JPH10242799A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents
弾性表面波フィルタInfo
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- JPH10242799A JPH10242799A JP4260297A JP4260297A JPH10242799A JP H10242799 A JPH10242799 A JP H10242799A JP 4260297 A JP4260297 A JP 4260297A JP 4260297 A JP4260297 A JP 4260297A JP H10242799 A JPH10242799 A JP H10242799A
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- electrode
- resonator
- surface acoustic
- acoustic wave
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＳＡＷフィルタの急峻性、平坦性及び通過帯域
の拡大等の周波数特性を改善する。 【解決手段】ラダー型のＳＡＷフィルタＦにおいて、直
列共振子を成す共振子及び／又は並列共振子を成す共振
子のうちの少なくともいずれか一個の共振子が、他の共
振子と、ＩＤＴ電極１ａの電極指ピッチ，ＩＤＴ電極１
ａの電極指本数，ＩＤＴ電極１ａの電極指の開口幅ｋ，
反射器１ｂの電極指ピッチ，反射器１ｂの電極指本数の
５つのパラメータの少なくとも１つにおいて異なるよう
にする。
の拡大等の周波数特性を改善する。 【解決手段】ラダー型のＳＡＷフィルタＦにおいて、直
列共振子を成す共振子及び／又は並列共振子を成す共振
子のうちの少なくともいずれか一個の共振子が、他の共
振子と、ＩＤＴ電極１ａの電極指ピッチ，ＩＤＴ電極１
ａの電極指本数，ＩＤＴ電極１ａの電極指の開口幅ｋ，
反射器１ｂの電極指ピッチ，反射器１ｂの電極指本数の
５つのパラメータの少なくとも１つにおいて異なるよう
にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車電話及び携
帯電話等の移動体無線機器等に内蔵される周波数帯域フ
ィルタとしての弾性表面波フィルタに関する。
帯電話等の移動体無線機器等に内蔵される周波数帯域フ
ィルタとしての弾性表面波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の弾性表面波（Surface Acoustic W
ave で、以下、ＳＡＷと略す）フィルタＦ1 の例を図５
に示す。同図は、移動体通信用のＧＨｚ帯域のラダー型
（梯子型）のＳＡＷフィルタで、２．５段π型と呼ばれ
るＳＡＷフィルタの回路図であり、１１はＳＡＷ共振子
（以下、共振子と略す）、１１ａは共振子１１の一対の
櫛歯状電極であるＩＤＴ（Inter Digital Transducer）
電極、１１ｂはＩＤＴ電極１１ａのＳＡＷ伝搬路の両側
に設けられた反射器、Ａ1 は２個の共振子１１を直列接
続した直列共振子部、Ｂ1 は３個の共振子１１を並列接
続した並列共振子部である。そして、直列共振子と並列
共振子を並列・直列交互に多段接続している。尚、図５
では、ＩＮは入力端子、ＯＵＴは出力端子を表し、また
反射器１１ｂ及びＩＤＴ電極１１ａの電極指の本数が数
１０〜数１００本に及ぶため、その形状を簡略化して描
いてある。
ave で、以下、ＳＡＷと略す）フィルタＦ1 の例を図５
に示す。同図は、移動体通信用のＧＨｚ帯域のラダー型
（梯子型）のＳＡＷフィルタで、２．５段π型と呼ばれ
るＳＡＷフィルタの回路図であり、１１はＳＡＷ共振子
（以下、共振子と略す）、１１ａは共振子１１の一対の
櫛歯状電極であるＩＤＴ（Inter Digital Transducer）
電極、１１ｂはＩＤＴ電極１１ａのＳＡＷ伝搬路の両側
に設けられた反射器、Ａ1 は２個の共振子１１を直列接
続した直列共振子部、Ｂ1 は３個の共振子１１を並列接
続した並列共振子部である。そして、直列共振子と並列
共振子を並列・直列交互に多段接続している。尚、図５
では、ＩＮは入力端子、ＯＵＴは出力端子を表し、また
反射器１１ｂ及びＩＤＴ電極１１ａの電極指の本数が数
１０〜数１００本に及ぶため、その形状を簡略化して描
いてある。
【０００３】前記各共振子１１は、主に、ＩＤＴ電極１
１ａの電極指ピッチ，ＩＤＴ電極１１ａの電極指本数，
反射器１１ｂの電極指ピッチ，反射器１１ｂの電極指本
数，ＩＤＴ電極１１ａの電極指の開口幅（交差幅）の５
つの幾何的なパラメータによって、その特性が決定され
る。従来、このようなラダー型のＳＡＷフィルタＦ1に
おいて、直列共振子同士、並列共振子同士で、上記５つ
のパラメータは全て同じになるよう設定されていた。
１ａの電極指ピッチ，ＩＤＴ電極１１ａの電極指本数，
反射器１１ｂの電極指ピッチ，反射器１１ｂの電極指本
数，ＩＤＴ電極１１ａの電極指の開口幅（交差幅）の５
つの幾何的なパラメータによって、その特性が決定され
る。従来、このようなラダー型のＳＡＷフィルタＦ1に
おいて、直列共振子同士、並列共振子同士で、上記５つ
のパラメータは全て同じになるよう設定されていた。
【０００４】また、他の従来例として、入力ＩＤＴ電極
と出力ＩＤＴ電極と、その外側に反射器とを配置し、縦
モードを利用した共振型ＳＡＷフィルタで、入力ＩＤＴ
電極、出力ＩＤＴ電極及び反射器の組を少なくとも２組
設けて並列接続し、各組のフィルタ特性が互いに異なる
よう設定したものが提案されている（特開平６−３３４
４７６号参照）。
