JPH07212183A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents

弾性表面波フィルタ

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JPH07212183A
JPH07212183A JP6004471A JP447194A JPH07212183A JP H07212183 A JPH07212183 A JP H07212183A JP 6004471 A JP6004471 A JP 6004471A JP 447194 A JP447194 A JP 447194A JP H07212183 A JPH07212183 A JP H07212183A
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豊 田口
Kazuo Eda
和生 江田
Keiji Onishi
慶治 大西
Shunichi Seki
関　　俊一
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯域への立ち上がりが鋭く、低損失、高減衰
量で５０オームに整合されたフィルタを得る。 【構成】 圧電性基板上に弾性表面波共振子１０１、１
０２を複数個直列及び並列に接続して構成された弾性表
面波フィルタと入力すだれ状電極１０３および出力すだ
れ状電極１０４を合計３個と前記入出力電極の両端に形
成された反射器１０５からなる３電極型弾性表面波縦結
合フィルタを、同一基板上で縦続に接続し、接続点から
それぞれのフィルタを見たインピーダンスがフィルタの
通過帯域内周波数において実質的に複素共役になってい
ることを特徴とする弾性表面波フィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波フィルタ、特
に高周波領域において使用する弾性表面波フィルタに関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、フィルタに使用するため、弾性表
面波素子の研究が盛んに行なわれてきた。特に最近の移
動体通信の発達、高周波化により、弾性表面波素子特に
弾性表面波フィルタの開発が盛んに行なわれている。
【０００３】従来から高周波帯、特に数１００MHzにお
いて弾性表面波素子でフィルタを構成する方法は数種類
の方法が知られている。代表的なものとして特開昭５２
ー１９０４４に示されるような弾性表面波共振子を複数
個使用してフィルタを構成するもの、特開昭５８ー１５
４９１７に示されるような多電極型といわれるもの、特
開平３ー２２２５１２に示されるような弾性表面波共振
器を隣接して設置し、共振子間の結合を利用したものな
どがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、移動体通信機器
の小型のため、弾性表面波フィルタにも小型で特性の良
いフィルタが要求されている。その主たる使用場所とし
ては送信部の段間フィルタや受信部の段間、局部発振器
の出力フィルタなどとして使用される場合が多い。弾性
表面波フィルタに限らずフィルタに要求される特性とし
ては帯域内における低挿入損失、帯域外における高減
衰、帯域内への急峻な立ち上がりがあげられる。これら
を全て理想的に満たすことは不可能なので通常はどれか
の特性に重点をおいて設計され、フィルタの特徴により
使い分けされる。特に弾性表面波フィルタに要求されて
いる特性は帯域外から帯域内への急峻な立ち上がりであ
る場合が多い。しかし、現状の構成のフィルタでは帯域
外の減衰量を大きくとろうとするとこの弾性表面波フィ
ルタの特徴である帯域外から帯域内への急峻な立ち上が
りという特徴が失われてしまう。
【０００５】代表的フィルタについて説明すると、特開
昭５２ー１９０４４に示されるような弾性表面波共振子
を複数個使用してフィルタを構成するものは一般的に共
振子型フィルタと呼ばれている。このフィルタの特性は
共振子の設計によって変わるが、一般的には図１３に示
すような通過特性を示す。このフィルタでは通過帯域周
波数より高周波側は非常に高減衰がとれるが、低域側で
は寄生成分の影響により特性が劣化している。また特開
昭５８ー１５４９１７に示されるような多電極型といわ
れるものは、図１４のような通過特性を示す。これは通
過損失が他のフィルタと比較すると大きい、通過帯域内
のリップルが大きい、またインピーダンスを５０オーム
に合わせにくいという欠点がある。特開平３ー２２２５
１２に示されるような弾性表面波共振器を隣接して設置
し、共振子間の結合を利用したものは３電極型弾性表面
