JPH07176912A - 高周波フィルタ - Google Patents

高周波フィルタ

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JPH07176912A
JPH07176912A JP5318128A JP31812893A JPH07176912A JP H07176912 A JPH07176912 A JP H07176912A JP 5318128 A JP5318128 A JP 5318128A JP 31812893 A JP31812893 A JP 31812893A JP H07176912 A JPH07176912 A JP H07176912A
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JP
Japan
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resonator
acoustic wave
surface acoustic
arm resonator
filter
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Pending
Application number
JP5318128A
Other languages
English (en)
Inventor
Taizo Kobayashi
泰三 小林
Kuniyuki Matsui
邦行 松井
Yasukata Hirao
康容 平尾
Kosuke Takeuchi
孝介 竹内
Kenichi Shibata
賢一 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE4445002A priority patent/DE4445002C2/de
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Priority to US08/963,117 priority patent/US5808523A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/64Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6423Means for obtaining a particular transfer characteristic
    • H03H9/6433Coupled resonator filters
    • H03H9/6483Ladder SAW filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/205Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities
    • H01P1/2053Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities the coaxial cavity resonators being disposed parall to each other

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化、高選択性、及び高耐電力性を同時に
満足することができる高周波フィルタを提供することを
目的とする。 【構成】 支持基板1上に電極パターン4a〜4fを形
成するとともに、上記電極パターン4a〜4cからなる
信号入出力線4に直列に弾性表面波共振器3,3を配置
して直列腕共振器とし、上記の信号入出力線4に入出力
端子の一方(電極パターン4d〜4f)が接続され他方
(短絡電極)が地導体5に接続されるように同軸型誘電
体共振器2…を配置して並列腕共振器とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波フィルタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】携帯電話や自動車電話などの移動体通信
機器においては、より一層の小型化及び高信頼性等の要
求が高まり、これら機器に使用される高周波フィルタに
は、小型で選択性及び耐電力性の高いことが要求されよ
うになっている。
【0003】高周波フィルタとしては、従来より、誘電
体共振器を用いるタイプ(特開平1−110503号公
報参照)と、弾性表面波共振器を用いるタイプ(特開平
1−260911号公報参照)のものが知られている。
【0004】図7は、誘電体共振器を用いた高周波フィ
ルタ(以下、誘電体フィルタという)の斜視図である。
この誘電体フィルタは、アルミナ基板12上に二個の誘
電体共振器11,11を配置することにより構成されて
いる。また、アルミナ基板12の側面には、高周波信号
が入出力される入出力電極13,14が形成されてい
る。
【0005】図8は、弾性表面波共振器を用いた複合型
の高周波フィルタ(以下、弾性表面波フィルタという)
の模式的平面図であり、図9は上記の弾性表面波フィル
タにおけるフィルタ機能単位を示す回路図である。この
弾性表面波フィルタは、圧電基板15上に共振周波数が
互いに異なる直列腕弾性表面波共振器16…と並列腕弾
性表面波共振器17…とを電気的に接続して配置したも
のであり、直列腕弾性表面波共振器16と並列腕弾性表
面波共振器17の周波数に対するインピーダンスの差を
利用してバンドパスフィルタを実現している。なお、各
弾性表面波共振器16,17は、それぞれ簾状電極変換
器16a、17aを有するとともにこれを両側から挟む
一対の反射器16b,16b、17,17bを有する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記誘電体
フィルタは、図6の一点鎖線で示される透過量の周波数
特性を有することから、選択性に劣るという欠点があ
る。これは、誘電体共振器の小型化に起因している。即
ち、誘電体共振器の共振先鋭度(Q値)と形状との間に
は、形状を小さくすると選択性が低くなり、選択性を上
げるためには形状を大きくしなければならないという関
係がある。ここに、携帯電話等に用いられる部品の厚さ
は1〜4mm程度であり、この大きさの誘電体フィルタ
