JPH10200374A

JPH10200374A - 弾性表面波フィルタおよび通過周波数帯域の形成方法

Info

Publication number: JPH10200374A
Application number: JP490897A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ichikawa; 聡市川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-07-31
Anticipated expiration: 2017-01-14
Also published as: JP3688419B2

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数特性の経時的な変化が小さく、信頼性
の高い弾性表面波フィルタを提供する。【解決手段】入出力端子間の信号伝送線路に直列に間
挿した第１の弾性表面波共振子１１の第１のＩＤＴ１３
の最端部の電極指１３ａと、この電極指１３ａと隣接す
る反射器１４の電極指１４ａとの中心間距離Ｐ₁とし、
信号伝送線路と基準電位との間に第１の弾性表面波共振
子１１と並列に間挿した第２の弾性表面波共振子１２の
第２のＩＤＴ１５の最端部の電極指１５ａと、この電極
指１５ａと隣接する反射器１６の電極指１６ａとの中心
間距離をＰ₂とし、Ｐ₁とＰ₂とを調節することにより
周波数特性を制御する。Ｐ₁、Ｐ₂は挿入損失、共振効
率で最適化した値に限らず、周波数特性を重視して設定
されており、不要なスプリアスの誘発を抑制し、設計の
自由度を大きく向上した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波フィルタ
に関し、特に複数の弾性表面波共振子を組み合わせて構
成した弾性表面波フィルタに関する。また本発明は特に
移動体通信に用いられる弾性表面波フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信分野の発展はめざまし
く、様々なシステムが開発されている。これらの移動体
通信システムに用いられている通信機器の小型化に伴っ
て、使用される電子部品もその小型化が求められてい
る。

【０００３】通信機器の性能を左右する電子部品のひと
つにフィルタがある。移動体通信機器に用いる際に求め
られるフィルタ特性は、低損失、広帯域、急峻な帯域外
減衰特性である。一般的に、弾性表面波フィルタはこの
ような要求を満足する電子部品であるため、近年、移動
体通信機器に多く用いられている。

【０００４】しかし、弾性表面波フィルタは電気信号を
弾性表面波という機械的なエネルギーに変換した後、再
び電気信号に変換するといった動作原理から、挿入損失
が大きいという課題を有し、低損失化を実現するために
様々な方式が提案、検討されている。例えば、一方向性
のフィルタや、複数のＩＤΤ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔ
ａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を組み合わせたＩＩＤＴ方
式、共振特性を利用した共振子型フィルタや、ラダー型
フィルタ等がある。特に移動体通信機器では、通信機器
の小型化という観点より、複雑なチューニング回路を必
要とせず、フィルタそのものが小型である共振特性を利
用した共振子型フィルタや、複数の１ポート型弾性表面
波共振子を直列・並列に組み合わせたラダー型フィルタ
が主流となっている。また、最近では共振子型フィルタ
とラダー型フィルタ双方の利点を活かした共振子型フィ
ルタとラダー型フィルタとを組み合わせた複合型のフィ
ルタも提案されている。

【０００５】従来、１ポート型弾性表面波共振子を利用
したラダー型フィルタや、共振子型フィルタとラダー型
フィルタとの複合型フィルタに用いられる１ポート型弾
性表面波共振子では、この弾性表面波共振子のΙＤΤの
最端部の電極指の中心から、この電極指と対向する反射
器（グレーティング状反射器）最端部の電極指の中心ま
で距離Ρは、ＩＤＴの励振する弾性表面波の波長λで規
格化されており、用いる圧電性基板にとって最も挿入損
失が小さくなるように固定されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、共振子
型フィルタや１ポート型弾性表面波共振子を直列、並列
に接続しているラダー型およびその複合型のフィルタ等
の共振特性を利用したフィルタでは広帯域で低損失なフ
ィルタを比較的容易に作成することができるが、その特
性はフィルタが有している反射器の反射特性とΙＤＴを
構成している電極指の本数に依存するために、設計の自
由度が小さく所望のフィル夕特性を得ることが困難であ
るという問題がある。

【０００７】従来、所望の特性を得るためには、共振子
フィルタの場合、共振子の対数を変えたり、ＩＤＴの周
波数と反射器の周波数とを変えるといった手段がとられ
ており、またラダー型フィルタの場合、直列共振子のＩ
ＤＴと並列共振子のＩＤＴが有する容量の比を調節する
ことによって設計の自由度を上げていた。しかしなが
ら、フィルタの入出力インピーダンスが制限されること
の多い移動体通信用フィルタでは、これらの手法でフィ
ルタの特性を向上し、また設計の自由度を向上すること
には限界があった。

【０００８】また、１ポート型弾性表面波共振子を用い
るラダー型フィルタや共振子型フィルタとラダー型フィ
ルタの複合型フィルタでは、１ポート型弾性表面波共振
子に生じる高次の縦モードや横モードによるスプリアス
が構成したフィルタの帯域内特性に悪影響を及ぼし、フ
ィルタの平坦性が阻害したり、最悪の場合このスプリア
スがノッチとして現れてしまうために、必要な帯域幅を
確保できないといった問題が生じている。

