JP5458738B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として移動体通信機器において使用される弾性表面波装置に関するものである。

近年、携帯電話機のＲＦ段などにおいて、帯域フィルタとして弾性表面波フィルタが広く用いられている。

図３は、従来の弾性表面波フィルタを示すパターン配置図である。

図３において、弾性表面波フィルタは、圧電基板１の上において、入力端子２と出力端子３の間に直列に接続された縦結合共振子型弾性表面波素子４と、一端子対弾性表面波共振子５と、縦結合共振子型弾性表面波素子４と一端子対弾性表面波共振子５の間から並列に接続された容量電極６からなっている。そして、縦結合共振子型弾性表面波素子４は、弾性表面波伝搬方向に配置された３つのＩＤＴとその両側に配置された反射器とからなり、中央のＩＤＴの一端が入力端子２に接続され、両側のＩＤＴの一端が共通接続されて、一端子対弾性表面波共振子５の一端に接続されている。また、中央のＩＤＴの他端と両側のＩＤＴの他端および、容量電極６の他端はそれぞれグランド電極７に接続されている。８は信号配線とグランド配線の立体交差部である。

上記のような弾性表面波フィルタ装置において、縦結合共振子型弾性表面波素子４のみでは、高域側カットオフ周波数領域における急峻性が低く、高域側の減衰量も不十分であるため、一端子対弾性表面波共振子５を直列に接続するとともに、容量電極６を並列に接続することにより改善を図ろうとしたものである。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００２−６４３５８号公報

しかしながら、近年、使用する通過帯域が増えるとともに通過帯域間の間隔が狭まってきて、周波数の峻別能力の要請が厳しくなってくると、さらに大きな急峻度と減衰量が必要になり、上記従来の構成では、急峻度および減衰量が不十分になってしまうという問題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、特に縦結合共振子型弾性表面波素子において問題となる高域側において、カットオフ周波数領域の急峻性を向上するとともに帯域外の減衰量を確保することのできる弾性表面波装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、圧電基板と、この圧電基板の表面において、平衡−不平衡変換機能を有するとともに一端を不平衡信号端子に接続し、かつ縦結合共振子型弾性表面波素子を用いた弾性表面波フィルタ部と、この弾性表面波フィルタ部の平衡入出力の一方と第１の平衡信号端子との間に順次直列に接続した第１と第２の弾性表面波共振子と、前記弾性表面波フィルタ部の平衡入出力の他方と第２の平衡信号端子との間に順次直列に接続した第３と第４の弾性表面波共振子とを備え、前記第１の弾性表面波共振子と前記第２の弾性表面波共振子の接続部と、前記第３の弾性表面波共振子と前記第４の弾性表面波共振子の接続部との間に容量結合部を設けたもので、この構成によれば、第１の弾性表面波共振子と第２の弾性表面波共振子の接続部と、第３の弾性表面波共振子と第４の弾性表面波共振子の接続部との間に容量結合部を設けたことにより、第１〜第４の弾性表面波共振子が単なる共振子波形の足し合わせだけではなく、３素子型のノッチつきローパスフィルタを並列に接続した構成となるため、高域側カットオフ周波数領域における急峻度を大きく改善することができるという作用効果を有する。さらに、第１および第３の弾性表面波共振子の反共振周波数以上の帯域において第１と第３の弾性表面波共振子および縦結合共振子型弾性表面波素子はコンデンサとして機能するため、容量結合部を含めた回路構成は、容量素子のΔ−Ｙ変換により、縦結合共振子型弾性表面波素子の容量と容量結合部の容量を単純合計した値よりも大きな容量が付加される効果があり、通過帯域外高域側の減衰を大きく改善することができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第１の弾性表面波共振子の反共振周波数を第２の弾性表面波共振子の反共振周波数よりも低くし、かつ第３の弾性表面波共振子の反共振周波数を第４の弾性表面波共振子の反共振周波数よりも低くしたもので、この構成によれば、第１の弾性表面波共振子の反共振周波数を第２の弾性表面波共振子の反共振周波数よりも低くし、かつ第３の弾性表面波共振子の反共振周波数を第４の弾性表面波共振子の反共振周波数よりも低くしたことにより、より効果的に減衰量を向上することができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、容量結合部をくし型電極により構成し、かつこの容量結合部を第２の弾性表面波共振子と第４の弾性表面波共振子との間に配置したもので、この構成によれば、容量結合部をくし型電極により構成し、かつこの容量結合部を第２の弾性表面波共振子と第４の弾性表面波共振子との間に配置したことにより、少ない面積の中に必要な容量の容量結合部を形成することができるため、小型の弾性表面波装置を得ることができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の弾性表面波装置は、第１の弾性表面波共振子と第２の弾性表面波共振子の接続部と、第３の弾性表面波共振子と第４の弾性表面波共振子の接続部との間に容量結合部を設けたことにより、高域側カットオフ周波数領域における急峻度を大きく改善することができるとともに通過帯域外高域側の減衰を大きくすることができるという優れた効果を奏するものである。

