KR100757684B1

KR100757684B1 - 밸런스형 탄성표면파 필터

Info

Publication number: KR100757684B1
Application number: KR1020067006621A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 타니
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-09-10
Also published as: EP1786100A4; JPWO2006025193A1; KR20060080221A; US7479853B2; US20070052499A1; EP1786100A1; WO2006025193A1; CN1842962A

Abstract

제1, 제2의 탄성표면파 필터부가 2단 종속 접속된 평형-불평형 변환기능을 가지는 밸런스형 탄성표면파 필터에 있어서, 통과대역 내에 있어서의 진폭 평형도 및 위상 평형도를 개선한다.

불평형입력단자(33)에 접속된 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11)와, 제1, 제2의 평형출력단자(34, 35)에 접속된 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(21)가 2단 종속 접속되어 있으며, 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11)에 있어서, 제1, 제2의 IDT(12, 13)가 서로 이웃하고 있는 부분과, 제2, 제3의 IDT(13, 14)가 서로 이웃하고 있는 부분에서, 서로 이웃하는 IDT(13, 14) 중 일방 및/또는 타방에 있어서, 상대방의 IDT에 가장 근접하는 최외측 전극지(14a)를 포함하는 복수개의 전극지(14a, 14b)에 웨이팅이 처리되어 있는 밸런스형 탄성표면파 필터.

밸런스형 탄성표면파 필터, 스파이크형상, 리플, 평형도, 2단 종속 접속

Description

밸런스형 탄성표면파 필터{BALANCED TYPE SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER}

본 발명은 평형-불평형 변환기능을 가지는 밸런스형 탄성표면파 필터에 관하며, 보다 상세하게는 제1, 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부가 캐스케이드(cascade) 접속되어 있는 구성을 구비한 밸런스형 탄성표면파 필터에 관한 것이다.

최근, 휴대 전화기 등의 통신장치의 소형화 및 경량화에 수반하여, 소형화가 가능한 대역필터로서 탄성표면파 필터가 널리 사용된다. 또한 통신장치의 소형화에 수반하여, 구성부품의 복합화도 진행되고 있다. 그래서 이 종의 탄성표면파 필터로서 평형-불평형 변환기능을 함께 가지는 탄성표면파 필터가 사용되어 오고 있다.

예를 들면, 하기의 특허문헌 1에는 도 9에 나타내는 평형-불평형 변환기능을 가지는 종결합 공진자형 탄성표면파 필터가 개시되고 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 특허문헌 1에 기재의 탄성표면파 필터(300)에서는 표면파기판상에 도 9에 나타내는 전극 구조가 형성되어 있다. 즉 제1의 종겹합 공진자형 탄성표면파 필터부(301)와, 제2의 종결합 공진자형의 탄성표면파 필터부(302)가 구성되어 있다. 탄성표면파 필터부(301)에서는 표면파 전반방향(propagation direction; 傳搬方向)을 따라서 제1~제3의 IDT(303)~(305)가 배치되어 있다. IDT(303)~(305)가 배치되어 있는 영역의 표면파 전반방향에 반사기(306, 307)가 배치되어 있다.

마찬가지로, 제2의 탄성표면파 필터부(302)에 있어서도 표면파 전반방향을 따라서 제4~제6의 IDT(308 ~310)가 배치되어 있다. IDT(308~310)의 표면파 전반방향 양측에 반사기(311, 312)가 배치되어 있다.

제1의 탄성표면파 필터부(301)의 일방단은 불평형입력단자(313)에 접속되어 있다. 제1, 제2의 탄성표면파 필터부(301, 302)는 캐스케이드 접속되어 있다. 그리고 제2의 탄성표면파 필터부(302)의 IDT(309)의 일단이 제1의 평형출력단자(314)에, 타단이 제2의 평형출력단자(315)에 접속되어 있다.

여기에서 제1, 제2의 탄성표면파 필터부(301, 302)가 캐스케이드 접속되어 있다. 또한 IDT(303)와 IDT(308)를 접속하고 있는 신호선(316)을 흐르는 신호의 위상과, IDT(305, 310)를 접속하고 있는 신호선(317)을 흐르는 신호의 위상이 역위상으로 되어 있다.

한편, 하기의 특허문헌 2에는 도 10에 나타내는 전극 구조를 가지는 평형-불평형 변환기능을 가지는 탄성표면파 필터가 개시되어 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이 종결합 공진자형의 탄성표면파 필터(400)는 도 9에 나타낸 탄성표면파 필터(300)와, 제2의 탄성표면파 필터부(401, 402)에 있어서 협피치 전극지부가 설치되어 있는 것을 제외하고는 동일하게 구성되어 있다. 따라서 해당하는 부분에 대해서는 참조 번호를 부기함으로써 그 구체적인 설명은 생략한다.

