JPH09321567A - 共振器型sawフィルタ - Google Patents

共振器型sawフィルタ

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JPH09321567A
JPH09321567A JP13383596A JP13383596A JPH09321567A JP H09321567 A JPH09321567 A JP H09321567A JP 13383596 A JP13383596 A JP 13383596A JP 13383596 A JP13383596 A JP 13383596A JP H09321567 A JPH09321567 A JP H09321567A
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JP
Japan
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electrode
electrodes
saw filter
electrode group
fingers
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JP13383596A
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Hiroshi Izumiya
浩 出水屋
Kenji Noguchi
賢治 野口
Koji Sano
浩治 佐野
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SWCC Corp
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Showa Electric Wire and Cable Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通過帯域幅を広帯域化させると共にリップル
成分を減少させ、設計の自由度を増加させたSAWフィ
ルタを提供する。 【解決手段】 圧電材料からなる基板の表面の中央部に
第1の電極群を配し、その両側に第2の電極群を配し、
これらの第2の電極群の両外側に第3の電極群を配した
共振器型SAWフィルタにおいて、前記各電極群の電極
指のピッチを異なる構成としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の通信用機器
などで用いられる共振器型のSAWフィルタ(弾性表面
波フィルタ)において、挿入損失が小さく、かつ通過帯
域幅を広帯域化させた共振器型SAWフィルタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波帯の各種の通信用機器や計測
用機器などにおいては、圧電材料の表面に沿って伝搬す
る弾性波を利用した共振器型SAWフィルタが広く用い
られている。一般に、共振器型SAWフィルタには、入
力電極および出力電極が各1個で、それらの外側に2個
の反射電極を配置したA型SAWフィルタと、入力電極
が1個、出力電極が2個で、それらの外側に2個の反射
電極を配置したB型SAWフィルタがある。A型SAW
フィルタとB型SAWフィルタとを比較すると、B型の
方が挿入損失が小さく、結果的に搬送波対雑音比(C/
N比)がよいことが知られている。また、通過帯域幅を
広帯域化させたい場合には、各電極における電極指の対
数を減らせばよいが、このようにすると、それに比例し
て挿入損失が大きくなるため、実用的でない。そこで、
A型SAWフィルタにおいては、特開平8−8690号
公報などに示すように、入力電極と出力電極の電極指ピ
ッチを異ならせることにより、広帯域化を図る試みがな
されている。
【0003】本特許出願人は、この技術を挿入損失の小
さいB型SAWフィルタに適用することにつき検討を行
ってきたが、所期の帯域特性を得ることはできなかっ
た。すなわち、図2は、入力電極、出力電極および反射
電極にソリッド電極を用いたB型SAWフィルタにおけ
る挿入損失の周波数特性を示すもので、曲線1は各電極
の電極指ピッチを全て等しくした場合の特性を示し、曲
線2は入力電極と出力電極の電極指ピッチを異ならせた
場合の特性を示す。この場合、中心周波数F0 は802
MHz、曲線1の帯域幅W1 は3.925MHz、曲線
2の帯域幅W2 は4.248MHzであった。このよう
に、入力電極と出力電極の電極指ピッチを異ならせた場
合には、周波数帯域幅は若干広がるが、その値は僅かで
あり、また通過帯域における遷移域と通過帯域を含むフ
ィルタ特性が、中心周波数F0 を中心にして低域(L)
側と高域(H)側とで非対称であることが分かった。し
たがって、入力電極と出力電極の電極指ピッチを異なら
せただけでは十分な広帯域化を図ることは困難であり、