本発明の一実施の形態における弾性表面波装置のパターン配置図 本発明の他の実施の形態における弾性表面波装置のパターン配置図 従来の弾性表面波装置のパターン配置図

以下、本発明の一実施の形態における弾性表面波装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における弾性表面波装置のパターン配置図である。

図１において、弾性表面波装置は、圧電性の単結晶からなる圧電基板１１の表面に、不平衡信号端子１２と、第１と第２の平衡信号端子１３、１４とグランド端子１５と、平衡−不平衡変換機能を有し縦結合共振子型弾性表面波素子１６からなる弾性表面波フィルタ部１７と、第１〜第４の弾性表面波共振子１８〜２１とを備え、不平衡信号端子１２に弾性表面波フィルタ部１７の一端を接続し、弾性表面波フィルタ部１７の一方の平衡入出力２２と第１の平衡信号端子１３との間に第１の弾性表面波共振子１８と第２の弾性表面波共振子１９を順次直列に接続し、弾性表面波フィルタ部１７の他方の平衡入出力２３と第２の平衡信号端子１４との間に第３の弾性表面波共振子２０と第４の弾性表面波共振子２１を順次直列に接続したものである。縦結合共振子型弾性表面波素子１６は、中央を分割電極とした平衡−不平衡変換機能を有する５電極型のものであり、両側から反射器で挟んだものである。ここで、第１の弾性表面波共振子１８および第３の弾性表面波共振子２０の互いに接していない両外側の電極指は、アポタイズにより反射器の機能を持たせ（図示せず）、Ｑ値を確保している。そして、第２の弾性表面波共振子１９と第４の弾性表面波共振子２１は、それぞれ両外側の電極指にアポタイズを設けて反射器の機能を持たせ（図示せず）、Ｑ値を確保している。２６は信号配線とグランド配線との立体交差部である。

そして、第１の弾性表面波共振子１８と第２の弾性表面波共振子１９の接続部２４と、第３の弾性表面波共振子２０と第４の弾性表面波共振子２１の接続部２５との間にくし型電極により構成した容量結合部２７を設けたものである。

このように、本発明の一実施の形態における弾性表面波装置は、第１の弾性表面波共振子１８と第２の弾性表面波共振子１９の接続部２４と、第３の弾性表面波共振子２０と第４の弾性表面波共振子２１の接続部２５との間に容量結合部２７を設けたことにより、第１〜第４の弾性表面波共振子１８〜２１が単なる共振子波形の足し合わせではなく、３素子型のノッチつきローパスフィルタを並列に接続した構成となるため、高域側カットオフ周波数領域における急峻度を大きく改善することができるものである。さらに、第１および第３の弾性表面波共振子１８、２０の反共振周波数以上の帯域において第１と第３の弾性表面波共振子１８、２０および縦結合共振子型弾性表面波素子１６は容量素子として機能するため、容量結合部２７を含めた回路構成は、各容量素子のΔ−Ｙ変換により、縦結合共振子型弾性表面波素子１６の容量と容量結合部２７の容量を単純合計した値よりも大きな容量が付加される効果があり、これによって、通過帯域外高域側の減衰を大きく改善することができるものである。