여기서는 IDT(403~405) 및 IDT(408~410)에 있어서, 서로 이웃하고 있는 한쌍의 IDT에 있어서, 상대방의 IDT측의 최외측의 전극지를 포함하는 복수개의 전극지 피치가, 당해 IDT의 주요한 전극지 피치보다도 좁게 되어, 협피치 전극지부(N)가 형성되어 있다. 협피치 전극지부(N)의 형성에 의해 IDT는 서로 이웃하고 있는 부분의 불연속성이 완화되며, 필터 특성의 개선이 꾀해지고 있다. 부가해서 종결합 공진자형 탄성표면파 필터(400)에서는 2단 종속 접속형의 구조에 있어서, 제1, 제2의 평형출력단자(414, 415)에 접속되어 있는 측의 탄성표면파 필터부(402)에 있어서, 상기 협피치전극지부(N) 외에, 전극지 교차폭을 다르게 하는 웨이팅(weighting)이 처리되어 있다.

제1의 탄성표면파 필터부(401), 제2의 탄성표면파 필터부(402)를 접속하고 있는 일방의 신호선(416)을 흐르는 신호의 위상과 타방의 신호선(417)을 흐르는 신호의 위상을 180도 다르게 함으로써 평형도가 개선되고 있다.

또한 상기 교차폭 웨이팅을 처리함으로써 더욱더 평형도가 개선되고 있다.

진폭 평형도 및 위상 평형도라 함은 상기 평형-불평형 변환기능을 가지는 탄성표면파 장치를 3 포트의 디바이스로 생각하고, 예를 들면, 불평형입력단자를 포트 1, 각 평형출력단자의 각각을 포트 2, 포트 3으로 했을 때,

진폭 평형도=│A│, A=│20 log(S21)│-│20 log (S31)│…식(1)

위상 평형도=│B│, B=│∠S21 -∠S31│…식(2)

으로 정의한다. 또한 S21은 포트 1에서 포트 2로의 전달계수를, S31은 포트 1에서 포트 3으로의 전달계수를 나타내고 있다. 이와 같은 평형도는 이상적으로는 탄성표면파 장치의 필터 특성에 있어서의 통과대역 내에서 진폭평형도가 OdB, 위상 평형도는 180도로 되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 공개특허 2002-84164호 공보

특허문헌 2: 일본국 공개특허 2004-7713호 공보

전술한 바와 같이, 특허문헌 1, 2에는 평형도를 개선하는 것이 가능하다고 되어진 2소자 캐스케이드 접속형의 밸런스형 탄성표면파 필터(300, 400)가 개시되고 있다. 그러나 이들의 탄성표면파 필터(300, 400)에서는 통과대역 내의 진폭 평형도 특성 및 위상 평행도 특성에 있어서 급준한 스파이크형상의 리플(ripple)이 발생한다는 문제가 있었다. 그 때문에 평형도의 개선이 또한 충분하지 않았다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 결점을 해소하고, 제1, 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부가 2단 종속(two-stage cascade) 접속되어 있는 밸런스형 탄성표면파 필터로서, 통과대역 내에 있어서 진폭평형도 특성 및 위상 평형도 특성에 있어서 상기 스파이크형상의 리플의 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 따라서 평형도가 보다 한층 개선된 밸런스형 탄성표면파 필터를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 불평형신호단자와, 제1, 제2의 평형신호단자를 가지고, 평형-불평형 변환기능을 가지는 밸런스형 탄성표면파 필터이며, 압전기판과, 상기 압전기판 상에 있어서, 표면파 전반방향을 따라서 배치된 제1~제3의 IDT를 가지고, 중앙의 제2의 IDT가 불평형단자에 접속되어 있는 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부와, 상기 압전기판상에 있어서 표면파 전반방향을 따라서 배치된 제4~제6의 IDT를 가지고, 상기 제4의 IDT가 상기 제1의 IDT에 접속되며, 상기 제6의 IDT가 상기 제3의 IDT에 접속되며, 상기 제5의 IDT가 제1, 제2의 평형신호단자에 접속되어 있는 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부를 구비하고, 상기 제1의 IDT와 상기 제4의 IDT를 접속하고 있는 신호라인을 전송하는 전기신호의 위상과, 상기 제3의 IDT와 제6의 IDT를 접속하고 있는 신호라인을 전송하고 있는 전기신호의 위상이 약 180도 다르게 되어 있으며, 상기 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부에 있어서, 제1, 제2의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분 및/또는 제2, 제3의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분에서, 서로 이웃하고 있는 IDT의 일방 및/또는 타방에 있어서, 상대방의 IDT에 가장 근접해 있는 최외측 전극지를 포함하는 복수개의 전극지에 웨이팅이 처리되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 웨이팅이라 함은 교차폭 웨이팅, 직렬 웨이팅, 간벌 웨이팅(thinning-out weighting) 또는 듀티 웨이팅(duty weighting)을 가르키는 것으로 한다.

본 발명에 관한 밸런스형 탄성표면파 필터의 어떤 특정의 국면에서는 상기 제1, 제2의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분 및/또는 제2, 제3의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분 중, 서로 이웃하고 있는 최외측 전극지끼리가 동극성인 부분에 있어서, 상기 웨이팅이 처리되어 있다.

본 발명에 관한 밸런스형 탄성표면파 필터의 다른 특정의 국면에서는 상기 웨이팅이 상기 최외측 전극지를 포함하는 복수개의 전극지의 길이가 다른 전극지와 다르게 되어 있는 것에 의해 처리되어 있다.

