JPH09238047A - 縦結合型弾性表面波共振子フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 挿入損失の増大を招くことなく、高い選択度
を得ることができ、かつ量産性に優れた縦結合型ＳＡＷ
共振子フィルタを得る。 【解決手段】 圧電基板１１上に、くし型電極１４ａ，
１４ｂからなる第１のインターデジタル電極と、くし型
電極１２ａ，１２ｂよりなる第２のインターデジタル電
極と、くし型電極１３ａ，１３ｂからなる第３のインタ
ーデジタル電極とを形成してなり、第１〜第３のインタ
ーデジタル電極が形成されている領域の表面波伝搬方向
両側に反射器１５ａ，１５ｂを形成してなり、最も近接
し合っている第１のインターデジタル電極の電極指と第
２のインターデジタル電極の電極指との中心間距離Ｌ₁
と、最も近接し合っている第１のインターデジタル電極
の電極指と第３のインターデジタル電極の電極指との中
心間距離Ｌ₂ とが異ならされている、縦結合型弾性表面
波共振子フィルタ１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦結合型弾性表面
波共振子フィルタに関し、より詳細には、電極構造を改
良することにより選択度が高められた縦結合型弾性表面
波共振子フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種通信機器の帯域通過型フィル
タとして、弾性表面波（以下、ＳＡＷ）フィルタが使わ
れている。帯域通過型フィルタでは、通過帯域幅の確保
及び高選択特性を有することが求められ、従って、例え
ば高周波段に用いられるＳＡＷフィルタにおいても、目
的とする通過帯域幅の確保及び高選択特性が要求されて
いる。

【０００３】特に、ＣＴ−１、ＣＴ−１⁺ 及びＣＴ−２
などの規格のコードレス電話におけるＲＦ段用ＳＡＷフ
ィルタでは、セットに使用する中間周波段（ＩＦ）フィ
ルタにもよるが、中心周波数から±２０ＭＨｚ離れた点
及び±４０ＭＨｚ離れた点における減衰量が十分な大き
さとされることが重要であり、より選択度の高いフィル
タが要求されている。また、ＩＦ用フィルタにおいて
も、隣接チャンネル間の選択特性が重要である。

【０００４】他方、低損失化、帯域外減衰量の拡大及び
小型化の観点からは、ＳＡＷフィルタの中でも、ＳＡＷ
共振子を用いたフィルタが有効であることが知られてい
る。例えば、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃ などの
圧電単結晶基板上に、表面波伝搬方向に沿ってインター
デジタル（以下、ＩＤ）電極を等間隔に３個配置して、
該ＩＤ電極が設けられている領域の表面波伝搬方向両側
に反射器電極を設けてなる縦結合型ＳＡＷ共振子フィル
タを多段接続したフィルタが提案されている。このよう
な構成のフィルタでは、損失の低減及び小型化を図るこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタでは、通過帯域
よりも高域側の阻止域における減衰量が十分な大きさに
ならないという問題があった。

【０００６】すなわち、図７に上記従来の縦結合型ＳＡ
Ｗ共振子フィルタを２段接続したフィルタの挿入損失−
周波数特性の一例を示す。なお、図７において、実線Ｂ
は、実線Ａで示した特性の要部を、挿入損失のスケール
を拡大して、すなわち縦軸の右側のスケールによって表
した特性を示す。

【０００７】図７は、通過帯域が８６４〜８６８ＭＨｚ
として設定された上記従来の縦結合型ＳＡＷ共振子フィ
ルタを多段接続した構造の特性であるが、通過帯域より
も高域側において、ＩＤ電極の応答による持ち上がり
（これを、図７に矢印Ｃで示す）が存在し、従って８８
６〜９０６ＭＨｚ付近における減衰量が十分な大きさと
なっていないことがわかる。

【０００８】上記ＩＤ電極の応答は、ＩＤ電極内におけ
る内部反射によって生じるので、上記ＩＤ電極の応答レ
ベルは、ＩＤ電極の電極指の膜厚や線幅に依存する。従
って、上記所望でないＩＤ電極による応答レベルを低減
する方法としては、製造工程において、電極指の膜厚を
厚くしたり、線幅を細くしたりすることにより、上記周
波数領域における減衰量を確保する方法を採用せざる得
なかった。

【０００９】しかしながら、電極指の膜厚を厚くする
と、表面波がＩＤ電極内を伝搬する際の減衰量が増大
し、挿入損失が増大する。また、電極指の線幅を細くし
た場合には、電極指における電気抵抗が増大し、やはり
挿入損失が増大することになる。

【００１０】従来、ＳＡＷフィルタにおける選択度を高
める設計方法としては、新位相重み付け法（信学技報Ｕ
Ｓ８１−２２）や、ＩＤ電極の一部をスプリット構造と
し、ＩＤ電極における内部反射を抑制する方法が知られ
ている。

【００１１】しかしながら、前者の方法では、重み付け
が施されたＩＤ電極を設計する作業が煩雑となり、間引
くべき電極指の本数が多くなる。その結果、インピーダ
ンスが増大したり、あるいはＩＤ電極の長さが長くなっ
たりするという問題がある。

【００１２】また、後者の方法では、スプリット電極の
電極指の幅が通常の電極指すなわちソリッド電極の場合
に比べて半分となるため、８００ＭＨｚ帯以上のフィル
タに用いた場合には、ドライエッチングなどの高度なプ
ロセス技術が必要となる。加えて、ソリッド電極とスプ
リット電極とが混在することにより、各ＩＤ電極におけ
る電極指の幅を管理することが難しくなり、歩留りが低
下する大きな原因となる。

