JP2000151356A

JP2000151356A - 共振器型弾性表面波フィルタ

Info

Publication number: JP2000151356A
Application number: JP10320412A
Authority: JP
Inventors: Hoku Hoa Wu; ウー・ホク・ホア
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】共振器型ＳＡＷフィルタのバンド幅を所望の
周波数帯域に設定する。【解決手段】直列アームＳＡＷ共振子４１ａ，４２
ａ，４３ａは、与えられた信号のうちの共振周波数以上
で反共振周波数以下の周波数をよく通し、反共振周波数
以上の周波数をあまり通さない。ＳＡＷ共振子４１ａ〜
４３ａに対してはしご型に接続された並列アームＳＡＷ
共振子４４ａ，４５ａは、与えられた信号の共振周波数
以上で反共振周波数以下の周波数をよく通し、共振周波
数以下の周波数をあまり通さない。直列アームＳＡＷ共
振子４１ａ〜４３ａ及び並列アームＳＡＷ共振子４４
ａ，４５ａにそれぞれ直列のインダクタ４１ｂ〜４５ｂ
は、該各ＳＡＷ共振子４１ａ〜４５ａにおける共振周波
数及び反共振周波数の間隔をそれぞれ広げるので、共振
器型ＳＡＷフィルタのバンド幅も広がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器等の種々
の回路に用いられる弾性表面波（Surface Acoustic Wav
e 、以下「ＳＡＷ」という）フィルタのうちの、特に、
共振器型ＳＡＷフフィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＡＷ装置は、すだれ状電極で構成され
たトランスデューサ（Interdigital Transducer ; 以
下、ＩＤＴという）を有し、このＩＤＴを加工すること
により、ＳＡＷ装置に種々の機能や特性を持たせること
ができる。従来、ＳＡＷ装置といえば、主としてＳＡＷ
フィルタを指すことが多く、そのＳＡＷフィルタの中で
は、多電極型ＳＡＷフィルタが主役になっていた。とこ
ろが、近年には、多電極型ＳＡＷフィルタの他に、共振
器型ＳＡＷフィルタの研究開発も盛んになり、ＳＡＷフ
ィルタといえば必ずしも多電極型ＳＡＷフィルタを意味
しなくなってきている。共振器型ＳＡＷフィルタは、古
典的な電気フィルタの設計方法に基づき、ＳＡＷ共振子
を用いて構成したフィルタである。そのＳＡＷ共振子の
本体がＩＤＴであり、場合によっては該ＩＤＴの左右に
反射器を設けることもある。ＩＤＴも反射器も圧電基板
上に形成される。反射器は、ＩＤＴと同様に、すだれ状
電極指で構成され、これらの電極指が全部電気的に短絡
される場合もあれば、開放される場合もある。ＩＤＴが
励振したＳＡＷは左右に漏洩し、反射器はそれを音響的
に反射するために設けられるものである。

【０００３】図２は、従来のＳＡＷ共振子を示す平面図
である。図３（ａ）〜（ｃ）は、図２中の反射器１５
Ｌ，１５Ｒを示す構成図であり、同図（ａ）は略図、同
図（ｂ）は短絡型、及び同図（ｃ）は開放型をそれぞれ
示している。このＳＡＷ共振子１０は、圧電基板１１に
形成された入力端子１２、出力端子１３、及び複数の電
極指を有するＩＤＴ１４を備えている。ＩＤＴ１４の左
右に反射器が１５Ｌ，１５Ｒが形成されている。反射器
１５Ｌ，１５Ｒとしては、図３（ｂ）のように全電極指
１５ａが短絡された短絡型、または図３（ｃ）のように
電極指１５ａが開放された開放型の反射器のうちのいず
れかが用いられるのが一般的である。いずれの場合で
も、電極指１５ａの数は５０〜１００本程度が適当であ
る。

【０００４】また、反射器１５Ｌ，１５Ｒの配置位置
は、所望のインピーダンスを得るためにいろいろ考えら
れるが、ＩＤＴ１４の一番外側から、励振するＳＡＷの
４分の１波長に相当する距離だけ離れた位置の前後に配
置されるのが一般的である。反射器１５Ｌ，１５Ｒが不
要の場合には、これらは形成しない。ＳＡＷ共振子１０
の製造過程において，ＩＤＴ１４と反射器１５Ｌ，１５
Ｒとは同時に形成されるので、これらの膜厚や材質は同
じである。膜厚の目安としては数百〜数千オングストロ
ームである。材質としては例えば純Ａｌ（アルミニウ
ム）またはそのＡｌを主成分とする合金が一般的に用い
られる。場合によっては、材質に純Ａｕ（銀）、純Ｔｉ
（チタン）またはこれらを主成分とする合金が用いられ
ることもある。このように構成されたＳＡＷ共振子は、
ＬＣ共振器とよく似たインピーダンス特性を示すため、
その等価回路がＬＣ共振器で近似的に表されることが多
い。