設計の自由度が低いことが判明した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】SAWフィルタとして
理想的な特性は次の通りである。 (1) 挿入損失が小さく、かつ広帯域化できること。 (2) 遷移域と通過帯域を含むフィルタ特性が、中心
周波数F0 を中心にして低域側と高域側とで対称である
こと。 (3) 通過帯域内の波形がフラット(リップルが少な
い)であること。 (4) 実用的には設計の自由度が大きいこと。 本発明は、このような特性を満たす共振器型SAWフィ
ルタを提供することを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の共振器型SAW
フィルタは、圧電材料からなる基板の表面の中央部に第
1の電極群を配し、その両側に第2の電極群を配し、こ
れらの第2の電極群の両外側に第3の電極群を配した共
振器型SAWフィルタにおいて、前記各電極群の電極指
のピッチを異なる構成としたことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において、基板としては、
水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの圧
電単結晶材料の他、各種の圧電セラミックス材料が使用
される。これらの圧電材料からなる基板の表面にアルミ
ニウムや金などの導電材料を蒸着し、これをフォトリソ
グラフィや電子線リソグラフィ、あるいはX線リソグラ
フィなどの手法を用いてエッチング加工し、入力電極、
出力電極および反射電極を形成する。第1の電極群を入
力電極に、第2の電極群を出力電極に、第3の電極群を
反射電極にそれぞれ設定し、入力電極と出力電極は、弾
性表面波の進行方向と直交するようにそれぞれ並列配置
した多数本の電極指と、それらを1本おき(ソリッド電
極の場合)、または2本おき(スプリット電極の場合)
に交互に連結した電極構造(すだれ電極)とすることが
できる。また、反射電極は、弾性表面波の進行方向と直
交するようにそれぞれ並列配置した多数本の電極指の
み、あるいは各電極指とそれらの両端を短絡する短絡電
極とから構成することができる。これらの場合、入力電
極、出力電極および反射電極の各電極における電極指の
ピッチ、すなわちライン幅およびスペース幅は、各電極
ごとに寸法を変えられ、中心周波数が異なるように設計
される。なお、2個の反射電極における電極指のピッチ
と中心周波数は等しく設計される。
【0007】本発明においては、請求項2に示すよう
に、第2の電極群を並列接続しておくことにより、第1
の電極群から両側に伝搬する弾性表面波を有効に利用す
ることができ、SAWフィルタの挿入損失を半減させる
ことができる。この場合、第2の電極群の電極指のピッ
チ(中心周波数)は互いに等しく設計されるのは勿論で
ある。本発明においては、請求項3に示すように、第1
の電極群と第2の電極群をそれぞれスプリット電極とす
ることができる。このようにすれば、通過帯域内におけ
るリップル成分を一段と減少させることができる。更
に、請求項4に示すように、第2の電極群の中心周波数
の波長をλとした場合、第1の電極群と、これらに隣接
する第2の電極群との電極間距離Lを0.5×λ〜0.
6×λに設定すれば、フィルタ特性を一段と良好に保つ
ことができる。 更にまた、請求項5に示すように、第
2の電極群の電極指のピッチPAを基準とした場合、第
1の電極群の電極指のピッチPBを「0.99616×
PA〜0.99871×PA」とし、かつ第3の電極群
の電極指のピッチPCを「0.99234×PA〜0.
99743×PA」に設定すれば、フィルタ特性を一段
と良好に保つことができる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明のSAWフィルタの実施例を概念
的に示すもので、水晶やニオブ酸リチウムなどの基板1
0の表面には、アルミニウムや金などの導電材料を真空
蒸着し、これをフォトリソグラフィなどの手法によりす
だれ状電極に加工し、第1の電極群として入力電極2
0、第2の電極群として出力電極30、および第3の電
極群として反射電極40がそれぞれ形成されている。基
板10の中央に形成された入力電極20は、百数十対の
電極指21を、基板10の長さ方向に直角方向にピッチ
1.046μm程度の間隔で配列し、これらの電極指2
1の各一端をバスバー電極22,23のいずれかに交互
に連結した形状である。2個の出力電極30は、入力電
極20の両側に等しい間隔Lをおいて配置されている
が、これらの出力電極30はそれぞれ百対程度の電極指
31を、基板10の長さ方向に直角方向にピッチ1.0
48μm程度の間隔で配列し、これらの電極指31の各
一端をバスバー電極32,33のいずれかに交互に連結
した形状である。
【0009】2個の反射電極40は、出力電極30の両
側に等しい間隔をおいて配置されているが、これらの反
