WO2012026207A1 - 弾性波フィルタ - Google Patents

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surface acoustic
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高峰 裕一
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave filter.
  • Patent Document 1 discloses a surface acoustic wave filter including a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter section as a type of the acoustic wave filter.
  • FIG. 11 is a schematic plan view of the surface acoustic wave filter described in Patent Document 1. As shown in FIG. 11, the surface acoustic wave filter 100 includes a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 103 connected between an input terminal 101 and an output terminal 102.
  • a surface acoustic wave resonator 104 a is connected between a connection point between the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 103 and the input terminal 101 and the ground potential.
  • a surface acoustic wave resonator 104b is connected between a connection point between the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 103 and the output terminal 102 and the ground potential.
  • the steepness of the filter characteristic in the low band side transition band between the attenuation band located on the lower side of the pass band and the pass band is the resonance of the surface acoustic wave resonators 104a and 104b. Determined by return loss between frequency and anti-resonance frequency. From the viewpoint of obtaining high steepness of the filter characteristics in the low band side transition band, it is preferable to reduce the return loss by increasing the crossing width of the surface acoustic wave resonators 104a and 104b. However, when the crossing width of the surface acoustic wave resonators 104a and 104b is increased, the capacity also increases, resulting in a problem that the insertion loss in the passband increases.
  • two surface acoustic wave resonators may be connected in series between a connection point between the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 103 and the input terminal 101 or the output terminal 102 and the ground potential. It is done.
  • the cross width of each surface acoustic wave resonator can be increased without increasing the overall capacity, the return loss between the resonance frequency and the antiresonance frequency can be improved. As a result, it is possible to increase the steepness of the filter characteristics in the low band side transition band while reducing the insertion loss in the pass band.
  • each of the two surface acoustic wave resonators has a crossing width twice that of the case where one surface acoustic wave resonator is provided. Accordingly, the area occupied by each surface acoustic wave resonator is about twice that of the case where one surface acoustic wave resonator is provided, and a total area of about four times is required. Therefore, there is a problem that the surface acoustic wave filter is increased in size.
  • the present invention has been made in view of the above points, and aims to improve the steepness of the filter characteristics without increasing the size of the elastic wave filter and suppressing an increase in insertion loss in the passband. is there.
  • the elastic wave filter according to the present invention includes first and second signal terminals, a longitudinally coupled resonator type elastic wave filter unit, and an elastic wave resonator.
  • the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter unit is connected between the first signal terminal and the second signal terminal.
  • the acoustic wave resonator is connected between a connection point between the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter section and the first or second signal terminal and the ground potential.
  • the acoustic wave resonator includes a piezoelectric substrate and an IDT electrode formed on the piezoelectric substrate. Apodization weighting is applied to the IDT electrode.
  • the acoustic wave resonator is a surface acoustic wave resonator
  • the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter unit is a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit. is there.
  • the elastic wave resonator is a boundary acoustic wave resonator
  • the longitudinally coupled resonator type elastic wave filter unit is a longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter unit. It is.
  • the IDT electrode of the acoustic wave resonator connected between the connection point between the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter section and the first or second signal terminal and the ground potential is apodized weighted. Is given. For this reason, it is possible to improve the steepness of the filter characteristics without excessively increasing the size of the acoustic wave filter and suppressing an increase in insertion loss in the passband.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a surface acoustic wave filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a part of a surface acoustic wave filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view for explaining the shape of the IDT electrode 31a of the surface acoustic wave resonator 30a according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic plan view for explaining the shape of the IDT electrode 31a in the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the shape of the IDT electrode 31a in the comparative example.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a surface acoustic wave filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a part of a surface acoustic wave filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view for explaining the shape of the
  • FIG. 6 is a graph showing the return loss of the surface acoustic wave resonator 30a in Examples 1 and 2 and the comparative example.
  • FIG. 7 is a graph showing the insertion loss of the surface acoustic wave filter in Example 1 and the comparative example.
  • FIG. 8 is a graph showing the insertion loss of the surface acoustic wave filter in Example 1 and the comparative example.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a part of the surface acoustic wave filter according to the first modification.
  • FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the shape of the IDT electrode 31a in the second modification.
  • FIG. 11 is a schematic plan view of the surface acoustic wave filter described in Patent Document 1.
  • the present invention is implemented by taking the surface acoustic wave filter 1 shown in FIG. 1 as an example.
  • the surface acoustic wave filter 1 is merely an example.
  • the elastic wave filter according to the present invention is not limited to the surface acoustic wave filter 1.