【０００５】図４（ａ），（ｂ）は、図２のＳＡＷ共振
子の等価回路とリアクタンス特性を示す図である。図２
のＳＡＷ共振子１０は、図４（ａ）のように、端子間に
直列に接続されたインダクタ１６、キャパシタ１７及び
抵抗１８と、これらに並列のキャパシタ１９とで構成さ
れた等価回路で表され、そのリアクタンスＸ₀の特性曲
線は、図４（ｂ）のようになり、共振周波数Ｆｒと反共
振周波数Ｆａを持つことになる。ＳＡＷ共振子でフィル
タを構成する場合の基本回路は、１段はしご型回路であ
る。

【０００６】図５（ａ），（ｂ）は、１段はしご型回路
を示す構成図である。図５（ａ）に示された１段はしご
型回路２０Ａと同図（ｂ）に示された１段はしご型回路
２０Ｂとは、共に並列アーム（ａｒｍ）ＳＡＷ共振子１
０ｐと直列アームＳＡＷ共振子１０ｓとを有している。
これらの並列アームＳＡＷ共振子１０ｐ及び直列アーム
ＳＡＷ共振子１０ｓは、図２のように、共通の圧電基板
１１上に形成されたＳＡＷ共振子である。ここで、はし
ご型回路２０Ａ，２０Ｂの構成は、互いに対称になって
いる。つまり、１段はしご型回路２０Ａをその左側の端
子Ｔａ１，Ｔａ２から見たインピーダンスは、１段はし
ご型回路２０Ｂをその右側の端子Ｔｂ１，Ｔｂ２から見
たインピーダンスに等しく、一段はしご型回路２０Ａを
右側の端子Ｔａ３，Ｔａ４から見たインピーダンスは、
１段はしご型回路２０Ｂを左側の端子Ｔｂ３，Ｔｂ４か
ら見たインピーダンスに等しい。

【０００７】ＳＡＷ共振子を用いてフィルタを構成する
ときは、はしご型回路間のインピーダンスを考慮しつ
つ、１段はしご型回路２０Ａまたは２０Ｂを選択して多
段に接続する。各１段はしご型回路において、並列アー
ムＳＡＷ共振子の反共振周波数と直列アームＳＡＷ共振
子の共振周波数とが非常に接近するか一致するようにす
ると、系全体の入力端子及び出力端子における整合状態
が極めて良くなり、良好な帯域フィルタの特性が得られ
る。

【０００８】図６は、図５の１段はしご型回路２０Ａ，
２０Ｂのリアクタンス特性及び伝送特性を示す特性図で
ある。図６のＧ１のように、並列アームＳＡＷ共振子１
０ｐのリアクタンス特性Ｘｐにおける反共振周波数Ｆａ
ｐと直列アームＳＡＷ共振子１０ｓのリアクタンス特性
Ｘｓにおける共振周波数Ｆｒｓとを例えば一致させた場
合、一段はしご型回路の挿入損失特性Ｉ₀と反射損失特
性Ｒ₀とは、図６のＧ２のようになる。

【０００９】図５（ａ），（ｂ）の１段はしご型回路を
交互に縦続接続して段数を増すと、通過帯域の左右両側
の減衰量が著しく増加するが、通過帯域における挿入損
失も増加する。よって、フィルタの構成に必要な１段は
しご型回路の段数は、フィルタの特性の、例えば通過帯
域の挿入損失や帯域外減衰量のレベル等によって決めら
れる。また、この段数は、ある程度フィルタのバンド幅
（通過帯域幅）に寄与するが、決定的な要因ではない。
フィルタのバンド幅は、主として、フィルタを構成する
直列アームＳＡＷ共振子１０ｓ及び並列アームＳＡＷ共
振子１０ｐにおけるリアクタンス特性Ｘｐ，Ｘｓによっ
て決まる。直列アームＳＡＷ共振子１０ｓを入力端子と
出力端子間に接続し、並列アームＳＡＷ共振子１０ｐを
はしご型に接続したフィルタのバンドは、該並列アーム
ＳＡＷ共振子１０ｐの共振周波数Ｆｒｐと直列アームＳ
ＡＷ共振子１０ｓの半共振周波数Ｆａｓの範囲に収ま
り、この範囲を越えることがない。

