JP5977181B2 - 弾性波素子、分波器および通信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子等の弾性波素子、分波
器および通信モジュールに関する。

圧電基板と、圧電基板の主面上に設けられたＩＤＴ（InterDigitalTransducer）のような励振電極とを有する弾性波素子が知られている。このような弾性波素子は、例えば、分波器の送信フィルタ、受信フィルタなどに利用されている。

弾性波素子において、素子の非線形性によって発生する電気的な歪波によって電気特性が低下することがある。例えば、弾性波素子を用いた分波器においては、送信帯域および受信帯域の帯域外の妨害波と、送信波とが混合されて、受信帯域内に歪波が生じる。この歪波は相互変調歪（IMD：Inter-Modulation Distortion）と呼ばれ、無線装置の通信品質（ＳＮ比）を低下させる原因の一つとなっている。この他、送信波の整数倍の周波数を持つ高調波歪が発生し、これが他の無線装置の通信を妨害するといった問題が生じる可能性もある。

そこで歪波によるＳＮ比の低下を抑制するために、分波器を構成するラダー型フィルタの直列共振子または並列共振子を静電容量を変えずに分割する方法が知られている（例えば、特許文献１）。これは直列共振子または並列共振子を分割することによって、その共振子に印加される電圧を分散させて歪波を抑制するものである。

特開２００７−０７４６９８号公報

しかしながら、静電容量を変えずに共振子を分割すると分割前に比べて、共振子が大型化し、ひいては弾性波素子が大型化してしまう。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、共振子を分割することなく、歪波の影響を抑制できる弾性波素子、分波器および通信モジュールを提供することである。

本発明の一態様の弾性波素子は、圧電基板と、該圧電基板の上面に配置された少なくとも１つの励振電極とを有する弾性波素子である。励振電極は、前記圧電基板を伝搬する弾性波の伝搬方向に延びた第１バスバー電極と、前記第１バスバー電極に対向して配置されて前記伝搬方向に延びた第２バスバー電極とを有する。また、励振電極は、一端が前記第１バスバー電極に接続されて該第１バスバー電極から前記第２バスバー電極に向かって前記伝搬方向に直交する方向に延びているとともに他端が前記第２バスバー電極から離れて位置している第１前半部と、該第１前半部の横に間隔を空けて配置されて前記伝搬方向に直交する方向に延びているとともに両端が前記第１および第２バスバー電極から離れて位置している第１後半部と、前記第１前半部および前記第１後半部の前記第２バスバー電極側の端部同士を接続している第１折り返し部とを有する複数の第１電極指を有する。また、励振電極は、一端が前記第２バスバー電極に接続されて該第２バスバー電極から前記第
１バスバー電極に向かって前記伝搬方向に直交する方向に延びているとともに前記第１後半部の横に間隔を空けて配置されて他端が前記第１バスバー電極から離れて位置している第２前半部と、前記第１前半部と前記第１後半部との間に配置されて前記伝搬方向に直交する方向に延びているとともに両端が前記第１バスバー電極および前記第１折り返し部から離れて位置している第２後半部と、前記第２前半部および前記第２後半部の第１バスバー電極側の端部同士を接続している第２折り返し部とを有する複数の第２電極指を有する。

本発明の一態様に係る分波器は、アンテナ端子と、送信信号をフィルタリングして前記アンテナ端子に出力する送信フィルタと、前記アンテナ端子からの受信信号をフィルタリングする受信フィルタと、を備え、前記送信フィルタは、上記の弾性波素子を備える。

本発明の一態様に係る通信モジュールは、アンテナと、該アンテナに電気的に接続された上記の分波器と、該分波器に電気的に接続されたＲＦ−ＩＣとを備える。

上記の構成によれば、弾性波素子を大型化することなく歪波の影響を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る通信モジュールの信号処理系の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る分波器の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子を示す平面図である。 図３に示すＳＡＷ素子の一部分の拡大図である。 図３のＳＡＷ素子の作用を説明するための図である。 実施例の測定結果を示すグラフである。 図３のＳＡＷ素子の変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子および分波器について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

第２の実施形態以降において、既に説明された実施形態の構成と同一または類似する構成については、既に説明された実施形態と同一の符号を付し、説明を省略することがある。

＜通信モジュール＞
図１は、本発明の実施形態に係る通信モジュール１０１の要部を示すブロック図である。通信モジュール１０１は、電波を利用した無線通信を行うものである。分波器１は、通信モジュール１０１において送信周波数の信号と受信周波数の信号とを分波する機能を有している。

通信モジュール１０１において、送信すべき情報を含む送信情報信号ＴＩＳは、ＲＦ−ＩＣ１０３によって変調および周波数の引き上げ（搬送波周波数の高周波信号への変換）がなされて送信信号ＴＳとされる。送信信号ＴＳは、バンドパスフィルタ１０５によって送信用の通過帯域以外の不要成分が除去され、増幅器１０７によって増幅されて分波器１に入力される。そして、分波器１は、入力された送信信号ＴＳから送信用の通過帯域以外の不要成分を除去してアンテナ１０９に出力する。アンテナ１０９は、入力された電気信
号（送信信号ＴＳ）を無線信号（電波）に変換して送信する。