  • the surface acoustic wave filter 1 is a filter used as a reception-side filter for UMTS-Band 2 having a balanced-unbalanced signal conversion function. Note that the transmission frequency band of UMTS-Band2 is 1850 MHz to 1910 MHz, and the reception frequency band is 1930 MHz to 1990 MHz.
  • the surface acoustic wave filter 1 has an unbalanced signal terminal 12 as an input terminal and first and second balanced signal terminals 13a and 13b as output terminals.
  • the impedance of the unbalanced signal terminal 12 is 50 ⁇
  • the impedances of the first and second balanced signal terminals 13a and 13b are 100 ⁇ .
  • a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 20 is connected between the unbalanced signal terminal 12 and the first and second balanced signal terminals 13a and 13b.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 20 includes first and second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element units 20a and 20b.
  • the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element unit 20a is connected between the unbalanced signal terminal 12 and the first balanced signal terminal 13a.
  • the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element unit 20b is connected between the unbalanced signal terminal 12 and the second balanced signal terminal 13b.
  • Each of the first and second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element portions 20a, 20b has three IDT electrodes 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b arranged along the surface acoustic wave propagation direction. And a pair of reflectors 24a, 24b, 25a, 25b provided on both sides of the surface acoustic wave propagation direction in the region where the three IDT electrodes 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b are provided.
  • the IDT electrodes 21a, 21b, 22a, 22b, 23a and 23b are adjacent to the adjacent IDT electrodes.
  • a surface acoustic wave resonator 19 a is connected between the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element unit 20 a and the unbalanced signal terminal 12.
  • a surface acoustic wave resonator 19 b is connected between the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element portion 20 b and the unbalanced signal terminal 12.
  • the surface acoustic wave resonators 19a and 19b have a resonance frequency located in the pass band of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 20 and an anti-resonance frequency located in an attenuation region near the high side of the pass band. It is configured.
  • a surface acoustic wave resonator 30a is connected between a connection point between the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element portion 20a and the first balanced signal terminal 13a and the ground potential.
  • a surface acoustic wave resonator 30b is connected between a connection point between the second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element portion 20b and the second balanced signal terminal 13b and the ground potential.
  • Each of the surface acoustic wave resonators 30a and 30b includes an IDT electrode 31a and 31b and a pair of reflectors 34a, 34b, 35a and 35b disposed on both sides of the IDT electrodes 31a and 31b in the surface acoustic wave propagation direction.
  • the surface acoustic wave resonators 30a and 30b are arranged such that the resonance frequency is located in the attenuation region near the low pass side of the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter unit 20, and the anti-resonance frequency is located in the pass band. It is configured.
  • the surface acoustic wave resonators 30a and 30b and the surface acoustic wave resonators 19a and 19b increase the attenuation in the vicinity of the passband.
  • the surface acoustic wave filter 1 of this embodiment includes a piezoelectric substrate 10 and an electrode 11 formed on the piezoelectric substrate 10.
  • the electrode 11 constitutes the IDT electrode, reflector, wiring, and the like.
  • the piezoelectric substrate 10 is composed of a 40 ⁇ 5 ° Y-cut X-propagating LiTaO 3 substrate and uses a leaky surface acoustic wave.
  • the piezoelectric substrate 10 may be constituted by other piezoelectric substrate, such as LiNbO 3 substrate or a quartz.
  • the electrode 11 is made of Al. However, the electrode 11 may be made of a conductive material other than Al.
  • the electrode 11 can also be formed of, for example, a metal such as Al, Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Ti, Cr, and Pd, or an alloy containing one or more of these metals.
  • the electrode 11 can also be comprised with the laminated body of the some electrically conductive film which consists of the above metals and alloys.
  • a dielectric film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film may be formed on the piezoelectric substrate 10 for the purpose of improving frequency temperature characteristics or protecting the IDT electrode and the reflector. .
  • the configuration of the IDT electrode 31a of the surface acoustic wave resonator 30a in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
  • the IDT electrode 31a and the IDT electrode 31b have substantially the same configuration. For this reason, suppose here that the following description regarding the IDT electrode 31a is also applied to the IDT electrode 31b.
  • the IDT electrode 31a has a pair of comb-like electrodes 32a and 33a that are interleaved with each other.
  • Each of the comb-like electrodes 32a and 33a has a plurality of electrode fingers 32a1 and 33a1 and bus bars 32a2 and 33a2.
  • the plurality of electrode fingers 32a1 and 33a1 are connected to the bus bars 32a2 and 33a2.
  • Each of the comb-like electrodes 32a and 33a further includes a plurality of dummy electrodes 32a3 and 33a3 connected to the bus bars 32a2 and 33a2.
