JPH10290141A - 縦結合二重モードsawフィルタ - Google Patents

縦結合二重モードsawフィルタ

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JPH10290141A
JPH10290141A JP11523797A JP11523797A JPH10290141A JP H10290141 A JPH10290141 A JP H10290141A JP 11523797 A JP11523797 A JP 11523797A JP 11523797 A JP11523797 A JP 11523797A JP H10290141 A JPH10290141 A JP H10290141A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の1次3次縦結合二重モードフィルタに
おいては、単にIDTの対数を変えて入出力インピーダ
ンスを互いに異ならせようとすると、励起される1次及
び3次モードの変位分布も変動し、前記フィルタの特性
が変化するという問題があった。本発明は入出力インピ
ーダンスを自由に制御する手段をする。 【解決手段】 圧電基板上に3つのIDTを配置してな
る1次3次縦結合二重モードフィルタにおいて、3つの
IDTの電極指の総数を維持すると共に外側の2つのI
DTの対数を維持しながら、中央のIDTの電極指対数
を減ずることによりインピーダンスより高くしたことを
特徴とする1次3次縦結合二重モードフィルタである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は縦結合二重モードS
AWフィルタに関し、特に入出力インピーダンスを互い
に異ならせた縦結合二重モードSAWフィルタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】多重モードSAWフィルタは小型であ
り、大きな阻止域減衰量が確保できるため小型無線機等
に適している。多重モードSAWフィルタ中で縦結合二
重モードSAWフィルタ(以下、DMSフィルタと称
す)は広帯域フィルタが実現できるので、携帯電話等の
RFフィルタとして広く利用されている。図9は従来の
1次3次DMSフィルタの電極パターンを模式的に示す
図であって、圧電基板11の主面上にIDTが励起す
る、あるいは受信する表面波の伝搬方向に沿って3つの
IDT12、13、14を近接配置し、それらの両側に
反射器15a、15bを配置したものである。 IDT
12、13、14はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の
電極指を有する一対のくし形電極により構成され、ID
T12、13、14を構成する一方のくし型電極はアー
ス電位端子に接続され、他方のくし形電極は入力または
出力端子に電気的に接続されている。
【0003】上記のように構成された1次3次DMSフ
ィルタの動作を説明すると、IDT12、13、14に
よって励起される表面波が反射器間15a、15bに閉
じ込められ、前記IDT12、13、14の間で音響結
合が生ずる結果、1次及び3次モードの振動モードが強
勢に励振され、これらのモードを利用した1次3次DM
Sフィルタとして動作する。
【0004】図9に電極パターンの模式図を示すように
従来の1次3次DMSフィルタの入出力インピーダンス
は共に等しく設定されていた。例えば従来、周辺部品や
ユニットの入出力インピーダンスとの関係から最も使い
易い50Ω系に設計されていた。ところが、最近携帯電
話機等のRF段に用いる増幅器の進歩により、従来の5
0Ω系RFフィルタに対する要望も変化し、例えば、ア
ンテナ側に接続する入力インピーダンスは50Ωとし、
増幅器側に接続する出力インピーダンスを、100Ω〜
3000Ωとするようにインピーダンスが非対称であ
り、且つ、入出力の一方を平衡型としたRFフィルタの
要望が多くなってきた。これはフィルタの入出力を平衡
型とすれば、たとえ外部よりノイズが入ってきたとして
も、フィルタの後段に差動アンプを配置し容易にノイズ
を除去できるIC回路が開発されたためである。
【0005】SAWフィルタにおいて入出力インピーダ
ンスを互いに異ならせる方法としては従来、IDTの電
極指対数を異なるよう構成することが考えられる。例え
ば、上述した図9に示す1次3次DMSフィルタにおい
て、入出力インピーダンスを異なったものとするために
は入出力インピーダンスが等しい状態のIDT12〜1
4の対数から、入力のIDT12の電極指対数あるいは