波縦結合フィルタと呼ばれている。これは図１５のよう
な通過特性を示し、通過帯域周波数より低い周波数にお
いては鋭い立ち上がりを示すが高域側に大きなリップル
がでる欠点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では弾性
表面波共振子を複数個直列及び並列に接続して構成され
た弾性表面波フィルタと入力すだれ状電極および出力す
だれ状電極を合計３個と前記入出力電極の両端に形成さ
れた反射器からなる３電極型弾性表面波縦結合フィルタ
を、同一基板上で縦続に接続し、接続点からそれぞれの
フィルタを見たインピーダンスがフィルタの通過帯域内
周波数において実質的に複素共役にするものである。
【０００７】
【作用】上記手段を使用すれば、フィルタの通過帯域周
波数よりも低周波数側は３電極型フィルタにより、高周
波数側は共振子型フィルタにより鋭い立ち上がりを得る
ことができる。また両フィルタの接続点からそれぞれの
フィルタを見たインピーダンスがフィルタの通過帯域内
周波数において実質的に複素共役にしているため、それ
ぞれのフィルタの入出力インピーダンスが５０オームに
なっていなくてもそれぞれのフィルタがお互いに通過帯
域内周波数においてインピーダンス整合回路として働く
ようになっている。そのため通過帯域周波数においてリ
ップルが小さく、低損失でかつ立ち上がりが鋭い入出力
が５０オームに整合されたフィルタを得ることができ
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【０００９】（実施例１）本発明の第１の実施例を図１
に示す。図１は入力に共振子型弾性表面波フィルタ、出
力側に３電極型弾性表面波縦結合フィルタを接続したも
のである。圧電性基板として３６度YカットX伝搬のタン
タル酸リチウムを使用し、電極としてはアルミニウムを
使用した。１０１が共振子型フィルタを構成する直列共
振子、１０２が共振子型フィルタを構成する並列共振子
である。また、１０３、１０４がそれぞれ３電極型フィ
ルタを構成する入力、出力のすだれ状電極である。１０
５が３電極フィルタを構成する反射器である。１０６が
この実施例のフィルタの入力端子、１０７が出力端子で
ある。図面上においてそれぞれの弾性表面波素子の電極
数は簡単のために本数を減らしている。このフィルタの
通過特性を図２に示す。通過帯域中心周波数はほぼ900M
HZであり、その帯域幅は30MHzである。従来例であげた
３種類のフィルタと比較すると急峻な立ち上がり特性を
示していることがわかる。また、図１のA点より両方の
フィルタを見た時の通過周波数帯域のインピーダンスを
図３に示す。実線が３電極型フィルタ、破線が共振子型
フィルタである。それぞれのインピーダンスが通過帯域
内周波数においてほぼ複素共役になっていることがわか
る。このように図１の構成をとると、共振子型フィルタ
の欠点である通過帯域よりも低周波数域における立ち上
がりの悪さを３電極型フィルタによって補うことがで
き、逆に３電極型の欠点である高周波数域に出るリップ
ルを共振子型フィルタの減衰極で補うことができ、さら
にお互いの入出力インピーダンスを調整することにより
入出力インピーダンスをより５０オームに近付けること
が可能となる。また、従来の３電極型弾性表面波フィル
タでは難しかった帯域外減衰量の微調整を本発明のフィ
ルタでは共振子型弾性表面波フィルタの容量比や段数を
調整することにより容易に調整することが可能である。
このように本発明によると従来例では実現できない弾性
表面波フィルタを構成することが可能である。
【００１０】（実施例２）次に本発明の請求項２に関わ
る実施例を説明する。図４のように入出力に共振子型フ
ィルタを配置し、その間に３電極型フィルタを配置し
た。４０１、４０２がそれぞれ共振子型フィルタを構成
する弾性表面波共振子であり、４０３、４０４がそれぞ
れ３電極型フィルタを構成する入力、出力のすだれ状電
極である。２０５が３電極フィルタを構成する反射器で
ある。４０６がこの実施例のフィルタの入力端子、４０
７が出力端子である。図面上においてそれぞれの弾性表
面波素子の電極数は簡単のために本数を減らしている。
このフィルタの通過特性を図５に示す。共振子型フィル
タの段数が増えた分だけ挿入損失は悪化しているが帯域
外減衰量は増加している。実施例１と同じように従来例
であげた３種類のフィルタと比較すると急峻な立ち上が
り特性を示していることがわかる。また、図４のB点よ
り両方のフィルタを見た時の通過周波数帯域のインピー
ダンスを図６に示す。実線が３電極型フィルタ側、破線
が共振子型フィルタ側である。それぞれのインピーダン
