JPWO2006087875A1 - バランス型弾性波フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

平衡−不平衡変換機能を有し、通過帯域内の挿入損失を低減することができるバランス型弾性波フィルタ装置を得る。不平衡端子３に並列に接続された第１，第２の弾性波フィルタ部６，７が、それぞれ、第１，第２の平衡端子に接続されており、第１，第２の平衡端子４，５の位相が１８０度異なるように第１，第２の弾性波フィルタ部６，７が構成されており、第１，第２の弾性波フィルタ部６，７が、弾性波伝搬方向に配置された複数のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性波フィルタ部であり、ＩＤＴ同士が弾性波伝搬方向において隣接する部分において隣り合っている電極指の極性が等しい第１の弾性波フィルタ部６におけるＩＤＴの電極指の総対数に比べて、ＩＤＴ同士が隣接する部分における隣り合っている電極指の極性が異なっている第２の弾性波フィルタ部７のＩＤＴの電極指の総対数が多くされている、バランス型弾性波フィルタ装置１。

Description

本発明は、弾性表面波や弾性境界波を利用したバランス型弾性波フィルタ装置に関し、より詳細には、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を備えた平衡−不平衡変換機能を有するバランス型弾性波フィルタ装置に関する。

弾性表面波フィルタは、移動体通信機器において、アンテナと差動アンプとの間に帯域フィルタとして接続されることが多い。この場合、アンテナは不平衡信号を入出力する。他方、差動アンプは平衡信号を入出力する。従って、アンテナと差動アンプとの間において、不平衡−平衡変換機能を有する部品、すなわちバランを挿入する必要があった。平衡−不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタを、上記帯域フィルタとして用いた場合には、バランを省略することができる。従って、平衡−不平衡変換機能を有するバランス型弾性表面波フィルタが種々提案されている。

下記の特許文献１には、図１４に電極構造を模式的平面図で示すバランス型弾性表面波フィルタ装置が開示されている。図１４に示すように、バランス型弾性表面波フィルタ装置５０１では、圧電基板上に図示の電極が形成されている。すなわち、縦結合共振子型の第１の弾性表面波フィルタ部５０２及び縦結合共振子型の第２の弾性表面波フィルタ部５０３を構成するように電極が形成されている。

第１の弾性表面波フィルタ部５０２は、表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第３のＩＤＴ５１１〜５１３を有する。また、第２の弾性表面波フィルタ部５０３もまた、表面波伝搬方向に沿って配置された第４〜第６のＩＤＴ５１４〜５１６を有する。ＩＤＴ５１１〜５１３が設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器５１７ａ，５１７ｂが配置されている。同様に、ＩＤＴ５１４〜５１６が配置されている部分の表面波伝搬方向両側には反射器５１８ａ，５１８ｂが配置されている。

すなわち、弾性表面波フィルタ部５０２，５０３は、上記電極構造を有する３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部である。

また、不平衡端子５０４に、第１，第２の弾性表面波フィルタ部５０２，５０３の中央のＩＤＴ５１２，５１５の一端が接続されている。ＩＤＴ５１２，５１５の他端はア−ス電位に接続されている。

また、ＩＤＴ５１１，５１３の一端が共通接続されて、第１の平衡端子５０５に接続されている。ＩＤＴ５１１，５１３の他端はア−ス電位に接続されている。他方、第２の弾性表面波フィルタ部５０３の両側のＩＤＴ５１４，５１６の一端が共通接続され、第２の平衡端子５０６に接続されている。ＩＤＴ５１４，５１６の他端はア−ス電位に接続されている。

弾性表面波フィルタ装置５０１ではＩＤＴ５１２の位相とＩＤＴ５１５の位相とが反転されている。従って、第１の平衡端子５０５に流れる信号の位相と、第２の平衡端子５０６に流れる信号の位相とが１８０度異なっている。

弾性表面波フィルタ装置５０１は上記のように構成されているため、平衡−不平衡変換機能を有する。
特開２００３−７８３８７号公報

しかしながら、上記弾性表面波フィルタ装置５０１では、通過帯域における挿入損失及びＶＳＷＲが十分でないという問題があった。すなわち、弾性表面波フィルタ装置５０１では、ＩＤＴ５１２の極性とＩＤＴ５１５の極性とを逆とすることにより、第１，第２の平衡端子５０５，５０６から取り出される信号の位相が約１８０度異ならされている。

そのため、ＩＤＴ同士が隣り合っているギャップにおいて、隣接し合っている一対の電極指の極性が、第１の弾性表面波フィルタ部５０２と第２の弾性表面波フィルタ部５０３とで異なっている。たとえば、第１の弾性表面波フィルタ部５０２において、ＩＤＴ５１１，５１２間のギャップを介して隣り合う電極指はいずれも信号端子に接続される電極指であり、ＩＤＴ５１２，５１３間のギャップを隔てて隣り合っている電極指もいずれも信号端子に接続されている電極指である。従って、ＩＤＴ５１１，５１２間及びＩＤＴ５１２，５１３間では表面波はさほど強く励振しない。