出力のIDT13、14の電極指対数を変えることによ
り実現可能していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように単に前記IDTの対数を変えるだけでインピーダ
ンスを所望値にする方法では、IDT12、13、14
上に励起される1次及び3次モードの変位分布が変動
し、その結果前記フィルタの等価インダクタンス、帯域
幅等も変化して、元のフィルタの濾波特性と異なり所望
の濾波特性が得られなくなる。この傾向は入出力インピ
ーダンスの差が大きい程顕著な問題となっていた。更
に、このように1次3次DMSフィルタの入出力インピ
ーダンスに関しては設計の自由度が極めて低く必ずしも
希望するフィルタ特性を維持しつつ所望のインピーダン
スを実現し得るものではなかった。本発明は上記課題を
解決するためになされたものであって、最近の携帯電話
等に要求される入出力インピーダンスの大幅に異なる1
次3次DMSフィルタを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る縦結合二重モードフィルタの請求項1記
載の発明は、圧電基板の主面上に表面波の伝搬方向に沿
って3つのIDTとその両側に反射器を配置する縦結合
二重モードSAWフィルタにおいて、入力IDTの所要
数の電極対を切り離すと共に、該切り離された電極対を
出力側のバスバーに接続することにより、入力IDTに
おける1次モード及び3次モードの電荷量と出力のID
Tにおける1次モード及び3次モードの電荷量とを異な
らせたことを特徴とする縦結合二重モードSAWフィル
タである。請求項2記載の発明は、圧電基板の主面上に
表面波の伝搬方向に沿って3つのIDTとその両側に反
射器を配置する縦結合二重モードSAWフィルタにおい
て、出力IDTの所要数の電極対を切り離すと共に、該
切り離された電極対を入力側のバスバーに接続すること
により、入力IDTにおける1次モード及び3次モード
の電荷量と出力のIDTにおける1次モード及び3次モ
ードの電荷量とを異ならせたことを特徴とする縦結合二
重モードSAWフィルタである。請求項3記載の発明
は、前記切り離された電極対の電極指を、その配列周期
を維持したままグレーティングとして用いたことを特徴
とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る1
次3次DMSフィルタの電極パターンの一実施例を模式
的に示した図であって、圧電基板1の主面上に表面波の
伝搬方向に沿って3つのIDT2、3、4を配置しその
両側に反射器5a、5bを配置すると共に前記中央(入
力)のIDT2の電極指対数とその外側の2つのIDT
3、4(出力)の電極指対数を周知の手法を用いて、1
次3次DMSフィルタの入出力インピーダンスがほぼ等
しくなるようにそれぞれ適切に設定する。なお、IDT
2、3、4はそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指
を有する一対のくし形電極により構成され、IDT2、
3、4を構成する一方のくし型電極はアース電位端子に
接続され、他方のくし形電極は入力または出力端子に電
気的に接続されている。本発明に係る1次3次DMSフ
ィルタは、上記のように周知の手法を用いてIDT2、
3、4の電極対数を適切に設定し、入出力インピーダン
スを等しくした3つのIDT2、3、4の電極指の総数
を変化させずに、インピーダンスを変動させる側のID
T、例えば入力側(IDT2)の電極対数を減じ、減じ
られた電極指をインピーダンス変化のない出力側のID
T3、4のバスバーに接続することにある。図1は、入
力側のIDT2のインピーダンスを高くする場合を説明
す図であって、出力側の2つのIDT3、4の対数を変
化させずに、入力のIDT2の電極指対数を減じ、切り
離された電極指を前の位置を変えずに出力IDT3、4
のアース側のバスバーにそれぞれ接続し、入力IDT2
のインピーダンスを高くしたフィルタである。このよう
に構成すれば、IDT2、3、4の電極指の周期と入力
IDT2より切り離されて、IDT3、4のアース側バ
スバーにそれぞれ接続された電極指の周期とは同周期と
なる。
【0009】上記のように構成した1次3次DMSフィ
ルタは、IDT2、3、4で励起された表面波の振動エ
ネルギーが反射器5a、5b間に閉じ込められると共
に、IDT2、3、4間で音響結合を生じ、その結果強
勢に励起される1次及び3次の縦振動モードにて動作す
る1次3次DMSフィルタとして機能する。
【0010】上述したようにIDT2、3、4を構成し