そして、第１の弾性表面波共振子１８の反共振周波数を第２の弾性表面波共振子１９の反共振周波数よりも低くし、かつ第３の弾性表面波共振子２０の反共振周波数を第４の弾性表面波共振子２１の反共振周波数よりも低くすることにより、より効果的に減衰量を向上することができるものである。また、第１の弾性表面波共振子１８の反共振周波数と第３の弾性表面波共振子２０の反共振周波数を弾性表面波フィルタ部１７の通過帯域周波数よりも大きくするとさらに効果的減衰量を向上することができるものである。

また、第１の弾性表面波共振子１８の容量を第２の弾性表面波共振子１９の容量よりも大きくすることにより、通過帯域近傍における急峻度をさらに効果的に向上することができるものである。同様に、第３の弾性表面波共振子２０の容量を第４の弾性表面波共振子２１の容量よりも大きくすることにより、通過帯域近傍における急峻度をさらに効果的に向上することができるものである。

そして、容量結合部２７をくし型電極により構成し、かつこの容量結合部２７を第２の弾性表面波共振子１９と第４の弾性表面波共振子２１との間に配置することにより、少ない面積の中に必要な容量の容量結合部２７を形成することができるため、小型の弾性表面波装置を得ることができるものである。

なお、第１〜第４の弾性表面波共振子１８〜２１において、アポタイズにより反射器の機能を持たせた箇所については、その代わりに、反射器を設けても良い。ここで、第１の弾性表面波共振子１８と第３の弾性表面波共振子２０は、その接している側において、電極指にアポタイズを設けて反射器の機能を持たせても良く、その代わりに反射器を配置しても良いものであるが、第１の弾性表面波共振子１８と第３の弾性表面波共振子２０を互いに近接させることにより、互いを他の反射器として機能させることが可能になり、弾性表面波共振子の占有面積が小さくなって、弾性表面波装置の小型化が可能になる。

なお、本発明の一実施の形態における弾性表面波装置においては、図１に示すように、第１の弾性表面波共振子１８と第２の弾性表面波共振子１９の接続部２４と、第３の弾性表面波共振子２０と第４の弾性表面波共振子２１の接続部２５との間に容量結合部２７を設けたが、第１の弾性表面波共振子１８と第２の弾性表面波共振子１９の接続部２４とグランドとの間、および、第３の弾性表面波共振子２０と第４の弾性表面波共振子２１の接続部２５との間に別個に容量結合部を設けても回路的には等価であり、急峻度の向上と減衰量の拡大において同様の効果を生ずる。しかし、接続部２４、２５とグランドとの間に別個に容量結合部を設けた場合には、前記本発明の一実施の形態における容量結合部２７の効果と同等の回路を構成するためには、それぞれの容量結合部の容量値を２倍にする必要があり、全体として４倍の容量結合部の占有面積を必要とするため、弾性表面波装置の寸法が大きくなってしまうという欠点を有している。また、容量結合部とグランドとの間に引き回した配線の影響により、電気信号の中に不要な寄生成分が発生してしまい、弾性表面波装置の電気特性が低下してしまうという欠点を有している。本発明の一実施の形態における弾性表面波装置においては、第１の弾性表面波共振子１８と第２の弾性表面波共振子１９の接続部２４と、第３の弾性表面波共振子２０と第４の弾性表面波共振子２１の接続部２５との間に容量結合部２７を設けたことにより、少ない占有面積の容量結合部２７により急峻度の向上と減衰量の拡大を実現することができ、弾性表面波装置を小型化することができるとともに、容量結合部２７とグランドとの間の配線引き回しが不要であるため、その配線による不要な寄生成分が発生することなく、それによる弾性表面波装置の電気特性の低下が生じないものである。

