WO2006008922A1

WO2006008922A1 - 弾性表面波フィルタ

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Publication number: WO2006008922A1
Application number: PCT/JP2005/011826
Authority: WO
Inventors: Nobunari Tanaka
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2007-01-15
Also published as: US20070103259A1; KR100773700B1; US7271685B2; KR20070015197A; JPWO2006008922A1

Abstract

　小型化を進めた場合であっても、不要波によるリップルが生じ難く、さらに再励起波によるリップルも生じ難い、良好なフィルタ特性を有するトランスバーサル型の弾性表面波フィルタを提供する。　表面波基板２上に、入力側ＩＤＴ電極３、出力側ＩＤＴ電極４及びシールド電極５が形成されているトランスバーサル型弾性表面波フィルタであって、入力側ＩＤＴ電極３のシールド電極５に最も近い励振点Ａと、入力側ＩＤＴ電極３のシールド電極５側の端部と、シールド電極５の入力側ＩＤＴ電極側の端部との間の中点Ｂとの間の距離Ｘが、表面波の波長λとしたときに、０．８λ～０．９７５λの範囲とされている、弾性表面波フィルタ１。

Description

明細書

弾性表面波フィルタ

技術分野

[0001] 本発明は、トランスバーサル型の弾性表面波フィルタに関し、特に、入力側 IDT電極と出力側 IDT電極との間にシールド電極が配置されているトランスバーサル型弹性表面波フィルタに関する。

背景技術

[0002] 従来より、テレビジョン受像機の映像中間周波用（VIF)の帯域フィルタとしてトランスバーサル型の弾性表面波フィルタが広く用いられて、る。この種の弾性表面波フィルタでは、入力側 IDT電極と出力側 IDT電極との間に、グランド電位に接続されるシ一ルド電極が配置されていることが多い。これは、シールド電極を配置することにより、入力側 IDT電極と出力側 IDT電極との電磁的かつ静電的結合を抑制するためである。

[0003] ところで、近年、弾性表面波フィルタにおいても小型化が強く求められている。小型化を進める場合、トランスバーサル型弹性表面波フィルタでは、入力側 IDT電極と出力側 IDT電極との間隔が小さくされねばならな!、。し力しながら、この間隔を小さくすると、上記シールド電極と、入力側 IDT電極との間に電界が生じそれにより不要波が生じるという問題があった。すなわち、該不要波と、利用しょうとする弾性表面波が出力側 IDT電極側で結合し、通過帯域内に大きなリップルが生じるという問題があった

[0004] そこで、下記の特許文献 1には、上記不要波を抑圧する構造を備えた弾性表面波フィルタが開示されている。図 5は、特許文献 1に記載の弾性表面波フィルタを説明するための模式的平面図である。

[0005] 弾性表面波フィルタ 101では、入力側 IDT電極 102と、出力側 IDT電極 103との間に、シールド電極 104が配置されている。そして、シールド電極 104と入力側 IDT電極 102との間に、線幅が λ Ζ8である二本の浮き電極指 105a, 105b力 S λ Ζ8の間隔を隔てて配置されている。なお、 λは、弾性表面波フィルタ 101において利用する表面波の波長を示す。

[0006] 上述した不要波の励振点は、シールド電極 104の入力側 IDT電極側の端部と、入力側 IDT電極 102のシールド電極 104側の端部との中点に存在する。従って、該中点を挟むように浮き電極指 105a, 105bを配置することにより、不要波の励振電界が打ち消されている。

特許文献 1：特公平 2— 44168号公報

発明の開示

[0007] 特許文献 1に記載の弾性表面波フィルタ 101では、浮き電極指 105a, 105b力もなるスプリット型浮き電極を配置することにより、不要波の励振電界が打ち消され、不要波に基づくリップルを抑制することができるとされている。しかしながら、特許文献 1に記載の弾性表面波フィルタ 101では、入力側 IDT電極 102とシールド電極 104とを近づけた際に生じる上記不要波の抑制は図られるものの、スプリット型浮き電極を設けたことによる再励起波が生じ、該再励起波によるリップルが生じるという問題があつた。すなわち、特許文献 1に記載のように、浮き電極指 105a, 105bからなるスプリット型浮き電極を配置した場合、やはり通過帯域内に、所望でないリップルが生じざるを得なかった。