では共振先鋭度は数百位しか得られない。その反面、誘
電体フィルタは、耐電力性に優れており、数W程度の電
力では殆どフィルタ特性に変化は生じないという利点を
有している。
【0007】一方、弾性表面波フィルタは、同図の点線
で示される透過量の周波数特性を有することから、選択
性に優れ、共振先鋭度は数千に達するとともに、上記誘
電体フィルタよりも一層小型化が可能であるという利点
を有している。しかしながら、弾性表面波フィルタは、
高電力が入力されると、簾状電極変換器に大きな振動が
発生し、破壊が起こるという欠点を有している。また、
細い電極に高いパワーが進入するため、電気抵抗による
発熱によっても破壊が起こる。
【0008】特に、上記の複合型構造の弾性表面波フィ
ルタでは、例えば、5W程度の高電力を入力すると、数
分間で機能を失うことになる。原因はマイグレーション
による簾状電極変換器の劣化である。高電力が入力され
る周波数は一般には通過帯域内であることから、直列腕
共振器は共振状態(直列共振状態)、並列腕共振器は反
共振状態(並列共振状態)にあると考えられる。つま
り、直列腕共振器は短絡に近い状態であり、並列腕共振
器は開放に近い状態である。このとき、直列腕共振器の
簾状電極変換器16aにかかる電圧は最小になり、並列
腕共振器の簾状電極変換器17aにかかる電圧は最大に
なる。その結果、マイグレーションの大きさは並列腕共
振器の方が大きくなるので、並列腕共振器の方がより低
い電力によって破壊されることになる。
【0009】このように、誘電体フィルタと弾性表面波
フィルタとは、互いの利点を欠点とする関係にあり、ど
ちらも小型化、高選択性、及び高耐電力性を同時に満足
することができないものであった。
【0010】本発明は、上記の事情に鑑み、小型化、高
選択性、及び高耐電力性を同時に満足することができる
高周波フィルタを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波フィルタ
は、上記の課題を解決するために、信号線に入出力端子
が直列に接続された直列腕共振器と、上記の信号線に入
出力端子の一方が接続され他方が地導体に接続された並
列腕共振器とからなるフィルタ機能単位を一個以上有し
て成る高周波フィルタにおいて、前記の直列腕共振器は
弾性表面波共振器から成り、並列腕共振器は誘電体共振
器から成ることを特徴としている。
【0012】
【作用】上記の構成によれば、弾性表面波共振器を用い
た複合型の高周波フィルタと同様の作用によってフィル
タ特性を示すことになる。即ち、直列腕共振器の共振点
と並列腕共振器の反共振点とを略一致させると、その付
近においては直列腕共振器は短絡に近い状態となり、並
列腕共振器は開放に近い状態となるため、通過帯域とな
る。一方、直列腕共振器は反共振点において開放に近い
状態になるため、通過帯域より高周波側に減衰極が発生
する。また、並列腕共振器は共振点において短絡に近い
状態となるため、通過帯域より低周波側でも減衰極が発
生する。
【0013】ここで、高電力が入力される周波数は一般
に上記通過帯域内にあり、この通過帯域内では直列腕共
振器は短絡に近い状態にあるため、当該直列腕共振器で
ある弾性表面波共振器の簾状電極変換器にかかる電圧は
最小になる。即ち、弾性表面波共振器は直列腕共振器と
して用いられているのでその破壊の可能性は極めて小さ
いものとなる。一方、並列腕共振器である誘電体共振器
は上記の場合には開放に近い状態となるので高電圧がか
かる。しかし、誘電体共振器は耐電力性に優れているた
め上記並列腕共振器には破壊は生じない。従って、直列
腕共振器および並列腕共振器の両方が弾性表面波共振器
で構成される場合に比べれば、耐電力性が格段に向上す
ることになる。
【0014】更に、直列腕共振器として弾性表面波共振
器を用いているため、従来の弾性表面波共振器複合型フ
ィルタと同程度の選択性を持つことができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。
【0016】図1は本発明に係る高周波フィルタの斜視
図である。この高周波フィルタは、支持基板1と、3個
の同軸型誘電体共振器2…と、2個の弾性表面波共振器
3…を備えて成る。弾性表面波共振器3は直列腕共振器
をなすものであり、信号入出力線4に直列に接続され
る。また、同軸型誘電体共振器2…は並列腕共振器をな
すものであり、信号入出力線4に入出力端子の一方(後
述する電極パターン4d〜4f)が接続され他方(後述
する短絡電極)が地導体5に接続されている。この高周
波フィルタの大きさは、6.0×7.5×3.1mm
(0.14cc)であり、従来の誘電体フィルタとほぼ
同じ大きさになっている。
【0017】図2は同軸型誘電体共振器2の斜視図であ
る。この同軸型誘電体共振器2は、縦横それぞれ約2.
5mmで奥行き5.0mmの直方体形状をなしており、
例えば、Li2 O−CaO−SrO−Sm2 3 −Ti
2 (比誘電率εr =110)系セラミックス等からな
る誘電体ブロック2aにより構成される。誘電体ブロッ
ク2aの中央長手方向には直径0.8mmの貫通孔が設
けられており、その内周面には無電界銅鍍金により内導
体2bが形成されている。また、誘電体ブロック2aの
一側面を除いた残り側面には同じく無電界銅鍍金により
外導体2cが形成されている。更に、上記貫通孔に垂直
な二つの端面の一方は開放端に、他方は短絡端とされ
る。即ち、誘電体ブロック2aの背面には短絡電極(図
では隠面となり図示されない)が形成され、この同軸型
共振器2を短絡する。
【0018】図3は弾性表面波共振器3の模式的平面図
である。この弾性表面波共振器3は、LiNbO3 等か
ら成る圧電基板3a上に、簾状電極変換器3bと、これ
を両側から挟む一対の反射器3c,3cとを形成して成
るものである。上記の簾状電極変換器3bは、電極指幅
が0.7μm、電極指周期が1.4μm、電極指長が4
0μmにそれぞれ設定されるとともに、電極指本数は1
80本としている。また、反射器3cにおいては反射体
本数を300本としている。
【0019】図4は支持基板1の平面図である。この支
持基板1は0.635mmのアルミナ基板から成る。支
持基板1上には、信号入出力線4をなす電極パターン4
a,4b,4cが形成されている。電極パターン4a,
