WO2022019169A1 - ラダー型フィルタ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a ladder type filter.
- elastic wave resonators using elastic waves propagating in the piezoelectric layer are known.
- Such elastic wave resonators are used in ladder type filters and the like.
- Patent Document 1 discloses an elastic wave filter device having a plurality of elastic wave resonators.
- a plurality of elastic wave resonators are used as series arm resonators or parallel arm resonators.
- Each elastic wave resonator has an inclined IDT electrode provided on the piezoelectric thin film. The tilt angle of the tilted IDT electrode of the series arm resonator and the tilt angle of the tilted IDT electrode of the parallel arm resonator are different.
- An object of the present invention is to provide a ladder type filter in which deterioration of insertion loss due to unnecessary waves is unlikely to occur.
- the ladder type filter according to the present invention includes a piezoelectric substrate and a series arm resonator and a plurality of parallel arm resonators having IDT electrodes provided on the piezoelectric substrate, respectively, and the plurality of IDT electrodes.
- the first bus bar and the second bus bar facing each other, a plurality of first electrode fingers having one end connected to the first bus bar, and one end connected to the second bus bar, respectively.
- the IDT electrode of each of the plurality of parallel arm resonators having the plurality of second electrode fingers interspersed with the plurality of first electrode fingers, and the plurality of first electrodes.
- the first wrapping line which is a virtual line formed by connecting the tips of the fingers, extends inclined with respect to the elastic wave propagation direction, and is formed by connecting the tips of the plurality of second electrode fingers.
- the angle at which the second envelope, which is the virtual line to be formed, extends inclined with respect to the elastic wave propagation direction, and the first envelope of the IDT electrode is inclined with respect to the elastic wave propagation direction.
- the tilt angle of the parallel arm resonator having the lowest resonance frequency among the plurality of parallel arm resonators is the largest among the tilt angles of the plurality of parallel arm resonators.
- FIG. 1 is a circuit diagram of a ladder type filter according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a front sectional view of a parallel arm resonator according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a plan view of the parallel arm resonator according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing the attenuation frequency characteristics of the ladder type filter of the first embodiment of the present invention and the comparative example.
- FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the tilt angle of the tilted IDT electrode and the frequency of spurious caused by the stopband response.
- FIG. 6 is a front sectional view of a parallel arm resonator in a first modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a front sectional view of a parallel arm resonator in a second modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a front sectional view of a parallel arm resonator in a third modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a plan view of the series arm resonator in the fourth modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a circuit diagram of a ladder type filter according to the first embodiment of the present invention.
- the ladder type filter 1 has a plurality of series arm resonators and a plurality of parallel arm resonators. More specifically, the plurality of series arm resonators include a series arm resonator S1, a series arm resonator S2, a series arm resonator S3, a series arm resonator S4, a series arm resonator S5, and a series arm resonator S6. include.
- the plurality of parallel arm resonators includes a parallel arm resonator P1, a parallel arm resonator P2, a parallel arm resonator P3, and a parallel arm resonator P4.
- the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators are elastic wave resonators, respectively.
- the ladder type filter 1 is a Band 40 filter. More specifically, the pass band of the ladder type filter 1 is 2300 MHz to 2400 MHz. However, the pass band of the ladder type filter 1 is not limited to the above.
- the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators share a piezoelectric substrate. Further, the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators each have an IDT electrode.
- IDT electrode IDT electrode
- FIG. 2 is a front sectional view of the parallel arm resonator in the first embodiment.
- FIG. 3 is a plan view of the parallel arm resonator in the first embodiment. Note that FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG.
- the two-dot chain line B in FIG. 3 is a line indicating a direction parallel to the elastic wave propagation direction. In FIG. 3, the wiring connected to the resonator is omitted.
- the piezoelectric substrate 2 is a laminated substrate including the piezoelectric layer 6.
- the IDT electrode 7 is provided on the piezoelectric substrate 2. By applying an AC voltage to the IDT electrode 7, elastic waves are excited.
- a pair of reflectors 8 and 9 are provided on both sides of the IDT electrode 7 in the elastic wave propagation direction on the piezoelectric substrate 2.
- the IDT electrode 7, the reflector 8 and the reflector 9 may be made of a laminated metal film, or may be made of a single-layer metal film.
- the IDT electrode 7 has a first bus bar 16 and a second bus bar 17, and a plurality of first electrode fingers 18 and a plurality of second electrode fingers 19.
- the first bus bar 16 and the second bus bar 17 face each other.
- One end of each of the plurality of first electrode fingers 18 is connected to the first bus bar 16.
- One end of each of the plurality of second electrode fingers 19 is connected to the second bus bar 17.
- the plurality of first electrode fingers 18 and the plurality of second electrode fingers 19 are interleaved with each other.
