JP5691763B2

JP5691763B2 - 弾性波フィルタ

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Publication number: JP5691763B2
Application number: JP2011087478A
Authority: JP
Inventors: 隆治梶原
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-04-11
Also published as: JP2012222659A

Description

本発明は、縦モード共振型フィルタを用いた弾性波フィルタに関する。

弾性波例えば弾性表面波の共振を利用したバンドパスフィルタとして、入力側ＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサー）電極及び出力側ＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向に沿って例えば水晶などの圧電基板上に配置すると共に、これらＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向における一方側及び他方側から挟むように一対の反射器を設けた縦モード共振型フィルタが知られている。このフィルタにおいて弾性波は、例えば反射器間、ＩＤＴ電極間及び各々のＩＤＴ電極の内部にて夫々共振を起こす。これらの共振点（共振周波数）は、例えば反射器とＩＤＴ電極との中心間距離やＩＤＴ電極間の中心間距離を調整することにより、位置（周波数）が調整される。

これら３つの共振点は、互いに異なる周波数となり、また互いに隣接する共振点の位相が１８０°ずつずれるように、具体的には低周波数側の共振点における弾性波の位相が例えば０°の時に、当該共振点から高周波数側に向かうにつれて共振点の位相が順番に１８０°及び０°となるように形成される。このフィルタでは、これら３つの共振点のうち少なくとも２つの共振点を利用して、通過帯域が設定される。即ち、３つの共振点のうち一の共振点により通過帯域の下端周波数が設定され、３つの共振点のうち他の共振点により通過帯域の上端周波数が設定される。

このような縦モード共振型フィルタを利用して通過帯域を広域化する手法として、例えば特許文献１に記載されているように、２つの縦モード共振型フィルタを入力ポートと出力ポートとの間において互いに並列に接続した構成が知られている。この構成では、２つの縦モード共振型フィルタの各々の通過帯域を互いに位置ずれさせることによって、これら２つの通過帯域によりいわば一つの通過帯域を形成している。

ここで、このようなフィルタの通過帯域を更に広域化する手法として、各々の縦モード共振型フィルタにおいて互いに隣接する共振点同士の間隔を大きく広げる方法が挙げられる。しかし、共振点の間隔を広げるとインピーダンスが高くなったり、通過帯域においてリップルが発生したりするなど、フィルタの周波数特性が劣化してしまう。一方、既述の水晶に代えて、この水晶よりも電気機械結合係数の大きな例えばリチウムタンタレート（ＬＴ）や四ホウ酸リチウム（ＬＢＯ）を圧電基板として用いることにより、フィルタの通過帯域は更に広域化すると考えられる。しかし、このような電気機械結合係数の大きな圧電基板は、温度変化による特性の変動が大きいので、通過帯域の近傍における減衰量が劣化して（小さくなって）しまうおそれがある。また、ＬＢＯは、潮解性があるので、フィルタの製造プロセスが複雑になってしまう。
特許文献２〜４には、縦モード共振型フィルタを複数並列に接続した構成が記載されているが、既述の課題については記載されていない。

特開平６−３３４４７６特開平１０−２９４６４４特開２００４−２４８２５１特開２０００−２２４００２

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、縦モード共振型フィルタを用いてバンドパスフィルタを構成するにあたり、通過帯域内におけるリップルの発生を抑えながら、通過帯域の広域化を図ることのできる技術を提供することにある。