【０００９】通常の１ポート型弾性表面波共振子では、
これら高次モードのスプリアスを抑制するために次の２
つの手法を用いている。

【００１０】縦モードによるスプリアスの抑圧には、Ｉ
ＤＴと反射器のピッチを変えること、すなわちＩＤＴと
反射器の周波数の関係を調節することにより、発生する
高次モードスプリアスの周波数が共振効率の低下する周
波数になるようにしている。しかし、１ポート型弾性表
面波共振子の基本的特性は反射器のストップバンドの幅
とその特性により制限されるため、ＩＤΤと反射器のピ
ッチを変える方法には限界があり、ＩＤＴの周波数が反
射器のストップバンド内にはいる範囲内でしか制御する
ことができないという問題がある。

【００１１】また、横モードによるスプリアスの抑制に
は、ΙＤＴを構成している電極指の交差幅を、ＩＤＴ内
の互いに交差する櫛歯状電極指１組ずつ変化させるとい
った、ΙＤＴ内での弾性表面波の励振強度で制御する方
法（いわゆるアポダイズによる重み付け方式）が一般的
であるが、この方式では１ポート型弾性表面波共振子の
開口長が、前述の重み付け方式を採用しなかった場合と
比べて大きくなること、また１ポート型弾性表面波共振
子自体の挿人損失が大きくなるといった問題がある。こ
のため、移動体通信用弾性表面波フィルタで用いられる
ラダー型フィルタや共振子型フィルタとラダー型フィル
タの複合型フィルタにこの方法を適用することは困難で
ある。

【００１２】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものである。すなわち本発明は、通過周波数
帯域が広く、かつ低損失な弾性表面波フィルタを提供す
ることを目的とする。また本発明は、特に移動体通信に
用いられる通過周波数帯域が広く、かつ低損失なＲＦ用
弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。

【００１３】さらに本発明は、移動体通信用途に適した
特性を有するだけでなく、設計の自由度の高い弾性表面
波フィルタを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波フィ
ルタは、圧電性基板と、この圧電性基板上で入出力端子
を接続する信号伝送線路上に直列に配設され、第１のＩ
ＤＴと、この第１のＩＤＴの弾性表面波の励振方向に第
１のＩＤＴを挟むように配設された第１の反射器とを有
し、互いに隣接する第１のＩＤＴの電極指と第１の反射
器の電極指との中心間距離がＰ₁であるような第１の弾
性表面波共振子と、前記圧電性基板上で、前記信号伝送
線路と基準電位との間に第１の弾性表面波共振子と並列
に接続して形成され、第２のＩＤＴと、この第２のＩＤ
Ｔの弾性表面波の励振方向に第２のＩＤＴを挟むように
配設された第２の反射器とを有し、互いに隣接する第２
のＩＤＴの電極指と第２の反射器の電極指との中心間距
離がＰ₂（Ｐ₁≠Ｐ₂）であるような第２の弾性表面波
共振子とを具備したことを特徴とする。

【００１５】本発明の弾性表面波フィルタが備える弾性
表面波共振子は、第１の弾性表面波共振子、第２の弾性
表面波共振子それぞれ１個ずつに限ることなく、第１の
弾性表面波共振子または第２の弾性表面波共振子を多段
に接続するようにしてもよい。また、第１の弾性表面波
共振子、第２の弾性表面波共振子の以外にも、これらと
は構成の異なる弾性表面波共振子、弾性表面波フィルタ
などを接続するようにしてもよい。

【００１６】第１の弾性表面波共振子と第２の弾性表面
波共振子とは、第１の弾性表面波共振子の互いに隣接す
る第１のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極指との中
心間距離Ｐ₁を、第１のＩＤＴが励振する弾性表面波の
波長をλ₁としたとき、 Ρ₁＝｛（４／８）×ｎ×λ｝（ｎは１以上の整数）を満たすとともに、第２の弾性表面波共振子の互いに隣
接する第２のＩＤＴの電極指と第２の反射器の電極指と
の中心間距離Ｐ₂を、第２のＩＤＴが励振する弾性表面
波の波長をλ₂としたときＰ₂＝｛（１／８）×（４ｎ−１）×λ｝（ｎは１以
上の整数）を満たすように設定するようにしてもよい。本発明の弾
性表面波フィルタにおいて、信号伝送線路に直列に間挿
された弾性表面波共振子のうち、少なくとも１個が第１
の弾性表面波共振子であればよく、また、並列に接続さ
れた弾性表面波共振子のうち、少なくとも１個が第２の
弾性表面波共振子であればよい。