- the IDT electrode 7 has a crossover region.
- the crossing region is a region in which the first electrode finger 18 and the second electrode finger 19 adjacent to each other overlap each other in the elastic wave propagation direction.
- the virtual line formed by connecting the tips of the plurality of first electrode fingers 18 is referred to as the first envelope A1.
- the virtual line formed by connecting the tips of the plurality of second electrode fingers 19 is referred to as the second envelope A2.
- the first envelope A1 and the second envelope A2 extend at an angle with respect to the elastic wave propagation direction.
- the IDT electrode 7 is a tilted IDT electrode.
- the plurality of parallel arm resonators other than the parallel arm resonator P4 and the plurality of series arm resonators are also configured in the same manner as the parallel arm resonator P4. More specifically, the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators each have an inclined IDT electrode.
- the design parameters of the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators may be different depending on desired characteristics.
- the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators may have separate piezoelectric substrates. However, when the piezoelectric substrate 2 is shared as in the present embodiment, productivity can be increased.
- the ladder type filter 1 may have at least one series arm resonator.
- the IDT electrode of the series arm resonator does not have to be a tilted IDT electrode.
- the inclination angle ⁇ of the parallel arm resonator P4 is 10 °.
- the inclination angle ⁇ of the plurality of parallel arm resonators other than the parallel arm resonator P4 and the series arm resonator is 7.5 °.
- the inclination angles ⁇ of the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators are not limited to the above.
- the angle at which the first envelope A1 is inclined with respect to the elastic wave propagation direction and the second envelope A2 are elastic waves. It is the same as the angle of inclination with respect to the propagation direction.
- the feature of this embodiment is that the inclination angle ⁇ of the parallel arm resonator P4 having the lowest resonance frequency among the plurality of parallel arm resonators is the largest among the inclination angles ⁇ of the plurality of parallel arm resonators. As a result, deterioration of insertion loss due to unnecessary waves is unlikely to occur.
- This detail will be described below by comparing the present embodiment with a comparative example. In the comparative example, the inclination angles ⁇ of all the parallel arm resonators are the same.
- the ladder type filters of the first embodiment and the comparative example were prepared, and the attenuation frequency characteristics were compared.
- Table 1 shows the design parameters of the ladder type filter of the first embodiment according to the above comparison.
- the design parameters of the comparative example are the same as the design parameters of the first embodiment except that the inclination angle ⁇ of the parallel arm resonator corresponding to the parallel arm resonator P4 is 7.5 °.
- the dimension of the crossover region along the direction in which the first electrode finger and the second electrode finger extend is defined as the crossover width.
- the wavelength defined by the electrode finger pitch of the IDT electrode is ⁇ 1.
- the wavelength defined by the electrode finger pitch of the reflector is ⁇ 2.
- the symbol S1 of the elastic wave resonator in Table 1 indicates the series arm resonator S1. Other symbols also correspond to each series arm resonator or each parallel arm resonator in the ladder type filter 1.
- FIG. 4 is a diagram showing the attenuation frequency characteristics of the ladder type filter of the first embodiment and the comparative example.
- FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the tilt angle of the tilted IDT electrode and the frequency of spurious caused by the stopband response.
- the band W in FIG. 4 indicates the pass band of the ladder type filter 1.
- Arrows C1, arrow C2, arrow C3 and arrow C4 in FIG. 5 indicate spurious due to the stopband response.
- the insertion loss is improved as compared with the comparative example.
- the insertion loss is small on the high frequency side of the pass band.
- the passband is wide, unwanted waves may be located within the passband.
- the spurious caused by the stopband response is located near the antiresonance frequency, so that it is particularly likely to be located in the pass band of the ladder type filter.
- the insertion loss is deteriorated by the occurrence of such an unnecessary wave in the pass band.
- the antiresonance frequency tends to be low, and the spurious frequency due to the stopband response tends to be low. Therefore, the spurious is likely to be located in the pass band.
- the inclination angle ⁇ of the parallel arm resonator P4 having the lowest resonance frequency among the plurality of parallel arm resonators is the largest among the inclination angles ⁇ of the plurality of parallel arm resonators. big. As shown in FIG. 5, it can be seen that the larger the tilt angle ⁇ , the higher the spurious frequency due to the stopband response. The larger the tilt angle ⁇ , the farther the spurious frequency is from the antiresonance frequency to the high frequency side.
- the frequency of the spurious is increased even though the resonance frequency of the parallel arm resonator P4 is the lowest. be able to.
- the frequency at which unnecessary waves are generated can be kept away from the pass band of the ladder type filter 1. Therefore, unnecessary waves are unlikely to occur in the pass band, and deterioration of the insertion loss is unlikely to occur.