また、本発明の一実施の形態における弾性表面波装置は、容量結合部２７を弾性表面波フィルタ部１７の縦結合共振子型弾性表面波素子１６に直接に接続せず、第１の弾性表面波共振子１８と第３の弾性表面波共振子２０を介して接続していることにより、さらなる設計上の利点を有する。すなわち、容量結合部２７を縦結合共振子型弾性表面波素子１６に直接に接続してしまうと、その縦結合共振子型弾性表面波素子１６の特性インピーダンスが変化してしまうため、特性インピーダンスを調整するための複雑な設計を縦結合共振子型弾性表面波素子１６に施す必要があり、縦結合共振子型弾性表面波素子１６の設計が複雑化すると共に追加の制約が必要になってしまう。本発明においては、容量結合部２７を縦結合共振子型弾性表面波素子１６に直接に接続せず、第１の弾性表面波共振子１８と第３の弾性表面波共振子２０を介して接続していることにより、縦結合共振子型弾性表面波素子１６の特性インピーダンスを調整するために設計を複雑化する必要が無く、そのため、縦結合共振子型弾性表面波素子１６の設計の自由度が高まり、要求される特性が実現しやすくなるものである。

なお、上記した本発明の一実施の形態における弾性表面波装置においては、図１に示すように、弾性表面波フィルタ部１７として中央に分割電極を有する５電極型の縦結合共振子型弾性表面波素子１６のものを用いたが、図２のパターン配置図に示すように、弾性表面波フィルタ部２８として２個の縦結合共振子型弾性表面波素子２９、３０を並列接続することにより平衡−不平衡変換機能を持たせたものを用いてもよいもので、このような構成にした場合においても、上記した本発明の一実施の形態における弾性表面波装置と同様に、高域側カットオフ周波数領域における急峻度を大きくすることができるとともに、通過帯域外高域側の減衰を大きくすることができるものである。

本発明に係る弾性表面波装置は、高域側カットオフ周波数領域における急峻度を大きく改善することができるとともに、通過帯域外高域側の減衰を大きくすることができるもので、主として移動体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタ等において有用となるものである。

１１ 圧電基板
１２ 不平衡信号端子
１３ 第１の平衡信号端子
１４ 第２の平衡信号端子
１６、２９、３０ 縦結合共振子型弾性表面波素子
１７、２８ 弾性表面波フィルタ部
１８ 第１の弾性表面波共振子
１９ 第２の弾性表面波共振子
２０ 第３の弾性表面波共振子
２１ 第４の弾性表面波共振子
２２、２３ 平衡入出力
２４、２５ 接続部
２７ 容量結合部

Claims (3)

1. 圧電基板と、この圧電基板の表面において、平衡−不平衡変換機能を有するとともに一端を不平衡信号端子に接続し、かつ縦結合共振子型弾性表面波素子を用いた弾性表面波フィルタ部と、この弾性表面波フィルタ部の平衡入出力の一方と第１の平衡信号端子との間に順次直列に接続した第１と第２の弾性表面波共振子と、前記弾性表面波フィルタ部の平衡入出力の他方と第２の平衡信号端子との間に順次直列に接続した第３と第４の弾性表面波共振子とを備え、前記第１の弾性表面波共振子と前記第２の弾性表面波共振子の接続部と、前記第３の弾性表面波共振子と前記第４の弾性表面波共振子の接続部との間に容量結合部を設け、前記容量結合部を前記第２の弾性表面波共振子と前記第４の弾性表面波共振子との間に配置した弾性表面波装置。
2. 前記第１の弾性表面波共振子の反共振周波数を前記第２の弾性表面波共振子の反共振周波数よりも低くし、かつ前記第３の弾性表面波共振子の反共振周波数を前記第４の弾性表面波共振子の反共振周波数よりも低くした請求項１記載の弾性表面波装置。
3. 前記容量結合部をくし型電極により構成した請求項１記載の弾性表面波装置。

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