KR100874828B1 - 탄성 표면파 필터 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충분한 통과대역폭을 가지며, 통과대역 저역측 저지역에 있어서의 감쇠량을 확대하고, 필터특성의 급준성을 높일 수 있으며, 또한 통과대역 내 삽입손실의 저감을 도모할 수 있는 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(1)의 구성에 따르면, 제1의 IDT(11)와, 제1의 IDT(11)의 표면파 전파방향 양측에 배치된 제2, 제3의 IDT(12, 13)와, 표면파 전파방향 최외측의 양측에 배치된 제4, 제5의 IDT(14, 15)를 갖는 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(1)로서, 제1의 IDT(11)의 전극지의 개수를 N1, 전극지 피치 P1, 제2, 제3의 IDT(12, 13)의 전극지의 개수 및 전극지 피치 N2, P2, 제4, 제5의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치 N3, P3로 했을 때에, N1＜N2, N1＜N3, P1＜P2 및 P1＜P3로 되어 있다.
종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치, 압전기판, 불평형 신호 단자, 평형 신호 단자, IDT, 반사기

Description

탄성 표면파 필터 장치{SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER DEVICE}
본 발명은 예를 들면 이동체 통신기기의 대역필터로서 사용되는 탄성 표면파 필터 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 5IDT형의 종결합 공진자형의 탄성 표면파 필터 장치에 관한 것이다.
최근, 휴대전화기 등의 이동체 통신기기의 RF단의 대역필터로서, 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터가 널리 사용되고 있다. 하기의 특허문헌 1에는 이러한 종류의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터로서, 도 16에 나타내는 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터(501)가 개시되어 있다.
5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터(501)에서는, 5개의 IDT(511∼515)가 표면파 전파방향으로 배치되어 있다. 5개의 IDT가 배치되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에, 각각 반사기(516, 517)가 배치되어 있다. 상기 5개의 IDT(511∼515) 중, 중앙에 배치되어 있는 IDT를 제1의 IDT(511)로 한다. 그리고, 제1의 IDT(511)의 양측에 위치하고 있는 한 쌍의 IDT를, 제2, 제3의 IDT(512, 513)로 하고, 표면파 전파방향 최외측에 위치하고 있는 양측의 IDT를 제4, 제5의 IDT(514, 515)로 한다. 이 경우, 제1의 IDT(511)의 전극지(電極指; electrode finger)의 개수 및 전극지 피치를 N1, P1, 제2, 제3의 IDT(512, 513)의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N2, P2로 하며, 제4, 제5의 IDT(514, 515)의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N3, P3로 한다. 특허문헌 1에서는, N1＞N2＞N3 또한 P1＞P2＞P3로 되어 있다. 그리고, 이러한 구성에 의해, 복수의 IDT(511∼515)의 방사특성의 피크 주파수가 실질상 동일해지며, 광대역의 필터특성을 얻을 수 있다고 되어 있다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개 2003-92527호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터(501)에서는, 통과대역을 넓힐 수 있지만, 대역외 감쇠량을 충분히 크게 할 수 없었다. 특히, 통과대역 저역측 근방의 저지역에 있어서, 충분히 큰 감쇠량을 얻을 수 없으며, 필터특성의 급준성을 높일 수 없었다.
