JPH03205908A - 弾性表面波装置及び通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、弾性表面波装置及び通信装置に係り、さらに
詳しくは携帯電話，自動車電話等に代表される移動無線
、セルラ無線に用いて特に好適な弾性表面波装置及び通
信装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の弾性表面波フィルタは、圧電基板上に電気信号を
弾性表面波に変換するトランスデューサと弾性表面波を
電気信号に変換するトランスデューサを組合せて構成し
ていた（例えば、アイ・イー・イー・イー　トランザク
ション　オン　マイクロウェーブ　セオリ　アンド　テ
クニークスエム　テー　テ−　３３　（１９８５年）第
５１０頁から第５１８頁（ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．　Ｍｉ
ｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑ
ｕｅｓ，　ＭＴＴ−３３，　（１９８５）　ｐｐ．５１
０−５１８））。また、単一アンテナで送信と受信を同
時に行う自動車電話等では、送信系の弾性表面波フィル
タと受信系の弾性表面波フィルタの入力または出力の各
端子の一方を単にアンテナ端子に適当な伝送線路を介し
て結合していた（例えば、アイ・イー・イー・イー　ト
ランザクション　オンマイクロウェーブ　セオリ　アン
ド　テクニークス　エム　テー　テ−　３６　（１９８
８年）第１０４７頁から第１０５６頁（ＩＥＥＥ　　Ｔ
ｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ
　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，　ＮＴＴ−３６，（１９８ｇ
）　ｐｐ．１０４７−１０５６））．このような送信系
の弾性表面波フィルタと受信系の弾性表面波フィルタを
単一モジュールに実装し、分波器（ＡｎｔｅｎｎａＤｕ
ｐｌｅｘｅｒ　）として自動車電話等の送受同時通話無
線機端末のアンテナ端子に導入していた。

また、特開昭６３−１３２５１５号公報に記載のよう従
来の弾性表面波共振器複合形フィルタは、単一圧電基板
上に形成した複数個の一開口弾性表面波共振器の組合せ
により構成されており，フィルタの特性合成あるいは、
帯域間の立上り、立ち下がり特性は共振器の電極構造に
よって定まっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来形の弾性表面波フィルタあるいはフィルタ
を組合せた分波器等では、欧州の一部の自動車電話シス
テムのように送信および受信の各周波数帯域幅が非常に
広く、かつ、送信帯域および受信帯域の間隔が非常に狭
いシステムに対しては対処出来ない欠点がある。

また、従来技術においては同一基板上に狭帯域な共振器
と広帯域な共振器を形成するため、通過帯域の低損失特
性と阻止域の高減衰特性を両立させる上で問題があった
。移動無線などの通信分野においては、周波数の有効利
用のため、帯域間の周波数差は小さい。このため、フィ
ルタ特性には急峻な立上り、立下り特性が要求されてお
り、複数の弾性表面波共振器を用いる構成では、通過帯
域近傍の減衰特性に特に影響する一関口共振器に狭帯域
特性のものが必要である。狭帯域な共振特性を実現する
ためには、圧電性が小さく、電気機械結合係数の小さい
基板が有利であるが、一方、変換効率が低いために損失
が増加する欠点がある。

このため、急峻な立下り特性を実現するために電気機械
結合係数の小さい基板を用いた場合、通過帯域からより
離れた領域の減衰特性を合成する共振器も同様の基板に
形成するため、損失が増加する。

上記従来技術の有する技術的課題を解決するために、ま
た更にその他の目的を達成するために，本発明は以下に
述べる特徴を有する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の１局面によれば、第１のフィルタ特性を有する
第１の弾性表面波素子と、第２のフィルタ特性を有する
第２の弾性表面波素子とを有し、これら第１及び第２の
弾性表面波素子は第１及び第２の圧電基板上にそれぞれ
設けられ、上記第１のフィルタ特性及び上記第２のフィ
ルタ特性とを合成して、所定のフィルタ特性を有する複
合フィルタを形成するようにした弾性表面波装置が提供
される。第１及び第２の弾性表面波素子は、例えば圧電
性の基板上に複数の電極指を有する少なくとも２つの電
極を，これらの電極指が互いに間挿されるように配置し
たいわゆるトランスデューサとよばれる構成を含む。ま
た，圧電材料若しくは非圧電性膜を被着した基板表面に
導電性細線、スリット、溝等を形成したものの場合もあ
る。入力される電気信号を圧電基板上を伝搬する弾性表
面波に一旦変換し、この励振された弾性表面波を電気信
号に逆変換するという機能を具備することにより、弾性
表面波素子は本発明で言うフィルタ特性を有する。従っ
て、本発明で言う第１及び第２の弾性表面波素子は、そ
の名称が例えば「１開口型共振器」のように共振器であ
っても、上述のようなフィルタ機能を有するものであれ
ばどのような弾性表面波素子であってもよい。