と出力ＩＤＴ電極と、その外側に反射器とを配置し、縦
モードを利用した共振型ＳＡＷフィルタで、入力ＩＤＴ
電極、出力ＩＤＴ電極及び反射器の組を少なくとも２組
設けて並列接続し、各組のフィルタ特性が互いに異なる
よう設定したものが提案されている（特開平６−３３４
４７６号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、５つのパラメータが同じになるよう設定して
いたため、実現できるフィルタ特性が限られてしまい、
設計の自由度が低かった。つまり、通過帯域と阻止帯域
間のレベル変化の急峻性、通過帯域におけるレベルの平
坦性というような点で、実現可能なフィルタ特性に限界
があった。
来例では、５つのパラメータが同じになるよう設定して
いたため、実現できるフィルタ特性が限られてしまい、
設計の自由度が低かった。つまり、通過帯域と阻止帯域
間のレベル変化の急峻性、通過帯域におけるレベルの平
坦性というような点で、実現可能なフィルタ特性に限界
があった。
【０００６】また、上記の入力ＩＤＴ電極、出力ＩＤＴ
電極及び反射器の組を少なくとも２組設けて並列接続
し、各組のフィルタ特性が互いに異なるよう設定したも
のの場合、多段接続できる段数がたかだか２〜３段に限
られてしまうため、設計パラメータの数が少なく、従っ
て設計の自由度を高めることが困難であるという問題点
があった。
電極及び反射器の組を少なくとも２組設けて並列接続
し、各組のフィルタ特性が互いに異なるよう設定したも
のの場合、多段接続できる段数がたかだか２〜３段に限
られてしまうため、設計パラメータの数が少なく、従っ
て設計の自由度を高めることが困難であるという問題点
があった。
【０００７】更に、図５のラダー型のＳＡＷフィルタＦ
1 の場合、平坦性等の通過帯域特性、急峻性等の阻止帯
域減衰特性及び通過帯域幅の拡大等のフィルタ特性は、
共振子１１間のインピーダンス整合の具合にも依存する
が、共振子１１の１〜２個のパラメータを調整するだけ
では、インピーダンス整合の自由度がどうしても低くな
るという問題点があった。
1 の場合、平坦性等の通過帯域特性、急峻性等の阻止帯
域減衰特性及び通過帯域幅の拡大等のフィルタ特性は、
共振子１１間のインピーダンス整合の具合にも依存する
が、共振子１１の１〜２個のパラメータを調整するだけ
では、インピーダンス整合の自由度がどうしても低くな
るという問題点があった。
【０００８】図９と図１０はそれを説明するものであ
り、図９の（ａ）は直列共振子１段の回路図、（ｂ）は
そのＳ１１のスミスチャートの模式図、図１０の（ａ）
は並列共振子１段の回路図、（ｂ）はそのＳ１１のスミ
スチャートの模式図である。前記Ｓ１１とは、電気回路
の性能を表すＳパラメータの一つで信号の反射係数であ
り、インピーダンス整合のために特に重要なものであ
る。Ｓ１１を所望の特性にコントロールできる自由度が
大きい方が、インピーダンス整合に有利となる。また、
スミスチャートとは複素平面上の半径１の円で表され、
縦軸（虚数軸）と横軸（実軸）によって位相のずれ具合
を示し、中心点から円内の座標点までの距離によって反
射の大きさを表すものである。
り、図９の（ａ）は直列共振子１段の回路図、（ｂ）は
そのＳ１１のスミスチャートの模式図、図１０の（ａ）
は並列共振子１段の回路図、（ｂ）はそのＳ１１のスミ
スチャートの模式図である。前記Ｓ１１とは、電気回路
の性能を表すＳパラメータの一つで信号の反射係数であ
り、インピーダンス整合のために特に重要なものであ
る。Ｓ１１を所望の特性にコントロールできる自由度が
大きい方が、インピーダンス整合に有利となる。また、
スミスチャートとは複素平面上の半径１の円で表され、
縦軸（虚数軸）と横軸（実軸）によって位相のずれ具合
を示し、中心点から円内の座標点までの距離によって反
射の大きさを表すものである。
【０００９】図９及び図１０において、太線の円弧はＳ
１１の周波数に対する軌跡を表し、矢印は周波数が高く
なる方向である。また、破線の円弧はＳ１１の軌跡がス
ミスチャート上で取り得る範囲の上限と下限を表してい
る。従って、周波数の大小によってＳ１１は円弧のよう
な軌跡を描き、共振子のＩＤＴ電極の電極指本数Ｎとそ
の開口幅Ｗの積Ｎ×Ｗによって、Ｓ１１の円弧はスミス
チャート上を左右に移動する。すなわち、Ｎ×Ｗを変化
させることにより、共振子間のインピーダンス整合をあ
る程度行うことができる。しかしながら、スミスチャー
ト上で左右以外の方向に動かすことはできず、また破線
の上限及び下限を超えて移動することはできないため、
Ｎ×Ｗを変化させるだけではインピーダンス整合の自由
度が低く、実現可能なフィルタ特性が限られていた。
１１の周波数に対する軌跡を表し、矢印は周波数が高く
なる方向である。また、破線の円弧はＳ１１の軌跡がス
ミスチャート上で取り得る範囲の上限と下限を表してい
る。従って、周波数の大小によってＳ１１は円弧のよう
な軌跡を描き、共振子のＩＤＴ電極の電極指本数Ｎとそ
の開口幅Ｗの積Ｎ×Ｗによって、Ｓ１１の円弧はスミス
チャート上を左右に移動する。すなわち、Ｎ×Ｗを変化
させることにより、共振子間のインピーダンス整合をあ
る程度行うことができる。しかしながら、スミスチャー
ト上で左右以外の方向に動かすことはできず、また破線
の上限及び下限を超えて移動することはできないため、
Ｎ×Ｗを変化させるだけではインピーダンス整合の自由
度が低く、実現可能なフィルタ特性が限られていた。
【００１０】また、従来、インピーダンス整合の手段と
して、例えばＩＦ（中間周波数：Intermediate frequen
cy）帯域フィルタでは、ＳＡＷフィルタの前後に整合回
路を付加しているが、このような構成では回路全体の規