【００１７】同様に、第１の弾性表面波共振子と第２の
弾性表面波共振子とは、第１の弾性表面波共振子の互い
に隣接する第１のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極
指との中心間距離Ｐ₁を、第１のＩＤＴが励振する弾性
表面波の波長をλ₁としたとき、 Ρ₁＝｛（１／８）×（４ｎ−１）×λ｝（ｎは１以
上の整数）を満たすとともに、第２の弾性表面波共振子の互いに隣
接する第２のＩＤＴの電極指と第２の反射器の電極指と
の中心間距離Ｐ₂を、第２のＩＤＴが励振する弾性表面
波の波長をλ₂としたときＰ₂＝｛（４／８）×ｎ×λ｝（ｎは１以上の整数）を満たすように設定するようにしてもよい。同様に、本
発明の弾性表面波フィルタにおいては、直列椀に間挿さ
れた弾性表面波共振子のうち、少なくとも１個が第１の
弾性表面波共振子であればよく、また、並列椀に接続さ
れた弾性表面波共振子のうち、少なくとも１個が第２の
弾性表面波共振子であればよい。

【００１８】さらに、第１の弾性表面波共振子の共振周
波数をｆr1、反共振周波数をｆar1とし、第２の弾性表
面波共振子の共振周波数をｆr2、反共振周波数をｆar2
としたとき、ｆr2＜ｆar1 であり、かつｆr1とｆar2 と
はほぼ等しくなるように設定するようにしてもよい。

【００１９】本発明の通過周波数帯域の形成方法は、第
１のＩＤＴと、この第１のＩＤＴの弾性表面波の励振方
向に第１のＩＤＴを挟むように配設された第１の反射器
とを有し、互いに隣接する第１のＩＤＴの電極指と第１
の反射器の電極指との中心間距離がＰ₁であるような第
１の弾性表面波共振子を、圧電性基板上で入出力端子を
接続する信号伝送線路上に直列に間挿するとともに、第
２のＩＤＴと、この第２のＩＤＴの弾性表面波の励振方
向に第２のＩＤＴを挟むように配設された第２の反射器
とを有し、互いに隣接する第２のＩＤＴの電極指と第２
の反射器の電極指との中心間距離がＰ₂（Ｐ₁≠Ｐ₂）
であるような第２の弾性表面波共振子とを、前記圧電性
基板上で、前記信号伝送線路と基準電位との間に第１の
弾性表面波共振子と並列に間挿することを特徴とする。

【００２０】第１の弾性表面波共振子と第２の弾性表面
波共振子とは、第１の弾性表面波共振子の互いに隣接す
る第１のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極指との中
心間距離Ｐ₁を、第１のＩＤＴが励振する弾性表面波の
波長をλ₁としたとき、 Ρ₁＝｛（４／８）×ｎ×λ｝（ｎは１以上の整数）を満たすとともに、第２の弾性表面波共振子の互いに隣
接する第２のＩＤＴの電極指と第２の反射器の電極指と
の中心間距離Ｐ₂を、第２のＩＤＴが励振する弾性表面
波の波長をλ₂としたときＰ₂＝｛（１／８）×（４ｎ−１）×λ｝（ｎは１以
上の整数）を満たすように設定するようにしてもよい。

【００２１】同様に、第１の弾性表面波共振子と第２の
弾性表面波共振子とは、第１の弾性表面波共振子の互い
に隣接する第１のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極
指との中心間距離Ｐ₁を、第１のＩＤＴが励振する弾性
表面波の波長をλ₁としたとき、 Ρ₁＝｛（１／８）×（４ｎ−１）×λ｝（ｎは１以
上の整数）を満たすとともに、第２の弾性表面波共振子の互いに隣
接する第２のＩＤＴの電極指と第２の反射器の電極指と
の中心間距離Ｐ₂を、第２のＩＤＴが励振する弾性表面
波の波長をλ₂としたときＰ₂＝｛（４／８）×ｎ×λ｝（ｎは１以上の整数）を満たすように設定するようにしてもよい。

【００２２】さらに、第１の弾性表面波共振子の共振周
波数をｆr1、反共振周波数をｆar1とし、第２の弾性表
面波共振子の共振周波数をｆr2、反共振周波数をｆar2
としたとき、ｆar2 ＜ｆar1 であり、かつｆr1 とｆr2
とがほぼ等しくなるように設定するようにしてもよ
い。

【００２３】すなわち本発明の弾性表面波フィルタは、
圧電性基板上に、導体薄膜からなる櫛歯型電極を互いに
交差させてなるインターディジタル変換器（IDT:Inter
Digital Transducer）と、このＩＤＴの励振する弾性表
面波の励振方向に、ＩＤＴを挟み込むように配設された
導体薄膜からなるグレーティング（周期摂動回路）状の
反射器とを有する弾性表面波共振子を、複数個圧電性基
板上に接続した弾性表面波フィルタであって、ＩＤＴに
よって励振される弾性表面波の波長（λ）で規格化され
た弾性表面波共振子のＩＤＴの最端部の電極指と、この
電極指と対向する反射器の電極指との中心間距離をＰと
したとき、少なくとも１個の弾性表面波共振子のＰの値
は、他の弾性表面波共振子のＰの値と異なるものであ
る。