본 발명에 관한 밸런스형 탄성표면파 필터의 다른 특정의 국면에서는 상기 웨이팅이 교차폭 웨이팅 또는 직렬 웨이팅이다.

본 발명에 관한 밸런스형 탄성표면파 필터의 또 다른 특정의 국면에서는 상기 웨이팅이 처리되어 있는 전극지가, 협피치 전극지부에 배치되어 있다.

본 발명에 관한 밸런스형 탄성표면파 필터의 또 다른 특정의 국면에 따르면 상기 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부에 있어서 표면파 전반방향 중앙에 위치하는 상기 제5의 IDT의 전극지의 개수가 짝수개이다.

본 발명에 관한 밸런스형 탄성표면파 필터의 또 다른 특정의 국면에서는 상기 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부의 중앙의 제5의 IDT의 일단이 제1의 평형신호단자에, 타단이 제2의 평형신호단자에 전기적으로 접속되어 있다.

본 발명에 관한 밸런스형 탄성표면파 필터에서는 제1, 제2의 중결합 공진자형 탄성표면파 필터부가 2단 종속 접속되어 있는 평형-불평형 변환기능을 가지는 구성에 있어서 제1의 IDT와 제4의 IDT를 접속하고 있는 신호라인을 전송하는 전기신호의 위상과, 제3의 IDT와 제6의 IDT를 접속하고 있는 신호라인을 전송하고 있는 전기신호의 위상이 약 180도 다르게 되어 평형도가 개선되고 있다. 부가해서 제1의 종겹합 공진자형 탄성표면파 필터부, 즉 불평형단자에 접속되어 있는 측의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부에 있어서, 제1, 제2의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분 및/또는 제2, 제3의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분에 있어서, 서로 이웃하고 있는 IDT의 일방 및/또는 타방에 있어서, 상대방의 IDT에 가장 근접해 있는 최외측 전극지를 포함하는 복수개의 전극지에 웨이팅이 처리되어 있으며, 그것에 의해서 통과대역에 있어서의 진폭 평형도 특성 및 위상 평형도 특성에 있어서 스파이크형상 리플을 효과적으로 억압하는 것이 가능하게 되어 있다. 특히 제1, 제2의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분 및/또는 제2, 제3의 IDT가 이웃하고 있는 부분 중, 이웃하고 있는 최외측 전극지끼리가 동극성인 부분에 있어서 상기 웨이팅이 처리되어 있는 경우에는 스파이크형상 리플을 보다 효과적으로 억압할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 스파이크형상의 리플을 효과적으로 억제할 수 있는 것은 제1의 평형신호단자측에 흐르는 전기신호의 위상과, 제2의 평형신호단자측에 흐르는 전기신호의 위상이 180도 반전하는 부분은, 불평형신호단자에 접속되는 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부이다. 따라서 이 극성이 반전하는 부분에 있어서 상기 스파이크형상으로 이어지는 현상이 생긴다고 생각된다. 그리고 본 발명에서는 이 극성이 반전하는 부분에 있어서 웨이팅을 처리함으로써 스파이크형상의 리플의 저감이 꾀해진다고 생각된다.

따라서 본 발명에 의하면 종래의 이 종류의 밸런스형 탄성표면파 필터에 비해서 평형도를 보다 한층 개선하는 것이 가능해진다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 웨이팅으로서는 여러 가지의 웨이팅 방법이 사용되는데, 최외측 전극지를 포함하는 복수개의 전극지의 길이가 다른 전극지와 다르게 되어 있는 것에 의해 처리되어 있는 웨이팅을 바람직하게 사용할 수 있다. 이와 같은 웨이팅으로서는 교차폭 웨이팅이나 직렬 웨이팅을 들 수 있다. 교차폭 웨이팅 또는 직렬 웨이팅을 사용한 경우, 후술의 실험예에서 명백한 바와 같이, 평형도를 효과적으로 개선할 수 있다.

웨이팅이 처리되어 있는 전극지는 협피치 전극지부에 배치되어 있어도 좋고, 그 경우에는 서로 이웃하는 IDT간의 불연속성을 완화할 수 있다.

제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부에 있어서, 표면파 전반방향 중앙에 위치하는 제5의 IDT의 전극지의 개수가 짝수개로 되어 있는 경우에는 제5의 IDT의 전극지의 개수가 홀수개의 경우에 비해서 평형도를 개선하는 것이 가능해진다.

또한 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부의 중앙의 제5의 IDT의 일단이 제1의 평형신호단자에, 타단이 제2의 평형신호단자에 전기적으로 접속되어 있어도 좋고, 이 경우에는 제5의 IDT의 구조를 복잡화시키지 않고, 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부를 제1, 제2의 평형신호단자에 접속할 수 있다. 부가해서 불평형단자측의 임피던스와, 제1, 제2의 평형단자측의 임피던스의 비를 1:1로 한 밸런스형 탄성표면파 필터를 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1의 실시형태에 관한 밸런스형 탄성표면파 필터의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.

도 2는 제1의 실시형태의 탄성표면파 필터의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도이다.

도 3은 제1의 실시형태의 탄성표면파 필터의 진폭 평형도 특성을 나타내는 도이다.