【００１０】なお、図６（ａ），（ｂ）では、並列アー
ムＳＡＷ共振子１０ｐの反共振周波数Ｆａｐと直列アー
ム共振子１０ｓの共振周波数Ｆｒｓとが一致した例を示
しているが、これらの周波数が一致せずに、例えば、並
列アームＳＡＷ共振子１０ｓの反共振周波数Ｆａｐが直
列アームＳＡＷ共振子１０ｓの共振周波数Ｆｒｓより低
ければ、フィルタのバンド幅が広くなり、逆に、並列ア
ームＳＡＷ共振子１０ｓの反共振周波数Ｆａｐが直列ア
ームＳＡＷ共振子１０ｓの共振子周波数Ｆｒｓより高け
れば、フィルタのバンド幅は狭くなる。これらのいずれ
の場合でも、周波数の不一致量が大きければ大きいほ
ど、フィルタ回路内の整合状態が悪化し、結果的にフィ
ルタ特性が劣化することになる。

【００１１】共振器型ＳＡＷフィルタが以上のような特
性を持つのに対し、各種の通信機器に法律的に割り当て
られた使用周波数範囲は、必ずしも、共振器型ＳＡＷフ
ィルタ内の整合状態のよいときのバンド幅と一致しな
い。よって、法律等によって決められた使用可能な周波
数帯域に合致するように、フィルタのバンド幅を調整し
なければならない。結果的に、共振器型ＳＡＷフィルタ
の場合では、フィルタ回路内の整合状態を犠牲にしてで
も、並列アームＳＡＷ共振子１０ｐの反共振周波数Ｆａ
ｐと直列アームＳＡＷ共振子１０ｓの共振周波数Ｆｒｓ
とを互いにずらし、フィルタのバンド幅が割り当てられ
た使用周波数に合うように調整せざるを得ない。しか
し，このように調整すると、共振器型ＳＡＷフィルタの
挿入損失Ｉ₀及び反射損失Ｒ₀の特性が劣化するので、
フィルタの低損失化が阻まれる。一方、実際に使用され
る共振器型ＳＡＷフィルタでは、図５のはしご型回路２
０Ａ，２０Ｂを３段以上の多段に接続するが、フィルタ
構成の基本は、一段の場合と変わらない。このフィルタ
を構成する段数は、バンド幅に影響を与えるが決定的な
要因にはならない。以下に、多段はしご型回路で構成し
た共振器型ＳＡＷフィルタの概要を説明する。

【００１２】図７は、図５のはしご型回路２０Ａ，２０
Ｂを用いた従来の４段共振器型ＳＡＷフィルタを示す構
成図である。この共振器型ＳＡＷフィルタは、図５
（ａ），（ｂ）の１段はしご型回路２０Ａ，２０Ｂが、
４段に接続されたものであり、段間のインピーダンスが
整合されるように、インピーダンスの等しい端子同士が
接続されている。即ち、１段はしご型回路２０Ａ，２０
Ｂが交互に接続され、合計８個の共振子を有する。ここ
で、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に直列に接続
されて直列アームを構成するＳＡＷ共振子を直列アーム
ＳＡＷ共振子と呼び、該直列アームＳＡＷ共振子に対し
てはしご型接続されて並列アームを構成するＳＡＷ共振
子を並列アーム共振子と呼ぶと、直列アームは４個の直
列アームＳＡＷ共振子１０ｓ₁，１０ｓ₂，１０ｓ₃，
１０ｓ₄で構成され、並列アームは、４個の並列アーム
ＳＡＷ共振子１０ｐ₁，１０ｐ₂，１０ｐ₃，１０ｐ₄
で構成される。結果的に、直列アームには、１組の２個
直列接続ＳＡＷ共振子系ができ、並列アームに関しては
２組の２個並列接続ＳＡＷ共振子系ができる。一般に、
直列に接続された２個のＳＡＷ共振子または並列のＳＡ
Ｗ共振子は、１個のＳＡＷ共振子に合成することが可能
である。この合成共振子は、各２個のＳＡＷ共振子系と
ほぼ同等のインピーダンス特性を持つことが特徴であ
る。

【００１３】例えば、直列アームＳＡＷ共振子１０ｓ₂
と直列アームＳＡＷ共振子１０ｓ₃とを合成し、並列ア
ームＳＡＷ共振子１０ｐ₁と並列アームＳＡＷ共振子１
０ｐ ₂とを合成し、更に、並列アームＳＡＷ共振子１０
ｐ₃と並列アームＳＡＷ共振子１０ｐ₄とを合成する
と、次の図８のようになる。