- the larger the tilt angle ⁇ the larger the spurious caused by the stopband response. Nevertheless, in the first embodiment, the deterioration of the insertion loss can be suppressed as shown in FIG. 4 by the relationship between the inclination angle ⁇ and the frequency of the spurious.
- the inclination angle ⁇ of the parallel arm resonators other than the parallel arm resonator P4 and the inclination angle ⁇ of all the series arm resonators are the same.
- the inclination angles ⁇ of each parallel arm resonator and each series arm resonator may be different from each other.
- the inclination angle ⁇ of the parallel arm resonator P4 may be the largest among all the parallel arm resonators.
- the width of the pass band of the ladder type filter 1 is preferably 100 MHz or more, and more preferably 150 MHz or more.
- the present invention is particularly suitable for such a wide passband.
- Specific examples of such a communication band include Band 40 and Band 41. As described above, Band 40 is 2300 MHz to 2400 MHz. The bandwidth of the Band 40 is 100 MHz. Band 41 is 2496 MHz to 2690 MHz. The bandwidth of the Band 41 is 194 MHz.
- circuit configuration of the ladder type filter 1 and the laminated structure of the piezoelectric substrate 2 will be described below.
- the circuit configuration of the ladder type filter 1 and the laminated structure of the piezoelectric substrate 2 are examples, and the configuration of the ladder type filter according to the present invention is not limited to this.
- the ladder type filter 1 has a first signal terminal 14 and a second signal terminal 15.
- the first signal terminal 14 is connected to the antenna.
- the first signal terminal 14 and the second signal terminal 15 may be configured as wiring or may be configured as an electrode pad.
- the series arm resonator S1 the series arm resonator S2, the series arm resonator S3, the series arm resonator S4, the series arm resonator S5, and the series arm resonator S5.
- the child S6s are connected in series with each other in this order.
- the series arm resonator S1 is located on the side of the first signal terminal 14.
- the parallel arm resonator P1 is connected between the connection point between the series arm resonator S1 and the series arm resonator S2 and the ground potential.
- the parallel arm resonator P2 is connected between the connection point between the series arm resonator S2 and the series arm resonator S3 and the ground potential.
- the parallel arm resonator P3 is connected between the connection point between the series arm resonator S4 and the series arm resonator S5 and the ground potential.
- the parallel arm resonator P4 is connected between the connection point between the series arm resonator S5 and the series arm resonator S6 and the ground potential.
- the parallel arm resonator P4 having the lowest resonance frequency and the largest inclination angle ⁇ is preferably a resonator that is not arranged on the first signal terminal 14 side.
- the parallel arm resonator P4 is preferably connected to the first signal terminal 14 via at least one series arm resonator. It is more preferable that the parallel arm resonator P4 is a parallel arm resonator other than the parallel arm resonator arranged on the first signal terminal 14 side among the plurality of parallel arm resonators. Alternatively, it is more preferable that the parallel arm resonator P4 is arranged on a parallel arm other than the parallel arm arranged on the first signal terminal 14 side among the plurality of parallel arms. As a result, spurious caused by the stopband response is unlikely to affect the filter characteristics of the other filter device when it is commonly connected to the antenna or the like with another filter device.
- the piezoelectric substrate 2 has a support substrate 3, a hypersonic film 4 as a hypersonic material layer, a low sound velocity film 5, and a piezoelectric layer 6.
- a hypersonic film 4 is provided on the support substrate 3.
- a low sound velocity film 5 is provided on the high sound velocity film 4.
- the piezoelectric layer 6 is provided on the low sound velocity film 5.
- the IDT electrode 7 is provided on the piezoelectric layer 6.
- the material of the piezoelectric layer 6 for example, lithium tantalate, lithium niobate, zinc oxide, aluminum nitride, quartz, PZT (lead zirconate titanate) or the like can be used.
- the low sound velocity film 5 is a relatively low sound velocity film. More specifically, the sound velocity of the bulk wave propagating in the bass velocity film 5 is lower than the sound velocity of the bulk wave propagating in the piezoelectric layer 6.
- the material of the low sound velocity film 5 for example, glass, silicon oxide, silicon nitride, lithium oxide, tantalum pentoxide, or a material containing silicon oxide plus fluorine, carbon, or boron as a main component is used. Can be done.
- the hypersonic material layer is the hypersonic film 4.
- the hypersonic material layer is a relatively hypersonic layer. More specifically, the sound velocity of the bulk wave propagating in the hypersonic material layer is higher than the sound velocity of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 6.
- High-pitched material layers include, for example, silicon, aluminum oxide, silicon carbide, silicon oxynitride, sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, zirconia, cozilite, mulite, steatite, forsterite, magnesia, etc.
