JPH0669750A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents
弾性表面波フィルタInfo
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Abstract
直列腕に接続した単位フィルタを梯子型に1段以上連結
してなる弾性表面波フィルタに関し、1端子対弾性表面
波共振器における電極対静電容量を低く設定した場合で
も、所望の入出力インピーダンス整合度を確保可能とす
ることを目的とする。 【構成】 梯子型の並列腕に接続された第1共振器10
と、直列腕に接続された第2共振器20からなり、フィル
タ中心周波数f0 (MHz) を中心とする所定幅の帯域を通
過させる弾性表面波フィルタにおいて、第1共振器10と
第2共振器20の電極対静電容量Cop(pF)、Cos(pF)との
関係を、一次式、Cop=−0.28Cos+3448/f0 を中心
とする帯状の範囲内に定め、かつ許容できるフィルタ反
射率に応じて定めた定数をフィルタ中心周波数f0 で割
った数値を、前記帯状の範囲の上限および下限と定めた
構成とする。
Description
振器を梯子の並列腕と直列腕に接続した単位フィルタ
を、梯子型に1段以上連結してなる弾性表面波フィル
タ、詳しくは、透過周波数領域における入出力インピー
ダンスを望ましい水準(例えば50Ω)に調整した弾性表
面波フィルタに関する。
仲介して電気的な高周波信号を制御する様々な機能素
子、例えば、周波数選択素子、フィルタ素子、共振器、
遅延素子が実用化されており、TVのIFフィルタ、V
TRの発振器用の共振器、コードレス電話用VCO、移
動体無線のRF部のバンドパスフィルタ等に応用されて
いる。
せて圧電材料基板の表面に固定した一対の櫛形電極を1
組、または、弾性表面波の進行方向に並べて複数組有す
る。櫛形電極は、櫛形電極のピッチに依存した共振周波
数において、電気的な高周波信号を弾性表面波に変換
し、また、弾性表面波を電気的な高周波信号に逆変換す
る。
を用いて、櫛形電極のピッチを1μm以下にも設定でき
るため、弾性表面波を扱う素子は、機械的な寸法限界が
10μmを越える水晶共振器や圧電セラミック共振器に
比較して、高い周波数で機能させることができる。
板の表面に固定された1組の櫛形電極で構成され、弾性
表面波による圧電材料基板の共振状態を利用して、特定
の周波数成分、すなわち、圧電材料の音響特性、櫛形電
極のピッチ等で定められた共振周波数に対する櫛形電極
間のインピーダンスを著しく低下させ、別の特定の周波
数成分、すなわち、反共振周波数に対する櫛形電極間の
インピーダンスを著しく増大させる。
における水晶共振器を、1端子対弾性表面波共振器にそ
のまま置き換えた表面弾性波フィルタが、特開昭52−
19044号公報に提案されている。この形式の表面弾
性波フィルタは、構造が簡単で製作が容易であるにもか
かわらず、FM放送電波等の相当に高い周波数の領域に
おいても特定の帯域を高い精度で選択的に通過でき、通
過帯域における損失も小さい。
32270号において、この形式の表面弾性波フィルタ
を広帯域化し、さらに、多数の1端子対弾性表面波共振
器を同一基板上に配置して、弾性表面波フィルタ全体を
1つのパッケ−ジに収納する技術を提案した。
共振周波数と反共振周波数を設定した1端子対弾性表面
波共振器を有する第1共振器を並列腕に接続し、第1共
振器の反共振周波数にほぼ一致させた共振周波数を設定
した1端子対弾性表面波共振器を有する第2共振器を直
列腕に接続した単位フィルタを、梯子型に1段以上連結
して構成され、フィルタ中心周波数f0 (MHz) を中心と
する所定幅の帯域を通過させるものである。この形式の
弾性表面波フィルタは、例えば、移動体無線のRF部の