また、通信モジュール１０１において、アンテナ１０９によって受信された無線信号は、アンテナ１０９によって電気信号（受信信号ＲＳ）に変換されて分波器１に入力される。分波器１は、入力された受信信号ＲＳから受信用の通過帯域以外の不要成分を除去して増幅器１１１に出力する。出力された受信信号ＲＳは、増幅器１１１によって増幅され、バンドパスフィルタ１１３によって受信用の通過帯域以外の不要成分が除去される。そして、受信信号ＲＳは、ＲＦ−ＩＣ１０３によって周波数の引き下げおよび復調がなされて受信情報信号ＲＩＳとされる。

なお、送信情報信号ＴＩＳおよび受信情報信号ＲＩＳは、適宜な情報を含む低周波信号（ベースバンド信号）でよく、例えば、アナログの音声信号もしくはデジタル化された音声信号である。無線信号の通過帯域は、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）等の各種の規格に従ったものでよい。変調方式は、位相変調、振幅変調、周波数変調もしくはこれらのいずれか２つ以上の組み合わせのいずれであってもよい。回路方式は、図１では、ダイレクトコンバージョン方式を例示したが、それ以外の適宜なものとされてよく、例えば、ダブルスーパーヘテロダイン方式であってもよい。また、図１は、要部のみを模式的に示すものであり、適宜な位置にローパスフィルタやアイソレータ等が追加されてもよいし、また、増幅器等の位置が変更されてもよい。

＜分波器＞
図２は、本発明の実施形態に係る分波器１の構成を示す回路図である。分波器１は、図１において通信モジュール１０１に使用されているものである。

分波器１は、増幅器１０７からの送信信号ＴＳが入力される送信端子３と、送信信号ＴＳから送信用の通過帯域以外の不要成分を除去して出力する送信フィルタ５と、送信フィルタ５からの信号が入力されるアンテナ端子７とを有している。アンテナ端子７は、アンテナ１０９に接続される。

また、分波器１は、アンテナ１０９からアンテナ端子７を介して入力された受信信号ＲＳから受信用の通過帯域以外の不要成分を除去して出力する受信フィルタ９と、受信フィルタ９からの信号が入力される受信端子１１とを有している。受信端子１１は、増幅器１１１に接続される。

送信フィルタ５は、例えば、ラダー型ＳＡＷフィルタによって構成されている。すなわち、送信フィルタ５は、その入力側と出力側との間において直列に接続された１以上（本実施形態では３）の第１直列共振子１５Ａ−１〜第３直列共振子１５Ａ−３と、その直列のラインと基準電位部との間に設けられた１以上（本実施形態では２）の並列共振子１５Ｂとを有している。なお、以下では、第１直列共振子１５Ａ−１〜第３直列共振子１５Ａ−３を単に「直列共振子１５Ａ」といい、これらを区別しないことがあり、また、直列共振子１５Ａおよび並列共振子１５Ｂを単に「共振子１５」といい、これらを区別しないことがある。

第１直列共振子１５Ａ−１は、送信フィルタ５においてアンテナ端子７に最も近い共振子１５である。また、送信フィルタ５、受信フィルタ９とアンテナ端子７の間には、インピーダンスマッチング用の回路が挿入されてもよい。

受信フィルタ９は、例えば、多重モード型ＳＡＷフィルタ１７と、その入力側に直列に接続された補助共振子１５Ｃとを有している。なお、本実施形態において、多重モードは、２重モードを含むものとする。

＜ＳＡＷ素子＞
図３は、本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子５１の平面図である。ＳＡＷ素子５１は、図２に示した分波器１において、第１直列共振子１５Ａ−１を構成するものである。

なお、ＳＡＷ素子５１は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側（図３の紙面手前側）を上方として、上面、下面等の用語を用いるものとする。

ＳＡＷ素子５１は、例えば、１ポートＳＡＷ共振子として構成されており、圧電基板５３と、圧電基板５３の上面５３ａに設けられた励振電極５５および反射器５７を有している。なお、ＳＡＷ素子５１は、上記の他、励振電極５５および反射器５７の上面に配置される付加膜、励振電極５５および反射器５７と圧電基板５３との間に介在する接着層、圧電基板５３の上面５３ａを励振電極５５および反射器５７の上から覆う保護層等を有していてもよい。図３では、励振電極５５に信号の入出力を行うための配線およびパッドは図示を省略している。

圧電基板５３は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）単結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）単結晶等の圧電性を有する単結晶の基板である。より具体的には、４２°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＴａＯ_３、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ_３基板もしくは０°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ_３基板などを使用することができる。圧電基板５３の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。