た場合、入力インピーダンスと出力インピーダンスが互
いに異なったものとなる動作原理について説明する。上
記のような所謂二重モードフィルタのインピーダンスは
該フィルタの帯域幅とその電気的等価インダクタンスの
積に比例し、更に、周知のように、振動デバイスの電気
的等価インダクタンスは振動変位により発生する電荷を
電極により集めた電荷量に反比例する。従って、1次3
次DMSフィルタの等価インダクタンスは、1次及び3
次共振モードで発生する電荷をIDTの電極指で集める
電荷量によって決まる。また、1次3次DMSフィルタ
の帯域幅は周知のように1次及び3次の縦共振モード共
振周波数の差に比例する。
【0011】本発明に係る特徴の1つは、IDT2、
3、4と反射器5a、5bによって決まる1次及び3次
の共振モードをIDT2、3、4の電極指の総数を変え
ずに、入力IDT2の電極指対数を所定のインピーダン
スに合わせるべく制御する点である。即ち、入力インピ
ーダンスと出力インピーダンスを互いに異ならせるに
は、1次及び3次の共振モードを電極対数を変化させる
前の変位分布の状態を維持しながら、入力のIDT2で
ピックアップする1次モード及び3次モードの電荷量と
IDT3、4でピックアップする1次モード及び3次モ
ードの電荷量とを異ならせればよい。例えば、入力側
(IDT2)のインピーダンスを大きくする場合、ID
T2の電極指対数を減少させることにより集められる電
荷量を減少させればよく、その結果等価インダクタンス
が大きくなるため、入力側(IDT2)から見たインピ
ーダンスを大きくすることができる。一方、出力側のI
DT3、4の電極指対数は何ら変化していないため前記
IDT3、4の電極指で集められる電荷の量は変わら
ず、出力側(IDT3、4)から見たインピーダンスは
不変である。このように電極指総数を変えずに、インピ
ーダンスを変化させる側のIDTの電極指の対数を変え
ることにより、フィルタの特性は元の状態に保持したま
ま、入出力インピーダンスを任意に制御することが可能
となる。図2は中央のIDT2より切り離した電極指を
IDT3、4の出力側のバスバーに接続した例であり、
図1と同様の効果がある。また、図3は中央のIDT2
より切り離した電極指をグレーティングとして元の電極
指の位置に配置した例であり、図1と同様の効果があ
る。
【0012】図4は本発明に係る他の1次3次DMSフ
ィルタの実施例である。周知のように、1次3次DMS
フィルタの中央のIDTと両側のIDT、即ち入出力I
DTの隣接する電極指の中心間間隙を連続的周期からず
らす(オフセットを施すという)と1次共振モードと3
次共振モードの周波数差が変化し、前記中心間隔を連続
的周期の1/2とした場合が最大の周波数間隔が得られ
る。この種の1次3次DMSフィルタに本発明を適用し
て入出力インピーダンスを互いに異ならせた実施例が図
4である。この実施例は電極指総数、オフセットを施し
た位置、オフセット量を維持することにより、他の特性
に変化を与えることなく、入力インピーダンスを高くし
た例である。図5は中央のIDT2より切り離した電極
指をそれぞれ1つおきに接続して構成した例であり、図
4と同様な効果を発揮する。
【0013】図6は本発明に係る他の1次3次DMSフ
ィルタの実施例で、IDT2、3、4の総電極指数を維
持すると共にIDT3、4の電極対数を維持したまま中
央のIDT2より切り離した電極指をIDT3、4側の
バスバーに接続し、且つIDT2、3、4をのいずれの
バスバーも接地せず、平衡型1次3次DMSフィルタを
構成した実施例である。1次3次DMSフィルタを平衡
型とすることにより、前述したようにノイズが入ってき
たとしても後段の差動アンプにより前記ノイズを容易に
除去することができる。
【0014】図7は本発明に係る入出力インピーダンス
を異にした1次3次DMSフィルタA(例えば、200
Ω対50Ω)と従来の入出力インピーダンスの等しい1
次3次DMSフィルタB(例えば、50Ω)を縦続接続
したフィルタである。このように2段縦続1次3次DM
Sフィルタを構成すると、前記フィルタA、B間でイン
ピーダンスの整合を取りながら入出力インピーダンスを
異ならせることができる。また、図7に示すように前記
フィルタAの中央IDT2のバスバーをアースから浮か
すことにより入力側を平衡型フィルタとすることが可能
であり、ノイズが除去できることは上述した通りであ
る。
【0015】図8は、図7に示した本発明に係る2段縦
続1次3次DMSフィルタの1例についてフィルタ特性
を示したものであって、圧電基板に64゜YカットX伝
搬LiNbO3を用い、中央IDT2は10.5対、I