【００１３】よって、本発明の目的は、挿入損失の増大
を招くことなく、高い選択度を得ることができ、かつ量
産性に優れた縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタを提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の広い局面によれ
ば、上記課題を達成するために、圧電基板もしくは基板
上に圧電薄膜を形成してなる圧電性基板と、前記圧電基
板上にもしくは前記圧電薄膜に接するように形成された
第１〜第３のＩＤ電極とを備え、前記第２，第３のＩＤ
電極が、前記第１のＩＤ電極により励受信される表面波
の伝搬方向において、前記第１のＩＤ電極の両側に形成
されており、前記第１〜第３のＩＤ電極の設けられてい
る領域の表面波伝搬方向両側に形成された第１，第２の
反射器をさらに備え、前記第１〜第３のＩＤ電極のそれ
ぞれは、１以上の電極指を有する一対のくし型電極から
なり、最も近接し合っている第１のＩＤ電極の電極指と
第２のＩＤ電極の電極指との中心間距離Ｌ₁ と、最も近
接し合っている第１のＩＤ電極の電極指と第３のＩＤ電
極の電極指との中心間距離Ｌ₂ とが異ならされている、
縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタが提供される。

【００１５】本発明のＳＡＷ共振子フィルタでは、上記
第１〜第３のＩＤ電極が圧電基板もしくは圧電性基板に
構成されており、かつ第１〜第３のＩＤ電極の設けられ
ている領域の両側に第１，第２の反射器が設けられた縦
結合型ＳＡＷ共振子フィルタにおいて、上記中心間距離
Ｌ₁ と中心間距離Ｌ₂ とが異ならされているので、各中
心間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ で決まる２つの共振モードを利用す
ることにより、高選択特性が実現される。この理由につ
いては、後述の実施形態の説明において明らかにする。

【００１６】本発明では、第１，第２の反射器は、表面
波伝搬方向と直交するように配置された複数本の電極指
を有し、該反射器の電極指ピッチで決まる波長をλとし
たときに、中心間距離Ｌ₁ が式（１）

【００１７】

【数８】

【００１８】の関係を満たし、中心間距離Ｌ₂ が式
（２）

【００１９】

【数９】

【００２０】の関係を満たし、かつ中心間距離Ｌ₁ と中
心間距離Ｌ₂ とが、下記の式（３）

【００２１】

【数１０】

【００２２】を満たすように設定され、それによって後
述の実施形態の説明から明らかなように、目的とする帯
域幅を確実に確保することができ、かつ選択度に優れた
縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタを提供することができ
る。

【００２３】本発明において、上記圧電基板としては、
ＬｉＴａＯ₃ 、ＬｉＮｂＯ₃ 、水晶などの圧電単結晶あ
るいはチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスを用い
ることができる。また、基板上に圧電薄膜を形成してな
る圧電性基板としては、アルミナなどの絶縁性セラミッ
クスやその他の絶縁性材料よりなる絶縁性基板や前述し
た圧電基板などの上面に、ＺｎＯ、ＡｌＮなどの圧電薄
膜を形成したものを用いることができる。

【００２４】第１〜第３のＩＤ電極は、上記圧電基板上
に形成されてもよく、あるいは上記圧電薄膜に接するよ
うに形成されてもよい。なお、圧電薄膜に接するように
形成される態様としては、圧電薄膜上に第１〜第３のＩ
Ｄ電極を形成した態様、及び基板と圧電薄膜との間に第
１〜第３のＩＤ電極を形成した態様の双方を含むものと
する。

【００２５】第１〜第３のＩＤ電極は、適宜の導電性材
料により構成することができ、例えば、ＡｌまたはＡｌ
合金などを例示することができる。第１〜第３のＩＤ電
極は、それぞれ、１以上の電極指を有しかつ互いの電極
指が間挿し合っている１対のくし型電極からなる。

【００２６】第１，第２の反射器は、上記のようにＳＡ
Ｗを第１，第２の反射器間の領域に閉じ込めるために設
けられており、通常、表面波伝搬方向と直交するように
配置された複数本の電極指を有する。第１，第２の反射
器についても、適宜の導電性材料で形成することができ
るが、好ましくは、第１〜第３のＩＤ電極と同一の材料
により構成され、例えばＡｌまたはＡｌ合金により構成
することができる。

【００２７】本発明の縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタの
特徴は、上記第１〜第３のＩＤ電極と第１，第２の反射
器とを有する３電極型のＳＡＷ共振子フィルタにおい
て、上記中心間距離Ｌ₁ と中心間距離Ｌ₂ とが異ならさ
れていることにあり、それによって後述の実施形態の説
明から明らかなように、上記２つの中心間距離で決まる
２つの共振モードを利用することにより選択度が高めら
れる。

【００２８】また、本発明の他の局面では、圧電基板も
しくは基板上に圧電薄膜を形成してなる圧電性基板と、
前記圧電基板上に、もしくは前記圧電薄膜に接するよう
に形成された第１〜第Ｘ（Ｘは４以上の整数）のインタ
ーデジタル電極とを備え、前記第２〜第Ｘのインターデ
ジタル電極は、前記第１のインターデジタル電極により
励受信される表面波の伝搬方向に沿って形成されてお
り、前記第１〜第Ｘのインターデジタル電極の設けられ
ている領域の表面波伝搬方向両側に形成された第１，第
２の反射器をさらに備え、前記インターデジタル電極の
それぞれは、１以上の電極指を有する一対のくし型電極
からなり、隣接するインターデジタル電極間の最も近接
し合っている電極指間の中心間距離を、Ｌ₁ ，Ｌ₂ …Ｌ
_X-1 としたとき、前記中心間距離が、