本発明の弾性波フィルタは、
通過帯域の低域側及び高域側に各々阻止域を設けた弾性波フィルタにおいて、
入力側ＩＤＴ電極及び出力側ＩＤＴ電極を各々備えた第１のフィルタ部、第２のフィルタ部及び第３のフィルタ部と、
これら第１のフィルタ部、第２のフィルタ部及び第３のフィルタ部の各々の入力側ＩＤＴ電極に共通に接続された入力ポートと、
これら第１のフィルタ部、第２のフィルタ部及び第３のフィルタ部の各々の出力側ＩＤＴ電極に共通に接続された出力ポートと、を備え、
前記第１のフィルタ部、前記第２のフィルタ部及び前記第３のフィルタ部の各々は、通過帯域において互いに異なる周波数の共振点が少なくとも２箇所に形成され、且つ通過帯域において互いに隣接する共振点同士における弾性波の位相が１８０°変わるように、圧電基板上に前記入力側ＩＤＴ電極及び前記出力側ＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向に沿って配置すると共に、これらＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向における一方側及び他方側から挟むように一対の反射器を設けた縦モード共振型フィルタであり、
前記第１のフィルタ部における前記共振点のうち高域側の共振点と、前記第２のフィルタ部における前記共振点のうち低域側の共振点と、が通過帯域内における第１の周波数において互いに重なり合うように、且つ前記第２のフィルタ部における前記共振点のうち高域側の共振点と、前記第３のフィルタ部における前記共振点のうち低域側の共振点と、が通過帯域内における第２の周波数において互いに重なり合うように、前記第１のフィルタ部、前記第２のフィルタ部及び前記第３のフィルタ部が各々構成され、
前記第１の周波数における前記第１のフィルタ部及び前記第２のフィルタ部の各々の共振点同士が互いに同じ位相となり、前記第２の周波数における前記第２のフィルタ部及び前記第３のフィルタ部の各々の共振点同士が互いに同じ位相となっていることを特徴とする。

前記第１のフィルタ部、前記第２のフィルタ部及び前記第３のフィルタ部の各々は、通過帯域に２つの共振点が位置するように構成された二重モードフィルタであっても良い。
通過帯域において互いに異なる周波数の共振点が少なくとも２箇所に形成され、且つ通過帯域において互いに隣接する共振点同士における弾性波の位相が１８０°変わるように、前記圧電基板上に入力側ＩＤＴ電極及び出力側ＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向に沿って配置すると共に、これらＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向における一方側及び他方側から挟むように一対の反射器を設けた縦モード共振型の第４のフィルタ部を備え、
この第４のフィルタ部の前記入力側ＩＤＴ電極及び前記出力側ＩＤＴ電極は、前記入力ポート及び前記出力ポートに夫々接続され、
前記第４のフィルタ部の前記共振点のうち低域側の共振点は、通過帯域内における第３の周波数において、前記第３のフィルタ部における前記共振点のうち高域側の共振点と互いに重なり合うように、且つこの高域側の共振点と同じ位相となっていても良い。

本発明によれば、３つの縦モード共振型のフィルタ部を入力ポートと出力ポートとの間に並列に接続し、第１のフィルタ部の高域（高周波数）側の共振点と、第２のフィルタ部の低域（低周波数側）側の共振点と、が通過帯域内における第１の周波数において互いに重なり合うように、且つ第２のフィルタ部の高域側の共振点と、第３のフィルタ部の低域側の共振点と、が通過帯域内における第２の周波数において互いに重なり合うようにしている。そして、第１の周波数における第１のフィルタ部及び第２のフィルタ部の各々の共振点同士が互いに同じ位相となり、また第２の周波数における第２のフィルタ部及び第３のフィルタ部の各々の共振点同士が互いに同じ位相となるようにしている。そのため、これら３つのフィルタ部の各々の通過帯域によりいわば一つの広い通過帯域を形成することができるので、通過帯域におけるリップルの発生を抑えながら、通過帯域を広域化できる。

本発明の弾性波フィルタの一例を示す平面図である。前記フィルタの特性を示す模式図である。前記フィルタの特性を示す特性図である。前記フィルタの特性を示す特性図である。前記フィルタの特性を示す特性図である。従来のフィルタの特性を示す特性図である。従来のフィルタの特性を示す特性図である。本発明の他の例におけるフィルタを示す平面図である。本発明の他の例におけるフィルタを示す平面図である。本発明の他の例におけるフィルタを示す平面図である。本発明の他の例におけるフィルタを示す平面図である。前記他の例のフィルタの特性を示す模式図である。前記他の例のフィルタの特性を示す特性図である。前記他の例のフィルタの特性を示す特性図である。前記他の例のフィルタの特性を示す特性図である。本発明の他の例のフィルタを示す平面図である。

本発明の弾性波フィルタの実施の形態の一例について、図１を参照して説明する。このフィルタは、縦モード共振型のフィルタ部２０を複数例えば３つ備えており、例えば比帯域（通過帯域÷中心周波数×１００）が０．５％の通過帯域が形成されると共に、この通過帯域よりも低周波数側及び高周波数側に各々阻止域が設けられたバンドパスフィルタとなっている。これらフィルタ部２０は、例えば水晶などからなる圧電基板１０上において、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向に互いに間を置いて配置されている。