本発明の限定された１局面によれば、第１の圧電基板は
第１の電気機械結合係数を有し、前記第２の圧電基板は
第２の電気機械結合を有する弾性表面波装置が提供され
る。圧電基板の電気機械結合係数を異ならせ、それぞれ
の弾性表面波素子を組み合わせて複合フィルタを構成す
ることにより、急峻なフィルタの立上り、立ち下がり特
性を低損失で実現することができる。すなわち、複数の
弾性表面波素子で構成する合成フィルタでは個々の素子
（共振器）の共振特性によって例えば通過帯域と阻止帯
域を実現する。電気機械結合係数の小さい圧電基板上に
形威した弾性表面波素子は狭帯域な特性を有するので、
通過帯域近傍の減衰域部の合成に用いることにより、急
峻な立上りあるいは立下り特性を実現できる。また，電
気機械結合系数の大きい圧電基板上に形成した弾性表面
波素子は表面波の励振効率が高く広域な共振特性を有す
るので、通過帯域から離れた、すなわち急峻性の要求さ
れない減衰域部の共振器として用いることにより、低損
失、高減衰特性を実現できる。従って、上記の電気機械
結合係数の異なる複数の圧電基板に形成した弾性表面波
素子を組合せてフィルタを構成することにより，急峻特
性で低損失特性と高減衰特性が両立したフィルタを合成
することができる。この効果は、圧電基板の電気機械結
合係数を異ならせ、それぞれの弾性表面波素子を組み合
わせて複合フィルタを構成することにより得られるもの
であり、これら電気機械結合係数の異なる複数の圧電基
板が、更に共通の基板上に設けられている場合にも出現
することは容易に理解される。

本発明の他の限定されたｌ局面によれば、弾性表面波装
置は更に第１のパッケージ及び第２のパッケージとを有
し、第１の弾性表面波素子は第１のパッケージに、第２
の弾性表面波素子は第２のパッケージにそれぞれ設けら
れている弾性表面波装置が提供される。このように、合
或フィルタを構成する複数の弾性表面波素子を異なるパ
ッケージに封入することは、上述した本発明が第工の弾
性表面波素子と第２の弾性表面波素子とで異なる圧電基
板上に設けることにより初めて実現される構成であり、
このような本発明の特徴は特に本発明を自動車無線や携
帯電話等の移動無線に応用する場合に、通信装置の小型
・軽量化という点で著しい効果を奏するものである。

本発明の更に他の限定されたｌ局面によれば、弾性表面
波装置は更に第３のフィルタ特性を有する信号フィルタ
を有する弾性表面波装置が提供される。この信号フィル
タを更に弾性表面波素子で構成し、且つ上記第１の弾性
表面波素子若しくは上記第２の弾性表面波素子と同一の
圧電基板上に形成することにより、より一層の小型・軽
量化を実現することができる。携帯電話等の通信装置に
用いる弾性表面波装置は受信及び送信のための単一アン
テナを有する。従って本発明によれば、このアンテナで
受信した信号とこのアナテナから送信する信号とを前記
複合フィルタ及び前記信号フィルタによりそれぞれ濾過
するようにした弾性表面波装置が実現される。

〔作用〕

例えば、分波器は送信と受信フィルタで、混合器回路は
受信次段と局部発振周波数フィルタで構或するが、特に
受信および受信次段フィルタに高性能な周波数特性が要
求される。従来の弾性表面波フィルタではフィルタの急
峻性が不十分で対処出来ない。本発明は、例えば、分波
器では送信フィルタ、混合器では局部発振局波数フィル
タと同一チップ内に形成するあるいは同一パッケージ内
に形成するフィルタがこの点を補うため、アンテナ端子
から受信端子、受信端子から混合器までに必要な周波数
特性を実現することが出来る。

〔実施例〕 以下、具体的な実施例を図面を用いて詳細に説明する。

各図中、同一符号は、同一構成を示す。

第１Ａ．ＩＢ図に本発明の実施例を示す。

ここで１はアンテナ、２は線路、３は受信初段フィルタ
，４は送信終段フィルタ、５はバンドリジェクション特
性のフィルタ、６は受信端子、７は送信端子、８はパッ
ケージの台座、９−１、９−２、９−３、９−４はパッ
ケージでのボンディングバッド、１０−１、１０−２、
１０−３、１０−４はリード線、ｌ１は弾性表面はフィ
ルタチップ、１３はパッケージの電気端子、１４はパッ
ケージのキャップ。

第１Ａ図に自動車電話等の送受同時通話無線機に用いる
分波器の構或を示した。一般に分波器は、送信フィルタ
と受信フィルタで構成され、一本のアンテナで送信と受
信を可能にする。従来の分波器では第２Ａ＠に示すよう
に送信フィルタ４と受信フィルタ３が適当な線路２を介
してアンテナ端子に並列接続することにより構成してい
た。また，分波器と良く似た構成が第２Ｂ図の混合器回
路でも用いられている。