模が大きくなり部品点数も増え、その結果、高コストの
製品となるという問題もあった。
して、例えばＩＦ（中間周波数：Intermediate frequen
cy）帯域フィルタでは、ＳＡＷフィルタの前後に整合回
路を付加しているが、このような構成では回路全体の規
模が大きくなり部品点数も増え、その結果、高コストの
製品となるという問題もあった。
【００１１】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は通過帯域と阻止帯域間の減
衰特性の急峻性、通過帯域の平坦性及び通過帯域幅の拡
大といったフィルタ特性を改善することであり、更に
は、新たなインピーダンス整合回路等を付加することな
く、簡易な構成で前記フィルタ特性を改善することにあ
る。
れたものであり、その目的は通過帯域と阻止帯域間の減
衰特性の急峻性、通過帯域の平坦性及び通過帯域幅の拡
大といったフィルタ特性を改善することであり、更に
は、新たなインピーダンス整合回路等を付加することな
く、簡易な構成で前記フィルタ特性を改善することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１の発明の弾性表面波
フィルタは、一対の櫛歯状電極と、その櫛歯状電極の弾
性表面波伝搬路の両側に設けられた反射器とから成る複
数個の弾性表面波共振子を、圧電基板上にラダー型に配
置して成る弾性表面波フィルタであって、直列共振子を
成す共振子及び／又は並列共振子を成す共振子のうちの
少なくともいずれか一個の共振子が、他の共振子と、櫛
歯状電極の電極指ピッチ，櫛歯状電極の電極指本数，櫛
歯状電極の電極指の開口幅，反射器の電極指ピッチ，反
射器の電極指本数の５つのパラメータの少なくとも一つ
において異なることを特徴とする。
フィルタは、一対の櫛歯状電極と、その櫛歯状電極の弾
性表面波伝搬路の両側に設けられた反射器とから成る複
数個の弾性表面波共振子を、圧電基板上にラダー型に配
置して成る弾性表面波フィルタであって、直列共振子を
成す共振子及び／又は並列共振子を成す共振子のうちの
少なくともいずれか一個の共振子が、他の共振子と、櫛
歯状電極の電極指ピッチ，櫛歯状電極の電極指本数，櫛
歯状電極の電極指の開口幅，反射器の電極指ピッチ，反
射器の電極指本数の５つのパラメータの少なくとも一つ
において異なることを特徴とする。
【００１３】第２の発明の弾性表面波フィルタは、一対
の櫛歯状電極と、その櫛歯状電極の弾性表面波伝搬路の
両端に設けられた反射器とから成る複数個の弾性表面波
共振子を、圧電基板上にラダー型に配置して成る弾性表
面波フィルタであって、弾性表面波共振子間の直列配線
上に２ｎＨ以下のインダクタを介装したことを特徴とす
る。
の櫛歯状電極と、その櫛歯状電極の弾性表面波伝搬路の
両端に設けられた反射器とから成る複数個の弾性表面波
共振子を、圧電基板上にラダー型に配置して成る弾性表
面波フィルタであって、弾性表面波共振子間の直列配線
上に２ｎＨ以下のインダクタを介装したことを特徴とす
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の第１の発明を図１により
説明する。同図は３．５段Ｔ型と呼ばれるラダー型のＳ
ＡＷフィルタＦの回路図である。同図において、１は共
振子（直列共振子）、１ａは互いに噛み合うように形成
された一対の櫛歯状電極であるＩＤＴ電極、１ｂはＩＤ
Ｔ電極１ａのＳＡＷ伝搬路の両端に設けられた反射器、
Ａは直列共振子部、Ｂは並列共振子部である。尚、同図
では、ＩＮは入力端子、ＯＵＴは出力端子を表し、また
反射器１ｂ及びＩＤＴ電極１ａは、その電極指の本数が
数１０〜数１００本に及ぶため、その形状を簡略化して
描いてある。
説明する。同図は３．５段Ｔ型と呼ばれるラダー型のＳ
ＡＷフィルタＦの回路図である。同図において、１は共
振子（直列共振子）、１ａは互いに噛み合うように形成
された一対の櫛歯状電極であるＩＤＴ電極、１ｂはＩＤ
Ｔ電極１ａのＳＡＷ伝搬路の両端に設けられた反射器、
Ａは直列共振子部、Ｂは並列共振子部である。尚、同図
では、ＩＮは入力端子、ＯＵＴは出力端子を表し、また
反射器１ｂ及びＩＤＴ電極１ａは、その電極指の本数が
数１０〜数１００本に及ぶため、その形状を簡略化して
描いてある。
【００１５】図１のＳＡＷフィルタＦにおいて、直列共
振子部Ａの１段目〜３段目の直列共振子１〜３、及び／
又は、並列共振子部Ｂの１段目〜３．５段目の並列共振
子４〜７のうちの少なくともいずれか一個の共振子が、
他の共振子と、ＩＤＴ電極１ａの電極指ピッチ，ＩＤＴ
電極１ａの電極指本数，ＩＤＴ電極１ａの電極指の開口
幅ｋ，反射器１ｂの電極指ピッチ，反射器１ｂの電極指
本数の５つのパラメータの少なくとも一つにおいて異な
るように設定する。従って、直列共振子部Ａのみパラメ
ータを変化させ、並列共振子部Ｂは同じにしてもよく、
その逆であってもよいし、両方の共振子部でパラメータ
を変化させても構わない。
振子部Ａの１段目〜３段目の直列共振子１〜３、及び／
又は、並列共振子部Ｂの１段目〜３．５段目の並列共振
子４〜７のうちの少なくともいずれか一個の共振子が、
他の共振子と、ＩＤＴ電極１ａの電極指ピッチ，ＩＤＴ
電極１ａの電極指本数，ＩＤＴ電極１ａの電極指の開口
幅ｋ，反射器１ｂの電極指ピッチ，反射器１ｂの電極指
本数の５つのパラメータの少なくとも一つにおいて異な
るように設定する。従って、直列共振子部Ａのみパラメ
ータを変化させ、並列共振子部Ｂは同じにしてもよく、
その逆であってもよいし、両方の共振子部でパラメータ
を変化させても構わない。
【００１６】前記パラメータを変化させる場合、以下の
ような実施形態が好ましい。ＳＡＷフィルタにとって最