  • the dummy electrode 32a3 of one comb-shaped electrode 32a faces the electrode finger 33a1 of the other comb-shaped electrode 33a in the cross width direction perpendicular to the elastic wave propagation direction. Further, the dummy electrode 33a3 of the other comb-shaped electrode 33a faces the electrode finger 32a1 of the one comb-shaped electrode 32a in the cross width direction.
  • apodization weighting is applied to the IDT electrode 31a.
  • the apodization weighting means that the shape of the electrode fingers 32a1 and 33a1 is set so that there are portions where the cross widths of the electrode fingers 32a1 and 33a1 differ in the elastic wave propagation direction.
  • an envelope L1 formed by connecting the tips of the electrode fingers 32a1 and an envelope L2 formed by connecting the tips of the electrode fingers 33a1 are in the elastic wave propagation direction.
  • the shape of the electrode fingers 32a1 and 33a1 is set so as to be inclined with respect to the surface. In the present embodiment, one point where the maximum point of the crossing width, that is, the distance between the envelope L1 and the envelope L2 in the crossing width direction is maximum is formed.
  • apodization weighting is applied to the IDT electrodes 31a and 31b. For this reason, the apparent crossing width can be increased even with the same capacity as compared with the IDT electrode that is not apodized. Therefore, the return between the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the surface acoustic wave resonators 30a and 30b is achieved without increasing the number of the surface acoustic wave resonators 30a and 30b and suppressing the deterioration of the insertion loss in the passband. Loss can be improved.
  • this effect will be described in detail based on examples and comparative examples.
  • Example 1 a surface acoustic wave filter having the same configuration as the surface acoustic wave filter 1 described in the above embodiment was manufactured with the following design parameters.
  • First longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element unit 20a Cross width: 30.4 ⁇ I (where ⁇ I is the wavelength of the surface acoustic wave determined by the pitch of the electrode fingers of the IDT electrode)
  • Number of electrode fingers of IDT electrodes 22a and 23a: 39 (of which, the number of electrode fingers in the narrow pitch electrode finger portion is 5)
  • Number of electrode fingers of the IDT electrode 21a: 43 (of which, the number of electrode fingers in the narrow pitch electrode finger portion on the IDT electrode 22a side: 3, the number of electrode fingers in the narrow pitch electrode finger portion on the IDT electrode 23a side: 7)
  • the period of the electrode fingers in the narrow pitch electrode finger portion of the IDT electrode 22a is smaller by 0.09 ⁇ m than the cycle of the electrode fingers in the narrow pitch electrode finger portion of the IDT electrode 23
  • Second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element unit 20b In order to invert the phase of the output signal by 180 °, the configuration is the same as that of the first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element portion 20a except that the IDT electrode located at the center is inverted.
  • the apodization in the surface acoustic wave resonators 30a and 30b is set to 50%, that is, the cross widths at both ends of the IDT electrodes 31a and 31b in the elastic wave propagation direction are cross widths.
  • a surface acoustic wave filter having the same configuration as in Example 1 was prepared except that the maximum value was 50%.
  • the surface acoustic wave resonators 30 a and 30 b are configured by regular IDT electrodes not subjected to apodization weighting, and the intersection width is the maximum value of the intersection width in the first embodiment.
  • a surface acoustic wave filter having the same configuration as that of Example 1 was prepared, except that the half (15.0 ⁇ III) was used.
  • FIG. 6 is a graph showing the return loss of the surface acoustic wave resonator 30a in Examples 1 and 2 and the comparative example.
  • the graph shown as a continuous line is a graph showing the return loss of the surface acoustic wave resonator 30a in Example 1.
  • FIG. A graph indicated by an alternate long and short dash line is a graph representing a return loss of the surface acoustic wave resonator 30a according to the second embodiment.
  • a graph indicated by a broken line is a graph representing a return loss of the surface acoustic wave resonator 30a in the comparative example.
  • FIG. 7 is a graph showing the insertion loss of the surface acoustic wave filter in Example 1 and the comparative example.
  • FIG. 8 is an enlarged graph of a part of FIG. 7 and 8, the graph shown by the solid line is a graph showing the insertion loss of the surface acoustic wave filter in Example 1, and the graph shown by the alternate long and short dash line shows the insertion loss of the surface acoustic wave filter in the comparative example. It is a graph.
  • Example 1 the insertion loss in the passband is the same in Example 1 in which the surface acoustic wave resonators 30a and 30b are apodized weighted and in the comparative example in which the apodized weight is not applied. It was. Regarding the steepness of the filter characteristics in the low band side transition band of the pass band, Example 1 was superior to the comparative example. Specifically, the difference between the frequency at which the insertion loss is 3.5 dB and the frequency at 40 dB is 14.5 MHz in the comparative example, whereas it is as small as 13.9 MHz in the first embodiment. It was.