これに対して、第２の弾性表面波フィルタ部５０３のＩＤＴ５１４，５１５間のギャップを隔てて対向し合っている電極指の一方が信号端子に接続される電極指であり、他方がア−ス電位に接続される電極指である。同様に、ＩＤＴ５１５，５１６間において隣り合っている電極指も、一方がア−ス電位に接続される電極指であり、他方が信号端子に接続される電極指である。従って、ＩＤＴ５１４，５１５間のギャップ及びＩＤＴ５１５，５１６間のギャップでは表面波が比較的強く励振され、帯域幅が広くなる傾向がある。

そのため、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部５０２及び第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部５０３における表面波の励振の状態がギャップにおいて異なるため、帯域幅が異なり、かつ通過帯域内におけるＶＳＷＲ及び挿入損失が劣化しがちである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、平衡−不平衡変換機能を有し、不平衡端子に第１，第２の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ部が接続されているバランス型弾性表面波フィルタ装置であって、通過帯域内における挿入損失及びＶＳＷＲを低減することが可能とされている構造を備えたバランス型弾性表面波フィルタ装置を提供することにある。

本発明によれば、圧電基板と、圧電基板上に形成されており、それぞれ、表面波伝搬方向に配置された複数個のＩＤＴを有する縦結合共振子型の第１，第２の弾性波フィルタ部とを備え、第１，第２の弾性波フィルタ部の入力または出力が不平衡端子に接続されており、第１の弾性波フィルタ部の出力または入力が第１の平衡端子に、第２の弾性波フィルタ部の出力または入力が第２の平衡端子に接続されており、第１の弾性波フィルタ部の出力または入力の信号の位相が、第２の弾性波フィルタ部の出力または入力の信号の位相と１８０度異なるように構成されており、前記第１の弾性波フィルタ部においては、ＩＤＴ同士が弾性波伝搬方向において隣接する部分において隣り合っている電極指の極性が等しくされており、前記第２の弾性波フィルタ部では、ＩＤＴ同士が隣接する部分における隣り合っている電極指の極性が異なっており、第１の弾性波フィルタ部における電極指の総対数に比べて、第２の弾性波フィルタ部における電極指の総対数が多くされていることを特徴とされている、バランス型弾性波フィルタ装置が提供される。

本発明に係るバランス型弾性波フィルタ装置のある特定の局面では、第１，第２の弾性波フィルタ部のそれぞれに縦続接続された少なくとも１つの第３，第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部がさらに備えられている。

本発明に係るバランス型弾性表面波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、ＩＤＴ同士が隣り合っている部分において、各ＩＤＴが、当該ＩＤＴの他の部分の電極指ピッチに比べて電極指ピッチが狭い狭ピッチ電極指部を有する。

本発明に係るバランス型弾性波フィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記弾性波として弾性表面波を用いており、それによって弾性表面波フィルタ装置が構成されている。

本発明に係るバランス型弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記弾性波として弾性境界波が用いられており、それによって弾性境界波フィルタ装置が構成されている。

本発明では、第１，第２の弾性波フィルタ部の入力または出力が不平衡端子に接続されており、第１の弾性波フィルタ部の出力または入力が第１の平衡端子に、第２の弾性波フィルタ部の出力または入力が第２の平衡端子に接続されており、第１の弾性波フィルタ部の出力または入力の信号の位相が、第２の弾性波フィルタ部の出力または入力の信号の位相と１８０度異なるように構成されているため、平衡−不平衡変換機能を有するバランス型弾性波フィルタ装置を提供することができる。

しかも、ＩＤＴ同士が弾性波伝搬方向において隣接する部分において隣り合っている電極指の極性がア−ス−ア−スまたはホット−ホットである第１の弾性波フィルタ部における電極指の総対数に比べ、ＩＤＴ同士が隣接する部分における隣り合っている電極指の極性が異なっている第２の弾性波フィルタ部の電極指の総対数が多くされているため、通過帯域内における挿入損失及びＶＳＷＲを低減することができる。

特に、近年、移動体通信器等の帯域フィルタでは、通過帯域内における挿入損失が、できる限り小さいことが求められており、従って、従来のバランス型弾性表面波フィルタ装置に比べて、挿入損失が約０．１ｄＢ改善される場合でも、挿入損失低減効果は非常に大きい。本発明によれば、通過帯域内の挿入損失を効果的に改善することができる。従って、バランス型弾性波フィルタ装置の通信機器の帯域フィルタ等への利用をより一層拡大することができる。

第１，第２の弾性波フィルタ部のそれぞれに縦続接続された少なくとも１つの第３，第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部をさらに備える場合には、帯域外減衰量の拡大を図ることができる。

