JPWO2010061496A1 - 弾性波フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタを備える弾性波フィルタ装置において、減衰域における減衰量の拡大を図り得るだけでなく、デュプレクサの受信フィルタとして用いられた際のアイソレーション特性の改善を図ることを可能とする弾性波フィルタ装置を得る。不平衡端子７と、第１，第２の平衡端子８，９と、不平衡端子７と第１，第２の平衡端子８，９との間にそれぞれ接続されている第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１，１２と、第１の平衡端子８とグラウンド電位との間に接続されている第１の並列共振子１３と、第２の平衡端子９とグラウンド電位との間に接続されている第２の並列共振子１４とを備え、第１の並列共振子１３の静電容量と第２の並列共振子１４の静電容量とが異なっており、第１の並列共振子１３及び第２の並列共振子１４において、相対的に静電容量が小さい第１の並列共振子１３の波長が、相対的に静電容量が大きい第２の並列共振子１４の波長よりも短くされている、弾性波フィルタ装置。

Description

本発明は、携帯型通信システムの帯域通過フィルタなどに用いられる弾性波フィルタ装置に関し、より詳細には、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタ装置に関する。

携帯電話機のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路に使用されるデュプレクサでは、通過帯域内における挿入損失を低減することと、通過帯域近傍の減衰域における減衰量を大きくすることが求められている。また、部品点数を低減することができるので、デュプレクサの受信フィルタにおいては、平衡−不平衡変換機能を有することが求められている。

このような要求に応えるために、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタがデュプレクサの受信フィルタとして用いられている。

下記の特許文献１には、このような弾性表面波フィルタ装置を有するデュプレクサが開示されている。図１１は、特許文献１に記載のデュプレクサの電極構造を説明するための模式的平面図である。

デュプレクサ６０１では、圧電基板６０２上に図示の電極構造が形成されている。アンテナに接続されるアンテナ端子である不平衡端子６０３と、受信端子である第１，第２の平衡端子６０４，６０５との間に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６１１と、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６１１に直列に接続された直列共振子６０７とが接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６１１と直列共振子６０７とによって、受信フィルタが形成されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６１１は、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ６１２，６１３を縦続接続した２段構成の弾性表面波フィルタである。直列共振子６０７は、１ポート型弾性表面波共振子からなる。

他方、アンテナ端子である不平衡端子６０３と、送信端子６０６との間に、送信フィルタ６１４が接続されている。送信フィルタ６１４は、ラダー型弾性表面波フィルタからなる。すなわち、複数の弾性表面波共振子がラダー型回路構成を有するように接続されている。

デュプレクサ６０１は、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）−ＢＡＮＤ８に対応するデュプレクサであり、携帯電話機に用いられる。ＵＭＴＳ−ＢＡＮＤ８では、送信側通過帯域が８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ、受信側通過帯域が９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚであり、送信側通過帯域と受信側通過帯域との周波数間隔が１０ＭＨｚと近接している。そのため、デュプレクサ６０１の受信フィルタにおいては、送信側通過帯域において大きな減衰量を有し、かつフィルタ特性の急峻性に優れていることが求められている。そこで、デュプレクサ６０１の受信フィルタでは、送信側通過帯域である、通過帯域低域側の減衰域における減衰量を大きくするために、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ６１２，６１３を２段縦続接続した２段構成を有する、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６１１が用いられている。

また、通過帯域近傍の減衰域における減衰量がより大きいことが求められているため、デュプレクサ６０１の受信フィルタでは、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６１１に直列に直列共振子６０７が接続されている。直列共振子６０７の共振周波数は、受信フィルタの通過帯域内に位置しており、直列共振子６０７の反共振周波数は、受信フィルタの通過帯域よりも高域側の減衰域に位置している。直列共振子６０７により、通過帯域高域側の減衰域における減衰量を大きくすることができる。また、不平衡端子６０３及び第１，第２の平衡端子６０４，６０５のいずれかとグラウンド電位との間に並列共振子を接続する、すなわち、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部６１１に並列に並列共振子を接続することも可能である。このとき、並列共振子の共振周波数は、受信フィルタの通過帯域よりも低域側の減衰域に位置しており、並列共振子の反共振周波数は、受信フィルタの通過帯域内に位置していることになる。並列共振子により、通過帯域低域側の減衰域における減衰量を大きくすることができる。

特開２００８−１１８２７７号公報

弾性表面波フィルタ装置や弾性境界波フィルタ装置などの弾性波フィルタ装置において、複数の縦結合共振子型弾性波フィルタを縦続接続した構造では、通過帯域近傍の減衰域における減衰量は大きくなるものの、通過帯域内における挿入損失が大きくなるという問題があった。