励振電極５５は、圧電基板５３の上面５３ａに形成された導電層からなり、第１バスバー電極６１Ａ、第２バスバー電極６１Ｂ、複数の第１電極指６３Ａ、複数の第２電極指６３Ｂなどを有している。なお、以下では、例えば第１バスバー電極６１Ａおよび第２バスバー電極６１Ｂを単にバスバー電極６１といい、これらを区別しないことがある。また、第１バスバー電極６１Ａを構成する部材あるいは第１バスバー電極６１Ａに接続された部材については、「第１電極指６３Ａ」のように、「第１」および「Ａ」を付すことがあり、第２バスバー電極６１Ｂを構成する部材あるいは第２バスバー電極６１Ｂに接続される部材については、「第２電極指６３Ｂ」等のように、「第２」および「Ｂ」を付すことがある。また、第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂのように対応するもの同士をまとめて称するときは、「第１」、「第２」、「Ａ」、および「Ｂ」を省略して、単に「電極指」と称することがある。

第１、第２バスバー電極６１Ａ、６１Ｂは、例えば、長尺状であり、一定の幅でＳＡＷの伝搬方向（ｘ方向）に直線状に延びている。第１バスバー電極６１Ａと第２バスバー電極６１Ｂは、ＳＡＷの伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）において対向している。また、第１バスバー電極６１Ａと第２バスバー電極６１Ｂは、例えば、互いに平行であり、両者の間の距離は、ＳＡＷの伝搬方向において一定である。

複数の第１電極指６３Ａおよび第２電極指６３Ｂは、ＳＡＷの伝搬方向（ｘ方向）に沿って一定の間隔で交互に配列されている。ＳＡＷ素子５１における第１、第２電極指６３Ａ，６３Ｂは、その全体的な形状が従来知られた電極指とは大きく異なっている。

ＳＡＷ素子５１における電極指の具体的な形状を図４を用いて説明する。図４は図３に示す励振電極５５の一部を抜き出した拡大平面部である。ＳＡＷ素子５１における電極指６３は従来の電極指と同様にバスバー電極６１から延びる直線状の部分を有するとともに、そこから折り返す部分を有している。

より具体的には、第１電極指６３Ａは、第１前半部２１と第１折り返し部２２と第１後半部２３とから構成されており、第２電極指６３Ｂは、第２前半部２５と第２折り返し部２６と第２後半部２７とから構成されている。

第１前半部２１は、一端が第１バスバー電極６１Ａに接続されており、第２バスバー電極６１Ｂに向かってｙ方向に延びている。第１前半部２１の他端は、第２バスバー電極６１Ｂの手前に位置している。第１後半部２３は、第１前半部２１の横に間隔を空けて配置されておりｙ方向に延びている。また第１後半部２３の両端は第１、第２バスバー電極６１Ａ、６１Ｂから離れて位置している。第１折り返し部２２は第１前半部２１および第２後半部２７の第１バスバー電極側の端部同士を接続している。

第２前半部２５は、一端が第２バスバー電極６１Ｂに接続されており、第１バスバー電極６１Ａに向かってｙ方向に延びている。第２前半部２５の他端は、第２バスバー電極６１Ｂの手前に位置している。第２後半部２７は、第１前半部２１と第１後半部２３との間に配置されており、ｙ方向に延びている。また、第２後半部２７の両端は第１バスバー電極６１Ａおよび第１折り返し部２２から離れて位置している。第２折り返し部２６は、第２前半部２５および第２後半部２７の第１バスバー電極側の端部同士を接続している。

第１、第２電極指６３Ａ，６３Ｂはこのように折り返し構造となっており、全体として鉤型の形状となっている。

ＳＡＷ素子５１においては、このように鉤型の形状となっている第１、第２電極指６３Ａ，６３Ｂが互いに鉤型の部分で噛み合うように配置されている。すなわち、第１電極指６３Ａの第１後半部２３は、第２電極指６３Ｂを構成する第２前半部２５と第２後半部２７との間に入り込むように配置されており、第２電極指６３Ｂの第２後半部２７は、第１電極指６３Ａを構成する第１前半部２１と第１後半部２３との間に入り込むように配置されている。

励振電極５５をこのような構造とすることによって後述するように歪波を低減することができる。よって、ＳＡＷ素子５１によれば、共振子の分割をせずに歪波の低減を図ることができるため、共振子を分割するときのようにＳＡＷ素子５１の大幅な大型化を招くことなく、歪波を低減することができる。

また第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとは、交差領域（第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとがｘ方向に沿って重なる領域）においては、異なる電位の電極指が交互に配列されることとなり、その領域の部分を見れば通常のＳＡＷ素子と変わらない。すなわち、励振電極５５によって励振されたＳＡＷは第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとの交差領域を伝搬する。

図３に戻って、複数の電極指６３は、そのピッチｐが、例えば、共振させたい周波数でのＳＡＷの波長λの半波長と同等となるように設定されている。ピッチｐは、例えば、隣接する第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとの中心間距離によって規定される。ＳＡＷの波長λは、例えば、１．５μｍ〜６μｍである。

第１、第２電極指６３Ａ，６３Ｂの全体の長さは、例えば、互いに同等であり、対応する構成部材同士の長さも互いに同等である。すなわち、第１前半部２１と第２前半部２５は互いに同じ長さであり、第１折り返し部２２と第２折り返し部２６は互いに同じ長さであり、第１後半部２３と第２後半部２７は互いに同じ長さである。なお、第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂの全体の長さは、互いに異なっていてもよいし、対応する構成部材同士の長さが異なっていてもよい。