ここで、１５は中間周波数端子，１６は混合器、１７は
線路、１８は受信次段フィルタ、１９は局部発振周波数
（ローカル）フィルタ，２０は受信端子、２１は局部発
振（ローカル）端子。混合器回路では、受信次段フィル
タｌ８と局部発振周波数（ローカル）フィルタエ９が同
様に適当な線路１７を介して混合器１６の入力端子に並
列接続することにより構成していた。

近年の弾性表面フィルタの進歩により従来誘電体共振器
を組合せたフィルタを用いていた第２Ａ，２Ｂ図の３．
４．１８．１９等のフィルタを弾性表面波フィルタで置
換出来る可能性が生じてきた．事実北米の自動車電話等
では分波器は一部弾性表面波フィルタで置換したものが
用いられている。

しかし，欧州の一部の自動車電話システムのように北米
システムとは異なり、送信および受信の各周波数帯域幅
が非常に広く、かつ、送信帯域および受信帯域の間扁が
非常に狭いシステムでは、フィルタには非常に急峻な周
波数特性が要求され、現在の弾性表面波フィルタでは対
処出来ないものもある６ 本発明は，上記のように従来の弾性表面波フィルタでは
対処出来ないシステムに対しても弾性表面波フィルタを
適用可能にするものである。第１Ａ図を用いて説明する
。例えば受信フィルタ３の周波数特性は第３Ａ図に示す
ように、現在最つども広帯域な欧州の自動車電話システ
ムの仕様に対しては特に低域側の減衰量はまったく不十
分である。本発明は，分波器には送信フィルタと受信フ
ィルタが内蔵されていることを利用し、アンテナ端子と
Ｒ．端子間で評価した周波数特性を第３Ｃ図に示すよう
に所望の特性とするものである。

一般に送信フィルタ４は第３Ｄ図に示すように送信帯域
を通過域、受信帯域を減衰域とするバンドリジェクショ
ン形のフィルタ特性を持っている．また、第３Ａ図の受
信フィルタの特性と第３Ｃ図に示す、要求されるアンテ
ナ端子とＲ８端子間の特性を比較すると、第３Ｂ図に示
す楔状のバンドリジェクション特性が不足している６こ
の特性は，送信フィルタ４の特性である第３Ｄ図と類似
しており、本特性を実現するフィルタのパターンは受信
フィルタのパターンと形状はまったく異なる。

むしろ送信フィルタのパターンと非常に類似している。

第１Ａ図は以上の点を考慮して，アンテナ端子とＲｘ端
子間で不足する第３Ｂ図の特性を送信フィルタ４と同一
チップまたは同一パッケージ内に形或するものである。

一般に、弾性表面波フィルタは、半導体ＩＣ同様薄膜プ
ロセスで形戊する。

類似パターンのフィルタは同一プロセスで形成するのが
歩留り向上の点で好ましい。また，弾性表面波フィルタ
は、第４Ａ図に示すような外部インダクタンス回路を用
いて弾性表面波励振用トランスデューサの電極間容量を
打ち消して使用する必要がある（実際には第４Ｂ図、第
４Ｃ図のようにマイクロストリップ線路で外部回路を形
威する）。

ここで２３．２５は整合用インダクタンス、２４は弾性
表面波フィルタ、２６．２７は線路、２８はアース、２
９は回路基板．３０はスルーホール、３１はアース、３
２．３３は回路基板上のパターン、３４は整合用回路，
３５は弾性表面波フィルタである．例えば、受信フィル
タ３の入出力端子にも同様に外部回路が導入される。こ
の点を考慮すると、第３Ｂ図の特性を受信フィルタ内に
形成することは不可能であり、外部回路の外に別チップ
で形成する必要がある。回路系全体の小形化を図るには
、このチップ−（パターン）は送信フィルタ４と同一チ
ップとするか、あるいは同一パッケージに実装するのが
、好ましい。

以上を具体的な回路図で示したのが第１Ａ図である。図
では、送信系（Ｔ８）と受信系（Ｒ．）が単一アンテナ
を共用するための分波器に関して示した。送信フィルタ
４と第３Ｂ図の特性を持ったフィルタ５を同一チップま
たは同一パッケージ内に形成する。アナテナ端子から入
射した受信信号は、送受信合成のための適当な線路２を
通った後フィルタ５を介して受信フィルタ３へ入力する
．これによりアンテナ端子とＲ．端子間で必要とされる
周波数特性（第３Ｃ図）を実現出来る。また，図から容
易に分るように回路系全体の大きさは第２ＡＩの従来の
弾性表面波フィルタを用いた分波器と同一である。