  • the surface acoustic wave resonators 30a and 30b of the first embodiment have an area approximately twice that of the comparative example. However, in order to obtain the same filter characteristics by connecting two surface acoustic wave resonators in series, the area needs to be about four times that of the comparative example. Therefore, Example 1 is not larger than this case.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a part of the surface acoustic wave filter according to the first modification.
  • the preferred embodiment of the present invention has been described by taking the surface acoustic wave filter 1 using the surface acoustic wave as an example.
  • the acoustic wave resonator and the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter section are not limited to those using surface acoustic waves.
  • the first and second dielectric layers 40 and 41 are formed on the piezoelectric substrate 10 so as to cover the electrode 11, thereby causing the acoustic wave filter to generate the boundary acoustic wave.
  • a boundary acoustic wave filter including a boundary acoustic wave resonator and a longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter unit may be used.
  • the first and second dielectric layers 40 and 41 only the first dielectric layer 40 may be provided.
  • the material of the first and second dielectric layers 40 and 41 is not particularly limited.
  • the first dielectric layer 40 can be formed of silicon oxide
  • the second dielectric layer 41 can be formed of silicon nitride.
  • FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the shape of the IDT electrode 31a in the second modification.
  • apodization weighting is applied to an elastic wave resonator so that only one maximum point of the crossing width is formed.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • apodization weighting may be applied to the acoustic wave resonator so that a plurality of maximum points of the intersection width are formed.
  • the envelopes L1 and L2 are apodized so as to be linear, but may be apodized so as to be curved.
  • SYMBOLS 1 Surface acoustic wave filter 10 ... Piezoelectric substrate 11 ... Electrode 12 ; Unbalanced signal terminal 13a ... 1st balanced signal terminal 13b ... 2nd balanced signal terminal 19a, 19b ...
  • Surface acoustic wave resonator 20 ... Longitudinal coupled resonator Type surface acoustic wave filter section 20a ... first longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element section 20b ... second longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave element sections 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b ... IDT electrodes 24a, 24b, 25a, 25b ...