ここで、弾性波の伝搬方向に対して直交する方向の一方側及び他方側を夫々手前側及び奥側と呼ぶと共に、これら３つのフィルタ部２０について、奥側から手前側に向かって、第１のフィルタ部１、第２のフィルタ部２及び第３のフィルタ部３と呼ぶことにする。各々のフィルタ部１〜３は、後で詳述するように、通過帯域に２つの共振点を配置した２重モードフィルタとなっている。

各々のフィルタ部１〜３は、入力側ＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサー）電極１３及び出力側ＩＤＴ電極１４を弾性波の伝搬方向に沿って配置すると共に、これらＩＤＴ電極１３、１４を弾性波の伝搬方向における一方側及び他方側から挟むように反射器１５、１５を設けて構成されている。各々のＩＤＴ電極１３、１４には、複数本の電極指６及び一対のバスバー７、７が設けられており、各々の反射器１５には、複数本の反射器電極指８及び一対の反射器バスバー９、９が設けられている。

ここで、図１に示すように、互いに隣接する電極指６及び反射器電極指８について、この電極指８の中心線と、反射器電極指８の中心線と、の距離を「Ｄ１」とする。また、ＩＤＴ電極１４におけるＩＤＴ電極１３側の電極指８の中心線と、ＩＤＴ電極１３におけるＩＤＴ電極１４側の電極指８の中心線と、の距離を「Ｄ２」とする。距離Ｄ１及び距離Ｄ２は、第１のフィルタ部１では例えば各々０．５２１λに設定され、第２のフィルタ部２では例えば夫々０．５２１λ及び０．５λに設定されている。また、第３のフィルタ部３では、前記距離Ｄ１、Ｄ２は、例えば夫々０．５２１λ及び０．５λに設定されている。尚、「λ」は圧電基板１０上を伝搬する弾性波の波長である。また、後述の「ｆ」は、λ＝Ｖ／ｆ（Ｖ：弾性表面波の速度）で表される周波数である。

第１のフィルタ部１の入力側ＩＤＴ電極１３の手前側のバスバー７、第２のフィルタ部２の入力側ＩＤＴ電極１３の奥側のバスバー７及び第３のフィルタ部３の手前側のバスバー７は、共通の入力ポート２１に接続されている。また、第１のフィルタ部１の出力側ＩＤＴ電極１４の手前側のバスバー７、第２のフィルタ部２の出力側ＩＤＴ電極１４の奥側のバスバー７及び第３のフィルタ部３の手前側のバスバー７は、共通の出力ポート２２に接続されている。従って、フィルタ部１〜３は、入力ポート２１及び出力ポート２２の間において互いに電気的に並列に接続されている。各々のＩＤＴ電極１３、１４において、信号ポート（入力ポート２１あるいは出力ポート２２）２５に接続されているバスバー７に対向するバスバー７は、各々接地されている。

ここで、これらフィルタ部１〜３における各々のＩＤＴ電極１３、１４の配置レイアウトについて詳述する。第１のフィルタ部１と第３のフィルタ部３とは、出力ポート２２から取り出される電気信号の位相が互いに同じになるように、信号ポート２５から各々のフィルタ部１、２を見た時の互いのＩＤＴ電極１３（１４）が同じレイアウトとなるように配置されている。一方、第２のフィルタ部２は、出力ポート２２から取り出される電気信号の位相がこれら第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３とは１８０°変わるように、ＩＤＴ電極１３、１４が配置されている。

始めに、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３の配置レイアウトについて、具体的に説明する。第１のフィルタ部１の入力側ＩＤＴ電極１３では、弾性波の伝搬方向を左右方向と呼ぶと、例えば左端の電極指６が奥側のバスバー７に接続され、当該電極指６の右側の電極指６は、手前側のバスバー７に接続されている。こうして奥側のバスバー７に接続されている電極指６と、手前側に接続されている電極指６と、が弾性波の伝搬方向に沿って交互に互い違いに配置されている。第３のフィルタ部３の入力側ＩＤＴ電極１３についても、奥側のバスバー７に接続されている電極指６と、手前側のバスバー７に接続されている電極指６とは、第１のフィルタ部１における入力側ＩＤＴ電極１３と同じレイアウトで配置されている。従って、これら入力側ＩＤＴ電極１３、１３では手前側のバスバー７、７に入力ポート２１が各々接続されていることから、入力ポート２１から見た時の入力側ＩＤＴ電極１３のレイアウトは、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３において互いに揃っている。

