JP2005229540A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基本波対称縦モードＳ０及び基本波斜対称縦モードＡ０に１次対称縦モードＳ１を追加してフィルタを合成し、より広い通過帯域幅及びその調整を実現する。
【解決手段】 圧電基板１０上にＳＡＷ伝搬方向に沿って送信側第１ＩＤＴ１１と受信側第２ＩＤＴ１２とそれらの間に制御用第３ＩＤＴ１３とそれらの両側に反射器１４、１５とを設け、第１〜第３ＩＤＴ全体の反射係数Гを１０＞Γ＞０．８に、反射器と隣接する第１及び第２ＩＤＴとの間隔をｎＰｔ＋Ｌ（但し、Ｐｔ：交差指電極の周期長、Ｌ：隣接する交差指電極間の間隔、ｎ：整数）に、及び第１〜第３ＩＤＴ及び反射器の周波数ポテンシャル値ω１、ω２、ω３、ωR をω３＞ω１，ω２＞ωR に設定して、Ｓ１モードの共振強度を高めた縦３重モードＳＡＷフィルタを構成し、その入力側及び出力側に整合回路を設けてＳ１モードの励振を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ）を利用した共振子型の縦３重モードＳＡＷフィルタからなるフィルタ装置に関する。

従来から、２個のＳＡＷ共振器をＳＡＷの伝搬方向に沿って縦型に近接配置し、ＩＤＴ（すだれ状トランスデューサ）電極内に閉じ込められた対称モード及び反対称モードの振動を利用し、２つのＩＤＴ電極の対数を操作することにより通過帯域を制御可能とした縦型２重モードＳＡＷフィルタが知られている。このようなＳＡＷフィルタでは、ＳＡＷ共振器のＱ値向上に必要なＩＤＴ電極の対数が８００〜１０００になるので、フィルタサイズが長大化しかつ通過帯域が極めて狭いことから、ＩＤＴの電極指総対数、ＳＡＷの波長に関するＩＤＴ電極指交差幅及び電極膜厚を適切に選択することによって、Ｑ値を低下させることなく、ＩＤＴの対数を減少させかつフィルタの通過帯域を自由に制御可能にした縦型２重モードＳＡＷフィルタが提案されている（特許文献１を参照）。更にこのＳＡＷフィルタは、接地したシールド電極を両ＩＤＴの間にその直達波を阻止するために設けることができる。

また、かかる従来のＳＡＷフィルタは、圧電基板上に電極指の対数・交差幅・周期が同じ２つのＩＤＴとその両側に反射器とを配置し、更に必要に応じて両ＩＤＴの間にシールド電極を配置する。対称モードと反対称モードの周波数差は最大でも中心周波数の３／１０００程度で限界があり、通過帯域幅の拡大が不可能であったことから、圧電基板上にＳＡＷの伝搬方向に沿って２つのＩＤＴと、それらの間にシールド電極と、それらの両側に反射器とを配置し、両ＩＤＴの間隔を（ｍ＋１／４）λ／２〜（ｍ＋１）λ／２（但し、ｍ：シールド電極の電極指本数、λ：ＳＡＷの波長）とし、各ＩＤＴと隣接する反射器との間隔をｎλ／２とし、更に、ＩＤＴの電極指周期をシールド電極のそれより僅かに大きく、かつ反射器の電極指周期をＩＤＴのそれより僅かに大きくした縦結合２重モードＳＡＷフィルタが提案されている（特許文献２を参照）。

このようにＩＤＴの間隔を設定することにより、反対称モードの周波数が低周波側に移動するので、２つのモードの周波数差を拡大することができる。また、反射器及びＩＤＴの電極指周期を上述したように設定することにより、反射器の反射効率の平坦部が低周波側に移動するので、高いＱ値を実現できる。更に、上述した電極指周期のシールド電極を設けることにより、対称モードのＱ値を高く維持できるので、広帯域で低損失のフィルタ特性が得られる、ということである。