も重要である帯域内挿入損失と帯域外減衰量のバランス
は、ラダー型ＳＡＷフィルタの場合、主に直列共振子部
Ａと並列共振子部Ｂの間のＮ×Ｗの比によって決まり、
例えば図１の対称型のラダー型ＳＡＷフィルタでは、両
端の直列共振子１，３のＮ×Ｗを他に比べて小さくした
方が、インピーダンス整合が良くなる。また、３．０段
のような非対称型のラダー型ＳＡＷフィルタの場合、端
にある並列共振子のＮ×Ｗを他に比べて小さくした方
が、インピーダンス整合が良くなる。
ような実施形態が好ましい。ＳＡＷフィルタにとって最
も重要である帯域内挿入損失と帯域外減衰量のバランス
は、ラダー型ＳＡＷフィルタの場合、主に直列共振子部
Ａと並列共振子部Ｂの間のＮ×Ｗの比によって決まり、
例えば図１の対称型のラダー型ＳＡＷフィルタでは、両
端の直列共振子１，３のＮ×Ｗを他に比べて小さくした
方が、インピーダンス整合が良くなる。また、３．０段
のような非対称型のラダー型ＳＡＷフィルタの場合、端
にある並列共振子のＮ×Ｗを他に比べて小さくした方
が、インピーダンス整合が良くなる。
【００１７】更に、ラダー型ＳＡＷフィルタにおいて、
他の重要なパラメータはＩＤＴ電極１ａの電極指ピッチ
Ｌであり、Ｌを調整することにより、通過帯域近傍の急
峻度を大きくすることができる。例えば直列共振子部Ａ
のＬを調整して通過帯域の右肩の急峻度を大きくでき、
並列共振子部ＢのＬを調整して通過帯域の左肩の急峻度
を大きくできる。また、Ｌを調整することにより、通過
帯域内のリップルを平均化して滑らかにすることもでき
る。通過帯域内のリップルは、主に並列共振子部ＢのＬ
を調整することにより改善できる。
他の重要なパラメータはＩＤＴ電極１ａの電極指ピッチ
Ｌであり、Ｌを調整することにより、通過帯域近傍の急
峻度を大きくすることができる。例えば直列共振子部Ａ
のＬを調整して通過帯域の右肩の急峻度を大きくでき、
並列共振子部ＢのＬを調整して通過帯域の左肩の急峻度
を大きくできる。また、Ｌを調整することにより、通過
帯域内のリップルを平均化して滑らかにすることもでき
る。通過帯域内のリップルは、主に並列共振子部ＢのＬ
を調整することにより改善できる。
【００１８】より具体的には、ＩＤＴ電極の電極指ピッ
チは、中心値±約４％とするのが好ましい。これは、例
えば比帯域幅４％以下のＲＦ用ＳＡＷフィルタの場合、
前記の範囲を超えて電極指ピッチを変化させると、通過
帯域の肩部の減衰特性が劣化したり、ＶＳＷＲ（Voltag
e Standing Wave Ratio;電圧定在波比）が劣化するなど
の問題が生じるからである。なお、ＶＳＷＲは交流電気
信号の反射の大きさを表すパラメータ、すなわちインピ
ーダンス整合のよしあしを表すパラメータである。
チは、中心値±約４％とするのが好ましい。これは、例
えば比帯域幅４％以下のＲＦ用ＳＡＷフィルタの場合、
前記の範囲を超えて電極指ピッチを変化させると、通過
帯域の肩部の減衰特性が劣化したり、ＶＳＷＲ（Voltag
e Standing Wave Ratio;電圧定在波比）が劣化するなど
の問題が生じるからである。なお、ＶＳＷＲは交流電気
信号の反射の大きさを表すパラメータ、すなわちインピ
ーダンス整合のよしあしを表すパラメータである。
【００１９】また、反射器の電極指ピッチは中心値±約
４％とするのが好ましい。この範囲を超えて変化させた
場合には、通過帯域内に小刻みなリップルが発生する等
の問題が生じる。反射器の電極指本数は中心値±約３０
％とするのが良い。前記の範囲を超えて電極指本数を変
化させた場合、通過帯域挿入損失を低減するという反射
器の主な効果は飽和して改善されず、その一方でＳＡＷ
フィルタのチップサイズが大きくなるという問題を生じ
る。
４％とするのが好ましい。この範囲を超えて変化させた
場合には、通過帯域内に小刻みなリップルが発生する等
の問題が生じる。反射器の電極指本数は中心値±約３０
％とするのが良い。前記の範囲を超えて電極指本数を変
化させた場合、通過帯域挿入損失を低減するという反射
器の主な効果は飽和して改善されず、その一方でＳＡＷ
フィルタのチップサイズが大きくなるという問題を生じ
る。
【００２０】更に、ＩＤＴ電極指本数Ｎと開口幅Ｗの積
Ｎ×Ｗを変化させる場合、中心値±約５０％とするのが
良い。この範囲を超えて変化させた場合、インピーダン
ス整合（整合値＝５０Ω）が大きくずれて、ＶＳＷＲの
劣化、帯域外減衰量の劣化等の問題が生じる。
Ｎ×Ｗを変化させる場合、中心値±約５０％とするのが
良い。この範囲を超えて変化させた場合、インピーダン
ス整合（整合値＝５０Ω）が大きくずれて、ＶＳＷＲの
劣化、帯域外減衰量の劣化等の問題が生じる。
【００２１】上記各パラメータの調整及び決定は、公知
のＤＦＰ（Davidson Fletcher Powell）アルゴリズム、
シンプレックス法、ＢＦＧＳ（Broyden Fletcher Goldf
arbShanno）アルゴリズム等の最適設計アルゴリズムを
用いたシミュレーションにより行ってもよい。例えば、
３．５段Ｔ型のＳＡＷフィルタの場合、決定すべきパラ
メータの数は、５（種類）×７（共振子の個数）＝３５
個になるが、これらのパラメータを同時に最適値に収束
させる必要がある。そこで、まず経験的に知られた適当
な初期値を入力し、フィルタ特性をシミュレーションす
る。このとき、フィルタ特性の計算は公知のモード結合
法や等価回路法によって行う。得られたフィルタ特性の
急峻性及び平坦性を調べ、目標値に対して特性が達して
いない場合、その差を誤差とみなして誤差を最小にする
ように３５個のパラメータを修正する。パラメータの修
正にはＢＦＧＳアルゴリズム等の最適設計アルゴリズム