【００２９】

【数１１】

【００３０】の関係を満たし（但し、ｉは１以上、Ｘ／
２以下の整数、ｊは１以上、Ｘ／２未満の整数）、前記
反射器の電極ピッチで決まる表面波の波長をλとしたと
きに、前記中心間距離Ｌ_S 、Ｌ_A が、

【００３１】

【数１２】

【００３２】の関係を満たすか、あるいは、

【００３３】

【数１３】

【００３４】の関係を満たし、かつ前記中心間距離Ｌ_S
と中心間距離Ｌ_A とが、下記の式（１０）

【００３５】

【数１４】

【００３６】を満たすように設定され、それによって目
的とする帯域幅を確実に確保することができ、かつ選択
度に優れた縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタを提供するこ
とができる。

【００３７】また、本発明の特定的な局面では、１つの
基板上に、本発明の縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタが複
数形成され、該複数の縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタが
縦続接続されて、縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタ装置が
構成される。すなわち、１つの基板上において、本発明
の縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタを複数形成してもよ
く、また、この複数のＳＡＷ共振子フィルタを縦続接続
することにより、より選択度の優れたフィルタを提供す
ることが可能となる。

【００３８】また、本発明の別の特定的な局面によれ
ば、本発明に係る縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタの圧電
基板もしくは圧電性基板上に、さらに別の縦結合型ＳＡ
Ｗ共振子フィルタ、横結合型ＳＡＷ共振子フィルタ及び
ＳＡＷ共振子を用いたトラップのうち少なくとも１つの
素子が構成され、かつ本発明の縦結合型ＳＡＷ共振子フ
ィルタに電気的に接続されたＳＡＷ共振子フィルタ装置
が提供される。

【００３９】このように、本発明に係るＳＡＷ共振子フ
ィルタ装置は、他のＳＡＷ共振子フィルタやトラップと
電気的に接続されてもよく、その場合、上記のように好
ましくは、ＳＡＷ共振子フィルタを構成するための圧電
基板もしくは圧電性基板に他の素子をも構成することに
より、小型でありかつ一体型のＳＡＷ共振子フィルタ装
置を提供することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
することにより、本発明を明らかにする。図１は、本発
明の一実施形態に係るＳＡＷ共振子フィルタを説明する
ための平面図である。

【００４１】ＳＡＷ共振子フィルタ１０は、平面形状が
矩形の圧電基板１１を用いて構成されている。本実施形
態では、圧電基板１１は、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴ
ａＯ ₃ からなる。

【００４２】圧電基板１１の中央領域には、第１のＩＤ
電極を構成する一対のくし型電極として、くし型電極１
４ａ，１４ｂが形成されている。くし型電極１４ａは、
アース電位に接続され、くし型電極１４ｂは入出力端子
２２に接続される。くし型電極１４ａ，１４ｂは、それ
ぞれ、互いに間挿し合う複数本の電極指を有する。

【００４３】上記くし型電極１４ａ，１４ｂで構成され
る第１のＩＤ電極の表面波伝搬方向両側に、第２，第３
のＩＤ電極が構成されている。すなわち、くし型電極１
２ａ，１２ｂからなる第２のＩＤ電極と、くし型電極１
３ａ，１３ｂよりなる第３のＩＤ電極が構成されてい
る。

【００４４】くし型電極１２ａ，１２ｂ及びくし型電極
１３ａ，１３ｂは、くし型電極１４ａ，１４ｂと同様
に、互いに間挿し合う複数本の電極指を有する。もっと
も、第２，第３のＩＤ電極では、電極指の数が少ない方
のくし型電極１２ｂ，１３ｂが第１のＩＤ電極の電極指
の数の多い方のくし型電極１４ａと同じ側に配置されて
いる。

【００４５】くし型電極１２ｂ，１３ｂは共通接続され
て入出力端子２１に接続され、他方、くし型電極１２
ａ，１３ａはアース電位に接続される。上記第１〜第３
のＩＤ電極が形成されている領域の表面波伝搬方向両側
に、反射器１５ａ，１５ｂが形成されている。反射器１
５ａ，１５ｂは、それぞれ、等ピッチで配置されてお
り、かつ表面波伝搬方向に直交する方向に延びる複数本
の電極指を有する。

【００４６】上記くし型電極１２ａ〜１４ｂ及び反射器
１５ａ，１５ｂは、圧電基板１１上に、ＡｌまたはＡｌ
合金を全面に成膜した後、フォトリソグラフィ及びエッ
チングの工程を経て構成されている。

【００４７】本実施形態の特徴は、上記第１のＩＤ電極
と第２のＩＤ電極の互いに最も近接し合う電極指の中心
間距離Ｌ₁ の値が、上述した式（１）の範囲とされてお
り、第１のＩＤ電極と第３のＩＤ電極との互い最も近接
し合う電極指の中心間距離Ｌ ₂ が上述した式（２）を満
たすように設定されており、かつ中心間距離Ｌ₁ とＬ ₂
とが、上述した式（３）を満たすように設定されている
ことにある。なお、λは上記反射器１５ａ，１５ｂにお
ける電極指ピッチで決定される波長を示す（図１を参照
されたい）。

