JPH11251861A - 縦結合多重モードsawフィルタ - Google Patents

縦結合多重モードsawフィルタ

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JPH11251861A
JPH11251861A JP6954898A JP6954898A JPH11251861A JP H11251861 A JPH11251861 A JP H11251861A JP 6954898 A JP6954898 A JP 6954898A JP 6954898 A JP6954898 A JP 6954898A JP H11251861 A JPH11251861 A JP H11251861A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 縦結合多重モードSAWフィルタの通過帯域
近傍の高周波側に生じる減衰量の劣化を改善する手段を
得る。 【解決手段】 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って
複数のIDT電極とその両側に反射器を配置して構成す
る縦結合多重モードSAWにおいて、入力IDT電極と
出力IDT電極との間にリアクタンス素子を配設した縦
結合多重モードSAWフィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は縦結合多重モードS
AWフィルタに関し、特に縦結合多重モードSAWフィ
ルタに特有な通過帯域近傍の高周波側に生ずる減衰傾度
の劣化を改善した縦結合多重モードSAWフィルタに関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、SAWフィルタは多くの通信分野
で用いられ、高性能、小型、量産性等の特徴を有するこ
とから携帯電話等の普及の一翼を担っている。図7は従
来の1次−3次縦結合二重モードSAWフィルタ(以
下、二重モードSAWフィルタと称す)の電極パターン
の構成を示す模式的平面図であって、圧電基板11の主
面上に表面波の伝搬方向に沿って3つのIDT電極1
2、13、14を近接配置すると共に、IDT電極1
2、13、14の両側に反射器15a、15bを配設し
たものである。IDT電極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、IDT電極12の一方のくし形電
極は入力端子INに接続し、他方のくし形電極は接地す
る。そして、IDT電極13、14の一方のくし形電極
は互いに連結して出力端子OUTに接続すると共に、他方
のくし形電極はそれぞれ接地する。
【0003】図7に示す二重モードSAWフィルタの動
作は、周知のように、IDT電極12、13、14によ
って励起される複数の表面波が反射器15a、15bの
間に閉じ込められ、IDT電極12、13、14の間で
音響結合を生ずる結果、1次と3次の2の縦共振モード
が強勢に励振されるため、適当な終端を施すことにより
これらの2つのモードを利用した二重モードSAWフィ
ルタとして動作する。なお、該二重モードSAWフィル
タの通過帯域幅は1次共振モードと3次共振モードとの
周波数差で決まることは周知のことである。
【0004】例えば、圧電基板として36゜YカットX伝搬
LiTaO3を用いて、フィルタの中心周波数を836.5MH
z、入力IDT電極12の電極対数を17.5対、出力ID
T電極13、14の電極対数をそれぞれ11.5対、グレー
ティング反射器15a、15bの本数をそれぞれ250
本、電極にアルミニウム合金を用いて膜厚を6%λ(λ
は励起される表面波の波長)とした場合の二重モードS
AWフィルタの濾波特性は図8のようになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の二重モードフィルタにおいては、図8に示した濾
波特性から明らかなように通過帯域近傍の高周波側の図
中矢印Aで示す阻止域減衰量が劣化しており、低周波側
と同等の減衰量が得られてない。即ち、図8の濾波特性
において、1dB通過帯域幅の中心周波数をF0とする
と、F0−45MHzの低周波側では減衰量が約20dB得られる
のに対して、F0+45MHzの高周波側ではその減衰量は約8
dBである。このように従来の二重モードフィルタでは、
通過帯域近傍の低周波側の減衰量に比べて通過帯域近傍
