JP2008271511A - 弾性表面波装置及びこれを用いた分波器並びに通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 肩特性が急峻で、且つ、通過帯域近傍の高周波側に減衰極を設けた弾性表面波装置を提供すること。
【解決手段】 弾性表面波装置は、ラダー型フィルタ回路を構成する第１の弾性表面波フィルタ１と、第１の弾性表面波フィルタ１の通過帯域よりも高い周波数に通過帯域を有する第２の弾性表面波フィルタ２と、を有し、第１の弾性表面波フィルタ１は、ラダー型フィルタ回路の直列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む少なくとも１つの直列腕弾性表面波共振子７ａ〜７ｄと、ラダー型フィルタ回路の並列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む並列腕弾性表面波共振子８ａ〜８ｃと、直列腕弾性表面波共振子７ａ〜７ｄに並列接続されているとともに第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域よりも高い周波数に共振周波数を有する、ＩＤＴ電極を含む弾性表面波共振子１５ａと、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、弾性表面波装置及びこれを用いた分波器並びに通信装置に関するものであり、より詳しくは、通過帯域の肩特性を急峻化し、かつ、通過帯域外の高周波側に減衰極を設けた弾性表面波装置及びこれを用いた分波器並びに通信装置に関するものである。

近年、耐電力性能の高い電極材料や電極構造の実現により、携帯通信装置において送信信号と受信信号を分離する分波器にも弾性表面波フィルタが用いられるようになってきた。

分波器では、近接した送信帯域と受信帯域の信号を充分に分離することが求められるため、例えば送信帯域が受信帯域よりも低い周波数の場合、送信用フィルタの高周波側の肩特性は急峻に減衰する必要がある。パワーアンプで増幅された信号を通す送信用フィルタには、通常、耐電力性に優れたラダー型フィルタの回路構成が用いられるが、ラダー型フィルタの肩特性を急峻化する技術として、ラダー型フィルタを構成する共振子に並列に容量を付加する技術がある（例えば特許文献１乃至３参照）。
特開平８−０６５０８９公報 特開２００５−２６０８３３公報 特開２００１−３４５６７５公報

近年、通信規格の変更や、通信端末の国際ローミングへの対応により、分波器の通過帯域の近傍に存在する別規格で用いられている周波数帯域を厳しく減衰させる要求が、新たに出てきた。

本発明は、この要求に答えるべく完成されたものであり、その目的は、肩特性の急峻性が改善され、且つ、通過帯域近傍の高周波側に減衰極を設けた弾性表面波装置及びこれを用いた分波器並びに通信装置を提供することにある。

本発明の弾性表面波装置は、ラダー型フィルタ回路を構成する第１の弾性表面波フィルタと、前記第１の弾性表面波フィルタの通過帯域よりも高い周波数に通過帯域を有する第２の弾性表面波フィルタと、を有し、前記第１の弾性表面波フィルタは、前記ラダー型フィルタ回路の直列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む少なくとも１つの直列腕弾性表面波共振子と、前記ラダー型フィルタ回路の並列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む並列腕弾性表面波共振子と、前記直列腕弾性表面波共振子に並列接続されているとともに前記第２の弾性表面波フィルタの通過帯域よりも高い周波数に共振周波数を有する、ＩＤＴ電極を含む弾性表面波共振子とを有することを特徴とするものである。なお、「第２の弾性表面波フィルタの通過帯域よりも高い周波数に共振周波数を有する弾性表面波共振子」とは、第２の弾性表面波フィルタの通過帯域の高周波端よりも高い周波数に共振周波数を有する弾性表面波共振子、という意味である。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、前記弾性表面波共振子が並列接続された前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチよりも小さいことを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、前記弾性表面波共振子が並列接続された前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチの０．５０倍乃至０．９５倍であることを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、前記第２の弾性表面波フィルタは、直列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む直列腕弾性表面波共振子と、並列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む並列腕弾性表面波共振子を有するラダー型フィルタ回路を構成しており、前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、前記第２の弾性表面波フィルタにおける前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチよりも小さいことを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、前記第２の弾性表面波フィルタにおける前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチの０．５０倍乃至０．９８倍であることを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）が、前記弾性表面波共振子が並列接続された前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）よりも大きいことを特徴とするものである。

また、本発明の弾性表面波装置は好ましくは、前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）が、前記弾性表面波共振子が並列接続された前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）よりも小さいことを特徴とするものである。

本発明の分波器は、上記いずれかの本発明の弾性表面波装置を用いたことを特徴とするものである。

本発明の通信装置は、上記いずれかの本発明の弾性表面波装置を含むデュプレクサを有し、送信信号を搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、前記アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅された前記アンテナ送信信号を前記デュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプとを具備することを特徴とするものである。