チップの構成または実装例に関して第１Ｂ図に示す。図
では、４端子のフラットパッケージに第１Ａ図のフィル
タ４，５を同一チップ１１に形成し実装したものである
。例えば、端子９−１．９−２はフィルタ５のアンテナ
側および受信フィルタ側の端子に対応し、端子９−３．
９−４は送信フィルタ４の入力および出力側の端子に対
応する。

以上説明したように本発明の構成により、従来、北米シ
ステム等にしか適用していなかった弾性表面波フィルタ
を、欧州の一部の自動車電話システムのように送信およ
び受信の各帯域幅が非常に広く、かつ、送受信帯域の間
隔が非常に狭いシステムにも適用可能となる。また，本
発明の構成を採用することで，パッケージの容積または
回路系全体の大きさはまったく変化しない。

第１Ａ図は送信系（Ｔ．）と受信系（Ｒ．）で単一アン
テナを共用する分波器を例に取り、本発明の実施例を示
したが、同様の構或は第２Ｂ図の混合器に関しても成り
立つ。混合器は例えば受信信号を中帽周波数へ変換する
もので、局部発振周波数の信号と受信信号をトランジス
タ、ＦＥＴ、ダイオード等の非線形素子に入力すること
により２信号の差の周波数を取り出すものである。

第２Ｂ図から分るように、受信次段フィルタ１８と局部
発振周波数フィルタ１９を適当な線路ｌ７を介して混合
器へ接続する。これにより、Ｒ８端子からの受信信号と
Ｌ６端子からの局部発振周波数の信号を合せて混合器へ
入力する。第１Ａ図の分波器の場合同様、欧州の一部自
動車電話システム等に対しては受信次段フィルタの周波
数特性は不十分である。

局部発振周波数フィルタ１９が、第１Ａ図の分波器送信
フィルタ４同様バンドリジェクション形のフィルタ特性
であることを利用し，受信次段フィルタ１８で不足して
いる同様に楔状のバンドリジェクション特性を局部発振
周波数フィルタ１９と同一チップまたは同一パッケージ
内に形成する。

以上を具体的な回路図で示したのが第５Ａ図である。

ここで，１５は中間周波数端子ｌ６は混合器、１７は線
路、ｌ８は受信次段フィルタ，１９は局部発振周波数（
ローカル）フィルタ、２０は受信端子、２１は局部発振
（ローカル）端子、２２はバンドリジェクション特性の
フィルタ図ではアンテナから入射した受信信号はＲｘ端
子から受信次段フィルタｌ８を通った後，フィルタ２２
および局部発振周波数の信号合と合戊のための適当な線
路ｌ７を介して混合器に入力する。これによりＲつ端子
と混合器間で必要とされる周波数特性を実現出来る。

また，本発明は第１Ｂ図のようにフィルタ４，５を必ず
しも同一チップに形或する必要はなく、第５Ｂ図のよう
に別チップに形成したものを同一パッケージに実装して
もまったく同等の機能を得られる。

以下，異なる圧電基板を用いる実施例につき詳細に説明
する。

第６図は本発明フィルターの一実施例の構成図で弾性表
面波の伝搬の可能な２種類の圧電基板６７−１．６７−
２の上に、電極６４−１．６４−２．６４−３．６４−
４．６４−５．６４−６などからなる１開口弾性表面波
共振器４個と、電極パターン６５−１．６５−２からな
るギャップ容量１個とを設けて共振器複合型フィルタを
形成し、電極６４−２と６５−１をボンディングワイヤ
６４−７により電気的に接続したものであることを示す
。

ここで、６１は入力端子、６１′は入力側アース端子、
６２は出力端子、６２′は出力側アース端子．６３−１
．６３−２．６３−３．６３−４は外部回路との整合用
インダクタンス、また６６−１．６６−２．６６−３．
６６−４．６６−５．６６−６は共振器から漏洩した表
面波を吸収するための吸音材料である。この場合、圧電
基板６７−１の電気機械結合係数は圧電基板６７−２の
同係数に比較して小さいという関係にある。ここで、各
共振器は，多数対の互いに挿間した電極指からなるイン
ターディジタルトランスデューサで構威され、これらの
トランスデューサは、両側に反射器が存在しなくても、
トランスデューサの電極指自身による内部反射で振動エ
ネルギーがトランスデューサ内に閉じ込められ、ｌｙＩ
Ｉ口共振器となる。

また、１開口弾性表面波共振器（第７Ａ図）は、共通電
極７９および７０によって多数対トランスデューサを構
成している。図において７７は圧電基板，７８は入力端
子、７８′は出力端子である。