射電極40は、それぞれ数十本程度の電極指41を、基
板1の長さ方向に直角方向にピッチ1μm程度の間隔で
配列し、これらの電極指41の両端を短絡電極42,4
3で短絡して構成されている。なお、上記において、電
極指の対とは、一方のバスバー電極に連結された1本の
電極指と、それに隣接し、他方のバスバー電極に連結さ
れた1本の電極指をもって一対と言い、また、電極指の
ピッチとは、電極指の幅を言うものとする。上述のよう
に、本発明のSAWフィルタは、入力電極20、出力電
極30および反射電極40の電極指のピッチを互いに異
ならせており、これにより広帯域化が図られると共に、
他の特性も向上している。すなわち、図3は上記実施例
における特性を示すもので、同図中の曲線3と曲線1お
よび曲線2(図2中の曲線1および曲線2と同じ)とを
対比すれば明らかなように、曲線3の場合(入力電極2
0、出力電極30および反射電極40の電極指のピッチ
を互いに異ならせた場合)には、帯域幅W3 は5.32
3MHzまで広帯域化されており、設計の自由度が大き
くなっている。また遷移域と通過帯域を含むフィルタ特
性が中心周波数F0 (802MHz)を中心にして低域
側(L)と高域側(H)がほぼ対称波形になり、しかも
曲線1や曲線2の場合に見られた低域側の遷移域Bは消
失し、フィルタ特性が向上している。
【0010】ところで、図1の実施例では、通過帯域内
にかなりのリップルが見られる。この程度のリップルが
あっても実用できる場合は多いが、リップルをより低減
させることが要請される場合には、図4に示すように、
入力電極20および出力電極30としてスプリット電極
を使用するのがよい。この実施例においては、基板10
の中央に形成された入力電極20は百数十対の電極指2
1の各一端を2本おきにバスバー電極22,23のいず
れかに交互に連結されており、入力電極20の両側に等
しい間隔をおいて配置された2個の出力電極30は、そ
れぞれ百対程度の電極指31の各一端を2本おきにバス
バー電極32,33のいずれかに交互に連結して構成さ
れている。また、出力電極30の両側に等しい間隔をお
いて配置された2個の反射電極40は、それぞれ数十本
程度の電極指41の両端を短絡電極42,43で短絡し
て構成されている。これらの入力電極20と出力電極3
0と反射電極40は、電極指のピッチを電極毎に異なら
せてある。因みに、図5中の曲線4は、入力電極20、
出力電極30および反射電極40の電極指のピッチを全
て等しくし、入力電極20と出力電極30としてスプリ
ット電極を用いた場合の特性を示すものであるが、この
場合には、通過帯域内の高周波側の肩(A部分)が下が
って帯域幅を狭くするため、帯域幅は5.4MHz程度
しかとれず、低周波側の遷移域(B部分)も歪んでい
て、遮断特性は十分ではない。
【0011】これに対して、上述のように電極指のピッ
チを電極毎に異ならせ、かつ入力電極20と出力電極3
0をスプリット電極で構成した共振器型SAWフィルタ
においては、図6の曲線5に示すように、通過帯域内に
おけるリップルが大幅に減少しており、また、高域側で
の落込みがなくなり、帯域幅も6.9MHzに拡大して
おり、低域側の遮断特性も改善されている。なお、図5
および図6中における曲線6は入力電極の周波数特性を
示し、曲線7は出力電極と反射電極を合わせた周波数特
性を示している。上述のように、本発明によれば、通過
帯域幅が広帯域化すると共に、遷移域の遮断特性も改善
され、通過帯域内においても、リップル成分を減少させ
ることができる。また、上記実施例のように、入力電極
または出力電極の両側に出力電極または入力電極を1個
ずつ配置した場合には、それらを並列接続することによ
り挿入損失を半減させることができる。
【0012】ところで、図1や図4に示す共振器型SA
Wフィルタでは、入力電極(第1の電極群)20と出力
電極(第2の電極群)30の電極指のピッチPB,PA
が異なるため、フィルタ特性(出力波形)は、入力電極
20と出力電極30との電極間距離Lに依存している。
図7は出力電極30の電極指のピッチPA(中心周波
数)の波長λに対して、入力電極20と出力電極30の
電極間距離Lを、0.3×λ〜0.7×λの範囲で変え
た場合の特性を示すもので、曲線1は0.3×λの場合
を、曲線2は0.5×λの場合を、曲線3は0.55×
λの場合を、曲線4は0.6×λの場合を、曲線5は
0.7×λの場合を示す。これらの曲線群から明らかな
ように、曲線1の0.3×λと曲線5の0.7×λの時
の特性は、通過帯域内のリップルが大きく不適であり、
曲線2〜4の0.4×λ〜0.6×λの特性が好ましい
範囲であると判断できる。
【0013】図8と図9は、図1および図4に示す共振
器型SAWフィルタの出力電極30の電極指ピッチPA
を基準に、入力電極20の電極指のピッチPBと反射電
極40の電極指ピッチPCを変化させた場合の特性図で
ある。図8の曲線1〜5は出力電極30の電極指ピッチ