を用いる。修正されたパラメータを基に、再度フィルタ
特性をシミュレーションし、以下所望の特性が得られる
まで同じ過程を繰り返す。
のＤＦＰ（Davidson Fletcher Powell）アルゴリズム、
シンプレックス法、ＢＦＧＳ（Broyden Fletcher Goldf
arbShanno）アルゴリズム等の最適設計アルゴリズムを
用いたシミュレーションにより行ってもよい。例えば、
３．５段Ｔ型のＳＡＷフィルタの場合、決定すべきパラ
メータの数は、５（種類）×７（共振子の個数）＝３５
個になるが、これらのパラメータを同時に最適値に収束
させる必要がある。そこで、まず経験的に知られた適当
な初期値を入力し、フィルタ特性をシミュレーションす
る。このとき、フィルタ特性の計算は公知のモード結合
法や等価回路法によって行う。得られたフィルタ特性の
急峻性及び平坦性を調べ、目標値に対して特性が達して
いない場合、その差を誤差とみなして誤差を最小にする
ように３５個のパラメータを修正する。パラメータの修
正にはＢＦＧＳアルゴリズム等の最適設計アルゴリズム
を用いる。修正されたパラメータを基に、再度フィルタ
特性をシミュレーションし、以下所望の特性が得られる
まで同じ過程を繰り返す。
【００２２】第２の発明によるＳＡＷフィルタＦ10を図
６の回路図に示す。同図において、２１は入力端子、２
２は出力端子、２３は１段目の並列共振子、２３ａはＩ
ＤＴ電極，２３ｂは反射器、２４は１段目の直列共振
子、２５は２段目の並列共振子、２６は２段目の直列共
振子、２７は３段目（正確には２．５段目）の並列共振
子、２８は並列共振子２３と直列共振子２４間の直列配
線４０上に介装されたインダク、２９は直列共振子２４
と並列共振子２５間の直列配線４０上に介装されたイン
ダクタ、３０は並列共振子２５と直列共振子２６間の直
列配線４０上に介装されたインダクタ、３１は直列共振
子２６と並列共振子２７間の直列配線４０上に介装され
たインダクタである。尚、同図において、ＩＤＴ電極２
３ａ、反射器２３ｂの形状は簡略化して描いてある。
６の回路図に示す。同図において、２１は入力端子、２
２は出力端子、２３は１段目の並列共振子、２３ａはＩ
ＤＴ電極，２３ｂは反射器、２４は１段目の直列共振
子、２５は２段目の並列共振子、２６は２段目の直列共
振子、２７は３段目（正確には２．５段目）の並列共振
子、２８は並列共振子２３と直列共振子２４間の直列配
線４０上に介装されたインダク、２９は直列共振子２４
と並列共振子２５間の直列配線４０上に介装されたイン
ダクタ、３０は並列共振子２５と直列共振子２６間の直
列配線４０上に介装されたインダクタ、３１は直列共振
子２６と並列共振子２７間の直列配線４０上に介装され
たインダクタである。尚、同図において、ＩＤＴ電極２
３ａ、反射器２３ｂの形状は簡略化して描いてある。
【００２３】前記インダクタ２８〜３１は少なくとも１
つ設ければよく、そのインダクタンスは２ｎＨ以下とす
る。２ｎＨを越えると、通過帯域内のインピーダンス整
合は優れる反面、通過帯域外までインピーダンス整合の
効果が及び、その結果、通過帯域外での減衰量が劣化し
てしまう。また、インダクタ２８〜３１の介装の具体的
構成としては、ワイヤーボンディングによりワイヤーを
結線し、ワイヤー自体のインダクタンスを利用するとい
う構成、ＳＡＷフィルタＦ10用の圧電基板上にフォトリ
ソグラフィ法等で回路パターンを形成する際に、インダ
クタ回路を設けるという構成等がある。
つ設ければよく、そのインダクタンスは２ｎＨ以下とす
る。２ｎＨを越えると、通過帯域内のインピーダンス整
合は優れる反面、通過帯域外までインピーダンス整合の
効果が及び、その結果、通過帯域外での減衰量が劣化し
てしまう。また、インダクタ２８〜３１の介装の具体的
構成としては、ワイヤーボンディングによりワイヤーを
結線し、ワイヤー自体のインダクタンスを利用するとい
う構成、ＳＡＷフィルタＦ10用の圧電基板上にフォトリ
ソグラフィ法等で回路パターンを形成する際に、インダ
クタ回路を設けるという構成等がある。
【００２４】また、本発明においては、上記第１の発明
の構成と第２の発明の構成を同時に採用することもでき
る。つまり、直列共振子を成す共振子及び／又は並列共
振子を成す共振子のうちの少なくともいずれか一個の共
振子が、他の共振子と、ＩＤＴ電極の電極指ピッチ，Ｉ
ＤＴ電極の電極指本数，ＩＤＴ電極の電極指の開口幅，
反射器の電極指ピッチ，反射器の電極指本数の５つのパ
ラメータの少なくとも一つにおいて異なるようにすると
ともに、ＳＡＷ共振子間の直列配線上に２ｎＨ以下のイ
ンダクタを介装することもできる。
の構成と第２の発明の構成を同時に採用することもでき
る。つまり、直列共振子を成す共振子及び／又は並列共
振子を成す共振子のうちの少なくともいずれか一個の共
振子が、他の共振子と、ＩＤＴ電極の電極指ピッチ，Ｉ
ＤＴ電極の電極指本数，ＩＤＴ電極の電極指の開口幅，
反射器の電極指ピッチ，反射器の電極指本数の５つのパ
ラメータの少なくとも一つにおいて異なるようにすると
ともに、ＳＡＷ共振子間の直列配線上に２ｎＨ以下のイ
ンダクタを介装することもできる。
【００２５】本発明において、ＩＤＴ電極１ａはＡｌあ
るいはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｔｉ系等）から
なり、特にＡｌが励振効率が高く、材料コストが低いた
め好ましい。また、ＩＤＴ電極１ａは蒸着法、スパッタ
リング法又はＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成する。
るいはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｔｉ系等）から