ＩＤＴ同士が隣り合っている部分において、各ＩＤＴが、当該ＩＤＴの他の部分の電極指ピッチに比べて電極指ピッチが狭い狭ピッチ電極指部を有する場合には、ＩＤＴ同士が隣り合っている部分の不連続性を緩和することができる。従って、帯域内の挿入損失をより一層低減することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の模式的平面図である。 図２は、第１の実施形態及び比較例１の弾性表面波フィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図である。 図３は、第１の実施形態及び比較例１の弾性表面波フィルタ装置の不平衡端子側のＶＳＷＲ特性を示す図である。 図４は、第１の実施形態及び比較例１の弾性表面波フィルタ装置の平衡端子側のＶＳＷＲ特性を示す図である。 図５は、第１の実施形態及び比較例２の弾性表面波フィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図である。 図６は、第１の実施形態及び比較例２の弾性表面波フィルタ装置の不平衡端子側のＶＳＷＲ特性を示す図である。 図７は、第１の実施形態及び比較例２の弾性表面波フィルタ装置の平衡端子側のＶＳＷＲ特性を示す図である。 図８は、第１の実施形態の変形例に係る弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図９は、第１の実施形態の他の変形例に係る弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１０は、第１の実施形態のさらに他の変形例に係る弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１１は、第２の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１２は、第３の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図１３は、弾性境界波装置の構造を説明するための模式的正面断面図である。 図１４は、従来の弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。

符号の説明

１…弾性表面波フィルタ装置
２…圧電基板
３…不平衡端子
４，５…平衡端子
６，７…第１，第２の弾性表面波フィルタ部
７Ａ…第２の弾性表面波フィルタ部
８，９…弾性表面波共振子
１１〜１６…第１〜第６のＩＤＴ
１２Ｂ…ＩＤＴ
１５Ａ，１５Ｂ…ＩＤＴ
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ…反射器
２１…弾性表面波フィルタ装置
２６，２７…第１，第２の弾性表面波フィルタ部
３１〜３３…ＩＤＴ
３１ａ，３２ａ…電極指
４１…弾性表面波フィルタ装置
４２，４３…浮き電極指
８１…弾性表面波フィルタ装置
８２，８３…弾性表面波フィルタ部
９１…弾性境界波フィルタ装置
９２…圧電基板
９３…誘電体
９４…電極

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、本発明の第１の実施形態に係るバランス型弾性表面波フィルタ装置を示す模式的平面図である。

バランス型弾性表面波フィルタ装置１は、圧電基板２上に、図１に示されている電極構造を形成することにより構成されている。

本実施形態では、圧電基板２は、４０°±５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板を用いて構成されている。もっとも、圧電基板は、他の圧電単結晶もしくは圧電セラミックスにより構成されていてもよい。さらに、圧電基板は圧電体もしくは絶縁体の表面に圧電薄膜を形成した構造を有していてもよい。

また、図示の電極は、本発明実施形態では、Ａｌより形成されているが、Ａｌ合金もしくは他の金属もしくは合金により構成されてもよい。さらに、電極は、複数の電極膜を積層した構造を有していてもよい。

バランス型弾性表面波フィルタ装置１は、不平衡端子３と、第１，第２の平衡端子４，５とを有する。不平衡端子３に、縦結合共振子型の第１，第２の弾性表面波フィルタ部６，７が並列に接続されている。

第１の弾性表面波フィルタ部６は、表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第３のＩＤＴ１１〜１３を有する、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ部である。中央のＩＤＴ１２が、前述した不平衡端子３に電気的に接続されている。なお、ＩＤＴ１１〜１３が設けられている部分の表面波伝搬方向両側には、反射器１７ａ
，１７ｂが配置されている。

中央の第２のＩＤＴ１２の両側に位置する第１，第３のＩＤＴ１１，１３の一端が共通接続され、１ポ−ト型弾性表面波共振子８を介して第１の平衡端子４に接続されている。

第１，第３のＩＤＴ１１，１３の各他端はア−ス電位に接続されている。第２のＩＤＴ１２の不平衡端子３に接続されている側と反対側の端部はア−ス電位に接続されている。

第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部７は、同様に、表面波伝搬方向に配置された第４〜第６のＩＤＴ１４〜１６を有する。中央の第５のＩＤＴ１５が不平衡端子３に接続されている。ＩＤＴ１５の他端はア−ス電位に接続されている。ＩＤＴ１４，１６の一端が共通接続され、弾性表面波共振子９を介して第２の平衡端子５に接続されている。ＩＤＴ１４，１６の他端はア−ス電位に接続されている。ＩＤＴ１４〜１６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１８ａ，１８ｂが配置されている。

第５のＩＤＴ１５と、第２のＩＤＴ１２とは位相が反転されている。それによって、第１の平衡端子４から取り出される信号の位相と、第２の平衡端子５から取り出される信号の位相とが１８０度異ならされており、平衡−不平衡変換機能が実現されている。