PAに対して、入力電極20の電極指のピッチPBを
「1×PA〜0.99488×PA」の範囲で変化させ
た場合の特性を示すもので、曲線1(1×PA)と曲線
5(0.99488×PA)は通過帯域内のリップルが
大きく不適であるが、曲線2〜4(0.99616×P
A〜0.99871×PA)の範囲はリップルが小さ
く、好ましいことが分かる。また、図9の曲線1〜5は
出力電極30の電極指ピッチPAに対して、反射電極4
0の電極指のピッチPCを「1×PA〜0.98982
×PA」の範囲で変化させた場合の特性を示すもので、
曲線1(1×PA)と曲線5(0.98982×PA)
は通過帯域内のリップルが大きく不適であるが、曲線2
〜4(0.99234×PA〜0.99743×PA)
の範囲はリップルが小さく、好ましいことが分かる。
【0014】なお、以上の説明においては、出力電極の
中心周波数に対して、入力電極および反射器の中心周波
数を若干増加させた例につき述べたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、出力電極に対して、入力電極
および反射器の中心周波数を減少させてもよく、またそ
れらの増減の幅も上述の例に限定されないことは勿論で
ある。また、本発明においては、各実施例における入力
電極と出力電極を入替えても同様の特性を得ることがで
きる。
【0015】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、通過帯
域幅が広帯域化すると共に、遷移域の遮断特性も改善さ
れ、また通過帯域内においても、リップル成分を減少さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の共振器型SAWフィルタの実施例を
概念的に示す説明図。
【図2】 従来の共振器型SAWフィルタにおける挿入
損失の周波数特性を例示するグラフ。
【図3】 図1の共振器型SAWフィルタにおける挿入
損失の周波数特性を例示するグラフ。
【図4】 本発明の共振器型SAWフィルタの他の実施
例を概念的に示す説明図。
【図5】 従来の共振器型SAWフィルタにおいて、入
力電極と出力電極にスプリット電極を採用した場合の挿
入損失の周波数特性を例示するグラフ。
【図6】 図4の共振器型SAWフィルタの挿入損失の
周波数特性を例示するグラフ。
【図7】 共振器型SAWフィルタにおいて、入力電極
と出力電極の電極間距離Lを変えた場合の挿入損失の周
波数特性を例示するグラフ。
【図8】 共振器型SAWフィルタにおいて、出力電極
の電極指ピッチPAに対して、入力電極の電極指のピッ
チPBを変化させた場合の挿入損失の周波数特性を例示
するグラフ。
【図9】 共振器型SAWフィルタにおいて、出力電極
の電極指ピッチPAに対して、反射電極の電極指のピッ
チPCを変化させた場合の挿入損失の周波数特性を例示
するグラフ。
【符号の説明】
10……基板 20……入力電極 30……出力電極 40……反射電極 21,31,41……電極指 22,23,32,33……バスバー電極 42,43……短絡電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電材料からなる基板の表面の中央部に
    第1の電極群を配し、その両側に第2の電極群を配し、
    これらの第2の電極群の両外側に第3の電極群を配した
    共振器型SAWフィルタにおいて、前記各電極群の電極
    指のピッチを異なる構成としたことを特徴とする共振器
    型SAWフィルタ。
  2. 【請求項2】 第2の電極群は並列接続されていること
    を特徴とする請求項1に記載の共振器型SAWフィル
    タ。
  3. 【請求項3】 第1の電極群および第2の電極群はスプ
    リット電極構造であることを特徴とする請求項1または
    2に記載の共振器型SAWフィルタ。
  4. 【請求項4】 第2の電極群の中心周波数の波長をλと
    した場合、第1の電極群と、これに隣接する第2の電極
    群との電極間距離Lを0.5×λ〜0.6×λとしたこ
    とを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載
    の共振器型SAWフィルタ。
  5. 【請求項5】 第2の電極群の電極指のピッチPAを基
    準とした場合、第1の電極群の電極指のピッチPBを
    「0.99616×PA〜0.99871×PA」と
    し、かつ第3の電極群の電極指のピッチPCを「0.9
    9234×PA〜0.99743×PA」に設定したこ
    とを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載
    の共振器型SAWフィルタ。
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