4b間、及び電極パターン4b,4c間には、弾性表面
波共振器3,3が配置されるための領域1a,1bが形
成されている。また、電極パターン4a,4b,4cか
らは、同軸型誘電体共振器2…が配置されるための領域
1c,1d,1eに向けて延びる電極パターン4d,4
e,4fがそれぞれ延設されている。
【0020】そして、上記領域1a,1bに弾性表面波
共振器3,3が半田などの導電性材料にて固着され、領
域1c,1d,1eに同軸型誘電体共振器2…が絶縁性
の接着剤にて接着される。この接着により、同軸型誘電
体共振器2…の内導体2a…と電極パターン4d,4
e,4fとの間に電気容量が発生し、同軸型誘電体共振
器2は弾性表面波共振器3と同じく、共振周波数(直列
共振周波数)が反共振周波数(並列共振周波数)よりも
やや低い二重共振特性を持つことになる。
【0021】また、直列腕共振器である弾性表面波共振
器3の共振点と並列腕共振器である同軸型誘電体共振器
2の反共振点とは略一致している。これにより、その付
近においては弾性表面波共振器3は短絡に近い状態とな
り、同軸型誘電体共振器2は開放に近い状態となるた
め、通過帯域となる。一方、弾性表面波共振器3は反共
振点において開放に近い状態になるため、通過帯域より
高周波側に減衰極が発生する。また、同軸型誘電体共振
器2は共振点において短絡に近い状態となるため、通過
帯域より低周波側でも減衰極が発生する。
【0022】ここで、高電力が入力される周波数は一般
に上記通過帯域内にあり、この通過帯域内では弾性表面
波共振器3は短絡に近い状態にあるため、当該弾性表面
波共振器3の簾状電極変換器3bにかかる電圧は最小に
なる。即ち、弾性表面波共振器3が直列腕共振器として
用いられるならばその破壊の可能性は極めて小さいもの
となる。一方、同軸型誘電体共振器2は上記の場合には
開放に近い状態となるので高電圧がかかるが、同軸型誘
電体共振器2は耐電力性に優れているため破壊は生じな
い。
【0023】図6は、入力電力と寿命との関係を示すグ
ラフであり、従来の弾性表面波共振器複合型フィルタの
寿命は点線で、本実施例の高周波フィルタの寿命は実線
でそれぞれ示している。このグラフから明らかなよう
に、耐電力性が向上したことにより寿命が約1桁以上伸
びている。
【0024】更に、直列腕共振器として弾性表面波共振
器2を用いているため、図5において実線で示すよう
に、従来の弾性表面波共振器複合型フィルタ(点線)と
同程度の選択性を持つことができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、小型
化、高選択性、及び高耐電力性を同時に満足できるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波フィルタを示す斜視図である。
【図2】同軸型誘電体共振器を示す斜視図である。
【図3】弾性表面波共振器を示す模式的平面図である。
【図4】支持基板を示す平面図である。
【図5】本発明の高周波フィルタおよび従来の高周波フ
ィルタにおける透過量の周波数特性を示すグラフであ
る。
【図6】本発明の高周波フィルタおよび従来の弾性表面
波高周波フィルタにおける入力電力と寿命との関係を示
すグラフである。
【図7】誘電体フィルタを示す斜視図である。
【図8】弾性表面波共振器複合型フィルタを示す模式的
平面図である。
【図9】弾性表面波共振器複合型フィルタにおけるフィ
ルタ機能単位を示す回路図である。
【符号の説明】
1 支持基板 2 同軸型誘電体共振器 3 弾性表面波共振器 3b 簾状電極変換器 4 信号入出力線
フロントページの続き (72)発明者 竹内 孝介 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 柴田 賢一 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号線に入出力端子が直列に接続された
    直列腕共振器と、上記の信号線に入出力端子の一方が接
    続され他方が地導体に接続された並列腕共振器とからな
    るフィルタ機能単位を一個以上有して成る高周波フィル
    タにおいて、前記の直列腕共振器は弾性表面波共振器か
    ら成り、並列腕共振器は誘電体共振器から成ることを特
    徴とする高周波フィルタ。
JP5318128A 1993-12-17 1993-12-17 高周波フィルタ Pending JPH07176912A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5318128A JPH07176912A (ja) 1993-12-17 1993-12-17 高周波フィルタ
DE4445002A DE4445002C2 (de) 1993-12-17 1994-12-16 Hochfrequenzfilter
US08/963,117 US5808523A (en) 1993-12-17 1997-10-28 High frequency filter including both dielectric and surface acoustic wave resonators

Applications Claiming Priority (1)

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JP5318128A JPH07176912A (ja) 1993-12-17 1993-12-17 高周波フィルタ

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JP5318128A Pending JPH07176912A (ja) 1993-12-17 1993-12-17 高周波フィルタ

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DE (1) DE4445002C2 (ja)

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Publication number Publication date
US5808523A (en) 1998-09-15
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