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JP2003069384A - 縦結合共振子型弾性表面波フィルタ、およびそれを用いた通信機装置 - Google Patents

縦結合共振子型弾性表面波フィルタ、およびそれを用いた通信機装置

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JP2003069384A
JP2003069384A JP2002112263A JP2002112263A JP2003069384A JP 2003069384 A JP2003069384 A JP 2003069384A JP 2002112263 A JP2002112263 A JP 2002112263A JP 2002112263 A JP2002112263 A JP 2002112263A JP 2003069384 A JP2003069384 A JP 2003069384A
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Japan
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surface acoustic
acoustic wave
wave filter
type surface
resonator type
Prior art date
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Katsuhiro Nako
克裕 名古
Yuichi Takamine
裕一 高峰
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】トランスバーサルレスポンスを従来の弾性表面
波フィルタよりも大幅に低減することができる縦結合共
振子型弾性表面波フィルタを提供する。 【解決手段】圧電基板と、圧電基板上に弾性表面波の伝
搬方向に沿って並べて形成された少なくとも2つのID
Tとを有する弾性表面波フィルタにおいて、これらのI
DTのうち少なくとも1つのIDTにおいて、メタライ
ゼーションレシオが、そのIDTの他の電極指のメタラ
イゼーションレシオと異なる電極指を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、縦結合共振子型弾
性表面波フィルタおよびそれを用いた通信機装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話機などの通信機装置に
は、加入者の増加やサービスの多様化に伴い、送信側周
波数帯と受信側周波数帯の近いものがある。また通信機
装置によっては、別の通信機装置との干渉を防ぐため
に、通過帯域のごく近傍に一定以上の減衰量を必要とす
ることがある。そのため、携帯電話機のRF段のバンド
パスフィルタとして広く用いられている弾性表面波フィ
ルタにも、通過帯域のごく近傍の減衰量を一定以上に大
きくする要求が強くなっている。
【0003】一方、弾性表面波フィルタに対して、部品
点数削減を目的に、平衡−不平衡信号変換機能、いわゆ
るバランの機能を持たせる要求が強くなってきている。
このような平衡−不平衡信号変換機能を有する縦結合共
振子型弾性表面波フィルタが、例えば特開平5−267
990号公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の縦結合共振子型弾性表面波フィルタでは、
通過帯域よりも高域側にトランスバーサルレスポンスと
呼ばれる肩特性の劣化(周波数特性の急峻さの劣化)が
現われてしまう。そのため、PCS(Personal
Communication System)方式の通
信機装置などで要求される通過帯域よりも高域側での減
衰量が十分大きく取れないという問題があった。この問
題を解決するために、通過帯域よりも高域側の減衰量を
大きくしたフィルタとして、例えば特開平10−126
212号公報に開示されている梯子型の弾性表面波フィ
ルタが挙げられる。しかし、この梯子型弾性表面波フィ
ルタでは平衡−不平衡信号変換機能を構成できないとい
う問題がある。すなわち従来の技術では、通過帯域より
も高域側の減衰量が十分で、かつ平衡−不平衡信号変換
機能を有する弾性表面波フィルタを構成することが困難
であった。
【0005】本発明の縦結合共振子型弾性表面波フィル
タは、上述の問題を鑑みてなされたものであり、トラン
スバーサルレスポンスを従来の弾性表面波フィルタより
も大幅に低減し、かつ、平衡−不平衡信号変換機能も持
たせることができる縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基板と、圧電基板
上に弾性表面波の伝搬方向に沿って並べて形成された少
なくとも2つのIDT(インターディジタル・トランス
デューサ)とを有する弾性表面波フィルタにおいて、I
DTのうち少なくとも1つのIDTにおいて、メタライ
ゼーションレシオが、そのIDTの他の電極指のメタラ
イゼーションレシオと異なる電極指を設けたことを特徴
としている。
【0007】また、本発明の特定的な局面では、前記I
DTのうち互いに隣り合うIDTの少なくとも一方のI
DTにおいて、メタライゼーションレシオが、そのID
Tの他の電極指のメタライゼーションレシオと異なる電
極指を、前記IDTの隣接部分から該IDTの1/4程
度までの領域に設けたことを特徴としている。
