JP6614329B2 - 帯域阻止フィルタおよび複合フィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、所定周波数帯域の信号の通過を阻止する帯域阻止フィルタ、および、帯域阻止フィルタを含む複合フィルタに関する。
従来、複数の共振子を有し、それぞれの共振子を直列および並列に接続した複合フィルタが知られている。
この複合フィルタの一種として、特許文献１には、一対の櫛歯電極からなる複数の弾性表面波共振子を、それぞれ直列および並列に接続した帯域通過フィルタが開示されている。
特開２０１０−１０９６９４号公報
特許文献１に記載された帯域通過フィルタでは、共振子を並列接続してトラップを構成し減衰量を確保しているが、単に共振子を並列接続するだけでは減衰域の帯域幅を広くできないという問題がある。
そこで、本発明は、並列接続した複数の共振子の共振周波数をずらすことによって、帯域外減衰量を大きく、すなわち、阻止帯域幅を広くすることのできる帯域阻止フィルタ、および、帯域阻止フィルタを用いた複合フィルタを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る帯域阻止フィルタは、複数の並列共振子を有する帯域阻止フィルタであって、前記複数の並列共振子のそれぞれは、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを有し、前記ＩＤＴ電極は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成され、前記ＩＤＴ電極は複数の電極指を有し、弾性波伝搬方向における前記ＩＤＴ電極の端部と、前記端部とは異なる中央部とで、前記電極指のピッチが異なり、前記複数の並列共振子は、第１の並列共振子と、前記第１の並列共振子よりも高い共振周波数を有する第２の並列共振子とを備え、前記第１の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ１、前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ１とし、前記第２の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ２とした場合、Ｅ１＜Ｃ２＜Ｃ１である。
このように、ＩＤＴ電極の中央部における電極指のピッチと、端部における電極指のピッチとを異ならせることで、ＩＤＴ電極の中央部の波長と端部の波長とを異ならせることができる。これにより、並列共振子の周波数特性において共振周波数が異なる複数の共振点が得られる。その結果、複数の並列共振子で構成される帯域阻止フィルタにおいて、阻止帯域幅を広くすることができる。
また、これによれば、第１の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域と、第２の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域とを一部重なり合わせることができる。これにより、第１の並列共振子および第２の並列共振子の周波数特性における山と谷とを一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタを得ることができる。
また、前記中央部における前記複数の電極指のピッチよりも、前記端部における前記複数の電極指のピッチを小さくしてもよい。
このように、ＩＤＴ電極の中央部における電極指のピッチよりも、端部における電極指のピッチを小さくすることで、ＩＤＴ電極の中央部の波長よりも端部の波長を短くすることができる。これにより、並列共振子の周波数特性において、中央部の電極指のピッチにもとづく低周波側の共振点、および、端部の電極指のピッチにもとづく高周波側の共振点という、共振周波数が異なる複数の共振点が得られる。その結果、複数の並列共振子で構成される帯域阻止フィルタにおいて、低周波側の共振点から高周波側の共振点にかけての阻止帯域幅を広くすることができる。
また、さらに、前記第２の並列共振子の前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ２とした場合、Ｅ２＜Ｅ１であってもよい。
これによれば、第１の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域と、第２の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域とによる周波数特性の山と谷との相殺を適切に行うことができる。これにより、第１の並列共振子および第２の並列共振子の周波数特性における山と谷とを一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタを得ることができる。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る帯域阻止フィルタは、複数の並列共振子を有する帯域阻止フィルタであって、前記複数の並列共振子のそれぞれは、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを有し、前記ＩＤＴ電極は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成され、前記ＩＤＴ電極は複数の電極指を有し、弾性波伝搬方向における前記ＩＤＴ電極の端部と、前記端部とは異なる中央部とで、前記電極指のピッチが異なり、前記複数の並列共振子を、より低い共振周波数を有する順に、第ｋの並列共振子、第（ｋ＋１）の並列共振子、・・・第ｎの並列共振子（ｋ、ｎは自然数、ただし２≦ｋ＜ｎ）とし、前記第ｋの並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣｋ、前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥｋとし、前記第（ｋ＋１）の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ（ｋ＋１）とした場合、Ｅｋ＜Ｃ（ｋ＋１）＜Ｃｋである。