本発明の通信装置は、上記いずれかの本発明の弾性表面波装置を含むデュプレクサを有し、アンテナと、該アンテナで受信され、前記デュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、該ローノイズアンプを通過した前記アンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサとを具備することを特徴とするものである。

本実施の形態の弾性表面波装置は、ラダー型フィルタ回路を構成する第１の弾性表面波フィルタの直列腕弾性表面波共振子に、ＩＤＴ電極を含む弾性表面波共振子（以下、容量付加用の付加的弾性表面波共振子ともいう）が並列に接続されている。このことから、ＩＤＴ電極を含む弾性表面波共振子は共振する周波数近傍以外では容量として機能するため、特許文献１等に開示されているように、通過帯域の高周波側の肩特性を急峻化することができる。肩特性をより急峻化するためには、より大きな容量を直列腕弾性表面波共振子に並列接続すれば良いが、このようにすることにより、通過帯域外の減衰量が劣化していく。この様子を図１２及び図１３を用いて説明する。

図１２は従来技術によるラダー型フィルタ６０の回路図、図１３は図１２のラダー型フィルタ６０の通過特性のグラフであり、図１３（ａ）は通過帯域を拡大したグラフ、（ｂ）は高い周波数まで表した通過特性のグラフである。

図１２では、直列腕弾性表面波共振子６１ａ，６１ｂ，６１ｃ及び６１ｄと、並列腕弾性表面波共振子６２ａ，６２ｂ及び６２ｃとによりラダー型フィルタ６０を構成している。並列腕弾性表面波共振子６２ａ〜６２ｃは信号電位と接地電位の間に接続されるが、並列腕弾性表面波共振子６２ａ〜６２ｃの持つ容量と、接地電位に至る間の配線が持つインダクタンス成分により共振が起こり、これを利用すると通過帯域より高い周波数に減衰極を設けることができるのは、公知の技術である。図１２の例では、並列腕弾性表面波共振子６２ａ，６２ｂと配線６４ａ、また並列腕弾性表面波共振子６２ｃと配線６４ｂとを用いて、１．５ＧＨｚ付近に減衰極を設けている。

さて、図１２において、直列腕弾性表面波共振子６１ｂに並列に容量６３を接続すると、前述のように通過帯域の肩特性を急峻化することができる。この様子を図１３（ａ）に示す。図１３において、それぞれ、実線は容量６３を設けない場合、点線は２ｐＦの容量６３を設けた場合の通過特性である。容量６３を設けたことにより、例えば８４３ＭＨｚでの減衰量が約１４ｄＢ改善していることがわかる。しかし、図１３（ｂ）に示すように、容量６３を設けたことにより通過帯域外での減衰量は劣化していることが分かる。つまり、通過帯域外で減衰量を確保するためには、肩特性を急峻にするために接続できる容量には限界があるということである。そこで、より大きな容量を接続してフィルタの肩特性をより急峻にしつつ、且つ、必要な周波数帯域で減衰量を確保するために、本実施の形態では容量としてＩＤＴ電極を含む弾性表面波共振子を用いた。

新たな弾性表面波共振子が直列腕弾性表面波共振子に並列接続されると、弾性表面波共振子の反共振周波数に対応する周波数に局所的な減衰極を設けることができる。従来においても、ＩＤＴ電極や、これを含む弾性表面波共振子を用いた容量を用いて肩特性を急峻化する方法は開示されているが（例えば特許文献１乃至３参照）、いずれにおいても新たに接続したＩＤＴ電極の共振特性のフィルタ特性への影響を避けるための工夫がなされており、積極的に新たに接続したＩＤＴ電極や、これを含む弾性表面波共振子の共振特性を利用する技術は開示されていなかった。

本実施の形態では、第１の弾性表面波フィルタの通過帯域を構成する直列腕弾性表面波共振子に新たに接続した弾性表面波共振子の共振周波数を、第１の弾性表面波フィルタよりも高い周波数に通過帯域を持つ第２の弾性表面波フィルタの通過帯域よりも高くする。このようにすることによって、第１及び第２の弾性表面波フィルタが接続された際に、新たに接続した弾性表面波共振子の共振特性が第２の弾性表面波フィルタの通過特性に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

従って、本実施の形態の弾性表面波装置によれば、肩特性を急峻化する効果と通過帯域の高周波側近傍に減衰極を作る効果との両方を得ることができる。

通過帯域の高周波側に減衰極を設けるには、弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチを、弾性表面波共振子が並列接続された直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチよりも小さくすれば良い。

好ましくは、弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、弾性表面波共振子が並列接続された直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチの０．５０倍乃至０．９５倍であれば良い。この範囲内では、新たに接続した弾性表面波共振子の弾性波の励振効率が低下して反共振抵抗が小さくなることを抑えて、有用な減衰極を作ることができる。また、第１の弾性表面波フィルタの通過帯域で挿入損失が小さくなる。これは、通過帯域に新たに並列接続した弾性表面波共振子の共振周波数が近づくと、通過帯域の周波数で、新たに並列接続した弾性表面波共振子のインピーダンスが小さくなることを抑制するためである。

また、第２の弾性表面波フィルタもラダー型フィルタの構成である場合には、第１の弾性表面波フィルタの直列腕弾性表面波共振子に並列に接続した弾性表面波共振子のＩＤＴ電極のピッチを、第２の弾性表面波フィルタの直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチよりも小さくすれば良い。

好ましくは、弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、第２の弾性表面波フィルタにおける直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチの０．５倍乃至０．９８倍であれば良い。この範囲内では、新たに接続した弾性表面波共振子の弾性波の励振効率が低下して反共振抵抗が小さくなることを抑えて、有用な減衰極を作ることができる。また、第２の弾性表面波フィルタの通過帯域の劣化を抑制する。

通過帯域を構成する弾性表面波共振子以外の容量付加用の弾性表面波共振子を新たに接続すると、その面積の分、弾性表面波装置の面積が大きくなってしまう。従って、新たに接続する弾性表面波共振子はなるべく小型であるべきである。そこで、本実施の形態のように新たに接続する弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）を、この弾性表面波共振子が並列接続された直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）よりも大きくすると、より少ない対数及び小さい交差幅で必要な容量を実現することができる。

また、新たに接続する容量付加用の弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）が、この弾性表面波共振子が並列接続された直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）よりも小さい場合には、共振抵抗及び反共振抵抗が大きくなるため、新たに設けた減衰極の減衰量をより大きく取ることができる。

本実施の形態の分波器は、フィルタ特性における肩特性の急峻性が改善され、通過帯域近傍の帯域外減衰特性に優れたものとなり、所望の良好な電気特性を得ることができる。

本実施の形態の通信装置は、上記いずれかの本発明の弾性表面波装置を含むデュプレクサと、送信信号を搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅されたアンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプと、を具備することから、使用している通信規格の近傍にある他の通信規格との干渉が小さい優れた通話品質を実現することができる。ミキサとパワーアンプとの間に、アンテナ送信信号の不要信号を減衰させるバンドパスフィルタを設けることもできるが、バンドパスフィルタの機能をＩＣ等に組み込むこともできる。

本実施の形態の通信装置は、上記いずれかの本発明の弾性表面波装置を含むデュプレクサと、アンテナと、アンテナで受信され、デュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、ローノイズアンプを通過したアンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサと、を具備することから、使用している通信規格の近傍にある他の通信規格との干渉が小さいという優れた通話品質を実現することができる。ローノイズアンプとローノイズアンプとの間に、ローノイズアンプにて増幅されたアンテナ受信信号の不要信号を減衰させるバンドパスフィルタを設けることもできるが、バンドパスフィルタの機能をＩＣ等に組み込むこともできる。

以下、本実施の形態の弾性表面波装置の例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する図面において同様の箇所には同じ符号を付すものとする。また、各弾性表面波共振子の電極指の幅や電極指間の距離、電極指の本数等については、説明のために模式的に図示したものである。

＜実施の形態の例１＞
本実施の形態の弾性表面波装置の例１を図１に示す。

図１は、第１の弾性表面波フィルタ１を送信用フィルタに、第２の弾性表面波フィルタ２を受信用フィルタに用いて分波器２０を構成した例である。送信回路からの送信信号は端子３から第１の弾性表面波フィルタ１に入力され、図示しないアンテナへと接続される端子４へ出力される。アンテナで受信した受信信号は端子４から第２の弾性表面波フィルタ２に入力され、端子５から受信回路へと出力される。分波器２０を構成する場合、このように送信用フィルタの出力端子と受信フィルタの入力端子が共有されるので、２個のフィルタでお互いに相手のフィルタの通過帯域のインピーダンスが高く見えるようにするための整合回路６を設ける。整合回路６は分波器２０の中に設けられても良いし、別途、設けても良い。

図１の例では、第１の弾性表面波フィルタ１は、４個の直列腕弾性表面波共振子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと３個の並列腕弾性表面波共振子８ａ，８ｂ，８ｃとを、ラダー型に接続した回路に容量付加用の弾性表面波共振子１５ａを加えることによって構成されている。また、第２の弾性表面波フィルタ２は、４個の直列腕弾性表面波共振子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと４個の並列腕弾性表面波共振子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとを、ラダー型に接続した回路によって構成されている。

各弾性表面波共振子は図２に示すようにＩＤＴ電極１１と反射器電極１２よりなる。ＩＤＴ電極１１は電極指１３とバスバー（共通電極）１４からなる櫛歯状電極の２個が対向して噛み合って形成される。本実施の形態では、ＩＤＴ電極１１の電極指ピッチを、図２のように、電極指の電極指幅の中心から隣り合う電極指の電極指幅の中心までの距離ｐで定義する。また、向かい合う櫛歯状電極の電極指が重なり合う幅を交差幅ｗで定義する。

そして、直列腕弾性表面波共振子７ｂに並列に、容量付加用の弾性表面波共振子１５ａが接続されている。

直列腕弾性表面波共振子７ａ〜７ｄのうちのどれに弾性表面波共振子１５ａを接続するのがよいかは、通過帯域を形成する直列腕弾性表面波共振子７ａ〜７ｄの周波数設計に依存するため、必ずしも直列腕弾性表面波共振子７ａ〜７ｄのうちのどれに接続するのがよいかは特定されない。ただし、最も高いパワーがかかる直列腕弾性表面波共振子７ａに小さな弾性表面波共振子１５ａを付加すると、直列腕弾性表面波共振子７ａの発熱の影響を受ける可能性がある。従って、直列腕弾性表面波共振子７ｂ，７ｃ，７ｄに弾性表面波共振子１５ａを付加することが好ましい。

この分波器２０の通過特性を図３に示す。図３において、横軸は周波数、縦軸は減衰量である。また、実線の特性曲線１６ａは本発明の分波器２０の第１の弾性表面波フィルタ１の帯域通過特性、実線の特性曲線１６ｂは第２の弾性表面波フィルタ２の通過特性である。

また、破線の特性曲線１７ａは弾性表面波共振子１５ａの代わりに弾性表面波共振子１５ａと同じ静電容量を持つ容量素子（コンデンサ素子）を用いた以外は本発明と同じ構成の分波器である比較例Ａの送信用フィルタの通過特性、破線の特性曲線１７ｂは比較例Ａの受信用フィルタの帯域通過特性である。

また、点線の特性曲線１８ａは弾性表面波共振子１５ａを設けない以外は本発明と同じ構成の分波器である比較例Ｂの送信用フィルタの通過特性、点線の特性曲線１８ｂは比較例Ｂの受信用フィルタの通過特性である。各受信用フィルタはほぼ一致した通過特性となっている。

図３に示したように、比較例Ｂの送信用フィルタの肩特性に比べて、本発明の第１の弾性表面波フィルタ１及び比較例Ａでは、肩特性をより急峻に減衰させることができた。しかし、比較例Ａでは、比較例Ｂに比べて第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域より高周波で減衰量が劣化している。

そこで、本実施の形態の弾性表面波共振子１５ａを容量として用い、その共振特性を利用することにより、例えば８９８ＭＨｚから９０１ＭＨｚにおける減衰量を比較例Ａに比べて７．３ｄＢ改善することができる。また、９２５ＭＨｚにおいても、約１．７ｄＢ改善することができる。

なお、弾性表面波共振子１５ａの共振周波数に相当するのが図３の極大点１９ａ、反共振周波数に相当するのが極小点１９ｂであり、極小点１９ｂにより局所的な減衰極が形成されている。通常、共振周波数と反共振周波数の周波数差は、ほぼ使用する圧電基板の材料定数によって決まるが、本実施の形態や特許文献１乃至３で用いたように、並列に接続された容量により、共振周波数は移動せずに反共振周波数が低くなる。同様のことが、本実施の形態で用いた弾性表面波共振子１５ａに対しても起こっている。すなわち、直列腕弾性表面波共振子７ｂは並列に接続された弾性表面波共振子１５ａの容量により反共振周波数が低くなり、フィルタの肩特性を急峻化することができたが、同様に弾性表面波共振子１５ａの反共振周波数も並列に接続している直列腕弾性表面波共振子７ｂの容量によって低くなっているのである。従って、所望の周波数に減衰極を設ける際には、これを見込んで設計すればよい。

＜実施の形態の例２＞
本実施の形態の弾性表面波装置の例２を図４に示す。

通過帯域の肩特性をより急峻化するためには、より容量の大きな弾性表面波共振子１５ａを用いれば良いが、大きくしすぎると通過帯域近傍に大きなリップルが発生することがある。これを回避するためには、図４に示すように、複数の直列腕弾性表面波共振子（図４では、直列腕弾性表面波共振子７ｂ，７ｄ）のそれぞれに並列に弾性表面波共振子（図４では、弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂ）を接続すれば良い。

図５は、図４の分波器２０の通過特性を示すグラフである。図５において、点線の特性曲線１６ｃは、図１の構成において弾性表面波共振子１５ａとして容量が約３．４ｐＦの弾性表面波共振子を用いた場合の特性曲線である。通過帯域の肩特性は急峻であるが、通過帯域近傍にリップル１９ｃが発生している。これに対して、図４の構成において、弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂとして、同じ構成で容量が約１．７ｐＦの弾性表面波共振子を用いた場合、実線の特性曲線１６ｄのように、リップルを発生させずに肩特性を急峻に保つことができる。

また、図１の構成において、通過帯域近傍にリップル１９ｃが発生しない弾性表面波共振子１５ａの容量としては、弾性表面波共振子１５ａが付加される直列腕弾性表面波共振子７ｂ，７ｄの各容量の２０％程度以下が好ましい。

なお、図に記載された「共振子」とは「弾性表面波共振子」を意味する。

＜実施の形態の例３＞
本実施の形態の弾性表面波装置の例３では、全体の構成は図４と同様であるが、弾性表面波共振子１５ａと弾性表面波共振子１５ｂで、容量はほぼ同じに保ったまま電極指ピッチを異なるものとした。図６にその通過特性を示す。

図６において、点線の特性曲線１６ｅは、同様の構成の弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂを用いた場合の通過特性である。実線の特性曲線１６ｆは、弾性表面波共振子１５ａに比べて、容量をほぼ同じに保ったまま弾性表面波共振子１５ｂのＩＤＴ電極の電極指ピッチのみを調整し、弾性表面波共振子１５ｂの共振周波数を７ＭＨｚ高くした場合の特性曲線である。このようにすることにより、全く同じ構成の弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂを用いた場合に比べて、より高い周波数で高い減衰量を得ることができる。

＜実施の形態の例４＞
本実施の形態の弾性表面波装置の例４では、全体の構成は図４と同一であるが、弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂの共振特性を制限した。

図７の実線の特性曲線１６ｈは、全体の構成は図４と同様であるが、容量を弾性表面波共振子１５ａとほぼ同じに保ったまま弾性表面波共振子１５ｂの共振周波数を、弾性表面波共振子１５ａより７ＭＨｚ低くし、第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域内に共振周波数を配置した場合の通過特性を示したものである。比較として、弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂとして、同じ構成であって、共振周波数が第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域外にある弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂを用いた場合の通過特性を点線の特性曲線１６ｇで示す。

実線の特性曲線１６ｈよりわかるように、第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域に共振周波数を持つ弾性表面波共振子１５ｂを用いることにより、第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域内に大きなリップル１９ｄが発生している。従って、第２の弾性表面波フィルタ２の通過特性を劣化させるような影響を避けるためには、弾性表面波共振子１５ｂの共振周波数は、第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域よりも高い周波数である必要がある。

弾性表面波共振子１５ｂの共振周波数を第２の弾性表面波フィルタ２より高くするためには、弾性表面波共振子１５ｂのＩＤＴ電極の電極指ピッチを、第２の弾性表面波フィルタ２の直列腕弾性表面波共振子９ｂ，９ｃ及び９ｄのうち最も共振周波数の高いのＩＤＴ電極の電極指ピッチよりも小さくすれば良い。なお、第２の弾性表面波フィルタ２の直列腕弾性表面波共振子９ａは、第１の弾性表面波フィルタ１と好適なインピーダンス整合を取るために意図的に他の直列腕弾性表面波共振子よりもかなり高い共振周波数に設定されている場合があり、その場合、直列腕弾性表面波共振子９ａは第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域そのものを形成する機能を持っていないため、ここでは除外した。

より好ましくは、弾性表面波共振子１５ｂのＩＤＴ電極の電極指ピッチが、第２の弾性表面波フィルタ２における直列腕弾性表面波共振子９ｂ，９ｃ及び９ｄのＩＤＴ電極の電極指ピッチの０．５倍乃至０．９８倍であれば良い。０．５倍未満ではＩＤＴ電極の励振効率が悪いため、有効な減衰極を作るための反共振抵抗が得られない。０．９８倍を超えると、第２の弾性表面波フィルタ２の通過帯域を劣化させる。

＜実施の形態の例５＞
本実施の形態の弾性表面波装置の例５では、全体の構成は図１と同じであるが、弾性表面波共振子１５ａのＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）を、弾性表面波共振子１５ａが並列接続された直列腕弾性表面波共振子７ｂのＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）よりも大きくした。このようにすることにより、弾性表面波共振子１５ａにおいて、電極指間距離が小さくなることにより容量値が大きくなるので、より小さな面積で所望の肩特性を得るための容量を確保することができる。従って、第１の弾性表面波フィルタ１の占有面積をより小さくすることができるため、弾性表面波装置を小型化したり、多数個の第１の弾性表面波フィルタ１を形成する圧電基板１枚当たりの取れ個数を増加させたりすることができる。

＜実施の形態の例６＞
本実施の形態の弾性表面波装置の例６では、全体の構成は図１と同じであるが、弾性表面波共振子１５ａのＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）を、弾性表面波共振子１５ａが並列接続された直列腕弾性表面波共振子７ｂのＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）よりも小さくした。このようにすることにより、弾性表面波共振子１５ａの共振抵抗及び反共振抵抗は大きくなる。そのため、極大点（共振点）及び極小点（反共振点）の減衰量をより大きくすることができる。

＜実施の形態の例７＞
以上、説明を行ったように、本実施の形態に係る分波器は、フィルタ特性における肩特性が急峻で通過帯域近傍の帯域外減衰特性に優れたものとなる。そして、本実施の形態に係る分波器を通信装置に適用することができる。

本実施の形態の通信装置は、本実施の形態の弾性表面波装置を含むデュプレクサと、送信信号を搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、アンテナ送信信号の不要信号を減衰させる弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅されたアンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプとを具備するものである。また、本実施の形態の通信装置は、本実施の形態の弾性表面波装置を含むデュプレクサと、アンテナと、アンテナで受信され、デュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、ローノイズアンプにて増幅されたアンテナ受信信号の不要信号を減衰させる弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタを通過したアンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサとを具備するものである。

図８は、係る通信装置の具体的一例としての通信装置１００の構成を模式的に示すブロック回路図である。通信装置１００は、主に送受信機３００、アンテナ４００、制御部２００、操作部６００、マイクロフォンＭＰ、及びスピーカＳＰを備えている。

制御部２００は、通信装置１００の各種動作を統括制御する部位である。この制御部２００は、ＣＰＵ，ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備え、ＲＯＭ等の内部に格納されたプログラムをＣＰＵが読み込んで実行することで、通信装置１００の各種制御や機能が実現される。

この送受信機３００では、マイクロフォン（ＭＰ）から制御部２００を介して入力されたアナログ音声信号が、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３０１でＡ／Ｄ変換（アナログ信号からデジタル信号へ変換）された後、変調器３０２で変調され、更に局部発振器３２０の発振信号を用いてミキサ３０３で周波数変換される。ミキサ３０３の出力は送信用バンドパスフィルタ３０４及びパワーアンプ３０５を通り、分波器３０６を通ってアンテナ４００に対して送信信号として出力される。

また、アンテナ４００からの受信信号は、分波器３０６を通ってローノイズアンプ３０７、受信用バンドパスフィルタ３０８を経てミキサ３０９へ入力される。ミキサ３０９は局部発振器３２０の発振信号を用いて受信信号の周波数を変換し、変換された信号はローパスフィルタ３１０を通って復調器３１１で復調され、更にＤＳＰ３０１でＤ／Ａ変換（デジタル信号からアナログ信号へ変換）された後、制御部２００を介してスピーカ（ＳＰ）に対してアナログ音声信号として出力される。

操作部６００は、ユーザーによる通信装置１００への各種入力を受け付ける部位であり、例えば、各種ボタン等によって構成される。

係る通信装置１００の分波器３０６として、本実施の形態に係る分波器を用いる。

なお、これまでの実施の形態の例では第２の弾性表面波フィルタ２として、ラダー型の回路構成のフィルタを用いて説明したが、第２の弾性表面波フィルタ２は必ずしもラダー型である必要はなく、ＤＭＳ型やラティス型の回路構成を用いたフィルタを用いることができる。図１４は分波器を構成するＤＭＳ(Double Mode Saw)フィルタＤの代表的な構造を模式的に示す平面図である。ＤＭＳフィルタＤは、多重モード型フィルタである。ＤＭＳフィルタＤは、フィルタＤａとフィルタＤｂとが２段に接続されている。フィルタＤａは、隣り合うように配置された３つのＩＤＴ電極４１ａ、４１ｂ、および４１ｃと、これら３つのＩＤＴ電極４１ａ、４１ｂ、および４１ｃからなるＩＤＴ電極列の両端に設けられた２つの反射器４２とから構成される。ただし、ＤＭＳフィルタＤは２段構成を有するものには限られない。ＩＤＴ４１ａ、４１ｂ、および４１ｃはそれぞれ、長手方向が圧電基板の弾性表面波の伝搬方向と直交するように対向配置された、１対の櫛歯状電極からなる。反射器４２も、長手方向が圧電基板の弾性表面波の伝搬方向と直交するように設けられた格子状電極を有する。同様に、ＤＭＳフィルタＤｂは、隣り合うように配置された３つのＩＤＴ電極４１ｄ、４１ｅ、および４１ｆと、これら３つのＩＤＴ電極４１ｄ、４１ｅ、および４１ｆからなるＩＤＴ電極列の両端に設けられた２つの反射器４２とから構成されてなる。ＩＤＴ電極１ｄ、電極１ｅ、および電極１ｆも、はそれぞれ、長手方向が圧電基板の弾性表面波の伝搬方向と直交するように対向配置された、１対の櫛歯状電極からなる。反射器４２も、長手方向が圧電基板の弾性表面波の伝搬方向と直交するように設けられた格子状電極を有する。ただし、ＤＭＳフィルタＤの各段のフィルタがこのように３つのＩＤＴを有することは必須の態様ではなく、２つ以上のＩＤＴを設ける態様であればよい。このように多重モード型フィルタを第２の弾性表面波フィルタ２として使用する場合、受信信号が入力された場合の受信側通過帯域の低域側における急峻性を向上させることができる、という効果がある。なお、ＤＭＳフィルタＤの電極対数、交差幅、反射器の本数などは、設計に合わせて適宜選択すればよい。