また、圧電基板の表面中央部に配置したＩＤＴを２つ又はそれ以上に分割して入力ＩＤＴと出力ＩＤＴとにし、その両側に反射器を配置した単一の共振モードを有するエネルギ閉じ込め形の２端子対ＳＡＷ共振子を複数個従属接続した構成のＳＡＷフィルタが知られている。このＳＡＷフィルタは、ＩＤＴの電極対数を多くすると共振子の容量比が小さくなって、通過帯域幅を広くとれるが、ＩＤＴを２分割した場合には、非調和高次の縦１次モードが存在し、スプリアスとなるので、通過帯域を広くするのに限界がある。ＩＤＴを３分割し、その中央を入力ＩＤＴ、両側を出力ＩＤＴとした場合には、それらを対称に配置することにより縦１次モードを抑圧し、縦０次モードだけを励起するが、ＩＤＴの電極対数を多くすると縦２次共振モードが現れてスプリアスとなるので、同様にフィルタの広帯域化に限界がある。

そこで、エネルギ閉じ込め形の２端子対ＳＡＷフィルタにおいて、スプリアスを発生させる縦２次モードを利用して通過帯域幅を広くするために、反射器の相互間隔を広げて、その間に入るＩＤＴの対数を多くし、該ＩＤＴを３分割してその中央を入力ＩＤＴ及びその両側をそれぞれ出力ＩＤＴとし、かつ反射器の相互間隔をＳＡＷの伝搬方向に縦２次共振モードを励起する電極対数以上を収容し得るように設定することにより、縦０次共振モードと縦２次共振モードとを有するように構成することが知られている（特許文献３を参照）。この場合、圧電基板の材質、種類に対応するＩＤＴ対数と電極膜厚を設定することにより、縦０次モードの共振周波数と縦２次モードの反共振周波数との周波数差を小さくして、通過帯域を広くすることができる。

他方、特許文献１又は特許文献３に記載される従来のＳＡＷフィルタは、利用する複数の縦共振モードを独立に制御して、両振動モードの共振振幅を等しくし、通過帯域幅を目的地に設定することが困難であり、動作周波数が３００〜８００ＭＨｚ以上の高い周波数範囲になるに従って、対称モードＳ０の共振振幅が減少してフィルタの通過帯域の振幅特性が傾斜する傾向が顕著になるという問題がある。

本願出願人は、通過帯域の設定が比較的容易で、上側端及び下側端近傍での挿入損失が等しくかつ平坦で、各振動モードでの共振子のＱ値が高いＳＡＷフィルタを実現するために、ＳＡＷを利用した共振子型の縦２重モードＳＡＷフィルタを提案している（特許文献４を参照）。このＳＡＷフィルタは、入力側（ＳＡＷを励振する）の第１ＩＤＴと出力側（ＳＡＷを受信する）の第２ＩＤＴとの間に、フィルタを合成する２つのモード、基本波対称縦モードＳ０及び基本波斜対称縦モードＡ０の振動変位の振幅を制御できるようにするための第３ＩＤＴを設け、かつ、ＩＤＴの電極周期長を変えて周波数ポテンシャルを適正化することにより、Ｓ０及びＡ０モードの共振振幅強度を等価にして通過帯域の伝送特性を平坦化し、挿入損失及び帯域外減衰量に優れた特性を発揮する。

また、一般に１ポート型ＳＡＷ共振子においてＩＤＴの電極対数をＭ、ＩＤＴ全体での反射係数をΓ＝４ＭｂＨ／λ（但し、ｂ：ＩＤＴ電極１本当たりのＳＡＷ反射係数、Ｈ：電極膜厚、λ：ＳＡＷ波長。）としたとき、１０＞Γ＞０．８とすると、振動エネルギが共振子の中央に集中したエネルギ閉込型ＳＡＷ共振子を実現することができる。また、ＳＡＷ共振子の縦モードの変位と共振周波数を解析するために、ＳＡＷ共振子の該当する領域の素子角周波数ωは、周波数ポテンシャル関数ω（Ｘ）＝２πＶs／２Ｐt（但し、Ｘ：共振子の縦方向の座標、Ｖs：ＳＡＷ速度、Ｐt：該当領域の電極指周期長）として表わすことができる。ここで、反射器の角周波数（ωR）＜ＩＤＴの角周波数（ωT）と設定することにより、縦方向Ｘにエネルギ閉じ込め現象が発生する。