도 4는 제1의 실시형태의 탄성표면파 필터의 위상 평형도 특성을 나타내는 도이다.

도 5는 비교예이 탄성표면파 필터의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도이다.

도 6은 비교예의 탄성표면파 필터의 진폭 평형도 특성을 나타내는 도이다.

도 7은 비교예의 탄성표면파 필터의 위상 평형도 특성을 나타내는 도이다.

도 8은 본 발명의 제2의 실시형태에 관한 탄성표면파 필터의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.

도 9는 종래의 밸런스형 탄성표면파 필터의 1예를 나타내는 모식적 평면도이다.

도 10은 종래의 밸런스형 탄성표면파 필터의 다른 예를 나타내는 모식적 평면도이다.

<부호의 설명>

1: 밸런스형 탄성표면파 필터

2: 전압기판

11: 제1의 중결합 공진자형 탄성표면파 필터부

12~14: 제1~제3의 IDT

13a, 14a, 14b: 전극지

14c: 플로팅 전극지

14A: 제3의 IDT

15, 16: 반사기

21: 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부

22~24: 제4~제6의 IDT

25, 26: 반사기

31: 탄성표면파 공진자

31a: IDT

31b, 31c: 반사기

33: 불평형입력단자

34, 35: 제1, 제2의 평형출력단자

36, 37: 제1, 제2의 신호선

41: 밸런스형 탄성표면파 필터

101: 밸런스형 탄성표면파 필터

N: 협피치 전극지부

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 명확하게 한다.

도 1은 본 발명의 제1의 실시형태에 관한 탄성표면파 필터의 전극 구조를 가지는 평면도이다. 본 실시형태의 밸런스형 탄성표면파 필터(1)는 표면파기판(2)상에 도시의 전극 구조를 형성함으로써 구성되어 있다. 또한 도 1에 나타내는 전극 구조에서는 도시를 용이하게 하기 위해서 전극지의 개수 등은 실제보다도 적게 되어 있다.

탄성표면파 필터(1)는 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11)와, 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(21)가 캐스케이드 접속된 구조를 가진다.

제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11)는 표면파 전반방향을 따라서 배치된 제1~제3의 IDT(12~14)를 가진다. IDT(12~14)가 설치되어 있는 영역의 표면파 전반방향 양측에는 반사기(15, 16)가 배치되어 있다. IDT(12, 13)가 서로 이웃하고 있는 부분 및 IDT(13, 14)가 서로 이웃하고 있는 부분에는 협피치 전극지부(N)가 형성되어 있다. 협피치 전극지부(N)는 상대방의 IDT에 인접하고 있는 최외측의 전극지를 포함하는 복수개의 전극지 피치가, 당해 IDT의 주요한 전극지 피치부분보다도 전극지 피치가 작은 부분이다.

협피치 전극지부(N)를 설치함으로써 서로 이웃하는 한쌍의 IDT 간의 불연속성이 완화되며, 필터 특성의 개선이 꾀해진다. 더욱이 본 발명에 있어서는 협피치 전극지부(N)는 반드시 설치되지 않아도 된다.

또한 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(21)도, 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11)과 마찬가지로, 표면파 전반방향에 배치된 제4~제6의 IDT(22~24)와, IDT(22~24)가 설치되어 있는 영역의 표면파 전반방향으로 배치된 반사기(25, 26)를 가진다. 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(21)에 있어서도 IDT(22~24)가 서로 이웃하고 있는 부분에 있어서는 각각 협피치 전극지부(N)가 형성되어 있다.

제2의 IDT(13)의 일단은 1포트형 탄성표면파 공진자(31)를 통해서 불평형입력단자(33)에 접속되어 있다.

1포트형 탄성표면파 공진자(31)는 IDT(31a)와, IDT(31a)의 표면파 전반반향 양측에 배치된 반사기(31b, 31c)를 가진다. 1포트형 탄성표면파 공진자(31)는 밸런스형 탄성표면파 필터(1)의 통과대역 외의 감쇠 트랩으로서 사용되며, 본 실시형태 에 있어서 필수의 구성은 아니며, 생략되어도 좋다.

또한 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터(21)에서는 중앙의 제5의 IDT(23)의 일단이 제1의 평형출력단자(34)에, 타단이 제2의 평형출력단자(35)에 접속되어 있다. 그리고, 제1의 IDT(12)와, 제4의 IDT(22)가 제1의 신호선(36)에 의해 접속되어 있다. 한편, 제3의 IDT(14)와 제6의 IDT(24)가 제2의 신호선(37)에 의해 접속되어 있다. 따라서 불평형입력단자(33)와 제1, 제2의 평형출력단자(34, 35)에 접속된 2단 종속 접속형의 밸런스형 탄성표면파 필터(1)가 구성되어 있다.

그런데, 제1의 신호선(36)을 흐르는 신호의 위상과, 제2의 신호선(37)를 흐르는 신호의 위상이 180도 다르게끔, IDT(14)는, IDT(12)에 대해서 반전되고 있다. 따라서 본 실시형태에서는 제1, 제2의 신호선(36, 37)을 흐르는 신호의 위상이 180도 반전되어 평형-불평형 변환기능을 가지도록 구성되어 있기 때문에 평형도에 뛰어나다.