バンドパスフィルタへの応用が検討されている。
のRF部に使用する場合、捕捉した電波による微弱な電
気信号を取り扱うため、表面弾性波フィルタ自身の挿入
損失が低いと同時に、表面弾性波フィルタの入力側と出
力側の両方でRF回路側とのインピーダンスが良く整合
していることが必要である。
フィルタの入力端における整合度に対してVSWR(電
圧定在波比)と言う一定の制限が設けられており、この
整合度を満たさない場合、すなわち、バンドパスフィル
タの入力側でインピーダンスが適合していない場合、バ
ンドパスフィルタの入力端における電力の反射が増大し
て十分な出力が得られない。
ピーダンスが整合しない場合、バンドパスフィルタの出
力端に反射による大きな電圧定在波が形成され、下流段
の増幅器が破壊される可能性がある。
ィルタを採用する場合、表面弾性波フィルタの入出力イ
ンピーダンスを調整して、フィルタ中心周波数を中心と
する所定幅の帯域で、許容できる所定の範囲内に納める
ことが重要な設計項目となる。例えば、移動体無線のR
F部のバンドパスフィルタでは、入出力インピーダンス
を50オームに整合することが重要な設計項目である。
した表面弾性波フィルタにおける一般的な入出力インピ
ーダンスの調整方法は、従来の水晶共振器を用いた梯子
型フィルタにおける入出力インピーダンスの調整方法を
そのまま転用した方法である。
CR共振回路に置き換えた表面弾性波フィルタの等価回
路を用いて、表面弾性波フィルタの入出力インピーダン
スを代数演算し、望ましい入出力インピーダンスが得ら
れる1端子対弾性表面波共振器の電極対容量が決定され
る。そして、この電極対容量に基づいて電極対の対数と
開口寸法が設計される。
する角周波数をω0 とし、通過帯域を通じた望ましいイ
ンピーダンスをRとするとき、梯子の並列腕に接続され
た1端子対弾性表面波共振器の電極対静電容量Cop(pF)
と、梯子の直列腕に接続された1端子対弾性表面波共振
器の電極対静電容量Cos(pF)の積が(1/ω02R2 )と
なるように、電極対静電容量Copと電極対静電容量Cos
の組み合わせを選択する。
の積を(1/ω02R2 )とすれば弾性表面波フィルタの
入出力インピーダンスが通過帯域を通じてほぼRΩにな
る理由を次に説明する。
の構成を示す図、図10は図9の梯子型バンドパスフィル
タの特性を示す図である。図9中、(a) は一般的な梯子
型バンドパスフィルタの回路図、(b) は(a) 図の単位フ
ィルタ1段を等価回路表示した回路図である。また、図
10中、(a) は図9(a) における並列腕に接続された共振
器と直列腕に接続された共振器のインミタンス周波数特
性の線図、(b) 図は図9(a) の梯子型バンドパスフィル
タの通過特性を示す図である。
パスフィルタは、単位フィルタ60を梯子型に多段に連
結して構成され、単位フィルタ60の梯子の直列腕には
音響共振素子51、並列腕には音響共振素子41がそれ
ぞれ接続される。
子51は、インピーダンスZsのLC共振回路52に等価
回路表示される。LC共振回路52は、音響共振素子5
1の端子対静電容量Cosのコンデンサ55と並列に、容
量C1sのコンデンサ53とリアクタンスL1sの直列共振
回路を接続したもので、容量C1sおよびリアクタンスL
1sは、LC共振回路52の周波数特性が音響共振素子5
1の周波数特性に一致するように定められる。
スZpのLC共振回路42に等価回路表示される。LC共
振回路42は、音響共振素子41の端子対静電容量Cop
のコンデンサ45と並列に、容量C1pのコンデンサ43
とリアクタンスL1pの直列共振回路を接続したもので、
容量C1pおよびリアクタンスL1pは、このLC共振回路
42の周波数特性が音響共振素子41の周波数特性に一
致するように定められる。
ンドパスフィルタに中心周波数f0を中心とする通過帯