特許文献４に記載の縦２重モードＳＡＷフィルタは、この現象を利用したもので、送信側の第１ＩＤＴ（入力側）、受信側の第２ＩＤＴ（出力側）、制御用の第３ＩＤＴ及び反射器の周波数ポテンシャル値をそれぞれω１、ω２、ω３、ωR として、ω１＝ω２＞ωR ＞ω３の関係に設定している。この関係は、送信側の第１ＩＤＴ（入力側）、受信側の第２ＩＤＴ（出力側）、制御用の第３ＩＤＴ及び反射器の電極指周期長をそれぞれPt１、Pt２、Pt３、Prとしたとき、Pt３＞Pr＞Pt１＝Pt２に相当し、これにより高い周波数範囲においても理想状態に近い基本波縦対称モードＳ０の振幅特性が得られる。

更に従来のＳＡＷフィルタは、電極指１本当たりのＳＡＷ反射係数が増すとＩＤＴの対数を大きくできず、挿入損失が増大するという問題があることから、本願出願人は、特許文献４に記載の縦２重モードＳＡＷフィルタを改良した縦多重モード型ＳＡＷフィルタを提案している（特許文献５を参照）。

このＳＡＷフィルタは、圧電体基板上に入力側の第１ＩＤＴと出力側の第２ＩＤＴとの間にＳＡＷの振幅を制御する第３ＩＤＴを設けて、フィルタを合成する２つの共振モードの振動変位の振幅を制御できるようにし、ＩＤＴ電極指の重み付けによりＩＤＴ領域に存在し得る固有振動モード群、例えばｎ次対称縦モード又はｎ次斜対称縦モードを選択して合成し、かつ第１〜第３ＩＤＴの電極指周期長を変えてそれらの周波数ポテンシャル値を適正化することにより、選択した振動モードの共振振幅強度を等価にして通過帯域の伝送特性を平坦化した。これにより通過帯域幅の設定が容易で、電気機械結合係数の小さい水晶基板でも広帯域幅化が可能であり、ＩＤＴの電極指対数を大きくできるので挿入損失が小さく、通過帯域の振幅特性が平坦で、各共振モードにおける共振子のＱ値が高くなる。

特開昭６１−２８５８１４号公報 特公平５−３１６９号公報 特開平１−２３１４１７号公報 特開２００２−２７１１６６号公報 特開２００３−１７９４６１号公報

本発明は、上述した従来の縦２重モードＳＡＷフィルタの改良に関するものであり、その目的は、基本波対称縦モードＳ０及び基本波斜対称縦モードＡ０に１次対称縦モードＳ１を追加してフィルタを合成することによって、より広い通過帯域幅を実現すると共に、その用途、使用条件等に応じて通過帯域の範囲、広狭を調整することができるフィルタ装置を提供することにある。

本発明によれば、上記目的を達成するために、圧電基板上に、弾性表面波（ＳＡＷ）を励振するための第１ＩＤＴと、励振されたＳＡＷを受信するための第２ＩＤＴと、第１及び第２ＩＤＴの間に配置されてＳＡＷの振幅を制御するための第３のＩＤＴと、第１乃至第３ＩＤＴの両側に配置された１対の反射器とがＳＡＷの伝搬方向に沿って設けられ、第１、第２及び第３ＩＤＴが全体として有する反射係数Гが１０＞Γ＞０．８に設定され、反射器とそれに隣接する第１及び第２ＩＤＴとの間隔が、ＩＤＴを構成する交差指電極の周期長をＰｔとし、隣接する交差指電極間の間隔をＬとして、ｎＰｔ＋Ｌ（但し、ｎ：整数）に設定され、かつ、第１乃至第３ＩＤＴ及び反射器の周波数ポテンシャル値ω１、ω２、ω３、ωR がω３＞ω１，ω２＞ωR の関係に設定され、それにより基本波対称縦モードＳ０と基本波斜対称縦モードＡ０と１次対称縦モードＳ１とから合成される縦３重モードの共振振幅強度を有する縦３重モードＳＡＷフィルタと、該縦３重モードＳＡＷフィルタの入力側及び出力側に接続されて、１次対称縦モードＳ１の励振を調整するインピーダンス整合回路とを備えるフィルタ装置が提供される。