これによれば、３つ以上の並列共振子それぞれの複数の共振点に挟まれる帯域を一部重なり合わせることができる。これにより、３つ以上の並列共振子の周波数特性における山と谷とを一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタを得ることができる。
また、さらに、前記第（ｋ＋１）の並列共振子の前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ（ｋ＋１）とした場合、Ｅ（ｋ＋１）＜Ｅｋであってもよい。
これによれば、３つ以上の並列共振子により構成される帯域阻止フィルタにおいて、複数の共振点に挟まれる帯域の周波数特性の山と谷との相殺を適切に行うことができる。これにより、３つ以上の並列共振子の周波数特性における山と谷とを一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタを得ることができる。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る帯域阻止フィルタは、複数の並列共振子を有する帯域阻止フィルタであって、前記複数の並列共振子のそれぞれは、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを有し、前記ＩＤＴ電極は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成され、前記ＩＤＴ電極は複数の電極指を有し、弾性波伝搬方向における前記ＩＤＴ電極の端部と、前記端部とは異なる中央部とで、前記電極指のピッチが異なり、前記複数の並列共振子は、第１の並列共振子と、前記第１の並列共振子よりも低い共振周波数を有する第２の並列共振子とを備え、前記第１の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ１、前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ１とし、前記第２の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ２とした場合、Ｅ１＞Ｃ２＞Ｃ１である。
これによれば、第１の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域と、第２の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域とを一部重なり合わせることができる。これにより、第１の並列共振子および第２の並列共振子の周波数特性における山と谷とを一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタを得ることができる。
また、前記中央部における前記複数の電極指のピッチよりも、前記端部における前記複数の電極指のピッチを大きくしてもよい。
このように、ＩＤＴ電極の中央部における電極指のピッチよりも、端部における電極指のピッチを大きくすることで、ＩＤＴ電極の中央部の波長よりも端部の波長を長くすることができる。これにより、並列共振子の周波数特性において、中央部の電極指のピッチにもとづく高周波側の共振点、および、端部の電極指のピッチにもとづく低周波側の共振点という共振周波数が異なる複数の共振点が得られる。その結果、複数の並列共振子で構成される帯域阻止フィルタにおいて、低周波側の共振点から高周波側の共振点にかけての阻止帯域幅を広くすることができる。
また、さらに、前記第２の並列共振子の前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ２とした場合、Ｅ２＞Ｅ１であってもよい。
これによれば、第１の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域と、第２の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域との周波数特性の山と谷との相殺を適切に行うことができる。これにより、第１の並列共振子および第２の並列共振子の周波数特性における山と谷とを一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタを得ることができる。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る帯域阻止フィルタは、複数の並列共振子を有する帯域阻止フィルタであって、前記複数の並列共振子のそれぞれは、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを有し、前記ＩＤＴ電極は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成され、前記ＩＤＴ電極は複数の電極指を有し、弾性波伝搬方向における前記ＩＤＴ電極の端部と、前記端部とは異なる中央部とで、前記電極指のピッチが異なり、前記複数の並列共振子を、より高い共振周波数を有する順に、第ｋの並列共振子、第（ｋ＋１）の並列共振子、・・・第ｎの並列共振子（ｋ、ｎは自然数、ただし、２≦ｋ＜ｎ）とし、前記第ｋの並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣｋ、前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥｋとし、前記第（ｋ＋１）の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ（ｋ＋１）とした場合、Ｅｋ＞Ｃ（ｋ＋１）＞Ｃｋである。