出力側ＩＤＴ電極１４についても同様に、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３の各々において、左端の電極指６が奥側のバスバー７に接続され、この電極指６の右側の電極指６が手前側のバスバー７に接続されており、これら電極指６、６が弾性波の伝搬方向に沿って交互に配置されている。従って、これら出力側ＩＤＴ電極１４、１４では手前側のバスバー７、７に出力ポート２２が各々接続されていることから、出力ポート２２から見た時の出力側ＩＤＴ電極１４の配置レイアウトは、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３において互いに揃っている。

続いて、第２のフィルタ部２について説明する。この第２のフィルタ部２の入力側ＩＤＴ電極１３では、左端の電極指６が奥側のバスバー７に接続され、この電極指６の右側の電極指６が手前側のバスバー７に接続されている。そして、奥側のバスバー７に接続されている電極指６と、手前側のバスバー７に接続されている電極指６とが弾性波の伝搬方向に沿って交互に配置されている。

ここで、入力ポート２１は、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では手前側のバスバー７に接続されているが、第２のフィルタ部２の入力側ＩＤＴ電極１３では、奥側のバスバー７に接続されている。そのため、入力ポート２１から見ると、即ち第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３の各々の入力側ＩＤＴ電極１３を手前側から見ると共に、第２のフィルタ部２の入力側ＩＤＴ電極１３を奥側から見ると、第２のフィルタ部２の入力側ＩＤＴ電極１３は、これら第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３における各々の入力側ＩＤＴ電極１３、１３とは電極指６のレイアウトが異なっている。具体的には、入力ポート２１に接続されているバスバー７から伸びる電極指６は、第２のフィルタ部１の入力側ＩＤＴ電極１３では左端に配置されているが、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では、左側から２番目に配置されている。従って、第２のフィルタ部２の入力側ＩＤＴ電極１３において発生する弾性波は、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３の各々の入力側ＩＤＴ電極１３、１３とは位相が１８０°変わることになる。

一方、第２のフィルタ部２の出力側ＩＤＴ電極１４では、左端の電極指６が手前側のバスバー７に接続され、この電極指６の右側の電極指６が奥側のバスバー７に接続されている。そして、これら電極指６、６が弾性波の伝搬方向に沿って交互に配置されている。従って、第２のフィルタ部２の出力側ＩＤＴ電極１４を手前側から見た時の電極指６の配置レイアウトは、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３における各々の出力側ＩＤＴ電極１４、１４における配置レイアウトとは上下対称となっている。

この時、出力ポート２２は、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では手前側のバスバー７に接続されているが、第２のフィルタ部２の出力側ＩＤＴ電極１４では、奥側のバスバー７に接続されている。そのため、出力ポート２２から第２のフィルタ部２の出力側ＩＤＴ電極１４を見た時の電極指６のレイアウトは、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３における各々の出力側ＩＤＴ電極１４、１４を出力ポート２２から見た時のレイアウトと揃っていることになる。

従って、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では、出力ポート２２から取り出される電気信号の位相が互いに同位相となる。一方、第２のフィルタ部２では、出力ポート２２から取り出される電気信号の位相は、これら第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３とは逆位相となる。このようにフィルタ部１〜３を構成した理由について、以下に詳述する。

各々のフィルタ部１〜３は、図１の下側に弾性波の共振の様子を模式的に示すように、反射器１５、１５間の領域、ＩＤＴ電極１３、１４の各々の内部及びＩＤＴ電極１３、１４間の領域において弾性波が夫々共振を起こすように、既述の各寸法Ｄ１、Ｄ２や互いに隣接する電極指６、６間のピッチ、互いに隣接する反射器電極指８、８のピッチあるいはこれら電極指６及び反射器電極指８の厚さ寸法などが設定されている。