通過帯域内における挿入損失を小さくするためには、複数の縦結合共振子型弾性波フィルタを縦続接続した多段構成の弾性波フィルタ装置を用いずに、１段構成の弾性波フィルタ装置を用いればよい。しかしながら、１段構成の弾性波フィルタ装置では、通過帯域近傍の減衰域において大きな減衰量を確保することが困難となる。従って、通過帯域内における挿入損失を低減することと、通過帯域近傍の減衰域における減衰量を大きくすることとを両立することは困難であった。

一方、上記のように、縦結合共振子型弾性表面波フィルタに直列共振子や並列共振子を接続することにより、通過帯域近傍の減衰域における減衰量の拡大を図り、フィルタ特性の急峻性を高めることができる。しかしながら、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタと、第１，第２の平衡端子とグラウンド電位との間にそれぞれ接続された第１，第２の並列共振子とにより構成された弾性波フィルタ装置をデュプレクサの受信フィルタとして用いた場合、送信側通過帯域における減衰量が小さくなったり、２つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタを縦続接続してなる２段構成の弾性波フィルタ装置に比べてアイソレーションが劣化しがちであった。

本発明の目的は、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタに並列に並列共振子を接続した回路構成を有し、通過帯域近傍の減衰域における減衰量を大きくすることができ、かつ、デュプレクサの受信フィルタとして用いられた場合に、アイソレーション特性を改善することが可能とされている弾性波フィルタ装置を提供することにある。

本発明によれば、不平衡端子と、第１，第２の平衡端子と、前記不平衡端子と前記第１，第２の平衡端子との間に接続されている平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタと、前記第１の平衡端子とグラウンド電位との間に接続されている第１の並列共振子と、前記第２の平衡端子とグラウンド電位との間に接続されている第２の並列共振子とを備え、前記第１の並列共振子の静電容量と前記第２の並列共振子の静電容量とが異なっており、前記第１，第２の並列共振子の内、静電容量が相対的に小さい並列共振子の波長が、静電容量が相対的に大きい並列共振子の波長よりも短くされている、弾性波フィルタ装置が提供される。

本発明に係る弾性波フィルタ装置のある特定の局面では、前記縦結合共振子型弾性波フィルタが、１段構成の縦結合共振子型弾性波フィルタである。この場合には、１段構成の縦結合共振子型弾性波フィルタであるため、挿入損失を小さくすることができる。

本発明に係る弾性波フィルタ装置の他の特定の局面では、前記第１，第２の並列共振子のそれぞれが、ＩＤＴ電極を有する１ポート型弾性波共振子からなる。この場合には、同一プロセスで、第１，第２の並列共振子を縦結合共振子型弾性波フィルタと同時に形成することができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。また、同一圧電基板上に縦結合共振子型弾性波フィルタと第１，第２の並列共振子とを形成することができるので、部品点数の低減及び小型化を図ることができる。

本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の並列共振子の静電容量と前記第２の並列共振子の静電容量とが異なるように、前記第１の並列共振子のＩＤＴ電極と、前記第２の並列共振子のＩＤＴ電極とが異ならされている。この場合には、第１の並列共振子のＩＤＴ電極と第２の並列共振子のＩＤＴ電極とを異ならせるだけで、第１の並列共振子の静電容量と第２の並列共振子の静電容量とを容易に異ならせることができる。さらに、第１の並列共振子のＩＤＴ電極と第２の並列共振子のＩＤＴ電極とを異ならせることにより、第１の並列共振子の静電容量と第２の並列共振子の静電容量とを異ならせるには、ＩＤＴ電極における電極指の対数、交叉幅及びデューティの内少なくとも１種を異ならせればよい。

本発明に係る弾性波フィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１，第２の並列共振子のそれぞれが、圧電薄膜と、前記圧電薄膜を挟んで対向するように設けられた第１，第２の共振電極とを有する圧電薄膜共振子からなる。このように、並列共振子を構成する共振子は、弾性波共振子に限らず、圧電薄膜共振子を用いてもよい。第１，第２の並列共振子が、それぞれ、圧電薄膜共振子からなる場合、例えば、第１，第２の並列共振子において第１，第２の共振電極の対向面積を異なせることにより、容易に第１の並列共振子の静電容量と第２の並列共振子の静電容量とを異ならせることができる。

本発明において、弾性波としては、弾性表面波が用いられてもよく、その場合には、本発明に従って縦結合共振子型弾性表面波フィルタを有する弾性波フィルタ装置が提供される。また、弾性波として、弾性境界波が用いられてもよく、その場合には、本発明に従って縦結合共振子型弾性境界波フィルタを有する弾性波フィルタ装置が提供される。