これによれば、３つ以上の並列共振子の複数の共振点に挟まれる帯域を一部重なり合わせることができる。これにより、３つ以上の並列共振子の周波数特性における山と谷とを一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタを得ることができる。
また、さらに、前記第（ｋ＋１）の並列共振子の前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ（ｋ＋１）とした場合、Ｅ（ｋ＋１）＞Ｅｋであってもよい。
これによれば、３つ以上の並列共振子により構成される帯域阻止フィルタにおいて、複数の共振点に挟まれる帯域の周波数特性の山と谷との相殺を適切に行うことができる。これにより、３つ以上の並列共振子の周波数特性における山と谷とを一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタを得ることができる。
上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る複合フィルタは、帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタに接続された前記帯域阻止フィルタとを備える。
これによれば、阻止帯域幅を広くできる複合フィルタを得ることができる。
本発明に係る帯域阻止フィルタおよび複合フィルタは、阻止帯域幅を広くすることができる。
図１は、比較例における複合フィルタ、および、複合フィルタに用いられる帯域阻止フィルタの概要図である。 図２の（ａ）は比較例における帯域阻止フィルタを構成する並列共振子の周波数特性を示す図であり、（ｂ）は比較例における帯域阻止フィルタの周波数特性を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る複合フィルタ、および、複合フィルタに用いられる帯域阻止フィルタの概要図である。 図４の（ａ）は実施の形態１に係る帯域阻止フィルタを構成する並列共振子を模式的に表す平面図であり、（ｂ）は、Ａ−Ａ断面図である。 図５の（ａ）は実施の形態１に係る並列共振子の周波数特性を示す図であり、（ｂ）は実施の形態１における帯域阻止フィルタの周波数特性を示す図である。 図６は、帯域阻止フィルタの周波数特性を説明するためのイメージ図である。 図７は、実施の形態１および比較例における複合フィルタの周波数特性を示す図である。 図８の（ａ）は実施の形態２に係る帯域阻止フィルタを構成する並列共振子を模式的に表す平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、実施例および図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
（実施の形態１）
本実施の形態に係る帯域阻止フィルタは、例えば、無線通信機の回路モジュールなどにおいて、所定周波数帯域の信号の通過を阻止するために用いられる。
［帯域阻止フィルタの課題の説明］
本実施の形態に係る帯域阻止フィルタを説明する前に、従来の帯域阻止フィルタの課題について説明する。図１は、比較例における複合フィルタ１００、および、複合フィルタ１００に用いられる帯域阻止フィルタ１０３の概要図である。
比較例における複合フィルタ１００は、所定周波数の信号を通過させる帯域通過フィルタ１０２と、所定帯域の信号の通過を阻止する帯域阻止フィルタ１０３とを有している。帯域通過フィルタ１０２の両端には、それぞれ入力端子１０４、出力端子１０５が設けられている。帯域阻止フィルタ１０３は、４つの並列共振子１１１、１１２、１１３、１１４により構成されている。並列共振子１１１〜１１４のそれぞれは、弾性表面波共振子により構成され、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを備えている。帯域阻止フィルタ１０３の一端は、帯域通過フィルタ１０２と出力端子１０５との間に接続され、他端は接地されている（図示省略）。
図２の（ａ）は、比較例における並列共振子１１１の周波数特性を示す図であり、（ｂ）は比較例における帯域阻止フィルタ１０３の周波数特性を示す図である。
図２の（ａ）に示されるように、並列共振子１１１は、共振周波数である共振点１１ａを１つ有している。複合フィルタ１００の阻止帯域幅を広げる場合は、帯域阻止フィルタ１０３として共振周波数の異なる複数の並列共振子１１１〜１１４を用いることが考えられる。しかし、複数の並列共振子１１１〜１１４を、それぞれの共振周波数の値が等間隔となるように設計すると、図２の（ｂ）に示されるように、例えば、並列共振子１１１の共振点１１ａと並列共振子１１２の共振点１２ａとの間に、跳ね返り部（インピーダンスの高い方向に突き出した部分）が形成されてしまう。したがって、比較例における複合フィルタ１００では、十分な阻止帯域幅を確保することができない。
本実施の形態では、阻止帯域幅を広くすることができる帯域阻止フィルタ、および、複合フィルタについて説明する。
［複合フィルタおよび帯域阻止フィルタの構成］
図３は、実施の形態１に係る複合フィルタ１、および、複合フィルタ１に用いられる帯域阻止フィルタ３の概要図である。
複合フィルタ１は、所定周波数の信号を通過させる帯域通過フィルタ２と、所定帯域の信号の通過を阻止する帯域阻止フィルタ３とを有している。帯域通過フィルタ２の両端には、それぞれ入力端子４、出力端子５が設けられている。複合フィルタ１が無線通信機の回路モジュールに用いられる場合、例えば、入力端子４はアンテナ素子またはアンテナスイッチに接続され、出力端子５はＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）に接続される。
帯域通過フィルタ２は、例えば、複数の共振子のそれぞれが直列および並列に接続されたラダー型の弾性表面波フィルタである。なお、帯域通過フィルタ２は、弾性表面波フィルタに限られず、ＬＣフィルタであってもよい。