また第１、第２電極指６３Ａ、６３Ｂはそれぞれ全体にわたって同じ幅ｗで形成されており、互いに同じ幅ｗである。

これらの寸法は、ＳＡＷ素子５１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。電極指６３の幅ｗは、例えば、電極指６３のピッチｐに対して０．４ｐ〜０．７ｐである。なお、電極指６３の幅ｗは、電極指全体にわたって同一でなくてもよく、例えば、その電極指を構成する前半部、折り返し部、および後半部のそれぞれが異なる幅となっていてもよい。また第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとで異なる幅ｗにしてもよい。

ＳＡＷ素子５１において、第１バスバー電極６１Ａは複数の第１ダミー電極指６５Ａを有し、第２バスバー電極６１Ｂは複数の第２ダミー電極指６５Ｂを有している。

第１ダミー電極指６５Ａは、第１バスバー電極６１Ａの第２バスバー電極６１Ｂに面する側面から第２バスバー電極６１Ｂに向かって少し伸びた部分である。第１ダミー電極指６５Ａは、隣り合う第１電極指６３Ａ間の中央に配置されており、第１後半部２３と同一直線状に位置している。なお、第１ダミー電極指６５Ａは、隣り合う第１電極指６３Ａ間の中央からずれた位置に配置されていてもよいし、第１後半部２３と同一直線状からずれた位置に配置されていてもよい。

同様に第２ダミー電極指６５Ｂは、第２バスバー電極６１Ｂの第１バスバー電極６１Ａに面する側面から第１バスバー電極６１Ａに向かって少し伸びた部分である。第２ダミー電極指６５Ｂは、隣り合う第２電極指６３Ｂ間の中央に配置されており、第２後半部２７と同一直線状に位置しているが、第１ダミー電極指６５Ａと同様に必ずしもこのような位置関係になくてもよい。

第１、第２ダミー電極指６５Ａ、６５Ｂの幅（ｘ方向）は、例えば、電極指６３の幅ｗと同等である。ダミー電極指６５の長さ（ｙ方向）は、電極指６３よりも短く、例えば、２μｍ〜５μｍである。

第１ダミー電極指６５Ａの先端は、第２電極指６３Ｂの第２折り返し部２６と第１ギャップ６７Ａを介して対向している。第２ダミー電極指６５Ｂの先端は、第１電極指６３Ａの第１折り返し部２２と第２ギャップ６７Ｂを介して対向している。また第１電極指６３Ａの先端（第１後半部２３の先端）は、第２折り返し部２６と第３ギャップ６３Ｃを介して対向している。第２電極指６３Ｂの先端（第２後半部２７の先端）は、第１折り返し部２２と第４ギャップ６７Ｄを介して対向している。

複数の第１ギャップ６７Ａの数は、複数の第１ダミー電極指６５Ａの本数と同じである。複数の第２ギャップ６７Ｂの数は、複数の第２ダミー電極指６５Ｂの本数と同じである。複数の第３ギャップ６７Ｃの数は、複数の第１後半部２３の数と同じである。複数の第４ギャップ６７Ｄの数は、複数の第２後半部２７の数と同じである。

また、複数のギャップ６７の幅は、複数の電極指６３の幅ｗと同等である。複数のギャップ６７の長さｌ_ｇ（ｙ方向の大きさ。以下、ギャップの長さを「ギャップ長」と称することがある。）は、例えば、ギャップ６７同士で互いに同一であり、その長さはＳＡＷ素子５１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。例えば、ギャップ長ｌ_ｇは、０．１λ〜０．６λである。なお、ギャップ長ｌ_ｇはギャップ６７ごとに異なっていてもよい。

励振電極５５は、例えば、金属によって形成されている。この金属としては、例えば、
ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）が挙げられる。Ａｌ合金は、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金である。なお、励振電極５５は、複数の金属層から構成されてもよい。励振電極５５の厚みは適宜に設定されてよい。

励振電極５５によって圧電基板５３に交流電圧が印加されると、圧電基板５３の上面５３ａ付近において上面５３ａに沿ってｘ方向に伝搬するＳＡＷが誘起される。また、ＳＡＷは、電極指６３によって反射される。そして、電極指６３のピッチｐを半波長とする定在波が形成される。定在波は、当該定在波と同一周波数の電気信号に変換され、電極指６３によって取り出される。このようにして、ＳＡＷ素子５１は、共振子もしくはフィルタとして機能する。

反射器５７は、圧電基板５３の上面５３ａに形成された導電層によって構成されており、平面視において格子状に形成されている。すなわち、反射器５７は、ＳＡＷの伝搬方向に交差する方向において互いに対向する一対のバスバー電極およびこれらバスバー電極間においてＳＡＷの伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）に延びる複数の電極指を有している。反射器５７の複数の電極指は、励振電極５５の複数の電極指６３と概ね同等のピッチで配列されている。

