JPH07154200A - 共振器型弾性表面波フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通過域の損失の増大と、チップサイズの拡大
と、歩留まりの劣化を招くことなく、減衰域で十分な減
衰量を確保することができるようにする。 【構成】 弾性表面波共振器２４，２５により構成され
る１段のはしご型回路と、このはしご型回路に直列素子
として縦続接続される弾性表面波共振器２６とにより共
振器型弾性表面波フィルタが構成される。共振器２４の
共振周波数と、共振器２５の反共振周波数は同じ値に設
定されている。また、共振器２６の共振周波数と反共振
周波数は、共振器２４の共振周波数と反共振周波数より
大きい値に設定されている。これにより、はしご型回路
により得られる帯域通過特性の高域側の減衰域の減衰量
が強調された減衰特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、無線通信装
置の高周波部のフィルタとして使用される共振器型弾性
表面波フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の共振器型弾性表面波フィ
ルタ（以下、「フィルタ」という。）の構成を示す平面
図である。

【０００３】図示のフィルタは、複数の弾性表面波共振
器（以下、「共振器」という。）を、直列及び並列に交
互に縦続接続することにより、はしご型回路を形成する
ようになっている。なお、図には、１段のはしご型回路
を形成する場合を代表として示す。

【０００４】図において、１１は、フィルタリングすべ
き信号が供給される入力端子であり、１２は、フィルタ
リングされた信号が供給される出力端子である。１３
は、圧電基板であり、１４，１５は、この圧電基板１３
上に形成された共振器である。

【０００５】共振器１４は、弾性表面波を励振するすだ
れ状電極１４１と、このすだれ状電極１４１の両側に位
置し、このすだれ状電極１４１により励振された弾性表
面波を反射する反射器１４２，１４３を有する。同様
に、共振器１５も、すだれ状電極１５１と、反射器１５
２，１５３を有する。

【０００６】入力端子１１は、すだれ状電極１４１の一
端に接続され、このすだれ状電極１４１の他端は、出力
端子１２に接続されるとともに、すだれ状電極１５１を
介して接地されている。

【０００７】これにより、図３の等価回路に示すような
１段のはしご型回路が構成される。ここで、Ｚ１１は、
はしご型回路の直列素子をなす共振器１４のインピーダ
ンスであり、Ｚ１２は、同じく並列素子をなす共振器１
５のインピーダンスである。

【０００８】各共振器１４，１５の等価回路は、共振周
波数の近傍では、近似的に、図４のように表されること
が、“弾性表面波工学、電子通信学会発行、昭和５８
年”の第１９２頁に開示されている。ここで、Ｌ０は、
等価インダクタであり、Ｃ０は等価容量であり、Ｃｄは
制動容量である。なお、図４では、説明を簡単にするた
めに、損失抵抗ｒを省略してある。

【０００９】各共振器１４，１５の等価回路が図４のよ
うに表されることにより、これらののインピーダンスＺ
１１，Ｚ１２の周波数特性（以下、「インピーダンス特
性」という。）は、図５のように表される。ここで、ｆ
ｒは共振周波数であり、ｆａは反共振周波数である。こ
れらは、それぞれ、次式（１），（２）のように表され
る。

【００１０】

【数１】

【数２】 図６は、共振器１４，１５のインピーダンス特性の関係
を示す特性図である。図示の如く、直列素子をなす共振
器１４の共振周波数ｆｒ１と並列素子をなす共振器１５
の反共振周波数ｆａ２は、同じ値ｆ０に設定されてい
る。これにより、フィルタの減衰量の周波数特性（以
下、「減衰特性」という。）としては、図７に示すよう
な帯域通過特性が得られる。

【００１１】ここで、ｆ０は、通過域の中心周波数であ
り、共振器１４の共振周波数ｆｒ１と共振器１５の反共
振周波数ｆａ２で表される。また、ｆ１は、高域側の減
衰域の極の周波数であり、共振器１４の反共振周波数ｆ
ａ１で表される。さらに、ｆ２は、低域側の減衰域の極
の周波数であり、共振器１５の共振周波数ｆｒ２で表さ
れる。

【００１２】従来は、各共振器１４，１５の電気機械結
合係数ｋ² は、同じ値に設定されている。この電気機械
結合係数ｋ² は、次式（３）で表される。

【００１３】

【数３】 この式から、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａのいず
れか一方が決定されると、他方が一義的に決定されるこ
とがわかる。これにより、図７の減衰特性においては、
例えば、中心周波数ｆ０が決まると、極周波数ｆ１，ｆ
２も一義的に決定されることになる。