そして、これら反射器１５、１５間の領域、ＩＤＴ電極１３、１４の内部及びＩＤＴ電極１３、１４間の領域にて共振する弾性波の共振点（共振周波数）のうち、ＩＤＴ電極１３、１４の内部及びＩＤＴ電極１３、１４間の領域にて共振する弾性波の共振点が通過帯域内に位置するように、既述の各寸法が調整されている。即ち、フィルタ部１〜３の各々は、通過帯域内に２つの共振点が配置された２重モードフィルタとなっている。ここで、各々のフィルタ部１〜３において通過帯域内に位置する２つの共振点のうち低周波数（低域）側の共振点及び高周波数（高域）側の共振点を夫々共振点ｆ_１及び共振点ｆ_２と呼ぶ。そして、第１のフィルタ部１、第２のフィルタ部２及び第３のフィルタ部３の各々の共振点ｆ_１、ｆ_２について、添え字「１」、「２」及び「３」をを夫々付す。

第１のフィルタ部１では、図２の上段に模式的に示すように、低周波数側の共振点ｆ_１１が通過帯域の下端に位置するように、既述の各寸法が調整されている。第２のフィルタ部２では、図２の上側から２段目に示すように、低周波数側の共振点ｆ_１２は、第１のフィルタ部１の高周波数側の共振点ｆ_２１と重なり合う（同じ周波数となる）ように、既述の各寸法が調整されている。また、第３のフィルタ部３では、図２の上側から３段目に示すように、低周波数側の共振点ｆ_１３は、第２のフィルタ部２の高周波数側の共振点ｆ_２２と重なり合うように、既述の各寸法が設定されている。そして、この第３のフィルタ部３の高周波数側の共振点ｆ_２３は、通過帯域の上端に位置している。

ここで、第１のフィルタ部１の共振点ｆ_２１（第２のフィルタ部２の共振点ｆ_１２）における周波数を「第１の周波数」、第２のフィルタ部２の共振点ｆ_２２（第３のフィルタ部３の共振点ｆ_１３）における周波数を「第２の周波数」と呼ぶと、第１のフィルタ部１の共振点ｆ_２１と第２のフィルタ部２の共振点ｆ_１２とは、第１の周波数において互いの位相が同位相となっている。また、第２のフィルタ部２の共振点ｆ_２２と第３のフィルタ部３の共振点ｆ_１３とは、第２の周波数において互いの位相が同位相となっている。従って、これらフィルタ部１〜３を入力ポート２１と出力ポート２２との間において互いに並列に接続しているので、各々のフィルタ部１〜３において共振点ｆ_１と共振点ｆ_２とにより形成される通過帯域が打ち消し合うことなく互いに重なり合い、図２の下段に示す広帯域な通過帯域が形成されることになる。

図３は、既述の図２に示した各フィルタ部１〜３の特性を実際にシミュレーションして、各々の特性を一つの同じグラフ上に描画した結果を示している。また、図４は、これらフィルタ部１〜３を合成した場合に（既述の図１のフィルタにて）得られる特性をシミュレーションした結果を示している。図４に示すように、各フィルタ部１〜３を合成すると、各共振点ｆ_１１、ｆ_２１（ｆ_１２）、ｆ_２２（ｆ_１３）及びｆ_２３に各々対応する３つのピークが形成されていることが分かる。尚、図３及び図４は、各共振点を判別しやすくするために、ミスマッチ状態（整合していない）状態の特性を示しており、また横軸については通過帯域の中心周波数ｆ_０で規格化した周波数を示している。
そして、以上のフィルタ部１〜３を合成すると共に整合回路にて整合すると、図５に示すように、通過帯域においてリップルの生成が抑えられた状態で、広帯域な通過帯域が得られる。尚、図５は、縦軸における０ｄＢ付近を拡大して描画している。

ここで、従来のフィルタにおいて得られる特性について、２つの２重モードの縦モード共振型フィルタを互いに並列に接続した時に得られる特性を図６に示す。この例では、２つの縦モード共振型フィルタのうち低域側のフィルタにおける高周波数側の共振点と、高域側のフィルタにおける低周波数側の共振点とについて、互いに同位相となり、且つ互いに同じ周波数となるようにしている。そして、この従来のフィルタの整合を取ると、図７の特性が得られるが、この特性は本発明（既述の図５）と比べて通過帯域が狭帯域となっていることが分かる。言い換えると、本発明では、従来（図７）よりも帯域幅が１．５倍程度となる。尚、図６はミスマッチ状態の特性、図７は縦軸における０ｄＢ付近を拡大した特性を示している。

