラダー型フィルタの別の広い局面によれば、入力端と出力端とを結ぶ直列腕に配置された直列腕共振子と、直列腕とグラウンド電位とを結ぶように配置された並列腕に配置された並列腕共振子とを備え、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子がＩＤＴ電極を有する弾性波共振子からなり、少なくとも１つの前記直列腕共振子のＩＤＴ電極が、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が３つ現れるように交叉幅重み付けされており、少なくとも１つの前記並列腕共振子のＩＤＴ電極が弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が一つ現れるように交叉幅重み付けされている、ラダー型フィルタが提供される。

また、本発明に係るラダー型フィルタのさらに他の特定の局面では、極大値が３つ現れる、少なくとも１つの前記直列腕共振子において、前記縦横比が、０．１０以上、０．２０以下とされており、少なくとも１つの並列腕共振子において、縦横比が０．３０以上とされている。この場合には、直列腕共振子の小型化を進め、かつ通過帯域高域側における挿入損失の劣化をより効果的に抑制することができる。この場合、好ましくは、全ての直列腕共振子の前記縦横比が０．１０以上、０．２０以下であり、全ての並列腕共振子の前記縦横比が０．３０以上とされる。それによって、通過帯域内の高周波数域における挿入損失をより一層小さくすることができる。

本発明に係るラダー型フィルタの別の特定の局面では、上記弾性波共振子が弾性境界波共振子である。この場合には、空洞を有するパッケージを必要としないので、小型化をより一層進めることができる。

本発明に係る弾性波共振子は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が、弾性波伝搬方向においてｎ個（ｎは自然数）の交叉幅極大値が現れるように交叉幅重み付けされており、ｎ＝１の場合、縦横比が０．３０以上でなり、ｎ＝２のとき、縦横比が０．２０以上、０．３０以下であり、ｎ＝３の場合には、上記縦横比が０．１０以上、０．２０以下とされている。

本発明に係る弾性波共振子のある特定の局面では、弾性波として弾性境界波が用いられ、それによって弾性境界波共振子が構成される。この場合、空洞を有するパッケージを必要としないので、弾性波共振子の小型化及び弾性波共振子が実装される電子部品のより一層の小型化を進めることができる。

本発明に係るラダー型フィルタでは、直列腕共振子が弾性波伝搬方向において交叉幅極大値が２個有するＩＤＴ電極を有し、並列腕共振子が上記縦横比交叉幅極大値が１個であるＩＤＴ電極を有するため、直列腕共振子及び並列腕共振子の反共振周波数付近の特性の劣化が生じ難い。従って、縦横比を小さくして小型化を進めることができるだけでなく、ラダー型フィルタの通過帯域内の高周波側領域における挿入損失を小さくすることができ、良好なフィルタ特性を得ることができる。

本発明に係る弾性波共振子では、弾性波伝搬方向における交叉幅が最大となる極の数に応じ、縦横比が上記特定の範囲とされているため、反共振周波数における抵抗値を高めることができ、反共振周波数における特性の劣化を抑制することができる。従って、小型であり、反共振周波数付近の特性が良好な弾性波共振子を提供することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの電極構造を説明するための模式的平面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタ及び比較のために用意した比較例のラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。 図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態のラダー型フィルタにおいて並列腕共振子として用いられている弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図及び該弾性波共振子の模式的正面断面図である。 図４は、本発明において弾性波共振子のＩＤＴ電極の縦横比を説明するための模式的平面図である。 図５は、交叉幅の極大値が１つ現れるように重み付けされた弾性波共振子における縦横比＝交叉幅／対数と、共振抵抗との関係を示す図である。 図６は、交叉幅の極大値が１つ現れるように重み付けされた弾性波共振子における縦横比＝交叉幅／対数と、反共振抵抗との関係を示す図である。 図７は、交叉幅の極大値が１つ現れるように重み付けされた弾性波共振子における縦横比＝交叉幅／対数と、インピーダンス比との関係を示す図である。 図８は、本発明の一実施形態において直列腕共振子として用いられている弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 図９は、交叉幅の極大値が２つ現れるように重み付けされた弾性波共振子における縦横比＝交叉幅／対数と、共振抵抗との関係を示す図である。 図１０は、交叉幅の極大値が２つ現れるように重み付けされた弾性波共振子における縦横比＝交叉幅／対数と、反共振抵抗との関係を示す図である。 図１１は、交叉幅の極大値が２つ現れるように重み付けされた弾性波共振子における縦横比＝交叉幅／対数と、インピーダンス比との関係を示す図である。 図１２（ａ）〜（ｃ）は、１つの菱形の重み付け部分を有するＩＤＴ電極、２つの菱形の重み付け部分を有するＩＤＴ電極及び３つの菱形の重み付け部分を有するＩＤＴ電極における最大交叉幅／対数の大きさと、反共振抵抗との関係を説明するための各模式的平面図である。 図１３は、従来技術に記載のラダー型フィルタの回路構成を示す模式的回路図である。