なり、特にＡｌが励振効率が高く、材料コストが低いた
め好ましい。また、ＩＤＴ電極１ａは蒸着法、スパッタ
リング法又はＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成する。
【００２６】そして、ＩＤＴ電極１ａの対数は５０〜２
００程度、電極指の幅は０．１〜１０．０μｍ程度、電
極指の間隔は０．１〜１０．０μｍ程度、電極指の開口
幅（交差幅）は１０〜１００μｍ程度、ＩＤＴ電極１ａ
の厚みは０．２〜０．４μｍ程度とすることが、共振器
あるいはフィルタとしての所期の特性を得るうえで好適
である。また、ＩＤＴ電極１ａの電極指間に酸化亜鉛，
酸化アルミニウム等の圧電材料を成膜すれば、ＳＡＷの
共振効率が向上し好適である。
００程度、電極指の幅は０．１〜１０．０μｍ程度、電
極指の間隔は０．１〜１０．０μｍ程度、電極指の開口
幅（交差幅）は１０〜１００μｍ程度、ＩＤＴ電極１ａ
の厚みは０．２〜０．４μｍ程度とすることが、共振器
あるいはフィルタとしての所期の特性を得るうえで好適
である。また、ＩＤＴ電極１ａの電極指間に酸化亜鉛，
酸化アルミニウム等の圧電材料を成膜すれば、ＳＡＷの
共振効率が向上し好適である。
【００２７】ＳＡＷフィルタ用の圧電基板としては、３
６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3 結晶、６４°Ｙカ
ット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ3 結晶、４５°Ｘカット−Ｚ
伝搬のＬｉＢ4 Ｏ7 結晶等が、電気機械結合係数が大き
く且つ群遅延時間温度係数が小さいため好ましい。圧電
基板の厚みは０．３〜０．５ｍｍ程度がよく、０．３ｍ
ｍ未満では圧電基板が脆くなり、０．５ｍｍ超では材料
コストが大きくなる。
６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3 結晶、６４°Ｙカ
ット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ3 結晶、４５°Ｘカット−Ｚ
伝搬のＬｉＢ4 Ｏ7 結晶等が、電気機械結合係数が大き
く且つ群遅延時間温度係数が小さいため好ましい。圧電
基板の厚みは０．３〜０．５ｍｍ程度がよく、０．３ｍ
ｍ未満では圧電基板が脆くなり、０．５ｍｍ超では材料
コストが大きくなる。
【００２８】かくして、本発明は、通過帯域と阻止帯域
間のレベル変化の急峻性、通過帯域におけるレベルの平
坦性、通過帯域の拡大というフィルタ特性を、簡易な構
成でもって改善するという作用効果を有する。
間のレベル変化の急峻性、通過帯域におけるレベルの平
坦性、通過帯域の拡大というフィルタ特性を、簡易な構
成でもって改善するという作用効果を有する。
【００２９】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更は何等差し支えない。
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更は何等差し支えない。
【００３０】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。
【００３１】（実施例１）図１のような３．５段Ｔ型の
ＳＡＷフィルタＦを、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴ
ａＯ3 結晶から成る圧電基板上にＡｌから成るＳＡＷフ
ィルタＦ用の回路パターンを形成することにより、作製
した。
ＳＡＷフィルタＦを、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴ
ａＯ3 結晶から成る圧電基板上にＡｌから成るＳＡＷフ
ィルタＦ用の回路パターンを形成することにより、作製
した。
【００３２】具体的には、紫外線（Deep UV)を用いた密
着露光機によるフォトリソグラフィー法で前記圧電基板
のウェハ上にレジストのネガパターンを形成し、次いで
電子ビーム蒸着機でＡｌを成膜して、回路パターンを多
数組形成した。その後、レジスト剥離液中で不要なＡｌ
をリフトオフし、微細な回路パターンを完成した。次
に、パターニングの終了したウェハを個々のＳＡＷフィ
ルタＦ毎にダイシングカットし、個々のＳＡＷフィルタ
Ｆのチップを表面実装素子（ＳＭＤ：Surface Mounted
Device）用のパッケージ内にエポキシ樹脂等により接着
し、載置固定した。３５μφ（直径３５μｍ）のＡｌの
ワイヤーを、ＳＭＤパッケージのパッドとチップ上のＡ
ｌパッドを接続するように、超音波ボンディングした
後、パッケージリッドを被せ接着し、ＳＡＷフィルタＦ
のパッケージングを終了した。
着露光機によるフォトリソグラフィー法で前記圧電基板
のウェハ上にレジストのネガパターンを形成し、次いで
電子ビーム蒸着機でＡｌを成膜して、回路パターンを多
数組形成した。その後、レジスト剥離液中で不要なＡｌ
をリフトオフし、微細な回路パターンを完成した。次
に、パターニングの終了したウェハを個々のＳＡＷフィ
ルタＦ毎にダイシングカットし、個々のＳＡＷフィルタ
Ｆのチップを表面実装素子（ＳＭＤ：Surface Mounted
Device）用のパッケージ内にエポキシ樹脂等により接着
し、載置固定した。３５μφ（直径３５μｍ）のＡｌの
ワイヤーを、ＳＭＤパッケージのパッドとチップ上のＡ
ｌパッドを接続するように、超音波ボンディングした
後、パッケージリッドを被せ接着し、ＳＡＷフィルタＦ
のパッケージングを終了した。
【００３３】このとき、ＳＡＷフィルタＦの直列共振子