【００２４】つまり本発明の弾性表面波フィルタは、共
振効率・挿入損失よりも周波数特性を重視したものであ
る。従来の移動体通信用弾性表面波フィルタに用いられ
ていた１ポート型弾性表面波共振子のＩＤＴの端部の電
極指の中心から、この電極指と対向する反射器端部の反
射器の中心までのλで規格化された距離Ρが、挿入損失
に固執するあまり、用いる圧電性基板にとって損失が最
も小さくなるような値で固定してあり、自ら設計自由度
を低く拘束していた。

【００２５】前述した課題を解決するために本発明の弾
性表面波フィルタにおいては、ΙＤＴの最端部の電極指
の中心から、この電極指と対向する反射器の最端部の反
射器の中心までの、弾性表面波共振子のＩＤＴの励振す
る弾性表面波の波長λで規格化された中心間距離Ρが異
なる複数の１ポート型弾性表面波共振子を少なくとも１
個備えたものである。そして、このようなΙＤＴの最端
部の電極指と、この電極指と対向する反射器の最端部の
電極指との中心間距離Ｐが異なる複数の弾性表面波共振
子を、弾性表面波フィルタの入出力端子間に直列および
並列に間挿することにより、通過周波数帯域が広く、帯
域外減衰特性が急峻で、挿入損失が小さい弾性表面波フ
ィルタを構成することができる。

【００２６】このような本発明の弾性表面波フィルタ
は、ΙＤＴの最端部の電極指と、この電極指と対向する
反射器の最端部の電極指との中心間距離Ｐを調節するこ
とにより、所望の周波数にトラップを形成することがで
き、設計の自由度が大きく向上する。このことは、同一
構成の弾性表面波フィルタにおいて、比較的限定の少な
いパラメータを変化させることにより、様々な用途の弾
性表面波フィルタを提供できることを意味する。

【００２７】一般に、１ポート型弾性表面波共振子の特
性はΙＤＴの対数、ＩＤΤと反射器の周波数の関係に依
存している。しかしながら、先に述べたようにＩＤΤ
の対数による弾性表面波共振子の特性制御はフィルタの
インピーダンスにより制限される。また、ＩＤＴと反射
器の周波数を制御する方法も反射器のストップバンドの
幅により制限されることになる。

【００２８】一方、従来の弾性表面波フィルタでは、Ｉ
ＤＴと反射器との距離は、ＩＤＴの励振する弾性表面波
の波長λで規格化されており、用いる圧電性基板にとっ
て最も挿入損失が小さくなるように固定されている。し
かしながら、ＩＤＴと反射器との距離Ｐは前述のような
制限を受けることはない。したがって、距離Ｐを変化さ
せることにより、限られた設計パラメータ内で１ポート
型弾性表面波共振子の特性は制御される。

【００２９】通常の１ポート型弾性表面波共振子のＩＤ
Ｔの端部の電極指の中心から対面する反射器端部の反射
器の中心までの距離Ρは基板の種類によって異なるが、
もっとも挿入損失の少ないλ／２の倍数、もしくはλ／
２の倍数よりλ／８を引いたものどちらか一方が選択さ
れる。これは、反射器による弾性表面波の反射源には電
気的なものと音響的なものとがあり、電気的な反射はλ
／２の倍数が、音響的な反射はλ／２の倍数よりλ／８
を引いたものが最も共振効率がよいため、圧電性基板の
有している反射源が電気的なものが支配的な場合と、音
響的なものが支配的な場合とにより選択している。

【００３０】しかしながら、移動体通信用の弾性表面波
フィルタを構成する１ポート型弾性表面波共振子におい
ては、従来のように、必ずしもこれらの代表的なΡの値
を選択する必要はない。すなわち、ＩＤＴと反射器との
距離Ρを共振効率で最適化した場合、反射器による反射
効率が最大になるため、不必要な高次モードのスプリア
スも誘発しやすいのである。先に述べたように装置の大
きさ、挿入損失、インピーダンスに制限がある移動体通
信用フィルタにおいては、高次モードスプリアスの抑制
手法が限られている。また、移動体通信用弾性表面波フ
ィルタを構成する１ポート型弾性表面波共振子は、共振
点近傍でフィルタの帯域を作成し反共振点近傍で不必要
な周波数を除外するトラップを作成するものである。し
たがって、本発明の弾性表面波フィルタは、共振効率・
挿入損失よりも周波数特性を重視したものであり、ＩＤ
Ｔの最端部の電極指と、この電極指と対向する反射器の
電極指との中心間隔Ｐを変化させている。そして、この
ようなＰを変化させた複数の弾性表面波共振子を組み合
わせて接続して弾性表面波フィルタを構成することによ
り、帯域外減衰特性を急峻にするとともに、弾性表面波
フィルタの設計の自由度を大きく向上したものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の弾性表面波フィル
タについてさらに詳細に説明する。