上記共振器の電気的等価回路は７Ｂ図で与えられる。

ここで、７１は等価インダクタンス、７２は等価容量、
７３は静電容量である。また、７ＡＣ図は、７Ａ図に示
した共振器のインピーダンス特性である。なお，ｆｒは
共振周波数、ｆｖは反共振周波数を表す。この表現を用
いれば，第６図のフィルターは第８図の等価回路、すな
わち、入力側からみて従属接続された、等価インダクタ
ンス７１−１、等価容量７２−１、静電容量７３−１か
らなるシリーズアーム共振器および等価インダクタンス
７１−２、等価容量７２−２、静電容量７３−２からな
るシャントアーム共振器が、同様に出力側からみて従属
された，等価インダクタンス７１−４，等価容量７２−
４、静電容量７３−４からなるシリーズアーム共振器お
よび等価インダクタンス７１−３、等価容量７２−３，
静電容量７３−３からなるシャントアーム共振器とギャ
ップ容量８４を介して接続された構成の等価回路、で与
えられる。

第９図に従来形の共振器複合形フィルタの構成を示す。

本構成においては、↓つの圧電基板上６７に全共振器が
形成されている。等価回路的には、第６図構成の場合と
同じく、第８図に示す等価回路で表されているが，第６
図構成と第９図構成とでは、それぞれの共振器の等価或
分の値が、圧電基板の材料定数の違いによって異なるこ
とになる。

ここで、第６図構成のフィルタと第９図構成のフィルタ
とについて，それらの周波数特性を計算機でシミュレー
トした結果を第１０Ａ図、第１０Ｂ図に示す。ここでは
、一例として、欧州の一部で用いられている自動車電話
の周波数配置（８００ＭＨｚ帯）を想定した場合を示し
た。帯域幅ＢＷと阻止域と通過域の間隔Δｆｓで帯域仕
様が定まっている。第１０Ａ図は第６図の本発明構成に
よるフィルタの周波数特性、第１０Ｂ図は第９図の従来
形の構成によるフィルタの周波数特性で、この結果から
、本発明構成のフィルタとすることによって、極めて急
峻な立上り、立下り周波数特性を持ち、かつ，損失の少
ないフィルタを実現できることがわかる。従来形の構成
のフィルタでは、仕様を満足し得る急峻な立上り・立下
り周波数特性は得られず、損失も、要求される通過帯域
の中心部分では小さいが、その両側では仕様？割る結果
しか得られていない。

第１０Ａ図、第１０Ｂ図を比較すると、第１０Ａ図の低
域側の極ｆ■，ｆ２、高城側の極ｆ３，　ｆ４に対応し
て第１０Ｂ図においても低域側にｆエｆ２　、高城側に
ｆ３　．ｆ，’が存在するが，大〈 きな相違点は、ｆ２＞ｆ２　　ｆ，冫ｆ　，／　となっ
ている点である。一般に、急峻な立上り・立下り周波数
特性の実現は、通過帯域に最も近い極（第１０Ａ図にお
けるｆ２，　ｆ，、第１０Ｂ図におけるｆ２　，ｆ３′
）を、通過帯域特性に影響を与えることなく、どれだけ
通過帯域に接近させ得るかによって決定される。第１０
Ａ図と比較して、第１０Ｂ図においては、ｆ，＞　ｆ２
’であるにもかかわらず、ｆ　，／の影響により、通過
帯域の低域側の損失が増加しており、また、高城側でも
、ｆ，＜　ｆ３’　にかかわらず，同様に、ｆ，／の影
響によって損失が増加している。

次に、第１０Ａ図、第１０Ｂ図の特性の相違を，第６図
および第９図のフィルタ構成の相違と対比して説明する
。第１０Ａ図の低域側の通過帯域に？い極ｆ２は第６図
の入力側シャントアーム共振器（第８図等価回路の７１
−２、７２−２、７３−２に対応する）により形成され
る。すなわち、シャントアーム共振器の共振周波数がｆ
２と一致する。また、第１０Ａ図の高城側の通過帯域に
近い極ｆ３は第６図のシリーズアーム共振器（第８図の
７１−Ｌ　７２−１．　７３−１に対応）により形威さ
れる。

すなわち、シリーズアームの反共振周波数がｆ３と一致
する。同様に，低域側および高城側の他の極ｆ１および
ｆ４は、それぞれ、第６図の出力側のシャントアーム共
振器およびシリーズアーム共振器の共振周波数および反
共振周波数と一致する。

全く同等の関係が第１０Ｂ図と第９図フィルタ構或との
間でも成立ち、通過帯域に近い極ｆ２ｆ■′は、それぞ
れ，第９図の入力側シャントアーム共振器およびシリー
ズアーム共振器の共振周波数および反共振周波数に一致
し，また、他の極ｆ１　、およびｆ　，／は出力側のシ
ャントアーム共振器およびシリーズアーム共振器の共振
周波数および反共振周波数と一致する。