反射器５７も励振電極５５と同様にＡｌなどの金属によって形成されている。これら励振電極５５および反射器５７は、圧電基板５３の上面５３ａに従来周知の成膜法によって金属材料からなる膜を形成した後、フォトリソグラフィー法などによって金属膜をパターニングすることで形成することができる。

次に図４および図５を用いてＳＡＷ素子５１が歪波を抑制することができるメカニズムを説明する。図５は従来から知られている通常の電極指構造からなる励振電極の一部分の拡大平面図であり、ＳＡＷ素子５１と対応する部材には同じ符号を付している。

図４および図５において、第１バスバー電極６１Ａおよび第１バスバー電極６１Ａに接続されている各部材が、第２バスバー電極６１Ｂおよび第２バスバー電極６１Ｂに接続されている各部材よりも電位が高い状態にあるとする。

まず図５を参照しつつ歪波の発生メカニズムについて説明する。第１バスバー電極６１Ａの電位が第２バスバー電極６１Ｂの電位よりも高い状態にあるとき、図５に示すように黒塗りの矢印で示した方向の電場Ｅが発生している。すなわち、電極指６３の交差領域では、ＳＡＷの伝搬方向（ｘ方向）に沿った電場Ｅｘが発生し、ギャップ６７の領域ではＳＡＷの伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）に沿った電場Ｅｙが発生する。

このような電場が発生すると圧電体からなる圧電基板５３が有する非線形性によって歪電流が発生する。歪電流のうち、２次の非線形性に起因する電流Ｉ_２は電場Ｅの２乗に比例する。すなわち、Ｉ_２＝αＥ^２
なる式で表される歪電流Ｉ_２が発生する。この式で、αは圧電基板の結晶方位に依存する係数である。歪電流Ｉ_２は電場Ｅの２乗に比例するため、電場Ｅの極性に寄らず圧電基板の結晶方位に対して同じ方向に流れる。つまり、図５に示したように、ｘ方向の電場Ｅｘに対してはｘ方向の歪電流Ｉ_２ｘが流れ、ｙ方向の電場Ｅｙに対してはｙ方向の歪電流Ｉ_２ｙ（第１ギャップ６７Ａにおける歪電流をＩ_２ｙＡ、第２ギャップ６７Ｂにおける歪電流をＩ_２ｙＢとする。）が流れる。なお、ここではαが正の定数である場合について説明したが、実際のαは圧電基板の材料および結晶方位に依存する複素数となる。

ここでｘ方向に沿った歪電流Ｉ_２ｘに着目すると、第１電極指６３Ａを流れる歪電流Ｉ_２ｘは、第１電極指６３Ａに流れ込む歪電流Ｉ_２ｘと第１電極指６３Ａから流れ出る歪電
流Ｉ_２ｘとが逆方向であるため打ち消しあって０になる。このため、歪電流Ｉ_２ｘに基づく歪波がＳＡＷ素子の外部に出力されることはない。第２電極指６３Ｂにおいても同様に歪電流Ｉ_２ｘは打ち消し合う。よって励振電極５５の交差領域全体における歪電流Ｉ_２は打ち消しあってＳＡＷ素子の外部に歪波として出力されることはない。

一方、ｙ方向に沿った電場Ｅ_ｙに着目すると、第１ダミー電極指６５Ａと第２電極指６３Ｂとの第１ギャップ６７Ａにおける歪電流Ｉ_２ｙＡ、第２ダミー電極指６５Ｂと第１電極指６３Ａとの第２ギャップ６７Ｂにおける歪電流Ｉ_２ｙＢはいずれも同方向であるため、これらの歪電流Ｉ_２ｙは打ち消し合わない。

このように打ち消し合わずに残ったギャップ６７における歪電流Ｉ_２ｙが歪波の発生要因の１つになっていると考えられる。

そこでＳＡＷ素子５１では、電極指６３を折り返す構造とすることによって、ギャップ６７における歪電流Ｉ_２ｙを打ち消すようにしている。電極指６３を折り返す構造とすることによってギャップ６７における歪電流Ｉ_２ｙを打ち消すことができる理由を図４を参照して説明する。

図４において左上の第１ギャップ６７Ａに着目すると、第１ダミー電極指６５Ａと第２電極指６３Ｂの第２折り返し部２６との間には、そこに発生した電場Ｅｙに基づく歪電流Ｉ_２ｙＡが流れる。次に第３ギャップ６７Ｃに着目すると、第１電極指６３Ａの第１後半部２３と第２電極指６３Ｂの第２折り返し部２６との間には、そこに発生した電場Ｅｙに基づく歪電流Ｉ_２ｙＣが流れる。上述のように歪電流Ｉ_２は電場Ｅの極性に寄らず圧電基板の結晶方位に対して同じ方向に流れるため、歪電流Ｉ_２ｙＡと歪電流Ｉ_２ｙＣはｙ方向に沿って同じ方向に流れる。そうすると、第１ダミー電極指６５Ａから第２折り返し部２６に流れ込む歪電流Ｉ_２ｙＡと第２折り返し部２６から第１後半部２３に流れ出るＩ_２ｙＣは逆方向に流れるため互いに打ち消し合うこととなる。