【００３２】（実施形態１）図１は本発明の弾性表面波
フィルタの構成の１例を模式的に示す図であり、図２は
図１の弾性表面波フィルタの構成の１例を概略的に示す
図である。図３は図２の弾性表面波共振子の一部を拡大
して示す図である。本発明の弾性表面波フィルタは、圧
電性基板上に形成した少なくとも２個の弾性表面波共振
子を有する弾性表面波フィルタであって、第１の弾性表
面波共振子１１の第１のＩＤＴ１３の最端部の電極指１
３ａと、この電極指１３ａと隣接する反射器１４の電極
指１４ａとの中心間距離Ｐ₁と、第２の弾性表面波共振
子１２の第２のＩＤＴ１５の最端部の電極指１５ａと、
この電極指１５ａと隣接する反射器１６の電極指１６ａ
との中心間距離をＰ₂とを調節することにより特性を制
御したものである。

【００３３】例えば第１の弾性表面波共振子１３は、１
個の第１のＩＤＴ１３を１対の反射器１４で挟み込んだ
構造の１ポート型弾性表面波共振子であり、第１のＩＤ
Ｔ１３の最端部の電極指１３ａと、この電極指１３ａと
対向する反射器１４の電極指１４ａとの中心間隔をＰ₁
に設定している（図３（ａ）参照）。一方、第２の弾性
表面波共振子も、１個の第２のＩＤＴ１５を１対の反射
器１６で挟み込んだ構造の弾性表面波共振子であるが、
第２のＩＤＴ１５の最端部の電極指１５ａと、この電極
指１５ａと対向する反射器１６の電極指１６ａとの中心
間隔をＰ₂に設定している（図３（ｂ）参照）。そし
て、このようなＩＤＴの最端部の電極指と、この電極指
と対向する反射器の電極指との中心間隔Ｐを変化させた
複数の弾性表面波共振子を組み合わせて弾性表面波フィ
ルタを構成することにより、帯域外減衰特性を急峻にす
るとともに、弾性表面波フィルタの設計の自由度を大き
く向上することができる。

【００３４】（実施形態２）本発明の弾性表面波フィル
タを、６４°ＹカットΧ伝搬ＬｉＮｂＯ₃基板を用いた
９００ＭＨｚ帯のＲＦフィルタに適用した例について説
明する。

【００３５】図４、図５、図６、図７はＩＤΤ及び反射
器の中心周波数を９００ＭＨｚに設定した１ポート型弾
性表面波共振子を入出力信号経路間に直列に配置したと
きの共振特性を示す図であり、ＩＤΤの最端部の電極指
の中心から、この電極指と対面する反射器の最端部の電
極指の中心までの距離Ρをλ／２から、λ／８ずつ増加
していったときの共振特性の変化を示している。なお、
図４乃至図７に示した共振特性はＰ以外のパラメータを
共通にしてＳｍｉｔｈの等価回路によるシミレーション
で求めたものであり、圧電性基板として６４゜Ｙカット
Χ伝搬のＬｉＮｂＯ₃を用い、この圧電性基板上に５０
対の電極指を有するＩＤＴと、１００本の電極指を有す
る反射器（グレーティング）を、厚さ約２０００オング
ストロームのＡｌ合金で作成した弾性表面波共振子につ
いて求めたものである。図４はＰ＝λ／２に設定した場
合の共振特性を、図５はＰ＝｛（λ／２）＋（λ／
８）｝に設定した場合の共振特性を、図６はＰ＝｛（λ
／２）＋（２λ／８）｝に設定した場合の共振特性を、
図７はＰ＝｛（λ／２）＋（３λ／８）｝に設定した場
合の共振特性をそれぞれ示している。

【００３６】例えば図４はＰの値を従来からＬｉＮｂＯ
₃基板で採用されていたλ／２に設定した弾性表面波共
振子を入出力端子間の直列接続したときの共振特性を示
したものである。この場合、共振点と反共振点のレベル
差は大きく、深いトラップを形成することができるが、
共振点、反共振点の周波数間隔は約２０ＭＨｚあり、急
峻性に欠けるという問題を有する。これを図５、図６、
図７のように、Ρを変化させていくことにより、共振
点、反共振点間に新たなトラップが出現することがわか
る。この場合トラップレベルは浅いものとなるが、急峻
性は向上することができる。

【００３７】図８、図９、図１０、図１１は図４、図
５、図６、図７と同様の１ポート型弾性表面波共振子を
入出力信号経路に対して並列に配置したときの共振特性
を示す図である。図８乃至図１１においても図４乃至図
７と同様に、Ｐを変化させた場合、従来この圧電性基板
で採用されていたΡ＝λ／２の場合（図８）と比較し
て、新たなトラップが出現し、急峻性を変化させること
ができる。

【００３８】図４乃至図７、図８乃至図１１に示したよ
うに弾性表面波共振子を入出力信号経路間に直列、並列
いずれに配置した場合においても、ＩＤΤの最端部の電
極指の中心から、この電極指と対面する反射器の最端部
の電極指の中心までの距離Ｐの値を変化させることによ
り、この１ポート型弾性表面波共振子の特性を大きく変
化させることができる。

【００３９】すなわち、システムにより要求される弾性
表面波フィルタの特性に合わせて、ＩＤΤの最端部の電
極指の中心から、この電極指と対面する反射器の最端部
の電極指の中心までの距離Ｐを変化させた複数の１ポー
ト型弾性表面波共振子を直列、並列に組み合わせて接続
することにより、従来のように特定の値のＰを有する１
ポート型弾性表面波共振子のみで構成されている弾性表
面波フィルタに比べ、設計の自由度を大きく向上するこ
とができる。