部Ａ及び並列共振子部Ｂの両方において、各々ＩＤＴ電
極１ａの電極指ピッチを変化させて、通過帯域と阻止帯
域間での減衰特性の急峻性を改善した。電極指ピッチの
決定は、ＢＦＧＳアルゴリズムを用いたシミュレーショ
ンによって行い、得られた直列共振子部Ａ及び並列共振
子部Ｂの電極指ピッチ及び他のパラメータの最適値を表
１に示す。
部Ａ及び並列共振子部Ｂの両方において、各々ＩＤＴ電
極１ａの電極指ピッチを変化させて、通過帯域と阻止帯
域間での減衰特性の急峻性を改善した。電極指ピッチの
決定は、ＢＦＧＳアルゴリズムを用いたシミュレーショ
ンによって行い、得られた直列共振子部Ａ及び並列共振
子部Ｂの電極指ピッチ及び他のパラメータの最適値を表
１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】そして、直列共振子部Ａの共振子１〜３間
では、ＩＤＴ電極１ａの電極指ピッチは１．１８１μｍ
を中心として約±３．５％の範囲内に、また、並列共振
子部Ｂの共振子４〜７間では、１．１７９μｍを中心と
して約±３．６％の範囲内に設定するのが、急峻性を改
善するのに効果があり、好適な範囲と認められた。
では、ＩＤＴ電極１ａの電極指ピッチは１．１８１μｍ
を中心として約±３．５％の範囲内に、また、並列共振
子部Ｂの共振子４〜７間では、１．１７９μｍを中心と
して約±３．６％の範囲内に設定するのが、急峻性を改
善するのに効果があり、好適な範囲と認められた。
【００３６】周波数特性の測定にはネットワークアナラ
イザを用い、図２は本実施例の３．５段Ｔ型のＳＡＷフ
ィルタＦの周波数特性（中心周波数約８３０ＭＨｚ）の
グラフで、図３は従来のパラメータが全て同じ共振子
（表１の共振子１に等しい）からなる３．５段Ｔ型のＳ
ＡＷフィルタの周波数特性のグラフである。図４は、図
２と図３の違いを明確にするために、通過帯域の右肩部
分を拡大して重ねたグラフである。一般的に、フィルタ
の急峻性は、０〜−２０ｄＢ程度までの範囲の減衰特性
が重要視されており、図４から明らかなように、本実施
例品は従来品よりも急峻性が増し、良好なフィルタ特性
が得られた。
イザを用い、図２は本実施例の３．５段Ｔ型のＳＡＷフ
ィルタＦの周波数特性（中心周波数約８３０ＭＨｚ）の
グラフで、図３は従来のパラメータが全て同じ共振子
（表１の共振子１に等しい）からなる３．５段Ｔ型のＳ
ＡＷフィルタの周波数特性のグラフである。図４は、図
２と図３の違いを明確にするために、通過帯域の右肩部
分を拡大して重ねたグラフである。一般的に、フィルタ
の急峻性は、０〜−２０ｄＢ程度までの範囲の減衰特性
が重要視されており、図４から明らかなように、本実施
例品は従来品よりも急峻性が増し、良好なフィルタ特性
が得られた。
【００３７】（実施例２）図６のような２．５段π型の
ＳＡＷフィルタＦ10を、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉ
ＴａＯ3 結晶から成る圧電基板上にＡｌから成るＳＡＷ
フィルタＦ10用の回路パターンを形成することにより、
作製した。具体的な作製方法は実施例１と同様である
が、回路パターンを形成する際にインダクタ２８〜３１
用のインダクタ回路を同時に設けた。インダクタ２８〜
３１の各々のインダクタンスを１．０ｎＨ，１．５ｎ
Ｈ，１．５ｎＨ，１．０ｎＨとした。共振子２３〜２７
のパラメータは、表２に示した通りである。
ＳＡＷフィルタＦ10を、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉ
ＴａＯ3 結晶から成る圧電基板上にＡｌから成るＳＡＷ
フィルタＦ10用の回路パターンを形成することにより、
作製した。具体的な作製方法は実施例１と同様である
が、回路パターンを形成する際にインダクタ２８〜３１
用のインダクタ回路を同時に設けた。インダクタ２８〜
３１の各々のインダクタンスを１．０ｎＨ，１．５ｎ
Ｈ，１．５ｎＨ，１．０ｎＨとした。共振子２３〜２７
のパラメータは、表２に示した通りである。
【００３８】
【表２】
【００３９】得られたＳＡＷフィルタＦ10の周波数特性
を図７に示す。図８は図５の従来例であり、インダクタ
を介装していないこと以外は本実施例２と同様に構成し
たものの周波数特性である。中心周波数９００ＭＨｚ、
比帯域幅５％のバンドパスフィルタとした例であるが、
前記比帯域幅は圧電基板の電気機械結合係数によって決
まるため、その限界を超えて比帯域幅を拡げることはで
きず、図８では過度に拡げようとしたために通過帯域の
中央部がへこみ、平坦性が劣化した。それに比べて、図
７では比帯域幅を拡げても平坦性の劣化がほとんどな
く、広帯域で良好なバンドパス特性が得られた。
を図７に示す。図８は図５の従来例であり、インダクタ
を介装していないこと以外は本実施例２と同様に構成し
たものの周波数特性である。中心周波数９００ＭＨｚ、
比帯域幅５％のバンドパスフィルタとした例であるが、
前記比帯域幅は圧電基板の電気機械結合係数によって決
まるため、その限界を超えて比帯域幅を拡げることはで
きず、図８では過度に拡げようとしたために通過帯域の
中央部がへこみ、平坦性が劣化した。それに比べて、図
７では比帯域幅を拡げても平坦性の劣化がほとんどな
く、広帯域で良好なバンドパス特性が得られた。
【００４０】
【発明の効果】本発明は、ラダー型のＳＡＷフィルタに
おいて、直列共振子を成す共振子及び／又は並列共振子
を成す共振子のうちの少なくともいずれか一個の共振子
が、他の共振子と、ＩＤＴ電極の電極指ピッチ，ＩＤＴ
電極の電極指本数，ＩＤＴ電極の電極指の開口幅，反射
器の電極指ピッチ，反射器の電極指本数の５つのパラメ