본 발명의 목적은, 상술한 종래기술의 결점을 해소하여, 통과대역 근방의 저지역에 있어서의 감쇠량을 크게 할 수 있으며, 필터특성의 급준성을 높이는 것이 가능하게 되어 있는, 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 압전기판과, 상기 압전기판상에 배치된 제1의 IDT와, 제1의 IDT의 표면파 전파방향 양측에 배치된 제2, 제3의 IDT와, 제1∼제3의 IDT가 배치되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에 배치된 제4, 제5의 IDT와, 상기 제1∼제5의 IDT가 설치되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에 배치된 제1, 제2의 반사기를 갖는 종결합 공진자형의 탄성 표면파 필터 장치로서, 상기 제1의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N1 및 P1으로 하고, 상기 제2, 제3의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N2 및 P2로 하며, 상기 제4, 제5의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N3 및 P3로 한 경우, N1＜N2, N1＜N3, P1＜P2 및 P1＜P3를 만족시키도록 상기 제1∼제5의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치가 정해져 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 어느 특정의 국면에서는, 불평형 신호 단자와, 제1, 제2의 평형 신호 단자를 가지며, 상기 제2의 IDT의 위상이 상기 제3의 IDT의 위상에 대하여 180°다르고, 상기 제2 및 제3의 IDT의 각 일단이 불평형 신호 단자에 접속되어 있으며, 상기 제1의 IDT가, 표면파 전파방향으로 분할되어 배치된 제1의 분할 IDT부 및 제2의 분할 IDT부를 갖고, 상기 제1의 분할 IDT부 및 상기 제4의 IDT가 제1의 평형 신호 단자에 접속되어 있으며, 상기 제2의 분할 IDT부 및 상기 제5의 IDT가 제2의 평형 신호 단자에 접속되어 있다. 이 경우에는, 본 발명에 따라, 통과대역 저역측의 저지역에 있어서의 감쇠량을 높일 수 있으며, 게다가 평형-불평형 변환기능을 갖는 탄성 표면파 필터 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 특정의 국면에서는, 불평형 신호 단자와 제1, 제2의 평형 신호 단자를 가지며, 상기 제2의 IDT의 위상이 상기 제3의 IDT의 위상에 대하여 180°다르고, 상기 제1, 제4 및 제5의 IDT의 각 일단이 불평형 신호 단자와 접속되어 있으며, 상기 제2의 IDT가 제1의 평형 신호 단자에 접속되어 있고, 상기 제3의 IDT가 제2의 평형 신호 단자에 접속되어 있다. 이 경우에는, 본 발명에 따라, 통과대역 저역측의 저지역에 있어서의 감쇠량을 높일 수 있으며, 게다가 평형-불평형 변환기능을 갖는 탄성 표면파 필터 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 탄성 표면파 필터 장치의 또 다른 특정의 국면에서는, 적어도 1개의 1단자쌍 탄성 표면파 공진자가, 상기 제1, 제2의 평형 신호 단자측 및/또는 상기 불평형 신호 단자측에 접속되어 있다. 적어도 1개의 내단자쌍 탄성 표면파 공진자가 상기와 같이 접속되어 있으므로, 통과대역 고역측에 있어서의 감쇠량을 크게 할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 표면파 필터 장치의 또 다른 특정의 국면에서는, 상기 제1, 제2의 IDT가 서로 이웃해 있는 부분 및 상기 제2 및 제4의 IDT가 서로 이웃해 있는 부분의 쌍방에 있어서, 혹은 상기 제1, 제3의 IDT가 서로 이웃해 있는 부분 및 제3, 제5의 IDT가 서로 이웃해 있는 부분의 쌍방에 있어서, 서로 이웃하는 2개의 IDT의 한쪽 및/또는 다른쪽에 있어서, 상대방의 IDT에 가장 근접해 있는 최외 전극지를 포함하는 복수 개의 전극지에 직렬 웨이팅(series weighting)이 실시되어 있다. 이 경우에는, 직렬 웨이팅이 실시되어 있는 부분에 설치되어 있는 후술하는 플로팅 전극(floating electrode)의 양측에 있어서 여진이 약해지며, 그것에 의해, 평형도를 높이는 것이 가능해진다.