[0008] 本発明の目的は、小型化を進めた場合であっても、シールド電極と IDT電極との間で生じる不要波を効果的に抑圧できるだけでなぐ再励起波が生じ難いトランスバーサル型の弾性表面波フィルタを提供することにある。

[0009] 本発明は、表面波基板と、表面波基板上に形成された入力側インターデジタル電極と、表面波基板上にぉ、て入力側インターデジタル電極と隔てられて配置された出力側インターデジタル電極と、前記入力側インターデジタル電極と出力側インターデジタル電極との間に配置されており、グランド電位に接続されるシールド電極とを備えるトランスバーサル型の弾性表面波フィルタにお、て、前記入力側インターデジタル電極の前記シールド電極に最も近ヽ励振点と、前記入力側インターデジタル電極の前記シールド電極側の端部と前記シールド電極の入力側インターデジタル電極側の端部との中点との間の距離が、表面波の波長をえとしたときに、 0. 8え〜 0. 97 5 λの範囲とされていることを特徴とする。 [0010] 本発明に係る弾性表面波フィルタのある特定の局面では、前記入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極の一方が不平衡型 IDT電極であり、前記入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極の他方が平衡型 IDT電極である。

[0011] 本発明に係る弾性表面波フィルタの他の特定の局面では、前記入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極の、ずれか一方が重み付けされて、る。

[0012] 本発明に係る弾性表面波フィルタのさらに他の特定の局面では、前記入力側 IDT 電極及び出力側 IDT電極が、正規型 IDT電極である。

[0013] 本発明に係る弾性表面波フィルタでは、入力側 IDT電極と出力側 IDT電極との間に、グランド電位に接続されるシールド電極が配置されており、かつ入力側 IDT電極の励振点のうち、最もシールド電極に近い励振点と、入力側 IDT電極のシールド電極側の端部と、シールド電極の入力側 IDT電極側の端部との間の中点である不要波励振点との距離 Xが 0. 8え〜 0. 975えの範囲とされているため、通過帯域内におけるリップルを効果的に抑圧できる。すなわち、入力側 IDT電極とシールド電極との間の距離を短くした場合であっても、不要波によるリップルを効果的に抑圧することができるとともに、スプリット型浮き電極を設けないため、不要な再励起波も生じ難い。従つて、小型化を図った場合でも、特許文献 1に記載のような従来の弾性表面波フィルタに比べて、リップルの少ない良好なフィルタ特性を得ることができる。

[0014] 本発明において、上記距離 Xを上記特定の範囲としたことにより不要波を効果的に抑圧し得るのは、以下の理由によると考えられる。シールド電極と入力側 IDT電極との間の距離を小さくするほど、不要波が強く励振されるはずであるが、フィルタ特性上に表われるリップルは、シールド電極と入力側 IDT電極との間の距離を小さくするに従って大きくなる訳ではないことが分力つた。これは、不要波と、 IDT電極内部で励振された表面波との位相条件の相互作用により不要波成分が大きくなつたり、小さくなったりし、出力側 IDT電極で受信されることによると考えられる。すなわち、不要波が励振されたとしても、利用される表面波と不要波との位相条件により出力側 IDT電極で受信された信号では、必ずしも、上記距離が小さくなつた場合に、リップルが大きくなるとは限らないこと〖こよると考免られる。

[0015] し力も、スプリット型浮き電極を用いていないため、所望ではない再励起波も生じ難い。よって、本発明によれば、 IDT電極とシールド電極との間の距離を近づけて小型化を図った場合でも、所望でないリップルが生じ難い、小型かつ良好なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを提供することが可能となる。

[0016] 本発明にお、て入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極のうち一方が不平衡型 IDT 電極であり、他方が平衡型 IDT電極である場合には、平衡—不平衡変換機能を有する弾性表面波フィルタであって、本発明に従って良好なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。

[0017] 入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極の、ずれか一方が重み付けされてヽる場合には、該重み付けにより所望とするフィルタ特性を有し、しかも本発明に従って上記不要波や再励起波に基づくリップルが生じ難い、弾性表面波フィルタを提供することができる。