【0008】また、本発明の特定的な局面では、IDT
のうち少なくとも1つのIDTにおいて、電極指のメタ
ライゼーションレシオを弾性表面波の伝搬方向に連続的
に変化させたことを特徴としている。
【0009】これにより、トランスバーサルレスポンス
を低減し、通過帯域高域側の減衰量が大きい縦結合共振
子型弾性表面波フィルタを得ることができる。その際、
電極指のメタライゼーションレシオを弾性表面波の伝搬
方向に連続的に変化させることで、通過帯域内の挿入損
失を大きくすることなく本発明の効果を得ることができ
る。
【0010】さらに、本発明のさらに別の発明は、請求
項1から請求項3に記載の縦結合共振子型弾性表面波フ
ィルタを搭載したことを特徴とする通信機装置である。
【0011】本発明の縦結合共振子型弾性表面波フィル
タを通信機装置に用いることで、通信品質が良く、信頼
性の高い通信機装置を得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例である縦結
合共振子型弾性表面波フィルタを、図1から図12に基
づいて説明する。
【0013】図1(a)は第1実施例の構成を示すもの
である。この第1実施例はEGSM−Rx用フィルタの
例である。なお、以後の第2実施例から第7実施例にお
いても、EGSM−Rx用フィルタを例にとって説明す
ることとする。第1実施例の縦結合共振子型弾性表面波
フィルタ101は、圧電基板である40±5゜Ycut
X伝搬LiTaO3基板100上にAl電極からなるI
DTおよびリフレクタが形成されたものである。具体的
な縦結合共振子型弾性表面波フィルタ101の構成は、
アース端子204に接続された電極指群と、信号端子2
05に接続された電極指群とが対向し、弾性表面波の伝
搬方向に沿って並べられた3つのIDT102,10
3,104と、IDT102,103,104を挟み込
むように配置された2つのリフレクタ105,106と
からなっている。なお、IDT102とIDT104と
は共通の信号端子205に並列接続されている。
【0014】また、図1(a)に示すように、IDT1
03とIDT102が隣り合う箇所の数本の電極指、お
よびIDT103とIDT104が隣り合う箇所の数本
の電極指が、IDTの他の部分よりピッチが小さい、狭
ピッチ電極指となっている。なお、図1(a)では図を
簡潔にするために電極指の本数を少なく示している。
【0015】また、第1実施例の縦結合共振子型弾性表
面波フィルタ101は、各IDTのメタライゼーション
レシオを変化させている。
【0016】ここで、メタライゼーションレシオとは、
図1(b)に示すように、IDTの電極指の幅をd1、
電極指のギャップの幅をd2としたときに、d=d1/
(d1+d2)で表される値dのことである。
【0017】図2は第1実施例の縦結合共振子型弾性表
面波フィルタの各IDTのメタライゼーションレシオの
変化を示すグラフである。第1実施例の縦結合共振子型
弾性表面波フィルタ101は、各IDT102,10
3,104の電極指のメタライゼーションレシオが、図
2に示されるように0.54から0.73の範囲で連続
的に変化していることに特徴を有する。具体的には、I
DT102については、左端から右方向に電極指のメタ
ライゼーションレシオを0.54から0.73に連続的
に変化させている。また、IDT103については、I
DT103の左端から右方向に中央部までは、0.73
から0.54に連続的に変化させ、IDT103の中央
部から右端までは、0.54から0.73に連続的に変
化させている。さらに、IDT104については、左端
から右方向に電極指のメタライゼーションレシオを0.
73から0.54に連続的に変化させている。
【0018】縦結合共振子型弾性表面波フィルタ101
のその他の詳細な構成は、狭ピッチ電極指のピッチで決
まる波長をλI2、その他の電極指のピッチで決まる波
長をλI1とすると、以下の通りである。 交叉幅W:47.7λI1 IDT102の電極指本数:27本(その内、右から4
本は狭ピッチ電極指である。) IDT103の電極指本数:35本(その内、左から4
本、右から4本は狭ピッチ電極指である。) IDT104の電極指本数:27本(その内、左から4
本は狭ピッチ電極指である) IDT波長λI1:4.19μm、λI2:3.86μ
m リフレクタ105,106の波長λR:ともに4.26
μm リフレクタ105,106の本数:ともに120本 IDT−IDT間隔(図1(a)の109,110):
0.50λI2 IDT−リフレクタ間隔:0.52λR リフレクタのメタライゼーションレシオ:0.55 電極膜厚:0.08λI1 図3に、第1実施例の周波数−振幅特性を示す。比較と
して、図1(a)の構成において、IDTのメタライゼ
ーションレシオを0.73と一定にした従来の構成の縦
結合共振子型弾性表面波フィルタを用い、この縦結合共
振子型弾性表面波フィルタの周波数−振幅特性を、図4
に示す。なお、従来の構成の縦結合共振子型弾性表面波
フィルタの詳細な構成は、上記に示した第1実施例と同
様であるが、インピーダンス整合を取るために、交叉幅
が実施例1の47.7λI1から35.8λI1に変更
されている点において異なる。
【0019】図3と図4を比較すると、第1実施例では
通過帯域高域側の990〜1020MHz(図3、図4
において斜線部分)における減衰量が、図4に示す従来
の構成に対して、約4dB改善している。これは、ID
T内の電極指のメタライゼーションレシオを連続的に変