なお、本実施形態では、ＩＤＴ１１〜１３，１４〜１６において、ＩＤＴ同士が隣り合っている部分において各ＩＤＴに狭ピッチ電極指部が設けられている。ＩＤＴ１１とＩＤＴ１２とが隣り合っている部分を代表して狭ピッチ電極指部Ｎの構造を説明する。ＩＤＴ１１とＩＤＴ１２とがギャップを隔てて隣り合っている部分において、ＩＤＴ１１のＩＤＴ１２側端部から少なくとも２本の電極指のピッチが、ＩＤＴ１１の残りの電極指の電極指ピッチよりも小さくされており、それによって電極指ピッチが狭い少なくとも２本の電極指により狭ピッチ電極指部Ｎが形成されている。ＩＤＴ１２のＩＤＴ１１側端部においても、同様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、ＩＤＴ１１とＩＤＴ１２とのギャップにおける表面波の伝搬における不連続性を緩和することができ、それによって通過帯域内の挿入損失をより一層低減することができる。

もっとも、本発明においては、ＩＤＴ同士が隣接している部分において必ずしも狭ピッチ電極指部Ｎは設けられずともよい。

本実施形態の弾性表面波装置１の特徴は、第１の弾性表面波フィルタ部６における電極指の総対数に比べて、第２の弾性表面波フィルタ部７における電極指の総対数が多くされており、それによって通過帯域内における挿入損失及びＶＳＷＲの低減が果たされていることにある。これを、図２〜図７を参照してより具体的に説明する。

上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１を以下の仕様で作成した。圧電基板２：４０±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板。

（第１の弾性表面波フィルタ部６）
膜厚＝０．０９２λ₁
ＩＤＴ１１〜１３の波長λ₁＝２．１５μｍ、ＩＤＴ１１〜１３の狭ピッチ電極指部Ｎの波長＝１．９３μｍ
反射器１７ａ ，１７ｂの波長＝２．１７μｍ
第１〜第３のＩＤＴ１１〜１３の電極指の対数：ＩＤＴ１１：８．５／（１．５）、ＩＤＴ１２：（１．５）／１３．０／（１．５）、ＩＤＴ１３：（１．５）／８．５。なお、括弧書きの電極指の対数は狭ピッチ電極指部Ｎの電極指の対数を示し、括弧で囲まれていない電極指の対数は狭ピッチ電極指部Ｎ以外の電極指部の対数を示す。

第１〜第３のＩＤＴ１１〜１３の対数の和は８．５＋１．５＋１．５＋１３．０＋１．５＋１．５＋８．５＝３６対であるが、ＩＤＴ間ギャップ数を考慮し、総対数は３６＋（ＩＤＴ間ギャップ数）×０．５＝３９対となる。

反射器１７ａ ，１７ｂの電極指の本数：８０本
ＩＤＴ１１〜１３におけるＩＤＴ間の間隔（電極指中心間距離）＝０．４７μｍ
反射器１７ａ ，１７ｂと、ＩＤＴ１１，１３との間の間隔＝０．４９λ₁
電極指交叉幅＝３５．９λ₁
（第２の弾性表面波フィルタ部７）
膜厚＝０．０９２λ₂
ＩＤＴ１４〜１６の狭ピッチ電極指部Ｎ以外の電極指部の波長λ₂＝２．１５μｍ
ＩＤＴ１４〜１６の狭ピッチ電極指部Ｎの電極指の波長：１．９８μｍ
第４〜第６のＩＤＴ１４〜１６の電極指の対数：ＩＤＴ：８．５／（２．５）、ＩＤＴ１５：（１．５）／１３．０／（１．５）、ＩＤＴ１６：（２．５）／８．５。括弧内は狭ピッチ電極指部Ｎの電極指の対数を、括弧で囲まれていない対数は狭ピッチ電極指部Ｎを除いた残りの電極指部の対数を示す。

第４〜第６のＩＤＴ１４〜１６の対数の和は８．５＋２．５＋１．５＋１３．０＋１．５＋２．５＋８．５＝３８対であるが、ＩＤＴ間ギャップ数を考慮し、総対数は３８＋（ＩＤＴ間ギャップ数）×０．５＝４１対となる。

反射器１８ａ，１８ｂの電極指の本数：８０本
反射器１８ａ ，１８ｂの電極指の波長＝２．１７μｍ
反射器１８ａ，１８ｂとＩＤＴ１４，１６との間の間隔＝０．４７λ₂
ＩＤＴ１４〜１６におけるＩＤＴ間の間隔＝０．４９λ₂
電極指交叉幅＝３４．６λ₂
（弾性表面波共振子８，９）
膜厚＝０．０９４λ₃
ＩＤＴ８ａ，９ａの電極指の対数＝１２０対
反射器８ｂ，８ｃ，９ｂ，９ｃ１個あたりの電極指の本数＝１５本
ＩＤＴ８ａ，９ａの波長λ₃＝２．１１μｍ
反射器８ｂ，８ｃ，９ｂ，９ｃにおける波長＝２．１１μｍ
電極指交叉幅については、ＩＤＴ８においては２９．３λ₃とし、ＩＤＴ９においては４３．１λ₃とした。