뿐만 아니라, 본 실시형태의 특징은 제2의 IDT(13)와 제3의 IDT(14)가 서로 이웃하고 있는 부분에 있어서, 제3의 IDT(14)에 웨이팅이 처리되어 있으며, 그것에 의해서 통과대역 내에 있어서의 진폭 평형도 및 위상 평형도에 나타내는 스파이크 리플을 효과적으로 억압하는 것이 가능하게 되어 있는 것에 있다.

IDT(13)의 IDT(14)측의 최외측 전극지(13a)와, IDT(14)의 IDT(13)측의 최외측 전극지(14a)는, 모두 고온측(hot-side) 전극지이며, 동극성이다. 그리고 IDT(14)에 있어서는 IDT(13)측의 최외측 전극지(14a)를 초함하는 복수개의 전극지(14a 14b)에, 직렬 웨이팅이 처리되어 있다. 직렬 웨이팅이라 함은 전극지(14a) 및 다음의 전극지(14b) 사이에 플로팅 전극지(14c)를 설치함으로써 웨이팅이 처리되어 있는 구조를 말한다. 플로팅 전극지(14c)는 전극지(14a)와 간격(gap)을 사이에 두어, 전극지(14a)의 선단측에 있어서 전극지(14a)와 동일한 방향으로 연장하는 제1의 전극지부와, 전극지(14b)의 선단측에 있어서 간격을 사이에 두어 전극지(14b)와 동일 방향으로 연장하는 제2의 전극지부를 표면파 전반방향으로 연장하는 제3의 전극지부에 의해 연결한 구조를 가진다. 이 크랭크형(crank-shape)의 플로팅 전극지(14c)를 설치하고, 최외측의 전극지(14a) 및 최외측의 전극지(14a)의 내측의 전극지(14b)의 길이를 짧게 함으로써, 직렬 웨이팅이 처리되어 있다. 이 직렬 웨이팅이 처리되어 있는 부분에서는 전계의 인가가 상기 직렬 웨이팅에 의해 변화되며, 그것에 의해서 후술의 실험예에서 명백한 바와 같이, 통과대역 내에 있어서의 진폭 평형도 특성 및 위상 평형도 특성에 나타내는 스파이크형상 리플을 효과적으로 억압하는 것이 가능하다고 되고 있다.

이것을 구체적인 실험예에 기초해 설명한다.

본 실시형태에서는 통과대역이 832~870MHz의 JCDMA 방식의 수신용 대역 필터를 구성하였다. 여기서는 불평형입력단자(33)의 임피던스와, 제1, 제2의 평형출력단자(34, 35)에 있어서의 임피던스와의 임피던스비는 1:2가 되게끔 구성하였다.

압전기판(2)으로서 40±5도 Y절단 X전반의 LiTaO₃ 기판을 준비하고, Al을 성막하고, 패터닝함으로써 본 실시형태의 탄성표면파 필터(1)의 전극 구조를 형성하였다. 전극 구조의 상세는 이하와 같다.

제1, 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11, 21)에 있어서, 협피치 전극지부 이외의 전극지비로 정해지는 파장을 λI로 한다.

전극지 교차폭: 46.5λI.

제1~제3의 IDT(12~14)의 전극지의 개수는, 제1~제3의 IDT(12~14)의 순서로, 23(7)/(7)36(7)/(7)23으로 하였다. 또한 ( ) 표시는 협피치 전극지부의 전극지의 개수이며, ( ) 표시 이외의 전극지의 개수는 IDT의 협피치 전극지부 이외의 전극지부의 전극지의 개수이다. 따라서 제1의 IDT를 예를 들면, 협피치 전극지부의 전극지의 개수가 7개이며, 협피치 전극지부 이외의 전극지의 개수가 23개이다.

제4~제6의 IDT(22~24)의 전극지의 개수: 24(6)/(4)18(4)/(6)24

제2의 IDT(13)의 협피치 전극지부 이외의 전극지부의 파장 λI=4.73㎛, 제2의 IDT(13)의 협피치 전극지부의 파장=4.30㎛. 제1, 제3의 IDT(12, 14)의 협피치 전극지부 이외의 전극지의 파장 λ2I=4.64㎛, IDT(12, 14)의 협피치 전극지부의 파장 λ2n=4.37㎛.

제5의 IDT(23)의 협피치 전극지부 이외의 전극지 피치 λI=4.73㎛, 제5의 IDT(23)의 협피치 전극지부의 전극지 피치 λn=4.25㎛, 제4, 제6의 IDT(22, 24)의 협피치 전극지부 이외의 전극지 피치 λ2I=4.64㎛, 제4, 제6의 IDT(22, 24)의 협피치 전극지부의 적극지 피치=4.31㎛.

반사기(15, 16, 25, 26)의 전극지의 개수는 각각 70개로 하였다. 또한 금속화비는 0.65로 하였는데, 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11)에 있어서의 협피치 전극지부의 금속화비(metallization ratio)는 0.70, 제2의 종결합 공진 자형 표면탄성파 필터부(21)에 있어서의 협피치 전극지부의 금속화비는 0.65로 하였다. 또한 전극막 두께는 0.09λI로 하였다.