【００１４】図８は、図７のＳＡＷ共振子合成後の共振
器型ＳＡＷフィルタを示す回路図である。直列アームＳ
ＡＷ共振子１０ｓ₂と直列アームＳＡＷ共振子１０ｓ₃
とを合成することにより、新たな直列アームＳＡＷ共振
子２１が作製され、並列アームＳＡＷ共振子１０ｐ₁と
並列アームＳＡＷ共振子１０ｐ₂とを合成することによ
り、新たな並列アームＳＡＷ共振子２２が作製され、並
列アームＳＡＷ共振子１０ｐ₃と並列アームＳＡＷ共振
子１０ｐ₄とを合成することにより、新たな並列アーム
ＳＡＷ共振子２３が作製される。よって、図７では、８
個のＳＡＷ共振子が用いられたのに対し、図８では５個
のＳＡＷ共振子で図７のフィルタと同じ伝送特性及びイ
ンピーダンス特性を有する共振器型ＳＡＷフィルタが得
られる。

【００１５】図９は、図８の共振器型ＳＡＷフィルタの
構成例を示す平面図である。この共振器型ＳＡＷフィル
タは、例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）の圧
電基板３０上に形成され、入力端子ＩＮ及び出力端子Ｏ
ＵＴと、各ＳＡＷ共振子１０ｓ₁，１０ｓ₄，２１〜２
３と、これらのＳＡＷ共振子１０ｓ₁，１０ｓ₄，２１
〜２３を接続する伝送路パターン３１，３２と、アース
ボンディングパターン３３とを有している。

【００１６】圧電基板３０にＬｉＴａ０₃を用いた８０
０ＭＨｚ帯の共振器型ＳＡＷフィルタにおいて、その帯
域外減衰量は、はしご型回路の段数が４段であればおよ
そ２８〜３０ｄＢ程度である。この減衰量を３５ｄＢ以
上必要とする場合には、はしご型回路の段数を５段ある
いは６段に増す必要があるが、通過帯域の挿入損失もこ
れに比例して増加する。よって、従来の共振器型ＳＡＷ
フィルタを使用する場合で、通過帯域を低挿入損失にす
ることが必要な場合には、はしご回路の段数を減らし、
帯域外減衰量を犠牲にしていた。逆に、高帯域外減衰量
を必要とする場合には、はしご型回路の段数を増やし、
フィルタの通過帯域の挿入損失を犠牲にしていた。ま
た、並列アームＳＡＷ共振子の反共振周波数と直列アー
ムＳＡＷ共振子の共振周波数を図６のように一致させる
と、フィルタのバンド幅が約２０ＭＨｚになる。しか
し、フィルタのバンド幅の要求が２５ＭＨｚの場合、こ
の条件を満足するために、フィルタを構成する並列アー
ムＳＡＷ共振子の反共振周波数を低域に２．５ＭＨｚ以
上、直列アームＳＡＷ共振子の共振周波数を高域に２．
５ＭＨｚ以上ずらしていた。このときには、通過帯域の
挿入損失は、約１．０ｄＢ劣化し、通過帯域反射損失
が、５．０ｄＢ以上劣化してしまう。このように、従来
の共振器型ＳＡＷフィルタでは、別の特性を犠牲にする
ことにより、使用条件によって必要不可欠な特性を優先
的に実現していた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
図７〜図９の共振器型ＳＡＷフィルタでは、次のような
課題があった。ＳＡＷフィルタの高性能化には、種々の
課題があるが、特に低損失化（通過帯域における挿入損
失の低減）、通過帯域外における減衰量の増加、高耐電
力化等が重要視されている。ところが、近年、移動体通
信技術の発展により、移動体通信機器の種類が増加し、
すでに不足しがちな周波数帯域の管理がさらに厳しくな
り、単に、各種の通信機器に使用されるフィルタが低損
失、高帯域外減衰量、高耐電力であるという性能の他
に、厳しく定められた周波数帯域内でこれらの性能を維
持することが要求されている。この点において、ＳＡＷ
フィルタは、他のフィルタに比べて不利になる。つま
り、ＳＡＷフィルタの通過帯域は、使用する圧電基板３
０の電気機械結合係数に比例するので、設計の自由度が
制限されるのである。