[0018] 本発明に係る弾性表面波フィルタでは、入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極は正規型 IDT電極で構成されていてもよぐその場合には、本発明に従って良好なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを、安価にかつ容易に提供することができる。図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタの平面図である。

[図 2]図 2は、図 1に示した弾性表面波フィルタにおいて距離 ΧΖ λを種々変更した場合のリップルの大きさの変化を示す図である。

[図 3]図 3は、図 1に示した弾性表面波フィルタにおいて距離 ΧΖ λを、 0. 875付近で種々変化させた際のリップルの大きさの変化を示す図である。

[図 4]図 4は、本発明の実施形態の弾性表面波フィルタ及び比較のために用意した従来の弾性表面波フィルタの周波数特性を示す図である。

[図 5]図 5は、従来の弾性表面波フィルタの一例を示す平面図である。

符号の説明

[0020] 1…弾性表面波フィルタ

2…表面波基板

3…入力側 IDT電極

3Α, 3Β…櫛形電極 4…出力側 IDT電極

4A, 4B…櫛形電極

5· ··シールド電極

A…励振点

B…中点

発明を実施するための最良の形態

[0021] 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。

[0022] 図 1は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタの平面図である。

[0023] 弾性表面波フィルタ 1は、表面波基板 2を有する。表面波基板 2は、 LiTaO、 LiNb

3

Oもしくは水晶などの圧電単結晶、または PZT系セラミックスのような圧電セラミックス

3

などの圧電材料により構成される。もっとも、表面波基板 2は、ガラスなどの絶縁基板上に圧電薄膜を形成した構造を有してヽてもよヽ。

[0024] 表面波基板 2上には、入力側 IDT電極 3と、出力側 IDT電極 4とが表面波伝搬方向において隔てられて配置されている。入力側 IDT電極 3は、交差幅重み付けが施された IDT電極であり、本実施形態では、不平衡型の IDT電極である。

[0025] 入力側 IDT電極 3は、複数本の電極指を有する櫛形電極 3Aと、複数本の電極指を有する櫛形電極 3Bとを有する。

[0026] 本実施形態では、櫛形電極 3A, 3Bの複数本の電極指は、それぞれ力スプリット型電極により構成されている。スプリット型電極とは、同電位に接続される一対の電極指からなる電極をいう。

[0027] もっとも、本発明においては、 IDT電極の電極指は、スプリット型電極に限定されない。

[0028] 出力側 IDT電極 4は、平衡出力を取り出し得る IDT電極である。そして、出力側 ID T電極 4は、一対の櫛形電極 4A, 4Bを有する。櫛形電極 4Aの電極指もまた、入力側 IDT電極の場合と同様にスプリット電極により構成されて、る。出力側 IDT電極 4 にお、ても電極指はスプリット電極を用いたものに限定されな!、。

[0029] 表面波基板 2上にぉ、て、シールド電極 5が、入力側 IDT電極 3と出力側 IDT電極 4との間に配置されている。シールド電極 5はグランド電位に接続される。

[0030] 上記入力側 IDT電極 3、出力側 IDT電極 4及びシールド電極 5は、 A1や A1合金のような適宜の導電性材料により形成され得る。

[0031] 本実施形態の弾性表面波フィルタ 1の特徴は、入力側 IDT電極 3の励振点のうち、シールド電極 5に最も近、励振点 Aと、入力側 IDT電極 3のシールド電極側端部と、シールド電極 5の入力側 IDT電極 3に近い側の端部との中点 Bとの間の距離 X力 0 . 8え〜 0. 975えの範囲とされていることにある。なお、 λは、弾性表面波フィルタ 1 で利用する表面波の波長である。

[0032] また、入力側 IDT電極における励振点とは、隣り合う異なる電位に接続される電極指間の中心点に位置する。そして、入力側 IDT電極 3では、複数の励振点が存在する力上記励振点 Αは、複数の励振点のうち、シールド電極に最も近い励振点である

[0033] 前述したように、この種のトランスバーサル型弹性表面波フィルタ 1では、小型化を図るためには、入力側 IDT電極 3とシールド電極 5との間の距離を小さくすることが必要である。しかしながら、入力側 IDT電極 3とシールド電極 5との間の距離を短くすると、不要波が励振され、通過帯域内に大きなリップルが現われる。特許文献 1に記載の弾性表面波フィルタ 101では、この不要波を抑圧するために、前述した浮き電極指 105a, 105bが配置されていた。しかしながら、浮き電極指 105a, 105bを用いた構造では、再励起波が生じ、やはりリップルが生じるという問題があった。