또한 탄성표면파 공진자(31)에 대해서는 전극지 피치에 의해 정해지는 파장을 λI로 한 경우, 이하의 같이 구성하였다.

교차폭: 15.4λI

IDT(31a)의 전극지의 개수: 141개

반사기(31b, 31c)의 전극지의 개수는 각각 18개로 하였다.

금속화비=0.75

전극막두께=0.09λI

또한 본 실시형태에 있어서 압전기판상에 있어서 실제로 배선을 형성하는데 있어서는 도 1의 제1의 IDT(12)의 어스 전위(ground potential)에 접속되는 측의 단부와, 제4의 IDT(22)의 어스 전위에 접속되는 측의 단을 접속배선에 의해 공통 접속하고, 동일하게 IDT(14, 24)의 각 어스 전위에 접속되는 측의 단부끼리를 또한 접속배선에 의해 공통 접속하면 좋다.

상기와 같이 해서 구성한 본 실시형태의 탄성표면파 필터(1)의 감쇠량-주파수 특성을 도 2에, 진폭 평형도 특성 및 위상 평형도 특성을 도 3 및 도 4에 각각 나타낸다.

비교를 위해서, IDT(14)의 IDT(13)측의 협피치 전극지부에 있어서 상기 직렬웨이팅을 처리하지 않았던 것을 제외하고는 동일하게 해서 구성된 탄성표면파 필터를 제작하고, 전기적 특성을 측정하였다. 도 5는 비교를 위해서 준비한 비교예의 탄성표면파 필터의 감쇠량 주파수 특성을 나타내고, 도 6은 진폭 평형도 특성, 도 7는 위상 평형도 특성을 나타낸다.

도 2와, 도 5를 비교하면, 양자가 모두 832~870MHz의 통과대역을 가진다. 그러나 이 통과대역 내에 있어서의 진폭 평형도 및 위상 평형도를 비교하면, 비교예에서는 진폭 평형도가 0.83dB, 위상 평형도가 180도에서의 편차가 3.6도인 것에 비해, 본 실시형태에서는 진폭 평형도가 0.17dB, 위상 평형도의 180도에서의 편차가 1.7도이다. 따라서 본 실시형태에 의하면, 진폭 평형도를 약 0.65dB 개선하고, 위상 평형도를 약 2도 개선한 것임을 알 수 있다.

이것은 이하의 이유에 의한다고 생각된다.

즉, IDT(14)의 IDT(13)측의 최외측의 전극지(14a)를 포함하는 복수개의 전극지(14a, 14b)에 있어서 상기 플로팅 전극지(14c)를 설치하도록 하고 직렬 웨이팅이 처리되어 있다. 한편, IDT(13)와 IDT(14)가 서로 이웃하고 있는 부분은 동극성이다. 즉 전극지(13a)와, 전극지(14a)는 모두 고온측의 전극지이다. 그리고 IDT(13, 14)가 서로 이웃하고 있는 부분은 IDT(12, 13)가 서로 이웃하고 있는 부분에 대해서 신호의 위상이 180도 반전되어 있는 부분이다. 한편, 이 위상이 반전되어 있는 부분에 기인해 전술한 진폭 평형도 특성 및 위상 평형도 특성에 있어서 스파이크형상의 리플이 나타나는 것으로 생각된다. 본 실시형태에서는 이 부분에 있어서, 상기 직렬 웨이팅을 처리함으로써, 극성이 반전하고 있는 부분의 전계의 가해지는 방식이 변화되며, 그것에 의해서 통과대역 내에 있어서의 진폭 평형도 및 위상 평형도 특성에 나타나는 스파이크 리플이 효과적으로 억압되고 있는 것으로 생각된다.

즉, 제1, 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11, 21)를 2단 종속 접속한 구조에 있어서, 불평형입력단자(33)에 접속되어 있는 측의 탄성표면파 필터부인 제1의 탄성표면파 필터부(11)측에 있어서, 상기와 같이 제1, 제2의 IDT(12, 13)가 서로 이웃하고 있는 부분과, 제2, 제3의 IDT(13, 14)가 서로 이웃하고 있는 부분으로 신호의 위상이 반전하게끔 구성되어 있기 때문에, 이들 중, 서로 이웃하고 있는 최외측의 전극지가 동극성인 부분에 있어서, 사기와 같이 적어도 일방의 IDT에 전계의 가해지는 방식이 변화하게끔 웨이팅을 처리시키면, 동일하게 상기 스파이크 리플을 효과적으로 억압할 수 있다.

따라서 본 실시형태에서는 IDT(14)측에 직렬 웨이팅이 처리되어 있었는데, IDT(13)측에 직렬 웨이팅이 처리되어 있어도 좋고, IDT(13, 14)의 서로 이웃하고 있는 부분에 있어서 쌍방에 직렬 웨이팅이 처리되어 있어도 좋다.

또한 본 실시형태에서는 IDT(14)에서는 상기 직렬 웨이팅뿐만 아니라, 협피치 전극지부(N)를 가지도록 되어 있었다. 즉 상기 평형도의 개선을 꾀하기 위해서는 웨이팅이 처리되어 있으면 좋다. 따라서 협피치 전극지부(N)를 병용해도 좋다. 사실, IDT(14)에서는 상기 직렬 웨이팅과 협피치 전극지부(N)가 병용되고 있다.