同様に第２ギャップ６７Ｂにおいても、第２ギャップ６７Ｂに発生する歪電流Ｉ_２ｙＢが第４ギャップ６７Ｄに発生する歪電流Ｉ_２ｙＤによって打ち消されることとなる。

すなわち、ＳＡＷ素子５１は、第１、第２電極指６３Ａ、６３Ｂを折り曲げ構造にするとともに、折れ曲がった部分で互いに噛み合うようにしたことによって、第３ギャップ６７Ｃ、第４ギャップ６７Ｄのそれぞれに歪電流Ｉ_２ｙＣ、Ｉ_２ｙＤを発生させて、第１、第２ギャップ６７Ａ、６７Ｂで発生する歪電流Ｉ_２ｙＡ、Ｉ_２ｙＢを打ち消すようにしたものである。

したがって、ＳＡＷ素子５１によれば、歪波の発生要因の１つと考えられるギャップ６７における歪電流が打ち消し合うため、外部に出力される歪電流を小さくすることができ、結果として歪波の発生を抑えることができる。

また、１つのギャップ６７に着目したときに、そのギャップ６７における歪電流Ｉ_２ｙの大きさはギャップの幅ｗ_ｇに比例し、ギャップの長さｌ_ｇの２乗に反比例する。そこで、ＳＡＷ素子５１では、第１ギャップ６７Ａと第３ギャップ６７Ｃの幅同士、第１ギャップ６７Ａと第３ギャップ６７Ｃの長さ同士が同じになるようにしている。換言すれば、ＳＡＷ素子５１は、第１ダミー電極指６５Ａの幅と第１後半部２３の幅が等しく、第１ダミー電極指６５Ａの先端から第２折り返し部２６までの距離と第１後半部２３の先端から第２折り返し部２６までの距離とが等しくなっている。これにより、第１ギャップ６７Ａにおいて発生する歪電流Ｉ_２ｙＡの大きさと第３ギャップ６７Ｃにおいて発生する歪電流Ｉ_２ｙＣの大きさが略等しくなり、歪波の抑制効果をよりいっそう高めることができる。

同様にして、第２ギャップ６７Ｂと第４ギャップ６７Ｄの幅同士、第２ギャップ６７Ｂと第４ギャップ６７Ｄの長さ同士についても互いに等しくなるようにしている。

ここで歪波を抑制する観点から、ギャップ幅ｗ_ｇおよびギャップ長ｌ_ｇについてより詳細に述べる。上述のようにギャップ６７における歪電流Ｉ_２ｙの大きさはギャップの幅ｗ_ｇに比例し、ギャップの長さｌ_ｇの２乗に反比例するから、例えば、第１ギャップ６７Ａと第３ギャップ６７Ｃにおいて、第１ギャップ６７Ａのギャップ幅をｗ_ｇ１、第１ギャップ６７Ａのギャップ長をｌ_ｇ１、第３ギャップ６７Ｃのギャップ幅をｗ_ｇ３、第３ギャップ６７Ｃのギャップ長をｌ_ｇ３とすると、
（ｗ_ｇ１／ｌ_ｇ１ ^２）＝（ｗ_ｇ３／ｌ_ｇ３ ^２） （１）
が満たされていれば、第１ギャップ６７Ａにおいて発生する歪電流Ｉ_２ｙＡの大きさと第３ギャップ６７Ｃにおいて発生するＩ_２ｙＣの大きさを略等しくすることができる。

ＳＡＷ素子５１では、第１ギャップ６７Ａと第３ギャップ６７Ｃのギャップ幅およびギャップ長がそれぞれ等しい。すなわち、ｗ_ｇ１＝ｗ_ｇ３且つｌ_ｇ１＝ｌ_ｇ３であり、（１）式が満たされ、歪電流Ｉ_２ｙＡの大きさとＩ_２ｙＣの大きさを略等しい。

その他にも、例えば、第１ギャップ６７Ａの幅を第３ギャップの幅の１／２（ｗ_ｇ１＝ｗ_ｇ３／２）とし、第１ギャップ６７Ａの長さを第３ギャップの長さの１／４（ｌ_ｇ１＝ｌ_ｇ３／４）とすることによって（１）式を満たすことができる。この場合は、第１ギャップ６７Ａのギャップ長ｌ_ｇ１を狭めることができるから、歪波を抑制しつつ励振電極５５を小型化することができる。

ただし、第１ギャップ６７Ａにおいて発生する歪電流Ｉ_２ｙＡの大きさと第３ギャップ６７Ｃにおいて発生するＩ_２ｙＣの大きさが異なっていたとしても、第１ギャップ６７Ａに対して第３ギャップ６７Ｃが存在すれば歪電流を打ち消す効果があるため、（１）式は必ずしも満たされている必要はない。

なお、第２ギャップ６７Ｂと第４ギャップ６７Ｄにおいても（１）式と同様の関係式が満たされることによって、両ギャップで発生する歪電流の大きさを略等しくすることができる。