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ラダー型フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。

ラダー型フィルタ１は、入力端子２と出力端子３とを有する。入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕に、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９が配置されている。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９は互いに直列に接続されている。

直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９は、それぞれ、図示の電極構造を有する弾性境界波共振子からなる。直列腕共振子Ｓ１を代表して説明すると、ＩＤＴ電極４と、ＩＤＴ電極４の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器５，６とを有する。他の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ９もまた、同様の電極構造を有する。

上記ＩＤＴ電極４及び反射器５，６は、図示しない圧電基板上に形成されている。また、該圧電基板を覆うように酸化珪素からなる誘電体層が形成されている。本実施形態では、圧電基板と誘電体層との界面に上記電極構造が形成されており、それによって弾性境界波共振子が構成されている。

なお、弾性境界波共振子の具体的構造は、並列腕共振子の説明の際により詳細に説明する。

他方、直列腕共振子Ｓ３と直列腕共振子Ｓ４との間の接続点７とグラウンド電位との間に延びる並列腕に、並列腕共振子Ｐ１が配置されている。同様に、直列腕共振子Ｓ５と直列腕共振子Ｓ６との間の接続点８とグラウンド電位との間に延びる並列腕に、並列腕共振子Ｐ２が配置されている。

また、直列腕共振子Ｓ９と出力端子３との間の接続点９とグラウンド電位との間に、すなわち出力端子３に、並列腕共振子Ｐ３が接続されている。

並列腕共振子Ｐ１を代表して説明すると、並列腕共振子Ｐ１は、ＩＤＴ電極１０と、ＩＤＴ電極１０の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器１１，１２とを有する１ポート型弾性波共振子である。

図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、この並列腕共振子Ｐ１をより詳細に説明する。圧電基板１３上に、ＩＤＴ電極１０及び反射器１１，１２が形成されている。ＩＤＴ電極１０及び反射器１１，１２を覆うように誘電体層１４が形成されている。

圧電基板１３は、本実施形態では、ＬｉＴａＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３などの圧電単結晶からなる。圧電基板１３は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスにより形成されてもよい。

ＩＤＴ電極１０及び反射器１１，１２は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属もしくはこれらの金属を主体とする合金からなる。ＩＤＴ電極１０及び反射器１１，１２は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により形成されてもよい。

誘電体層１４は、本実施形態では酸化珪素により形成されているが、窒化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの他の誘電体材料により形成されてもよい。

誘電体層１４の材料及び厚みと、圧電基板１３を構成する材料とは、圧電基板１３と誘電体層１４との界面において、ＩＤＴ電極１０を励振した際に弾性境界波が励振されるように選択されている。すなわち、並列腕共振子Ｐ１は、上記構造を有する弾性境界波共振子である。

並列腕共振子Ｐ２及びＰ３も、並列腕共振子Ｐ１と同様に構成されている。

なお、前述したように、直列腕共振子Ｓ１も、同様に、圧電基板と誘電体層との界面にＩＤＴ電極４及び反射器５，６を配置した構造を有する。従って、図３（ｂ）を参照した説明を、直列腕共振子Ｓ１の構造の説明に援用することにより、直列腕共振子Ｓ１の詳細な説明を省略することとする。

よって、ラダー型フィルタ１は、１ポート型弾性境界波共振子からなる直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９と、１ポート型弾性境界波共振子からなる並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３とを有する。

なお、本実施形態では、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９及び複数の並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３が設けられているが、１つの直列腕共振子及び１つの並列腕共振子のみが用いられてもよい。