スが通過帯域内周波数においてほぼ複素共役になってい
ることがわかる。この実施例の場合は接続点が２箇所存
在するが、両者は対称の関係にあるため、どちらで見て
も同じである。この実施例が実施例１の構成に勝る点は
３電極型弾性表面波フィルタの入力、出力にそれぞれ別
の共振子型フィルタが接続されているため、入力インピ
ーダンス、出力インピーダンスを独立して調整可能であ
り、フィルタとしてのインピーダンス調整を行ないやす
いという特徴がある。このように図４のような構成でも
従来例に勝る特性の弾性表面波フィルタを構成すること
が可能である。
【００１１】（実施例３）次に、本発明の請求項３に関
わる実施例を説明する。図７のように入力側に共振子型
フィルタ、出力側に３電極フィルタを配置した。７０１
が共振子型フィルタを構成する直列共振子、７０２が共
振子型フィルタを構成する並列共振子である。図のよう
に直列共振子を２つ、並列共振子を１つT型に配置し
た。また、７０３、７０４がそれぞれ３電極型フィルタ
を構成する入力、出力のすだれ状電極である。７０５が
３電極フィルタを構成する反射器である。７０６がこの
実施例のフィルタの入力端子、７０７が出力端子であ
る。図面上においてそれぞれの弾性表面波素子の電極数
は簡単のために本数を減らしている。このフィルタの通
過特性を図８の実線で示す。比較のため実施例１のフィ
ルタ特性を破線で示してある。本来であれば共振子型フ
ィルタの段数が増えた分だけ挿入損失、帯域外減衰量が
増加するが、ここでは比較のため、挿入損失がほぼ同じ
になるように設計した。両者を比較すると急峻な立ち上
がり特性は変わらないが、共振子型フィルタによる通過
周波数帯域の高周波側の減衰量が大きくなっている。ま
た、図７のC点より両方のフィルタを見た時の通過周波
数帯域のインピーダンスを図９に示す。実線が３電極型
フィルタ側、破線が共振子型フィルタ側である。それぞ
れのインピーダンスが通過帯域内周波数においてほぼ複
素共役になっていることがわかる。このように図７の構
成をとると、従来例に勝る弾性表面波フィルタを構成す
ることが可能である。
【００１２】以上の実施例１、２、３では説明の便宜上
入力、出力を定めているが、信号通過方向としてはどち
らでも良く、この方向に因われるものではない。
【００１３】（実施例４）次に、本発明の請求項４、５
に関わる実施例を説明する。図１０のように入力側に共
振子型フィルタ、出力側に３電極フィルタを配置した。
１００１が共振子型フィルタを構成する並列共振子、１
００２が共振子型フィルタを構成する直列共振子であ
る。入力に一番近い共振子が信号ラインとアース間に接
地されるように構成した。また、１００３、１００４が
それぞれ３電極型フィルタを構成する入力、出力のすだ
れ状電極である。１００５が３電極フィルタを構成する
反射器である。１００６がこの実施例のフィルタの入力
端子、１００７が出力端子である。また図１１のように
入力側に共振子型フィルタ、出力側に３電極フィルタを
配置し、入力に一番近い共振子が信号ラインに直列に接
続されるように構成した。１１０１が共振子型フィルタ
を構成する直列共振子、１１０２が共振子型フィルタを
構成する並列共振子である。また、１１０３、１１０４
がそれぞれ３電極型フィルタを構成する入力、出力のす
だれ状電極である。１１０５が３電極フィルタを構成す
る反射器である。１１０６がこの実施例のフィルタの入
力端子、１１０７が出力端子である。図面上においてそ
れぞれの弾性表面波素子の電極数は簡単のために本数を
減らしている。この２つのフィルタの特性はほぼ同一で
あり、その特性を図１２に示す。この両方のフィルタは
中心周波数が900MHz、帯域幅は通過ピークから1.5dB落
ちでほぼ30MHzであった。これらのフィルタに対して雰
囲気温度100度にて通過中心周波数から60MHz高いもしく
は60MHz低い信号を1Wの電力で印加してみた。その結果
高い周波数の電力を印加した場合には図１０の構成では
特性に変化はなかったが、図１１の構成では特性が劣化
した。逆に低い周波数の電力を印加した場合には図１１
の構成では特性変化はなかったが図１０の構成では特性
劣化が生じた。これらのことより通過周波数帯域より高
い周波数で電力を印加される可能性がある場合は図１０
の構成の方が特性に変化がなく、逆に通過帯域より低い
周波数で電力を印加される場合は図１１の構成の方がよ
い。
【００１４】なお、以上の実施例では基板として３６度
YカットX伝搬のタンタル酸リチウムを使用し、電極とし
てはアルミニウムを使用したが、これはあくまで１実施
例であり、例えば４１度YカットX伝搬のニオブ酸リチウ
ムなどの基板を使用することもできる。また電極も耐久