【００４８】本実施形態のＳＡＷ共振子フィルタでは、
中心間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ が上記条件を満たすように設定さ
れているため、従来のＳＡＷ共振子フィルタに比べて選
択度を高めることができる。以下、本実施形態のＳＡＷ
共振子フィルタの動作原理及び設計条件を説明する。

【００４９】先ず、一般的に利用されている縦結合型Ｓ
ＡＷ共振子フィルタの動作原理を説明する。図１は、本
発明の一実施形態に係るＳＡＷ共振子フィルタを示す図
であるが、従来の３電極型の縦結合型ＳＡＷ共振子フィ
ルタも、上記中心間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂の関係を除いては、
ほぼ同一の構造を有するため、図１を利用して従来の縦
結合型ＳＡＷ共振子フィルタの動作原理を説明する。従
来の３電極構成の縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタにおい
ては、第１のＩＤ電極（くし型電極１４ａ，１４ｂ）と
第２のＩＤ電極（くし型電極１２ａ，１２ｂ）との互い
に最も近接し合う電極指間の中心間距離Ｌ₁ と、第１の
ＩＤ電極（くし型電極１４ａ，１４ｂ）と第３のＩＤ電
極（くし型電極１３ａ，１３ｂ）との互いに最も近接し
合う電極指の中心間距離Ｌ₂ は、等しくされている。す
なわち、Ｌ₁ ＝Ｌ₂ ＝Ｌである。

【００５０】図２に、上記のように中心間距離Ｌ₁ ，Ｌ
₂ が等しくされている従来の３電極型の縦結合型ＳＡＷ
共振子フィルタにおいて、反射器電極の電極指の本数を
０本とした場合の周波数特性を示す。図２において、矢
印Ｄは第１のＩＤ電極と第２のＩＤ電極との間の多重反
射または第１のＩＤ電極と第３のＩＤ電極との間の多重
反射による共振モードと考えられ、矢印ＥはＩＤ電極自
身の内部共振モードと考えられている。

【００５１】従来の縦結合型共振子フィルタでは、上記
矢印Ｄ，Ｅで示す２つの共振モードにより、あるいはこ
れらの共振モードと反射器１５ａ，１５ｂを付加した場
合に矢印Ｅで示す共振モードより低周波数側に生じる反
射器１５ａ，１５ｂ間の多重反射による共振モードとに
より、縦結合型２重モードフィルタや縦結合型３重モー
ドフィルタを実現している。

【００５２】上記原理を用いた従来の縦結合型共振子フ
ィルタを２段縦続接続したフィルタの代表的な特性が前
述した図７に示されている。前述したように、この構造
のフィルタは、低損失ではあるが、通過帯域よりも高周
波側の選択度が高くない。すなわち、中心周波数から＋
２０〜３０ＭＨｚ程度高い周波数領域における減衰量
は、多くとも２５ｄＢ程度である。

【００５３】ところで、上述した共振モードＤと共振モ
ードＥの共振周波数は前記中心間距離Ｌ（＝Ｌ₁ ＝Ｌ
₂ ）の値で決まる。そこで、図３に、前記中心間距離Ｌ
をパラメータとして、共振モードＤと共振モードＥの共
振周波数の相対的な位置関係を示す。図３の特性は、第
１のＩＤ電極を構成している電極指の本数、すなわちく
し型電極１４ａ，１４ｂの電極指の本数の和を５７本、
第２のＩＤ電極（くし型電極１２ａ，１２ｂ）の電極指
の本数を３１本、第３のＩＤ電極（くし型電極１３ａ，
１３ｂ）の電極指の数を３１本、反射器１５ａ，１５ｂ
の電極指の本数を、それぞれ、０本とし、圧電基板１１
として３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板を用い、
中心周波数が８６６ＭＨｚのＳＡＷフィルタの場合の結
果を示す。

【００５４】共振モードＥの共振周波数は中心間距離Ｌ
の値に依存しないのに対し、共振モードＤの共振周波数
は、Ｌの値が多くなるにつれて低くなることがわかる。
また、中心間距離Ｌが０．４５λ付近になると、共振モ
ードＤは共振モードＥにモード変換し始める。さらに、
中心間距離Ｌの値が大きくなると、完全にモード変換
し、高域側から新たな共振モードＤが現れることがわか
る。

【００５５】これに対して、本発明の上記実施形態で
は、中心間距離Ｌ₁ とＬ₂ を異ならすことにより、２つ
の共振モードＤが励振される。これを、図４を参照して
説明する。

【００５６】図４は、第１のＩＤ電極の電極指の本数す
なわちくし型電極１４ａ，１４ｂの電極指の本数の和を
５７本、第２のＩＤ電極の電極指の本数すなわちくし型
電極１２ａ，１２ｂの電極指の本数の和を３１本、同様
に第３のＩＤ電極の電極指の数を３１本とし、反射器１
５ａ，１５ｂの電極指の数をそれぞれ１５０本とした場
合の結果である。

【００５７】図４のＦ及びＧは、それぞれ、比較のため
に示した特性であり、Ｆの場合にはＬ₁ ＝Ｌ₂ ＝０．２
５λとされており、Ｇの特性の場合にはＬ₁ ＝Ｌ₂ ＝
０．６２λとされている。これに対して、図４のＨの特
性では、Ｌ₁ ＝０．２５λ、Ｌ ₂ ＝０．６２λと異なら
されている。