【００１４】なお、詳細な説明は省略するが、２段以上
のはしご型回路を構成する場合も、すべての直列素子の
共振周波数ｆｒとすべての並列素子の反共振周波数ｆａ
が、同じ値に設定される。また、すべての構成素子（直
列素子と並列素子）の電気機械結合係数ｋ² が同じ値に
設定される。

【００１５】これにより、すべての段の中心周波数ｆ０
が一致するとともに、極周波数ｆ１，ｆ２が一致する。
その結果、減衰域において、はしご型回路の段数に応じ
た減衰量を有する特性が得られる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のフィルタにおいては、すべての共振器の電気機械結
合係数ｋ² が同じ値に設定されるようになっている。

【００１７】しかしながら、このような構成では、減衰
域で大きな減衰量が要求されると、この要求に応えるこ
とが難しくなるという問題があった。

【００１８】すなわち、上述したようなフィルタを無線
通信装置に使用する場合、種々の仕様が与えられる。し
たがって、例えば、図７に斜線で示すように、高域側の
減衰域で大きな減衰量を要求される場合がある。また、
図８に斜線で示すように、低域側の減衰域で大きな減衰
量を要求される場合がある。

【００１９】このような場合、従来の共振器型弾性表面
波フィルタでは、はしご型回路の段数を増やさなけれ
ば、仕様に対処することができない。

【００２０】しかしながら、はしご型回路の段数を増や
すと、共振器の数が増え、通過域の損失が増大してしま
う。また、フィルタのチップサイズが大きくなり、歩留
りも劣化してしまう。したがって、従来のフィルタで
は、減衰域で大きな減衰量を要求されると、これに応え
ることが難しくなるわけである。

【００２１】そこで、この発明は、通過域の損失の増大
と、チップサイズの拡大と、歩留まりの劣化を招くこと
なく、減衰域で十分な減衰量を確保することができるフ
ィルタを提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、直列素子の共振周波数と並
列素子の反共振周波数が同じ値に設定されているはしご
型回路に、このはしご型回路を構成する共振器とは、共
振周波数と反共振周波数が異なる減衰量増大用共振器を
縦続接続するようにしたものである。

【００２３】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明において、減衰量増大用共振器を、直列素子と
してはしご型回路に縦続接続するようにしたものであ
る。

【００２４】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明において、減衰量増大用共振器を、並列素子と
してはしご型回路に縦続接続するようにしたものであ
る。

【００２５】さらに、請求項４に係る発明は、請求項１
に係る発明において、はしご型回路の段数を複数とする
ようにしたものである。

【００２６】

【作用】請求項１に係る発明においては、フィルタの減
衰特性は、はしご型回路の減衰特性と減衰量増大用共振
器の減衰特性を合成したものとなる。

【００２７】ここで、はしご型回路の減衰特性は、この
回路の直列素子の共振周波数と並列素子の反共振周波数
が同じ値に設定されているため、フィルタの基本特性を
なすようなものとなる。

【００２８】また、減衰量増大用共振器の減衰特性は、
この共振器がはしご型回路に縦続接続されているため、
反共振周波数あるいは共振周波数で、減衰量が最も大き
くなるようなものとなる。

【００２９】すなわち、この共振器が、請求項２に係る
発明のように、はしご型回路に直列素子として縦続接続
される場合は、この共振器の減衰特性は、その反共振周
波数で、減衰量が最も大きくなるようなものとなる。

【００３０】一方、この共振器が、請求項３に係る発明
のように、はしご型回路に並列素子として縦続接続され
る場合は、この共振器の減衰特性は、その共振周波数
で、減衰量が最も大きくなるようなものとなる。

【００３１】したがって、請求項２に係る発明において
は、減衰量増大用共振器の反共振周波数をはしご型回路
の高域側の減衰域に設定することにより、この減衰域の
減衰量を増大させることができる。

【００３２】一方、請求項３に係る発明においては、こ
の共振器の共振周波数をはしご型回路の低域側の減衰域
に設定することにより、この減衰域の減衰量を増大させ
ることができる。

【００３３】これにより、はしご型回路の段数を増やす
ことなく、減衰域の減衰量を増大させることができるの
で、通過域の損失と、チップサイズの拡大と、歩留まり
の劣化を招くことなく、従来の問題を解決することがで
きる。