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Abstract

 弾性波フィルタを大型化させることなく、かつ、通過帯域における挿入損失の増大を抑制しつつ、フィルタ特性の急峻性の向上を図る。 弾性波フィルタ1は、第1及び第2の信号端子12,13a、13bと、第1の信号端子12と第2の信号端子13a、13bとの間に接続されている縦結合共振子型弾性波フィルタ部20と、弾性波共振子30a、30bとを備えている。弾性波共振子30a、30bは、縦結合共振子型弾性波フィルタ部20と信号端子13a、13bとの間の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。弾性波共振子30a、30bは、圧電基板10と、圧電基板10の上に形成されているIDT電極31a、31bとを有する。IDT電極31a、31bには、アポダイズ重み付けが施されている。

Description

弾性波フィルタ
 本発明は、弾性波フィルタに関する。
 従来、例えば携帯電話機などの通信機器において、弾性表面波や弾性境界波などの弾性波を利用した弾性波フィルタが広く用いられるようになってきている。例えば下記の特許文献1には、この弾性波フィルタの一種として、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部を備える弾性表面波フィルタが開示されている。図11に特許文献1に記載の弾性表面波フィルタの略図的平面図を示す。図11に示すように、弾性表面波フィルタ100は、入力端子101と出力端子102との間に接続されている縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部103を備えている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部103と入力端子101との間の接続点とグラウンド電位との間には、弾性表面波共振子104aが接続されている。一方、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部103と出力端子102との間の接続点とグラウンド電位との間には、弾性表面波共振子104bが接続されている。これら弾性表面波共振子104a、104bの反共振周波数を弾性表面波フィルタ100の通過帯域内に位置させると共に、共振周波数を通過帯域低域側近傍の減衰域に位置させることにより、通過帯域内の挿入損失の悪化を抑制しつつ、通過帯域低域側近傍の減衰量を大きくすることができる。
特開平7-30366号公報
 ところで、弾性表面波フィルタ100においては、通過帯域より低い側に位置する減衰域と通過帯域との間の低域側過渡帯域におけるフィルタ特性の急峻性は、弾性表面波共振子104a、104bの共振周波数と反共振周波数との間のリターンロスによって決定される。低域側過渡帯域におけるフィルタ特性の高い急峻性を得る観点からは、弾性表面波共振子104a、104bの交差幅を大きくすることによってリターンロスを低減することが好ましい。しかしながら、弾性表面波共振子104a、104bの交差幅を大きくすると容量も大きくなってしまい、通過帯域における挿入損失が大きくなってしまうという問題が生じる。
 例えば、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部103と入力端子101または出力端子102との間の接続点とグラウンド電位との間に、2つの弾性表面波共振子を直列に接続することも考えられる。その場合は、全体としての容量を増大させることなく各弾性表面波共振子の交差幅を大きくできるため、共振周波数と反共振周波数との間のリターンロスを改善することができる。その結果、通過帯域における挿入損失を小さくしつつ、低域側過渡帯域における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、この場合は、2つの弾性表面波共振子を、1つの弾性表面波共振子を設ける場合と比較して、それぞれ2倍の交差幅を有するものとする必要がある。従って、各弾性表面波共振子の占める面積が1つの弾性表面波共振子を設ける場合の約2倍となり、合計で約4倍の面積が必要となる。よって、弾性表面波フィルタが大型化してしまうという問題がある。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、弾性波フィルタを大型化させることなく、かつ、通過帯域における挿入損失の増大を抑制しつつ、フィルタ特性の急峻性の向上を図ることにある。
 本発明に係る弾性波フィルタは、第1及び第2の信号端子と、縦結合共振子型弾性波フィルタ部と、弾性波共振子とを備えている。縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、第1の信号端子と第2の信号端子との間に接続されている。弾性波共振子は、縦結合共振子型弾性波フィルタ部と第1または第2の信号端子との間の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。弾性波共振子は、圧電基板と、圧電基板の上に形成されているIDT電極とを有する。IDT電極には、アポダイズ重み付けが施されている。
 本発明に係る弾性波フィルタのある特定の局面では、弾性波共振子は、弾性表面波共振子であり、縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部である。
 本発明に係る弾性波フィルタの他の特定の局面では、弾性波共振子は、弾性境界波共振子であり、縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部である。