帯域阻止フィルタ３は、図３に示されるように、４つの並列共振子１１、１２、１３、１４により構成されている。なお、帯域阻止フィルタ３の並列共振子の数は、４つに限られず、例えば、２個以上１０個以下であればよい。
並列共振子１１〜１４のそれぞれは、弾性表面波共振子であり、圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）１０１を備えている。ＩＤＴ電極１０１の両端の外側には、反射器１２０ａ、１２０ｂがそれぞれ配置されている。ＩＤＴ電極１０１は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成されている。ＩＤＴ電極１０１は、平面視した場合に中央部ｃと端部ｅとを有し、中央部ｃと端部ｅとで構造が異なっている。これらの構造の違いについては後述する。
帯域阻止フィルタ３の一端は、帯域通過フィルタ２と出力端子５との間に接続され、他端は接地されている（図示省略）。帯域阻止フィルタ３は、帯域通過フィルタ２を通過した所定帯域の信号成分を接地側に導くことで、出力端子５において所定帯域の信号成分が出力されることを阻止している。
［並列共振子の構成］
次に、帯域阻止フィルタ３を構成する並列共振子１１〜１４について説明する。ここでは４つの並列共振子１１〜１４のうち、並列共振子１１を代表例に挙げ、並列共振子１１〜１４の典型的な構造を説明する。
図４の（ａ）は並列共振子１１を模式的に表す平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
並列共振子１１は、前述したように、圧電基板５３と、当該圧電基板５３の表面に形成されたＩＤＴ電極１０１とで構成されている。ＩＤＴ電極１０１は、互いに対向する一対の櫛歯電極１１０ａ、１１０ｂで形成されている。
図４の（ａ）に示されるように、櫛歯電極１１０ａは、互いに平行な複数の電極指１１１ａと、複数の電極指１１１ａを接続するバスバー電極１１２ａとで構成されている。また、櫛歯電極１１０ｂは、互いに平行な複数の電極指１１１ｂと、複数の電極指１１１ｂを接続するバスバー電極１１２ｂとで構成されている。複数の電極指１１１ａおよび１１１ｂは、弾性表面波の伝搬方向（Ｘ軸方向）と直交する方向に沿って形成されている。以下、電極指１１１ａおよび１１１ｂを総称して呼ぶ場合は、電極指ｆと呼ぶ。
本実施の形態におけるＩＤＴ電極１０１の電極指ｆのデューティーは、例えば、６０％である。ＩＤＴ電極１０１の交叉幅Ｌは、電極指１１１ａおよび電極指１１１ｂをＸ軸方向から見た場合に重複する距離であり、例えば、交叉幅Ｌ＝２０μｍである。電極指ｆの対数は、例えば、ＩＤＴ電極１０１の中央部ｃが５１本、一方の端部ｅが５本、他方の端部ｅが５本である。ただし、電極指ｆの本数は、これに限られず、電極指ｆの全本数のうち、中央部ｃの本数が７０〜９０％を占めればよい。
また、ＩＤＴ電極１０１は、図４の（ｂ）に示されるように、密着層５４ａと主電極層５４ｂとの積層構造となっている。密着層５４ａは、圧電基板５３と主電極層５４ｂの密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Ｔｉが用いられる。主電極層５４ｂは、材料として、例えば、Ｃｕを１％含有したＡｌが用いられる。主電極層５４ｂの膜厚は、例えば、１１５ｎｍである。保護層５５は、ＩＤＴ電極１０１を覆うように形成されている。保護層５５は、主電極層５４ｂを外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、および、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。圧電基板５３は、例えば、４５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶、または、圧電セラミックスからなる。
ここで、ＩＤＴ電極１０１の中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチと、端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチとの関係について、図４および図５を参照しつつ説明する。
図４に示されるように、複数の電極指ｆのピッチは、弾性表面波の伝搬方向（Ｘ軸方向）におけるＩＤＴ電極１０１の端部ｅと中央部ｃとで異なっている。端部ｅとは、弾性表面波の伝搬方向におけるＩＤＴ電極１０１の最外端を含む複数の電極指１１１ａ、１１１ｂで構成される部分である。また、中央部ｃとは、ＩＤＴ電極１０１の端部ｅとは異なる部分である。弾性表面波共振子の波長は、ＩＤＴ電極１０１を構成する複数の電極指ｆの繰り返しピッチで規定されるので、並列共振子１１は、中央部ｃのピッチを反映した波長λ１、端部ｅのピッチを反映した波長λ２という２つの波長を有することになる。
具体的には、ＩＤＴ電極１０１では、中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチＣ１よりも、端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチＥ１のほうが小さい。すなわち、中央部ｃの波長λ１よりも端部ｅの波長λ２のほうが短くなっている。
そのため、図５の（ａ）に示されるように、並列共振子１１の共振周波数帯域において２つの谷と１つの山が表れる。共振周波数における２つの谷は、並列共振子１１の共振点１１ａ、１１ｂに相当する。２つの共振点１１ａ、１１ｂうちの、中央部ｃの電極指ｆのピッチにもとづく共振点１１ａは、端部ｅの電極指ｆのピッチにもとづく共振点１１ｂよりも低周波側に位置している。共振周波数帯域における山の部分は、共振点１１ａ、１１ｂの間の跳ね返り部１１ｃである。
例えば、狭ピッチの電極指部分を備え、２つの共振点をそれぞれ有する複数の並列共振子１１、１２を、共振周波数を適宜ずらして作製することで、図５の（ｂ）に示されるように、跳ね返り部１１ｃの高さが低く、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタ３を得ることができる。