化させることで、トランスバーサルレスポンスが低減さ
れたためである。さらに本実施例では、スルーレベルか
ら4dBにおける通過帯域幅が、従来例より約0.5M
Hz広くなるという効果も得られている。このように、
IDT内の電極指のメタライゼーションレシオを、弾性
表面波の伝搬方向に連続的に変化させることで、トラン
スバーサルレスポンスが低減され、通過帯域高域側近傍
の減衰量が改善された、縦結合共振子型弾性表面波フィ
ルタを得ることができる。
【0020】第1実施例では、IDT102,103,
104の全てのIDTにおいて、電極指のメタライゼー
ションレシオを連続的に変化させたが、電極指のメタラ
イゼーションレシオを変化させるのは、全てのIDTに
おいてでなくても同様な効果を得ることができる。
【0021】図5は、第2実施例の縦結合共振子型弾性
表面波フィルタの各IDTのメタライゼーションレシオ
の変化を示すグラフである。
【0022】図5に示すように、第2実施例では、ID
T103のメタライゼーションレシオは変化させずに、
IDT102、104の電極指のメタライゼーションレ
シオを連続的に変化させた。具体的には、IDT102
については、左端から右方向に電極指のメタライゼーシ
ョンレシオを0.54から0.73に連続的に変化させ
ている。また、IDT104については、左端から右方
向に電極指のメタライゼーションレシオを0.73から
0.54に連続的に変化させている。なお、IDT10
3のメタライゼーションレシオは、0.73で一定であ
る。このとき、メタライゼーションレシオの変化のさせ
方とIDTの交叉幅を40.5λI1としたこと以外
は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタの構成は、第1
実施例と同様である。
【0023】この第2実施例の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタの周波数−振幅特性を図6に示す。この第2
実施例では、従来の構成と比べて通過帯域高域側の99
0〜1020MHz(図6において斜線部分)における
減衰量が改善されている。さらにスルーレベルから4d
Bにおける通過帯域幅が、従来の構成より約2MHz広
くなっている。このように、電極指のメタライゼーショ
ンレシオを変化させるのは、全てのIDTでなくても第
1実施例と同様な効果を得ることができる。
【0024】また、第1実施例および第2実施例では電
極指のメタライゼーションレシオを連続的に変化させて
いたが、連続的に変化させなくても本発明の効果を得る
ことができる。
【0025】図7は、第3実施例の縦結合共振子型弾性
表面波フィルタの各IDTのメタライゼーションレシオ
の変化を示すグラフである。この第3実施例では、電極
指のメタライゼーションレシオを非連続的に変化させて
いる。具体的には、IDT102,104のメタライゼ
ーションレシオは、0.73を基本とし、ほぼ2つおき
に0.54としている。なお、IDT103のメタライ
ゼーションレシオは、0.73で一定である。このと
き、メタライゼーションレシオの変化のさせ方と、ID
Tの交叉幅を40.5λI1としたこと以外は、第1実
施例および第2実施例と同様である。
【0026】また、図8は第3実施例の縦結合共振子型
弾性表面波フィルタの周波数−振幅特性を示している。
この第3実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
は、第1実施例および第2実施例の縦結合共振子型弾性
表面波フィルタほどの効果は奏しないが、従来の構成に
比べて通過帯域高域側の990〜1020MHz(図8
において斜線部分)における減衰量が改善されている。
【0027】すなわち、第3実施例においても、電極指
のメタライゼーションレシオを非連続的に変化させるこ
とで、トランスバーサルレスポンスが低減され、通過帯
域高域側近傍の減衰量が改善された、縦結合共振子型弾
性表面波フィルタを得ることができるという効果が得ら
れる。なお、電極指のメタライゼーションレシオを非連
続的に変化させた場合は、IDT内に不連続な箇所がで
きることで通過帯域内の挿入損失が大きくなるので、理
想的には第1実施例または第2実施例のように、連続的
に変化させることが望ましい。
【0028】本発明の各実施例では、IDT全体にわた
ってメタライゼーションレシオを変化させたが、電極指
のメタライゼーションレシオを変化させる箇所をIDT
が隣接する部分からIDTの1/4程度までの領域に形
成することで、トランスバーサルレスポンスを低減し、
通過帯域高域側の減衰量を大きく出来る効果が得られ
る。
【0029】本発明の各実施例では40±5゜Ycut
X伝搬LiTaO3基板を用いたが、本発明はこの基板
に限らず、例えば64〜72゜YcutX伝搬LiNb
3基板や41゜YcutX伝搬LiNbO3基板などで
も同様な効果が得られる。また、本発明では、3IDT
型縦結合共振子型弾性表面波フィルタの例で説明した
が、その他の構成でも同様な効果が得られる。例えば、
2つのIDTを用いた2IDT構成や4つ、5つ、また
はそれ以上のIDTを用いた多IDT構成、また、本発
明の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを2段直列接続
した構成でも、同様な効果が得られる。また、一端子対
弾性表面共振子を直列または並列に付加してもよい。
【0030】また、本発明の第1実施例から第3実施例