【００５８】図４のＦ及びＧの何れの特性においても共
振モードは２つ生じており、周波数の高い側のピークが
前記共振モードＤに相当する。また、周波数の低い側の
ピークは前記共振モードＥに相当する。また、図４の
Ｆ，Ｇの特性では、反射器のストップバンドの端部に、
ちょうど共振モードＥが重なっているため、ピークが乱
れている。

【００５９】これに対して、図４のＨでは、共振モード
Ｅはほとんど見られなくなり、２つの共振モードＤのみ
が現れる。周波数の高い側の共振モードＤは、中心間距
離Ｌ ₂ で決定される第１のＩＤ電極（くし型電極１４
ａ，１４ｂ）と、第３のＩＤ電極（くし型電極１３ａ，
１３ｂ）との間の多重反射による共振モードであり、他
方、周波数の低い側の共振モードＤは、中心間距離Ｌ₁
で決まる第１のＩＤ電極（くし型電極１４ａ，１４ｂ）
と第２のＩＤ電極（くし型電極１２ａ，１２ｂ）との間
の多重反射による共振モードである。

【００６０】また、第１〜第３のＩＤ電極における電極
指交叉幅を調整したり、外部整合回路を付加することに
より、図４のＩの特性で示すように、良好な特性の２重
モードフィルタを提供することができる。

【００６１】ところで、上記図４のＨ及びＩに示した特
性のＳＡＷ共振子フィルタの帯域幅は、上記中心間距離
Ｌ₁ の値と中心間距離Ｌ₂ の値の差で決定され、これら
を調整することにより帯域幅は自由に調整することがで
きる。これを、図３を参照して説明する。

【００６２】いま、例えば、中心間距離Ｌ₁ ＝０．２５
λとし、くし型電極１２ａ，１２ｂと、くし型電極１４
ａ，１４ｂとの間の共振モードＤが生じる共振周波数
（図３の矢印Ｊで示すように相対値で０ＭＨｚとな
る。）を基準とすると、Ｌ₂ ＝０．６２λの場合には、
くし型電極１３ａ，１３ｂと、くし型電極１４ａ，１４
ｂとの間の共振モードＤは、図３の矢印Ｋで示すよう
に、相対的に１０ＭＨｚ高いところに生じる。これら２
つの共振モードＤを用いることにより、８〜９００ＭＨ
ｚ帯で、帯域幅が１０ＭＨｚ程度の帯域フィルタを得る
ことができる。

【００６３】上記帯域幅を拡げるには、中心間距離Ｌ₁
の値を上記の値より大きくするか、あるいは中心間距離
Ｌ₂ の値を上記の値より小さくすればよい。逆に、帯域
幅を狭めるには、中心間距離Ｌ₁ を小さくするか、中心
間距離Ｌ₂ を大きくすればよい。図３に示した特性の条
件では、理論的には最大４０ＭＨｚまでの帯域幅を有す
るフィルタを実現することができる。

【００６４】図３では、中心間距離Ｌ₁ ＝０．１２λ及
び中心間距離Ｌ₂ ＝０．２５λの場合にも、同様のフィ
ルタを構成し得ると考えられるが、位相の関係上、中心
間距離０．１２λの共振モードＤと中心間距離０．２５
λの共振モードＤとは結合せず、中心間距離０．２５λ
の共振モードＤと共振モードＥとが結合した２重モード
フィルタとなる。

【００６５】従って、中心間距離Ｌ₁ と中心間距離Ｌ₂
との関係は、波長λとしたとき、上述した式（１）及び
式（２）を満たす必要がある。さらに、

【００６６】

【数１５】

【００６７】式（１１）の条件では、２つの共振モード
Ｄの周波数差が０となり、さらに位相が１８０°ずれる
ことになるため、２重モードフィルタとはならない。従
って、式（１）〜式（３）を満たすように中心間距離Ｌ
₁ ，Ｌ₂ が定められることが必要である。

【００６８】なお、中心間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ の関係は、位
相を決定しているものであるため、くし型電極の表面波
伝搬方向外側端の電極指を除去したり、あるいは単に電
極指を付加したりした場合には、それを考慮して中心間
距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ の関係を求めねばならない。

【００６９】すなわち、図１に示した構造に代えて、図
８（ａ）に示すように、くし型電極１２ｂの電極指の数
を１本増加させたり、図８（ｂ）に示すように、くし型
電極１４ｂの電極指を１本増加させると、中心間距離
は、見かけ上、Ｌ´₁ （＝Ｌ₁−１／２λ）に変わる
が、表面波の位相関係は変わらないため、得られるフィ
ルタ特性は同じとなる。

【００７０】同様に、図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞ
れ、くし型電極１２ａあるいはくし型電極１４ａの電極
指を図１に示した構造から１本減らした場合の構成を示
し、これらにおいても、中心間距離Ｌ”₁ ＝（Ｌ₁ ＋１
／２λ）となるが、得られるフィルタ特性は同じであ
る。

【００７１】上記図８及び図９を参照して行った説明は
中心間距離Ｌ₁ が見かけ上変わる場合の説明であるが、
中心間距離Ｌ₂ についても同様である。すなわち、中心
間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ は、最も近接し合っている両側の電極
指がアース電位に接続されている場合、あるいは、一方
が入力端、他方が出力端に接続されている場合の中心間
距離である。