従って、上記第１の実施形態の弾性表面波フィルタ装置１における第１の弾性表面波フィルタ部６のＩＤＴの電極指の総対数は３９対であり、第２の弾性表面波フィルタ部７におけるＩＤＴの電極指の総対数は４１対である。なお、弾性表面波フィルタ部のＩＤＴの電極指の総対数は、総対数＝（電極指の総本数−１）／２で表される。従って、各ＩＤＴの電極指の対数の和と、上記のようにして求められる弾性表面波フィルタ部のＩＤＴの電極指の総対数とは必ずしも一致しない。また、本発明において、ＩＤＴの電極指の総対数を考慮するのは電極指の総対数が、帯域幅や通過帯域の特性に影響することによる。

上記のようにして作成した本実施形態の弾性表面波フィルタ装置の減衰量周波数特性を図２に実線で、不平衡端子側のＶＳＷＲ特性を図３に実線で、平衡端子側のＶＳＷＲ特性を図４に実線で示す。

比較のために、下記の要領で、比較例１の弾性表面波フィルタ装置を作成し、同様に減衰量周波数特性、ＶＳＷＲ特性を測定した。図２〜図４に、比較例１の測定結果を破線で示す。

（比較例１の構成）
比較例１では、上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１と下記の点を異ならせ、その他は同様にして作成した。

すなわち、弾性表面波フィルタ装置１において、第４〜第６のＩＤＴ１４〜１６を電極指の対数を、以下のように変更した。ＩＤＴ１４の電極指の対数：７．５対／（２．５対）、ＩＤＴ１５の電極指の対数：（１．５）／１３．０／（１．５）、ＩＤＴ１６：（２．５）／７．５。第２の弾性表面波フィルタ部７のＩＤＴの電極指の総対数は７９本とし、従って、電極指総対数は３９対であり、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６の電極指の総対数は３９対と等しくされている。また、弾性表面波共振子９の電極指交叉幅を弾性表面波共振子８の電極指交叉幅と同様とした。

図２〜図４から明らかなように、比較例１の弾性表面波フィルタ装置では、通過帯域内の挿入損失、すなわち、通過帯域内における最大の挿入損失は１．３ｄＢであるのに対し、上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１では、１．２ｄＢと０．１ｄＢに改善していることがわかる。通過帯域内における挿入損失が０．１ｄＢ改善されることは、移動体通信機器の帯域フィルタとして用いる場合非常に重要であり、０．１ｄＢの改善は、非常に大きな特性の改善である。そして、伝送特性が大きく改善されている１８１５ＭＨｚ付近及び１８６０ＭＨｚ付近では、ＶＳＷＲ特性においても、０．１程度改善されていることがわかる。すなわち、インピ−ダンス不整による損失が減少し、それによって挿入損失が改善していることがわかる。

上記のように、上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１では、ＩＤＴ同士が弾性表面波伝搬方向において隣接する部分において隣り合っている電極指の極性が等しくされている第１の弾性表面波フィルタ部６における電極指の総対数に比べて、ＩＤＴ１４〜１６同士が隣接している部分における隣り合っている電極指の極性が異なっている第２の弾性表面波フィルタ部７の総対数が多くされていることにより、通過帯域内における挿入損失及びＶＳＷＲを効果的に改善することができる。

本発明において、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部７のＩＤＴの電極指の総対数を、第１の弾性表面波フィルタ部６の電極指の総対数である３９対よりも多くし、４１対としたことにより、挿入損失及びＶＳＷＲが改善されているのは以下の理由によるとされている。

すなわち、ＩＤＴ１１とＩＤＴ１２との間のギャップ、及びＩＤＴ１２とＩＤＴ１３との間のギャップでは、ア−ス電位に接続される電極指同士がギャップを隔てて隣り合っている。従って、ＩＤＴ間のギャップにおいて表面波は励振されない。これに対して、第２の弾性表面波フィルタ部７では、ＩＤＴ１４とＩＤＴ１５とが隣り合っている部分、ＩＤＴ１５とＩＤＴ１６との間のギャップにおいて、ア−ス電位に接続されている電極指と、信号端子に接続されている電極指とが隣り合っているため、ギャップにおいて表面波が励振される。

従って、第１の弾性表面波フィルタ部６と第２の弾性表面波フィルタ部７の設計パラメ−タが同一である場合には第１の弾性表面波フィルタ部のフィルタ特性、特に帯域幅と、第２の弾性表面波フィルタ部７のフィルタ特性、特に帯域幅とが異なることになり、第２の弾性表面波フィルタ部７の帯域幅が広くなる。その結果、比較例１では、第２の弾性表面波フィルタ部７では、インピ−ダンスの集中度が低下し、ＶＳＷＲが悪化し、挿入損失が大きくなっているものと考えられる。