- a medium containing the above-mentioned material as a main component such as a DLC (diamond-like carbon) film or diamond, can be used.
- Examples of the material of the support substrate 3 include piezoelectric materials such as aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, and crystal, alumina, sapphire, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mulite, and steer.
- Various ceramics such as tight and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors or resins such as gallium nitride can be used.
- the piezoelectric substrate 2 has a structure in which a high sound velocity film 4, a low sound velocity film 5 and a piezoelectric layer 6 as a high sound velocity material layer are laminated in this order. Thereby, the energy of the elastic wave can be effectively confined on the piezoelectric layer 6 side.
- the piezoelectric substrate 2 preferably has a hypersonic material layer and a piezoelectric layer 6.
- the frequency of spurious caused by the stopband response can be effectively increased. Therefore, deterioration of insertion loss can be suppressed more reliably.
- the piezoelectric layer 6 is indirectly provided on the high-speed film 4 via the low-speed film 5.
- the configuration of the piezoelectric substrate 2 is not limited to the above.
- the first to third modifications of the first embodiment in which only the configuration of the piezoelectric substrate is different from that of the first embodiment, will be shown. Also in the first to third modifications, deterioration of the insertion loss can be suppressed as in the first embodiment. In addition, the energy of elastic waves can be effectively confined to the piezoelectric layer 6 side.
- the piezoelectric substrate 22A has a support substrate 3, a hypersonic film 4, and a piezoelectric layer 6.
- the piezoelectric layer 6 is directly provided on the hypersonic film 4 as the hypersonic material layer.
- the hypersonic material layer is the hypersonic support substrate 24.
- the piezoelectric substrate 22B has a high sound velocity support substrate 24, a low sound velocity film 5, and a piezoelectric layer 6.
- the hypersonic film 5 is provided on the hypersonic support substrate 24.
- the piezoelectric substrate 22C has a hypersonic support substrate 24 and a piezoelectric layer 6.
- the piezoelectric layer 6 is directly provided on the hypersonic support substrate 24 as the hypersonic material layer.
- the IDT electrodes of the plurality of series arm resonators are inclined IDT electrodes.
- the virtual line formed by connecting the tips of the plurality of first electrode fingers is defined as the third envelope, and the plurality of second electrode fingers are connected.
- the virtual line formed by connecting the tips is referred to as a fourth envelope.
- the third envelope and the fourth envelope extend at an angle with respect to the elastic wave propagation direction.