以上の説明からわかるように、第６図構成のフィルタと
第９図構或のフィルタとの相違は、単一基板と複数基板
の構成の相違である。すなわち、第６図本発明構成のフ
ィルタの特徴は、複数の圧電基板を用いて所望のフィル
タ特性を合或することである。電気機械結合係数の小さ
い圧電基板６７−１と、同係数の大きい圧電基板６７−
２に形成した１開口共振器をシャントアームに接続した
場合の特性を、それぞれ第１２Ａ図、第１２Ｂ図また、
シリーズアームに接続した場合の特性を第１３Ａ図、第
１３Ｂ図に示す。共振器の共振周組数ｆｒと反共振周波
数ｆａの周波数の間隔は電気機械結合係数に関係してお
り、結合係数が小さい場合に周波数間隔が狭い。したが
って、第１０Ａ図の通過帯域近傍のｆ２，ｆ，の減衰極
を形成するための共振器は急峻性が要求されるので、狭
帯域共振器が実現できる結合係数が小の圧電基板を用い
る。一方、結合係数が大の圧電基板上に形成した共振器
の共振特性は広帯域であるため、減衰特性の面で有利で
ある．さらに、結合係数が大で？るため，電気信号から
音響信号、あるいは音響信号から電気信号への変換効率
が高く低損失である。したがって、第１０Ａ図の通過域
から離れた、すなわち急峻性が特に要求されない領域で
あるｆ■、ｆ４の減衰極の形或には，結合係数が大の圧
電基板を用いる。以上に述べたように複数の圧電基板上
に形威した共振器でフィルタを構成することにより、急
峻な立上り・立下り特性と低損失，高減衰特性を実現す
ることができる。

シリーズアームおよびシャントアーム共振器の段数は、
フィルタの帯域幅、減衰量などの仕様に対応して異なる
。共振器数が増加した場合は、基板の種類を増加させる
ことにより、フィルタ設計を最適化することができる。

複数の圧電基板を用いる本発明の構成は，フィルタの通
過帯域および阻止帯域が所定の帯域幅を有し、かつ両帯
域間が狭い場合に効果が大きい。

とくに、帯域幅と中心周波数の比である比帯域幅が１％
以上の場合、および，帯域間隔と中心周波数の比が５％
以下の場合においてより有効である。

圧電基板の電気機械結合係数（ｋ２）は、圧電材料の種
類およびそのカット角と伝搬方向によって定まる値であ
る。現在知られている圧電材料とその結合係数の例とし
ては、ＬｉＮｂＯ３の４１゜回転ＹカットＸ伝搬におけ
る約１９％、同６４″′回転ＹカットＸ伝搬の約１１．
５％、Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ３の３６゜回転ＹカットＸ伝
搬における約７．６％、水晶ＳＴカットのＸ伝搬におけ
る約０．１６％などがある。フィルタが広帯域特性の場
合は、帯域合成に必要な共振器数が増大する傾向にある
ため，結合係数の大なる基板の組合せが適し，また比較
的狭帯域な特性の場合は、結合係数が小の基板も使用が
可能である。しかし、どの組合せにおいても、結合係数
がより小さい基板を通過域近傍の特性合成に用いること
は同じである。通過域近傍の狭帯域共振器を形成する圧
電基板の、望ましい結合係数の範囲は０．１〜１０％で
ある。また，通過域より離れた領域の広帯域共振器を形
成する圧電基板の望ましい結合係数の範囲は、３％以上
である。とくに、移動無線電話用フィルタのような比帯
域幅が２％を越える広帯域特性の場合には、結合係数は
１０％以上が望ましい． また，発明者が既に提案する電極構造により狭帯域化し
た共振器を結合係数の小さい方の基板に、また、広帯域
な構造の共振器を結合係数の大きい方の基板に形成する
ことにより，本発明の効果をさらに高めることができる
。

圧電材料の温度係数は、材料に固有の値であるが，一般
に電気機械結合係数が小の材料は温度係数も小である。

例えば、前記のＬｉＮｂＯ，基板では約５　０〜６　０
　ｐ　ｐ　ｍ／”Ｃ、ＬｉＴａＯ，基板では約３　０　
ｐ　ｐ　ｍ／”Ｃ、また水晶ＳＴカット基板は室温で零
温度係数を有する。一方、前記のように，本発明がより
有効となる通過帯域と阻止帯域の間隔の範囲は、中心周
波数との比で５％以下である。フィルタの使用温度範囲
を室温±５０℃と仮定した場合、前記５％の範囲は、温
度係数が５　０　０　ｐ　ｐ　ｍ　／　”Ｃの場合の周
波数変動量に相当する。このことから、通過帯域近傍の
共振器を形成する基板の温度係数は、５０ｐｐｍ／”Ｃ
以下が望ましい。通過帯域から離れた領域の共振器を形
或する基板の温度係数は、５　０　ｐ　ｐ　ｍ／’Ｃ以
下が望ましい。通過帯域から離れた領域の共振器を形或
する基板では、比較的温度係数の大なるものも許容され
るが、８０ｐｐｍ／”Ｃ以下が望ましい値である。