これに対して、上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１では、第２の弾性表面波フィルタ部７のＩＤＴの電極指の総対数が、第１の弾性表面波フィルタ部６のＩＤＴの電極指の総対数よりも多くされているため、第２の弾性表面波フィルタ部７のフィルタ特性、特に帯域幅が、第１の弾性表面波フィルタ６の帯域幅に近づけられる。そのため、ＶＳＷＲや通過帯域内における挿入損失が上記のように改善されていると考えられる。

なお、上記実施形態では、第１の弾性表面波フィルタ部６と、第２の弾性表面波フィルタ部７のＩＤＴの電極指の総対数が異なっているだけでなく、弾性表面波共振子８，９の設計パラメ−タなども異ならせているが、これは電極指の総対数を変更した場合、他の設計パラメ−タの最適値も変化するためであり、このような最適値となるように他の設計パラメ−タを調整したことによる。

もっとも、本発明の効果は、第１，第２の弾性表面波フィルタ部６，７のＩＤＴの電極指の総対数を異ならせることにより得られるものであり、上述した他の設計パラメ−タを異ならせることによって得られるものではないことを以下において説明する。

上述した比較例１の弾性表面波フィルタ装置は、第１の弾性表面波フィルタ６と第２の弾性表面波フィルタ装置７において、ＩＤＴの電極指の総対数をいずれも３９対とし、第１の弾性表面波フィルタ部６、第２の弾性表面波フィルタ部７、及び弾性表面波共振子８，９の他の設計パラメ−タはそれに応じて最適化した。

これに対して、以下の要領で比較例２の弾性表面波フィルタ装置を作製した。すなわち、第１，第２の弾性表面波フィルタ部６，７のＩＤＴの電極指の対数を、上記実施形態の弾性表面波フィルタ部７の電極指の総対数と同一とし、すなわち４１対とした。そして、他の設計パラメ−タを、該電極指の総対数に応じて、最適化した。

このようにして構成されたことを除いては、上記実施形態と同様にして構成された比較例２の弾性表面波フィルタ装置のフィルタ特性を、図５〜図７において、上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置のフィルタ特性と併せて示す。図５〜図７において、実線は上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１の特性を、破線は比較例２の弾性表面波フィルタ装置の特性を示す。図５は、減衰量周波数特性を示し、図６は不平衡端子側のＶＳＷＲ特性を、図７は平衡端子側のＶＳＷＲ特性を示す。

図５〜図７から明らかなように、比較例２の弾性表面波フィルタ装置に比べても、上記実施形態の弾性表面波フィルタ装置１が、通過帯域内において挿入損失が小さく、ＶＳＷＲ特性に優れていることがわかる。すなわち、図２〜図４の結果と、図５〜図７との結果から明らかなように、上記通過帯域内に挿入損失低減効果は、第１の弾性表面波フィルタ部６のＩＤＴの電極指の総対数と第２の弾性表面波フィルタ部７の電極指の総対数とを異ならせたことによる効果であり、他の設計パラメ−タを異ならせたことによるものではないことがわかる。

第１の実施形態では、第４のＩＤＴ１４，第６のＩＤＴ１６の対数を１対ずつ増したが、第４，第６のＩＤＴの一方のみを２対増してもよい。この場合、対数以外のパラメータも左右非対称になる。また、第５のＩＤＴ１５の対数のみを２対増してもよい。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。第２の実施形態の弾性表面波フィルタ装置２１では、不平衡端子３に第１，第２の３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部２６，２７が接続されている。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第１の実施形態の弾性表面波フィルタ装置１では、第１の弾性表面波フィルタ部６のＩＤＴ１１〜１３が隣り合っている部分において、ギャップを隔ててア−ス電位に接続されている電極指同士が隣り合っていたが、第２の実施形態では、第１の弾性表面波フィルタ部２６の第１〜第３のＩＤＴ３１〜３３が配置されている部分において、ＩＤＴ同士が隣り合っている部分の両側に位置する電極指がいずれも信号端子に接続されている電極指とされていることにある。ＩＤＴ３１，３２が隣り合っている部分を例にとると、ＩＤＴ３１のＩＤＴ３２側の電極指３１ａと、ＩＤＴ３２のＩＤＴ３１側の最外側電極指３２ａは、平衡端子４または不平衡端子３に接続されている。すなわち、ギャップを隔てて隣り合っている最外側電極指は、いずれも信号端子に接続されている電極指である。

その他の構造については、弾性表面波フィルタ装置２１は、弾性表面波フィルタ装置１と同様に構成されているため、同一部分については、同一の参照番号をすることにより、その説明を省略する。