- the IDT electrode of the series arm resonator does not have to be a tilted IDT electrode.
- the third envelope A23 and the fourth envelope A24 in the IDT electrode 27 extend in parallel with the elastic wave propagation direction.
- one series arm resonator is shown in FIG. 9, in this modification, the inclination angle ⁇ is 0 ° in all the series arm resonators. Also in this case, as in the first embodiment, the deterioration of the insertion loss due to the unnecessary wave is unlikely to occur.
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Abstract
不要波による挿入損失の劣化が生じ難い、ラダー型フィルタを提供する。 本発明に係るラダー型フィルタは、圧電性基板２と、ＩＤＴ電極をそれぞれ有する直列腕共振子及び複数の並列腕共振子とを備える。複数のＩＤＴ電極は、それぞれ、第１，第２のバスバー及び複数の第１，第２の電極指を有する。複数の並列腕共振子のそれぞれのＩＤＴ電極７において、複数の第１の電極指１８の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線Ａ１と、複数の第２の電極指１９の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線Ａ２とは、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。第１の包絡線Ａ１が弾性波伝搬方向に対して傾斜している角度を傾斜角度θとしたときに、複数の並列腕共振子のうち最も共振周波数が低い並列腕共振子Ｐ４の傾斜角度θが、複数の並列腕共振子の傾斜角度θのうち最も大きい。
Description
本発明は、ラダー型フィルタに関する。
従来、圧電体層を伝搬する弾性波を利用した弾性波共振子が知られている。このような弾性波共振子は、ラダー型フィルタなどに用いられる。
例えば、下記の特許文献１では、複数の弾性波共振子を有する弾性波フィルタ装置が開示されている。複数の弾性波共振子は、直列腕共振子または並列腕共振子として用いられている。それぞれの弾性波共振子は、圧電薄膜上に設けられている傾斜型ＩＤＴ電極を有する。直列腕共振子の傾斜型ＩＤＴ電極における傾斜角度と、並列腕共振子の傾斜型ＩＤＴ電極における傾斜角度とが異ならされている。
しかしながら、特許文献１に記載のような弾性波フィルタ装置を、通過帯域の幅が広いフィルタ装置に用いた場合には、並列腕共振子において生じる不要波が、通過帯域内に位置する場合がある。そのため、挿入損失が劣化するおそれがある。
本発明の目的は、不要波による挿入損失の劣化が生じ難い、ラダー型フィルタを提供することにある。
本発明に係るラダー型フィルタは、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極をそれぞれ有する、直列腕共振子及び複数の並列腕共振子とを備え、複数の前記ＩＤＴ電極が、それぞれ、対向し合う第１のバスバー及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指と間挿し合っている複数の第２の電極指とを有し、前記複数の並列腕共振子のそれぞれの前記ＩＤＴ電極において、前記複数の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記複数の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記ＩＤＴ電極の前記第１の包絡線が弾性波伝搬方向に対して傾斜している角度を傾斜角度としたときに、前記複数の並列腕共振子のうち最も共振周波数が低い並列腕共振子の前記傾斜角度が、前記複数の並列腕共振子の前記傾斜角度のうち最も大きい。
本発明に係るラダー型フィルタによれば、不要波による挿入損失の劣化が生じ難い。
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。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るラダー型フィルタの回路図である。
ラダー型フィルタ１は複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有する。より具体的には、複数の直列腕共振子は、直列腕共振子Ｓ１、直列腕共振子Ｓ２、直列腕共振子Ｓ３、直列腕共振子Ｓ４、直列腕共振子Ｓ５及び直列腕共振子Ｓ６を含む。複数の並列腕共振子は、並列腕共振子Ｐ１、並列腕共振子Ｐ２、並列腕共振子Ｐ３及び並列腕共振子Ｐ４を含む。複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は、それぞれ弾性波共振子である。ラダー型フィルタ１は、Ｂａｎｄ４０のフィルタである。より具体的には、ラダー型フィルタ１の通過帯域は、２３００ＭＨｚ～２４００ＭＨｚである。もっとも、ラダー型フィルタ１の通過帯域は上記に限定されない。
本実施形態においては、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は、圧電性基板を共有している。さらに、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は、ＩＤＴ電極をそれぞれ有する。以下において、直列腕共振子及び並列腕共振子の具体的な構成を説明する。
図２は、第１の実施形態における並列腕共振子の正面断面図である。図３は、第１の実施形態における並列腕共振子の平面図である。なお、図２は、図３中のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。図３中における二点鎖線Ｂは、弾性波伝搬方向と平行な方向を示す線である。図３においては、共振子に接続された配線は省略されている。図３以外の平面図においても同様である。