ラダー型フィルタ１の特徴は、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９において、ＩＤＴ電極４が、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が２個現れるように交叉幅重み付けされており、かつ並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３のＩＤＴ電極１０が弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が１つ現れるように交叉幅重み付けが施されていることにある。それにより、小型化を進めることができ、しかも通過帯域内の高域側周波数領域における損失を小さくすることが可能とされている。これを、図２を参照して説明する。

図２は、本実施形態のラダー型フィルタ１の減衰量周波数特性と、比較のために用意したラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。実線が実施形態の結果を示し、破線が比較例の結果を示す。

なお、この周波数特性は、圧電基板１３、誘電体層１４、ＩＤＴ電極４、反射器５，６、ＩＤＴ電極１０及び反射器１１，１２を以下の仕様で形成した場合の特性である。

〔直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９の仕様〕
ＩＤＴ電極４のピッチで定まる波長λは、１．９μｍとした。圧電基板材料：ＬｉＮｂＯ_３、誘電体層１４：酸化珪素膜、厚み＝０．６３λ。

ＩＤＴ電極１０：電極材料はＰｔ。厚みは０．０２５λ。電極指の対数＝１１７、最大交叉幅＝３３．０λ、縦横比＝最大交叉幅／電極指の対数＝０．２８２。

反射器：電極材料はＩＤＴ電極４と同一。反射器の電極指の本数＝２１本、電極指ピッチ＝λ。

〔並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３の仕様〕
圧電基板１３：ＬｉＮｂＯ_３からなる。

誘電体層１４：酸化珪素膜、厚み０．６０λ
ＩＤＴ電極１０：電極材料＝Ｐｔ、厚み＝０．０２４λ。電極指のピッチで定まる波長λ＝２．０μｍ。電極指の対数＝８２、最大交叉幅＝２８．９λ。縦横比＝最大交叉幅／対数＝０．３５２。

反射器１１，１２：電極材料はＩＤＴ電極１０と同一。電極指ピッチ＝λ、電極指の本数＝２１本。

なお、比較例のラダー型フィルタでは、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９のそれぞれを、並列腕共振子Ｐ１と同様に、交叉幅の極大値が弾性波伝搬方向に１つのみ有するいわゆる１つの菱形の重み付けが施されたＩＤＴ電極を用いたことを除いては、上記実施形態と同様とした。この直列腕共振子のＩＤＴ電極の仕様は以下の通りとした。

比較例の直列腕共振子のＩＤＴ電極の仕様：電極材料及び電極指の本数は実施形態の直列腕共振子Ｓ１と同じとした。最大交叉幅＝３３．０λ。縦横比＝最大交叉幅／電極指の対数＝０．２８２。

なお、本願発明において、縦横比とは、上記のように、いわゆる菱形の重み付けが施されているＩＤＴ電極において、「最大交叉幅」の「電極指の対数」に対する割合をいうものとする。図４に示すように、並列腕共振子Ｐ１を例に取ると、並列腕共振子Ｐ１では、ＩＤＴ電極１０において、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が１つ現れるように、また最大交叉幅部分からＩＤＴ電極１０の一端側及び他端側に向かって交叉幅が順次小さくなるように重み付けが施されている。従って、包絡線Ａ及びＢで示される形状が略菱形の形状となっている。このような重み付けを、本明細書においては、菱形の重み付けということとする。

ここでは、最大交叉幅部分は、ＩＤＴ電極の中心に位置している。すなわち、最大交叉幅部分を介して、一方側と他方側は対称な形状とされている。

包絡線とは、ＩＤＴ電極１０の同電位に接続される複数本の電極指の先端を結ぶ仮想線である。この包絡線Ａと包絡線Ｂとで囲まれた領域が交叉領域となり、弾性波が積極的に励振される領域となる。

図２から明らかなように、実施形態によれば、比較例に比べて、通過帯域内の高域側周波数域、より具体的には、約１８７５〜１９２０ＭＨｚ付近において挿入損失を小さくすることが可能とされていることがわかる。すなわち、比較例に比べて、実施形態によれば、良好なフィルタ特性を得られることがわかる。

しかも、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９が、上記のように、交叉幅の極大値が弾性波伝搬方向において２つ現れる。言い換えれば菱形の重み付けが弾性波伝搬方向において２つ連なるように重み付けされている。このため、同じ本数の電極指を有する比較例の直列腕共振子のＩＤＴ電極を用いた場合に比べて、小型化及び低抵抗化を図ることも可能である。この理由を、図５〜図１１を参照してより具体的に説明する。