域を設定するために、単位フィルタ60を構成する音響
共振素子51の共振周波数frsと音響共振素子41の反
共振周波数fapを、中心周波数f0 の近傍でほぼ一致さ
せる。
ンドパスフィルタは、中心周波数f 0 を中心として、音
響共振素子51の反共振周波数fasをほぼ上限、音響共
振素子41の共振周波数frpをほぼ下限とする通過帯域
を有し、単位フィルタ60の段数を増せば、通過帯域と
遮断帯域の減衰量の差が拡大する。
タの入出力インピーダンスは、単位フィルタ60の入出
力インピーダンスに一致するから、梯子型バンドパスフ
ィルタの入出力インピーダンスが、その通過帯域(バン
ドパス帯域)を通じて公称インピーダンスRΩに一致す
るには、図9(b) の等価回路のLC共振回路42、52
について定K形フィルタの条件式、 Zs・Zp=R2 …(1) が満たされる必要がある(エレクトロニクス選書「フィ
ルタの理論と設計」、柳沢 他、産報出版、P203、(197
4).)。
は、図9(b) のLC共振回路52における共振周波数f
rsに相当する共振角周波数ωrs、反共振周波数fasに相
当する反共振角周波数ωas、および、LC共振回路42
における共振周波数frpに相当する共振角周波数ωrp、
反共振周波数fapに相当する反共振角周波数ωapを用い
て、 Zs=(ω2 −ωrs2 )/[jω・Cos(ω2 −ωas2 )] …(2) Zp=(ω2 −ωrp2 )/[jω・Cop(ω2 −ωap2 )] …(3) と表現される。また、(2)、(3) 式中の共振周波数ωrs、
ωrp、反共振周波ωas、ωapはそれぞれ、 ωrs=1/(L1s・C1s)1/2 …(4) ωrp=1/(L1p・C1p)1/2 …(5) ωas=ωrs(1+C1s/Cos)1/2 …(6) ωap=ωrp(1+C1s/Cop)1/2 …(7) である。ところで、図9(b) のLC共振回路52の共振
周波数ωrsとLC共振回路42の反共振周波数ωapはほ
ぼ一致させてあるから、ωrs=ωapとして、(1)式は、
次のように変形される。
ω0(=2πf0)とすれば、 ω0 −ωrp≒ωas−ω0 …(9) の関係にあるから、Δω=(ωas−ωrp)/2と置け
ば、中心周波数f0 の近傍における(1) 式の条件は、さ
らに次のように変形される。
は、フィルタの中心周波数f0に対する角周波数ω0 に比
べて小さく、2ωo ≫Δωであるから、(10)式はさらに
次のように簡略化される。
CopとCosの関係を調整すればインピーダンス整合を図
ることができる。
p、Cos)は、櫛型電極を構成する櫛の歯1本当りの静
電容量をC00とするとき、次式によって、電極対の対数
Nと開口長lにより設計される。
対向間隔が等しい場合には、 C00=2×10-2 ( pF/100μm) …(13) である(「電極つい数重みづけ法による携帯電話用 SAW
フィルタの開発」、佐藤良夫他、電気学会論文誌C、 1
11巻9号、pp396-403 、(1991).)。
量Cop(pF)と電極対静電容量Cos(pF)の積が(1/ω0 2
R2 )となる電極対静電容量Copと電極対静電容量Cos
の組み合わせを選択した設計であっても、弾性表面波フ
ィルタを実際に製作して入出力インピーダンスを計測し
てみると、弾性表面波フィルタの通過帯域を通じた入出
力インピーダンスは、必ずしも望ましいインピーダンス
Rの範囲内に納まらないことが判明した。
の電極対静電容量を低く設定した場合、すなわち、直列
腕の1端子対弾性表面波共振器の電極対の櫛型電極にお
いて対数Nが少なく、開口長lが短い場合、弾性表面波
フィルタの入出力インピーダンスは、許容できる範囲を
大幅に逸脱する。
表面波フィルタにおいて、多くの場合、実測された入出
力インピーダンスは、許容できる範囲ではあるが最適で
はない。そして、弾性表面波フィルタを実際に製作した