以下、２つの共振点をそれぞれ有する複数の並列共振子１１〜１４の構成について説明する。
ここで、複数の並列共振子１１〜１４を、より低い共振周波数を有する順に、第１の並列共振子１１、第２の並列共振子１２、第３の並列共振子１３、第４の並列共振子１４とする。また、並列共振子１１〜１４の中央部ｃにおける電極指ｆのピッチ、および、端部ｅにおける電極指ｆのピッチを下記（１）〜（４）
（１）第１の並列共振子１１の電極指の中央部ｃのピッチをＣ１、端部ｅのピッチをＥ１
（２）第２の並列共振子１２の電極指の中央部ｃのピッチをＣ２、端部ｅのピッチをＥ２
（３）第３の並列共振子１３の電極指の中央部ｃのピッチをＣ３、端部ｅのピッチをＥ３
（４）第４の並列共振子１４の電極指の中央部ｃのピッチをＣ４、端部ｅのピッチをＥ４
に示すとおりとした場合、本実施の形態は、下記（ａ）〜（ｃ）
（ａ） Ｅ１＜Ｃ２＜Ｃ１
（ｂ） Ｅ２＜Ｃ３＜Ｃ２
（ｃ） Ｅ３＜Ｃ４＜Ｃ３
に示す関係を有している。
なお、端部ｅにおける電極指ｆのピッチについては、下記（ｄ）
（ｄ） Ｅ４＜Ｅ３＜Ｅ２＜Ｅ１
に示す関係を有している。
具体的には、電極指ｆのピッチは、表１に示す値となっている。
Figure 0006614329
上記（ａ）〜（ｃ）に示す関係は、例えば、第１の並列共振子１１の電極指ｆの端部ｅの波長λ２が、第２の並列共振子１２の電極指ｆの中央部ｃの波長λ１よりも短いことを示している。これは、第１の並列共振子１１の２つの共振点１１ａ、１１ｂに挟まれる帯域と、第２の並列共振子１２の２つの共振点１２ａ、１２ｂに挟まれる帯域とが一部重なり合っていることを示している。
この関係を、図６を参照しつつさらに説明する。図６は、帯域阻止フィルタ３の周波数特性を説明するためのイメージ図である。
第１の並列共振子１１の共振周波数帯域には、図６の（ａ）に示されるように、２つの共振点１１ａ、１１ｂと、共振点１１ａおよび１１ｂの間に位置する跳ね返り部１１ｃとが存在する。共振点１１ａは、中央部ｃの電極指ｆのピッチにもとづく共振周波数であり、共振点１１ｂは、端部ｅの電極指ｆのピッチにもとづく共振周波数である。跳ね返り部１１ｃは、２つの共振点１１ａ、１１ｂの間において、インピーダンスの高い方向に突き出した部分である。
第２の並列共振子１２は、図６の（ｂ）に示されるように、第１の並列共振子１１よりも高い共振周波数を有する。第２の並列共振子１２の共振周波数帯域には、２つの共振点１２ａ、１２ｂと、共振点１２ａおよび１２ｂの間に位置する跳ね返り部１２ｃとが存在する。共振点１２ａは、中央部ｃの電極指ｆのピッチにもとづく共振周波数であり、共振点１２ｂは、端部ｅの電極指ｆのピッチにもとづく共振周波数である。跳ね返り部１２ｃは、２つの共振点１２ａ、１２ｂの間において、インピーダンスの高い方向に突き出した部分である。
第２の並列共振子１２は、共振点１２ａが第１の並列共振子１１の跳ね返り部１１ｃとほぼ一致するように、また、跳ね返り部１２ｃが第１の並列共振子１１の共振点１１ｂとほぼ一致するように設計される。そのため、第１の並列共振子１１と第２の並列共振子１２とを並列接続すると、第１の並列共振子１１の２つの共振点１１ａ、１１ｂに挟まれる帯域と、第２の並列共振子１２の２つの共振点１２ａ、１２ｂに挟まれる帯域とが一部重なり合うことになる。
そのため、第１の並列共振子１１と第２の並列共振子１２とを並列接続した場合には、図６の（ｃ）に示されるように、それぞれの周波数特性の山と谷が一部相殺され、跳ね返り部１１ｃ、１２ｃの高さが低くなる。これにより、第１の並列共振子１１と第２の並列共振子１２とを並列接続した帯域阻止フィルタ３において、阻止帯域幅を広くすることができる。
上記では、２つの並列共振子１１、１２について説明したが、並列共振子を３つ以上にした場合にも同様のことがいえる。
なお、図６は、あくまでも本実施の形態の理解を助けるためのイメージ図であり、山と谷を少しずらして重ね合わせた場合のほうが、阻止帯域幅がより平坦になることもある。
図７は、実施の形態１に係る複合フィルタ１、および、比較例における複合フィルタ１００の周波数特性を示す図である。
前述したように、複合フィルタ１の帯域阻止フィルタ３は、帯域通過フィルタ２と出力端子５との間に接続されている。また、複合フィルタ１００の帯域阻止フィルタ１０３は、帯域通過フィルタ１０２と出力端子１０５との間に接続されている。
図７に示されるように、帯域通過フィルタ２、１０２の通過帯域よりも高周波側で比べると、本実施の形態は、比較例に比べて減衰量の大きい帯域が増えている。すなわち、本実施の形態に係る複合フィルタ１では、阻止帯域幅を広くすることができる。
［効果等］
本実施の形態に係る帯域阻止フィルタ３は、複数の並列共振子１１〜１４を有する帯域阻止フィルタ３であって、複数の並列共振子１１〜１４のそれぞれは、圧電基板５３と、圧電基板５３の表面に形成されたＩＤＴ電極１０１とを有し、ＩＤＴ電極１０１は、互いに対向する一対の櫛歯電極１１０ａ、１１０ｂで形成され、ＩＤＴ電極１０１は複数の電極指ｆ（１１１ａ、１１１ｂ）を有し、弾性波伝搬方向におけるＩＤＴ電極１０１の端部ｅと、端部ｅとは異なる中央部ｃとで、電極指ｆ（１１１ａ、１１１ｂ）のピッチが異なる。
このように、ＩＤＴ電極１０１の中央部ｃにおける電極指ｆのピッチと、端部ｅにおける電極指ｆのピッチとを異ならせることで、ＩＤＴ電極１０１の中央部ｃの波長λ１と端部ｅの波長λ２とを異ならせることができる。これにより、例えば、並列共振子１１の周波数特性において共振周波数が異なる複数の共振点１１ａ、１１ｂが得られる。その結果、複数の並列共振子１１〜１４で構成される帯域阻止フィルタ３において、阻止帯域幅を広げることができる。
なお、本実施の形態では、ＩＤＴ電極１０１を、中央部ｃおよび端部ｅという２種類の電極指ｆのピッチで構成したが、ＩＤＴ電極１０１の電極指ｆの種類は２種類に限られない。電極指ｆは、３種類以上の異なるピッチにより構成されていてもよい。