【００１８】現在、ＳＡＷ装置の基板に利用される圧電
基板３０の種類は数種類に限定され、ＬｉＴａＯ₃の他
には、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、水晶（Ｓｉ
Ｏ₂）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ₃）、ランガサイ
ト（Ｌａ₃Ｇａ₅ＳｉＯ₁₄）等が利用される。これらの
圧電基板３０の材質によって、電気機械結合係数が決ま
るので、ＳＡＷフィルタの帯域のバンド幅も、ほぼ使用
した圧電基板３０によって決まる。ここで、基板加工の
過程で圧電基板３０を切断するときに、切断面と結晶軸
の角度を調整すると、わずかながら、電気機械結合係数
を変化させることができるので、ＳＡＷフィルタのバン
ド幅も微調整可能である。ところが、切断面と結晶軸の
角度との関係は、ＳＡＷフィルタの挿入損失Ｉ₀に支配
的な役割を持つので、簡単に変更することができず、バ
ンド幅を変更するために、切断面と結晶軸の角度の関係
を調整すると、通過帯域おける挿入損失の劣化を招きか
ねない。本発明は、共振器型ＳＡＷフィルタを作製する
場合において、フィルタ通過帯域における挿入損失の劣
化を招くような、圧電基板３０の切断面と結晶軸の角度
を変えることなく、フィルタの通過帯域を所望の幅に設
定可能な構成の共振器型ＳＡＷフィルタを提供すること
を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうちの第１の発明は、圧電基板上に形成さ
れると共に入出力端子間に直列に接続されて直列アーム
を構成し、固有のインピーダンス特性を示す直列アーム
ＳＡＷ共振子と、その圧電基板に形成されると共に前記
直列アームに対してはしご型接続されて並列アームを構
成し、固有のインピーダンス特性を示す並列アーム弾性
表面波共振子とを有し、前記直列アーム弾性表面波共振
子及び並列アームＳＡＷ共振子のバンド幅に基づいた周
波数範囲の信号を通過させる共振器型ＳＡＷフィルタに
おいて、次のような構成にしている。即ち、前記直列ア
ームＳＡＷ共振子に直列に接続されて該直列アームＳＡ
Ｗ共振子におけるバンド幅を広げる直列アーム用インダ
クタと、前記並列アームＳＡＷ共振子に直列に接続され
て該並列アームＳＡＷ共振子におけるバンド幅を広げる
並列アーム用インダクタとを、設けている。

【００２０】第２の発明では、第１の発明の共振器型Ｓ
ＡＷフィルタにおいて、前記直列アーム用インダクタ及
び前記並列アーム用インダクタは、前記圧電基板に外付
けされたインダクタ、該圧電基板上に形成されたスパイ
ラル型インダクタまたは該圧電基板上に形成されたミア
ンダ型インダクタから選択されたインダクタで構成して
いる。第１及び第２の発明によれば、以上のように共振
器型ＳＡＷフィルタを構成したので、直列アームＳＡＷ
共振子及び並列アームＳＡＷ共振子は、それぞれの固有
のインピーダンス特性に基づくバンド幅の信号を通過さ
せ、共振器型ＳＡＷフィルタは、並列アームＳＡＷ共振
子の共振周波数から直列アームＳＡＷ共振子の反共振周
波数までの周波数範囲の信号を通過させる。ここで、直
列アーム用インダクタ及び並列アーム用インダクタは、
各直列アームＳＡＷ共振子及び並列アームＳＡＷ共振子
における共振周波数及び反共振共振周波数を変化させて
バンド幅をそれぞれ広げるので、フィルタとしての信号
通過周波数帯域幅が拡大され、所望の値に調整される。

【００２１】

【発明の実施の形態】第１の実施形態図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態を示す共振器
型ＳＡＷフィルタの構成図であり、同図（ａ）は平面
図、及び同図（ｂ）は回路図である。図１０（ａ），
（ｂ）は、図１中の直列及び並列アーム回路４１〜４５
を示す構成図であり、同図（ａ）は平面図、及び同図
（ｂ）は等価回路である。この共振器型ＳＡＷフィルタ
は、４段はしご型回路を合成した図８の共振器型ＳＡＷ
フィルタに対応するものであり、圧電基板４０上にＡＬ
で形成された入力端子ＩＮ及び出力端子ＯＵＴを有する
と共に、該入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に直列
に接続されて直列アームを構成する３個の直列アーム回
路４１，４２，４３と、該直列アームに対してはしご型
に接続されて並列アームを構成する２個の並列アーム回
路４４，４５と、アースボンディングパッド４６とを備
えている。