 本発明では、縦結合共振子型弾性波フィルタ部と第1または第2の信号端子との間の接続点とグラウンド電位との間に接続されている弾性波共振子のIDT電極に、アポダイズ重み付けが施されている。このため、弾性波フィルタを過剰に大型化させることなく、かつ、通過帯域における挿入損失の増大を抑制しつつ、フィルタ特性の急峻性の向上を図ることができる。
図1は、本発明を実施した一実施形態に係る弾性表面波フィルタの略図的平面図である。 図2は、本発明を実施した一実施形態に係る弾性表面波フィルタの一部分の略図的断面図である。 図3は、本発明を実施した一実施形態における弾性表面波共振子30aのIDT電極31aの形状を説明するための模式的平面図である。 図4は、実施例2におけるIDT電極31aの形状を説明するための模式的平面図である。 図5は、比較例におけるIDT電極31aの形状を説明するための模式的平面図である。 図6は、実施例1,2及び比較例における弾性表面波共振子30aのリターンロスを表すグラフである。 図7は、実施例1及び比較例における弾性表面波フィルタの挿入損失を表すグラフである。 図8は、実施例1及び比較例における弾性表面波フィルタの挿入損失を表すグラフである。 図9は、第1の変形例に係る弾性表面波フィルタの一部分の略図的断面図である。 図10は、第2の変形例におけるIDT電極31aの形状を説明するための模式的平面図である。 図11は、特許文献1に記載の弾性表面波フィルタの略図的平面図である。
 以下、本発明を実施した好ましい形態について、図1に示す弾性表面波フィルタ1を例に挙げて説明する。但し、弾性表面波フィルタ1は、単なる例示である。本発明に係る弾性波フィルタは、弾性表面波フィルタ1に何ら限定されない。
 弾性表面波フィルタ1は、平衡-不平衡信号変換機能を有するUMTS-Band2用受信側フィルタとして利用されるフィルタである。なお、UMTS-Band2の送信周波数帯は1850MHz~1910MHzであり、受信周波数帯は1930MHz~1990MHzである。
 弾性表面波フィルタ1は、入力端子としての不平衡信号端子12と、出力端子としての第1及び第2の平衡信号端子13a、13bとを有する。本実施形態では、不平衡信号端子12のインピーダンスが50Ωであり、第1及び第2の平衡信号端子13a、13bのインピーダンスが100Ωである。
 不平衡信号端子12と第1及び第2の平衡信号端子13a、13bとの間には、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部20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20は、第1及び第2の縦結合共振子型弾性表面波素子部20a、20bを有する。第1の縦結合共振子型弾性表面波素子部20aは、不平衡信号端子12と第1の平衡信号端子13aとの間に接続されている。一方、第2の縦結合共振子型弾性表面波素子部20bは、不平衡信号端子12と第2の平衡信号端子13bとの間に接続されている。
 第1及び第2の縦結合共振子型弾性表面波素子部20a、20bのそれぞれは、弾性表面波伝搬方向に沿って配列されている3つのIDT電極21a、21b、22a、22b、23a、23bと、3つのIDT電極21a、21b、22a、22b、23a、23bが設けられている領域の弾性表面波伝搬方向の両側に設けられた一対の反射器24a、24b、25a、25bとを有する。なお、第1及び第2の縦結合共振子型弾性表面波素子部20a、20bのそれぞれにおいては、IDT電極21a、21b、22a、22b、23a、23bの、隣り合っているIDT電極に隣接している端部は、中央部よりも電極指の周期が小さい狭ピッチ電極指部とされている。
 第1の縦結合共振子型弾性表面波素子部20aと不平衡信号端子12との間には、弾性表面波共振子19aが接続されている。一方、第2の縦結合共振子型弾性表面波素子部20bと不平衡信号端子12との間には、弾性表面波共振子19bが接続されている。弾性表面波共振子19a、19bは、共振周波数が縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部20の通過帯域内に位置し、反共振周波数が通過帯域高域側近傍の減衰域に位置するように構成されている。
 第1の縦結合共振子型弾性表面波素子部20aと第1の平衡信号端子13aとの間の接続点とグラウンド電位との間には、弾性表面波共振子30aが接続されている。第2の縦結合共振子型弾性表面波素子部20bと第2の平衡信号端子13bとの間の接続点とグラウンド電位との間には、弾性表面波共振子30bが接続されている。弾性表面波共振子30a、30bのそれぞれは、IDT電極31a、31bと、IDT電極31a、31bの弾性表面波伝搬方向の両側に配置されている一対の反射器34a、34b、35a、35bとを備える。
 弾性表面波共振子30a、30bは、共振周波数が縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部20の通過帯域低域側近傍の減衰域に位置し、反共振周波数が通過帯域内に位置するように構成されている。これら弾性表面波共振子30a、30bと、上記弾性表面波共振子19a、19bとによって、通過帯域近傍における減衰量が大きくされている。
 図2に示すように、本実施形態の弾性表面波フィルタ1は、圧電基板10と、圧電基板10の上に形成されている電極11を有する。この電極11によって、上記IDT電極、反射器、配線等が構成されている。本実施形態では、圧電基板10が40±5°YカットX伝搬LiTaO基板により構成されており、漏洩弾性表面波を用いている。もっとも、圧電基板10は、LiNbO基板や水晶などの他の圧電基板により構成されていてもよい。