ータの少なくとも一つにおいて異なるようにすることに
より、通過帯域と阻止帯域間のレベル変化の急峻性、通
過帯域におけるレベルの平坦性等のフィルタ特性を改善
するという作用効果を有する。
おいて、直列共振子を成す共振子及び／又は並列共振子
を成す共振子のうちの少なくともいずれか一個の共振子
が、他の共振子と、ＩＤＴ電極の電極指ピッチ，ＩＤＴ
電極の電極指本数，ＩＤＴ電極の電極指の開口幅，反射
器の電極指ピッチ，反射器の電極指本数の５つのパラメ
ータの少なくとも一つにおいて異なるようにすることに
より、通過帯域と阻止帯域間のレベル変化の急峻性、通
過帯域におけるレベルの平坦性等のフィルタ特性を改善
するという作用効果を有する。
【００４１】また、ＳＡＷ共振子間の直列配線上に２ｎ
Ｈ以下のインダクタを介装することにより、急峻性、平
坦性の改善及び通過帯域の拡大を、新たな外部回路を付
加するととなく低コストに達成できるという作用効果を
有する。
Ｈ以下のインダクタを介装することにより、急峻性、平
坦性の改善及び通過帯域の拡大を、新たな外部回路を付
加するととなく低コストに達成できるという作用効果を
有する。
【図１】第１の発明の３．５段Ｔ型のＳＡＷフィルタＦ
の回路図である。
の回路図である。
【図２】第１の発明のＳＡＷフィルタＦの周波数特性の
グラフである。
グラフである。
【図３】従来の３．５段Ｔ型のＳＡＷフィルタの周波数
特性のグラフである。
特性のグラフである。
【図４】第１の発明の３．５段Ｔ型のＳＡＷフィルタＦ
と従来品を比較した、周波数特性のグラフである。
と従来品を比較した、周波数特性のグラフである。
【図５】従来の２．５段π型のＳＡＷフィルタＦ1 の回
路図である。
路図である。
【図６】第２の発明の２．５段π型のＳＡＷフィルタＦ
10の回路図である。
10の回路図である。
【図７】第２の発明のＳＡＷフィルタＦ10の周波数特性
のグラフである。
のグラフである。
【図８】従来の２．５段π型のＳＡＷフィルタの周波数
特性のグラフである。
特性のグラフである。
【図９】（ａ）は直列共振子の回路図、（ｂ）は直列共
振子のＳ１１のスミスチャートの模式図である。
振子のＳ１１のスミスチャートの模式図である。
【図１０】（ａ）は並列共振子の回路図、（ｂ）は並列
共振子のＳ１１のスミスチャートの模式図である。
共振子のＳ１１のスミスチャートの模式図である。
１：１段目のＳＡＷ共振子（直列共振子） １ａ：ＩＤＴ電極 １ｂ：反射器 ２：２段目の直列共振子 ３：３段目の直列共振子 ４：１段目の並列共振子 ５：２段目の並列共振子 ６：３段目の並列共振子 ７：３．５段目の並列共振子 ２３：１段目の並列共振子 ２３ａ：ＩＤＴ電極 ２３ｂ：反射器 ２４：１段目の直列共振子 ２５：２段目の並列共振子 ２６：２段目の直列共振子 ２７：３段目の並列共振子 ２８：インダクタ ２９：インダクタ ３０：インダクタ ３１：インダクタ ４０：直列配線
Claims (2)
- 【請求項１】一対の櫛歯状電極と、その櫛歯状電極の弾
性表面波伝搬路の両側に設けられた反射器とから成る複
数個の弾性表面波共振子を、圧電基板上にラダー型に配
置して成る弾性表面波フィルタであって、直列共振子を
成す共振子及び／又は並列共振子を成す共振子のうちの
少なくともいずれか一個の共振子が、他の共振子と、櫛
歯状電極の電極指ピッチ，櫛歯状電極の電極指本数，櫛
歯状電極の電極指の開口幅，反射器の電極指ピッチ，反
射器の電極指本数の５つのパラメータの少なくとも一つ
において異なることを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項２】一対の櫛歯状電極と、その櫛歯状電極の弾
性表面波伝搬路の両端に設けられた反射器とから成る複
数個の弾性表面波共振子を、圧電基板上にラダー型に配
置して成る弾性表面波フィルタであって、弾性表面波共
振子間の直列配線上に２ｎＨ以下のインダクを介装した
ことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260297A JPH10242799A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 弾性表面波フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260297A JPH10242799A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 弾性表面波フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242799A true JPH10242799A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12640608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4260297A Pending JPH10242799A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 弾性表面波フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242799A (ja) |
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-
1997
- 1997-02-26 JP JP4260297A patent/JPH10242799A/ja active Pending
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