図２に示すように、圧電性基板２は、圧電体層６を含む積層基板である。圧電性基板２上にＩＤＴ電極７が設けられている。ＩＤＴ電極７に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。圧電性基板２上におけるＩＤＴ電極７の弾性波伝搬方向両側には、一対の反射器８及び反射器９が設けられている。ＩＤＴ電極７、反射器８及び反射器９は積層金属膜からなっていてもよく、あるいは、単層の金属膜からなっていてもよい。
図３に示すように、ＩＤＴ電極７は、第１のバスバー１６及び第２のバスバー１７並びに複数の第１の電極指１８及び複数の第２の電極指１９を有する。第１のバスバー１６及び第２のバスバー１７は対向し合っている。複数の第１の電極指１８の一端は、それぞれ第１のバスバー１６に接続されている。複数の第２の電極指１９の一端は、それぞれ第２のバスバー１７に接続されている。複数の第１の電極指１８及び複数の第２の電極指１９は、互いに間挿し合っている。ＩＤＴ電極７は交叉領域を有する。交叉領域は、弾性波伝搬方向において、隣り合う第１の電極指１８及び第２の電極指１９が重なり合っている領域である。
ここで、複数の第１の電極指１８の先端を結ぶことにより形成される仮想線を第１の包絡線Ａ１とする。複数の第２の電極指１９の先端を結ぶことにより形成される仮想線を第２の包絡線Ａ２とする。第１の包絡線Ａ１及び第２の包絡線Ａ２は、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。このように、ＩＤＴ電極７は傾斜型ＩＤＴ電極である。
本実施形態においては、並列腕共振子Ｐ４以外の複数の並列腕共振子、及び複数の直列腕共振子も、並列腕共振子Ｐ４と同様に構成されている。より具体的には、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は、傾斜型ＩＤＴ電極をそれぞれ有する。なお、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子の設計パラメータは、所望の特性に応じてそれぞれ異なっていてもよい。複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は別々の圧電性基板を有していてもよい。もっとも、本実施形態のように、圧電性基板２が共有されている場合には、生産性を高めることができる。ラダー型フィルタ１は、直列腕共振子を少なくとも１つ有していればよい。直列腕共振子のＩＤＴ電極は、傾斜型ＩＤＴ電極ではなくともよい。
ＩＤＴ電極７の第１の包絡線Ａ１が弾性波伝搬方向に対して傾斜している角度を傾斜角度θとしたときに、並列腕共振子Ｐ４の傾斜角度θは１０°である。一方で、並列腕共振子Ｐ４以外の複数の並列腕共振子、及び直列腕共振子の傾斜角度θは、７．５°である。もっとも、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子の傾斜角度θは上記に限定されない。
なお、本実施形態の各直列腕共振子及び各並列腕共振子においては、第１の包絡線Ａ１が弾性波伝搬方向に対して傾斜している角度と、第２の包絡線Ａ２が弾性波伝搬方向に対して傾斜している角度とは同じである。
本実施形態の特徴は、複数の並列腕共振子のうち最も共振周波数が低い並列腕共振子Ｐ４の傾斜角度θが、複数の並列腕共振子の傾斜角度θのうち最も大きいことにある。それによって、不要波による挿入損失の劣化が生じ難い。この詳細を、本実施形態と比較例とを比較することにより、以下において説明する。なお、比較例においては、全ての並列腕共振子の傾斜角度θは同じである。
第１の実施形態及び比較例のラダー型フィルタを用意し、減衰量周波数特性を比較した。上記比較に係る第１の実施形態のラダー型フィルタにおける設計パラメータは、表１の通りである。なお、比較例の設計パラメータは、並列腕共振子Ｐ４に相当する並列腕共振子の傾斜角度θが７．５°である点以外においては、第１の実施形態の設計パラメータと同じである。ここで、交叉領域の、第１の電極指及び第２の電極指が延びる方向に沿う寸法を交叉幅とする。ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλ１とする。反射器の電極指ピッチにより規定される波長をλ２とする。表１中の弾性波共振子の符号Ｓ１は、直列腕共振子Ｓ１を示す。他の符号も、ラダー型フィルタ１における各直列腕共振子または各並列腕共振子に対応している。
図４は、第１の実施形態及び比較例のラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図５は、傾斜型ＩＤＴ電極の傾斜角度と、ストップバンドレスポンスに起因するスプリアスの周波数との関係を示す図である。図４中の帯域Ｗは、ラダー型フィルタ１の通過帯域を示す。図５中の矢印Ｃ１、矢印Ｃ２、矢印Ｃ３及び矢印Ｃ４は、ストップバンドレスポンスに起因するスプリアスを示す。
図４に示すように、第１の実施形態においては、比較例よりも挿入損失が改善されていることがわかる。特に、第１の実施形態においては、通過帯域の高域側において挿入損失が小さくなっている。
通過帯域が広い場合には、不要波が通過帯域内に位置することがある。例えば、ストップバンドレスポンスに起因するスプリアスは、反共振周波数付近に位置するため、ラダー型フィルタの通過帯域内に特に位置し易い。比較例においては、このような不要波が通過帯域内において生じることにより、挿入損失が劣化している。なお、共振周波数が低い並列腕共振子においては、反共振周波数も低くなり易く、かつストップバンドレスポンスに起因するスプリアスの周波数も低くなり易い。そのため、該スプリアスが通過帯域内に位置し易い。
これに対して、第１の実施形態においては、複数の並列腕共振子のうち最も共振周波数が低い並列腕共振子Ｐ４の傾斜角度θが、複数の並列腕共振子の傾斜角度θのうち最も大きい。図５に示すように、傾斜角度θが大きいほど、ストップバンドレスポンスに起因するスプリアスの周波数が高くなっていることがわかる。傾斜角度θが大きいほど、反共振周波数から該スプリアスの周波数が高域側に離れている。ラダー型フィルタ１では、複数の並列腕共振子において並列腕共振子Ｐ４の傾斜角度θが最も大きいため、並列腕共振子Ｐ４の共振周波数が最も低いにも関わらず、上記スプリアスの周波数を高くすることができる。それによって、ラダー型フィルタ１の通過帯域から不要波が生じる周波数を遠ざけることができる。従って、通過帯域内に不要波が生じ難く、挿入損失の劣化が生じ難い。