本発明によれば、不平衡端子と、第１，第２の平衡端子と、不平衡端子と第１，第２の平衡端子との間に接続された平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタと、第１，第２の平衡端子とグラウンド電位との間にそれぞれ接続された第１，第２の並列共振子とを備えた弾性波フィルタ装置において、第１，第２の並列共振子の静電容量が異なっているので、通過帯域近傍の減衰域における減衰量を大きくすることができる。しかも、デュプレクサの受信フィルタとして用いられた場合にアイソレーション特性を改善することができる。加えて、第１，第２の並列共振子において、相対的に静電容量が小さい側の並列共振子の波長が、他方の並列共振子の波長よりも短くされているので、通過帯域低域側におけるフィルタ特性の急峻性の劣化が抑制される。従って、弾性波フィルタ装置がデュプレクサの受信側フィルタとして用いられる場合、送信側通過帯域における減衰量の拡大を図ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る弾性波フィルタ装置が備えられたデュプレクサの回路構成を示す模式図である。 図２は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第１の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの減衰量周波数特性を示す図である。 図３は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第１の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの送信側通過帯域におけるアイソレーション特性を示す図である。 図４は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第１の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの第１の平衡端子における減衰量周波数特性を示す図である。 図５は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第１の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの第２の平衡端子における減衰量周波数特性を示す図である。 図６は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第２の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの減衰量周波数特性を示す図である。 図７は、図６に示した減衰量周波数特性の一部を拡大して示す図である。 図８は、本実施形態における第１の並列共振子及び第２の並列共振子のそれぞれのインピーダンス特性を示す図である。 図９は、弾性境界波フィルタ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１０（ａ）及び（ｂ）は、第１，第２の並列共振子に用いられる圧電薄膜共振子を説明するための各模式的正面断面図である。 図１１は、従来の弾性表面波フィルタ装置を説明するための模式的平面図である。

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弾性波フィルタ装置が備えられたデュプレクサの回路構成を示す図である。

デュプレクサ１は、圧電基板２上に図示の回路構成を実現することにより得られる。図１では、電極構造及び回路素子は略図的に示されている。

デュプレクサ１は、アンテナに接続されるアンテナ端子３を有する。アンテナ端子３に送信フィルタ４と受信フィルタ５とが接続されている。デュプレクサ１は、ＵＭＴＳ−ＢＡＮＤ８に対応するデュプレクサであり、携帯電話機に用いられる。ＵＭＴＳ−ＢＡＮＤ８では、送信側通過帯域が８８０〜９１５ＭＨｚであり、受信側通過帯域が９２５〜９６０ＭＨｚである。

送信フィルタ４は、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６と、複数の並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３とを有するラダー型弾性表面波フィルタである。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ６及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３は、それぞれが圧電基板２上にＩＤＴ電極及び一対の反射器を形成することにより構成された弾性表面波共振子からなる。

もっとも、送信フィルタ４の回路構成及び送信フィルタ４を構成する各共振子の構成はこれに限定されるものではない。

受信フィルタ５は、本発明の一実施形態に係る弾性波フィルタ装置からなる。受信フィルタ５は、アンテナ端子３に接続される不平衡端子７と、第１，第２の平衡端子８，９とを有し、平衡−不平衡変換機能を有する。第１，第２の平衡端子８，９は、デュプレクサ１の受信端子に接続される。

不平衡端子７における入力インピーダンスは５０Ω、第１，第２の平衡端子８，９における出力インピーダンスは１００Ωである。

本実施形態では、圧電基板２として、４０°±５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板が用いられている。もっとも、圧電基板２は、他の結晶方位のＬｉＴａＯ_３基板や、ＬｉＮｂＯ_３基板などの他の圧電単結晶基板を用いて形成されてもよい。また、圧電セラミックスからなる圧電基板を用いてもよい。

受信フィルタ５においては、圧電基板２上に、図示の電極構造が形成されているが、この電極構造は、Ａｌにより形成されている。もっとも、電極材料は、Ａｌに限らず、Ａｌ合金、あるいはＡｌ以外のＡｕ、Ｃｕ、Ｗなどの他の金属もしくは合金により形成されてもよい。また、電極は、複数の金属膜を積層した積層金属膜により形成されていてもよい。

不平衡端子７と第１の平衡端子８との間においては、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１と、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１に直列に接続された第１の直列共振子１０ａとが接続されている。すなわち、不平衡端子７に、第１の直列共振子１０ａを介して第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１が接続されている。また、第１の平衡端子８とグラウンド電位との間に、第１の並列共振子１３が接続されている。すなわち、第１の並列共振子１３が、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１に並列に接続されている。