また、帯域阻止フィルタ３は、中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチよりも、端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチを小さくしてもよい。
このように、ＩＤＴ電極１０１の中央部ｃにおける電極指ｆのピッチよりも、端部ｅにおける電極指ｆのピッチを小さくすることで、中央部ｃの波長λ１よりも端部ｅの波長λ２を短くすることができる。これにより、例えば、並列共振子１１の周波数特性において、中央部ｃの電極指ｆのピッチにもとづく低周波側の共振点１１ａ、および、端部ｅの電極指ｆのピッチにもとづく高周波側の共振点１１ｂという、共振周波数が異なる複数の共振点１１ａ、１１ｂが得られる。その結果、複数の並列共振子１１〜１４で構成される帯域阻止フィルタ３において、低周波側の共振点１１ａから高周波側の共振点１１ｂにかけての阻止帯域幅を広げることができる。
なお、本実施の形態では、４つの並列共振子１１〜１４を例に挙げて説明したが、並列共振子の数は４つに限られない。本実施の形態に係る帯域阻止フィルタ３を、並列共振子の数に限られず普遍化して表現すれば以下に示すようになる。
本実施の形態に係る帯域阻止フィルタ３は、複数の並列共振子を、より低い共振周波数を有する順に、第ｋの並列共振子、第（ｋ＋１）の並列共振子、・・・第ｎの並列共振子（ｋ、ｎは自然数、ただし１≦ｋ＜ｎ）とし、第ｋの並列共振子の中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチをＣｋ、端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチをＥｋとし、第（ｋ＋１）の並列共振子の中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチをＣ（ｋ＋１）とした場合、Ｅｋ＜Ｃ（ｋ＋１）＜Ｃｋである。
また、さらに、第（ｋ＋１）の並列共振子の端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチをＥ（ｋ＋１）とした場合、Ｅ（ｋ＋１）＜Ｅｋである。
これによれば、複数の並列共振子それぞれの、複数の共振点に挟まれる帯域を一部重なり合わせることができる。これにより、複数の並列共振子の周波数特性の山と谷を一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタ３を得ることができる。
（実施の形態２）
実施の形態２に係る帯域阻止フィルタ３は、中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチよりも、端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチのほうが大きい。
図８の（ａ）は、実施の形態２における並列共振子１１を模式的に表す平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
図８を参照しながら、実施の形態２におけるＩＤＴ電極１０１の中央部ｃにおける複数の電極指１１１ａ、１１１ｂのピッチと、端部ｅにおける複数の電極指１１１ａ、１１１ｂのピッチとの関係について説明する。
図８の（ａ）に示されるように、ＩＤＴ電極１０１では、中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチＣ１よりも、端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチＥ１のほうが大きい。すなわち、中央部ｃの波長λ１よりも端部ｅの波長λ２のほうが長くなっている。
そのため、並列共振子１１の共振周波数帯域において２つの谷と１つの山が表れる。共振周波数における２つの谷は、並列共振子１１の２つの共振点に相当する。２つの共振点のうちの、中央部ｃの電極指ｆのピッチにもとづく共振点は、端部ｅの電極指ｆのピッチにもとづく共振点より高周波側に位置する。
例えば、２つの共振点を有する複数の並列共振子１１、１２を、共振周波数を適宜ずらして作製することで、跳ね返り部が低く、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタ３を得ることができる。
以下、２つの共振点を有する複数の並列共振子１１〜１４の構成について説明する。
ここで、複数の並列共振子１１〜１４を、より高い共振周波数を有する順に、第１の並列共振子１１、第２の並列共振子１２、第３の並列共振子１３、第４の並列共振子１４とする。また、並列共振子１１〜１４の中央部ｃにおける電極指ｆのピッチ、および、端部ｅにおける電極指ｆのピッチを下記（１）〜（４）
（１）第１の並列共振子１１の電極指の中央部ｃのピッチをＣ１、端部ｅのピッチをＥ１
（２）第２の並列共振子１２の電極指の中央部ｃのピッチをＣ２、端部ｅのピッチをＥ２
（３）第３の並列共振子１３の電極指の中央部ｃのピッチをＣ３、端部ｅのピッチをＥ３
（４）第４の並列共振子１４の電極指の中央部ｃのピッチをＣ４、端部ｅのピッチをＥ４
に示すとおりとした場合、本実施の形態は、下記（ａ）〜（ｃ）
（ａ） Ｅ１＞Ｃ２＞Ｃ１
（ｂ） Ｅ２＞Ｃ３＞Ｃ２
（ｃ） Ｅ３＞Ｃ４＞Ｃ３
に示す関係を有している。
なお、端部ｅにおける電極指ｆのピッチについては、下記（ｄ）
（ｄ） Ｅ４＞Ｅ３＞Ｅ２＞Ｅ１
に示す関係を有している。
上記（ａ）〜（ｃ）に示す関係は、例えば、第１の並列共振子１１の電極指ｆの端部ｅの波長λ２が、第２の並列共振子１２の電極指ｆの中央部ｃの波長λ１よりも長いことを示している。これは、第１の並列共振子１１の２つの共振点に挟まれる帯域と、第２の並列共振子１２の２つの共振点に挟まれる帯域とが一部重なり合っていることを示している。