【００７２】なお、上記中心間距離の関係が上述した式
（１）〜（３）に示した条件を満たす上で、くし型電極
１２ａとくし型電極１４ａの最も近接する電極指間、く
し型電極１３ａとくし型電極１４ａの隣接する電極指
間、あるいはその両方をくし型電極を構成する導電性材
料で接続してもよい。このようにくし型電極１２ａとく
し型電極１４ａとの隣接する電極指間をつなげた構造例
を図１０に示す。

【００７３】図１０に示す構造では、くし型電極１２ａ
とくし型電極１４ａの最も近接し合う電極指がくし型電
極と同じ導電性材料からなる電極材１７により埋められ
ている。

【００７４】上記図８（ａ），（ｂ），図９（ａ），
（ｂ）及び図１０から明らかなように、本発明における
中心間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ を考える場合には、第１のＩＤ電
極における位相と、第２，第３のＩＤ電極における表面
波の位相との関係が変わらないように決定する必要があ
る。

【００７５】本発明のＳＡＷ共振子フィルタを具体的な
実験例に基づき説明する。中心周波数が８６６ＭＨｚで
あるＣＴ−２方式用コードレス電話のＲＦフィルタに適
用した場合の特性の一例を図５に示す。

【００７６】図５に示した特性は、図１１（ａ）に示し
た２段縦続接続型のＳＡＷ共振子フィルタ装置の特性で
ある。図１１（ａ）から明らかなように、ここでは、Ｓ
ＡＷ共振子フィルタ３２，３３が矩形の圧電基板３４上
に構成されている。ＳＡＷ共振子フィルタ３２は、図１
に示したＳＡＷ共振子フィルタ１０と同様の電極構造を
有する。従って、対応するＩＤ電極及び反射器について
は、同一の参照番号を付することにより、その詳細な説
明は省略する。

【００７７】また、ＳＡＷ共振子フィルタ３３について
も、ＳＡＷ共振子フィルタ３２と同様の電極構造を有す
るため、ＳＡＷ共振子フィルタ３２の各電極の参照符号
に、プラス３０の参照符号を付することにより、その説
明は省略する。

【００７８】図１１（ａ）から明らかなように、ＳＡＷ
共振子フィルタ３２のくし型電極１４ｂが、ＳＡＷ共振
子フィルタ３３のくし型電極４４ｂに接続されて、ＳＡ
Ｗ共振子フィルタ３２，３３が縦続接続されている。

【００７９】ＳＡＷ共振子フィルタ３２，３３の具体的
な構成は、以下の通りとした。すなわち、くし型電極及
び反射器を構成するＡｌよりなる電極材の膜厚を、表面
波の波長をλとしたときに、λの３．６％、第１〜第３
のＩＤ電極の電極指の本数を、それぞれ、第１のＩＤ電
極＝６５本、第２，第３のＩＤ電極＝３７本とし、反射
器１５ａ，１５ｂ，４５ａ，４５ｂの電極指の本数を１
５０本、中心間距離Ｌ ₁ ＝０．３０λ、中心間距離Ｌ₂
＝０．６４λとし、圧電基板３４としては３６°Ｙカッ
トＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃ を用いた。

【００８０】図５から明らかなように、上記２段縦続接
続型のＳＡＷ共振子フィルタ装置３１では、−４ｄＢ帯
域幅は約１３ＭＨｚ、すなわち、比帯域幅で１．５％が
得られ、通過帯域近傍の周波数領域における選択特性が
優れていることがわかる。また、減衰量の確保が強く求
められている８６６ＭＨｚ＋２０ＭＨｚの位置では、３
０ｄＢと非常に大きな減衰量の得られていることがわか
る。

【００８１】なお、図５にＭで示す曲線の特性は、Ｌで
示す特性の要部を縦軸の挿入損失を拡大して、すなわち
縦軸の右側のスケールで挿入損失を表した場合の特性を
示す。

【００８２】また、上記ＳＡＷ共振子フィルタ装置３１
において、周知技術である間引き重み付け法を組み合わ
せたことにより改善された特性を、図６に示す。図６の
特性Ｏは、特性Ｎの要部を、縦軸の挿入損失を拡大して
示す特性である。図６から明らかなように、間引き重み
付けを組み合わせることにより、より一層通過帯域近傍
の阻止域における減衰特性を改善することができ、８６
６ＭＨｚ＋２０ＭＨｚの周波数位置において、４５ｄＢ
以上の減衰量の得られていることがわかる。

【００８３】従って、図５及び図６に示した特性から明
らかなように、本発明を利用することにより、電極指を
ソリッド電極のままで、通過帯域よりも高域側の阻止域
における減衰量を結果的に改善することができ、従って
周波数が高い場合に高度なプロセス技術を必要とするス
プリット電極構造を作製しなくてよいため、生産性を低
めることなく高周波化に対応し得ることがわかる。

【００８４】なお、図１１（ａ）では、ＳＡＷ共振子フ
ィルタ３２とＳＡＷ共振子フィルタ３３とが、上記のよ
うに接続されていたが、図１１（ｂ）に示すように、Ｓ
ＡＷ共振子フィルタ３２のくし型電極１２ｂ，１３ｂ
を、ＳＡＷ共振子フィルタ３３のくし型電極４３ｂ，４
２ｂと接続してもよい。

【００８５】図１２は、本発明の第４の実施形態にかか
る縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタを示す略図的平面図で
ある。上述した第１〜第３の実施形態では、３個のＩＤ
電極を有する縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタに応用した
例を説明したが、図１２に示すように、４つ以上のＩＤ
電極を有する多電極型のＳＡＷ共振子フィルタにも本発
明を適用することができる。