【００２２】直列アーム回路４１は、直列アームＳＡＷ
共振子４１ａとこれに接続された直列アーム用インダク
タ４１ｂとで構成されている。直列アーム回路４２は、
直列アームＳＡＷ共振子４２ａとこれに接続された直列
アーム用インダクタ４２ｂとで構成され、直列アーム回
路４３も、直列アームＳＡＷ共振子４３ａとこれに接続
された直列アーム用インダクタ４３ｂとで構成されてい
る。並列アーム回路４４は、並列アームＳＡＷ共振子４
４ａとこれに接続された並列アーム用インダクタ４４ｂ
とで構成され、並列アーム回路４５も、並列アームＳＡ
Ｗ共振子４５ａとこれに接続された並列アーム用インダ
クタ４５ｂとで構成されている。直列アームＳＡＷ共振
子４２ａと並列アームＳＡＷ共振子４４ａ，４５ａは、
図８のように共振子合成された共振子である。これらの
直列アーム回路４１〜４３及び並列アーム４４，４５間
は、伝送路パターン４７で接続されている。

【００２３】各ＳＡＷ共振子４１ａ〜４５ａは、いずれ
も、例えば図１０（ａ）のように、圧電基板４０上にＡ
Ｌで形成されたＩＤＴ４８及びその両側に形成された反
射器４９で構成されている。インダクタ４１ｂ〜４５ｂ
は、例えば圧電基板４０上に形成されたミアンダ型イン
ダクタでそれぞれ構成され、各ＳＡＷ共振子４１ａ〜４
５ａのＩＤＴ４８に一端がそれそれ接続されている。各
インダクタ４１ｂ〜４５ｂは、設計の都合により、スパ
イラル型（渦巻き型）インダクタで構成してもよく、フ
ィルタを形成する基板４０の寸法、ＳＡＷ共振子４１ａ
〜４５ａの配置や寸法により、インダクタ４１ｂ〜４５
ｂをすべてスパイラル型にしたり、ミアンダ型とスパイ
ラル型とを混合してもよい。さらに、インダクタ４１ｂ
〜４５ｂは、基板４０に形成せずに、外付けのインダク
タとすることも可能である。これらのインダクタ４１ｂ
〜４５ｂは、ＩＤＴ４８の入力側に接続しても、ＩＤＴ
４８の出力側に接続してもいずれでもよい。

【００２４】各直列及び並列アーム回路４１〜４５の等
価回路は、図１０（ｂ）のように、端子Ｔ１に一端が接
続されたインダクタ５０と、該インダクタ５０の他端と
端子Ｔ２との間に接続されたＳＡＷ共振子６０とで表す
ことができる。インダクタ５０は、インダクタ４１ｂ〜
４５ｂのいずれかに相当し、ＳＡＷ共振子６０はＳＡＷ
共振子４１ａ〜４５ａに対応する。ＳＡＷ共振子６０
は、さらに、インダクタ５０の他端と端子Ｔ２との間に
直列に接続されたインダクタ６１、キャパシタ６２及び
抵抗６３と、該インダクタ５０の他端と端子Ｔ２との間
にそれらのインダクタ６１、キャパシタ６２及び抵抗６
３とは並列に接続されたキャパシタ６４とで表すことが
できる。

【００２５】次に、この共振器型ＳＡＷフィルタの動作
を説明する。まず、直列及び並列アーム回路４１〜４５
の動作を図１０（ｂ）の等価回路を用いて説明する。端
子Ｔ１から高周波入力信号が入力されると、該入力信号
がインダクタ４１ｂ〜４５ｂに相当するインダクタ５０
を介してＳＡＷ共振子６０に到達する。各ＳＡＷ共振子
４１ａ〜４５ａの動作原理は、従来と同様であるが、イ
ンダクタ５０のインダクタンスをＬ₅₀とし、入力信号の
角周波数をωとすると、インダクタ５０のインピーダン
スは（Ｌ₅₀ω）になるので、ＳＡＷ共振子６０のインピ
ーダンスにインピーダンス（Ｌ₅₀ω）が加算されること
になる。一方、各ＳＡＷ共振子４１ａ〜４５ａを構成す
るすべてのＩＤＴの電極指間に電圧差が生じてＳＡＷが
励振され、該ＳＡＷ共振子４１ａ〜４５ａが水晶共振子
又は従来のＬＣ共振子のようなインピーダンス特性を示
す。