上述の実施の形態によれば、３つのフィルタ部１〜３を入力ポート２１と出力ポート２２との間に並列に接続し、第１のフィルタ部１の高域側の共振点ｆ_２１と、第２のフィルタ部２の低域側の共振点ｆ_１２とを互いに重ね合わせると共に、第２のフィルタ部２の高域側の共振点ｆ_２２と、第３のフィルタ部３の低周波数側の共振点ｆ_１３と、を互いに重ね合わせている。そして、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では出力ポート２２から取り出される電気信号の位相が互いに同位相となり、一方第２のフィルタ部２では出力ポート２２から取り出される電気信号の位相がこれら第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３とは逆位相となるようにしている。そのため、各々のフィルタ部１〜３において第１の周波数及び第２の周波数において互いに重なり合う共振点同士（共振点ｆ_２１及び共振点ｆ_１２同士、共振点ｆ_２２及び共振点ｆ_１３同士）が同位相となるので、これら３つのフィルタ部１〜３の各々の通過帯域によりいわば一つの広い通過帯域を形成することができる。従って、通過帯域におけるリップルの発生を抑えながら、通過帯域を広域化できる。

以下、図１の他の構成例について述べる。図８は、各々のフィルタ部１〜３については既述の図１と同じレイアウトで配置すると共に、各々のＩＤＴ電極１３、１４において入力ポート２１及び出力ポート２２の接続位置を変えた例を示している。即ち、入力ポート２１は、各々の入力側ＩＤＴ電極１３において、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では奥側のバスバー７に各々接続され、第２のフィルタ部２では手前側のバスバー７に接続されている。また、各々の出力側ＩＤＴ電極１４において、出力ポート２２は、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では奥側のバスバー７に接続され、第２のフィルタ部２では手前側のバスバー７に接続されている。

図９は、奥側から手前側に向かって第２のフィルタ部２、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３をこの順番で配置した例を示している。入力ポート２１及び出力ポート２２は、各々のフィルタ部１〜３に対して既述の図１と同じ構成で接続されている。即ち、入力ポート２１は、各々の入力側ＩＤＴ電極１３において、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では手前側のバスバー７に各々接続され、第２のフィルタ部２では奥側のバスバー７に接続されている。また、各々の出力側ＩＤＴ電極１４において、出力ポート２２は、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では手前側のバスバー７に接続され、第２のフィルタ部２では奥側のバスバー７に接続されている。

図１０は、既述の図１において、第２のフィルタ部２における出力側ＩＤＴ電極１４の上下を入れ替えた例を示している。即ち、この出力側ＩＤＴ電極１４では、左端の電極指６が奥側のバスバー７に接続され、この電極指６の右側の電極指６が手前側のバスバー７に接続されている。そして、入力ポート２１については、図１と同様に各々の入力側ＩＤＴ電極１３のバスバー７に接続されている。また、出力ポート２２については、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では図１と同じ出力側ＩＤＴ電極１４のバスバー７に接続されている。この時、第２のフィルタ部２の出力側ＩＤＴ電極１４では、出力ポート２２は、手前側のバスバー７に接続されている。従って、図１０においても、第２のフィルタ部２において出力ポート２２から取り出される電気信号の位相は、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３とは逆位相となっている。

以上述べたように、本発明のフィルタは、３つのフィルタ部１〜３を入力ポート２１と出力ポート２２との間に並列に接続すると共に、第１の周波数及び第２の周波数において各々互いに重なり合う共振点同士の位相が各々同位相となるように、これらフィルタ部１〜３を配置レイアウトや、入力ポート２１及び出力ポート２２の接続位置が調整される。

続いて、既述の各例よりも通過帯域を更に広域化する手法について以下に述べる。図１１は、図１のように各フィルタ部１〜３を配置すると共に、第３のフィルタ部３の手前側に、第４のフィルタ部４を配置している。第４のフィルタ部４は、入力側ＩＤＴ電極１３、出力側ＩＤＴ電極１４及び一対の反射器１５、１５を備えており、出力ポート２２から取り出される電気信号の位相が第２のフィルタ部２と同位相となるように構成されている。具体的には、第４のフィルタ部４における入力側ＩＤＴ電極１３及び出力側ＩＤＴ電極１４は、第２のフィルタ部２における入力側ＩＤＴ電極１３及び出力側ＩＤＴ電極１４と同じ配置レイアウトを採っている。また、第４のフィルタ部４では入力側ＩＤＴ電極１３の奥側のバスバー７が入力ポート２１に接続され、出力側ＩＤＴ電極１４の奥側のバスバー７が出力ポート２２に接続されている。従って、図１１では、出力ポート２２から取り出される電気信号の位相は、第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３では互いに同位相となり、第２のフィルタ部２及び第４のフィルタ部４では互いに同位相で且つ第１のフィルタ部１及び第３のフィルタ部３とは逆位相となっている。