【００４０】弾性表面波フィルタの通過帯域に用いる周
波数帯域は、直列配置の場合は最小損失点より低域側に
なり、並列配置の場合には最小損失点より高域側にな
る。そして図４乃至図７、図８乃至図１１から、このよ
うな通過周波数帯域がフラットになるのは、相互に対向
するＩＤＴと反射器の電極指の中心間距離Ρが、電気的
に反射効率のよいλ／２の倍数である場合か、もしくは
音響的に反射効率のよいλ／２の倍数からλ／８だけ小
さくした場合であることがわかる。したがって、本発明
の弾性表面波フィルタを、相互に対向するＩＤＴと反射
器の電極指の中心間距離Ρをλ／２の倍数、もしくはλ
／２の倍数からλ／８だけ小さく設定した弾性表面波共
振子により構成するようにすれば、より平坦性の高い弾
性表面波フィルタを形成することができる。

【００４１】（実施形態３）本発明者は、実際に上述の
ような構成を有する本発明の弾性表面波フィルタを作成
し、その特性を測定した。

【００４２】図１２は本発明の弾性表面波フィルタの構
成の別の１例を概略的に示す図であり、図１３は図１２
の弾性表面波フィルタの電極パターンの１例を模式的に
示す図である。図１４、図１５は図１３に例示した電極
パターンを一部拡大して示す図である。圧電性基板とし
ては、図４乃至図７、図８乃至図１１と同様に６４°Ｙ
カットΧ伝搬ＬｉＮｂＯ₃を用いた。また、ＩＤＴ、反
射器を含む電極パターンは、圧電性基板上にスパッタ法
などにより形成した膜厚約２０００オングストロームの
アルミニウム薄膜をフォトエッチングプロセスによりパ
ターニングして形成した。この弾性表面波フィルタ
は、入力端子１７と出力端子１８との間にＩＤＴを３個
有する共振子型弾性表面波フィルタ２０と、１ポート型
の第１の弾性表面波共振子２１とを直列に間挿し、また
１ポート型の第２の弾性表面波共振子２２を、３ＩＤＴ
の共振子型弾性表面波フィルタ２０と基準電位１９ａと
の間に、第１の弾性表面波共振子２１と並列に間挿した
ものである。

【００４３】３ＩＤＴの共振子型弾性表面波フィルタ２
０の中心周波数は９４０ＭＨｚに設定した。また、第１
の弾性表面波共振子２１、第２の弾性表面波共振子２２
とも、５０対の電極指よりなるＩＤΤと、１００本の電
極指からなる１対の反射器とから構成され、ＩＤＴの中
心周波数と、反射器の中心周波数は等しくなるように設
定した。

【００４４】入出力端子間に直列に接続した１ポート型
の第１の弾性表面波共振子２１の相互に対向するＩＤＴ
２３の電極指２３ａと反射器２４の電極指２４ａの中心
間距離Ρはλ／２に設定し、また、第１の弾性表面波共
振子２１と並列に、基準電位１９ａとの間に間挿した１
ポート型の第２の弾性表面波共振子２２の相互に対向す
るＩＤＴ２５の電極指２５ａと反射器２６の電極指２６
ａの中心間距離Ρを７λ／８に設定した。なお、第１の
弾性表面波共振子２１の中心周波数と第２の弾性表面波
共振子２２の中心周波数は、形成する通過周波数帯域の
トラップの位置に合わせてそれぞれ設定し、またインピ
ーダンス整合をとるために開口長は変えてあるものの、
他のパラメータは図４乃至図１１の弾性表面波共振子と
同様に同じに設定した。

【００４５】図１６はこの弾性表面波フィルタの周波数
特性を示すグラフ（シミュレーション）であり、ＩＤＴ
を３個有する共振子型弾性表面波フィルタ２０、第１の
弾性表面波共振子２１、第２の弾性表面波共振子２２そ
れぞれ単体でシミレーションした特性を示している。開
口長を変えているために、１ポート型の第１の弾性表面
波共振子２１、第２の弾性表面波共振子２２の特性が、
図４乃至図７、図８乃至図１１と若干異なっているが、
特性のプロファイルの傾向は図４乃至図７、図８乃至図
１１と同じである。

【００４６】図１７は、図１６でそれぞれ単体の特性と
して示したＩＤＴを３個有する共振子型弾性表面波フィ
ルタ２０、第１の弾性表面波共振子２１および第２の弾
性表面波共振子２２を合成して１つの弾性表面波フィル
タとしたときの特性をシミュレーションした結果を示す
グラフである。また、図１８は図１３に例示した本発明
の弾性表面波フィルタ実際に作成し、その周波数特性を
測定した結果を示すグラフである。