<발명의 효과>
본 발명에 따른 탄성 표면파 필터 장치는, 제1∼제5의 IDT를 갖는 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치이며, 상기 제1의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N1 및 P1으로 하고, 제2, 제3의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N2 및 P2로 하며, 제4, 제5의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N3 및 P3로 한 경우, N1＜N2, N1＜N3, P1＜P2 및 P1＜P3를 만족시키도록 제1∼제5의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치가 정해져 있으므로, 통과대역 저역측에 있어서의 저지역의 감쇠량을 크게 할 수 있으며, 필터특성의 급준성을 높일 수 있고, 또한 통과대역에 있어서의 삽입손실을 작게 하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명에 따르면, 대역외 감쇠량이 크고, 또한 저손실의 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시형태에 따른 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 2는 종래의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치에 있어서, N1＝N2＝N3 또한 P1＝P2＝P3인 경우의 전송특성 및 1Ω 종단시의 전송특성을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치에 있어서, N1＞N2, N3 또한 P1＞P2, P3로 한 경우의 전송특성 및 1Ω 종단시의 전송특성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1의 실시형태에 따른 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 전송특성 및 1Ω 종단시의 전송특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 전극지 피치 P1을 0.005㎛마다 단계적으로 변화시켜 간 경우의 통과대역 저역측에 나타나는 트랩 및 공진 피크의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 제1의 IDT의 전극지의 개수 N1을 4개마다 단계적으로 적게 해 간 경 우의 트랩 및 공진 피크의 위치의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 제1의 IDT의 전극지 피치 P1을 변화시킨 경우의 P1의 변화량과, 트랩 D 및 피크 E의 주파수 위치의 변화를 나타내는 각 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 제1의 IDT의 전극지 피치 P1을 변화시킨 경우의 P1의 변화량과, 트랩 D 및 피크 E에 있어서의 감쇠량의 변화를 나타내는 각 도면이다.
도 9는 제1의 IDT의 전극지 피치 P1을 변화시킨 경우의 변화량과, 통과대역 저역측에 나타나는 트랩 D와 공진 피크 E와의 감쇠량의 차의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 표면파 전파방향으로 배치된 제1∼제5의 IDT에 있어서의 전류의 에너지 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 제2의 실시형태의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 전송특성 및 1Ω 종단시의 전송특성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 변형예의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 13은 본 발명의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 다른 변형예의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 14는 본 발명의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 또 다른 변형예의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 15는 본 발명의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 또 다른 변형예의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 16은 종래의 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
<부호의 설명>
1: 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치
2: 압전기판 3: 불평형 신호 단자
4, 5: 제1, 제2의 평형 신호 단자 11∼15: 제1∼제5의 IDT
11A, 11B: 제1, 제2의 분할 IDT부 16, 17: 반사기
101: 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치
102: 탄성 표면파 공진자
111: 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치
112, 113: 탄성 표면파 공진자
121: 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치
131∼135: IDT
141: 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치
142: IDT 143, 144: 플로팅 전극지
이하, 특허문헌 1에 기재된 선행기술에 있어서의 문제점을 보다 구체적인 데이터에 기초해서 설명한 후에 본원발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 16에 나타낸 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(501)에 있 어서, 전술한 전극지의 개수 N1, N2 및 N3 및 전극지 피치 P1, P2 및 P3에 대해서, N1＝N2＝N3 또한 P1＝P2＝P3로 한 경우의 상기 탄성 표면파 필터 장치의 전송특성을 도 2에 실선으로, 1Ω 종단시의 전송특성을 파선으로 나타낸다. 또한, 1Ω 종단시의 전송특성은 탄성 표면파 필터 장치의 모드 결합에 의한 피크 주파수를 탐색하는 데 유효한 모드 해석방법의 하나이다.
도 2는 N1＝N2＝N3＝41개, P1＝P2＝P3＝1.024㎛로 한 경우의 특성이다. 또한, 그 외의 사양에 대해서는 이하와 같이 하였다.
탄성 표면파 필터 장치(501)의 사양: 40±5°Y커트 X전파의 LiTaO3기판상에, Al전극에 의해 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터를 형성하였다.
IDT의 전극지의 교차폭＝55㎛
반사기의 전극지의 개수＝100개
메탈라이제이션 비율(metallization ratio)＝0.7
전극막 두께＝0.08λr(단, λr은 반사기의 전극지 피치로 정해지는 파장, 다시 말하면 반사기의 전극지 피치의 2배)
도 2에 있어서 파선으로 나타나 있는 1Ω 종단시의 전송특성으로부터 명백하듯이, 통과대역 내에 피크 A1이 존재하고, 저지역에 피크 A2가 존재함을 알 수 있다. 즉, 저지역 내에 있어서, 모드 결합에 의한 피크가 존재하고 있음을 알 수 있다.
도 3은 상기 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(501)에 있어서, N1＝55 개, N2＝51개, N3＝27개, P1＝1.027㎛, P2＝1.026㎛ 및 P3＝1.022㎛로 했을 때의 전송특성을 실선으로, 1Ω 종단시의 전송특성을 파선으로 나타낸다. 즉, 여기에서는, N1＞N2＞N3 또한 P1＞P2＞P3로 되어 있다.