 電極11は、Alにより形成されている。もっとも、電極11は、Al以外の導電材料からなるものであってもよい。電極11は、例えば、Al,Pt,Au,Ag,Cu,Ni,Ti,Cr,Pdなどの金属や、これらの金属の一種以上を含む合金により形成することもできる。また、電極11は、上記のような金属や合金からなる複数の導電膜の積層体により構成することも可能である。
 なお、圧電基板10の上に、例えば、周波数温度特性を改善する目的またはIDT電極や反射器を保護する目的で、酸化ケイ素膜や窒化ケイ素膜などの誘電体膜を形成するようにしてもよい。
 次に、図3を参照しながら、本実施形態における弾性表面波共振子30aのIDT電極31aの構成について詳細に説明する。なお、本実施形態においては、IDT電極31aとIDT電極31bとは実質的に同様の構成を有する。このため、ここでは、IDT電極31aに関する以下の説明を、IDT電極31bに関しても援用することとする。
 図3に示すように、IDT電極31aは、互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極32a、33aを有する。くし歯状電極32a、33aのそれぞれは、複数の電極指32a1,33a1と、バスバー32a2,33a2とを有する。複数の電極指32a1,33a1は、バスバー32a2,33a2に接続されている。くし歯状電極32a、33aのそれぞれは、さらに、バスバー32a2,33a2に接続されている複数のダミー電極32a3,33a3を備えている。一方のくし歯状電極32aのダミー電極32a3は、弾性波伝搬方向に対して垂直な交差幅方向において、他方のくし歯状電極33aの電極指33a1と対向している。また、他方のくし歯状電極33aのダミー電極33a3は、交差幅方向において、一方のくし歯状電極32aの電極指32a1と対向している。
 本実施形態では、IDT電極31aには、アポダイズ重み付けが施されている。ここで、アポダイズ重み付けとは、電極指32a1,33a1の交差幅が、弾性波伝搬方向において異なる部分があるように電極指32a1,33a1の形状を設定することをいう。本実施形態では、具体的に、電極指32a1の先端を結ぶことにより形成される包絡線L1と、電極指33a1の先端を結ぶことにより形成される包絡線L2とのそれぞれが弾性波伝搬方向に対して傾斜するように、電極指32a1,33a1の形状が設定されている。本実施形態では、交差幅の極大点、すなわち交差幅方向における包絡線L1と包絡線L2との間の距離が最大となる点が一つ形成されている。
 以上説明したように、本実施形態では、IDT電極31a、31bにアポダイズ重み付けが施されている。このため、アポダイズ重み付けされていないIDT電極と比べて、同じ容量でも、見かけ上の交差幅を大きくすることができる。よって、弾性表面波共振子30a、30bの数量を増やすことなく、通過帯域内の挿入損失の悪化を抑制しつつ、弾性表面波共振子30a、30bの共振周波数と反共振周波数との間のリターンロスを改善することができる。以下、この効果について、実施例及び比較例に基づいて詳細に説明する。
 実施例1として、上記実施形態において説明した弾性表面波フィルタ1と同様の構成を有する弾性表面波フィルタを下記の設計パラメータで作製した。
 (実施例1の設計パラメータ)
 第1の縦結合共振子型弾性表面波素子部20a:
  交叉幅:30.4λI(但し、λIは、IDT電極の電極指のピッチで決まる弾性表面波の波長である。)
  IDT電極22a、23aの電極指の本数:39本(うち、狭ピッチ電極指部における電極指の本数:5本)
  IDT電極21aの電極指の本数:43本(うち、IDT電極22a側狭ピッチ電極指部における電極指の本数:3本、IDT電極23a側狭ピッチ電極指部における電極指の本数:7本)
  反射器24a,25aにおける電極指の本数:65本
  IDT電極21a~23aのメタライゼーションレシオ:0.68
  電極膜厚:0.091λI
 またIDT電極22aの狭ピッチ電極指部における電極指の周期は、IDT電極23aの狭ピッチ電極指部における電極指の周期より0.09μmだけ小さい。
 第2の縦結合共振子型弾性表面波素子部20b:
 出力信号の位相を180°反転させるために、中央に位置しているIDT電極が反転している以外は、第1の縦結合共振子型弾性表面波素子部20aと同様の構成を有する。
 弾性表面波共振子19a、19b:
 交叉幅:11.0λII(但し、λIIはIDT電極の電極指の周期で決まる弾性表面波の波長である。)
 IDT電極の電極指の本数:71本
 反射器の電極指の本数:18本
 IDT電極のメタライゼーションレシオ:0.60
 電極膜厚:0.095λI
 弾性表面波共振子30a、30b:
 交差幅の最大値:30.0λIII(但し、λIIIはIDT電極の電極指の周期で決まる弾性表面波の波長である。)
 IDT電極31a、31bの電極指の本数:111本
 反射器34a、35a、34b、35bの電極指の本数:18本
 IDT電極31a、31bのメタライゼーションレシオ:0.60
 電極膜厚:0.091λI
 アポダイズ:100%(IDT電極31a、31bの弾性波伝搬方向両端における交差幅が交差幅の最大値の0%)
 また、実施例2として、図4に示すように、弾性表面波共振子30a、30bにおけるアポダイズを50%としたこと、すなわち、IDT電極31a、31bの弾性波伝搬方向両端における交差幅が交差幅の最大値の50%となるようにしたこと以外は、上記実施例1と同様の構成を有する弾性表面波フィルタを作製した。
 また、比較例として、図5に示すように、弾性表面波共振子30a、30bを、アポダイズ重み付けを施していない正規型のIDT電極により構成し、交差幅を実施例1における交差幅の最大値の半分(15.0λIII)にしたこと以外は、上記実施例1と同様の構成を有する弾性表面波フィルタを作製した。
 なお、実施例1,2及び比較例の説明において、上記実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