このように、ＩＤＴ全体の反射係数Гを上記所定範囲に設定することにより、振動エネルギが共振子の中央に集中したエネルギ閉込型ＳＡＷ共振子を利用したＳＡＷフィルタを構成することに加え、送信側の第１ＩＤＴと受信側の第２ＩＤＴとの間に設けた制御用の第３ＩＤＴを設け、かつ各ＩＤＴ及び反射器の周波数ポテンシャル値を上述した関係に設定することによって、１次対称縦モードＳ１の共振強度を高めると共に、インピーダンス整合回路によりＳ１モードの共振強度を調整するので、従来の縦２重モードＳＡＷフィルタよりも広い通過帯域を実現でき、かつ用途や使用条件に対応して通過帯域幅の広狭・範囲を調整することができる。

或る実施例では、縦３重モードＳＡＷフィルタの第１乃至第３ＩＤＴの交差指電極の周期長をPt１、Pt２、Pt３とし、かつ反射器を構成する反射体ストリップの周期長をPrとして、Pr＞Pt１，Pt２＞Pt３の関係に設定する。一般に周波数ポテンシャル値は、ω（Ｘ）＝２πＶs／２Ｐt（但し、Ｘ：共振子のＳＡＷ伝搬方向の座標、Ｖs：ＳＡＷ速度、Ｐt：該当領域の交差指電極周期長）で表わされることから、交差指電極の線幅を小さくし、交差指電極周期長を狭くし、又は交差指電極の膜厚を薄くして電極膜の質量を小さくすることによりＳＡＷ速度を上げ、周波数ポテンシャル値を高くすることができる。従って、ＩＤＴ及び反射器の電極周期長を適当に設定することにより、１次対称縦モードＳ１の共振強度を高めて広い通過帯域を得ることができる。

また、或る実施例では、縦３重モードＳＡＷフィルタの反射器が有する反射中心周波数ｆR0と、第１乃至第３ＩＤＴを一体とした場合に有する放射コンダクタンスＧが最大値を示す周波数ｆT0との偏差ε＝（ｆR0−ｆT0）／ｆR0を単位１として、Itｉ＝（Pr−Ptｉ）／Pr／ε（但し、ｉ＝１〜３）で定義される第１乃至第３ＩＤＴの周波数上昇率において、（Pr−Pt１）／Pr＝１ε〜１．７ε、かつ（Pr−Pt３）／Pr＝０〜−4εに設定し、より好ましくは、（Pr−Pt１）／Pr＝（１〜１．７）ε、かつ（Pr−Pt３）／Pr＝（−２〜−４）εに設定することにより、平坦な通過帯域の振幅特性を得ることができる。

また、縦３重モードＳＡＷフィルタのインピーダンスは圧電基板を形成する圧電材料による異なることから、インピーダンス整合回路によるＳ１モード共振強度の調整が有効に発揮されるように、該圧電基板を水晶で形成することが好ましい。

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
図１（Ａ）は、本発明によるフィルタ装置及びこれに使用する縦３重モードＳＡＷフィルタの実施例を示している。圧電基板１０は、例えばリチウムタンタレート、リチウムナイオベート、水晶などの従来公知の圧電材料で形成され、又はＳｉ基板上にダイヤモンド薄膜を成長させかつその上に圧電性を有するＺｎＯ等の薄膜を形成して鏡面研磨を施した長方形の平板からなる。圧電基板１０の表面には、中央に３つのＩＤＴ１１〜１３がＳＡＷの伝搬方向に沿って配置され、それらを挟むように両側に各１個の反射器１４、１５が配置されている。

ＩＤＴ１１〜１３は、それぞれ圧電基板１０上にＡｌ等の導体金属薄膜を蒸着又はスパッタ等の公知方法により形成してパターニングした交差指電極からなる。各ＩＤＴ１１〜１３の交差指電極は、それぞれＳＡＷの伝搬方向に沿って所定の間隔で配置されている。第１ＩＤＴ１１はＳＡＷフィルタの送信側ＩＤＴを、第２ＩＤＴ１２はＳＡＷフィルタの受信側ＩＤＴを、それらの間に配置した第３ＩＤＴ１３は制御用ＩＤＴを構成する。送信側の第１ＩＤＴ１１は、その正極側の交差指電極１１ａに信号源１６が接続され、かつ負極側の交差指電極１１ｂが接地されている。受信側の第２ＩＤＴ１２は、その正極側の交差指電極１２ａに負荷抵抗１７が接続され、かつ負極側の交差指電極１２ｂが接地されている。