【００３４】なお、請求項１に係る発明においては、は
しご型回路の段数は１段でもよく、また、請求項４に係
る発明のように複数段であってもよい。

【００３５】

【実施例】以下、図面を参照しながら、この発明の実施
例を詳細に説明する。

【００３６】図１は、この発明の第１の実施例の構成を
示す平面図である。

【００３７】図において、２１は、フィルタリングすべ
き信号が供給される入力端子であり、２２は、フィルタ
リングされた信号が供給される出力端子である。２３
は、圧電基板であり、２４，２５，２６は、この圧電基
板２３上に形成された共振器である。

【００３８】各共振器２４，２５，２６は、それぞれ、
弾性表面波を励振するすだれ状電極２４１，２５１，２
６１と、この弾性表面波を反射する反射器２４２，２４
３，２５２，２５３，２６２，２６３を有する。

【００３９】入力端子２１は、すだれ状電極２４１の一
端に接続され、このすだれ状電極２４１の他端は、すだ
れ状電極２５１を介して接地されるとともに、すだれ状
電極２６１を介して出力端子２２に接続されている。

【００４０】これにより、図９の等価回路に示すよう
に、共振器２４，２５からなる１段のはしご型回路２７
と、このはしご型回路２７に直列素子として縦続接続さ
れた共振器２６とからなるフィルタが得られる。なお、
図中、Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ２１は、それぞれ共振器２
４，２５，２６のインピーダンスを示す。

【００４１】各共振器２４，２５，２６の等価回路は、
従来と同様に、図４のように表される。これにより、各
共振器２４，２５，２６のインピーダンス特性も、図５
のように表される。

【００４２】はしご型回路２７の直列素子をなす共振器
２４の共振周波数ｆｒ１と、並列素子をなす共振器２５
の反共振周波数ｆａ２は、同じ値ｆ０に設定されてい
る。これにより、このはしご型回路２７の減衰特性は、
図１０（ａ）に示すように、従来のフィルタの減衰特性
と同じようなものとなる。なお、図１０において、ｆａ
１は、共振器２４の反共振周波数であり、ｆｒ２は、共
振器２５の共振周波数である。

【００４３】共振器２６は、はしご型回路２７に直列素
子として縦続接続されている。これにより、この共振器
２６の減衰特性は、図１０（ｂ）に示すように、その反
共振周波数ｆａ３で減衰量が最大となるような特性とな
る。

【００４４】ここで、共振器２６の共振周波数ｆｒ３と
反共振周波数ｆａ３は、それぞれ共振器２４の共振周波
数ｆｒ１と反共振周波数ｆａ１より大きな値に設定され
ている。これにより、フィルタの減衰特性は、図１０
（ｃ）に示すように、はしご型回路の減衰特性の高域側
の減衰域に、極を１つ追加したような特性となる。

【００４５】この極の周波数は、共振器２６の反共振周
波数ｆａ３で表される。したがって、この反共振周波数
ｆａ３と、この周波数ｆａ３における減衰量と、この周
波数ｆａ３以下における減衰量を、フィルタの仕様に応
じて適宜設定することにより、大きな減衰量を要求する
仕様が与えられた場合でも、この仕様に対処することが
できる。

【００４６】共振器２６の反共振周波数ｆａ３における
減衰量と、この周波数ｆａ３以下における減衰量は、例
えば、この共振器２６のすだれ状電極２６１の電極指の
長さ、ピッチ、本数を適宜設定することにより、調整す
ることができる。

【００４７】この実施例では、上記調整を電極指の本数
で調整している。この場合、この実施例では、図１に示
すように、共振器２６のすだれ状電極２６１の本数を共
振器２４，２５のすだれ状電極２４１，２５１の本数よ
り多くしている。

【００４８】これにより、共振器２６の制動容量Ｃｄが
大きくなり、この共振器２６の減衰特性として、共振周
波数ｆｒ３から反共振周波数ｆａ３にかけて、減衰量が
急激に増大するような特性が得られる。その結果、フィ
ルタの高域側の減衰域の減衰量を、従来より大きく増大
させることができる。

【００４９】なお、この実施例では、はしご型回路２７
を構成する共振器２４，２５の電気機械結合係数ｋ
² は、同じ値に設定されている。また、このはしご型回
路２７に縦続接続される共振器２６の電気機械結合係数
ｋ² も共振器２４，２５の電気機械結合係数ｋ² と同じ
値に設定されている。