性を考慮してアルミニウムに銅を混入させた電極など耐
久性に優れている電極を使用しても良いことはいうまで
もない。また、以上の実施例では共振子型フィルタに使
用する弾性表面波共振子として反射器を使用した場合に
ついて説明したが、電気機械結合係数の大きな基板、例
えば４１度YカットX伝搬のニオブ酸リチウムなどを使用
した場合は電極１本あたりの反射率が大きく、反射器を
使用しなくても良い場合もあり得る。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、共振子型フィルタの欠
点である通過帯域よりも低周波数域における立ち上がり
の悪さを３電極型フィルタによって補うことができ、逆
に３電極型の欠点である高周波数域に出るリップルを共
振子型フィルタの減衰極で補うことができ、さらにお互
いの入出力インピーダンスを調整することにより、入出
力インピーダンスをより５０オームに近づけることが可
能となる。また、従来の３電極型弾性表面波フィルタで
は難しかった帯域外減衰量の微調整を本発明のフィルタ
では共振子型弾性表面波フィルタの容量比や段数を調整
することにより容易に調整することが可能である。この
ように本発明によると従来例では実現できない弾性表面
波フィルタを構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるフィルタの構成図
【図２】同実施例１のフィルタの特性図
【図３】図１のフィルタのＡ点から両側を見た時のイン
ピーダンス特性図
【図４】本発明の実施例２のフィルタの構成図
【図５】同実施例２のフィルタの特性図
【図６】図４のフィルタのＢ点から両側を見た時のイン
ピーダンス特性図
【図７】本発明の実施例３のフィルタの構成図
【図８】同実施例３のフィルタの特性図
【図９】図７のフィルタのＢ点から両側を見た時のイン
ピーダンス特性図
【図１０】本発明の実施例４のフィルタの構成図
【図１１】同実施例４のフィルタの構成図
【図１２】同実施例４におけるフィルタの特性図
【図１３】従来例のフィルタ共振子型を示す図
【図１４】従来例のフィルタ多電極型を示す図
【図１５】従来例のフィルタ３電極型を示す図
【符号の説明】
１０１ 直列共振子 １０２ 並列共振子 １０３ 入力すだれ状電極 １０４ 出力すだれ状電極 １０５ 反射器 １０６ 入力端子 １０７ 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 俊一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧電性基板上に弾性表面波共振子を複数個
    直列及び並列に接続して構成された共振子型弾性表面波
    フィルタと入力すだれ状電極および出力すだれ状電極を
    合計３個と前記入出力電極の両端に形成された反射器か
    らなる３電極型弾性表面波縦結合フィルタを、同一基板
    上で縦続に接続し、接続点からそれぞれのフィルタを見
    たインピーダンスがフィルタの通過帯域内周波数におい
    て実質的に複素共役になっていることを特徴とする弾性
    表面波フィルタ。
  2. 【請求項２】請求項１記載の弾性表面波フィルタにおい
    て３電極型弾性表面波フィルタの入力及び出力に共振子
    型弾性表面波フィルタを接続したことを特徴とする弾性
    表面波フィルタ。
  3. 【請求項３】請求項１記載の弾性表面波共振子を複数個
    直列及び並列に接続して構成された共振子型弾性表面波
    フィルタが直列弾性表面波共振子２つと並列弾性表面波
    共振子１つをT型に接続したフィルタを基本構成とし
    て、このT型フィルタを１つまたは複数個使用したこと
    を特徴とする弾性表面波フィルタ。
  4. 【請求項４】請求項１記載の弾性表面波共振子を複数個
    直列及び並列に接続して構成された共振子型弾性表面波
    フィルタにおいて入力に一番近い弾性表面波共振子が信
    号ラインとアース間に接続されていることを特徴とする
    弾性表面波フィルタ。
  5. 【請求項５】請求項１記載の弾性表面波共振子を複数個
    直列及び並列に接続して構成された共振子型弾性表面波
    フィルタにおいて入力に一番近い弾性表面波共振子が信
    号ラインに直列に接続されていることを特徴とする弾性
    表面波フィルタ。
JP00447194A 1994-01-20 1994-01-20 弾性表面波フィルタ Expired - Lifetime JP3424971B2 (ja)

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