第１の直列共振子１０ａは、１ポート型弾性表面波共振子であり、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する。第１の並列共振子１３も同様に、ＩＤＴ電極１３ａと、ＩＤＴ電極１３ａの弾性表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器１３ｂ，１３ｃとを有する、１ポート型弾性表面波共振子である。

第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１は、弾性表面波伝搬方向に沿って配置されたＩＤＴ電極１１ａ〜１１ｃと、ＩＤＴ電極１１ａ〜１１ｃが設けられている領域の弾性表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器１１ｄ，１１ｅとを有する、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。

図１では、明確ではないが、ＩＤＴ電極１１ａ〜１１ｃにおいては、ＩＤＴ電極同士が隣り合う部分において、ＩＤＴ電極の残りの部分に比べて電極指ピッチが狭い、狭ピッチ電極指部が設けられている。

ＩＤＴ電極１１ａ，１１ｃの各一端が、第１の直列共振子１０ａを介して不平衡端子７に接続されている。ＩＤＴ電極１１ｂの一端は、第１の平衡端子８に接続されている。ＩＤＴ電極１１ａ〜１１ｃの他の端部は、全てグラウンド電位に接続されている。

不平衡端子７と第２の平衡端子９との間においては、第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１２と、第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１２に直列に接続された第２の直列共振子１０ｂとが接続されている。すなわち、不平衡端子７に、第２の直列共振子１０ｂを介して第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１２が接続されている。また、第２の平衡端子９とグラウンド電位との間に、第２の並列共振子１４が接続されている。すなわち、第２の並列共振子１４が、第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１２に並列に接続されている。
第２の並列共振子１４は、第１の並列共振子１３と同様に１ポート型弾性表面波共振子であり、ＩＤＴ電極１４ａと、ＩＤＴ電極１４ａの弾性表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器１４ｂ，１４ｃとを有する。第２の直列共振子１０ｂは、第１の直列共振子１０ａと同様に１ポート型弾性表面波共振子であり、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する。

また、第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１２は、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１とほぼ同様に構成されており、弾性表面波伝搬方向に沿って配置されたＩＤＴ電極１２ａ〜１２ｃと、ＩＤＴ電極１２ａ〜１２ｃが設けられている領域の弾性表面波伝搬方向両側に配置された一対の反射器１２ｄ，１２ｅとを有する、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。ＩＤＴ電極１２ａ，１２ｃの各一端が、第２の直列共振子１０ｂを介して不平衡端子７に接続されている。ＩＤＴ電極１２ｂの一端は、第２の平衡端子９に接続されている。ＩＤＴ電極１２ａ〜１２ｃの他の端部は、全てグラウンド電位に接続されている。
第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１２が、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１と異なるところは、直列重み付けがＩＤＴ電極１２ｂにおいて設けられていること、並びに第２の平衡端子９に出力される信号の位相が、第１の平衡端子８に出力される信号の位相と１８０度異なるように、ＩＤＴ電極１２ａ〜１２ｃが配置されていることにある。

なお、直列重み付けとは、以下の浮き電極指部がＩＤＴ電極の端部に設けられている重み付けをいう。すなわち、浮き電極指部は、ＩＤＴ電極の最外側の電極指の先端とギャップを隔てて配置されており、該電極指の延びる方向に延ばされている第１の電極指部と、ＩＤＴ電極の最外側の電極指の内側に隣接している電極指の先端からギャップを隔てて配置されており、該電極指の延びる方向に延ばされている第２の電極指部と、第１，第２の電極指部とを連結しており、弾性表面波伝搬方向に延びる第３の電極指部とを有する。浮き電極指部の第１の電極指部が、ＩＤＴ電極の最外側の電極指に隣接している電極指と弾性表面波伝搬方向において重なり合う位置に配置されている。また、浮き電極指部の第２の電極指部は、ＩＤＴ電極の最外側の電極指と弾性表面波伝搬方向において重なり合う位置に配置されている。

第１，第２の直列共振子１０ａ，１０ｂの共振周波数は、受信フィルタ５の通過帯域内、すなわち受信側通過帯域（Ｒｘ帯域）内に位置している。また、第１，第２の直列共振子１０ａ，１０ｂの反共振周波数は、受信フィルタ５のＲｘ帯域よりも高域側の減衰域に位置している。第１，第２の直列共振子１０ａ，１０ｂにより、受信フィルタ５のＲｘ帯域よりも高域側の減衰域における減衰量を大きくすることができる。