図５〜図７は、１つの菱形の重み付けが施された弾性波共振子、例えば図３（ａ）及び（ｂ）に示した並列腕共振子Ｐ１のような弾性波共振子における縦横比である交叉幅／対数と、共振抵抗、反共振抵抗及びインピーダンス比との関係をそれぞれ示す図である。図５〜図７では、重み付け比が１０％の場合と重み付け比３０％の場合の結果が示されている。ここで、重み付け比とは、交叉幅最小値／交叉幅最大値、で定義される値である。

図５から明らかなように、重み付け比が１０％及び３０％のいずれにおいても、共振抵抗は、縦横比＝（交叉幅／対数）が大きくなるにつれ、直線的に高くなっていくことがわかる。

これに対して、図６から明らかなように、反共振抵抗は、（交叉幅／対数）すなわち縦横比が０．３０未満の場合には、０．３０以上の場合に比べて著しく小さくなることがわかる。より具体的には、重み付け比が３０％の場合及び１０％の場合のいずれにおいても、縦横比が０．３０未満では、反共振抵抗は５９ｄＢ以下となり、縦横比が小さくなるにつれ、反共振抵抗は著しく小さくなっていくことがわかる。これに対して、縦横比が０．３０以上すなわち交叉幅／対数が０．３０以上では、交叉幅／対数が増大しても、反共振抵抗は、６３ｄＢ以上と高くなっている。しかも、交叉幅／対数の値により、反共振抵抗は大きく変化しないことがわかる。

また、図７に示されているように、インピーダンス比についてもＩＤＴ電極の交叉幅／対数が０．３０未満では、０．３０以上の場合比べ、特に０．３０〜０．６０の場合に比べ、小さいことがわかる。

従って、図５〜図７から明らかなように、特に図６に明瞭に示されているように、交叉幅／対数を０．３０以上とすることにより、反共振抵抗を十分に高くすることができ、反共振周波数付近の特性を高め得ることがわかる。

また、交叉幅／対数は、あまり大きくなりすぎると電極抵抗が増加して無視できなくなってくるため、０．６以下とするのがよい。

この１つの菱形の重み付けが施された弾性波共振子は、前述した並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３として用いられている。従って、反共振周波数が十分高いことにより、通過帯域中央付近における挿入損失を十分に小さくすることができる。

他方、図８は、上記直列腕共振子Ｓ１の電極構造を拡大して示す模式的平面図である。ここでは、菱形の重み付けは、包絡線Ｃ，Ｄで示すように、２つの菱形が弾性波伝搬方向に沿って連なるように、ＩＤＴ電極４が交叉幅重み付けされている。従って、弾性波伝搬方向において、交叉幅が極大値を示す第１，第２の部分Ｘ，Ｙが存在する。

第１の菱形の重み付け部分Ｘは、反射器５側に位置しており、第２の菱形の重み付け部分Ｙは反射器６側に位置している。

ＩＤＴ電極４の弾性波伝搬方向において中央において第１の菱形の重み付け部分と第２の菱形の重み付け部分とが連なっている。そして、第１，第２の菱形の重み付け部分では、それぞれの重み付け部分Ｘ、Ｙにおいて、中央に上記交叉幅が極大値である部分が位置している。第１の菱形の重み付け部分では、交叉幅が極大部分から反射器５側に行くにつれて、また第２の菱形の重み付け部分に向かうにつれて、交叉幅が順次小さくなっている。そして、菱形形状において交叉幅極大部分を介して、両側の交叉幅領域は対称に形成されている。第２の菱形の重み付け部分Ｙも同様に構成されている。

図９〜図１１は、図８に示した第１，第２の菱形の重み付け部分Ｘ，Ｙを有する弾性波共振子の縦横比すなわち（交叉幅／対数）と、共振抵抗、反共振抵抗及びインピーダンス比との関係をそれぞれ示す図である。ここでも、重み付け比が１０％の場合と、重み付け比が３０％の場合との結果を示した。