[0034] これに対して本実施形態の弾性表面波フィルタ 101では、浮き電極指を設けないため、上記のような再励起波は生じず、従って再励起波に基づくリップルが生じ難い oし力ち、上記距離 Xを、 0. 8 〜0. 975 λの範囲とするだけで、人力佃 JIDT電極 3 とシールド電極 5とを近づけた際に生じる不要波によるリップルが効果的に抑圧され得る。これは、本願発明者により実験的に確かめられたものである。以下、具体的な実験例を示して、距離 Xが 0. 8え〜 0. 975えの範囲とされたときに通過帯域内リップルの抑圧を効果的に図り得ることを説明する。

[0035] ガラスカゝらなる表面波基板 2上に、入力側 IDT電極 3、出力側 IDT電極 4及びシールド電極 5を、電極材料として A1を用いて形成した。その上に ΖηΟ圧電薄膜を 25 mの厚さで形成した。なお、波長えは 59. 48 μ mとし、入力側 IDT電極 3と出力側 ID T電極 4との間の距離を 400 μ mとした。入力側 IDT電極 3の電極指の対数は 151対、出力側 IDT電極 4の対数は 9対とした。このようにして、中心周波数力 4MHzのデジタルテレビの VIF用帯域フィルタとして用いられ得る弾性表面波フィルタを作製した。

[0036] 上記弾' 14表面波フイノレタ 1【こお！、て、前述した Xの距離を、 1. 91 、 1. 25 、 1.

125 λ、 1. Ο λ、0. 875 λ、0. 75 λ及び 0. 625えと変ィ匕させ、複数種の弹'性表面波フィルタ 1を作製した。このようにして作製された弾性表面波フィルタの周波数特性を測定し、通過帯域内にリップルが現われる力否かを観察した。結果を図 2に示す。図 2の横軸は、上記距離 Xを波長 λで規格ィ匕した値 ΧΖ λであり、縦軸はリップルの大きさを示す。なお、リップルの大きさとは、通過帯域内におけるリップルにおいて隣接する極大値と極小値との差の内の最大値をいうものとする。

[0037] 図 2から明らかなように、距離 Xが 1. 91 λの場合のリップルの大きさに比べて、距離 Xが 0. 625えの場合〖こは、リップルが大きくなつている。すなわち、距離 Xを短くし、小型化を図った場合、通過帯域内リップルが大きくなる傾向があることが分かる。し力しながら、必ずしも、距離 Xの短縮にともなって、リップルの大きさが大きくなるものではないことが分かる。

[0038] すなわち、距離 Xが 1. 125えから 1. 0 λまで短くされたとしても、リップルの大きさは変わらず、さらに 1. Ο λカゝら 0. 875えと短縮された場合には、 Xが短縮されたにもかかわらず、逆にリップルの大きさは小さくなつている。そして、 Xが 0. 875 λにおいてリップルが最も小さくなり、 0. 875えよりも Xが小さくなると、再度リップルが大きくなつていく。

[0039] 従来、入力側 IDT電極とシールド電極との間の距離を近づければ近づけるほど、不要波が強く励振され、不要波によるリップルも大きくなると考えられていた。しかしながら、図 2の結果から明らかなように、現実には、入力側 IDT電極 3とシールド電極 5 とを近づければ近づけるほど、不要波によるリップルが必ずしも大きくなるものでないことが分力ゝつた。これは、入力側 IDT電極 3と、シールド電極 5とを近づけた場合、不要波が強く励振されるものの、出力側 IDT電極 4で受信される際には、上記不要波と利用する表面波との相互作用により不要波成分の影響が大きくなつたり、小さくなつたりすること〖こよると考免られる。

[0040] 本願発明者は、図 2の結果をもとに、リップルが最も小さい X=0. 875 λ付近において Xをさらに種々変更し、リップルの大きさを測定した。結果を図 3に示す。