これにより、第１の並列共振子１１と第２の並列共振子１２とを並列接続した帯域阻止フィルタ３において、阻止帯域幅を広くし、また、阻止帯域内におけるインピーダンスの高低差を低減することができる。上記では、２つの並列共振子１１、１２について説明したが、並列共振子を３つ以上にした場合も同様のことがいえる。
［効果等］
本実施の形態に係る帯域阻止フィルタ３は、中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチよりも、端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチを大きくしている。
このように、ＩＤＴ電極１０１の中央部ｃにおける電極指ｆのピッチよりも、端部ｅにおける電極指ｆのピッチを大きくすることで、ＩＤＴ電極１０１の中央部ｃの波長λ１よりも端部ｅの波長λ２を長くすることができる。これにより、例えば、並列共振子１１の周波数特性において、中央部ｃの電極指ｆのピッチにもとづく高周波側の共振点、および、端部ｅの電極指ｆのピッチにもとづく低周波側の共振点という、共振周波数が異なる複数の共振点が得られる。その結果、複数の並列共振子１１〜１４を並列接続することで、低周波側から高周波にかけて阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタ３を得ることができる。
なお、本実施の形態では、４つの並列共振子１１〜１４を例に挙げて説明したが、並列共振子の数は４つに限られない。本実施の形態に係る帯域阻止フィルタ３を、並列共振子の数に限られず普遍化して表現すれば以下に示すようになる。
本実施の形態に係る帯域阻止フィルタ３は、複数の並列共振子を、より高い共振周波数を有する順に、第ｋの並列共振子、第（ｋ＋１）の並列共振子、・・・第ｎの並列共振子（ｋ、ｎは自然数、ただし１≦ｋ＜ｎ）とし、第ｋの並列共振子の中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチをＣｋ、端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチをＥｋとし、第（ｋ＋１）の並列共振子の中央部ｃにおける複数の電極指ｆのピッチをＣ（ｋ＋１）とした場合、Ｅｋ＞Ｃ（ｋ＋１）＞Ｃｋである。
また、さらに、第（ｋ＋１）の並列共振子の端部ｅにおける複数の電極指ｆのピッチをＥ（ｋ＋１）とした場合、Ｅ（ｋ＋１）＞Ｅｋである。
これによれば、複数の並列共振子それぞれの、複数の共振点に挟まれる帯域を重なり合わせることができる。これにより、複数の並列共振子の周波数特性の山と谷を一部相殺し、減衰極のインピーダンスの高低差を低減するとともに、阻止帯域幅が広い帯域阻止フィルタ３を得ることができる。
（その他）
以上、本発明の実施の形態に係る帯域阻止フィルタ３および複合フィルタ１について説明したが、本発明は、上記実施の形態およびその変形例には限定されない。例えば、上記実施の形態およびその変形例に次のような変形を施した態様も、本発明に含まれ得る。
例えば、上記実施の形態では、一対の櫛歯電極１１０ａ、１１０ｂは、平面視して左右対称となっているが、左右対称に限られず、左右非対称であってもよい。例えば、櫛歯電極１１０ｂの片側最端部の電極指ｆを、櫛歯電極１１０ａの片側最端部の電極指ｆよりも外側にして、非対称としてもよい。
また、上記実施の形態における帯域阻止フィルタ３の構造は、図４に記載された構造に限定されない。例えば、ＩＤＴ電極１０１は、金属膜の積層構造でなく、金属膜の単層であってもよい。また、圧電基板５３は、高音速支持基板と、低音速膜と、圧電膜とがこの順で積層された積層構造であってもよい。上記実施の形態では、圧電基板５３として４５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶を例示したが、単結晶材料はＬｉＴａＯ３に限定されないし、単結晶材料のカット角もこれに限定されない。
また、上記実施の形態に係る複合フィルタ１は、入力端子４と出力端子５との間に、さらに、インダクタンス素子やキャパシタンス素子が接続されていてもよい。
本発明は、所定周波数帯域の信号の通過を阻止する帯域阻止フィルタ、または、帯域阻止フィルタを含む複合フィルタとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１ 複合フィルタ
２ 帯域通過フィルタ
３ 帯域阻止フィルタ
４ 入力端子
５ 出力端子
１１、１２、１３、１４ 並列共振子
５３ 圧電基板
５４ａ 密着層
５４ｂ 主電極層
５５ 保護層
１０１ ＩＤＴ電極
１１０ａ、１１０ｂ 櫛歯電極
１１１ａ、１１１ｂ 電極指
１１２ａ、１１２ｂ バスバー電極
１２０ａ、１２０ｂ 反射器
ｃ ＩＤＴ電極の中央部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 中央部における電極指のピッチ
ｅ ＩＤＴ電極の端部
ｆ 電極指
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４ 端部における電極指のピッチ
λ１、λ２ 波長

Claims (11)

  1. 複数の並列共振子を有する帯域阻止フィルタであって、
    前記複数の並列共振子のそれぞれは、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを有し、
    前記ＩＤＴ電極は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成され、
    前記ＩＤＴ電極は複数の電極指を有し、弾性波伝搬方向における前記ＩＤＴ電極の端部と、前記端部とは異なる中央部とで、前記電極指のピッチが異なり、
    前記複数の並列共振子は、第１の並列共振子と、前記第１の並列共振子よりも高い共振周波数を有する第２の並列共振子とを備え、