図５に示すように、傾斜角度θが大きいほど、ストップバンドレスポンスに起因するスプリアスは大きい。これにも関わらず、第１の実施形態においては、傾斜角度θと上記スプリアスの周波数との関係によって、図４に示すように、挿入損失の劣化を抑制することができている。
なお、ラダー型フィルタ１では、並列腕共振子Ｐ４以外の並列腕共振子の傾斜角度θと、全ての直列腕共振子の傾斜角度θとは同じである。もっとも、各並列腕共振子及び各直列腕共振子の傾斜角度θは互いに異なっていてもよい。並列腕共振子Ｐ４の傾斜角度θが、全ての並列腕共振子において最も大きければよい。
ラダー型フィルタ１の通過帯域の広さは、１００ＭＨｚ以上であることが好ましく、１５０ＭＨｚ以上であることがより好ましい。このような広い通過帯域の場合には、本発明が特に好適である。なお、このような通信バンドとしては、具体的には、例えば、Ｂａｎｄ４０やＢａｎｄ４１などを挙げることができる。上記のようにＢａｎｄ４０は、２３００ＭＨｚ～２４００ＭＨｚである。Ｂａｎｄ４０の帯域の広さは１００ＭＨｚである。Ｂａｎｄ４１は、２４９６ＭＨｚ～２６９０ＭＨｚである。Ｂａｎｄ４１の帯域の広さは１９４ＭＨｚである。
以下において、ラダー型フィルタ１の回路構成及び上記圧電性基板２の積層構造の詳細を説明する。もっとも、ラダー型フィルタ１の回路構成及び圧電性基板２の積層構造は一例であって、本発明に係るラダー型フィルタの構成はこれに限定されるものではない。
図１に示すように、ラダー型フィルタ１は、第１の信号端子１４及び第２の信号端子１５を有する。本実施形態では、第１の信号端子１４はアンテナに接続される。第１の信号端子１４及び第２の信号端子１５は、配線として構成されていてもよく、あるいは、電極パッドとして構成されていてもよい。第１の信号端子１４及び第２の信号端子１５の間に、直列腕共振子Ｓ１、直列腕共振子Ｓ２、直列腕共振子Ｓ３、直列腕共振子Ｓ４、直列腕共振子Ｓ５及び直列腕共振子Ｓ６が、この順序において、互いに直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ１が最も第１の信号端子１４側に位置する。
直列腕共振子Ｓ１及び直列腕共振子Ｓ２の間の接続点と、グラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ１が接続されている。直列腕共振子Ｓ２及び直列腕共振子Ｓ３の間の接続点と、グラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ２が接続されている。直列腕共振子Ｓ４及び直列腕共振子Ｓ５の間の接続点と、グラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ３が接続されている。直列腕共振子Ｓ５及び直列腕共振子Ｓ６の間の接続点と、グラウンド電位との間に並列腕共振子Ｐ４が接続されている。
本実施形態のように、最も共振周波数が低く、かつ最も傾斜角度θが大きい並列腕共振子Ｐ４は、最も第１の信号端子１４側に配置されていない共振子であることが好ましい。具体的には、並列腕共振子Ｐ４は、少なくとも１つの直列腕共振子を介して第１の信号端子１４に接続されていることが好ましい。並列腕共振子Ｐ４は、複数の並列腕共振子のうち、最も第１の信号端子１４側に配置された並列腕共振子以外の並列腕共振子であることがより好ましい。あるいは、複数の並列腕のうち、最も第１の信号端子１４側に配置された並列腕以外の並列腕に、並列腕共振子Ｐ４が配置されていることがより好ましい。それによって、他のフィルタ装置とアンテナなどに共通接続された場合において、ストップバンドレスポンスに起因するスプリアスが、他のフィルタ装置のフィルタ特性に影響を与え難い。
図２に示すように、圧電性基板２は、支持基板３と、高音速材料層としての高音速膜４と、低音速膜５と、圧電体層６とを有する。支持基板３上に高音速膜４が設けられている。高音速膜４上に低音速膜５が設けられている。低音速膜５上に圧電体層６が設けられている。圧電体層６上にＩＤＴ電極７が設けられている。
圧電体層６の材料としては、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、水晶、またはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などを用いることができる。
低音速膜５は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜５を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬するバルク波の音速よりも低い。低音速膜５の材料としては、例えば、ガラス、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化リチウム、五酸化タンタル、または、酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料を用いることができる。
本実施形態では、高音速材料層は高音速膜４である。高音速材料層は相対的に高音速な層である。より具体的には、高音速材料層を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも高い。高音速材料層には、例えば、シリコン、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることができる。
支持基板３の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、サファイア、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体または樹脂などを用いることができる。
本実施形態においては、圧電性基板２が、高音速材料層としての高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序において積層された構造を有する。それによって、弾性波のエネルギーを圧電体層６側に効果的に閉じ込めることができる。
圧電性基板２は、上記のように、高音速材料層及び圧電体層６を有することが好ましい。この場合には、ＩＤＴ電極７の傾斜角度θを大きくすることにより、ストップバンドレスポンスに起因するスプリアスの周波数を効果的に高くすることができる。よって、挿入損失の劣化をより確実に抑制することができる。