そして、通過帯域内における第４のフィルタ部４の２つの共振点のうち低周波数側の共振点を共振点ｆ_１４、高周波数側の共振点を共振点ｆ_２４と呼ぶと、図１２に模式的に示すように、第４のフィルタ部４の共振点ｆ_１４は、通過帯域内のある周波数（第３の周波数）において、第３のフィルタ部３の高周波数側の共振点ｆ_２３と重なり合っている。また、これら共振点ｆ_１４と共振点ｆ_２３とは、第３の周波数において互いに同位相となっている。

従って、この例では、図１３及び図１４に示すように、各フィルタ部１〜４を合成すると、各共振点ｆ_１１、ｆ_２１（ｆ_１２）、ｆ_２２（ｆ_１３）、ｆ_２３（ｆ_１４）及びｆ_２４に各々対応する４つのピークが形成されていることが分かる。そして、このフィルタを整合回路において整合させると、図１５に示すように、既述の図１の例よりも広帯域な通過帯域となる。尚、図１３及び図１４は、各共振点を判別しやすくするために、ミスマッチ状態（整合していない）状態の特性を示しており、また横軸については通過帯域の中心周波数ｆ_０で規格化した周波数を示している。また、図１５については縦軸における０ｄＢ付近を拡大して描画している。この時得られる帯域幅は、従来（図７）と比べて２．０倍程度となる。

このように４つのフィルタ部１〜４を配置する場合であっても、これら４つのフィルタ部１〜４が入力ポート２１と出力ポート２２との間に並列に接続されるように、且つ第１の周波数、第２の周波数及び第３の周波数において互いに重なり合う共振点同士の位相が各々同位相となるように、既述の図８〜図１０のように、各々のフィルタ部１〜４の配置レイアウトや入力ポート２１及び出力ポート２２の接続されるバスバー７を調整しても良い。また、各フィルタ部１〜４の配置位置を互いに入れ替えても良い。図１６は、奥側から手前側に向かって第１のフィルタ部１、第４のフィルタ部４、第３のフィルタ部３及び第２のフィルタ部２をこの順番で配置した例を示している。

以上の例では、フィルタ部２０を３つあるいは４つ配置したが、５つ以上配置しても良い。この場合であっても、各々のフィルタ部２０は、入力ポート２１と出力ポート２２との間において並列に接続されると共に、一のフィルタ部２０における高周波数側の共振点と、当該フィルタ部２０に対して通過帯域が高周波数側に位置する他のフィルタ部２０における低周波数側の共振点とが重なり合い、且つ互いに重なり合う共振点同士が同位相となる。

以上の各例において、あるフィルタ部２０における高周波数側の共振点と、当該フィルタ部２０に対して通過帯域が高周波数側に位置する他のフィルタ部２０における低周波数側の共振点とが重なり合うように各々のフィルタ部２０の各寸法を調整するにあたって、「重なり合う」とは、互いに同じ周波数となることを意味しているだけではなく、これら共振点同士が僅かにずれている場合も含む。即ち、これら共振点同士が互いに僅かに位置ずれしても、通過帯域内に発生するリップルが極微量であり、特性の劣化がほぼないことから、共振点同士が例えば０．０１％程度位置ずれしていても良い。具体的には、共振点ｆ_２１と共振点ｆ_１２とが互いに重なり合う場合において、例えば共振点ｆ_２１がある周波数ｆ_ｎの時には、共振点ｆ_１２はｆ_ｎ×０．０１％以内であれば良い。