後では、弾性表面波フィルタの帯域特性に悪影響を与え
ないで、独立に入出力インピーダンスだけを調整するこ
とは不可能である。
着目し、通過帯域を通じた入出力インピーダンスを、確
実に望ましいインピーダンスRの範囲に納めることがで
き、弾性表面波フィルタを装入する回路とのインピーダ
ンス整合度を自在に操作できて、通過帯域における入出
力インピーダンスの整合度を容易に高められる弾性表面
波フィルタ、特に、直列腕の1端子対弾性表面波共振器
における電極対静電容量を低く設定した場合でも所望の
入出力インピーダンス整合度を確保できる弾性表面波フ
ィルタを実現することにある。
面波フィルタの基本構成を示す図である。図1に示すよ
うに、請求項1の弾性表面波フィルタは、所定の共振周
波数と反共振周波数を設定した1端子対弾性表面波共振
器11を有する第1共振器10を並列腕に接続し、第1
共振器の反共振周波数にほぼ一致させた共振周波数を設
定した1端子対弾性表面波共振器21を有する第2共振
器20を直列腕に接続した単位フィルタ30を、梯子型
に1段以上連結して構成され、フィルタ中心周波数f0
(MHz) を中心とする所定幅の帯域を通過させる弾性表面
波フィルタを対象とする。
面波共振器11の電極対静電容量Cop(pF)と第2共振器
20の1端子対弾性表面波共振器11の電極対静電容量
Cos(pF)との関係を、一次式、 Cop=−0.28Cos+3448/f0 を中心とする帯状の範囲内に定め、かつ、許容できるフ
ィルタ反射率に応じて定めた定数をフィルタ中心周波数
f0 で割った数値を、前記帯状の範囲の上限および下限
と定めたものである。
共振周波数と反共振周波数を設定した1端子対弾性表面
波共振器を有する第1共振器を並列腕に接続し、第1共
振器の反共振周波数にほぼ一致させた共振周波数を設定
した1端子対弾性表面波共振器を有する第2共振器を直
列腕に接続した単位フィルタを、梯子型に1段以上連結
して構成され、フィルタ中心周波数f0 (MHz) を中心と
する所定幅の帯域を通過させる弾性表面波フィルタを対
象とする。
共振器の電極対静電容量Cop(pF)と第2共振器の1端子
対弾性表面波共振器の電極対静電容量Cos(pF)と望まし
いフィルタ入出力インピーダンスR(Ω)との関係を、
一次式、 Cop=−0.28Cos+ 1.728×105 /(f0 R) を中心とする帯状の範囲内に定め、かつ、許容できるフ
ィルタ反射率に応じて定めた定数をフィルタ中心周波数
f0 と望ましいフィルタ入出力インピーダンスRの積で
割った数値を、前記帯状の範囲の上限および下限と定め
たものである。
る共振器は、1端子対弾性表面波共振器を広帯域化する
目的で追加されたリアクタンス、1端子対弾性表面波共
振器の結線が持つリアクタンス等を含む可能性を有す
る。また、フィルタ反射率に応じて定める定数は、より
一般的には、反射係数Γを用いて定義できる。
限界の反射係数ΓとVSWR(電圧定在波比)の関係
は、 Γ=(VSWR−1)/(VSWR+1) で表わされる。特に、移動体無線のRF部のバンドパス
フィルタの通常の仕様ではVSWR<2が基準になるこ
とが多く、この場合の許容できる限界の反射係数Γは
0.333である。
0.333とした場合、「帯状の範囲の上限および下限を定
める、許容できる限界の反射係数Γに応じて定めた定
数」は、フィルタ中心周波数f0 (MHz) 、および望まし
いフィルタ入出力インピーダンスR(Ω)を用いて、実
験によって、 ±3.73×104 /(f0 ・R) となることが確認されている。
を50Ωに調整する場合、この定数は、実験によって、 ± 746/(f0 ) となることが確認されている。
いた解析的な演算操作に基づいて、電極対静電容量Cos
と電極対静電容量Copの関係を定め、入出力インピーダ