도 3으로부터 명백하듯이, 파선으로 나타나 있는 1Ω 종단시의 전송특성에 있어서, 도 2의 경우와 마찬가지로 저지역 내에 모드 결합에 의한 피크 B가 나타나고 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 모드 결합에 의한 피크 A1 등은, 통과대역을 형성하기 위해서 필요하지만, 저지역, 특히 통과대역 근방의 저지역에 상기 피크 A2나 피크 B가 존재하면, 도 2 및 도 3의 전송특성으로부터 명백하듯이, 통과대역 저역측의 저지역에 있어서의 감쇠량이 충분히 커지지 않는다고 하는 문제가 있음을 알 수 있었다.
도 1은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명의 제1의 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치의 전극구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
탄성 표면파 필터 장치(1)는 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치이며, 본 실시형태에서는, PCS 수신용 대역필터로서 사용되는 것이다. 따라서, 설계 통과대역은 1930∼1990MHz이다.
또한, 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치는, 압전기판(2)을 사용해서 구성되어 있다. 압전기판(2)은 40±5°Y커트 X전파의 LiTaO3기판으로 이루어진다. 단, 압전기판(2)은 다른 결정방위의 LiTaO3기판, 혹은 다른 압전 단결정 기판 또는 압전 세라믹 기판에 의해 형성되어도 좋다.
압전기판(2)상에, 도시의 전극구조가 형성되어 있다. 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(1)는, 불평형 신호 단자(3)와, 제1, 제2의 평형 신호 단자(4, 5)를 가지며, 평형-불평형 변환기능을 갖도록 구성되어 있다.
5개의 IDT 중, 표면파 전파방향 중앙에 배치된 IDT를 제1의 IDT(11)로 한다. 제1의 IDT(11)의 양측에, 제2, 제3의 IDT(12, 13)가 배치되어 있다. 그리고, 탄성 표면파 전파방향 최외측에 제4, 제5의 IDT(14, 15)가 배치되어 있다.
제1의 IDT(11)는 탄성 표면파 전파방향으로 2분할되어 형성된 제1분할 IDT부(11A)와 제2분할 IDT부(11B)를 갖는다.
또한, 제1∼제5의 IDT(11∼15)가 배치되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에, 제1, 제2의 반사기(16, 17)가 배치되어 있다.
불평형 신호 단자(3)에, 제2, 제3의 IDT(12, 13)의 각 일단이 공통 접속되어 있다. 제2, 제3의 IDT(12, 13)의 각 타단은 접지 전위에 접속되어 있다.
제4의 IDT(14)의 일단과 제1의 IDT(11)의 제1분할 IDT부(11A)의 일단이 공통 접속되어 있으며, 또한 제1의 평형 신호 단자(4)에 접속되어 있다. IDT(14) 및 제1분할 IDT부(11A)의 타단은 접지 전위에 접속되어 있다.
제1의 IDT(11)의 제2분할 IDT부(11B) 및 제5의 IDT(15)의 각 일단이 공통 접속되어, 제2의 평형 신호 단자(5)에 접속되어 있다. 제2분할 IDT부(11B) 및 제5의 IDT(15)의 각 타단은 접지 전위에 접속되어 있다.
제2의 IDT(12)의 극성에 대하여, 제3의 IDT(13)의 극성이 180도 다르게 되어 있으며, 그것에 의해, 평형 신호 단자(4, 5)로부터 180도 위상이 다른 신호가 추출 되도록 구성되어 있다.
분할 IDT부(11A, 11B)는 IDT(11)의 접지 전위에 접속되는 전극에 의해 직렬 접속되어 있다.
본 실시형태의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(1)에서는, 제1의 IDT(11)의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N1, P1, 제2, 제3의 IDT(12, 13)의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N2, P2, 제4, 제5의 IDT(14, 15)의 전극지의 개수 및 전극지 피치를 N3, P3로 하고 있다. N1＜N2, N1＜N3 또한 P1＜P2, 및 P1＜P3로 되어 있기 때문에, 통과대역 저역측의 저지역에 있어서의 감쇠량을 크게 하고, 필터특성의 급준성을 높일 수 있음과 아울러, 통과대역의 삽입손실의 저감을 도모할 수 있다. 이것을, 보다 구체적인 실험 데이터에 기초해서 설명한다.