第１の実施形態の圧電性基板２においては、高音速膜４上に、低音速膜５を介して間接的に圧電体層６が設けられている。もっとも、圧電性基板２の構成は上記に限定されない。以下において、圧電性基板の構成のみが第１の実施形態と異なる、第１の実施形態の第１～第３の変形例を示す。第１～第３の変形例においても、第１の実施形態と同様に、挿入損失の劣化を抑制することができる。加えて、弾性波のエネルギーを圧電体層６側に効果的に閉じ込めることができる。
図６に示す第１の変形例においては、圧電性基板２２Ａは、支持基板３と、高音速膜４と、圧電体層６とを有する。本変形例においては、高音速材料層としての高音速膜４上に、直接的に圧電体層６が設けられている。
図７に示す第２の変形例においては、高音速材料層は高音速支持基板２４である。圧電性基板２２Ｂは、高音速支持基板２４と、低音速膜５と、圧電体層６とを有する。高音速支持基板２４上に低音速膜５が設けられている。
図８に示す第３の変形例においては、圧電性基板２２Ｃは、高音速支持基板２４と、圧電体層６とを有する。本変形例においては、高音速材料層としての高音速支持基板２４上に、直接的に圧電体層６が設けられている。
上記のように、第１の実施形態では、複数の直列腕共振子のＩＤＴ電極は、傾斜型ＩＤＴ電極である。ここで、複数の直列腕共振子のそれぞれのＩＤＴ電極において、複数の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線を第３の包絡線とし、複数の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線を第４の包絡線とする。第３の包絡線及び第４の包絡線は、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。もっとも、直列腕共振子のＩＤＴ電極は傾斜型ＩＤＴ電極ではなくともよい。図９に示す第１の実施形態の第４の変形例においては、ＩＤＴ電極２７における第３の包絡線Ａ２３及び第４の包絡線Ａ２４は、弾性波伝搬方向と平行に延びている。図９においては１つの直列腕共振子を示すが、本変形例においては、全ての直列腕共振子において、傾斜角度θは０°である。この場合においても、第１の実施形態と同様に、不要波による挿入損失の劣化が生じ難い。
１…ラダー型フィルタ
２…圧電性基板
３…支持基板
４…高音速膜
５…低音速膜
６…圧電体層
７…ＩＤＴ電極
８，９…反射器
１４，１５…第１，第２の信号端子
１６，１７…第１，第２のバスバー
１８，１９…第１，第２の電極指
２２Ａ～２２Ｃ…圧電性基板
２４…高音速支持基板
２７…ＩＤＴ電極
Ｐ１～Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１～Ｓ６…直列腕共振子
２…圧電性基板
３…支持基板
４…高音速膜
５…低音速膜
６…圧電体層
７…ＩＤＴ電極
８，９…反射器
１４，１５…第１，第２の信号端子
１６，１７…第１，第２のバスバー
１８，１９…第１，第２の電極指
２２Ａ～２２Ｃ…圧電性基板
２４…高音速支持基板
２７…ＩＤＴ電極
Ｐ１～Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１～Ｓ６…直列腕共振子
Claims (7)
- 圧電性基板と、
前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極をそれぞれ有する、直列腕共振子及び複数の並列腕共振子と、
を備え、
複数の前記ＩＤＴ電極が、それぞれ、対向し合う第１のバスバー及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指と間挿し合っている複数の第２の電極指と、を有し、
前記複数の並列腕共振子のそれぞれの前記ＩＤＴ電極において、前記複数の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記複数の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、
前記ＩＤＴ電極の前記第１の包絡線が弾性波伝搬方向に対して傾斜している角度を傾斜角度としたときに、前記複数の並列腕共振子のうち最も共振周波数が低い並列腕共振子の前記傾斜角度が、前記複数の並列腕共振子の前記傾斜角度のうち最も大きい、ラダー型フィルタ。 - 各前記並列腕共振子における前記ＩＤＴ電極において、前記第１の包絡線が弾性波伝搬方向に対して傾斜している角度と、前記第２の包絡線が弾性波伝搬方向に対して傾斜している角度とが同じである、請求項１に記載のラダー型フィルタ。
- 前記直列腕共振子の前記ＩＤＴ電極において、前記複数の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第３の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記複数の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第４の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている、請求項１または２に記載のラダー型フィルタ。
- 前記圧電性基板が、高音速材料層と、前記高音速材料層上に直接的または間接的に設けられている圧電体層と、を有し、
前記高音速材料層を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高い、請求項１～３のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。 - 前記圧電性基板が、前記高音速材料層と前記圧電体層との間に設けられている、低音速膜を有し、
前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも低い、請求項４に記載のラダー型フィルタ。 - 前記高音速材料層が高音速支持基板である、請求項４または５に記載のラダー型フィルタ。
- 前記圧電性基板が支持基板を有し、
前記高音速材料層が、前記支持基板上に設けられている高音速膜である、請求項４または５に記載のラダー型フィルタ。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21845190 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21845190 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |