JPWO2006048999A1 - バランス型ｓａｗフィルタ - Google Patents

Abstract

平衡−不平衡変換機能を有し、配線ラインからの直達波による平衡端子における電気信号への影響を小さくし得るバランス型ＳＡＷフィルタを提供する。５ＩＤＴ型の第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３の第２のＩＤＴ１２及び第４のＩＤＴ１４が、それぞれ、第１，第２の配線ライン３１，３２により、５ＩＤＴ型の第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４の第７のＩＤＴ１７、及び第９の分割ＩＤＴ部１９に接続されており、第１，第３，第５のＩＤＴ１１，１３，１５が不平衡端子５に、第６のＩＤＴ１６及び第１の分割ＩＤＴ部１８ａが第１の平衡端子６に、第２の分割ＩＤＴ部１８ｂ及び第１０のＩＤＴ２０が第２の平衡端子７に接続されており、第１の配線ライン３１を伝送する電気信号の位相と、第２の配線ライン３２を伝送する電気信号の位相が１８０度異なるようにＩＤＴ１１〜２０が構成されている、バランス型ＳＡＷフィルタ１。

Description

本発明は、平衡−不平衡変換機能を有するバランス型ＳＡＷフィルタに関し、特に、５ＩＤＴ型の第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部が二段縦続接続された構造を有するバランス型ＳＡＷフィルタに関する。

例えば携帯電話機などの移動体通信機器において、帯域フィルタとして、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタが広く用いられている。特に、携帯電話機などの小型化及び高性能化にともなって、アンテナ端子に接続されるＲＦ段の帯域フィルタとして、平衡−不平衡変換機能を有する、いわゆるバランス型ＳＡＷフィルタが用いられてきている。この種のバランス型ＳＡＷフィルタの一例が、下記の特許文献１に開示されている。

図３に示すように、特許文献１に記載のバランス型ＳＡＷフィルタ１００では、第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部１０１，１０２が縦続（カスケード）接続されている。第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部１０１は、表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第５のＩＤＴ１１１〜１１５を有する。ＩＤＴ１１１〜１１５が設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器１１６，１１７が配置されている。

同様に、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ１０２は、表面波伝搬方向に沿って配置された第６〜第１０のＩＤＴ１２１〜１２５と、反射器１２６，１２７とを有する。

ここでは、第２，第４のＩＤＴ１１２，１１４の一端が共通接続され、不平衡端子１３１に接続されている。また、第１，第３，第５のＩＤＴの一端が共通接続されている。第１のＩＤＴ１１１の他端は、第１の配線ライン１４１により、第６のＩＤＴ１２１に接続されている。同様に、第３，第５のＩＤＴ１１３，１１５は、第２，第３の配線ライン１４２，１４３により、第８，第１０のＩＤＴ１２３，１２５に接続されている。他方、第７のＩＤＴ１２２の一端が、第１の平衡端子１３２に接続されており、ＩＤＴ１２２の他端は、ＩＤＴ１２４の一端と共通接続されている。ＩＤＴ１２４の他端が第２の平衡端子１３３に接続されている。特許文献１に記載のＳＡＷフィルタ１００では、上記構成を有するため、小型化を進めることができ、かつ挿入損失を小さくし得るとされている。
特開２０００−９１８８３号公報

しかしながら、バランス型ＳＡＷフィルタ１００では、５ＩＤＴ型の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部１０１，１０２が縦続接続されているが、上記第１〜第３の配線ライン１４１〜１４３に、同位相の信号が流れることとなる。

他方、第２の平衡端子１３３と第９のＩＤＴ１２４とを電気的に接続している配線ライン１４４は、図３に示すように、第２，第３の配線ライン１４２，１４３の間から第１，第２の配線ライン１４１，１４２が設けられている部分を越えて外側に引き出されている。また、第１の平衡端子１３２とＩＤＴ１２２とを接続している配線ライン１４５は、第１〜第３の配線ライン１４１〜１４３が設けられている領域とは隔てられた領域に配置されている。

従って、第１〜第３の配線ライン１４１〜１４３と第１，第２の平衡端子１３２，１３３との間の浮游容量に基づく直達波が大きく、この大きな直達波が平衡端子１３２，１３３に加わっていた。また、平衡端子１３３に加わる直達波の大きさが、平衡端子１３２に加わる直達波の大きさよりもかなり大きくならざるを得なかった。そのため、平衡端子１３２，１３３間の平衡度が悪いという問題があった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、５ＩＤＴ型の第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部を二段縦続接続してなるバランス型ＳＡＷフィルタにおいて、小型化及び挿入損失の低減を図り得るだけでなく、２つの平衡端子に加わる直達波の影響を低減することが可能とされているバランス型ＳＡＷフィルタを提供することにある。

本発明は、不平衡端子と、第１，第２の平衡端子とを有するバランス型ＳＡＷフィルタであって、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、表面波伝搬方向に沿って配置されており、それぞれが一対のバスバーを有する第１〜第５のＩＤＴを有する第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部と、前記圧電基板上において、表面波伝搬方向に沿って配置された第６〜第１０のＩＤＴを有し、中央の第８のＩＤＴが、一対のバスバーの内の一方のバスバーを分割することにより設けられた第１，第２の分割ＩＤＴ部を有する第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部とを備え、前記第８のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部及び第６のＩＤＴが第１の平衡端子に接続されており、前記第８のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部及び前記第１０のＩＤＴが第２の平衡端子に接続されており、前記第１，第３及び第５のＩＤＴの一端が不平衡端子に接続されており、前記第２のＩＤＴと、第７のＩＤＴとを接続している第１の配線ラインと、前記第４のＩＤＴと第９のＩＤＴとを接続している第２の配線ラインとをさらに備え、前記第１の配線ラインを伝送している電気信号の位相と、前記第２の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが１８０度異なるように第１〜第１０のＩＤＴが設けられていることを特徴とする。

本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタのある特定の局面では、前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１，第２の平衡端子に接続されている側と反対側のバスバーが接地されている。

本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタの他の特定の局面では、前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１，第２の平衡端子に接続されている側とは反対側のバスバーが電気的に浮かされている。

本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタでは、５ＩＤＴ型の第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部と、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部が二段縦続接続されている構成において、不平衡端子に第１，第３及び第５のＩＤＴの一端が接続されており、第８のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部及び第６のＩＤＴが第１の平衡端子に接続されており、第２の分割ＩＤＴ部及び第１０のＩＤＴが第２の平衡端子に接続されており、上記第２のＩＤＴと第７のＩＤＴとを接続する第１の配線ラインを伝送する電気信号の位相と、第４のＩＤＴと第９のＩＤＴとを接続
している第２の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが１８０度異なるように、第１〜第１０のＩＤＴが設けられている。
よって、第１の平衡端子に接続されているＩＤＴと、該ＩＤＴと隣り合うＩＤＴとの隣り合う最外側電極指の極性関係が、第２の平衡端子に接続されているＩＤＴと、該ＩＤＴの隣りのＩＤＴとの隣り合う最外側電極指の極性関係と同じとされているため、第１，第２の平衡端子間の平衡度が良好になる。

本発明において、前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１，第２の平衡端子に接続されている側と反対側のバスバーが接地されている場合には、第８のＩＤＴのアースが強化され、ＳＡＷフィルタの挿入損失を小さくすることができる。

前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１，第２の平衡端子に接続されている側とは反対側のバスバーが電気的に浮かされている場合には、第８のＩＤＴにアースパッド電極を設ける必要がないので圧電基板の面積を小さくすることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るバランス型ＳＡＷフィルタの模式的平面図である。 図２は、図１に示したバランス型ＳＡＷフィルタの減衰量周波数特性を示す図である。 図３は、従来のバランス型ＳＡＷフィルタの一例を示す模式的平面図である。

符号の説明

１…バランス型ＳＡＷフィルタ
２…圧電基板
３…第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部
４…第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部
５…不平衡端子
６，７…第１，第２の平衡端子
１１〜１５…第１〜第５のＩＤＴ
１６〜２０…第６〜第１０のＩＤＴ
１８ａ，１８ｂ…第１，第２の分割ＩＤＴ部
１８ｃ，１８ｄ…バスバー部
２１ａ，２１ｂ…反射器
２２ａ，２２ｂ…反射器
３１，３２…第１，第２の配線ライン

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係るバランス型ＳＡＷフィルタの模式的平面図である。本実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタ１は、ＥＧＳＭ方式の受信用帯域フィルタとして用いられるものである。なお、ＥＧＳＭ受信用帯域フィルタの通過帯域は９２５〜９６０ＭＨｚである。

バランス型ＳＡＷフィルタ１は、圧電基板２を用いて構成されている。本実施形態では、圧電基板２は、４０±５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ₃基板により構成されている。
もっとも、本発明では、圧電基板として、他の結晶角の圧電単結晶基板を用いてもよく、また、圧電セラミック基板を用いてもよい。他の圧電単結晶基板としては、例えば、６４°〜７２°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃基板や４１°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃基板などを挙げることができる。

圧電基板２上に、後述する複数の電極を形成することにより、第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３と、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４とが構成されている。第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４は二段縦続接続されている。

第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３では、圧電基板２上に、表面波伝搬方向に沿って、それぞれ一対のバスバーを有する第１〜第５のＩＤＴ１１〜１５が配置されている。ＩＤＴ１１〜１５が設けられている領域の両側に反射器２１ａ，２１ｂが配置されている。

第１のＩＤＴ１１、第３のＩＤＴ１３及び第５のＩＤＴ１５の一端が共通接続されて不平衡端子５に接続されている。ＩＤＴ１１，１３，１５の他端は接地されている。第２，第４のＩＤＴ１２，１４の一端は接地されており、他端は、後
述するように、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４の第７のＩＤＴ１７及び第９のＩＤＴ１９に電気的に接続されている。

なお、本実施形態では、第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３における表面波伝搬方向は、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４における表面波伝搬方向と平行とされている。

第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４は、それぞれが一対のバスバーを有し、かつ表面波伝搬方向に沿って配置された第６〜第１０のＩＤＴ１６〜２０を有する。ＩＤＴ１６〜２０が設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器２２ａ，２２ｂが配置されている。第７及び第９のＩＤＴ１７，１９の一端が、それぞれ、第１，第２の配線ライン３１，３２により、第２，第４のＩＤＴ１２，１４に電気的に接続されている。第７，第９のＩＤＴ１７，１９の各他端は接地されている。

第８のＩＤＴ１８は、表面波伝搬方向に二分割されている。すなわち、ＩＤＴ１８は、第１，第２の分割ＩＤＴ部１８ａ，１８ｂを有する。一対のバスバーの内一方のバスバーをバスバー部１８ｃ，１８ｄに二分割することにより、分割ＩＤＴ部１８ａ，１８ｂが構成されている。

第１の分割ＩＤＴ部１８ａのバスバー部１８ｃと、第２の分割ＩＤＴ部１８ｂのバスバー部１８ｄとが図示のようにギャップを隔てて分離されている。上記バスバー部１８ｃ，１８ｄとは反対側のバスバー１８ｅが、第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３側に配置されている。

言い換えれば、ＩＤＴ１３の一方のバスバーとＩＤＴ１８のバスバー１８ｅとが、第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４間のスペースを隔てて、対向されている。

上記第６のＩＤＴ１６の一端及び第１の分割ＩＤＴ部１８ａが共通接続されて第１の平衡端子６に電気的に接続されている。なお、第６のＩＤＴ１６の他端は接地されている。また、第２の分割ＩＤＴ部１８ｂ及び第１０のＩＤＴ２０が共通接続されて第２の平衡端子７に接続されている。第８のＩＤＴ１８のバスバー１８ｅは接地されており、第１０のＩＤＴ２０の他端も接地されている。

従って、本実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタ１は、不平衡端子５と、第１，第２の平衡端子６，７とを有する平衡−不平衡変換機能を有するＳＡＷフィルタである。

上記ＩＤＴ１１〜１５，１６〜２０、反射器２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ及び配線ライン３１，３２は、適宜の電極材料を用いて形成され得るが、本実施形態では、Ａｌにより形成されている。

なお、本実施形態では、ＩＤＴ同士が隣り合う部分において双方のＩＤＴの端部に狭ピッチ電極指部Ｎが形成されている。例えば、ＩＤＴ１１とＩＤＴ１２とが隣り合う部分では、ＩＤＴ１１のＩＤＴ１２側端部近傍の複数本の電極指のピッチが、残りの電極指のピッチよりも小さくされている。この相対的にピッチが小さい複数の電極指が設けられている部分が、狭ピッチ電極指部Ｎである。

従って、ＩＤＴ１３では、両側にＩＤＴ１２，１４が配置されているため、ＩＤＴ１３では、ＩＤＴ１２側端部及びＩＤＴ１４側端部の双方の狭ピッチ電極指部Ｎが設けられている。他のＩＤＴ同士が隣り合っている部分においても、双方のＩＤＴに狭ピッチ電極指部Ｎが設けられている。

狭ピッチ電極指部Ｎを設けることにより、隣り合うＩＤＴ間の不連続性を緩和することができる。また、縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４では、帯域特性を得るために、一次モード及び三次モードと、ＩＤＴとＩＤＴとの間の間隔に依存する共振点を有する共振モードの３つの共振モードを結合することにより得られている。上記狭ピッチ電極指部Ｎを設けることにより、さらにＩＤＴ間の間隔を調整することにより、広帯域のフィルタ特性を得ることができる。もっとも、本発明においては、狭ピッチ電極指部Ｎは必ずしも設けられずともよい。

不平衡端子５におけるインピーダンスは５０Ω、平衡端子６，７におけるインピーダンスは、１５０Ωとなるように設定されている。

本実施形態の特徴は、上記第１の配線ライン３１を伝送する電気信号の位相に対し、第２の配線ライン３２を伝送する信号の位相が１８０度異なるように、ＩＤＴ１１〜１５，１６〜２０が配置されていることにある。それによって、第１，第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３，４を二段縦続接続したバランス型ＳＡＷフィルタ１において、第１，第２の平衡端子６，７に伝送される電気信号における直達波に由来する成分を著しく小さくすることが可能となる。

これを具体的な実験例に基づき説明する。

以下の要領で、圧電基板２上に、ＩＤＴ１１〜１５及び反射器２１ａ，２１ｂを形成した。

（第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３の仕様）
電極指交叉幅：１５０μｍ
ＩＤＴ１１〜１５の電極指の本数：ＩＤＴ１１〜１５の順に２５（４）／（４）２８（４）／（４）４２（４）／（４）２８（４）／（４）２５。但し、括弧内は、狭ピッチ電極指部Ｎにおける電極指の本数であり、括弧外の本数は狭ピッチ電極指部以外の電極指の本数を意味するものとする。例えば、ＩＤＴ１１は、２５（４）であるため、狭ピッチ電極指部以外の２５本の電極指と、４本の電極指からなる狭ピッチ電極指部Ｎを有することを意味する。

反射器の電極指の本数：８０本
メタライゼーションレシオ：０．７０
電極膜厚：０．０８２λＩ（但し、λＩは狭ピッチ電極指部Ｎ以外の電極指のピッチで定まる波長）

（第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４の仕様）
電極指交叉幅：１５０μｍ
ＩＤＴ１１〜１５の電極指の本数：ＩＤＴ１６〜２０の順に２５（４）／（４）２８（４）／（４）４２（４）／（４）２８（４）／（４）２５。但し、括弧内は狭ピッチ電極指部Ｎにおける電極指の本数であり、括弧外の本数は狭ピッチ電極指部以外の電極指の本数を意味するものとする。