ＩＤＴ間のギャップにおいて、ギャップを隔てて隣り合っている電極指の極性によって帯域幅は異なることが知られている。第１の実施形態では、第１の弾性表面波フィルタ部６において、ギャップを隔てて隣り合っている一対の電極指がいずれもア−ス電位に接続されており、第２の弾性波フィルタ部７では、一方の電極指がア−ス電位に接続され、他方の電極指が信号端子に接続されていた。そのため、比較例１のように、第１，第２の弾性表面波フィルタ装置６，７の設計パラメ−タを全く同一とした場合には、第２の弾性表面波フィルタ部７の帯域幅が広くならざるを得なかった。そのため、第１の実施形態の弾性表面波フィルタ装置では、第２の弾性表面波フィルタ部７の電極指の総対数を第１の弾性表面波フィルタ部６のＩＤＴの電極指の総対数よりも多くすることにより、前述したように、２つのフィルタ部６，７の帯域幅を近づけ、ＶＳＷＲ及び挿入損失の改善が図られていた。

これに対して、第２の実施形態の弾性表面波フィルタ装置２１では、第１の弾性表面波フィルタ部２６では、ＩＤＴ間のギャップを隔てて隣り合っている電極指はいずれも信号端子に接続されており、第２の弾性表面波フィルタ部のＩＤＴ間のギャップを隔てて隣り合っている電極指では、一方の電極指はア−ス電位に、他方の電極指は信号端子に接続されている。この場合においても、第１の実施形態の場合と同様に、第１，第２の弾性表面波フィルタ部２６，２７の設計パラメ−タを同一とした場合には、第２の弾性表面波フィルタ部２７の方が帯域幅は広くなる。従って、第２の実施形態においても、第２の弾性表面波フィルタ部２７のＩＤＴの電極指の総対数が、第１の弾性表面波フィルタ部２６におけるＩＤＴの電極指の総対数よりも多くされている。よって、第２の弾性表面波フィルタ部２７の帯域幅が、第１の弾性表面波フィルタ部２６の帯域幅に近づけられ、第１の実施形態の場合と同様に、通過帯域内における挿入損失及びＶＳＷＲが改善される。

本発明に係る弾性波フィルタ装置は、第１，第２の実施形態の構造を有するものに限定されるものではなく、様々に変形することができる。

図９は、第１の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置１の変形例を示す模式的平面図である。弾性表面波フィルタ装置４１では、第２の弾性表面波フィルタ部７Ａにおいて、中央の第５のＩＤＴ１５Ａに直列重み付けが施されていることを除いては、第１の弾性表面波フィルタ装置１と同様に構成されている。

直列重み付けとは、ＩＤＴ１５Ａの最外側電極指及びその次の少なくとも１本の電極指が設けられている位置に浮き電極指４２，４３を配置するように、最外側電極指を含む複数本の電極指に重み付けを施す方法である。このような直列重み付けを施すことにより、第２の弾性表面波フィルタ部７Ａの帯域幅をさらに調整することができる。すなわち、第２の弾性表面波フィルタ部７Ａの電極指の総対数は、第１の弾性表面波フィルタ部６の電極指の総対数よりも多くされており、それによって両者の帯域幅が近づけられているが、上記直列重み付けによって、さらに第２の弾性表面波フィルタ部７Ａの帯域幅を第１の弾性表面波フィルタ部６に近づけてもよい。

このように、本発明においては、第１，第２の弾性表面波フィルタ部の帯域幅を近づけるに際し、第２の弾性表面波フィルタ部の電極指の総対数を第１の弾性表面波フィルタ部のＩＤＴの電極指の総対数よりも多くするだけでなく、直列重み付けなどのさまざまな重み付けをさらに併用してもよい。このような重み付けとしては、直列重み付けの他、間引き重み付け、交叉幅重み付けなどを挙げることができる。

図１０は、第１の実施形態の弾性表面波フィルタ装置１のさらに他の変形例の弾性表面フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。

弾性表面波フィルタ装置１では、第１，第２の弾性表面波フィルタ部６，７の中央のＩＤＴ１２，１５の電極指の本数は奇数本とされていたが、弾性表面波フィルタ装置の５１では、第２，第５のＩＤＴ１２Ｂ，１５Ｂの電極指の本数が偶数本とされている。その他の点については、弾性表面波フィルタ装置５１は、弾性表面波フィルタ装置１と同様に構成されている。

弾性表面波フィルタ装置５１では、第１の弾性表面波フィルタ部において、ＩＤＴ１１とＩＤＴ１２Ｂとが隣り合っている部分においては、ギャップを隔ててア−ス電位に接続されている電極指同士が隣り合っている。これに対して、ＩＤＴ１２ＢとＩＤＴ１３とが隣り合っている部分では、ギャップを隔てて、信号端子に接続されている電極同士が隣接している。他方、第２の弾性表面波フィルタ部７では、ＩＤＴ同士が隣接している部分においては、ア−ス電位に接続されている電極指と、信号端子に接続されている電極指とが隣り合っている。

