JPH0677331U

JPH0677331U - 多重モード表面弾性波フィルタ

Info

Publication number: JPH0677331U
Application number: JP1539693U
Authority: JP
Inventors: 伸一下木原; 喜代嗣北村; 治人井手
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ＬＢ基板のＷ／λを最適化を行い、３０ｄＢ帯
域内に発生するリップルを帯域外に排除し、挿入損失が
向上する小型な多重モード表面弾性波フィルタを提供す
る。【構成】四硼酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）基板１表
面に、弾性表面波を伝播するための入力電極指群２ａ、
２ｂ、出力電極指群３ａ、３ｂ、２つの反射器電極指４
ａ、４ｂ、５ａ、５ｂから成る複数の共振子型フィルタ
１ａ、１ｂを伝播方向に沿って直列接続して成る多重モ
ード表面弾性波フィルタ１０において、前記電極指群２
ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの交叉幅Ｗと伝播波長λの比が５
≦Ｗ／λ≦１５とした多重モード表面弾性波フィルタで
ある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、四硼酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）単結晶基板を用いた多重モード表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、圧電基板上に２個の共振子型フィルタを接続した多重モードＳＡＷフィルタが提供されていた。多重モードＳＡＷフィルタの特性は、こられ共振子型ＳＡＷフィルタに発生する対称と反対称の２つのモードの振動を利用して所定通過帯域を形成するものである。

【０００３】例えば、特開昭６１−２８５８１４では、入出力電極指群の交叉幅Ｗと、波長 λなどを最適化して所望の周波数を得ることが開示されている。この先行技術では、圧電性の単結晶基板として、タンタル酸リチウム（以下、ＬＴと記す）のＳＴカットされた水晶を用いており、交叉幅Ｗと、波長λとの比が、ＬＴ基板では、Ｗ／λ≧２０、ＳＴカットの水晶基板では、Ｗ／λ≧５であった。

【０００４】これに対して、四硼酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）（以下、ＬＢと記す）を圧電基板は、機械結合係数が非常に良好であることから、近年、高周波帯域のＳＡＷデバイスとしては有望視されているが、このＬＢ基板を用いた多重モードＳＡＷフィルタのＷ’／λ値が３００程度のものがあった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、Ｗ’／λ値が３００程度では、波長λを一定に考えると、交叉幅Ｗが非常に大きくなり、これでは小型化されたフィルタの達成が不可能である。

【０００６】そこで、ＬＢ基板を用いて、ＬＴ基板のＷ’／λ値（Ｗ’／λ＝２０）に従って、中心周波数２５０ＭＨｚ帯の多重モードＳＡＷフィルタを作成してみると、図５に示す特性図のようになる。即ち、減衰の最も少ない部分から３０ｄＢ下がった部分の帯域を３０ｄＢ帯域と呼び、１つの指標となるが、その３０ｄＢ帯域が広くなるものの、その帯域内の約２５２．５ＭＨｚ付近に大きなリップルが発生してしまう。

【０００７】このようなリップルの発生原因は、図６に示す一段の共振子型フィルタで説明すると、Ｗ’／λが２０のように比較的大きい場合では、伝播方向と直交する幅方向に不要な弾性波が発生する。ここで、不要な２倍波、４倍波・・・は、電荷分布図でも判るように、振動によりＬＢ基板内に発生する電荷が１本の電極指群内では＋の電荷と−の電荷とがキャンセルしあい励振されないが、３倍波、５倍波・・・という奇数倍の波が発生し易いためと考えられる。

【０００８】本考案は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ＬＢ基板のＷ／λを最適化して、３０ｄＢ帯域内に発生するリップルを帯域外に排除することができる小型な多重モード表面弾性波フィルタを提供することになる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、四硼酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）単結晶基板表面に、弾性表面波を伝播するための１対の入力電極指群、１対の出力電極指群、２つの反射器電極から成る複数の共振子型フィルタを伝播方向に沿って直列接続して成る多重モード表面弾性波フィルタにおいて、前記電極指群の交叉幅Ｗと伝播波長λの比が５≦Ｗ／λ≦１５である多重モード表面弾性波フィルタである。

【００１０】

【作用】

本考案では、Ｗ／λ値が２０では、３０ｄＢ帯域内に大きなリップルが発生してしまうが、徐々にＷ／λ値を小さくすることにより、不要な弾性波の幅方向の広がりが無視できるようになり、Ｗ／λ値が１５を下回ると、例えば３倍波の両端は電極が無くなるため、＋、−のかなりの電荷が電極内でキャンセルされることになり、励振しにくくなる。即ち、幅方向の不要な弾性波の波長が短くなることから、３０ｄＢ帯域内のリップルを帯域外に追い出すことが可能となる。

【００１１】また、Ｗ／λ値を５以上にすることで、挿入損失を５ｄＢ以下とすることができる。即ち、Ｗ／λ値を５未満では、交叉幅Ｗが小さくなり過ぎ、これにより、インピンダンスが増加してしまい、フィルタ特性のトップが、スルーレベル（０ｄＢレベル）から大きく落ち込んでしまう。