の高周波側おける減衰量は約10dB程度であり大きく劣
化している。このような二重モードフィルタを携帯電話
等のRFフィルタに用いる場合、高周波側にて減衰量が不
十分であるという問題があった。本発明は上述したよう
な二重モードSAWフィルタの問題を解決するためにな
されたものであって、広帯域であると共に通過帯域近傍
の高周波側における阻止減衰量を大幅に改善したフィル
タを提供することを目的とする。
【0006】
【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多重モードSAWフィルタの請求
項1記載の発明は、圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿
って複数のIDT電極とその両側に反射器を配置して構
成する縦結合多重モードSAWにおいて、入力IDT電
極と出力IDT電極との間にリアクタンス素子を挿入接
続したことを特徴とする縦結合多重モードSAWフィル
タである。請求項2記載の発明は、前記縦結合多重モー
ドSAWフィルタの通過域近傍の高周波側において減衰
量が劣化した周波数領域に減衰極が形成されるよう前記
リアクタンス素子の値を設定したことを特徴とする請求
項1記載の縦結合多重モードSAWフィルタである。請
求項3記載の発明は、前記リアクタンス素子の値を 10nH≦ X ≦240nH としたことを特徴とする請求項1または2記載の縦結合
多重モードSAWフィルタである。請求項4記載の発明
は、前記リアクタンス素子の値を 0.1pF≦ X <1.0pF としたことを特徴とする請求項1または2記載の縦結合
多重モードSAWフィルタである。請求項5記載の発明
は、前記リアクタンス素子が前記IDT電極と同一基板
上に前記IDT電極と同一プロセスにて形成した導電性
パターンであることを特徴とする請求項1乃至4記載の
縦結合多重モードSAWフィルタである。請求項6記載
の発明は、前記フィルタ素子を保持するパッケージ内に
前記リアクタンス素子を形成することを特徴とする請求
項2乃至4記載の縦結合多重モードSAWフィルタであ
る。
【0007】
【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。二重モードSAWフィ
ルタにおいて、通過帯域近傍の高周波側の減衰量が低周
波側のそれに比べて著しく劣るのは、圧電基板上に配置
した複数のIDT電極間のトランスバーサル特性に起因
して必然的に発生する特性であり、これを根本的に解消
する手段は未だ見出されていない。
【0008】図1は本発明に係る通過帯域近傍の高周波
側の減衰量を改善した二重モードSAWフィルタの電極
パターンの構成を示す平面図である。同図に示すように
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
IDT電極2、3、4を近接配置すると共に、IDT電
極2、3、4の両側に反射器5a、5bを配設し、前記
IDT電極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、
IDT電極2の一方のくし形電極は入力端子INに接続
し、他方のくし形電極は接地する。一方、IDT電極
3、4の一方のくし形電極は互いに連結して出力端子OU
Tに接続すると共に、他方のくし形電極はそれぞれ接地
する点については従来と同様な構成である。
【0009】本発明の特徴的な構成はIDT電極2の入
力端子IN側に接続するくし形電極と、IDT電極3、4
の出力端子OUTに接続するくし形電極とからそれぞれリ
ード電極6a、6bを延在し、該リード電極を圧電基板
上に形成したリアクタンス素子7に接続する点にある。
ここで、リアクタンス素子7はIDT電極と同じ材料に
て同じプロセスで構成した導電性パターンであって、容
量が必要であればIDT型電極等の構成とすればよく、
インダクタンスが必要であれば渦巻き状等の周知の平面
コイル構造を適宜採用する。
【0010】図1に示す二重モードSAWフィルタの動
作は、周知のように、IDT電極2、3、4によって励
起される複数の表面波が反射器5a、5bの間に閉じ込
められ、IDT電極2、3、4の間で音響結合を生ずる
結果、1次と3次の2の縦共振モードが強勢に励振され
るため、適当な終端を施すことによりこれらの2つのモ
ードを利用した二重モードSAWフィルタとして動作す
る。
【0011】通常の低周波フィルタ例えば、モノリシッ