반사기(16, 17)의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λr로 하고, 전술한 탄성 표면파 필터 장치(501)와 동일한 재료를 사용해서, 단 이하의 사양이 되도록 해서, 상기 실시형태의 탄성 표면파 필터 장치(1)를 제작하였다.
전극지 교차폭＝55㎛
IDT의 전극지의 개수(제4의 IDT(14), 제2의 IDT(12), 제1의 IDT(11), 제3의 IDT(13) 및 제5의 IDT(15)의 순): 59개/63개/26개/63개/59개
반사기의 전극지의 개수＝100개
메탈라이제이션 비율: 0.7
전극막 두께＝0.08λr
IDT(11)의 전극지 피치 P1＝1.009㎛, 전극지 피치 P2＝P3＝1.036㎛
도 4에, 상기 실시형태의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 전송특성을 실선으로, 1Ω 종단시의 전송특성을 파선으로 나타낸다.
1Ω 종단시의 전송특성으로부터 명백하듯이, 모드 결합에 의해 공진 피크 C1∼C3가 나타나고 있음을 알 수 있다. 즉, 1980MHz 부근에 공진 피크 C1이 나타나고 있고, 1925MHz 부근에 피크 C2가 나타나고 있으며, 1915MHz 부근에 트랩이 형성되어 있고, 1900MHz 부근에 피크 C3가 나타나고 있음을 알 수 있다.
피크 C1 및 C2는 통과대역을 형성하기 위해서 필요한 공진 피크이다. 또한, 상기 1915MHz 부근에 형성되어 있는 트랩 및 상기 1900MHz 부근에 형성되어 있는 피크 C3는 통과대역 저역측의 사이드 로브를 형성하며, 통과대역 저역측에 있어서의 감쇠량이 확대되고 있음을 알 수 있다.
도 4를, 도 2 및 도 3과 비교하면 명백하듯이, 통과대역 저역측에 인접한 저지역에 있어서의 감쇠량이 확대되며, 통과대역 저역측에 있어서의 필터특성의 급준성이 높아지고 있음을 알 수 있다. 이것은, 상기 전극지의 개수의 관계를, N1＜N2 또한 N1＜N3로 한 것에 의한다. 또한, 전극지 피치에 관해서, P1＜P2 또한 P1＜P3로 한 것에 의해, 통과대역 내의 삽입손실의 저감이 도모되고 있다. 이것을, 보다 구체적인 실험 데이터에 기초해서 설명한다.
도 5는 전술한 종래의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(501)에 있어서, N1＝N2＝N3 또한 P1＝P2＝P3＝1.024㎛로 한 구조를 전제로 해서 중앙의 제1의 IDT의 전극지 피치 P1의 값을 0.005㎛마다 작게 해 간 경우의 1Ω 종단시의 전송특 성의 변화를 나타내는 도면이다. 도 5로부터 명백하듯이, 제1의 IDT(511)의 전극지 피치 P1을 작게 해 감에 따라, 트랩 D가 통과대역 저역측에 발생하고, 상기 트랩이 고주파측으로 시프트해 감을 알 수 있다. 또한, 트랩 D의 바로 고역측에는, 피크 E가 발생하고, P1이 작아짐에 따라, 피크 E가 고주파측으로 시프트해 가서, 통과대역이 좁아져 감을 알 수 있다.
또한, 상기 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(501)에 있어서, N1＝N2＝N3＝41개 또한 P2＝P3＝1.024㎛로 하고, P1＝P2－0.01㎛ 즉 P1＝1.014㎛로 한 경우로부터 제1의 IDT(511)의 전극지의 개수 N1을 4개마다 단계적으로 작게 해 간 경우의 1Ω 종단시의 전송특성의 변화를 도 6에 나타낸다.
도 6으로부터 명백하듯이, 전극지의 개수 N1을 크게 함에 따라, 상기 트랩 D 및 트랩 D의 고역측에 인접해 있는 피크 E가 고주파측으로 시프트해 가서, 역시, 통과대역이 작아져 감을 알 수 있다.