ンスを所定の値(例えば50Ω)に調整しようとしたのに
対して、本発明の弾性表面波フィルタでは、実験式を用
いた簡単な演算を通じて、電極対静電容量Cosと電極対
静電容量Copの関係を定めている。
対静電容量Copと入出力インピーダンスの関係を実験的
に求めたもので、電極対静電容量Cosと電極対静電容量
Copの組み合わせを種々に異ならせた弾性表面波フィル
タを実際に試作し、それぞれの弾性表面波フィルタにつ
いて入出力インピーダンスを測定した結果として得られ
たもので、入出力インピーダンスが所定の値となるため
の、電極対静電容量Cosと電極対静電容量Copの関係
を、使い易い一次式にまとめたものである。
は、電極対静電容量Cosと電極対静電容量Copの組み合
わせ条件を、この実験式を用いて設定し、その後は、従
来の設計手法をそのまま用いて、圧電材料の選択、電極
対の対数と機械寸法の決定等を行なって、それぞれの電
極対静電容量を実現する。
ルタのバンドパス帯域における入出力インピーダンスを
所望の値を中心とする許容範囲、例えば、任意に定めた
許容できる限界の反射係数Γを上限および下限とする範
囲に納める。
体無線のRF部のバンドパスフィルタを含む多くのバン
ドパスフィルタにおける入出力インピーダンスが50Ωに
調整されることに着目して、入出力インピーダンスが50
Ωを中心とする所定の範囲内に納まる直列腕の1端子対
弾性表面波共振器の静電容量と並列腕の1端子対弾性表
面波共振器の静電容量との関係が実験式化されている。
力インピーダンスを任意のRΩに調整する場合の直列腕
の1端子対弾性表面波共振器の静電容量と並列腕の1端
子対弾性表面波共振器の静電容量との関係が実験式化さ
れている。
図、図3は1端子対弾性表面波共振器の構成である。こ
こでは、通過帯域の中心周波数f0 および通過帯域幅が
共通だが、梯子の直列腕の1端子対弾性表面波共振器の
電極対静電容量Cosと並列腕の1端子対弾性表面波共振
器の電極対静電容量Copの組み合わせがそれぞれ異なる
多数の弾性表面波フィルタを製作し、それぞれの弾性表
面波フィルタの入出力インピーダンスを測定した。
ィルタは、単位フィルタ33を梯子型に3段連結したも
のである。単位フィルタ33は、梯子の直列腕に1端子
対弾性表面波共振器23を、並列腕に1端子対弾性表面
波共振器13を接続して構成され、1端子対弾性表面波
共振器23の共振周波数frsと、1端子対弾性表面波共
振器13の反共振周波数fapとは、通過帯域の中心周波
数f0 =932MHzでほぼ一致させてある。リアクタン
スLi、Lo、Laは、後述するワイヤリングによって発生し
た意図せざる成分である。
表面には、一対の櫛形電極16、17が、櫛の歯を交互
にする形式で形成される。櫛形電極16、17は、同一
のピッチλと櫛の歯の幅λ/4を有し、櫛の歯の対向間
隔はそれぞれλ/4である。一対の櫛形電極16、17
は、基板15上にAl薄膜(約3000Å)を形成し、フォ
トリソグラフィー法で櫛形パターンを形成し、不必要部
分をエッチングして得た。
計6個の1端子対弾性表面波共振器13、23は、実際
には、 1.5mm×2mmの基板15上に、それぞれの弾性表
面波の進行方向を避ける形式で配置されており、基板1
5全体を1個のICパッケージに搭載して、基板15上
のボンディングパッドからICパッケージ側のリ−ドフ
レ−ムまでを、図2のLi、Lo、Laの部分で、直径25μ
m、長さ約1mm位のワイヤにより接続している。従っ
て、リアクタンスLi、Lo、Laは、それぞれ、ワイヤによ
る約1.5nHである。
3は、櫛形電極16、17の周期λを異ならせること
で、それぞれの共振周波数frs、frp、反共振周波数f
as、fapを得ている。また、櫛形電極16、17の周期
λに関連づけて開口長lおよび対数nを定めて、それぞ
れの電極対静電容量Cos、Copを調整する。