제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(11)에서는 중앙의 제2의 IDT(13)의 전극지의 개수가 홀수개였다. 따라서 제1의 IDT(12)에 대해서 제3의 IDT(14)가 반전되어 제1의 신호선(36)에 흐르는 신호의 위상과 제2의 신호선(37)에 흐르는 신호의 위상이 반전되고 있다. 이 구조의 경우에는 상기와 같이 IDT(13, 14)가 서로 이웃하고 있는 부분에 있어서, 서로가 서로 근접해 있는 최외측 전극지는 모두 고 온측 전극지이다.

이것에 대해서 IDT(13)는 짝수개의 전극지를 가지고 있어도 좋다. 이 경우에는 제1의 IDT와 제3의 IDT는 반전되지 않는다. 그리고 그 경우, 제2, 제3의 IDT가 서로 근접하고 있는 최외측 전극지는 모두 어스 단자가 되는데, 이와 같이 서로 근접해 있는 전극지끼리가 동극성인 경우라 함은 고온-고온의 조합뿐만 아니라 어스-어스이여도 좋다.

즉 불평형단자에 접속되는 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부에 있어서, 제1, 제2의 IDT 및 제2, 3의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분에 있어서, 서로 이웃하고 있는 IDT의 최외측 전극지끼리가 동극성인 부분은 어스측 전극지-어스측 전극지의 조합이여도 좋다.

또한 본 실시형태의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터(1)에서는 제1, 제2의 평형출력단자(34, 35)에 접속되어 있는 중앙의 제5의 IDT(23)의 전극지의 개수는 짝수개로 되어 있다. 평형출력단자(34, 35)에 접속되는 측의 탄성표면파 필터부(21)의 중앙의 제5의 IDT(23)의 전극지의 총개수가 홀수개의 경우에 비해서 짝수개로 되어 있는 경우에는 평형도를 보다 한층 효과적으로 개선할 수 있고, 바람직하다.

즉 제5의 IDT에 접속된 평형형의 IC에 의해, 제1의 IDT(12)~제4의 IDT(22)-제5의 IDT(23)-제1의 평형출력단자(34)의 출력과, 제3의 IDT(14)-제6의 IDT(24)-제5의 IDT(23)-제2의 평형신호단자(35)로의 출력의 차이를 취함으로써, 탄성표면파 필터(1)의 출력은 약 2배가 된다. 또한 제1의 평형출력단자로의 직달파 출력 (output directly reaching)과, 제2의 평형신호단자(35)로의 직달파 출력은 동상(同相)이기 때문에, 차이를 둠으로써 소거되며, 나머지가 동상 신호의 노이즈로서 출력되게 된다. 이와 같은 구성에서는 제1의 평형출력단자(34)로의 직달파출력이, 제2의 평형출력단자(35)로의 직달파출력에 비해서 큰 것이 문제가 된다. 그러나 본 실시형태에서는 제1의 IDT(12)-제4의 IDT(22)로의 신호선(36)에서 제1의 평형신호단자(34)로의 직달파와, 신호선(37)에서 제1의 평형신호단자(34)로의 직달파가 소거되므로 그것에 의해서도 평형도를 효과적으로 개선할 수 있다.

또한 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부(21)의 중앙의 제5의 IDT(23)의 전극지의 개수가 홀수개의 경우에는 진폭 평형도 특성 및 위상 평형도 특성에 있어서의 스파이크형상 리플은 발생하기 어렵지만, 밸런스 특성이 나빠질 우려가 있다. 이것은 제1의 평형출력단자(34)에 접속되는 전극지의 개수와, 제2의 평형출력단자(35)에 접속되는 전극지의 개수가 다르게 된 것에 의한다고 생각된다. 따라서 바람직하게는 상기와 같이 제2의 탄성표면파 필터부(21)에 있어서의 중앙의 제5의 IDT(23)의 전극지의 개수는 짝수개가 된다.

도 1의 본 발명의 제1의 실시형태에 있어서는 1포트 탄성표면파 공진자(31)는 불평형입력단자(33)와 제2의 IDT(13)의 일단과의 사이에 삽입되는데, 제1의 평형출력단자(34)와 제5의 IDT(23)와의 사이에 제1의 1포트 탄성표면파 공진자가 삽입되며, 제2의 평형출력단자(35)와 제5의 IDT(23)와의 사이에 제2의 1포트 탄성표면파 공진자가 삽입되어도 좋다.

또한 제1의 종결합 탄성표면파 필터부(11)와 제2의 종결합 탄성표면파 필터 부(21)의 사이에 2개의 1포트 탄성표면파 공진자를 구비하고, 제1의 IDT(12)와 제4의 IDT(22)의 사이에 제1의 1포트 탄성표면파 공진자가 삽입되며, 제3의 IDT(14)과 제6의 IDT(24)의 사이에 제2의 1포트 탄성표면파 공진자가 삽입되어도 좋다.