반대로, 도 6으로부터 명백하듯이, 제1의 IDT의 전극지의 개수 N1을 작게 해 감에 따라, 상기 트랩 D가 저역측으로 시프트하여, 광대역화가 도모됨과 아울러, 피크의 감쇠량이 작아져 가서, 삽입손실을 저감할 수 있음을 알 수 있다.
상기와 같이 해서, 1Ω 종단시의 전송특성에 발생하는 트랩 D 및 피크 E를 통과대역 형성용으로 사용함으로써, 통과대역 저역측에 있어서의 저지역의 감쇠량을 확대하고, 통과대역 저역측의 급준성을 높일 수 있다. 이 경우, 상기 트랩 D의 감쇠량이 큰 쪽이, 감쇠량을 확대하는 효과가 커진다. 또한, 상기 피크 E에 있어서의 감쇠량을 작게 함으로써, 통과대역 내에 있어서의 삽입손실을 저감할 수 있다.
도 8a에, 제1의 IDT의 전극지 피치 P1과, 전극지의 개수 N1을 변화시켰을 때의 상기 트랩 D의 감쇠량의 변화를 나타내고, 도 8b에, 상기 피크 E의 감쇠량의 변화를 나타낸다.
도 8a로부터, N1＞N2, N3일 때는, －40dB 부근에 있어서 수속(收束)하는 것에 비해서, N1≤N2 및 N1≤N3일 때는, 감쇠량을 그 이상 크게 해 감을 알 수 있다. 또한, 도 8b로부터, N1＞N2 및 N1＞N3일 때는, 전극지 피치 P1을 작게 함에 따라, 상기 피크 E에 있어서의 감쇠량이 커져 가는 것에 비해서, N1＜N2 및 N1＜N3일 때는, 감쇠량이 낮은 상태를 유지할 수 있음을 알 수 있다.
도 7a는 제1의 IDT의 전극지 피치 P1 및 전극지의 개수 N1을 변화시킨 경우의 트랩 주파수의 변화를 나타낸다. 또한, 도 7b는 제1의 IDT의 전극지 피치 P1 및 전극지의 개수 N1을 변화시킨 경우의 피크의 주파수의 변화의 모습을 나타낸다.
도 7b로부터 명백하듯이, N1＝19인 경우에 비하여, N1이 21, 25 또는 31개인 경우에, 상기 피크점이 작고, 바람직한 것을 알 수 있다.
도 9는 상기 제1의 IDT의 전극지 피치 P1 및 전극지의 개수 N1을 변화시켰을 때의 상기 트랩의 감쇠량과, 상기 피크점의 감쇠량과의 차를 나타낸다. N1＜N2 또한 N1＜N3일 때에는, 트랩의 감쇠량이 커지고, 피크의 감쇠량이 작아지기 때문에, 이 차가 커져서, 통과대역 저역측의 급준성이 높아지며, 또한 통과대역 내 삽입손실을 작게 하는 것이 가능해짐을 알 수 있다. 또한, N1＝N2＝N3＝41개 또한 P1＝P2＝P3＝1.024㎛인 경우에 비해서, 피크점에 있어서의 감쇠량을 작게 할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 상기 도 7∼도 9의 결과로부터, N1＜N2 및 N1＜N3로 함으로써, 통과대역 저역측에 인접해 있는 저지역에 있어서의 감쇠량이 증대하고, 필터특성의 급준성을 높일 수 있음을 알 수 있다. 또한, P1＜P2 및 P1＜P3로 함으로써, 통과대역에 있어서의 삽입손실을 저감할 수 있음을 알 수 있다.
상기 피크점이 발생하는 주파수 위치에 관하여, "제6회 고기능 EM회로 디바이스 조사 전문 위원회 자료-5IDT형 다중 모드 결합 공진자 필터의 SAW모드 해석"을 참고로, SAW모드 해석을 행하였다. 그 결과, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제1의 IDT에 집중해서 전류가 분포하고 있음을 알 수 있었다. 제1의 IDT의 전극지의 개수 N1이 작아질수록, 피크점의 감쇠량이 작아지는 이유는, N1이 작은 편이 보다 효율적으로 제1의 IDT에 있어서 전류가 추출되고 있는 것에 의한다고 생각된다. 단, 전극지의 개수 N1이 너무 적으면, 반대로 전기저항이 증대하여, 상기 피크점의 감쇠량이 커진다. 따라서, 전극지의 개수 N1은 상기 실시형태에서는, 21개 이상인 것이 바람직하다.