に示した縦結合共振子型弾性表面波フィルタを平衡−不
平衡信号変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フ
ィルタに応用することで、平衡−不平衡信号変換機能を
備え、通過帯域高域側近傍の減衰量が大きい縦結合共振
子型弾性表面波フィルタを得ることができる。
【0031】図9から図12にそれぞれ、平衡−不平衡
信号変換機能を有する本発明の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタの構成を示す。
【0032】図9に、第4実施例の平衡−不平衡信号変
換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示
す。第4実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ3
01は、図1(a)に示す第1実施例の縦結合共振子型
弾性表面波フィルタ101とほぼ同様の構成の縦結合共
振子型弾性表面波フィルタを、2つ並列接続して構成さ
れたものである。図9において、図1(a)と異なる点
は、右側の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの3つの
IDT(左から順に305,306,307)のうち、
IDT306の上下の向きを逆にしている点である。縦
結合共振子型弾性表面波フィルタ301は、IDT30
2,304,305,307の対向する電極指群の一方
が不平衡端子201に接続され、IDT303の対向す
る電極指群の一方が平衡端子202に接続され、IDT
306の対向する電極指群の一方が平衡端子203に接
続されて構成されたものである。
【0033】次に、図10に、第5実施例の平衡−不平
衡信号変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィ
ルタを示す。第5実施例の縦結合共振子型弾性表面波フ
ィルタ401は、図1(a)に示す第1実施例の縦結合
共振子型弾性表面波フィルタ101と同様の構成のもの
であり、3つのIDT(左から順に402,403,4
04)のうち、IDT403の電極指と平衡端子、不平
衡端子との接続に特徴がある。つまり、IDT403の
対向する電極指群の一方が平衡端子202に接続され、
IDT403の対向する電極指群の他方が平衡端子20
3に接続されている。また、IDT402,404の対
向する電極指群の一方が不平衡端子201に接続されて
構成されたものである。
【0034】次に、図11に、第6実施例の平衡−不平
衡信号変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フィ
ルタを示す。第6実施例の縦結合共振子型弾性表面波フ
ィルタ501は、基本的には図1(a)に示す第1実施
例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ101と同様の
構成である。異なる点は、3つのIDT(左から順に5
02,503,504)のうち、IDT504の上下の
向きを逆にしている点、IDT503の中央付近で、隣
あう電極指の向きを同じにした電極反転を施している点
である。この縦結合共振子型弾性表面波フィルタ501
は、IDT502,504の対向する電極指群の一方が
不平衡端子201に接続されている。また、IDT50
3のIDTの電極反転が施された箇所より左側の対向す
る電極指群の一方が平衡端子202に接続されている。
さらに、IDT503のIDTの電極反転が施された箇
所より右側の対向する電極指群の一方が平衡端子203
に接続されて構成されている。
【0035】さらに、図12に、第7実施例の平衡−不
平衡信号変換機能を有する縦結合共振子型弾性表面波フ
ィルタを示す。第7実施例の縦結合共振子型弾性表面波
フィルタ601は、基本的には図1(a)に示す第1実
施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ101と同様
の構成である。異なる点は、3つのIDT(左から順に
602,603,604)のうち、IDT604の上下
の向きを逆にしている点である。この縦結合共振子型弾
性表面波フィルタ601は、IDT602の対向する電
極指群の一方が平衡端子202に接続されている。ま
た、IDT604の対向する電極指群の一方が平衡端子
203に接続されている。さらに、IDT603の対向
する電極指群の一方が不平衡端子201に接続されて構
成されている。
【0036】以上のように、例えば第4実施例から第7
実施例に示すように、縦結合共振子型弾性表面波フィル
タに平衡−不平衡信号変換機能を備えるようにした構成
とすることにより、平衡−不平衡信号変換機能を備え、
通過帯域高域側の減衰量が大きい縦結合共振子型弾性表
面波フィルタを得ることができる。
【0037】図13は、本発明に係る縦結合共振器型弾
性表面波フィルタを搭載した通信機160の一実施例を
示す概略ブロック図である。
【0038】図13において、アンテナ161に、デュ
プレクサ162が接続されている。デュプレクサ162
と受信側ミキサ163との間に、縦結合共振子型弾性表
面波フィルタ164および増幅器165が接続されてい
る。また、デュプレクサ162と送信側のミキサ166
との間には、増幅器167および縦結合共振子型弾性表
面波フィルタ168が接続されている。このように、増
幅器165が平衡信号に対応している場合、縦結合共振