更に、第１ＩＤＴ１１と第３ＩＤＴ１３との間及び第２ＩＤＴ１２と第３ＩＤＴ１３との間には、それぞれ隣接するＩＤＴの交差指電極の間にＳＡＷの伝搬路と交差する交差導体１８、１９が設けられている。第１及び第３ＩＤＴ１１、１３間の交差導体１８は、その両端で第１ＩＤＴ１１の負極側交差指電極１１ｂと、それとは反対側に位置する第３ＩＤＴ１３の一方の交差指電極１３ａとにそれぞれ接続されている。第２及び第３ＩＤＴ１２、１３間の交差導体１９は、一方の端部のみが第２ＩＤＴ１２の負極側交差指電極１２ｂに接続されている。

反射器１４、１５は、同様に圧電基板１０上にＡｌ等の導体金属薄膜を蒸着又はスパッタ等の公知方法により形成してパターニングした複数の反射体ストリップ１４ａ、１５ａをそれぞれ有する。反射体ストリップ１４ａ、１５ａは、ＳＡＷの伝搬方向に沿って一定の間隔で配置されている。本実施例によれば、このようにして３つのＩＤＴ及び１対の反射器からなる２端子対の縦３重モードＳＡＷフィルタが構成される。

特許文献４の縦２重モードＳＡＷフィルタと同様に、上述した１ポート型ＳＡＷ共振子におけるＩＤＴ全体の反射係数Γを定義した式、Γ＝４ＭｂＨ／λ（但し、Ｍ：ＩＤＴの電極対数、ｂ：ＩＤＴ電極１本当たりのＳＡＷ反射係数、Ｈ：電極膜厚、λ：ＳＡＷ波長）を用いて、各ＩＤＴの隣接する正極側の交差指電極（例えば１１ａ）と負極側の交差指電極（例えば１１ｂ）とを１対とし、第１〜第３ＩＤＴ１１〜１３が有する対数の総数をＭとして、本実施例の縦３重モードＳＡＷフィルタの全ＩＤＴの交差指電極全体でのトータル反射係数Γを設定する。即ち、ＩＤＴ全体としてその交差指電極のトータル反射係数を１０＞Γ＞０．８に設定して、振動エネルギが共振子の中央に集中したエネルギ閉込型ＳＡＷ共振子を構成する。

各反射器１４、１５とそれに隣接する第１及び第２ＩＤＴ１１、１２との間隔は、ＩＤＴの交差指電極周期長即ちピッチをＰｔとし、隣接する交差指電極間の間隔をＬとして、ｎＰｔ＋Ｌ（但し、ｎ：整数）とする。

このように構成される縦３重モードＳＡＷフィルタの入力側及び出力側には、インピーダンス整合回路２０、２１が接続されている。各インピーダンス整合回路２０、２１は、図２に例示するように、それぞれ整合素子として信号源１６及び負荷抵抗１７との間にコンデンサＣ１、Ｃ２を直列に及びコイルＬ１、Ｌ２を並列に取り付けたＬＣ回路で構成することができる。また、当業者に明らかなように、、インピーダンス整合回路２０、２１は、図２に示す実施例以外の整合素子及び配置からなる構成を採用することができる。

本発明の縦３重モードＳＡＷフィルタは、第１〜第３ＩＤＴ１１〜１３及び反射器１４、１５が、それぞれ図１（Ｂ）に示す階段状の線２２で表される周波数ポテンシャル値ω１、ω２、ω３、ωR を有する。この線２２は、横軸として前記各交差指電極及び反射体ストリップに直交するＳＡＷ伝搬方向をＸ軸とし、かつこれと直交する縦軸を周波数ポテンシャル値を表すω軸とする。本発明によれば、同図に示すように、ω３＞ω１，ω２＞ωR の関係に設定する。