【００２６】図１１は、図１０の直列及び並列アーム回
路４１〜４５のリアクタンス特性を示す特性図である。
但し、この図１１では、比較のため、図４（ｂ）中の特
性曲線Ｘ₀も表示されている。この図１１の特性曲線Ｘ
_vは、図１０の直列または並列アーム回路４１〜４５の
リアクタンス特性を示している。共振周波数Ｆｒ１及び
反共振周波数Ｆａ１は、従来の図２のＳＡＷ共振子１０
の値であり、共振周波数Ｆｒ２及び反共振周波数Ｆａ２
は、図１０の直列及び並列アーム回路４１〜４５の値で
ある。インダクタ５０のインピーダンスは正であるの
で、これをＳＡＷ共振子６０に直列に接続すると、系
（即ち、直列アーム回路または並列アーム回路４１〜４
５）全体のリアクタンスは正の方向に上がることにな
る。その結果、図１１に示すように、（Ｆｒ２−Ｆａ
２）は（Ｆｒ１−Ｆａ１）よりも大きくなる。即ち、Ｓ
ＡＷ共振子６０にインダクタ５０を直列接続することに
より、この系のバンド幅（帯域幅）が従来の図２のＳＡ
Ｗ共振子１０よりも拡大される。つまり、圧電基板４０
の電気機械結合係数で決まるＳＡＷ共振子４１ａ〜４５
ａのバンド幅（Ｆｒ１−Ｆａ１）が、インダクタ５０を
直列接続することによってバンド幅（Ｆｒ２−Ｆａ２）
にそれぞれ広げられる。

【００２７】次に、図１の動作を説明する。図１２は、
図１の共振器型ＳＡＷフィルタの挿入損失特性を示す特
性図である。この図１２では、比較のため、図１中の各
ＳＡＷ共振子４１ａ〜４５ａにインダクタ４１ｂ〜４５
ｂを接続しない場合の特性曲線Ｉ₀も表示されている。
インダクタ４１ｂ〜４５ｂをＳＡＷ共振子４１ａ〜４５
ｂに直列にそれぞれ接続して構成した直列及び並列アー
ム回路４１〜４５では、インダクタ４１ｂ〜４５ｂを接
続しない場合に比べてバンド幅がそれぞれ広がるので、
これらのバンド幅で設定される図１の共振器型ＳＡＷフ
ィルタの挿入損失特性Ｉｖは、図１２のように、特性曲
線Ｉ_Oとは異なる曲線となる。つまり、図１の共振器型
ＳＡＷフィルタでは、インダクタ４１ｂ〜４５ｂを接続
しない場合に比べてバンド幅が広げられている。図１の
共振器型ＳＡＷフィルタのバンド幅は、図１０における
ＳＡＷ共振子６０のバンド幅の増加分の約２倍増加する
ことになる。

【００２８】このように、例えば電気機械結合係数が決
まった圧電基板４０に共振器型ＳＡＷフィルタを構成し
ても、直列アームＳＡＷ共振子４１ａ〜４３ａ及び並列
アームＳＡＷ共振子４４ａ，４５ａにインダクタ４１ｂ
〜４５ｂをそれぞれ直列接続することにより、フィルタ
のバンド幅を広げることができる。よって、共振器型Ｓ
ＡＷフィルタでも、挿入損失及び反射損失等を犠牲にせ
ずに、所望のバンド幅が得られる。結果として、この共
振器型ＳＡＷフィルタは、並列アーム回路４４，４５の
共振周波数から直列アーム回路４１〜４３の反共振周波
数までの周波数の信号を通過させ、帯域フィルタとして
働く。

【００２９】以上のように、この第１の実施形態では、
圧電基板４０上に形成された直列アームＳＡＷ共振子４
１ａ〜４３ａや並列アームＳＡＷ共振子４４ａ，４５ａ
を有する共振器型ＳＡＷフィルタに、直列アーム用イン
ダクタ４１ｂ〜４３ｂ及び並列アーム用インダクタ４４
ｂ，４５ｂをそれぞれ接続して直列アーム回路４１〜４
３及び並列アーム回路４４，４５をそれぞれ構成したの
で、該各直列アーム回路４１〜４３及び並列アーム回路
４４，４５のバンド幅が広がり、基板４０の切断面と結
晶軸の角度の関係を調整せずに、共振器型ＳＡＷフィル
タが所望のバンド幅を持つようになる。よって、通過帯
域おける挿入損失を劣化させることなく、所望の周波数
帯域に所望のバンド幅を設定できる。