子型弾性表面波フィルタ164として本発明の構成から
なる縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いることに
より、通信品質が良く、信頼性の高い通信機装置を得る
ことができる。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、トランス
バーサルレスポンスを低減し、通過帯域高域側の減衰量
が大きい縦結合共振子型弾性表面波フィルタを得ること
ができる。その際、電極指のメタライゼーションレシオ
を弾性表面波の伝搬方向に連続的に変化させる箇所をI
DTが隣接する部分からIDTの1/4程度の領域に形
成することで、十分な効果を得ることが出来る。また、
電極指のメタライゼーションレシオを弾性表面波の伝搬
方向に連続的に変化させることで、通過帯域内の挿入損
失を大きくせずに、本発明のより良い効果を得ることが
できる。
【0040】さらに、本発明の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタを通信機装置に用いることで、通信品質が良
く、信頼性の高い通信機装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の第1実施例の縦結合共振子型弾
性表面波フィルタを示す概略図 (b)メタライゼーションレシオを説明するための図
【図2】本発明の第1実施例の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタの各IDTのメタライゼーションレシオの変
化を示すグラフ
【図3】本発明の第1実施例の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタの周波数−振幅特性を示すグラフ
【図4】従来の構成での縦結合共振子型弾性表面波フィ
ルタの周波数−振幅特性を示すグラフ
【図5】本発明の第2実施例の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタの各IDTのメタライゼーションレシオの変
化を示すグラフ
【図6】本発明の第2実施例の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタの周波数−振幅特性を示すグラフ
【図7】本発明の第3実施例の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタの各IDTのメタライゼーションレシオの変
化を示すグラフ
【図8】本発明の第3実施例の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタの周波数−振幅特性を示すグラフ
【図9】本発明の第4実施例の縦結合共振子型弾性表面
波フィルタを示す概略図
【図10】本発明の第5実施例の縦結合共振子型弾性表
面波フィルタを示す概略図
【図11】本発明の第6実施例の縦結合共振子型弾性表
面波フィルタを示す概略図
【図12】本発明の第7実施例の縦結合共振子型弾性表
面波フィルタを示す概略図
【図13】本発明の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
を搭載した通信機装置の概略ブロック図
【符号の説明】
101,301,401,501,601 縦結合共振
子型弾性表面波フィルタ 105,106 リフレクタ 201 不平衡端子 202,203 平衡端子 102,103,104,302,303,304,3
05,306,307,402,403,404,50
2,503,504,602,603,604 IDT

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板と、該圧電基板上に弾性表面波
    の伝搬方向に沿って並べて形成された少なくとも2つの
    IDTとを有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタに
    おいて、 前記IDTのうち少なくとも1つのIDTにおいて、メ
    タライゼーションレシオが、そのIDTの他の電極指の
    メタライゼーションレシオと異なる電極指を設けたこと
    を特徴とする縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
  2. 【請求項2】前記IDTのうち互いに隣り合うIDTの
    少なくとも一方のIDTにおいて、メタライゼーション
    レシオが、そのIDTの他の電極指のメタライゼーショ
    ンレシオと異なる電極指を、前記IDTの隣接部分から
    該IDTの1/4程度までの領域に設けたことを特徴と
    する請求項1に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィル
    タ。
  3. 【請求項3】前記IDTのうち少なくとも1つのIDT
    において、電極指のメタライゼーションレシオを弾性表
    面波の伝搬方向に連続的に変化させたことを特徴とする
    請求項1ないし請求項2に記載の縦結合共振子型弾性表
    面波フィルタ。
  4. 【請求項4】請求項1から請求項3に記載の縦結合共振
    子型弾性表面波フィルタを搭載したことを特徴とする通
    信機装置。
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