【００８６】すなわち、図１２に示すＳＡＷ共振子フィ
ルタ５１では、圧電基板５２上に、複数のＩＤ電極５３
〜５８が表面波伝搬方向に沿って配置されている。ま
た、ＩＤ電極５３〜５８が形成されている領域の表面波
伝搬方向両側に反射器５９，６０が配置されている。圧
電基板５２、ＩＤ電極５３〜５８及び反射器５９，６０
を構成する材料については、第１〜第３の実施形態のＳ
ＡＷ共振子フィルタと同様のものを用いることができ
る。

【００８７】このように４個以上のＩＤ電極５３〜５８
が形成されている縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタ５１に
おいては、下記の式（４）〜（１０）を満たすようにＩ
Ｄ電極及び反射器を構成することにより、第１〜第３の
実施形態にかかる縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタの場合
と同様の効果を得ることができる。

【００８８】すなわち、ＩＤ電極５３〜５８は、隣接し
合っているＩＤ電極における最も近接し合っている電極
指間の中心間隔が、

【００８９】

【数１６】

【００９０】の関係を満たすように構成されている。な
お、ｉは１以上、Ｘ／２以下の整数、ｊは１以上、Ｘ／
２未満の整数である。従って、Ｌｓ＝Ｌ₁ ＝Ｌ₃ ＝Ｌ₅
……、Ｌ_A ＝Ｌ₂ ＝Ｌ₄ ＝Ｌ₆ ……となる。また、反射
器５９，６０の電極指ピッチで定まる表面波の波長λと
したときに、上記中心間距離Ｌ_s 及びＬ_A が、

【００９１】

【数１７】

【００９２】上記式（６）及び（７）を満たすように、
あるいは

【００９３】

【数１８】

【００９４】上記式（８）及び（９）を満たすように定
められている。さらに、上記中心間距離Ｌ_S と中心間距
離Ｌ_A とは、下記の式（１０）

【００９５】

【数１９】

【００９６】を満たすように設定されている。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、第１〜第３のＩＤ電極
を用いた縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタにおいて、上記
中心間距離Ｌ₁ と、中心間距離Ｌ₂ とを異ならせること
により、中心間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ で共振周波数が決定され
る２つの共振モードを利用した、選択度に優れた２重モ
ード縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタを提供することがで
きる。

【００９８】すなわち、従来の縦結合型ＳＡＷ共振子フ
ィルタでは、通過帯域よりも高周波数側の阻止域におい
て、ＩＤ型電極の応答が存在するため、この付近におけ
る減衰量が十分でなかった。これに対して、上記新しい
２重モード縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタでは、中心間
距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ を異ならせることにより、これらの中心
間距離により決定される２つの共振モードが励振される
ため、通過帯域よりも高域側の阻止域における減衰量を
効果的に改善することができる。

【００９９】さらに、上述した式（１）〜（３）を満た
すように、中心間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ が設定されているの
で、目的とする帯域幅を確実に確保することができ、か
つ選択度も高められる。

【０１００】また、本発明では、上記のように電極指間
の中心間距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ を異ならせるだけでよいため、
プロセス的に高度な技術を必要としない。よって、従来
のＳＡＷ共振子フィルタと同様の生産性を維持すること
ができる。加えて、周知技術である電極間引き重み付け
法を併用すれば、より一層良好な選択度特性を得ること
ができる。

【０１０１】さらに、ＩＤ電極が３つの縦結合型弾性表
面波共振子フィルタだけでなく、図１２に示したように
ＩＤ電極が４つ以上形成されている場合でも、請求項２
に記載のように前記中心間距離を設定することにより請
求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

【０１０２】なお、同一圧電基板もしくは圧電性基板上
において、複数のＳＡＷ共振子フィルタを縦続接続した
り、他のＳＡＷ共振子フィルタやトラップなどの他のＳ
ＡＷ素子を接続した場合には、種々の用途に応じた縦結
合型ＳＡＷ共振子フィルタ装置を一体型の素子として提
供することができ、しかも、その場合においても、本発
明の縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタは、そのような接続
構成の差異によっても影響されず、十分な選択特性を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＳＡＷ共振子フィル
タを説明するための平面図。

【図２】図１に示した構造を有する従来のＳＡＷ共振子
フィルタ、すなわち中心間距離Ｌ₁ ＝Ｌ₂ の場合の反射
器の電極指の本数が０の場合の周波数特性を示す図。

【図３】図１に示した構造のＳＡＷ共振子フィルタにお
いてＬ＝Ｌ₁ ＝Ｌ₂ とした場合の中心間距離Ｌと、相対
的な共振周波数の関係を示す図。

【図４】図１に示した電極構造を有する実施形態のＳＡ
Ｗ共振子フィルタ装置の動作原理を説明するための図。

【図５】図１１（ａ）に示した実施形態に係るＳＡＷ共
振子フィルタ装置の挿入損失−周波数特性を示す図。

【図６】図１１（ａ）に示したＳＡＷ共振子フィルタ装
置において間引き重み付け法を採用した場合の挿入損失
−周波数特性を示す図。

【図７】従来のＳＡＷ共振子フィルタの挿入損失−周波
数特性の一例を示す図。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、電極指を付加した場合
に、中心間距離が見かけ上変化することを説明するため
のＩＤ電極が構成されている部分の略図的平面図。