第１，第２の並列共振子１３，１４の反共振周波数は、受信フィルタ５の通過帯域内、すなわち受信側通過帯域（Ｒｘ帯域）内に位置している。また、第１，第２の並列共振子１３，１４の共振周波数は、受信フィルタ５のＲｘ帯域よりも低域側の減衰域に位置している。第１，第２の並列共振子１３，１４により、受信フィルタ５のＲｘ帯域よりも低域側の減衰域における減衰量を大きくすることができる。

また、本実施形態では、第１の並列共振子１３と、第２の並列共振子１４とは、それぞれの静電容量が異ならされている。具体的には、第１の並列共振子１３のＩＤＴ電極１３ａと、第２の並列共振子１４のＩＤＴ電極１４ａとにおいて、ＩＤＴ電極の電極指の対数、交叉幅及びデューティの少なくとも１つが異ならされており、これによって、第１の並列共振子１３の静電容量と第２の並列共振子１４の静電容量とが異ならされている。

具体的には、本実施形態では、第１の並列共振子１３の静電容量が、第２の並列共振子１４の静電容量よりも小さくされている。それによって、受信フィルタ５において送信フィルタ４の通過帯域における減衰量が大きくなると共に、送信フィルタ４に対する受信フィルタ５のアイソレーション特性が改善されている。加えて、静電容量が相対的に小さい第１の並列共振子１３のＩＤＴ電極１３ａにおける電極指ピッチで定まる波長が、第２の並列共振子１４のＩＤＴ電極１４ａにおける電極指ピッチで定まる波長よりも短くされている。これによって、インピーダンスの変化が抑制される。従って、受信フィルタ５の通過帯域低域側におけるフィルタ特性の急峻性の劣化を抑制することが可能とされている。これを、より具体的な実験例に基づき説明する。

（第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１の仕様）
ＩＤＴ電極１１ａ〜１１ｃの狭ピッチ電極指部以外の電極指部における電極指ピッチで定まる波長をλＩとする。

ＩＤＴ電極１１ａ〜１１ｃの交叉幅：３０．６λＩ。
ＩＤＴ電極１１ａ，１１ｃの電極指の本数：各３９本。但し、ＩＤＴ電極１１ａ，１１ｃにおいては、ＩＤＴ電極１１ｂに隣り合う部分に、それぞれ狭ピッチ電極指部が設けられており、３９本の内、狭ピッチ電極指部の電極指の本数が４本であり、残りの電極指部の電極指の本数が３５本。
ＩＤＴ電極１１ｂの電極指の本数：３９本。但し、ＩＤＴ電極１１ｂにおいては、ＩＤＴ電極１１ａ，１１ｃに隣り合う部分に、それぞれ、４本の電極指を有する狭ピッチ電極指部が設けられており、残りの電極指部の電極指の本数が３１本。
反射器１１ｄ，１１ｅの電極指の本数：７５本。
メタライゼーションレシオ：０．７０。
電極膜厚：０．０８７λＩ。

第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１２は、ＩＤＴ電極１２ｂの向きがＩＤＴ電極１１ｂに対して反転されていること、直列重み付けが施されていることを除いては、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１と同様である。

（第１，第２の直列共振子１０ａ，１０ｂの仕様）
ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλＩａとする。

ＩＤＴ電極の交叉幅：１５．４λＩａ。
ＩＤＴ電極の電極指の本数：９８本。
反射器の電極指の本数：１８本。
メタライゼーションレシオ：０．６０。
電極膜厚：０．０８９λＩａ。

（第１，第２の並列共振子１３，１４の仕様）
ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλＩｂとする。

ＩＤＴ電極の電極指の本数：１１１本。
反射器の電極指の本数：１８本。
メタライゼーションレシオ：０．６０。
電極膜厚：０．０８６λＩｂ。

（第１，第２の並列共振子１３，１４において異なる点）
第１の並列共振子１３におけるＩＤＴ電極１３ａの電極指ピッチで定まる波長λＩｂを４．２６５３μｍとし、第２の並列共振子１４におけるＩＤＴ電極１４ａの電極指ピッチで定まる波長λＩｂを４．２６８３μｍとした。すなわち、第１の並列共振子１３におけるＩＤＴ電極１３ａの電極指ピッチで定まる波長を、第２の並列共振子１４におけるＩＤＴ電極１４ａの電極指ピッチで定まる波長よりも短くし、第１の並列共振子１３の共振周波数を相対的に高くした。