【００４７】従来この圧電性基板で採用されていた相互
に対向するＩＤＴの電極指と反射器の電極指との中心間
距離、すなわちλ／２とは異なるΡの値を有するにもか
かわらず、実際に作成した本発明の弾性表面波フィルタ
の周波数特性を測定結果は、シミュレーションと同じく
良好であった。すなわち、広い通過周波数帯域を有し、
かつ帯域外減衰特性が急峻であり、本発明の弾性表面波
フィルタの有効性が実験的に確認された。

【００４８】なお、本実施例では直列に接続した１ポー
ト型弾性表面波共振子のＰ値をλ／２に、並列に接続し
た１ポート型弾性表面波共振子のΡ値を７λ／８に設定
した組み合わせで弾性表面波フィルタを構成したが、Ｐ
の値はこれに限ることはなく必要に応じて設定するよう
にすればよい。例えば図４乃至図７、図８乃至図１１に
示したようなＰ値を組み合わせるようにしてもよい。

【００４９】また、上述の例では６４°ＹカットΧ伝搬
のＬｉＮｂＯ₃からなる圧電性基板を用いて説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、他の圧電性基
板、例えばＬｉＴａＯ₃、Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇、ＳｉＯ₂な
どにも全く同様に適用することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波フィルタはＩＤＴの最端部の電極指と、この電極指と
対向する反射器の電極指の中心間距離Ｐが異なる複数の
弾性表面波共振子を組み合わせることにより、広い通過
周波数帯域と急峻な帯域外減衰特性を得ることができ
る。また、本発明の弾性表面波フィルタは、従来とは異
なり、ＩＤＴの最端部の電極指と、この電極指と対向す
る反射器の電極指の中心間距離Ｐを変化させて弾性表面
波共振子を形成することにより、トラップの位置、減衰
特性を変化させることができ、弾性表面波フィルタの設
計の自由度を大幅に向上することができる。また、ＩＤ
Ｔの最端部の電極指と、この電極指と対向する反射器の
電極指の中心間距離Ｐを共振効率、挿入損失で最適化さ
れる値からはずして設定することにより不要なスプリア
スの誘発を抑制し、帯域内特性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弾性表面波フィルタの構成の１例を模
式的に示す図。

【図２】弾性表面波共振子の構成の１例を概略的に示す
図。

【図３】図２の弾性表面波共振子の一部を拡大して示す
図。

【図４】直列接続した１ポート型弾性表面波共振子の共
振特性を示す図（Ｐ＝λ／２の場合）。

【図５】直列接続した１ポート型弾性表面波共振子の共
振特性を示す図（Ｐ＝｛（λ／２）＋（λ／８）｝の場
合）。

【図６】直列接続した１ポート型弾性表面波共振子の共
振特性を示す図（Ｐ＝｛（λ／２）＋（２λ／８）の場
合）。

【図７】直列接続した１ポート型弾性表面波共振子の共
振特性を示す図（Ｐ＝｛（λ／２）＋（３λ／８）｝の
場合）。

【図８】並列接続した１ポート型弾性表面波共振子の共
振特性を示す図（Ｐ＝λ／２の場合）。

【図９】並列接続した１ポート型弾性表面波共振子の共
振特性を示す図（Ｐ＝｛（λ／２）＋（λ／８）｝の場
合）。

【図１０】並列接続した１ポート型弾性表面波共振子の
共振特性を示す図（Ｐ＝｛（λ／２）＋（２λ／８）の
場合）。

【図１１】並列接続した１ポート型弾性表面波共振子の
共振特性を示す図（Ｐ＝｛（λ／２）＋（３λ／８）｝
の場合）。

【図１２】本発明の弾性表面波フィルタの構成の別の１
例を概略的に示す図。

【図１３】図１２の弾性表面波フィルタの電極パターン
の１例を模式的に示す図。

【図１４】図１３に例示した電極パターンを一部拡大し
て示す図（直列椀）。

【図１５】図１３に例示した電極パターンを一部拡大し
て示す図（並列椀）。

【図１６】図１３の弾性表面波フィルタ、第１の弾性表
面波共振子、第２の弾性表面波共振子それぞれの周波数
特性を示すグラフ。

【図１７】図１３の弾性表面波フィルタ全体の周波数特
性を示すグラフ。

【図１８】図１３の本発明の弾性表面波フィルタの周波
数特性を測定した結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１１……第１の弾性表面波共振子、１２……第２の
弾性表面波共振子１３……第１のＩＤＴ、１３ａ……電極
指１４……第１の反射器、１４ａ……電極
指１５……第２のＩＤＴ、１５ａ……電極
指１６……第２の反射器、１６ａ……電極
指１７……入力端子、１８……出力端
子１９、１９ａ……基準電位２０……３ＩＤＴ弾性表面波フィルタ２１……第１の弾性表面波共振子、２２……第２の
弾性表面波共振子２３……第１のＩＤＴ、２３ａ……電極
指２４……第１の反射器、２４ａ……電極
指２５……第２のＩＤＴ、２５ａ……電極
指２６……第２の反射器、２６ａ……電極
指