ククリスタルフィルタ等において、入出力端子間に並列
に容量を挿入して、減衰極を形成することが知られてい
る。本願発明者はこの知見に基づき、図1に示す構成の
二重モードSAWフィルタにおいても、入出力端子(IN
−OUT)間に並列にリアクタンス素子7を挿入すれば二
重モードSAWフィルタの濾波特性上に減衰極が形成さ
れ、この減衰極によって二重モードSAWフィルタ特有
の通過域より高域側の阻止域における減衰量の改善が可
能となるとの推測に基づき種々の実験を行った。
【0012】例えば圧電基板に36゜YカットX伝搬LiTaO3
を用い、フィルタの中心周波数を900MHz、入力IDT電
極2の電極対数を17.5対、出力IDT電極3、4の
電極対数をそれぞれ11.5対、グレーティング反射器
5a、5bの本数を250本、電極にアルミニウム合金
を用いてその膜厚を6%λとして、入出力IDT電極間
に挿入するリアクタンス素子7を種々の値に設定して実
験をおこなったところ、例えばリアクタンス素子として
容量値0.3pFの容量を挿入接続した場合の二重モードS
AWフィルタの濾波特性は図3に示す通りである。
【0013】1dBの通過帯域幅の中心周波数をF0とし
て、F0+45MHz近傍の阻止減衰量と入出力間に挿入する
リアクタンス素子7の値との関係は図2のようになっ
た。横軸を容量値(pF)とし、縦軸を阻止減衰量(dB)
とした。図2から明らかなように通過帯域が良好な状態
を維持しつつ、 F0+45MHz近傍の周波数領域での減衰量
が大きく改善されるのはリアクタンス値が容量成分とな
った場合であり、容量Cが値は0.1pF≦C<1.0pFで特に良
好な減衰特性が得られることが分かった。また、300MHz
帯、1.5GHz帯の周波数でも同様の検討を行った結果、周
波数帯によらず容量Cの値は上記範囲内であることを確
認した。
【0014】図3から明らかなように通過帯域近傍の高
周波側の減衰量及び急峻度が、従来の二重モードSAW
フィルタに比べて大幅に改善されていることが分かる。
このように通過帯域近傍の高周波側の減衰量及び急峻度
が改善されたフィルタであれば、通過帯域近傍において
高減衰量が要求される携帯電話等のRFフィルタの要求
を満たすことができる。
【0015】次に、図4は本発明の他の実施例で、図1
と同一機能を果たす部分は同じ符号を付し、その説明は
省略する。入力IDT電極2の両側のIDT電極8、9
の構成を、図1に示したIDT電極3、4の極性と18
0度変えたものある。図4に示す電極パターンの二重モ
ードSAWフィルタについて、リアクタンス素子7を容
量あるいはインダクタンスとした場合に、二重モードS
AWフィルタの濾波特性上に減衰極を形成するかどうか
実験的に調べた。その結果、この場合はリアクタンス素
子7がインダクタンスであればフィルタの特性上に減衰
極が形成されることが分かった。
【0016】例えば圧電基板に36゜YカットX伝搬LiTaO3
を用い、フィルタの中心周波数を836MHz、入力IDT電
極2の電極対数を18.5対、出力IDT電極3、4の電極
対数をそれぞれ11.5対、グレーティング反射器5a、5
bの本数を250本、電極にアルミニウム合金を用いてそ
の膜厚を6%λ、入出力IDT電極間に挿入するインダ
クタンとして、例えばリアクタンス素子の値を140nHと
した場合の二重モードSAWフィルタの濾波特性は図6
に示す通りである。
【0017】二重モードSAWフィルタのリアクタンス
素子7の値と、フィルタの阻止減衰量との関係を実験的
に求めると図5のようになる。同図において、横軸はイ
ンダクタンス(nH)であり、縦軸はF0+45MHzにおける
減衰量である。二重モードSAWフィルタの通過帯域を
良好な状態に保ちながら、中心周波数F0に対しF0−45MH
zからF0+45MHzまでの範囲内で阻止減衰量が大きくなる
インダクタンスLの値は、10nH≦L≦240nHであることが
分かった。
【0018】図6から明らかなように通過帯域近傍の高
周波側の減衰量及び急峻度が、従来の二重モードSAW
フィルタに比べて大幅に改善されていることが分かる。
このように通過帯域近傍の高周波側の減衰量及び減衰傾
度が大きなRFフィルタであれば、携帯電話等のRFフィ
ルタとして、その要求する規格を満たすことができる。
【0019】また、入力IDT電極2と出力IDT電極
3、4との間に形成するリアクタンス素子7を二重モー
ドSAWフィルタを形成した同一圧電基板上ではなく、
前記フィルタを保持するパッケージ内に形成しても同様