一般に周波数ポテンシャル値は、特許文献４に記載されているように、ω（Ｘ）＝２πＶs／２Ｐt（但し、Ｘ：共振子のＳＡＷ伝搬方向の座標、Ｖs：ＳＡＷ速度、Ｐt：該当領域の交差指電極周期長）で表わされる。従って、交差指電極の線幅を小さくしたり、交差指電極周期長を狭くしたり、又は交差指電極の膜厚を薄くして電極膜の質量を小さくすることによりＳＡＷ速度を上げると、周波数ポテンシャル値を高くすることができる。

本実施例において、第１〜第３ＩＤＴ１１〜１３の交差指電極周期長をPt１、Pt２、Pt３、反射器１４、１５の反射体ストリップ周期長をPrとすると、それらの周波数ポテンシャル値は、ω１＝２πＶs／２（Pt１）、ω２＝２πＶs／２（Pt２）、ω３＝２πＶs／２（Pt３）、ωＲ＝２πＶs／２（Pr）となる。従って、上述した周波数ポテンシャル値の関係は、Pr＞Pt１，Pt２＞Pt３で表すことができる。

本実施例では、第１及び第２ＩＤＴ１１、１２を対称に構成するから、それらの交差指電極周期長はPt１＝Pt２となり、周波数ポテンシャル値はω１＝ω２となる。従って、本実施例において、周波数ポテンシャル値はω３＞ω１＝ω２＞ωR の関係に設定され、交差指電極周期長及び反射体ストリップ周期長はPr＞Pt１＝Pt２＞Pt３の関係となる。

更に、これらの関係は、特許文献４に記載されているように、第１〜第３ＩＤＴの周波数上昇率Itｉ（但し、ｉ＝１〜３）で表わすことができる。周波数上昇率は、各反射器１４、１５が有する反射中心周波数ｆR0と、３つのＩＤＴを一体とした場合に有する放射コンダクタンスＧが最大値を示す周波数ｆT0との偏差ε＝（ｆR0−ｆT0）／ｆR0を単位１として、Itｉ＝（Pr−Ptｉ）／Pr／εと定義される。

図３は、本実施例の縦３重モードＳＡＷフィルタの動作状態を示している。同図において、横軸はＳＡＷの伝搬方向を示すＸ軸、縦軸はＳＡＷの変位Ｕ（Ｘ）である。曲線２３は基本波縦対称モードＳ０、曲線２４は基本波斜対称縦モードＡ０、曲線２５は１次対称縦モードＳ１の変位振幅をそれぞれ示している。

本発明によれば、周波数ポテンシャル値を上述した関係に設定することによって、Ｓ１モードの共振強度を高めることができる。図４は、図１（Ａ）に示す本実施例のＳＡＷフィルタにおいて、圧電基板１０をリチウムタンタレートの１１２°Ｘカット板で形成し、ＩＤＴ及び反射器の電極数を全部で５２０本とし、その内ＩＤＴの交差指電極の総対数を１８５、残りを反射器とした場合に、第３ＩＤＴ１３の周波数ポテンシャル値ω３の上昇率に関するＳ１モードの振幅強度をその減衰量（ｄＢ）で表したものである。同図から、制御用の第３ＩＤＴ１３の周波数ポテンシャル値を大きくすると、ＳＡＷフィルタのＳ１モードを強くできることが分かる。

図５は、このようにしてＳ１モードの励振を強くした本実施例の縦３重モードＳＡＷフィルタの振幅強度をその減衰量（ｄＢ）で表している。同図において、実線で示す曲線２６は、本実施例のＳ０モード、Ａ０モード及びＳ１モードを合成した縦３重モードの共振振幅強度を示している。比較例として、破線で示す曲線２７、２８は、それぞれＳ０モード及びＡ０モードを合成した従来の２重モードの共振振幅強度を示している。特に曲線２７は、特許文献４に記載される縦２重モードＳＡＷフィルタの共振振幅強度であり、曲線２８の場合よりも広い通過帯域を実現している。

これら従来の２重モードは、いずれも１次対称縦モードＳ１が通過帯域の外側に出現しており、それ以上通過帯域を広くすることができないだけでなく、低周波数域側で減衰特性を乱す虞がある。これに対し、本発明の縦３重モードＳＡＷフィルタは、Ｓ１モードを追加することによって、特に低周波数域側で通過帯域をより広くすることができる。