【００５０】以上詳述したこの実施例によれば、次のよ
うな効果が得られる。

【００５１】（１）まず、はしご型回路２７に、共振器
２４，２５とは異なる共振周波数ｆｒ３と反共振周波数
ｆａ３を有する共振器２６を縦続接続することにより、
減衰量を増大させるようにしたので、はしご型回路２７
の段数を増やすことなく、減衰量を増大させることがで
きる。これにより、通過域の損失の増大と、チップサイ
ズの増大と、歩留まりの劣化を招くことなく、大きな減
衰量を確保することができる。

【００５２】（２）また、（１）と同じ理由により、共
振器２６の電気機械結合係数ｋ² を、共振器２４，２５
の電気機械結合係数ｋ² と同じ値に設定することができ
る。これにより、異なる電気機械結合係数ｋ² を設定す
る場合より、フィルタの製造工数を少なくすることがで
きる。

【００５３】図１１は、この発明の第２の実施例の構成
を示す平面図である。なお、図１１において、図１と同
一部には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００５４】先の実施例では、減衰量増大用の共振器２
６を、はしご型回路２７に直列素子として縦続接続する
場合を説明した。これに対し、この実施例では、この減
衰量増大用の共振器をはしご型回路に並列素子として縦
続接続するようにしたものである。

【００５５】すなわち、図１１において、３１は、この
実施例の減衰量増大用の共振器である。この共振器３１
も、共振器２４，２５と同様に、すだれ状電極３１１と
反射器３１２，３１３により構成されている。

【００５６】すだれ状電極３１１の一端は出力端子２２
に接続され、他端は接地されている。これにより、図１
２に示すように、はしご型回路２７に共振器３１が並列
素子として縦続接続された等価回路が得られる。

【００５７】共振器３１は、はしご型回路２７に並列素
子として縦続接続されているので、この共振器３１の減
衰特性は、図１３（ｂ）に示すように、共振周波数ｆｒ
３で減衰量が最大となるような特性となる。

【００５８】ここで、共振器３１の共振周波数ｆｒ３と
反共振周波数ｆａ３は、それぞれはしご型回路２７の並
列素子をなす共振器２４の共振周波数ｆｒ１と反共振周
波数ｆａ１より小さい値に設定されている。これによ
り、フィルタの減衰特性として、図１３（ｃ）に示すよ
うに、はしご型回路の減衰特性（図１３（ａ）参照）の
低域側の減衰域に、極を１つ追加したような特性が得ら
れる。その結果、この減衰域における減衰量を従来より
増大させることができる。

【００５９】新たに追加された極の周波数は、共振器３
１の共振周波数ｆｒ３で表される。したがって、この共
振周波数ｆｒ３と、この周波数ｆｒ３における減衰量
と、この周波数ｆｒ３以上における減衰量を適宜設定す
ることにより、高域側の減衰域における減衰量を調整す
ることができる。

【００６０】共振周波数ｆｒ３における減衰量やこの周
波数ｆｒ３以上における減衰量も、共振器３１のすだれ
状電極３１１の電極指の長さ、ピッチ、本数を適宜設定
することにより調整することができる。

【００６１】この実施例では、すだれ状電極３１１の本
数がすだれ状電極２４１，２５１の本数より少なくなる
ように設定されている。これにより、この共振器３１の
制動容量Ｃｄが小さくなり、反共振周波数ｆａ３から共
振周波数ｆｒ３にかけての減衰量を急激に増大させるこ
とができる。その結果、フィルタの低域側の減衰域の減
衰量を、従来より大きく増大させることができる。

【００６２】なお、この実施例でも、共振器３１の電気
機械結合係数ｋ² は、共振器２４，２５の電気機械結合
係数ｋ² と同じ値に設定されている。

【００６３】以上詳述したこの実施例においても、先の
実施例と同様の効果を得ることができる。

【００６４】以上、この発明の２つの実施例を詳細に説
明したが、この発明は、上述したような実施例に限定さ
れるものではない。

【００６５】（１）まず、先の実施例では、減衰量増大
用の共振器２６（あるいは３１）を出力端子２２側に設
ける場合を説明した。しかし、この発明では、これを入
力端子２１側に設けるようにしてもよい。

【００６６】（２）また、先の実施例では、減衰量増大
用の共振器２６（あるいは３１）を１つだけ設ける場合
を説明した。しかし、この発明では、これを複数設ける
ようにしてもよい。

【００６７】この場合、複数の共振器２６（あるいは３
１）の減衰特性を同じ特性に設定すれば、減衰量の大き
い１つの極を追加することができる。一方、異なる特性
に設定すれば、それぞれの減衰量は小さいが複数の極を
追加することができる。