な効果が得られることは明白である。
【0020】尚、以上の説明でIDT電極3個で構成す
る1次−3次縦結合二重モードSAWフィルタを例とし
て説明したが、本発明はこれのみに限定されるものでは
なく、IDT電極を複数個用いて構成する縦結合多重モ
ードSAWフィルタに適用できることはいうまでもな
い。たた、以上でも説明したように入出力端子に発生す
る極性により、入出力端子に挿入するリアクタンスを容
量にするかインダクタンスにするかが決まることにな
る。
【0021】以上本の説明で圧電基板として36゜Yカッ
トX伝搬LiTaO3を例に説明したが、他の切断角度例えば4
2゜YカットX伝搬LiTaO3等に適用できることは云うまで
もない。また、圧電基板はタンタル酸リチウムに限るも
のではなく、64゜YカットX伝搬LiNbO3、45゜XカットZ伝
搬四硼酸リチウム(Li2B4O7) 、STカット水晶、ラン
ガサイト等の如何なる圧電材料にも適用できることは云
うまでもない。また、上記1次−3次縦結合二重モード
SAWフィルタを縦続して、さらに減衰量を多くするこ
とも可能である。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したの
で、縦結合多重モードSAWフィルタにおいて通過帯域
近傍の高周波側における阻止減衰量と減衰傾度度とを大
幅に改善することが可能となり、このようなRFフィル
タを無線通信機器のRFフィルタとして用いれば無線機
の特性を改善する上で著しい効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる縦結合二重モードSAWフィル
タの電極パターンの構成を示す図である。
【図2】入出力電極間に挿入するリアクタンスの値と通
過帯域近傍の高周波側における阻止減衰量との関係を示
す図である。
【図3】本発明の電極構成を用いて試作した縦結合二重
モードSAWフィルタの濾波特性図である。
【図4】本発明に係わる他の縦結合二重モードSAWフ
ィルタの電極構成を示す図である。
【図5】入出力電極間に挿入するリアクタンスの値と通
過帯域近傍の高周波側における阻止減衰量との関係を示
す図である。
【図6】図4に示す電極パターンを用いて構成した縦結
合二重モードSAWフィルタの濾波特性である。
【図7】従来の1次−3次縦結合二重モードSAWフィ
ルタの電極構成を示す図である。
【図8】従来の1次−3次縦結合二重モードSAWフィ
ルタの濾波特性例である。
【符号の説明】
1・・圧電基板 2、3、4・・IDT電極 5a、5b・・(グレーティング)反射器 6a、6b・・リード電極 7・・リアクタンス素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿って
    複数のIDT電極とその両側に反射器を配置して構成す
    る縦結合多重モードSAWにおいて、入力IDT電極と
    出力IDT電極との間にリアクタンス素子を挿入接続し
    たことを特徴とする縦結合多重モードSAWフィルタ。
  2. 【請求項2】 前記縦結合多重モードSAWフィルタの
    通過域近傍の高周波側において減衰量が劣化した周波数
    領域に減衰極が形成されるよう前記リアクタンス素子の
    値を設定したことを特徴とする請求項1記載の縦結合多
    重モードSAWフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記リアクタンス素子の値を 10nH≦ X ≦240nH としたことを特徴とする請求項1または2記載の縦結合
    多重モードSAWフィルタ。
  4. 【請求項4】 前記リアクタンス素子の値を 0.1pF≦ X <1.0pF としたことを特徴とする請求項1または2記載の縦結合
    多重モードSAWフィルタ。
  5. 【請求項5】 前記リアクタンス素子が前記IDT電極
    と同一基板上に前記IDT電極と同一プロセスにて形成
    した導電性パターンであることを特徴とする請求項1乃
    至4記載の縦結合多重モードSAWフィルタ。
  6. 【請求項6】 前記フィルタ素子を保持するパッケージ
    内に前記リアクタンス素子を形成することを特徴とする
    請求項1乃至4記載の縦結合多重モードSAWフィル
    タ。
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