以下、本実施の形態の弾性表面波装置を用いた分波器の実施例について説明する。

まず、圧電基板としてタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）から成るものを用い、その主面上に厚みが６ｎｍのＴｉ薄膜を形成し、その上に厚みが１２５ｎｍのＡｌ−Ｃｕ薄膜を形成し、これを交互に各３層ずつ積層し、合計６層のＴｉ薄膜／Ａｌ−Ｃｕ薄膜の積層膜を形成した。ここで、Ａｌ−Ｃｕ薄膜とは、ＡｌにＣｕが微量に添加された合金薄膜を意味する。

次に、レジスト塗布装置により、圧電基板の主面上にフォトレジストを約０．５μｍの厚みに塗布した。そして、縮小投影露光装置（ステッパー）を用いて露光することにより、図９に示す弾性表面波共振子や配線、電極等となるフォトレジストパターンを形成した。さらに、現像装置によって不要部分のフォトレジストをアルカリ現像液で溶解させた。

次に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置により、図９に示す電極パターンを形成した。図９において、１’は送信用フィルタ部、２’は受信用フィルタ部である。通過帯域を形成する弾性表面波共振子の回路構成は図１と同様であり、新たに容量付加用の弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂ及び１５ｃをそれぞれ直列弾性表面波共振子７ｂ，７ｄ及び９ｄに並列に接続した。

次に、電極パターンの所定領域上に保護膜（図示せず）を形成した。すなわち、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置により、電極パターン及び圧電基板の主面上にＳｉＯ₂膜を約１５ｎｍの厚みに形成した。そして、フォトリソグラフィによってフォトレジストのパターニングを行い、ＲＩＥ装置等でフリップチップ用電極部（入出力電極，接地電極及びパッド電極）のＳｉＯ₂膜のエッチングを行った。

次に、スパッタリング装置を使用し、ＳｉＯ₂膜を除去した部分にＣｒ層，Ｎｉ層，Ａｕ層を順次積層した積層電極を成膜した。このときの電極の厚みは、それぞれ０．０１μｍ、１μｍ、０．２μｍとした。

さらに、フォトレジスト及び不要箇所の積層電極をリフトオフ法により同時に除去し、積層電極が形成された部分である送信用フィルタの入力電極２１、送信用フィルタの出力電極２２、受信用フィルタの入力電極２３、受信用フィルタの出力電極２４、送信用フィルタの接地電極２５、及び環状電極２６を、フリップチップ用バンプを接続するためのフリップチップ用電極部とした。なお、環状電極２６は後述するようにフィルタ部を気密封止するための電極であり、必要に応じて設ければ良い。本実施例では環状電極２６を受信用フィルタ２’の接地電極としても用いている。

次に、圧電基板にダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、フィルタ素子のチップ５０に分割した。

次に、図１０に示すように、セラミックからなる積層構造の回路基板２８上における、送信用フィルタの入力電極２１、送信用フィルタの出力電極２２、受信用フィルタの入力電極２３、受信用フィルタの出力電極２４、送信用フィルタの接地電極２５、及び環状電極２６に対応する位置に設けた、銀から成る導体上に、導電性接続材３２を印刷した。導電性接続材３２としては半田を使用した。なお、回路基板２８は多数個取り用の基板とした。

そして、各チップ５０をフリップチップ実装装置によって、電極形成面を下面にして回路基板２８上に仮接着した。仮接着はＮ₂ガス雰囲気中で行った。さらに、Ｎ₂ガス雰囲気中でベークを行い、導電性接続材３２である半田を溶融することにより、チップ５０と回路基板２８とを接着した。なお、整合回路６は、回路基板２８の内部に設けた信号電位から接地電位へと接続された線路（図示せず）によって形成したインダクタにより実現した。

次に、チップ５０が接着された回路基板２８に樹脂を塗布し、Ｎ₂ガス雰囲気中でベークを行い、チップ５０を樹脂封止した。

次に、回路基板２８にダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、個片に分割し、本発明の分波器２０（分波器Ａとする）を作製した。分波器２０の断面図を図１０に示す。図１０における圧電基板２７のセラミック回路基板２８に対向する面が図９であり、図１０は図９の圧電基板２７のＡ−Ａ線に当たる位置で切断した断面図となっている。なお、個片に分割された回路基板２８は、２．５×２．０ｍｍの大きさで、厚みは０．３７５ｍｍである。