DT3、4は11.5対、中央IDT2より切り離した
電極指はそれぞれ6本、反射器は各237本である。電
極膜厚は波長λの約4%、中心周波数は947.5MH
z、帯域幅は40MhZで、入力インピーダンス200
Ω平衡型、出力インピーダンス50Ω不平衡型である。
【0016】上記例では圧電基板にLiNbO3を用い
た例を説明したが、圧電基板はこれのみに限定する必要
はなく、他の圧電物質、例えば水晶、LiTaO3、四
硼酸リチウム、ランガサイト等であってもよいことは言
うまでもない。また、上記例では、説明を分かり易くす
るため入力インピーダンスを高くする場合について説明
したが、出力側を高くする場合も同様であり、無線装置
のアンテナ側は50Ωあるため、入力側のインピーダン
ス50Ω、出力側のインピーダンスを150〜300Ω
としたフィルタの方がより実用的で使い易い。
【0017】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように1次3次
縦結合二重モードフィルタにおいて、IDT2、3、4
の総電極指数とIDT3、4の対数を維持したまま、所
望のインピーダンスに合わせるべく中央のIDT2を両
端から対称に切り離し、余った電極指をIDT3、4の
バスバーに接続するか、あるいはもとの位置に配置する
ことにより入出力インピーダンスを所望のインピーダン
スに容易に整合できるため、後段の増幅部の設計の自由
度が大幅に増し、携帯電話等のRF部の特性改善に大き
く貢献できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る1次3次DMSフィルタの実施の
一形態例の電極パターンを示す図で、切り離した中央の
電極指をアースバスバーに接続したものである。
【図2】本発明に係る他の1次3次DMSフィルタを示
す電極パターンを示す図、で切り離した中央IDTの電
極指を入力側バスバーに接続したものである。
【図3】本発明に係る他の1次3次DMSフィルタを示
す電極パターンを示す図で、切り離した中央IDTの電
極指をグレーティングとしたものである。
【図4】中央のIDTの両端の電極指をλ/2として帯
域幅を最大にした1次3次DMSフィルタに本発明を適
用した例である。
【図5】本発明に係る他の1次3次DMSフィルタを示
す電極パターンを示す図で、切り離した中央IDTの電
極指を1つ置きに接続したものである。
【図6】平衡型1次3次DMSフィルタに本発明を適用
した電極パターンを示す図である。
【図7】本発明と通常の1次3次DMSフィルタとの2
段縦続フィルタの電極パターンを示す図である。
【図8】本発明を用いた2段縦続フィルタの濾波特性を
示す図である。
【図9】従来の1次3次DMSフィルタの電極パターン
を示す図である。
【符号の説明】
1・・圧電基板 2、3、4・・IDT 5a、5b・・反射器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板の主面上に表面波の伝搬方向に
    沿って3つのIDTとその両側に反射器を配置する縦結
    合二重モードSAWフィルタにおいて、入力IDTの所
    要数の電極対を切り離すと共に、該切り離された電極対
    の電極指を出力側のバスバーに接続することにより、入
    力IDTにおける1次モード及び3次モードの電荷量と
    出力のIDTにおける1次モード及び3次モードの電荷
    量とを異ならせたことを特徴とする縦結合二重モードS
    AWフィルタ。
  2. 【請求項2】 圧電基板の主面上に表面波の伝搬方向に
    沿って3つのIDTとその両側に反射器を配置する縦結
    合二重モードSAWフィルタにおいて、出力IDTの所
    要数の電極対を切り離すと共に、該切り離された電極対
    の電極指を入力側のバスバーに接続することにより、入
    力IDTにおける1次モード及び3次モードの電荷量と
    出力のIDTにおける1次モード及び3次モードの電荷
    量とを異ならせたことを特徴とする縦結合二重モードS
    AWフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記切り離された電極対の電極指を、そ
    の配列周期を維持したままグレーティングとして用いた
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の縦結合二重モー
    ドSAWフィルタ。
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