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電性基板と、この圧電性基板上で入出力端子を接続する信号伝送線路
上に直列に配設され、第１のＩＤＴと、この第１のＩＤ
Ｔの弾性表面波の励振方向に第１のＩＤＴを挟むように
配設された第１の反射器とを有し、互いに隣接する第１
のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極指との中心間距
離がＰ₁であるような第１の弾性表面波共振子と、前記圧電性基板上で、前記信号伝送線路と基準電位との
間に第１の弾性表面波共振子と並列に接続して形成さ
れ、第２のＩＤＴと、この第２のＩＤＴの弾性表面波の
励振方向に第２のＩＤＴを挟むように配設された第２の
反射器とを有し、互いに隣接する第２のＩＤＴの電極指
と第２の反射器の電極指との中心間距離がＰ₂（Ｐ₁≠
Ｐ₂）であるような第２の弾性表面波共振子とを具備し
たことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】第１の弾性表面波共振子の互いに隣接す
る第１のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極指との中
心間距離Ｐ₁は、第１のＩＤＴが励振する弾性表面波の
波長をλ₁としたとき、 Ρ₁＝｛（４／８）×ｎ×λ｝（ｎは１以上の整数）を満たすとともに、第２の弾性表面波共振子の互いに隣接する第２のＩＤＴ
の電極指と第２の反射器の電極指との中心間距離Ｐ
₂は、第２のＩＤＴが励振する弾性表面波の波長をλ₂
としたときＰ₂＝｛（１／８）×（４ｎ−１）×λ｝（ｎは１以
上の整数）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波
フィルタ。
【請求項３】第１の弾性表面波共振子の互いに隣接す
る第１のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極指との中
心間距離Ｐ₁は、第１のＩＤＴが励振する弾性表面波の
波長をλ₁としたとき、 Ρ₁＝｛（１／８）×（４ｎ−１）×λ｝（ｎは１以
上の整数）を満たすとともに、第２の弾性表面波共振子の互いに隣接する第２のＩＤＴ
の電極指と第２の反射器の電極指との中心間距離Ｐ
₂は、第２のＩＤＴが励振する弾性表面波の波長をλ₂
としたときＰ₂＝｛（４／８）×ｎ×λ｝（ｎは１以上の整数）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波
フィルタ。
【請求項４】第１の弾性表面波共振子の共振周波数を
ｆr1、反共振周波数をｆar1 とし、第２の弾性表面波共
振子の共振周波数をｆr2、反共振周波数をｆar2 とした
とき、ｆr2＜ｆar1 であり、かつｆr1とｆar2 とはほぼ
等しいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波フ
ィルタ。
【請求項５】第１のＩＤＴと、この第１のＩＤＴの弾
性表面波の励振方向に第１のＩＤＴを挟むように配設さ
れた第１の反射器とを有し、互いに隣接する第１のＩＤ
Ｔの電極指と第１の反射器の電極指との中心間距離がＰ
₁であるような第１の弾性表面波共振子を、圧電性基板
上で入出力端子を接続する信号伝送線路上に直列に間挿
するとともに、第２のＩＤＴと、この第２のＩＤＴの弾性表面波の励振
方向に第２のＩＤＴを挟むように配設された第２の反射
器とを有し、互いに隣接する第２のＩＤＴの電極指と第
２の反射器の電極指との中心間距離がＰ₂（Ｐ₁≠
Ｐ₂）であるような第２の弾性表面波共振子とを、前記
圧電性基板上で、前記信号伝送線路と基準電位との間に
第１の弾性表面波共振子と並列に間挿することを特徴と
する通過周波数帯域の形成方法。
【請求項６】第１の弾性表面波共振子の互いに隣接す
る第１のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極指との中
心間距離Ｐ₁を、第１のＩＤＴが励振する弾性表面波の
波長をλ₁としたとき、 Ρ₁＝｛（４／８）×ｎ×λ｝（ｎは１以上の整数）を満たすように設定するとともに、第２の弾性表面波共振子の互いに隣接する第２のＩＤＴ
の電極指と第２の反射器の電極指との中心間距離Ｐ
₂を、第２のＩＤＴが励振する弾性表面波の波長をλ₂
としたときＰ₂＝｛（１／８）×（４ｎ−１）×λ｝（ｎは１以
上の整数）を満たすように設定することを特徴とする請求項５に記
載の通過周波数帯域の形成方法。
【請求項７】第１の弾性表面波共振子の互いに隣接す
る第１のＩＤＴの電極指と第１の反射器の電極指との中
心間距離Ｐ₁を、第１のＩＤＴが励振する弾性表面波の
波長をλ₁としたとき、 Ρ₁＝｛（１／８）×（４ｎ−１）×λ｝（ｎは１以
上の整数）を満たすように設定するとともに、第２の弾性表面波共
振子の互いに隣接する第２のＩＤＴの電極指と第２の反
射器の電極指との中心間距離Ｐ₂を、第２のＩＤＴが励
振する弾性表面波の波長をλ₂としたときＰ₂＝｛（４／８）×ｎ×λ｝（ｎは１以上の整数）を満たすように設定することを特徴とする請求項５に記
載の通過周波数帯域の形成方法。