以上、図２における第１直列共振子１５Ａ−１を構成するＳＡＷ素子５１について説明したが、第１直列共振子１５Ａ−１以外の第２、第３直列共振子１５Ａ−２、１５Ａ−３、第１、第２並列共振子１５Ｂ−１、１５Ｂ−２および補助共振子１５Ｃの構成は、図５に示したように直線状の電極指６３からなる励振電極となっている。なお、これらの共振子１５においても、第１直列共振子１５Ａ−１と同様に電極指６３を折り曲げた構造としてもよい。また、多重モード型ＳＡＷフィルタ１７においても、同様の折り曲げ構造からなる電極指６３としてもよい。

相互変調歪は送信端子３から入力される送信波と、アンテナ端子７から入力される妨害波が、同時にＳＡＷ共振子に印加されることによって発生するため、送信波および妨害波の双方の強度が大きい第１直列共振子１５Ａ−１が最も強い歪波を発生させることが多い。このため、第１直列共振子１５Ａ−１の励振電極５５を図３に示す構造とすることが、分波器全体の相互変調歪を抑制することに最も効果がある。ただし、その他の共振子、特にアンテナ端子７に近い第１並列共振子１５Ｂ−１、補助共振子１５Ｃもある程度の歪波の発生源になるため、これらの共振子における励振電極も同様の構造とすることで、更なる歪波の抑制を図ることができる。

多重モード型ＳＡＷフィルタ１７は、図２において模式的に示すように、例えば、縦結合型のものであり、ＳＡＷの伝搬方向において配列された複数（本実施形態では３つ）の励振電極５５と、その両側に配置された反射器５７とを有している。また、多重モード型ＳＡＷフィルタ１７は、例えば、入力された不平衡信号を平衡信号に変換して出力する不平衡入力−平衡出力型のものである。

複数の共振子１５および多重モード型ＳＡＷフィルタ１７は、例えば、１つの圧電基板５３の上面５３ａに共に設けられている。

実際にＳＡＷ素子を作製して、歪波を低減させる効果について確認した。具体的には、励振電極が図３に示す構造からなる実施例のＳＡＷ素子Ｗ_Ｅと、励振電極が図５に示すような従来と同様の構造からなる比較例のＳＡＷ素子Ｃについて、歪波の一種である２次高調波（Ｈ２）をスペクトラムアナライザーによって測定した。

実施例のＳＡＷ素子Ｗ_Ｅと比較例のＳＡＷ素子Ｃは、励振電極５５の構造のみが異なり、それ以外はすべて同じ条件で作製した。作製したＳＡＷ素子Ｗ_ＥとＳＡＷ素子Ｃとで共通する条件の主なものは次の通りである。
・圧電基板５３の材料：ＬｉＴａＯ_３
・励振電極５５の材料：Ａｌ−Ｃｕ合金
・電極指６３の幅：１．１５μｍ
・ダミー電極指６５の幅：１．１５μｍ
・デューティ：０．５
また、ＳＡＷ素子Ｗ_Ｅの電極指６３の本数は８０（第１電極指：４０本、第２電極指：４０本）とし、ＳＡＷ素子Ｃの電極指６３の本数は１６０（第１電極指：８０本、第２電極指：８０本）とした。このようにＳＡＷ素子Ｗ_Ｅの電極指６３の本数をＳＡＷ素子Ｃの電極指６３の本数の１／２としたのは、ＳＡＷ素子Ｗ_Ｅは１本の電極指が前半部と後半部とを有していることから、１本の電極指でＳＡＷ素子Ｃの電極指２本分の役割を果たすためである。よって、電極指の交差領域だけをみれば、ＳＡＷ素子Ｗ_Ｅの電極指の本数とＳＡＷ素子Ｃの電極指の本数は同じとみなすことができる。

また、ＳＡＷ素子Ｗ_Ｅにおいて、第１ギャップ６７Ａ、第２ギャップ６７Ｂ、第３ギャップ６７Ｃおよび第４ギャップ６７Ｄのギャップ長ｌ_ｇをいずれも０．７５μｍとした。一方、ＳＡＷ素子Ｃにおける電極指とダミー電極指の先端同士の間隔であるギャップ長は０．７５μｍとした。

図６に２次高調波の測定結果を示す。図６において実線が実施例のＳＡＷ素子Ｗ_Ｅの測定結果であり、破線が比較例のＳＡＷ素子Ｃの測定結果である。この測定結果から明らかなようにＳＡＷ素子Ｗ_Ｅは、ＳＡＷ素子Ｃよりも２次高調波が低減されている。すなわち、実施例のＳＡＷ素子Ｗ_Ｅによって歪波を低減できることを確認できた。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
例えば上述した実施形態におけるＳＡＷ素子５１は、ダミー電極指６５を有するものであったが、図６に示すようにダミー電極指６５がないものであってもよい。