また、本実施例において、周波数ポテンシャル値は、上述したようにω１＝ω２＞ωR の関係を有するので、従来から知られているように、Ｓ０モード及びＡ０モードの共振強度が等しくなり、通過帯域の振幅特性が平坦になる。更に、８００ＭＨｚ程度以上の高い周波数範囲でも平坦な通過帯域の振幅特性を得るためには、特許文献４に記載されるように、上述した周波数上昇率において、（Pr−Pt１）／Pr＝（１〜１．７）ε、かつ（Pr−Pt３）／Pr＝（０〜−４）ε、より好ましくは（Pr−Pt３）／Pr＝（−２〜−４）εとすればよい。

また、交差導体１８、１９の幅寸法は、それらとそれぞれ隣接する第１及び第３ＩＤＴ１１、１３、並びに第２及び第３ＩＤＴ１２、１３との間のスペースを加えた距離Ｄ１、Ｄ２が、ＳＡＷの波長をλ＝２（Pt１）または２（Pt２）として、ｎλ＋（１／４）λ、またはｎλ＋（３／４）λ（但し、ｎ＝０，１，２，…）となるように設定する。この設定範囲から外れると、Ｓ０モードよりも更に高周波数側の１００００ｐｐｍ付近に非エネルギ閉込型の基本波モードが発生するので、好ましくない。

更に本発明は、追加されるＳ１モードの励振を、縦３重モードＳＡＷフィルタの入力側及び出力側に設けたインピーダンス整合回路２０、２１により調整することができる。前記インピーダンス整合回路のマッチング条件を適当に設定することにより、Ｓ１モードの共振強度を変化させて、そのＳ０及びＡ１モードに合成される大きさを変化させる。Ｓ１モードが大きく励振する場合には、フィルタの通過帯域幅が特に低周波側において広くなり、逆にＳ１モードが減衰する場合には狭くなる。

図１（Ａ）の縦３重モードＳＡＷフィルタを圧電基板１０にＳＴカットの水晶基板を用いて製作し、そのＩＤＴ及び反射器の電極数を全部で５２０本、その内ＩＤＴの交差指電極の総対数を１８０、残りを反射器とし、かつＩＤＴの交差幅を１００〜１５０λ（λ：ＳＡＷ波長）で構成した場合に、外部インピーダンス５０Ωとの整合を図るべく、インピーダンス整合回路を次のマッチング条件Ａ、Ｂで形成し、前記ＳＡＷフィルタの周波数特性を測定した。
マッチング条件Ａ：Ｃ１＝Ｃ２＝３．５ｐＦ、Ｌ１＝Ｌ２＝１８ｎＨ
マッチング条件Ｂ：Ｃ１＝Ｃ２＝３．０ｐＦ、Ｌ１＝Ｌ２＝１８ｎＨ
その結果を図６にＳＡＷフィルタの周波数特性、即ちその周波数に関する振幅強度の減衰量（ｄＢ）で示す。

同図に示すように、マッチング条件Ａの場合、Ｓ１モードがＳ０及びＡ１モードに結合して、図５の曲線２６と同様に、曲線３０で示す広い周波数帯域の振幅特性が得られる。これに対し、マッチング条件Ｂでは、Ｓ１モードが減衰し、曲線３０で示すように狭い通過帯域幅３１の振幅特性となる。このように、マッチング条件を選択して前記インピーダンス整合回路を構成することによって、前記ＳＡＷフィルタの通過帯域幅をフィルタ装置の用途・使用条件に応じて調整することができる。

また、前記ＳＡＷフィルタのインピーダンスは、圧電基板１０を形成する圧電材料によって異なることから、前記インピーダンス整合回路の構成及びそのマッチング条件は、圧電基板の材料を考慮して決定する必要がある。特に圧電基板が水晶材料の場合、インピーダンス整合による高い振幅特性調整効果が得られるので、好ましい。