【００１２】従って、Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇基板を用いた多重モードフィルタにおいて、３０ｄＢ帯域内に発生するリップルがなく、特性が安定・向上させるには、電極指群の交叉幅Ｗと波長λとの比、Ｗ／λ値を５〜１５とすることが重要となる。

【００１３】また、Ｗ／λ値を５〜１５であれば、従来、公用されていたＬｉ₂Ｂ₄Ｏ₇フィルタのＷ／λに比較して、極めて小さい値にすることができ、これにより基板の小型化が達成される。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の多重モード表面弾性波フィルタを図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は、多重モード表面弾性波フィルタの平面図である。

【００１６】多重モード表面弾性波フィルタ１０は、ＬＢ単結晶基板１上に、例えば２つの共振子型フィルタ１０ａ、１０ｂを形成して、夫々が縦接続されている。

【００１７】１つの共振子型フィルタ１０ａは、互いに交叉しあう１対の入力電極指群２ａと、入力電極指群２ａの弾性波伝播方向に所定間隔をおいて並設された互いに交叉しあう１対の出力電極指群３ａと、入力電極指群２ａ、出力電極指群３ａの伝播方向の外部に配置した反射器電極４ａ、５ａとから構成されている。また、他方の共振子型フィルタ１０ｂに関しても同様の構成である。

【００１８】基板１は、例えば４５°Ｘカットされ、且つＺ伝播の方位角を有するＬｉ₂Ｂ₄ Ｏ₇単結晶材料から成り、その表面が研磨された基板１上に、リフトオフ法によって弾性表面波を伝播するための各入出力電極指群２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、反射器電極４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂが被着形成されている。

【００１９】入力電極指群２ａ、２ｂは、膜厚Ｈと波長λとによって規格化された規格化膜厚Ｈ／λが１％〜２％程度になるように、膜厚Ｈが設定され、夫々信号側電極２１ａ、２１ｂとアース側電極２２ａ、２２ｂとが互いに噛み合うように形成されている。この信号側電極２１ａ、２１ｂとアース側電極２２ａ、２２ｂとの交叉された部分の幅を交叉幅Ｗという。尚、図１中では、信号側電極２１ａ、２１ｂの電極指において、隣接する電極指間のピッチをＬ_Tで示し、隣接しあう信号側電極２１ａ、２１ｂの電極指とアース側電極２２ａ、２２ｂの電極指のピッチをＰで示しており、波長λによって決定されるものである。

【００２０】また、出力電極指群３ａ、３ｂも同様の膜厚を有し、夫々信号側電極３１ａ、３１ｂとアース側電極３２ａ、３２ｂとが互いに噛み合うように所定幅Ｗをもって交叉している。

【００２１】ここで、２つのフィルタ１０ａ、１０ｂは互いに直列接続されているが、図１では、フィルタ１０ａの出力電極指群３ａの信号側電極３１ａが、フィルタ１０ｂの入力電極指群２ｂの信号側電極２１ｂに接続されている。尚、出力電極指群３ａの信号側電極３１ａとフィルタ１０ｂの入力電極指群２ｂの信号側電極２１ｂ案とを接続する接続導体２３の長さを極小化して、不要な弾性波の影響を少なくするためには、図１のように、フィルタ１０ａの入力電極指群２ａの下側にはフィルタ１０ｂの出力電極指群３ｂが配置され、さらにフィルタ１０ａの出力電極指群３ａの下側にはフィルタ１０ｂの入力電極指群２ｂが配置され、フィルタ１０ａの出力電極指群３ａ及びフィルタ１０ｂの入力電極指群２ｂの信号側電極３１ａ、２１ｂは互いに対向するように近接配置されている。

【００２２】また、フィルタ１０ａ、１０ｂの入出力電極指群２ａ、３ａ、２ｂ、３ｂは夫々、図示していないこのＬＢ基板１が載置されるステム基板の入力端子、出力端子、アース端子とワイヤボンディング細線を用いて接続されている。例えば、フィルタ１０ａの入力電極指群２ａを構成する信号側電極２１ａは入力端子に接続され、また、入力電極指群２ａを構成するアース側電極２２ａ及び出力電極指群３ａを構成するアース側電極３２ａ、フィルタ１０ｂの入力電極指群２ｂを構成するアース側電極２２ｂ及び出力電極指群３ｂを構成するアース側電極３２ｂは夫々アース端子に接続されて、フィルタ１０ｂの出力電極指群３ｂを構成する信号側電極３１ｂは出力端子に接続される。