    前記第１の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ１、前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ１とし、
    前記第２の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ２とした場合、
    Ｅ１＜Ｃ２＜Ｃ１
    である帯域阻止フィルタ。
  2. 前記中央部における前記複数の電極指のピッチよりも、前記端部における前記複数の電極指のピッチのほうが小さい
    請求項１に記載の帯域阻止フィルタ。
  3. さらに、
    前記第２の並列共振子の前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ２とした場合、
    Ｅ２＜Ｅ１
    である
    請求項１または２に記載の帯域阻止フィルタ。
  4. 複数の並列共振子を有する帯域阻止フィルタであって、
    前記複数の並列共振子のそれぞれは、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを有し、
    前記ＩＤＴ電極は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成され、
    前記ＩＤＴ電極は複数の電極指を有し、弾性波伝搬方向における前記ＩＤＴ電極の端部と、前記端部とは異なる中央部とで、前記電極指のピッチが異なり、
    前記複数の並列共振子を、より低い共振周波数を有する順に、第ｋの並列共振子、第（ｋ＋１）の並列共振子、・・・第ｎの並列共振子（ｋ、ｎは自然数、ただし２≦ｋ＜ｎ）とし、
    前記第ｋの並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣｋ、前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥｋとし、
    前記第（ｋ＋１）の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ（ｋ＋１）とした場合、
    Ｅｋ＜Ｃ（ｋ＋１）＜Ｃｋ
    である帯域阻止フィルタ。
  5. さらに、
    前記第（ｋ＋１）の並列共振子の前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ（ｋ＋１）とした場合、
    Ｅ（ｋ＋１）＜Ｅｋ
    である
    請求項４に記載の帯域阻止フィルタ。
  6. 複数の並列共振子を有する帯域阻止フィルタであって、
    前記複数の並列共振子のそれぞれは、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを有し、
    前記ＩＤＴ電極は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成され、
    前記ＩＤＴ電極は複数の電極指を有し、弾性波伝搬方向における前記ＩＤＴ電極の端部と、前記端部とは異なる中央部とで、前記電極指のピッチが異なり、
    前記複数の並列共振子は、第１の並列共振子と、前記第１の並列共振子よりも低い共振周波数を有する第２の並列共振子とを備え、
    前記第１の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ１、前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ１とし、
    前記第２の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ２とした場合、
    Ｅ１＞Ｃ２＞Ｃ１
    である帯域阻止フィルタ。
  7. 前記中央部における前記複数の電極指のピッチよりも、前記端部における前記複数の電極指のピッチのほうが大きい
    請求項６に記載の帯域阻止フィルタ。
  8. さらに、
    前記第２の並列共振子の前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ２とした場合、
    Ｅ２＞Ｅ１
    である
    請求項６または７に記載の帯域阻止フィルタ。
  9. 複数の並列共振子を有する帯域阻止フィルタであって、
    前記複数の並列共振子のそれぞれは、圧電基板と、当該圧電基板の表面に形成されたＩＤＴ電極とを有し、
    前記ＩＤＴ電極は、互いに対向する一対の櫛歯電極で形成され、
    前記ＩＤＴ電極は複数の電極指を有し、弾性波伝搬方向における前記ＩＤＴ電極の端部と、前記端部とは異なる中央部とで、前記電極指のピッチが異なり、
    前記複数の並列共振子を、より高い共振周波数を有する順に、第ｋの並列共振子、第（ｋ＋１）の並列共振子、・・・第ｎの並列共振子（ｋ、ｎは自然数、ただし２≦ｋ＜ｎ）とし、
    前記第ｋの並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣｋ、前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥｋとし、
    前記第（ｋ＋１）の並列共振子の前記中央部における前記複数の電極指のピッチをＣ（ｋ＋１）とした場合、
    Ｅｋ＞Ｃ（ｋ＋１）＞Ｃｋ
    である帯域阻止フィルタ。
  10. さらに、
    前記第（ｋ＋１）の並列共振子の前記端部における前記複数の電極指のピッチをＥ（ｋ＋１）とした場合、
    Ｅ（ｋ＋１）＞Ｅｋ
    である
    請求項９に記載の帯域阻止フィルタ。
  11. 帯域通過フィルタと、
    前記帯域通過フィルタに接続された請求項１〜１０のいずれか１項に記載の帯域阻止フィルタと
    を備える複合フィルタ。
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