また、以上のフィルタ部２０として、各々通過帯域内に２つの共振点が位置する２重モードを利用したが、通過帯域内に３重モードが各々位置するようにして、３重モードを利用しても良い。この場合であっても、複数のフィルタ部２０のうち一のフィルタ部２０における高周波数側の共振点と、当該一のフィルタ部２０に対して通過帯域が高域側に位置する他のフィルタ部２０における低周波数側の共振点と、が同じ周波数にて重なり合うように、且つ同位相となるように各々のフィルタ部２０の各寸法が調整される。具体的には、第１のフィルタ部１の共振点がｆ１、ｆ２、ｆ３（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）、第２のフィルタ部２の共振点がｆ４、ｆ５、ｆ６（ｆ４＜ｆ５＜ｆ６）、第３のフィルタ部３の共振点がｆ７、ｆ８、ｆ９（ｆ７＜ｆ８＜ｆ９）の場合には、ｆ３＝ｆ４、ｆ６＝ｆ７となるように各々のフィルタ部１〜３を構成する。そして、共振点ｆ１、ｆ３、ｆ４、ｆ６、ｆ７、ｆ９の位相が例えば０°の時に、共振点ｆ２、ｆ５、ｆ８の位相が１８０°となるように設定する。

１第１のフィルタ部
２第２のフィルタ部
１３入力側ＩＤＴ電極
１４出力側ＩＤＴ電極
１５反射器
１０圧電基板
２０フィルタ部
２１入力ポート
２２出力ポート

Claims

通過帯域の低域側及び高域側に各々阻止域を設けた弾性波フィルタにおいて、
入力側ＩＤＴ電極及び出力側ＩＤＴ電極を各々備えた第１のフィルタ部、第２のフィルタ部及び第３のフィルタ部と、
これら第１のフィルタ部、第２のフィルタ部及び第３のフィルタ部の各々の入力側ＩＤＴ電極に共通に接続された入力ポートと、
これら第１のフィルタ部、第２のフィルタ部及び第３のフィルタ部の各々の出力側ＩＤＴ電極に共通に接続された出力ポートと、を備え、
前記第１のフィルタ部、前記第２のフィルタ部及び前記第３のフィルタ部の各々は、通過帯域において互いに異なる周波数の共振点が少なくとも２箇所に形成され、且つ通過帯域において互いに隣接する共振点同士における弾性波の位相が１８０°変わるように、圧電基板上に前記入力側ＩＤＴ電極及び前記出力側ＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向に沿って配置すると共に、これらＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向における一方側及び他方側から挟むように一対の反射器を設けた縦モード共振型フィルタであり、
前記第１のフィルタ部における前記共振点のうち高域側の共振点と、前記第２のフィルタ部における前記共振点のうち低域側の共振点と、が通過帯域内における第１の周波数において互いに重なり合うように、且つ前記第２のフィルタ部における前記共振点のうち高域側の共振点と、前記第３のフィルタ部における前記共振点のうち低域側の共振点と、が通過帯域内における第２の周波数において互いに重なり合うように、前記第１のフィルタ部、前記第２のフィルタ部及び前記第３のフィルタ部が各々構成され、
前記第１の周波数における前記第１のフィルタ部及び前記第２のフィルタ部の各々の共振点同士が互いに同じ位相となり、前記第２の周波数における前記第２のフィルタ部及び前記第３のフィルタ部の各々の共振点同士が互いに同じ位相となっていることを特徴とする弾性波フィルタ。
前記第１のフィルタ部、前記第２のフィルタ部及び前記第３のフィルタ部の各々は、通過帯域に２つの共振点が位置するように構成された二重モードフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の弾性波フィルタ。
通過帯域において互いに異なる周波数の共振点が少なくとも２箇所に形成され、且つ通過帯域において互いに隣接する共振点同士における弾性波の位相が１８０°変わるように、前記圧電基板上に入力側ＩＤＴ電極及び出力側ＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向に沿って配置すると共に、これらＩＤＴ電極を弾性波の伝搬方向における一方側及び他方側から挟むように一対の反射器を設けた縦モード共振型の第４のフィルタ部を備え、
この第４のフィルタ部の前記入力側ＩＤＴ電極及び前記出力側ＩＤＴ電極は、前記入力ポート及び前記出力ポートに夫々接続され、
前記第４のフィルタ部の前記共振点のうち低域側の共振点は、通過帯域内における第３の周波数において、前記第３のフィルタ部における前記共振点のうち高域側の共振点と互いに重なり合うように、且つこの高域側の共振点と同じ位相となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の弾性波フィルタ。