 図6は、実施例1,2及び比較例における弾性表面波共振子30aのリターンロスを表すグラフである。なお、図6において、実線で示すグラフが、実施例1における弾性表面波共振子30aのリターンロスを表すグラフである。一点鎖線で示すグラフが、実施例2における弾性表面波共振子30aのリターンロスを表すグラフである。破線で示すグラフが、比較例における弾性表面波共振子30aのリターンロスを表すグラフである。
 図6に示すグラフから、弾性表面波共振子30aの共振周波数と反共振周波数との間におけるリターンロスは、弾性表面波共振子30aにアポダイズ重み付けを施すことにより改善することが分かる。
 図7は、実施例1及び比較例における弾性表面波フィルタの挿入損失を表すグラフである。図8は、図7の一部分を拡大したグラフである。なお、図7及び図8において、実線で示すグラフが、実施例1における弾性表面波フィルタの挿入損失を表すグラフであり、一点鎖線で示すグラフが比較例における弾性表面波フィルタの挿入損失を表すグラフである。
 図7及び図8に示す結果から、弾性表面波共振子30a、30bにアポダイズ重み付けを施した実施例1と、アポダイズ重み付けを施さなかった比較例とで、通過帯域における挿入損失は、同等であった。通過帯域の低域側過渡帯域におけるフィルタ特性の急峻性に関しては、実施例1の方が比較例よりも優れていた。具体的には、挿入損失が3.5dBである周波数と40dBである周波数との差は、比較例では、14.5MHzであったのに対して、実施例1では、13.9MHzと小さくなっていた。以上の結果から、弾性表面波共振子30a、30bにアポダイズ重み付けを施すことにより、通過帯域内における挿入損失の悪化を抑制しつつ、弾性表面波共振子30a、30bの共振周波数と反共振周波数との間のリターンロスを改善することができる。そして、リターンロスの改善により、通過帯域の低域側過渡帯域におけるフィルタ特性の急峻性を実現できる。なお、実施例1の弾性表面波共振子30a、30bは、比較例と比べて面積が約2倍になっている。しかし、2つの弾性表面波共振子を直列接続して同等のフィルタ特性を得ようとすると、比較例と比べて面積を約4倍にする必要がある。よって、実施例1はこの場合よりは大型化していない。
 (第1の変形例)
 図9は、第1の変形例に係る弾性表面波フィルタの一部分の略図的断面図である。
 上記実施形態では、本発明を実施した好ましい形態について、弾性表面波を利用した弾性表面波フィルタ1を例に挙げて説明した。但し、本発明において、弾性波共振子や縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、弾性表面波を利用したものに限定されない。例えば、図9に示すように、圧電基板10の上に、電極11を覆うように、第1及び第2の誘電体層40,41を形成することにより、弾性波フィルタを、弾性境界波を利用した弾性境界波共振子と縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部とを備える弾性境界波フィルタとしてもよい。また、第1及び第2の誘電体層40,41のうち、第1の誘電体層40のみを設けてもよい。なお、第1及び第2の誘電体層40,41の材質は特に限定されない。例えば、第1の誘電体層40を酸化ケイ素により形成し、第2の誘電体層41を窒化ケイ素により形成することができる。
 (第2の変形例)
 図10は、第2の変形例におけるIDT電極31aの形状を説明するための模式的平面図である。
 上記実施形態では、交差幅の極大点がひとつのみ形成されるように、弾性波共振子にアポダイズ重み付けを施す例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図10に示すように、交差幅の極大点が複数形成されるように、弾性波共振子にアポダイズ重み付けを施してもよい。また、上記実施形態では包絡線L1、L2が直線状となるようにアポダイズしたが、曲線状になるようにアポダイズしてもよい。
1…弾性表面波フィルタ
10…圧電基板
11…電極
12…不平衡信号端子
13a…第1の平衡信号端子
13b…第2の平衡信号端子
19a、19b…弾性表面波共振子
20…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
20a…第1の縦結合共振子型弾性表面波素子部
20b…第2の縦結合共振子型弾性表面波素子部
21a、21b、22a、22b、23a、23b…IDT電極
24a、24b、25a、25b…反射器
30a、30b…弾性表面波共振子
31a、31b…IDT電極
32a、33a…くし歯状電極
32a1、33a1…電極指
32a2、33a2…バスバー
32a3、33a3…ダミー電極
34a、34b、35a、35b…反射器
40…第1の誘電体層
41…第2の誘電体層

Claims (3)

  1.  第1及び第2の信号端子と、
     前記第1の信号端子と前記第2の信号端子との間に接続されている縦結合共振子型弾性波フィルタ部と、
     前記縦結合共振子型弾性波フィルタ部と前記第1または第2の信号端子との間の接続点とグラウンド電位との間に接続されている弾性波共振子と、
    を備え、
     前記弾性波共振子は、圧電基板と、前記圧電基板の上に形成されているIDT電極とを有し、
     前記IDT電極には、アポダイズ重み付けが施されている、弾性波フィルタ。
  2.  前記弾性波共振子は、弾性表面波共振子であり、前記縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部である、請求項1に記載の弾性波フィルタ。
  3.  前記弾性波共振子は、弾性境界波共振子であり、前記縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、縦結合共振子型弾性境界波フィルタ部である、請求項1に記載の弾性波フィルタ。
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