複数の基板の構成法の一つは、第６図のように、個別の
基板からフィルタ素子をチップ化し，キャン形パッケー
ジあるいはセラミックパッケージ、樹脂モールドパッケ
ージなどは実装する方法である。また、第１１Ａ図、第
１１Ｂ図、第１１Ｃ図は１枚の基板上に、２種以上の電
気機械結合係数の異なる材料を形成した実施例である。

第１１Ａ図は、一つの圧電基板１１４の一部に、結合係
数の異なる少なくとも１種以上の圧電基板１１５を積層
した場合である。第１１Ｂ図は、シリコン、サファイア
、ガラスなどの基板１１６の表面上に、結合係数の異な
る少なくとも２種以上の圧電材料を積層した場合である
。第１１Ａ図、第１１Ｂ図の積層法としては，チップを
接着する方法と、高周波スパッタリングなどにより圧電
性薄膜を形或する方法があるが，いずれの方法でもフィ
ルタ特性上の効果は同じである。第１１Ｃ図は、一つの
圧電基板の表面の一部にイオン打ち込み、あるいはイオ
ン拡散法により、結合係数の異なる領域を形成した場合
である。上記の基板上に弾性表面波共振器を形成し、第
６図と同様に構或することにより、本発明を実施するこ
とができる。

第６図のように、２つの基板内に空隙を設けることによ
り、圧電基板内を通過する電気力線による入出力間の直
接結合を低減でき、阻止帯域の減衰特性を改善すること
ができる．上記効果は２つの基板が同種、異種にかかわ
らず同じである。

本発明の複数の弾性表面波共振器で構威したフィルタは
、トランスバーサル形フィルタに比較して耐電力特性に
優れる。チップ形状が３×３（ｏ２）以下の微小チップ
で、ワットオーダの出力電力に耐えることができた出力
０．１Ｗ以上が要求される場合に、特に有利である。

本発明の弾性表面波フィルタを移動無線端末に用いるこ
とにより、端末の小型軽量化、低消費電力化が実現され
る。また、民生用、あるいは衛生用などの高周波フィタ
ルとして用いることにより、装置を小型、軽量化できる
。

第１４図は，第１Ａ図に示したような本発明の分波器１
４２を用いて構成したポータブル電話器１４０のブロッ
ク図である。話者の音声はマイクロホン１４６により電
気信号に変換され、ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ　ｐａｒｔ
　１　４　５に入力される。ここでは入力信号を送信信
号に変調・増幅する。その出力は分波器１４２を介して
アンテナ１４１より外部へ送信される。

また，アンテナ１４１で受信した信号は、分波器１４２
で漏波された後、２Ｂ、５Ａ図に示したようなミキサ回
路を含むｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｐａｒｔ　１　４　３に入
力され、スピーカー１４４において音声に再生するため
に増幅・復調される。

ロジックパート１４７はセルラ無線の基地局からの信号
に従って，セル内でのｃｈａｎｎｅｌの設定を行う。

以上、好適実施例により説明してきたとおり、本発明は
、異なる複数のフィルタを用いてひとつの機能を実現す
る場合に、一方のフィルタに要求される周波数特性の一
部を他のフィルタと同一チップ内に形成するあるいは同
一パッケージ内に形成するものである。これにより、従
来北米システム等にしか適用していなかった弾性表面波
装置を、欧州の一部の自動車電話システムのように送信
および受信の各帯域間が非常に広く、かつ、送受信帯域
の間隔が非常に狭いシステムに対しても適用可能となる
。

〔効果〕

本発明のｌ利点は、急峻なフィルタの立上り、立ち下が
り特性を有し、且つ低損失で，更に高減衰特性である弾
性表面波装置及び通信装置を実現することができること
にある。