図９から明らかなように、図８に示した弾性波共振子においても、交叉幅／対数が増加するにつれ共振抵抗が直線的に高められていることがわかる。

これに対して、図１０から明らかなように、反共振抵抗については、交叉幅／対数が０．２０未満では６０ｄＢ以下と低く、また交叉幅／対数が小さくなるにつれ、反共振抵抗は著しく低くなっていることがわかる。また、交叉幅／対数が０．２０以上では、反共振抵抗は６０ｄＢより高く、特に、交叉幅／対数が０．２０以上、０．４７以下では、６２ｄＢ以上と高いことがわかる。

他方、図１１から明らかなように、インピーダンス比については、交叉幅／対数が０．２０以上、０．３０以下の場合、５７．７ｄＢ以上と高いことがわかる。

上記弾性波共振子は、ラダー型フィルタ１において直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９として用いられているものである。従って、共振周波数が通過帯域内に位置され、反共振周波数は通過帯域高域側の減衰極を形成することとなる。従って、反共振抵抗は高ければ高いほど好ましく、またインピーダンス比についても大きい方が望ましい。よって、良好なフィルタ特性を得る上では、交叉幅／対数すなわち縦横比は、０．２０以上、０．３０以下とすることが望ましいことがわかる。

本実施形態のラダー型フィルタ１において、通過帯域内の高周波側周波数域において、挿入損失が小さくされている理由は、上記のように、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３が、１つの菱形の重み付けを有する弾性波共振子からなり、縦横比が０．３５２であり、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９が第１，第２の菱形の重み付け部分を有するＩＤＴ電極４を有し、上記縦横比が０．２８２の値であることによる。それによって、図５〜図１１を参照して説明したように、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３及び直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９の反共振周波数付近の特性が改善されている。特に、通過帯域内の高周波側の周波数域において挿入損失を十分に小さくすることが可能とされている。

前述したように、特許文献１に記載の１つの菱形の重み付けが施された弾性波共振子を用いたラダー型回路構成の弾性表面波フィルタでは、小型化を進めた場合、通過帯域内における挿入損失が劣化することが分かっている。これに対して、本実施形態では、上記のように、通過帯域内における挿入損失を改善し得ることがわかる。

また、ラダー型フィルタ１の小型化を進めるには、上記ＩＤＴ電極４やＩＤＴ電極１０の縦横比を小さくすればよい。すなわち、縦横比＝最大交叉幅／対数であるため、縦横比を小さくすることにより、最大交叉幅を相対的に小さくすることができる。特に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９は、入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕において互いに直列に接続されているものである。従って、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９において、最大交叉幅を小さくすること、言い換えれば縦横比を小さくすることにより、小型化をより一層進めることができる。

本実施形態では、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９の縦横比が０．２８２と小さくされており、従って、小型化を進めることができる。しかも、前述したとおり、通過帯域内の挿入損失を改善することが可能とされている。

上記のとおり、本実施形態では、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９において、ＩＤＴ電極４の縦横比が０．２８２、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においてＩＤＴ電極１０の縦横比が０．３５２とされていたが、前述した図５〜図１１の結果から明らかなように、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９の縦横比は０．２０以上、０．３０以下の範囲、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３については、０．３０以上とすれば、同様に小型化を進めつつ、フィルタ特性の改善を図ることができる。

また、上記実施形態では、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９において、上記縦横比が全て０．２８２とされていたが、少なくとも１つの直列腕共振子において縦横比が０．２０以上、０．３０以下、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３においても、少なくとも１つの並列腕共振子において、縦横比が０．３０以上であれば、上記実施形態よりは劣るものの、同様に小型化を進めつつ、フィルタ特性の改善を図ることができる。本願発明者の実験によれば、上記実施形態の構成から、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９のうち１つの直列腕共振子の縦横比を０．４０から０．２８に変更したことを除いては、上記実施形態の直列腕共振子と同様としてラダー型フィルタを作成したところ、前述した比較例に比べて、通過帯域内の高域側周波数域である１８４７ＭＨｚにおいて、挿入損失を０．０２ｄＢ改善し得ることが確かめられている。また、上記実施形態に対し、１つの並列腕共振子Ｐ１の縦横比のみを０．２５から０．３５２に変更したことを除いては上記実施形態と同様とした場合、前述した比較例に比べ、１８４７ＭＨｚにおける挿入損失を０．０４ｄＢ小さくし得ることが確かめられている。