다음으로, 제2의 실시형태로서 설계 파라미터를 하기와 같이 변경한 것을 제외하고는, 도 1에 나타낸 실시형태와 동일하게 해서, 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치를 제작하였다. 이렇게 해서 얻어진 제2의 실시형태의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치의 전송특성 및 1Ω 종단시의 전송특성을 도 11에 나타낸다.
전극지 교차폭: 45㎛
IDT의 전극지의 개수(제4의 IDT(14), 제2의 IDT(12), 제1의 IDT(11), 제3의 IDT(13), 제5의 IDT(15)의 순): 45/45/34/45/45(개)
반사기의 전극지의 개수＝100개
메탈라이제이션 비율＝0.68
전극막 두께＝0.08λr
제1의 IDT(11)의 전극지 피치 P1＝1.014㎛, P2＝1.022㎛, P3＝1.027㎛
제2의 실시형태에 있어서도, P1＜P2, P1＜P3 및 N1＜N2, N1＜N3로 되어 있기 때문에, 도 11로부터 명백하듯이, 통과대역 저역측에 있어서의 필터특성의 급준성이 높아지고 있으며, 또한 통과대역 내에 있어서의 삽입손실이 작게 되어 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치는, 제1, 제2의 실시형태의 전극구조를 갖는 것에 한정되는 것은 아니다. 도 12에 나타내는 변형예의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(101)에서는, 제1의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(1)에, 또한 1단자쌍 탄성 표면파 공진자(102)가 접속되어 있다.즉, 불평형 신호 단자(3)와, 제1의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터(1)의 제2, 제3의 IDT(12, 13)와의 공통 접속 사이에 직렬로 1단자쌍 탄성 표면파 공진자(102)가 접속되어 있다. 또한, 도 13에 나타내는 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(111)에서는, 제1의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(1)와, 제1, 제2의 평형 신호 단자(4, 5) 사이에, 각각, 직렬로, 1단자쌍 탄성 표면파 공진자(112, 113)가 접속되어 있다.
이와 같이, 불평형 신호 단자와의 사이, 혹은 평형 신호 단자와의 사이에, 직렬로 적어도 1개의 탄성 표면파 공진자를 접속해도 좋으며, 그 경우에는, 통과대역 고역측의 감쇠량을 확대할 수 있다. 또한, 도 14에 나타내는 변형예의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(121)에서는, 제1의 IDT(131)는 분할 IDT부를 갖지 않는 통상의 IDT로 구성되어 있다. 그리고, 제1의 IDT(131)와, 표면파 전파방향 최외측에 배치된 제4, 제5의 IDT(134, 135)의 각 일단이 공통 접속되어, 불평형 신호 단자(3)에 전기적으로 접속되어 있으며, 각 타단이 접지 전위에 접속되어 있다. 또한, 제2, 제3의 IDT(132, 133)의 각 일단이, 접지 전위에 접속되어 있으며, 제2의 IDT(132)의 타단이 제1의 평형 신호 단자(4)에, 제3의 IDT(133)의 타단이 제2의 평형 신호 단자(5)에 접속되어 있다. 이와 같이, 분할 IDT부를 형성하지 않고, 제1∼제5의 IDT(131∼135)를 사용함으로써 평형-불평형 변환기능을 실현해도 좋다. 또한, 도 15에 나타내는 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(141)는 제1의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(1)에 직렬 웨이팅을 실시한 구조에, 1단자쌍 탄성 표면파 공진자(102)를 접속한 구조를 갖는다. 여기에서는, 제3의 IDT(142)에 있어서, 표면파 전파방향 양단의 전극지와, 그 내측에 위치하는 전극지 사이의 영역에 이르는 플로팅 전극지(143, 144)를 형성함으로써, 직렬 웨이팅이 실시되어 있다. 그 외의 점에 대해서는, 도 12에 나타낸 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 장치(101)와 동일하게 구성되어 있다.