また励振電極５５の形状は、図示したものに限定されず、例えば、いわゆるアポダイズが施されたものであってもよい。また、励振電極５５は、バスバー電極６１が傾斜もしくは屈曲するものであってもよいし、バスバー電極６１の弾性波の伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）の大きさが変化するものであってもよい。また、励振電極５５は、電極指６３のピッチが一定でなく、狭くなる部分が設けられてもよい。また、電極指６３あるいはダ
ミー電極指６５は、その先端の角部が面取りされていてもよいし、先端の幅（ｘ方向）が大きくされていてもよい。

また第１折り返し部２２および第２折り返し部２６は直線状以外の形状でもよく、例えば、円弧状として電極指６３の全体形状がＪ字状になるようにしてもよい。

２１…第１前半部
２２…第１折り返し部
２３…第１後半部
２５…第２前半部
２６…第２折り返し部
２７…第２後半部
５１…ＳＡＷ素子
５３…圧電基板
５３ａ…上面
５５…励振電極
６１Ａ…第１バスバー電極
６１Ｂ…第２バスバー電極
６３Ａ…第１電極指
６３Ｂ…第２電極指
６５Ａ…第１ダミー電極指
６５Ｂ…第２ダミー電極指
６７Ａ…第１ギャップ
６７Ｂ…第２ギャップ
６７Ｃ…第３ギャップ
６７Ｄ…第４ギャップ

Claims (6)

1. 圧電基板と、該圧電基板の上面に配置された少なくとも１つの励振電極とを有する弾性波素子であって、
   前記励振電極は、
   前記圧電基板を伝搬する弾性波の伝搬方向に延びた第１バスバー電極と、
   前記第１バスバー電極に対向して配置されて前記伝搬方向に延びた第２バスバー電極と、
   一端が前記第１バスバー電極に接続されて該第１バスバー電極から前記第２バスバー電極に向かって前記伝搬方向に直交する方向に延びているとともに他端が前記第２バスバー電極から離れて位置している第１前半部と、該第１前半部の横に間隔を空けて配置されて前記伝搬方向に直交する方向に延びているとともに両端が前記第１および第２バスバー電極から離れて位置している第１後半部と、前記第１前半部および前記第１後半部の前記第２バスバー電極側の端部同士を接続している第１折り返し部とを有する複数の第１電極指と、
   一端が前記第２バスバー電極に接続されて該第２バスバー電極から前記第１バスバー電極に向かって前記伝搬方向に直交する方向に延びているとともに前記第１後半部の横に間隔を空けて配置されて他端が前記第１バスバー電極から離れて位置している第２前半部と、前記第１前半部と前記第１後半部との間に配置されて前記伝搬方向に直交する方向に延びているとともに両端が前記第１バスバー電極および前記第１折り返し部から離れて位置している第２後半部と、前記第２前半部および前記第２後半部の第１バスバー電極側の端部同士を接続している第２折り返し部とを有する複数の第２電極指と
   を有している弾性波素子。
2. 前記第１バスバー電極から前記第２折り返し部に向かって延びて該第２折り返し部に対して第１ギャップを有する位置に先端が位置している第１ダミー電極指と、
   前記第２バスバー電極から前記第１折り返し部に向かって延びて該第１折り返し部に対して第２ギャップを有する位置に先端が位置している第２ダミー電極指とをさらに有する請求項１に記載の弾性波素子。
3. 前記第１ギャップの前記伝搬方向の幅は、前記第１後半部の先端と前記第２折り返し部とのギャップである第３ギャップの前記伝搬方向の幅に等しく、
   前記第１ギャップの前記伝搬方向に直交する方向の長さは、前記第３ギャップの前記伝搬方向に直交する方向の長さに等しくなっており、
   前記第２ギャップの前記伝搬方向の幅は、前記第２後半部の先端と前記第１折り返し部とのギャップである第４ギャップの前記伝搬方向の幅に等しく、
   前記第２ギャップの前記伝搬方向に直交する方向の長さは、前記第４ギャップの前記伝搬方向に直交する方向の長さに等しくなっている請求項２に記載の弾性波素子。
4. 前記第１ギャップの前記伝搬方向の幅は、前記第１後半部の先端と前記第２折り返し部とのギャップである第３ギャップの前記伝搬方向の幅よりも小さく、
   前記第１ギャップの前記伝搬方向に直交する方向の長さは、前記第３ギャップの前記伝搬方向に直交する方向の長さよりも小さくなっており、
   前記第２ギャップの前記伝搬方向の幅は、前記第２後半部の先端と前記第１折り返し部とのギャップである第４ギャップの前記伝搬方向の幅よりも小さく、
   前記第２ギャップの前記伝搬方向に直交する方向の長さは、前記第４ギャップの前記伝搬方向に直交する方向の長さよりも小さくなっている請求項２に記載の弾性波素子。
5. アンテナ端子と、送信信号をフィルタリングして前記アンテナ端子に出力する送信フィルタと、前記アンテナ端子からの受信信号をフィルタリングする受信フィルタとを備えた
   分波器であって、
   前記送信フィルタは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の弾性波素子を有する分波器。
6. アンテナと、該アンテナに電気的に接続された請求項５に記載の分波器と、該分波器に電気的に接続されたＲＦ−ＩＣとを備える通信モジュール。

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