もっとも、上記実施形態のように、全ての直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ９において縦横比が０．２０以上、０．３０以下、全ての並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３において、縦横比が０．３０以上であることが最も好ましい。

また、本発明においては、縦横比が上記特定の範囲とされずとも、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３が上記１つの菱形の重み付け部分を有するように重み付けされたＩＤＴ電極を有し、直列腕共振子か２つの菱形の重み付け部分を有するように重み付けされたＩＤＴ電極を有する限り、上記実施形態と同様に小型化を進めることができる。すなわち、前述したとおり、直列腕共振子の小型化が、ラダー型フィルタの小型化に大きく寄与するため、縦横比はともかく、直列腕共振子が上記第１，第２の菱形の重み付け部分を有するＩＤＴ電極を用いて形成されている場合、縦横比を小さくしても反共振特性の劣化が生じ難いため、小型化を進めて、通過帯域内の挿入損失の低減を図ることが可能である。

なお、本発明においては、上記ラダー型フィルタに加えて、前述した並列腕共振子及び直列腕共振子として用いられている弾性波共振子自体の小型化及び反共振特性の改善も図られる。

すなわち、図５〜図７に示したように、図３に示した１つの菱形の重み付け部分を有するＩＤＴ電極１０を有する弾性波共振子では、縦横比を０．３０以上とすることにより、反共振特性を高めることができる。

第１，第２の菱形の重み付け部分を有する図８に示した弾性波共振子では、図９〜図１１に示したように、縦横比を０．２０以上、０．３０以下とすれば、反共振周波数付近の特性を改善することができる。加えて、本発明においては、上記ＩＤＴ電極において菱形の重み付けが分施されている部分の数は３つであってもよい。この場合、縦横比は０．１０以上、０．２０以下であることが必要である。これを図１２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

図１２（ａ）は、上記１つの菱形の重み付け部分が設けられたＩＤＴ電極１０１を有する弾性波共振子の電極構造を示し、図１２（ｂ）は第１，第２の菱形の重み付け部分が設けられているＩＤＴ電極１０２を有する弾性波共振子の電極構造を示す模式図である。なお、図１２（ｂ）では、ＩＤＴ電極１０２を弾性波伝搬方向に２つのＩＤＴ電極部１０２ａ，１０２ｂに分割して模式的に示している。

これに対して、図１２（ｃ）は、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が３つ存在するＩＤＴ電極１０３を有する弾性波共振子の電極構造を模式的に示す。ここでも、各々が１つの菱形の重み付け部分を有する３つのＩＤＴ電極部１０３ａ〜１０３ｃに分割して模式的にＩＤＴ電極１０３の構造を示すこととする。

図１２（ａ）の構造においては、前述したように、縦横比を０．３より大とすれば、反共振抵抗を十分大きくすることができる。

これに対して、図１２（ｂ）の構造は、図１２（ａ）の構造を並列接続した構造に相当することとなる。従って、縦横比＝Ｓ／Ｐ≧０．３を基準にすると、Ｓ／２Ｐ≧０．１５とすれば、反共振抵抗を十分大きくすることができると考えられる。なお、Ｓ／２Ｐ≧０．２としたのは、前述の通り、図９から図１１の結果による。同様に検討すると、図１２（ｃ）の構造では、図１２（ａ）のＩＤＴ電極を３つ並列接続した構造に相当するため、Ｓ／３Ｐ≧０．１０とすれば、反共振抵抗を大きくすることができると考えられる。よって、極大値の数をｎ（ｎは自然数）とした場合、Ｓ／（ｎ×Ｐ）≧０．３／ｎとすれば反共振抵抗を十分大きくすることができ、反共振周波数付近の特性を改善することができると考えられる。よって、交叉幅の極大値の数をｎとしたとき、ｎが３の場合には、縦横比を０．１０以上とすればよいことがわかる。また、ｎが３以上の場合は、Ｓ／（ｎ×Ｐ）≧０．３／ｎ、で定められる縦横比に設定すればよい。