【００６８】（３）また、先の実施例では、減衰量増大
用の共振器を、直列素子（２６）としてだけ、あるいは
並列素子（３１）としてだけ設ける場合を説明した。し
かし、この発明は、これを直列素子及び並列素子として
設けるようにしてもよい。

【００６９】このような構成によれば、高域側と低域側
の両方の減衰域の減衰量を増大させることができる。

【００７０】（４）また、先の実施例では、共振器２
４，２５，２６として、すだれ状電極と反射器とからな
る共振器を用いる場合を説明した。しかし、この発明で
は、すだれ状電極のみからなる共振器を用いるようにし
てもよい。

【００７１】（５）また、先の実施例では、はしご型回
路２７として、直列素子（２４）の電気機械結合係数ｋ
² と並列素子（２５）の電気機械結合係数ｋ² が同じ回
路を用いる場合を説明した。しかし、この発明では、こ
れらが異なる回路を用いるようにしてもよい。

【００７２】（６）また、先の実施例では、減衰量増大
用の共振器２６（あるいは３１）の電気機械結合係数ｋ
² と、はしご型回路２７を構成する共振器２４，２５の
電気機械結合係数ｋ² とを同じ値に設定する場合を説明
した。しかし、この発明では、これらを異なる値に設定
するようにしてもよい。

【００７３】（７）また、先の実施例では、はしご型回
路２７として、１段のはしご型回路を用いる場合を説明
した。しかし、この発明は、２段以上のはしご型回路を
用いるようにしてもよい。

【００７４】この場合、はしご型回路２７を構成する複
数の直列素子（２４）の電気機械結合係数ｋ² は、同じ
であってもよいし、異なっていてもよい。同様に、複数
の並列素子（２５）の電気機械結合係数ｋ² も同じであ
ってもよいし、異なっていてもよい。

【００７５】異なる場合は、高域側あるいは低域側の減
衰域の極として、複数の極が設定される。したがって、
この場合は、減衰量増大用の共振器による極は、これら
複数の極の合間に設定される。

【００７６】（８）このほかにも、この発明は、その要
旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿
論である。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
通過域の損失の増大と、チップサイズの拡大と、歩留ま
り劣化を招くことなく、減衰域で十分な減衰量を確保す
ることが可能なフィルタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の構成を示す平面図で
ある。

【図２】従来のフィルタの構成を示す平面図である。

【図３】従来のフィルタの等価回路を示す回路図であ
る。

【図４】共振器の等価回路を示す回路図である。

【図５】共振器のインピーダンス特性を示すを示す特性
図である。

【図６】はしご型回路のインピーダンス特性を示す特性
図である。

【図７】従来のフィルタの減衰特性と問題を説明するた
めの特性図である。

【図８】従来のフィルタの減衰特性と問題を説明するた
めの特性図である。

【図９】第１の実施例の等価回路を示す回路図である。

【図１０】第１の実施例の減衰特性を示す特性図であ
る。

【図１１】この発明の第２の実施例の構成を示す平面図
である。

【図１２】第２の実施例の等価回路を示す回路図であ
る。

【図１３】第２の実施例の減衰特性を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

２１…入力端子 ２２…出力端子 ２３…圧電基板 ２４，２５，２６，３１…共振器 ２７…はしご型回路 ２４１，２５１，２６１，３１１…すだれ状電極 ２４２，２４３，２５２，２５３，２６２，２６３，３
１２，３１３…反射器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウー・ホク・ホア 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の弾性表面波共振器により構成され
   る共振器型弾性表面波フィルタにおいて、 直列素子と並列素子がそれぞれ弾性表面波共振器により
   構成され、前記直列素子の共振周波数と前記並列素子の
   反共振周波数が同じ値に設定されているはしご型回路
   と、 このはしご型回路を構成する弾性表面波共振器とは異な
   る共振周波数及び反共振周波数を有し、前記はしご型回
   路に縦続接続される減衰量増大用弾性表面波共振器とを
   具備したことを特徴とする共振器型弾性表面波フィル
   タ。
2. 【請求項２】 前記減衰量増大用弾性表面波共振器は、
   前記はしご型回路に直列素子として縦続接続されている
   ことを特徴とする請求項１記載の共振器型弾性表面波フ
   ィルタ。
3. 【請求項３】 前記減衰量増大用弾性表面波共振器は、
   前記はしご型回路に並列素子として縦続接続されている
   ことを特徴とする請求項１記載の共振器型弾性表面波フ
   ィルタ。
4. 【請求項４】 前記はしご型回路の段数は複数であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の共振器型弾性表面波フィ
   ルタ。