[0041] 図 3から明らかなように、 Χ=0. 8え〜 0. 975えの範囲とすれば、リップルの大きさを 0. 45dB以下とし得ることが分かる。デジタルテレビの映像中間周波用帯域フィルタでは、通過帯域内リップルが大きいと画質が劣化する力この場合のリップルの大きさは 0. 45dB以下とすることが望ましとされている。従って Xを 0. 8え〜 0. 975えの範囲とすれば、この要求を満たすことができる。

[0042] また、より好ましくは、 Xを 0. 85え〜 0. 9 λとすれば、リップルの大きさを 0. 4dB以下とすることができ、 Xの大きさが 1. 5 λ以上の大型の弾性表面波フィルタと同様の特性を得ることができる。

[0043] 次に、上記実施形態に従って得られた弾性表面波フィルタ 1の具体的な周波数特性において、従来の弾性表面波フィルタの場合に比べてリップルが効果的に低減されることを図 4を参照して説明する。

[0044] 図 4の実線は、 Χ=0. 875 λとした上記実施形態の弾性表面波フィルタ 1のフィルタ特性を示す図である。また、図 4に破線で、比較のために従来の弾性表面波フィルタの周波数特性を示す。破線で示した特性の弾性表面波フィルタは、特許文献 1〖こ記載の構成に従って、浮き電極指 105a, 105bを設けた相当の弾性表面波フィルタであり、ここでは、 X=0. 75えとされている。すなわち、図 5に示した弾性表面波フィルタ 101では、入力側 IDT電極 102の最もシールド電極に近い励振点と、不要波の励振点との距離 Xは 0. 75 λとされている。

[0045] 図 4から明らかなように、従来の弾性表面波フィルタでは、通過帯域内に周期的に大きなリップルが現われているのに対し、本実施形態の弾性表面波フィルタでは、このようなリップルが現われてヽな、ことが分かる。

[0046] なお、上記実施形態では、入力側 IDT電極 3が不平衡型 IDT電極であり、出力側 I DT電極が平衡型 IDT電極であった力逆に、平衡入力—不平衡出力型の弾性表面波フィルタを構成してもよ、。 [0047] また、図 1に示す弾性表面波フィルタ 1では、入力側 IDT電極 3が交差幅重み付けを施され、出力側 IDT電極 4が正規型 IDT電極で構成されていた力出力側 IDT電極 4が交差幅重み付けを施され、入力側 IDT電極 3が正規型 IDT電極で構成されていてもよい。

[0048] また、 IDT電極の重み付けについても、上述した交差幅重み付けに限らず、間引き法などの他の重み付け方法が用いられて、てもよ！/、。

[0049] さらに、本発明に係る弾性表面波フィルタでは、入力側 IDT電極及び出力側 IDT 電極の双方が正規型 IDT電極で構成されて、てもよ、。

[0050] すなわち、表面波の位相は励振点の位置に依存するため、 IDT電極が重み付けされていても、あるいは重み付けされていなくても、距離 Xが上記特定の範囲とされることにより、本発明に従って不要波を効果的に抑圧することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 表面波基板と、表面波基板上に形成された入力側インターデジタル電極と、表面波基板上において入力側インターデジタル電極と隔てられて配置された出力側インターデジタル電極と、前記入力側インターデジタル電極と出力側インターデジタル電極との間に配置されており、グランド電位に接続されるシールド電極とを備えるトランスバーサル型の弾性表面波フィルタにおいて、

前記入力側インターデジタル電極の前記シールド電極に最も近、励振点と、前記入力側インターデジタル電極の前記シールド電極側の端部と前記シールド電極の入力側インターデジタル電極側の端部との中点との間の距離力表面波の波長をえとしたとき〖こ、 0. 8え〜 0. 975えの範囲とされていることを特徴とする、弾性表面波フィルタ。

[2] 前記入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極の一方が不平衡型 IDT電極であり、前記入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極の他方が平衡型 IDT電極である、請求項 1 に記載の弾性表面波フィルタ。

[3] 前記入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極の、ずれか一方が重み付けされてヽる

、請求項 1または 2に記載の弾性表面波フィルタ。

[4] 前記入力側 IDT電極及び出力側 IDT電極が、正規型 IDT電極である、請求項 1または 2に記載の弾性表面波フィルタ。