従って、少なくとも１つの直列腕共振子において、ｎ＝３とした場合、縦横比を０．１０以上、０．２０以下とし、少なくとも１つの並列腕共振子において、縦横比が０．３０以上とすることにより、ラダー型フィルタにおいて、前述した実施形態と同様に、通過帯域内の高周波数域における挿入損失をより一層小さくすることができる。より好ましくは、ｎ＝３あるいはｎ＝３の複数の直列腕共振子において、全ての直列腕共振子の縦横比を０．１０以上、０．２０以下とし、全ての並列腕共振子の縦横比を０．３０以上とすることにより、通過帯域内における高周波数側の挿入損失をより一層小さくすることができる。

なお、上述した実施形態では、弾性境界波共振子を用いた構造につき説明したが、本発明は、弾性境界波共振子ではなく、弾性表面波共振子であってもよい。すなわち、本発明においては、弾性波として弾性境界波に限らず、弾性表面波を利用してもよい。弾性表面波共振子の場合、圧電基板上にＩＤＴ電極が形成されておればよく、誘電体層は必ずしも必要ではない。もっとも、誘電体層を設けてもよく、その場合にも、誘電体層の厚み及び材料を選択し、弾性表面波が効率よく励振されるように構成することにより、弾性表面波共振子に本発明を適用することができる。

従って、本発明のラダー型フィルタにおいても、弾性波共振子は弾性表面波共振子であってもよい。また、本発明のラダー型フィルタにおいて、弾性波共振子としては弾性境界波共振子及び弾性表面波共振子の双方を用いてもよい。

また、本発明のラダー型フィルタは、フィルタ単体に用いられてもよく、ＤＰＸの送信側または受信側に用いられてもよい。

１…ラダー型フィルタ
２…入力端子
３…出力端子
４…ＩＤＴ電極
５，６…反射器
７〜９…接続点
１０…ＩＤＴ電極
１１，１２…反射器
１３…圧電基板
１４…誘電体層
１０１〜１０３…ＩＤＴ電極
１０２ａ，１０２ｂ…ＩＤＴ電極部
１０３ａ〜１０３ｃ…ＩＤＴ電極部

Claims (7)

1. 入力端と出力端とを結ぶ直列腕に配置された直列腕共振子と、直列腕とグラウンド電位とを結ぶように配置された並列腕に配置された並列腕共振子とを備え、
   前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子がＩＤＴ電極を有する弾性波共振子からなり、
   少なくとも１つの前記直列腕共振子のＩＤＴ電極が、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が２つ現れるように交叉幅重み付けされており、
   少なくとも１つの前記並列腕共振子のＩＤＴ電極が弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が一つ現れるように交叉幅重み付けされている、ラダー型フィルタ。
2. 前記直列腕共振子及び並列腕共振子がそれぞれ複数設けられており、
   前記ＩＤＴ電極と励振される弾性波の波長をλとしたときに、ＩＤＴ電極の最大交叉幅をＳλ、電極指の対数をＰとしたとき、Ｓ／Ｐ＝Ｒで定義される縦横比が、少なくとも１つの直列腕共振子において、０．２０以上、０．３０以下とされており、
   少なくとも１つの並列腕共振子において、縦横比が０．３０以上とされている、請求項１に記載のラダー型フィルタ。
3. 全ての直列腕共振子の前記縦横比が０．２０以上、０．３０以下であり、全ての並列腕共振子の前記縦横比が０．３０以上である、請求項２に記載のラダー型フィルタ。
4. 入力端と出力端とを結ぶ直列腕に配置された直列腕共振子と、直列腕とグラウンド電位とを結ぶように配置された並列腕に配置された並列腕共振子とを備え、
   前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子がＩＤＴ電極を有する弾性波共振子からなり、
   少なくとも１つの前記直列腕共振子のＩＤＴ電極が、弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が３つ現れるように交叉幅重み付けされており、
   少なくとも１つの前記並列腕共振子のＩＤＴ電極が弾性波伝搬方向において交叉幅の極大値が一つ現れるように交叉幅重み付けされている、ラダー型フィルタ。
5. 極大値が３つ現れる、少なくとも１つの前記直列腕共振子において、前記縦横比が、０．１０以上、０．２０以下とされており、少なくとも１つの並列腕共振子において、縦横比が０．３０以上とされている請求項４に記載のラダー型フィルタ。
6. 全ての直列腕共振子の前記縦横比が０．１０以上、０．２０以下であり、全ての並列腕共振子の前記縦横比が０．３０以上である、請求項５に記載のラダー型フィルタ。
7. 前記弾性波共振子が弾性境界波共振子である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。

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