の直線に沿って定めたCosとCopの組み合わせ例3つの
実験結果を示す。
れ 2.1μF、 1.6μFに設定した場合の説明図、図5は
電極対静電容量Cos、Copをそれぞれ 3.6μF、 2.7μ
Fに設定した場合の説明図、図6は電極対静電容量Co
s、Copをそれぞれ 5.0μF、3.7μFに設定した場合の
説明図である。図4〜図6中、(a) は櫛形電極対の設定
条件、(b) は弾性表面波フィルタの周波数特性、(c) は
弾性表面波フィルタの入力インピーダンス特性、(d) は
弾性表面波フィルタの出力インピーダンス特性である。
の間が弾性表面波フィルタの通過帯域30MHzを示す。
さらに、(c)、(d) の線図は、中心を50Ωに定めて、実軸
と虚軸を含む0Ωから∞Ωまでのインピーダンス平面を
円表示したスミスチャートと呼ばれる図で、弾性表面波
フィルタの入力(出力)インピーダンスは、周波数の低
い側から▲1−▲2の通過帯域30MHzを挟んで周波数
の高い側まで曲線上を連続的に移動して示される。同図
中、2点鎖線で示した円は、インピーダンス50Ωの外部
回路に対する電圧在波比VSWR=2に相当する、反射
係数Γ= 0.333を示す。
は、後述する図7のCop/Cos比=0.75の直線に沿って
定めたCosとCopの組み合わせの例であり、図7では太
い〇印または×印で示される。
をそれぞれ 2.1μF、 1.6μFに設定した場合、Cop・
Cos=0.75の条件を満たすにもかかわらず、(c)、(d) の
曲線上の▲1と▲2の間に、Γ=0.333 の円から外へは
み出した部分があり、その他の部分もΓ=0.333 の円に
近いところに位置する。従って、通過帯域を通じてイン
ピーダンス整合が良いとは言えず、特に、はみ出した範
囲では、電圧在波比VSWR<2の規格を満たさない
位、外部回路に対する弾性表面波フィルタのインピーダ
ンス整合が悪い。
をそれぞれ 3.6μF、 2.7μFに設定した場合、Cop・
Cos=0.75の条件を満たし、かつ、(c)、(d) の曲線上の
▲1と▲2の間の部分は、Γ=0.333 の円の内側のかな
り中心に近いところに位置する。従って、通過帯域を通
じて、外部回路に対する弾性表面波フィルタのインピー
ダンス整合が良い。
をそれぞれ 5.0μF、 3.7μFに設定した場合、Cop・
Cos=0.75の条件を満たすにもかかわらず、(c)、(d) の
曲線上の▲1と▲2の間の部分は、Γ=0.333 の円に近
い所に位置しており、Γ=0.333 の円から外へはみ出し
た部分もある。従って、通過帯域を通じてインピーダン
ス整合が良いとは言えず、特に、はみ出した範囲では、
電圧在波比VSWR<2の規格を満たさない位、外部回
路に対する弾性表面波フィルタのインピーダンス整合が
悪い。
にも種々に異ならせ、かつ同一のCop/Cos比の中で、
CopとCosの組み合わせを種々に異ならせて弾性表面波
フィルタを製作し、弾性表面波フィルタの入出力インピ
ーダンスを測定した。
または×印)を含む、電極対静電容量Copと電極対静電
容量Cosの組み合わせのそれぞれ異なる多数の弾性表面
波フィルタの入出力インピーダンスの測定結果の説明図
である。
5、 1.0、0.75、 0.5、0.25の6種類に異ならせ、か
つ、それぞれのCop/Cos比についてCopとCosの組み
合わせを異ならせた弾性表面波フィルタの入出力インピ
ーダンスを測定した結果、図中の〇印の組み合わせ条件
では、望ましい50Ωのインピーダンスに対して通過帯域
を通じた電圧在波比VSWR<2のインピーダンス整合
が得られ、×印の組み合わせ条件では電圧在波比VSW
R<2のインピーダンス整合が完全には得られなかっ
た。
過帯域を通じた電圧在波比VSWR<2のインピーダン
ス整合が得られる電極対静電容量Copと電極対静電容量