また、第１の並列共振子１３におけるＩＤＴ電極１３ａの交叉幅を７．７λＩｂ、第２の並列共振子１４におけるＩＤＴ電極１４ａの交叉幅を１２．９λＩｂとした。このようにして、第１の並列共振子１３と第２の並列共振子１４とにおいて、第１の並列共振子１３の静電容量を相対的に小さくし、第１の並列共振子１３のＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λＩｂを相対的に短くした。

第１の比較例として、第１，第２の並列共振子におけるＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λＩｂをいずれも４．２６６８μｍとし、ＩＤＴ電極の交叉幅についてもいずれも１０．３λＩと同一としたことを除いては、本実施形態と同様にして、デュプレクサを作製した。

図２は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第１の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの減衰量周波数特性を示す図である。また、図３は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第１の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの送信側通過帯域（Ｔｘ帯域）におけるアイソレーション特性を示す図である。

図２及び図３において、実線が本実施形態の結果を、破線が第１の比較例の結果を示す。

図２の矢印Ａで示す位置から明らかなように、本実施形態によれば、送信側通過帯域（Ｔｘ帯域）における減衰量が、第１の比較例に比べて約２．１ｄＢ改善される。同様に、図３の矢印Ｂで示す位置から明らかなように、本実施形態によれば、送信側通過帯域（Ｔｘ帯域）におけるアイソレーションも、第１の比較例に比べて約２．１ｄＢ改善される。

このように、受信フィルタ５である弾性波フィルタ装置において、第１の並列共振子１３の静電容量を第２の並列共振子１４の静電容量よりも小さくし、かつ第１の並列共振子１３における波長を第２の並列共振子１４における波長よりも短くすることにより、送信側通過帯域における減衰量の改善及びアイソレーション特性の改善を図ることができる。その理由を、説明する。

図４は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第１の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの第１の平衡端子における減衰量周波数特性を示し、図５は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第１の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの第２の平衡端子における減衰量周波数特性を示す図である。図４及び図５において、実線が本実施形態の結果を、破線が第１の比較例の結果を示す。

図４から明らかなように、本実施形態のデュプレクサ１における受信フィルタ５である弾性波フィルタ装置の第１の平衡端子８から取り出される減衰量周波数特性では、送信側通過帯域における減衰量が第１の比較例に比べて大きくなっている。これに対して、本実施形態のデュプレクサ１における受信フィルタ５である弾性波フィルタ装置の第２の平衡端子９から取り出される減衰量周波数特性では、逆に、送信側通過帯域における減衰量が第１の比較例に比べて小さくなっていることがわかる。このため、送信側通過帯域（８８０〜９０５ＭＨｚ）における第１の平衡端子８と第２の平衡端子９との間の減衰量周波数特性の差が、本実施形態の方が第１の比較例よりも小さくなっていることがわかる。これは、第１，第２の並列共振子１３，１４の静電容量を異ならせることにより実現されている。それによって、第１，第２の平衡端子８，９間における送信側通過帯域における減衰量のレベルを調整することにより、平衡出力時の送信側通過帯域の減衰量の改善及びアイソレーション特性の改善が図られている。

次に、第１の並列共振子１３及び第２の並列共振子１４において、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λＩｂを異ならせた理由を説明する。

図６は、本実施形態のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置及び第２の比較例のデュプレクサにおける受信フィルタである弾性波フィルタ装置のそれぞれの減衰量周波数特性を示す。また、図６に示す減衰量周波数特性の一部を図７に拡大して示す。図６及び図７において、実線が本実施形態の結果を、破線が第２の比較例の結果を示す。第２の比較例では、第１，第２の並列共振子の交叉幅は、本実施形態と同じく、それぞれ、７．７λＩｂ及び１２．９λＩｂと異ならされているが、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λＩｂについては、いずれも４．２６６８μｍとした。すなわち、第２の比較例は、第１，第２の並列共振子１３，１４におけるＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λＩｂが同一である点においてのみ、本実施形態と異なっている。

図６及び図７から明らかなように、第２の比較例では、減衰量が３．５ｄＢとなる周波数位置と、減衰量が４７ｄＢとなる周波数位置との間の周波数間隔が本実施形態に比べて広くなっている。すなわち、Ｒｘ帯域よりも低域側の減衰域におけるフィルタ特性の急峻性が悪化している。より具体的には、第２の比較例では、上記周波数間隔が本実施形態に比べて０．４ＭＨｚ広くなっており、急峻性が悪化している。

もっとも、第１，第２の並列共振子１３，１４において、ＩＤＴ電極の交叉幅を異ならせると、弾性表面波共振子の共振周波数−反共振周波数間におけるインピーダンスがずれることとなる。図８は、本実施形態における第１の並列共振子１３のインピーダンス特性と、第２の並列共振子１４のインピーダンス特性とを示す図である。