【００３０】このような特徴を活かすと、さらに、次の
ように応用することができる。例えば、タイミング抽出
用ＳＡＷフィルタでは、圧電基板４０として水晶基板を
利用している。この水晶基板は電気機械結合係数が非常
に小さいため、これに比例してフィルタのバンド幅も非
常に狭く、通過帯域を所望の周波数と一致させることが
困難であった。結果として、フィルタの周波数調整なし
では、製造歩留まりが悪く、製造コストが高くなってい
た。同様に、移動体通信用共振器型ＳＡＷフィルタで、
圧電基板４０としてタンタル酸リチウムを用いた場合に
は、これがフィルタの仕様及び条件を十分に満たす程の
電気機械結合係数を持たないので、直列アームＳＡＷ共
振子の共振周波数をさらに高域側にシフトし、並列アー
ムＳＡＷ共振子の反共周波数を低域側にシフトし、通過
帯域内の整合状態を犠牲にしてでも、バンド幅を確保す
るようにしていた。ところが，この実施形態の技術を適
用してインダクタをＳＡＷ共振子に接続することによ
り、フィルタのバンド幅を広げることが可能になるの
で、上述のような問題を解決できるのである。

【００３１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。その変形例としては、例
えば次のようなものがある。（ａ）４段の共振器型ＳＡＷフィルタについて説明し
たが、この段数は必要な減衰量の仕様に応じて増減して
もよい。（ｂ）図１の共振器型ＳＡＷフィルタでは、共振子合
成を行ったフィルタを示しているが、図７のように、共
振子合成を行わない構成にしてもよい。共振子合成を行
わない場合でも、各ＳＡＷ共振子にインダクタを接続す
ることにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。（ｃ）図１０（ａ）中の反射器４９は、挿入損失が多
くてもよい場合には削除してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１及び第
２の発明によれば、共振器型ＳＡＷフィルタを構成する
各直列アームＳＡＷ共振子及び各並列アームＳＡＷ共振
子に直列アーム用インダクタ及び並列アーム用インダク
タを接続し、直列アームＳＡＷ共振子及び各並列アーム
ＳＡＷ共振子のバンドを広げるようにしている。これに
より、共振器型ＳＡＷフィルタのバンド幅が広がり、所
望の周波数域に所望のバンド幅を設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す共振器型ＳＡＷフィル
タの構成図である。

【図２】従来のＳＡＷ共振子を示す平面図である。

【図３】図２中の反射器１５Ｌ，１５Ｒを示す構成図で
ある。

【図４】図２のＳＡＷ共振子の等価回路とリアクタンス
特性を示す図である。

【図５】１段はしご型回路を示す構成図である。

【図６】１段はしご型回路の伝送特性を示す特性図であ
る。

【図７】図５のはしご型回路２０Ａ，２０Ｂを用いた従
来の４段共振器型ＳＡＷフィルタを示す構成図である。

【図８】図７のＳＡＷ共振子合成後の共振器型ＳＡＷフ
ィルタを示す回路図である。

【図９】図８の共振器型ＳＡＷフィルタの構成例を示す
平面図である。

【図１０】図１中の直列及び並列アーム回路４１〜４５
を示す構成図である。

【図１１】図１０の直列及び並列アーム回路４１〜４５
のリアクタンス特性を示す特性図である。

【図１２】図１の共振器型ＳＡＷフィルタの挿入損失特
性を示す特性図である。

【符号の説明】

４０圧電基板４１〜４３直列アーム回路４１ａ〜４３ａ直列アームＳＡＷ共振子４１ｂ〜４３ｂ直列アーム用インダクタ４４，４５並列アーム回路４４ａ，４５ａ並列アームＳＡＷ共振子４４ｂ，４５ｂ並列アーム用インダクタＩＮ入力端子ＯＵＴ出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板上に形成されると共に入出力端
子間に直列に接続されて直列アームを構成し、固有のイ
ンピーダンス特性を示す直列アーム弾性表面波共振子
と、前記圧電基板に形成されると共に前記直列アームに対し
てはしご型接続されて並列アームを構成し、固有のイン
ピーダンス特性を示す並列アーム弾性表面波共振子とを
有し、前記直列アーム弾性表面波共振子及び並列アーム弾性表
面波共振子のバンド幅に基づいた周波数範囲の信号を通
過させる共振器型弾性表面波フィルタにおいて、前記直列アーム弾性表面波共振子に直列に接続されて該
直列アーム弾性表面波共振子におけるバンド幅を広げる
直列アーム用インダクタと、前記並列アーム弾性表面波共振子に直列に接続されて該
並列アーム弾性表面波共振子におけるバンド幅を広げる
並列アーム用インダクタとを、設けたことを特徴とする
共振器型弾性表面波フィルタ。
【請求項２】前記直列アーム用インダクタ及び前記並
列アーム用インダクタは、前記圧電基板に外付けされた
インダクタ、該圧電基板上に形成されたスパイラル型イ
ンダクタまたは該圧電基板上に形成されたミアンダ型イ
ンダクタから選択されたインダクタで構成したことを特
徴とする請求項１記載の共振器型弾性表面波フィルタ。