【図９】（ａ），（ｂ）は、電極指を削除した場合に、
中心間距離が見かけ上変化することを説明するためのＩ
Ｄ電極が形成されている部分の略図的平面部。

【図１０】近接するＩＤ電極間において近接し合ってい
る電極指間を電極材料で連ねた場合の電極指間距離を説
明するための略図的平面図。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２，第３の
実施形態に係るＳＡＷ共振子フィルタ装置を示す平面
図。

【図１２】本発明の第４の実施形態に係るＳＡＷ共振子
フィルタ装置を示す平面図。

【符号の説明】

１０…縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタ １１…圧電基板 １２ａ，１２ｂ…第２のＩＤ電極を構成するくし型電極 １３ａ，１３ｂ…第３のＩＤ電極を構成するくし型電極 １４ａ，１４ｂ…第１のＩＤ電極を構成するくし型電極 １５ａ，１５ｂ…反射器 ３１…ＳＡＷ共振子フィルタ装置 ３２，３３…縦結合型ＳＡＷ共振子フィルタ ３４…圧電基板 ４２ａ，４２ｂ…第２のＩＤ電極を構成するくし型電極 ４３ａ，４３ｂ…第３のＩＤ電極を構成するくし型電極 ４４ａ，４４ｂ…第１のＩＤ電極を構成するくし型電極 ４５ａ，４５ｂ…反射器 ５１…ＳＡＷ共振子フィルタ ５２…圧電基板 ５３〜５８…ＩＤ電極 ５９，６０…反射器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板もしくは基板上に圧電薄膜を形
   成してなる圧電性基板と、 前記圧電基板上にもしくは前記圧電薄膜に接するように
   形成された第１〜第３のインターデジタル電極とを備
   え、 前記第２，第３のインターデジタル電極は、前記第１の
   インターデジタル電極により励受信される表面波の伝搬
   方向において、前記第１のインターデジタル電極の両側
   に形成されており、 前記第１〜第３のインターデジタル電極の設けられてい
   る領域の表面波伝搬方向両側に形成された第１，第２の
   反射器をさらに備え、 前記第１〜第３のインターデジタル電極のそれぞれは、
   １以上の電極指を有する一対のくし型電極からなり、 最も近接し合っている第１のインターデジタル電極の電
   極指と第２のインターデジタル電極の電極指との中心間
   距離Ｌ₁ と、最も近接し合っている第１のインターデジ
   タル電極の電極指と第３のインターデジタル電極の電極
   指との中心間距離Ｌ₂ とが異ならされており、前記第
   １，第２の反射器が、表面波伝搬方向と直交するように
   配置された複数本の電極指を有し、該反射器の電極指ピ
   ッチで決まる表面波の波長をλとしたときに、 前記中心間距離Ｌ₁ が、式（１） 【数１】 の関係を満たし、前記中心間距離Ｌ₂ が、式（２） 【数２】 の関係を満たし、かつ前記中心間距離Ｌ₁ と中心間距離
   Ｌ₂ とが、下記の式（３） 【数３】 を満たすように設定されている、縦結合型弾性表面波共
   振子フィルタ。
2. 【請求項２】 圧電基板もしくは基板上に圧電薄膜を形
   成してなる圧電性基板と、 前記圧電基板上に、もしくは前記圧電薄膜に接するよう
   に形成された第１〜第Ｘ（Ｘは４以上の整数）のインタ
   ーデジタル電極とを備え、 前記第２〜第Ｘのインターデジタル電極は、前記第１の
   インターデジタル電極により励受信される表面波の伝搬
   方向に沿って形成されており、 前記第１〜第Ｘのインターデジタル電極の設けられてい
   る領域の表面波伝搬方向両側に形成された第１，第２の
   反射器をさらに備え、 前記インターデジタル電極のそれぞれは、１以上の電極
   指を有する一対のくし型電極からなり、 隣接するインターデジタル電極間の最も近接し合ってい
   る電極指間の中心間距離を、Ｌ₁ ，Ｌ₂ …Ｌ_X-1 とした
   とき、前記中心間距離が、 【数４】 の関係を満たし（但し、ｉは１以上、Ｘ／２以下の整
   数、ｊは１以上、Ｘ／２未満の整数）、 前記反射器の電極ピッチで決まる表面波の波長をλとし
   たときに、前記中心間距離Ｌ_S 、Ｌ_A が、 【数５】 の関係を満たすか、あるいは、 【数６】 の関係を満たし、かつ前記中心間距離Ｌ_S と中心間距離
   Ｌ_A とが、下記の式（１０） 【数７】 を満たすように設定されている、多電極型の縦結合弾性
   表面波共振子フィルタ。
3. 【請求項３】 １つの基板上に、請求項１または２に記
   載の縦結合型弾性表面波共振子フィルタが複数形成され
   ており、該複数の縦結合型弾性表面波共振子フィルタが
   縦続接続されている、弾性表面波共振子フィルタ装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の縦結合型弾性
   表面波共振子フィルタの前記圧電基板もしくは圧電性基
   板上に、さらに縦結合型弾性表面波共振子フィルタ、横
   結合型弾性表面波共振子フィルタ、及び弾性表面波共振
   子を用いたトラップのうち少なくとも１つの素子が構成
   されており、かつ前記請求項１または２に記載の縦結合
   型弾性表面波共振子フィルタに電気的に接続されてい
   る、弾性表面波共振子フィルタ装置。