【００２３】本考案者らは、フィルタの中心周波数を２４０ＭＨｚ、入出力電極指群２、３の総対数Ｎが１００本、反射器電極４、５の片側本数Ｍを１００本、Ｌ_R／Ｌ_T を１．０２、入出力電極指群２〜３と反射器電極４、５の間隔ｌ₁を１．９Ｐ、電極指群２、３の信号側電極２１、３１とアース側電極２２、３２の電極交叉幅Ｗと波長λとの比、Ｗ／λ値を１０となるフィルタを作成し、そのフィルタ特性を測定した。その結果を図２に示す。

【００２４】図２から明らかなように、中心周波数が２４２ＭＨｚとなり、３０ｄＢ帯域が約１ＭＨｚ幅であり、従来、発生していたリップルをその帯域外の２４１．２ＭＨｚ付近に追い出すことができ、フィルタ特性として良好なフィルタ特性となる。

【００２５】さらに、Ｗ／λ値を種々変更して、リップルの発生周波数を調べると、Ｗ／λ 値が１５を越えると、３０ｄＢ帯域以内にリップルが発生することを確認した。

【００２６】これは、図３に示す片側の共振子型フィルタ、例えば１０ａの概略図において、交叉幅Ｗを小さくすることにより、不要な弾性波である２倍波、４倍波・・・、３倍波、５倍波・・・のうち、２倍波、４倍波・・・は上述したように、キャンセルされ無視できる。また、３倍波、５倍波・・・も、交叉幅外の電荷分布が大きくなり、３倍波では１本の電極指内で斜線に示す領域のようにキャンセルできる可能性が大きくなるためと考えられる。このため、従来品の特性を示した図５では、３０ｄＢ帯域内で大きなリップルと、帯域外（２３９．５〜２４０ＭＨｚ内）に３つのリップルが発生したものが、本考案の図２では帯域外に追い出したリップル以外には、リップルが存在していないことからも、高次の不要な幅方向の弾性波が抑えられたことが判る。

【００２７】従って、ＬＢ基板１を用いた多重モードＳＡＷフィルタにおいて、３０ｄＢ帯域内からリップルの発生を抑えるには、Ｗ／λ値を１５以下にすることが重要となる。

【００２８】しかし、Ｗ／λ値が極めて小さい値になると、逆に挿入損失が悪くなる。Ｗ／ λ値と挿入損失との関係を図４に示す。

【００２９】図４から明らかなように、Ｗ／λ値が５未満となると、挿入損失が５ｄＢ以上となり、実際のフィルタでは、フィルタ特性のトップ部分がスルーレベル（０ｄＢレベル）から大きく低下するという問題が発生する。これは、Ｗ／λ値の減少に伴い、交叉幅Ｗが小さくなるため、インピーダンスが大きくなり、これにより損失か大きくなる。

【００３０】従って、３０ｄＢ帯域特性、挿入損失特性から、ＬＢ基板１を用いて特性が安定・向上する多重モードフィルタを達成するには、Ｗ／λ値を５〜１５に設定することが極めて重要となる。

【００３１】尚、上述の実施例では、２つの共振子型フィルタを直列接続したが、３つ以上のフィルタを接続しても構わない。

【００３２】

【考案の効果】

本考案によれば、Ｌｉ₂Ｂ₇Ｏ₄単結晶基板に形成した複数の共振子型フィルタを直列的に接続して成る多重モードＳＡＷフィルタであって、共振子型フィルタを構成する各電極指群の交叉幅Ｗと波長λと比、Ｗ／λ値が５〜１５であるため、３０ｄＢ帯域内にリップルが発生することがなく、また低挿入損失化され、フィルタ特性が安定・向上した小型の多重モードＳＡＷフィルタとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の多重モードＳＡＷフィルタに用いる基
板の平面概略図である。

【図２】本考案の多重モードＳＡＷフィルタにおけるフ
ィルタ特性を示す特性図である。

【図３】共振子型フィルタに発生する基本波、２倍波・
・・及び電荷分布を説明する概略図である。

【図４】本考案の多重モードＳＡＷフィルタにおけるＷ
／λ値と挿入損失との関係を示す特性図である。

【図５】従来の多重モードＳＡＷフィルタのフィルタ特
性を示す特性図である。

【図６】従来の共振子型フィルタに発生する基本波、２
倍波・・・及び電荷分布を説明する概略図である。

【符号の説明】

１０・・・・・多重モードＳＡＷフィルタ１・・・・・・ＬｉＢ₇Ｏ₄基板２ａ、２ｂ・・入力用櫛歯電極３ａ、４ｂ・・出力用櫛歯電極４ａ、４ｂ５ａ、５ｂ・・・・反射器電極

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】四硼酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）単結
晶基板表面に、弾性表面波を伝播するための１対の入力
電極指群、１対の出力電極指群、２つの反射器電極指か
ら成る複数の共振器を伝播方向に沿って直列接続して成
る多重モード表面弾性波フィルタにおいて、前記電極指群の交叉幅Ｗと伝播波長λの比が５≦Ｗ／λ
≦１５であることを特徴とする多重モード表面弾性波フ
ィルタ。