이와 같이, 본 발명에 있어서는, 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터의 IDT에, 적절히 직렬 웨이팅이 실시되어 있어도 좋다. 직렬 웨이팅이 실시되어 있는 경우에는, 상기 플로팅 전극지(143, 144)의 양측에서의 여진이 약해지고, 평형도가 높아진다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 평형-불평형 변환기능을 갖는 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터에 한하지 않으며, 예를 들면 도 16에 나타낸 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터와 같이, 평형-불평형 변환기능을 갖지 않는 것이어도 좋다. 결국, 5IDT형의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터에 있어서, 상기 N1＜N2, N1＜N3, P1＜P2 및 P1＜P3로 함으로써, 통과대역 저역측 근방의 저지역의 감쇠량을 확대하고, 필터특성의 급준성을 높이며, 또한 통과대역 내에 있어서의 삽입손실을 저감하는 것이 가능해진다.

Claims (5)

  1. 압전기판과,
    상기 압전기판상에 배치된 제1의 IDT와,
    제1의 IDT의 표면파 전파방향 양측에 배치된 제2, 제3의 IDT와,
    제1∼제3의 IDT가 배치되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에 배치된 제4, 제5의 IDT와,
    상기 제1∼제5의 IDT가 설치되어 있는 부분의 표면파 전파방향 양측에 배치된 제1, 제2의 반사기를 갖는 종결합 공진자형의 탄성 표면파 필터 장치로서,
    상기 제1의 IDT의 전극지(電極指; electrode finger)의 개수 및 전극지 피치를 N1 및 P1으로 하고, 상기 제2, 제3의 IDT의 전극지의 개수 각각을 N2로 하고, 상기 제2, 제3의 IDT의 전극지 피치를 P2로 하며, 상기 제4, 제5의 IDT의 전극지의 개수 각각을 N3로 하고, 상기 제4, 제5의 IDT의 전극지의 피치를 P3로 한 경우, N1＜N2, N1＜N3, P1＜P2 및 P1＜P3를 만족시키도록 상기 제1∼제5의 IDT의 전극지의 개수 및 전극지 피치가 정해져 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 불평형 신호 단자와, 제1, 제2의 평형 신호 단자를 가지며,
    상기 제2의 IDT의 위상이 상기 제3의 IDT의 위상에 대하여 180°다르고,
    상기 제2 및 제3의 IDT의 각 일단이 불평형 신호 단자에 접속되어 있으며,
    상기 제1의 IDT가, 표면파 전파방향으로 분할되어 배치된 제1의 분할 IDT부 및 제2의 분할 IDT부를 갖고,
    상기 제1의 분할 IDT부 및 상기 제4의 IDT가 제1의 평형 신호 단자에 접속되어 있으며, 상기 제2의 분할 IDT부 및 상기 제5의 IDT가 제2의 평형 신호 단자에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터 장치.
  3. 제1항에 있어서, 불평형 신호 단자와 제1, 제2의 평형 신호 단자를 가지며,
    상기 제2의 IDT의 위상이 상기 제3의 IDT의 위상에 대하여 180°다르고,
    상기 제1, 제4 및 제5의 IDT의 각 일단이 불평형 신호 단자와 접속되어 있으며,
    상기 제2의 IDT가 제1의 평형 신호 단자에 접속되어 있고, 상기 제3의 IDT가 제2의 평형 신호 단자에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 적어도 1개의 1단자쌍 탄성 표면파 공진자가, 상기 제1, 제2의 평형 신호 단자측 및/또는 상기 불평형 신호 단자측에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 제2의 IDT가 서로 이웃해 있는 부분 및 상기 제2 및 제4의 IDT가 서로 이웃해 있는 부분의 쌍방에 있어서, 혹은 상기 제1, 제3의 IDT가 서로 이웃해 있는 부분 및 제3, 제5의 IDT가 서로 이웃해 있는 부분의 쌍방에 있어서, 서로 이웃하는 2개의 IDT의 한쪽 및/또는 다른쪽에 있어서, 상대방의 IDT에 가장 근접해 있는 최외 전극지를 포함하는 복수 개의 전극지에 직렬 웨이팅(series weighting)이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터 장치.
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