Cosの組み合わせは、図7の斜線部分にあると推定され
る。この斜線部分の中心は、図7から求めた実験式、 Cop=−0.28Cos+ 3.7 で表わされ、電圧在波比VSWR<2を満たす境界の上
限と下限は、実験式、 Cop=−0.28Cos+ 3.7± 0.8 で表わされる。
従来の手法、すなわち、電極対静電容量Copと電極対静
電容量Cosの積が(1/ω0 2R2 )となるように、電極
対静電容量Copと電極対静電容量Cosの組み合わせを定
める手法によれば、望ましい入出力インピーダンスRに
50Ωが選択され、通過帯域の中心角周波数ω0 は2π・
932MHzだから、 Cop・Cos=1/ω0 2R2 =12 Cop=12/Cos である。この条件を図7に太い破線で示す。
比較的大きい領域では、本実施例で得られたCopとCos
の組み合わせ条件に良く一致するが、反面、Cosの小さ
な領域では、本実施例で得られたCopとCosの組み合わ
せ条件と大きく異なる。そして、図4〜図6のCop/C
os比=0.75の直線に沿って定めたCosとCopの組み合わ
せにおいても、入出力インピーダンスRが50Ωにより正
しく整合される組み合わせ条件は、太い破線上で選択さ
れた組み合わせ条件ではなく、むしろ図5の組み合わせ
条件(太い〇印)である。
波フィルタについて同様な実験を行なった。図8は、電
極対静電容量Copと電極対静電容量Cosの組み合わせの
異なる弾性表面波フィルタの入出力インピーダンスの測
定結果の説明図である。 図8において、Cop/Cos比
を、 2.0、 1.0、 0.6、0.25の4種類に異ならせ、か
つ、それぞれのCop/Cos比についてCopとCosの組み
合わせを異ならせた弾性表面波フィルタの入出力インピ
ーダンスを測定した結果、図中の〇印では、望ましい50
Ωのインピーダンスに対して通過帯域を通じた電圧在波
比VSWR<2のインピーダンス整合が得られ、×印で
は電圧在波比VSWR<2のインピーダンス整合が完全
には得られなかった。
過帯域を通じた電圧在波比VSWR<2のインピーダン
ス整合が得られる電極対静電容量Copと電極対静電容量
Cosの組み合わせは、図8の斜線部分にあると推定され
る。この斜線部分の中心は、実験式、 Cop=−0.28Cos+ 1.8 で表わされ、電圧在波比VSWR<2を満たす境界の上
限と下限は、実験式、 Cop=−0.28Cos+ 1.8± 0.4 で表わされる。
従来の手法、すなわち、電極対静電容量Copと電極対静
電容量Cosの積が(1/ω0 2R2 )となるように、電極
対静電容量Copと電極対静電容量Cosの組み合わせを定
める手法によれば、望ましい入出力インピーダンスRに
50Ωが選択され、通過帯域の中心角周波数ω0 は2π・
1900MHzであるので、 Cop・Cos=1/ω0 2R2 =2.7 Cop= 2.7/Cos である。この条件を図8に太い破線で示す。
は、Cosが比較的大きい領域では、本実施例で得られた
CopとCosの組み合わせ条件に良く一致するが、反面、
Cosの小さな領域では、本実施例で得られたCopとCos
の組み合わせ条件と大きく異なる。
中心周波数f0 =1900MHzの場合をまとめて表現すれ
ば、 Cop=−0.28Cos+3448/f0 ± 746/f0 となる。また、Cop・Cos=1/ω0 2R2 の関係から、 Cop=−0.28Cos+1.728 ×105 /(f0 R)±3.73×104 /(f0 R) が得られる。
ば、弾性表面波フィルタの通過帯域を通じた入出力イン
ピーダンスを、50Ωを中心とする任意の範囲内に納める
ことができる。また、弾性表面波フィルタの入出力イン
ピーダンスを調整する従来の設計手法、すなわち、Cop
・Cos=1/ω0 2R2 の関係を用いるよりも、CopとC