以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

（Ａ）図は本発明によるフィルタ装置及びこれに使用する縦３重モードＳＡＷフィルタの好適実施例を示す平面図、（Ｂ）図はこのＳＡＷフィルタが有する周波数ポテンシャル値をＳＡＷ伝搬方向即ちＸ軸方向に沿って示す線図。 図１（Ａ）のインピーダンス整合回路の構成例を示す回路図。 図１（Ａ）のＳＡＷフィルタの動作状態を、ＳＡＷの伝搬方向を示すＸ軸に沿ってＳＡＷの変位Ｕ（Ｘ）で表わす線図。 第３ＩＤＴの周波数ポテンシャル値ω３の上昇率に関するＳ１モードの振幅強度をその減衰量（ｄＢ）で表わす線図。 本実施例の縦３重モードＳＡＷフィルタ及び比較例として従来の２重モードＳＡＷフィルの周波数特性を、その周波数に関する共振振幅強度の減衰量（ｄＢ）で表わす線図。 本実施例のフィルタ装置において、インピーダンス整合回路のマッチング条件によるＳＡＷフィルタの通過帯域幅の変化を示す線図。

符号の説明

１０…圧電基板、１１…第１ＩＤＴ，１２…第２ＩＤＴ、１３…第２ＩＤＴ、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ…交差指電極、１４，１５…反射器、１４ａ、１５ａ…反射体ストリップ、１６…信号源、１７…負荷抵抗、１８，１９…交差導体、２０，２１…インピーダンス整合回路、２２…線、２３〜３０…曲線、３１…通過帯域幅。

Claims (5)

1. 圧電基板上に、弾性表面波（ＳＡＷ）を励振するための第１ＩＤＴと、励振された前記ＳＡＷを受信するための第２ＩＤＴと、前記第１及び第２ＩＤＴの間に配置されて前記ＳＡＷの振幅を制御するための第３のＩＤＴと、前記第１乃至第３ＩＤＴの両側に配置された１対の反射器とが前記ＳＡＷの伝搬方向に沿って設けられ、前記第１、第２及び第３ＩＤＴが全体として有する反射係数Гが１０＞Γ＞０．８に設定され、前記反射器とそれに隣接する前記第１及び前記第２ＩＤＴとの間隔が、前記ＩＤＴを構成する交差指電極の周期長をＰｔとし、隣接する前記交差指電極間の間隔をＬとして、ｎＰｔ＋Ｌ（但し、ｎ：整数）に設定され、かつ、前記第１乃至第３ＩＤＴ及び反射器の周波数ポテンシャル値ω１、ω２、ω３、ωR がω３＞ω１，ω２＞ωR の関係に設定され、それにより基本波対称縦モードＳ０と基本波斜対称縦モードＡ０と１次対称縦モードＳ１とから合成される縦３重モードの共振振幅強度を有する縦３重モードＳＡＷフィルタと、
   前記縦３重モードＳＡＷフィルタの入力側及び出力側に接続され、前記１次対称縦モードＳ１の励振を調整するインピーダンス整合回路とを備えることを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記縦３重モードＳＡＷフィルタの前記第１乃至第３ＩＤＴの前記交差指電極の周期長をPt１、Pt２、Pt３とし、前記反射器を構成する反射体ストリップの周期長をPrとして、Pr＞Pt１，Pt２＞Pt３の関係に設定したことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記縦３重モードＳＡＷフィルタの前記反射器が有する反射中心周波数ｆR0と、前記第１乃至第３ＩＤＴを一体とした場合に有する放射コンダクタンスＧが最大値を示す周波数ｆT0との偏差ε＝（ｆR0−ｆT0）／ｆR0を単位１として、Itｉ＝（Pr−Ptｉ）／Pr／ε（但し、ｉ＝１〜３）で定義される前記第１乃至第３ＩＤＴの周波数上昇率において、（Pr−Pt１）／Pr＝１ε〜１．７ε、かつ（Pr−Pt３）／Pr＝０〜−4εに設定したことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 前記第１乃至第３ＩＤＴの周波数上昇率において、（Pr−Pt１）／Pr＝（１〜１．７）ε、かつ（Pr−Pt３）／Pr＝（−２〜−４）εに設定したことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ装置。
5. 前記縦３重モードＳＡＷフィルタの前記圧電基板が水晶からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフィルタ装置。

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