図８において、実線が第１の並列共振子１３のインピーダンス特性を、一点破線が第２の並列共振子１４のインピーダンス特性を示す。

図８から明らかなように、第１の並列共振子１３のインピーダンス特性と第２の並列共振子１４のインピーダンス特性とが、ずれることとなる。従って、第２の比較例では、このインピーダンスのずれにより、通過帯域低域側におけるフィルタ特性の急峻性が悪化した。

これに対して、本実施形態では、第１の並列共振子１３と第２の並列共振子１４のインピーダンス差に合わせ、第１の並列共振子１３と第２の並列共振子１４のＩＤＴ電極の交叉幅λＩｂが調整されている。すなわち、静電容量が相対的に小さい第１の並列共振子１３における波長λＩｂを相対的に短くすることにより、第１の並列共振子１３と第２の並列共振子１４のインピーダンス差が小さくされている。それによって、通過帯域低域側におけるフィルタ特性の急峻性が確保されている。

上記のように、静電容量が相対的に小さい側の並列共振子の波長λＩｂを相対的に短くすることにより、第１，第２の並列共振子のインピーダンスの差を小さくすることができる。それによって、通過帯域低域側におけるフィルタ特性の急峻性を確保することができる。

本実施形態によれば、縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いた平衡−不平衡変換機能を有する弾性波フィルタ装置において、第１，第２の平衡端子にそれぞれ第１，第２の並列共振子を接続した構成において、減衰域における大きな減衰量と、デュプレクサの受信フィルタとして用いられた際の送信側通過帯域におけるアイソレーション特性の改善とを両立することができ、さらに通過帯域低域側におけるフィルタ特性の急峻性を確保することが可能となる。

加えて、本実施形態では、不平衡端子７と、第１，第２の平衡端子８，９との間には、それぞれ１段構成の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１，１２が接続されているだけであり、複数の縦結合共振子型弾性波フィルタを縦続接続した多段構成ではないため、通過帯域内における挿入損失の低減も図ることができる。もっとも、本発明においては、挿入損失の増大を許容するのであれば、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１，１２に代えて、複数の縦結合共振子型弾性波フィルタを縦続接続した多段構成の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いてもよい。

また、本実施形態では、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ１１，１２を用いたが、弾性表面波フィルタに代えて、弾性境界波フィルタを用いてもよい。図９は、弾性境界波フィルタの一例を示す略図的正面断面図である。弾性境界波フィルタ３１では、圧電基板３２と、誘電体３３との界面に、ＩＤＴ電極を含む電極３４が形成されている。圧電基板３２と、誘電体３３との界面を伝搬する弾性境界波を利用した縦結合共振子型弾性境界波フィルタにより、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタを形成してもよい。

また、第１，第２の直列共振子１０ａ，１０ｂ及び第１，第２の並列共振子１３，１４についても、弾性表面波共振子ではなく、弾性境界波共振子を用いて形成してもよい。

さらに、第１，第２の直列共振子１０ａ，１０ｂ及び第１，第２の並列共振子１３，１４は、弾性境界波共振子ではなく、圧電薄膜共振子を用いて形成されてもよい。

図１０（ａ）及び（ｂ）は、圧電薄膜共振子からなる第１，第２の並列共振子を説明するための各模式的正面断面図である。図１０（ａ）に示すように、第１の並列共振子１３を構成している圧電薄膜共振子４１Ａでは、基板４２上において、圧電薄膜４４を挟んで対向するように、第１，第２の共振電極４５Ａ，４６Ａが形成されている。圧電薄膜４４、第２の共振電極４６Ａの下には、支持膜４７が配置されている。第１，第２の共振電極４５Ａ，４６Ａが圧電薄膜４４を介して重なり合う部分が圧電振動部であり、圧電振動部は支持膜４７と一体となって振動する。圧電振動部は、基板４２から空隙４３を介して浮いた状態である。同様に、図１０（ｂ）に示すように、第２の並列共振子１４を構成する圧電薄膜共振子４１Ｂにおいても、基板４２上において、圧電薄膜４４を介して重なり合うように、第１，第２の共振電極４５Ｂ，４６Ｂが形成されている。圧電薄膜４４、第２の共振電極４６Ｂの下には、支持膜４７が配置されている。第１，第２の共振電極４５Ｂ，４６Ｂが圧電薄膜４４を介して重なり合う部分が圧電振動部であり、圧電振動部は支持膜４７と一体となって振動する。圧電振動部は、基板４２から空隙４３を介して浮いた状態である。ここで、圧電薄膜共振子４１Ａの第１，第２の共振電極４５Ａ，４６Ａの対向面積と、圧電薄膜共振子４１Ｂの第１，第２の共振電極４５Ｂ，４６Ｂの対向面積とを異ならせることにより、圧電薄膜共振子４１Ａと圧電薄膜共振子４１Ｂの静電容量を異ならせることができる。また、圧電薄膜共振子４１Ａ，４１Ｂ間で圧電薄膜４４の厚みを異ならせてもよい。