osの幅広い範囲で、精密に入出力インピーダンスを調整
できるので、VSWR値が小さく、しかも低損失なフィ
ルタを容易に実現できる。
弾性表面波フィルタの通過帯域を通じた入出力インピー
ダンスを、任意のRΩを中心とする任意の範囲内に納め
ることができる。また、弾性表面波フィルタの入出力イ
ンピーダンスを調整する従来の設計手法、すなわち、C
op・Cos=1/ω0 2R2 の関係を用いるよりも、Copと
Cosの幅広い範囲で、精密に入出力インピーダンスを調
整できるので、VSWR値が小さく、しかも低損失なフ
ィルタを容易に実現できる。
す図である。
る。
れ 2.1μF、 1.6μFに設定した場合)を示す図であ
る。
れ 3.6μF、 2.7μFに設定した場合)を示す図であ
る。
れ 5.0μF、 3.7μFに設定した場合)を示す図であ
る。
を示す図である。
osの組み合わせのそれぞれ異なる多数の弾性表面波フィ
ルタの入出力インピーダンスの測定結果を示す図であ
る。
す図である。
す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 所定の共振周波数と反共振周波数を設定
した1端子対弾性表面波共振器(11)を有する第1共
振器(10)を並列腕に接続し、第1共振器の反共振周
波数にほぼ一致させた共振周波数を設定した1端子対弾
性表面波共振器(21)を有する第2共振器(20)を
直列腕に接続した単位フィルタ(30)を、梯子型に1
段以上連結して構成され、フィルタ中心周波数f0 (MH
z) を中心とする所定幅の帯域を通過させる弾性表面波
フィルタにおいて、 第1共振器(10)の1端子対弾性表面波共振器(11)の電
極対静電容量Cop(pF)と第2共振器(20)の1端子対弾性
表面波共振器(21)の電極対静電容量Cos(pF)との関係
を、一次式、 Cop=−0.28Cos+3448/f0 を中心とする帯状の範囲内に定め、かつ、許容できるフ
ィルタ反射率に応じて定めた定数をフィルタ中心周波数
f0 で割った数値を、前記帯状の範囲の上限および下限
と定めたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項2】 所定の共振周波数と反共振周波数を設定
した1端子対弾性表面波共振器を有する第1共振器を並
列腕に接続し、第1共振器の反共振周波数にほぼ一致さ
せた共振周波数を設定した1端子対弾性表面波共振器を
有する第2共振器を直列腕に接続した単位フィルタを、
梯子型に1段以上連結して構成され、フィルタ中心周波
数f0 (MHz) を中心とする所定幅の帯域を通過させる弾
性表面波フィルタにおいて、 第1共振器の1端子対弾性表面波共振器の電極対静電容
量Cop(pF)と第2共振器の1端子対弾性表面波共振器の
電極対静電容量Cos(pF)と望ましいフィルタ入出力イン
ピーダンスR(Ω)との関係を、一次式、 Cop=−0.28Cos+ 1.728×105 /(f0 R) を中心とする帯状の範囲内に定め、かつ、許容できるフ
ィルタ反射率に応じて定めた定数をフィルタ中心周波数
f0 と望ましいフィルタ入出力インピーダンスRの積で
割った数値を、前記帯状の範囲の上限および下限と定め
たことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4220118A JP2986036B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 弾性表面波フィルタ |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=16746202
Family Applications (1)
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