このように、第１の弾性表面波フィルタ部６においては、ＩＤＴ同士が隣り合っている部分において、ギャップを隔てて隣り合っている一対の電極指が同極性である限り、一対の電極指がア−ス電位に接続されている場合だけでなく、一対の電極指が信号端子に接続されていてもよい。この場合においても、第２の弾性表面波フィルタ部７のＩＤＴの電極指の総対数を、第１の弾性表面波フィルタ部６の電極指の総対数よりも大きくすることにより、両者の帯域幅を近づけることができ、第１の弾性表面波フィルタ装置１と同様に、通過帯域内における挿入損失及びＶＳＷＲの改善を図ることができる。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。弾性表面波フィルタ装置６１では、第１，第２の弾性表面波フィルタ部６６，６７が、それぞれ、第１〜第５のＩＤＴ７１〜７５及び第６〜第１０のＩＤＴ７６〜８０を有する５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部である。その他の点については、弾性表面波フィルタ装置６１は、弾性表面波フィルタ装置１と同様に構成されている。このように、本発明においては、第１，第２の弾性表面波フィルタ部は、５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部であってもよい。本実施形態においても、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６７のＩＤＴの電極指の総対数は、第１の弾性表面波フィルタ部６６のＩＤＴの電極指の総対数よりも多くされており、それによって通過帯域内における挿入損失及びＶＳＷＲの改善が図られる。

図１２は、本発明の第４の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の電極構造を示す模式的平面図である。図１２に示す弾性表面波フィルタ装置８１は、第１の実施形態の弾性表面波フィルタ装置１の第１，第２の弾性表面波フィルタ部６，７の後段に、それぞれ、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部８２，８３を縦続接続させた構造を有する。

この場合、第２の弾性表面波フィルタ部７の電極指の総対数が、第１の弾性表面波フィルタ部６のＩＤＴの電極指の総対数よりも大きくされておれば、すなわち第１の実施形態の弾性表面波フィルタ装置１に従って構成されていれば、通過帯域内における挿入損失及びＶＳＷＲの改善を図ることができる。すなわち、弾性表面波フィルタ部８２，８３における電極指の総対数は等しくされていてよい。

また、図１２では、第１，第２の弾性表面波フィルタ部６，７に、それぞれ、もう一段の弾性表面波フィルタ部８２，８３を縦続接続したが、２段以上の弾性表面波フィルタ部を縦続接続してもよく、すなわち弾性表面波フィルタを複数段構成する場合、その段数については特に限定されない。

上述してきた実施形態及び変形例の弾性表面波フィルタ装置は上記のように弾性表面波を利用したものである。もっとも、本発明は、弾性表面波にかえて、弾性境界波などの他の弾性波を用いたものであってもよい。

図１３は、弾性境界波フィルタ装置の構造を模式的に示す正面断面図である。弾性境界波フィルタ装置９１では、第１の媒質層としての圧電基板９２と、第２の媒質層としての誘電体９３とが積層されている。圧電基板９２と誘電体９３との境界に複数のＩＤＴを有する電極９４が形成されている。この境界を伝搬する弾性境界波を利用してフィルタとしての特性が得られる。この場合、弾性境界波フィルタ装置９１の電極９４の構造を、前述した弾性表面波フィルタ装置についての実施形態や変形例における電極構造と同様とすることにより、本発明の弾性波フィルタ装置を構成することができる。

Claims (5)

1. 圧電基板と、圧電基板上に形成されており、それぞれ、表面波伝搬方向に配置された複数個のＩＤＴを有する縦結合共振子型の第１，第２の弾性波フィルタ部とを備え、
   第１，第２の弾性波フィルタ部の入力または出力が不平衡端子に接続されており、第１の弾性波フィルタ部の出力または入力が第１の平衡端子に、第２の弾性波フィルタ部の出力または入力が第２の平衡端子に接続されており、第１の弾性波フィルタ部の出力または入力の信号の位相が、第２の弾性波フィルタ部の出力または入力の信号の位相と１８０度異なるように構成されており、
   前記第１の弾性波フィルタ部においては、ＩＤＴ同士が弾性波伝搬方向において隣接する部分において隣り合っている電極指の極性が等しくされており、前記第２の弾性波フィルタ部では、ＩＤＴ同士が隣接する部分における隣り合っている電極指の極性が異なっており、
   第１の弾性波フィルタ部における電極指の総対数に比べて、第２の弾性波フィルタ部における電極指の総対数が多くされていることを特徴とされている、バランス型弾性波フィルタ装置。
2. 第１，第２の弾性波フィルタ部のそれぞれに縦続接続された少なくとも１つの第３，第４の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部をさらに備える、請求項１に記載のバランス型弾性波フィルタ装置。
3. ＩＤＴ同士が隣り合っている部分において、各ＩＤＴが、当該ＩＤＴの他の部分の電極指ピッチに比べて電極指ピッチが狭い狭ピッチ電極指部を有する、請求項１または２に記載のバランス型弾性波フィルタ装置。
4. 前記弾性波として弾性表面波を用いており、それによって弾性表面波フィルタ装置が構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバランス型弾性波フィルタ装置。
5. 前記弾性波として弾性境界波が用いられており、それによって弾性境界波フィルタ装置が構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバランス型弾性波フィルタ装置。

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