또한 제1의 종결합 탄성표면파 필터부(11)와 제2의 종결합 탄성표면파 필터부(21)와의 사이에 2포트 탄성표면파 공진자를 구비하고, 제1의 IDT(12)와 제4의 IDT(22)와의 사이에 2포트 탄성표면파 공진자의 제1의 포트가 삽입되며, 제3의 IDT(14)와 제6의 IDT(24)의 사이에 2포트 탄성표면파 공진자의 제2의 포트가 삽입되어도 좋다.

도 8은 본 발명의 제2의 실시형태에 관한 종결합 공진자형 탄성표면파 필터의 전극 구조를 가지는 모식적 평면도이다. 제2의 실시형태의 탄성표면파 필터(101)에서는 제3의 IDT(14A)에 있어서 직렬 웨이팅이 아닌 교차폭 웨이팅이 처리되어 있는 것을 제외하고는 제1의 실시형태의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터(1)와 동일하게 구성되어 있다. 따라서 동일 부분에 대해서는 동일한 참조번호를 부기함으로써 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는 불평형입력단자(33)에 접속되어 있는 측의 제1의 종결합공진자형 탄성표면파 필터부(11)에 있어서 IDT(13)의 IDT(14A)측의 최외측의 전극지(13a)와, IDT(14A)의 IDT(13)측의 최외측의 전극지(14a)가 모두 고온측의 전극지이며 동극성이다. 그리고 IDT(14A)에 있어서 최외측의 전극지(14a)를 포함하는 복수개의 전극지(14a~14c)에 있어서 교차폭 웨이팅이 처리되어 있다.

이와 같이 직렬 웨이팅을 대신해서 교차폭 웨이팅을 사용했을 경우에 있어서 도 IDT(14A)와 IDT(13)가 서로 이웃하고 있는 부분에 있어서, 전계의 가해지는 방식이 변화되며, 그것에 의해서 진폭 평형도 및 위상 평형도에 나타나는 스파이크 리플을 효과적으로 억압할 수 있다.

제1, 제2의 실시형태에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 상기 진폭 평형도 및 위상 평형도를 개선하기 위한 웨이팅은 직렬 웨이팅에 한정하지 않고, 교차폭 웨이팅이여도 좋고, 혹은 간벌 웨이팅이나 듀티비를 변화시키는 웨이팅이라도 좋다. 가장 바람직하게는 직렬 웨이팅이나 교차폭 웨이팅과 같이 최외측의 전극지를 포함하는 복수개의 전극지의 길이를 변화시키는 웨이팅이, 상기 신호의 위상 반전부분에 있어서의 전계의 가해지는 방식을 효과적으로 변화시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

Claims

불평형신호단자와, 제1, 제2의 평형신호단자를 가지고, 평형-불평형 변환기능을 가지는 밸런스형 탄성표면파 필터이며,

압전기판과,

상기 압전기판상에 있어서 표면파 전반(傳搬)방향을 따라서 배치된 제1~제3의 IDT를 가지고, 중앙의 제2의 IDT가 불평형단자에 접속되어 있는 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부와,

상기 압전기판상에 있어서 표면파 전반방향을 따라서 배치된 제4~제6의 IDT를 가지고, 상기 제4의 IDT가 상기 제1의 IDT에 접속되어 있고, 상기 제6의 IDT가 상기 제3의 IDT에 접속되어 있고, 상기 제5의 IDT가 제1, 제2의 평형신호단자에 접속되어 있는 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부를 구비하고,

상기 제1의 IDT와 상기 제4의 IDT를 접속하고 있는 신호라인을 전송하는 전기신호의 위상과, 상기 제3의 IDT와 제6의 IDT를 접속하고 있는 신호라인을 전송하고 있는 전기신호의 위상이 약 180도 다르게 되어 있고,

상기 제1의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부에 있어서, 제1, 제2의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분 및/또는 제2, 제3의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분에서, 서로 이웃하고 있는 IDT의 일방 및/또는 타방에 있어서, 상대방의 IDT에 가장 근접해 있는 최외측 전극지를 포함하는 복수개의 전극지에 웨이팅(weighting)이 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런스형 탄성표면파 필터.
제1항에 있어서, 상기 제1, 제2의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분 및/또는 제2, 제3의 IDT가 서로 이웃하고 있는 부분 중, 서로 이웃하고 있는 최외측 전극지끼리가 동극성인 부분에 있어서, 상기 웨이팅이 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런스형 탄성표면파 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이팅이, 상기 최외측 전극지를 포함하는 복수개의 전극지의 길이가 다른 전극지와 다르게 되어 있음으로써 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런스형 탄성표면파 필터.
제3항에 있어서, 상기 웨이팅이, 교차폭 웨이팅 또는 직렬 웨이팅인 것을 특징으로 하는 밸런스형 탄성표면파 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이팅이 처리되어 있는 전극지가, 협피치 전극지부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런스형 탄성표면파 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부에 있어서 표면파 전반방향 중앙에 위치하는 상기 제5의 IDT의 전극지의 개수가 짝수개인 것을 특징으로 하는 밸런스형 탄성표면파 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2의 종결합 공진자형 탄성표면파 필터부의 중앙의 제5의 IDT의 일단(一端)이 제1의 평형신호단자에, 타단(他端)이 제2의 평형신호단자에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런스형 탄성표면파 필터.