また、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４では、中央の第８のＩＤＴは、第１，第２の分割ＩＤＴ部１８ａ，１８ｂを有するが、電極指の本数の合計は、第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部４の中央の第３のＩＤＴ１３と同一とした。

反射器の電極指の本数：８０本
メタライゼーションレシオ：０．７０
電極膜厚：０．０８２λＩ（但し、λＩは、狭ピッチ電極指部Ｎ以外の電極指のピッチで定まる波長）

上記のようにして構成された本実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタ１の減衰量周波数特性を図２に示す。図２に示すように、通過帯域内の最大挿入損失は１．６６ｄＢと小さかった。

本実施形態の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタでは、上記のように通過帯域内の挿入損失を低減することができる。

また、例えば、図１において、ＩＤＴ１６とＩＤＴ１７との隣り合う最外電極指の極性は−と＋、ＩＤＴ１７とＩＤＴ１８とでは−と−、ＩＤＴ１８とＩＤＴ１９とでは−と−、ＩＤＴ１９とＩＤＴ２０とでは＋と−となる。
従って、第１の平衡端子６に接続されているＩＤＴ１６，１８と、該ＩＤＴ１６，１８と隣り合うＩＤＴ１７との隣り合う最外側電極指の極性関係が、第２の平衡端子７に接続されているＩＤＴ１８，２０と、該ＩＤＴ１８，２０の隣りのＩＤＴ１９との隣り合う最外側電極指の極性関係と同じとされているため、第１，第２の平衡端子６，７間の平衡度が良好になる。

なお、上記実施形態では、第８のＩＤＴ１８のバスバー１８ｅが接地されているため、第８のＩＤＴ１８のアースが強化され、ＳＡＷフィルタの挿入損失を小さくされているが、該バスバー１８ｅは電気的に浮かされていてもよく、その場合には、第８のＩＤＴ１８にアースパッド電極を設ける必要がないので、圧電基板の面積を小さくすることができる。

Claims (3)

1. 不平衡端子と、
   第１，第２の平衡端子とを有するバランス型ＳＡＷフィルタであって、
   圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成されており、表面波伝搬方向に沿って配置されており、それぞれが一対のバスバーを有する第１〜第５のＩＤＴを有する第１の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部と、
   前記圧電基板上において、表面波伝搬方向に沿って配置された第６〜第１０のＩＤＴを有し、中央の第８のＩＤＴが、一対のバスバーの内の一方のバスバーを分割することにより設けられた第１，第２の分割ＩＤＴ部を有する第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部とを備え、
   前記第８のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部及び第６のＩＤＴが第１の平衡端子に接続されており、前記第８のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部及び前記第１０のＩＤＴが第２の平衡端子に接続されており、前記第１，第３及び第５のＩＤＴの一端が不平衡端子に接続されており、
   前記第２のＩＤＴと、第７のＩＤＴとを接続している第１の配線ラインと、
   前記第４のＩＤＴと第９のＩＤＴとを接続している第２の配線ラインとをさらに備え、
   前記第１の配線ラインを伝送している電気信号の位相と、前記第２の配線ラインを伝送する電気信号の位相とが１８０度異なるように第１〜第１０のＩＤＴが設けられていることを特徴とする、バランス型ＳＡＷフィルタ。
2. 前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１，第２の平衡端子に接続されている側と反対側のバスバーが接地されていることを特徴とする、請求項１に記載のバランス型ＳＡＷフィルタ。
3. 前記第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部の前記第８のＩＤＴの前記第１，第２の平衡端子に接続されている側とは反対側のバスバーが電気的に浮かされていることを特徴とする、請求項１に記載のバランス型ＳＡＷフィルタ。

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