また、圧電薄膜共振子４１Ａ，４１Ｂの波長については、圧電薄膜４４の厚みを調整することにより、あるいは圧電薄膜４４の材質を異ならせることにより、さらには、ダンピング材の付与等により調整することができる。

なお、上述した実施形態及び変形例では、携帯電話機のデュプレクサの受信フィルタに本発明の弾性波フィルタ装置が適用されていたが、本発明は、上記受信フィルタに限らず、平衡−不平衡変換機能を有する帯域フィルタとして様々な用途に用いることができる。

１…デュプレクサ
２…圧電基板
３…アンテナ端子
４…送信フィルタ
５…受信フィルタ
７…不平衡端子
８…第１の平衡端子
９…第２の平衡端子
１０ａ…第１の直列共振子
１０ｂ…第２の直列共振子
１１…第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ
１１ａ〜１１ｃ…ＩＤＴ電極
１１ｄ，１１ｅ…反射器
１２…第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ
１２ａ〜１２ｃ…ＩＤＴ電極
１２ｄ，１２ｅ…反射器
１３…第１の並列共振子
１３ａ…ＩＤＴ電極
１３ｂ，１３ｃ…反射器
１４…第２の並列共振子
１４ａ…ＩＤＴ電極
１４ｂ，１４ｃ…反射器
３１…弾性境界波フィルタ
３２…圧電基板
３３…誘電体
３４…電極
４１Ａ，４１Ｂ…圧電薄膜共振子
４２…基板
４３…空隙
４４…圧電薄膜
４５Ａ，４５Ｂ…第１の共振電極
４６Ａ，４６Ｂ…第２の共振電極
４７…支持膜
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ６…直列腕共振子

Claims (9)

1. 不平衡端子と、
   第１，第２の平衡端子と、
   前記不平衡端子と前記第１，第２の平衡端子との間に接続されている平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタと、
   前記第１の平衡端子とグラウンド電位との間に接続されている第１の並列共振子と、
   前記第２の平衡端子とグラウンド電位との間に接続されている第２の並列共振子とを備え、
   前記第１の並列共振子の静電容量と前記第２の並列共振子の静電容量とが異なっており、
   前記第１，第２の並列共振子の内、静電容量が相対的に小さい並列共振子の波長が、静電容量が相対的に大きい並列共振子の波長よりも短くされている、弾性波フィルタ装置。
2. 前記縦結合共振子型弾性波フィルタが、１段構成の縦結合共振子型弾性波フィルタである、請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。
3. 前記第１，第２の並列共振子のそれぞれが、ＩＤＴ電極を有する１ポート型弾性波共振子からなる、請求項１または２に記載の弾性波フィルタ装置。
4. 前記第１の並列共振子の静電容量と前記第２の並列共振子の静電容量とが異なるように、前記第１の並列共振子のＩＤＴ電極と、前記第２の並列共振子のＩＤＴ電極とが異なっている、請求項３に記載の弾性波フィルタ装置。
5. 前記第１の並列共振子のＩＤＴ電極と、前記第２の並列共振子のＩＤＴ電極とが、ＩＤＴ電極における電極指の対数、交叉幅及びデューティの内、少なくとも１つにおいて異ならされている、請求項４に記載の弾性波フィルタ装置。
6. 前記第１，第２の並列共振子のそれぞれが、圧電薄膜と、前記圧電薄膜を挟んで対向するように設けられた第１，第２の共振電極とを有する圧電薄膜共振子からなる、請求項１または２に記載の弾性波フィルタ装置。
7. 前記第１の並列共振子の静電容量と前記第２の並列共振子の静電容量とが異なるように、前記第１，第２の並列共振子において、前記第１，第２の共振電極の対向面積が異ならされている、請求項６に記載の弾性波フィルタ装置。
8. 前記弾性波が弾性表面波であり、前記縦結合共振子型弾性波フィルタが縦結合共振子型弾性表面波フィルタである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
9. 前記弾性波が弾性境界波であり、前記縦結合共振子型弾性波フィルタが縦結合共振子型弾性境界波フィルタである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。

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