本発明の他の１利点は、小型・軽量化に適した弾性表面
波装置及び通信装置を実現することができることにある
。

本発明の更に他の１利点は、送信及び受信の各帯域幅が
広く，且つ送受信帯域の間隔が狭いシステムに適用可能
な弾性表面波装置及び通信装置を実現することができる
ことにある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ回は、本発明の１実施例に係る通信装置を説明す
るための図。 第１Ｂ図は、本発明の１実施例に係る弾性表面波装置の
斜視図。 第２Ａ図は、本発明を分波器に適用した場合の実施例を
説明するための図。 ８ 第２ｌ図は、本発明を混合器に適用した場合の実施例を
説明するための図。 第３Ａ図は、分波器受信フィルタの特性を説明するため
の図。 第３Ｂ図は，受信フィルタの特性と受信系に要求される
特性との差を説明するための図。 第３Ｃ図は，本発明により実現される受信系の周波数特
性を説明するための図。 第３Ｄ図は、分波器送信フィルタの特性を説明するため
の図。 第４Ａ図は、本発明に係る弾性表面波装置の実施例を説
明するたの図。 第４Ｂ図は，本発明に係る弾性表面波装置の実装例を説
明するための図。 第５Ａ図は、本発明に係る弾性表面波装置の他の実施例
を説明するための図。 第５Ｂ図は、本発明の他の１実施例に係る弾性表面波装
置の斜視図。 第６図は、本発明の他のｌ実施例に係る弾性表面波装置
を説明するための図。 第７Ａ、７Ｂ及び７Ｃ図は、１開口共振器のそれぞれ構
成、等価回路及びインピーダンス特性を説明するための
図。 第８図は、本発明の他の１実施例に係る弾性表面波装置
の等価回路を説明するための図。 第９図は、従来の弾性表面波装置を説明するための図。 第１０Ａ及びＩＯＢ図は、それぞれ本発明に係る弾性表
面波装置及び従来の弾性表面波装置の通過帯域特性を説
明するための図。 を説明するための図： 第１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ及び１３Ｂ図は、それぞれシ
リーズアーム、シャントアーム接続した場合の１開口共
振器の周波数特性を説明するための図。 第１４図は、本発明の１実施例に係る通信装置を説明す
るための図。 符号の説明 ３・・・第１の弾性表面波素子、５・・・第２の弾性表
面波素子。 茅／Ａ 図 第２Ａ図 ｖ２δ図 ″＃φＦ３図 ￥−５３図 芥２図 事プ図 胴液牧 （ＭＨＪ！） ｌＩ濃聚（Ｆｉｌ−１２） 算　ノ２　Ａ　図 ″！Ｉ１２ＢＩ２ｌ １６１灰収 ｙノ３Ａ図 寥１３Ｆ３図 周本１た

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．第１のフィルタ特性を有する第１の弾性表面波素子
   と、第２のフィルタ特性を有する第２の弾性表面波素子
   とを有し、これら第１及び第２の弾性表面波素子は第１
   及び第２の圧電基板上にそれぞれ設けられ、上記第１の
   フィルタ特性及び上記第２のフィルタ特性とを合成して
   、所定のフィルタ特性を有する複合フィルタを形成する
   ようにした弾性表面波装置。
2. ２．請求項１に記載の弾性表面波装置において、前記第
   １の圧電基板は第１の電気機械結合係数を有し、前記第
   ２の圧電基板は第２の電気機械結合係数を有する弾性表
   面波装置。
3. ３．請求項１に記載の弾性表面波装置は更に第１のパッ
   ケージ及び第２のパッケージとを有し、前記第１の弾性
   表面波素子は上記第２のパッケージにそれぞれ設けられ
   ている弾性表面波装置。
4. ４．請求項１に記載の弾性表面波装置は更に第３のフィ
   ルタ特性を有する信号フィルタを有する弾性表面波装置
   。
5. ５．請求項４に記載の弾性表面波装置は更に受信及び送
   信のためのアンテナを有し、このアンテナで受信した信
   号とこのアンテナから送信する信号とを前記複合フィル
   タ及び前記信号フィルタによりそれぞれ濾過するように
   した弾性表面波装置。
6. ６．請求項４に記載の弾性表面波装置において、前記信
   号フィルタは弾性表面波フィルタである弾性表面波装置
   。
7. ７．信号を受信し若しくは送信するためのアンテナと、
   このアンテナと電気的に接続され、第１のフィルタ特性
   を有する第１の弾性表面波素子と、この第１の弾性表面
   波素子と電気的に接続され、第２のフィルタ特性を有す
   る第２の弾性表面波素子とを有し、これら第１及び第２
   の弾性表面波素子は第１及び第２の圧電基板上にそれぞ
   れ設けられ、上記第１のフィルタ特性及び上記第２のフ
   ィルタ特性とを合成して、所定のフィルタ特性を有する
   複合フィルタを形成するようにした通信装置。
8. ８．請求項７に記載の通信装置において、前記第１の圧
   電基板は第１の電気機械結合係数を有し、前記第２の圧
   電基板は第２の電気機械結合係数を有する通信装置。
9. ９．請求項７に記載の通信装置は更に第１のパッケージ
   及び第２のパッケージとを有し、前記第１の弾性表面波
   素子は上記第１のパッケージに、前記第２の弾性表面波
   素子は上記第２のパッケージにそれぞれ設けられている
   通信装置。
10. １０．請求項７に記載の通信装置は更に第３のフィルタ
    特性を有する信号フィルタを有する通信装置。
11. １１．請求項１０に記載の通信装置は更に受信及び送信
    のためのアンテナを有し、このアンテナで受信した信号
    とこのアンテナから送信する信号とを前記複合フィルタ
    及び前記信号フィルタによりそれぞれ濾過するようにし
    た通信装置。
12. １２．請求項１０に記載の通信装置において、前記信号
    フィルタは弾性表面波フィルタである通信装置。