また、比較例１として、弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂ，１５ｃを設けない以外は本実施例の分波器Ａと同じ構成の分波器Ｂを作製した。

図１１は、本実施例の分波器Ａと比較例１の分波器Ｂの帯域通過特性を比較したグラフである。横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を、縦軸は減衰量（単位：ｄＢ）を表し、実線の特性曲線１６ｉは本実施例の分波器Ａの帯域通過特性を示し、破線の特性曲線１８ｃは比較例１の分波器Ｂの帯域通過特性を示している。

また、弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂ，１５ｃの代わりに、同じ容量値を持つ容量素子を用いた比較例２の分波器Ｃの特性曲線１７ｃを、シミュレーションによって求めた。

分波器Ａの特性曲線１６ｉにおいて、極大値１９ｅ及び極小値１９ｆはそれぞれ弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂの共振周波数及び反共振周波数に一致する。本実施例では、弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂの共振周波数及び反共振周波数がほぼ一致するように、それぞれのＩＤＴ電極の電極指ピッチを調節した。

弾性表面波共振子１５ａを接続した直列腕弾性表面波共振子７ｂの電極指ピッチは約２．３９μｍ、電極指対数は１００対、電極指交差幅は約７６μｍである。

弾性表面波共振子１５ｂを接続した直列腕弾性表面波共振子７ｄの電極指ピッチは約２．３９μｍ、電極指対数は８０対、電極指交差幅は約８６μｍである。

これに対して、弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂの電極指ピッチは約２．１４μｍ、電極指対数は２０対、電極指交差幅は約８６μｍである。

また、弾性表面波共振子１５ｃの共振周波数及び反共振周波数は極大値１９ｇ及び極小値１９ｈに対応する。

弾性表面波共振子１５ｃを接続した直列腕弾性表面波共振子９ｄの電極指ピッチは約２．２３μｍ、電極指対数は８０対、電極指交差幅は約２２μｍである。

これに対して、弾性表面波共振子１５ｃの電極指ピッチは２．０２μｍ、電極指対数は１０対、電極指交差幅は約８０μｍである。

通過帯域を形成する弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）は約０．４３であり、容量付加用の弾性表面波共振子１５ａ，１５ｂ及び１５ｃのＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）は約０．６３である。

この構成により、弾性表面波共振子１５ａ及び１５ｂの容量約１．７ｐＦ、弾性表面波共振子１５ｃの容量約０．５ｐＦを実現した。

図１１に示す結果から分かるように、本実施例の分波器Ａの通過帯域の肩特性は、送信用フィルタ１及び受信用フィルタ２の両方で、比較例１に比べて急峻にすることができた。

また、本実施例の分波器Ａは、８９８ＭＨｚから９０１ＭＨｚにかけての減衰量を、比較例２の分波器Ｃに比べて約１９．９ｄＢ改善することができた。また、９２５ＭＨｚにおける減衰量も約４．９ｄＢ改善することができた。

また、本実施例の分波器Ａは、８４３ＭＨｚから８４６ＭＨｚにかけての減衰量を、比較例１の分波器Ｂに比べて約２４．９ｄＢ改善することができた。

なお、本発明は以上の実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、新たに接続した容量付加用の弾性表面波共振子１５ａ〜１５ｃは、少なくとも一つ用いればよく、また、更に増やしてもよい。

容量付加用の弾性表面波共振子１５ａ〜１５ｃは、電極指ピッチや（電極指幅）／（電極指ピッチ）を、互いに異なる値としても良い。その場合、多くの場所に減衰極を設けることができる。特に、同じフィルタにおいて、容量付加用の弾性表面波共振子１５ａ〜１５ｃの反共振周波数を近接させて設定することにより、広い帯域で減衰量を増加させることができる。また、同じ周波数とした場合には、より減衰量を大きくすることができる。

また、容量付加用の弾性表面波共振子１５ａ〜１５ｃに、所謂間引きやアポダイズを施し、容量や反共振周波数を調整しても良い。その他の通過帯域を形成する弾性表面波共振子についても同様である。

また、実施例では２個のフィルタで送受信を分離する分波器を構成した例を説明したが、例えば異なる複数の規格の送信用フィルタを接続した弾性表面波装置等に本発明を適用しても良い。

本実施の形態の弾性表面波装置の例１を示す回路図である。 弾性表面波共振子を説明するための弾性表面波共振子の平面図である。 図１の弾性表面波装置の通過特性を示すグラフである。 本実施の形態の弾性表面波装置の例２を示す回路図である。 図４の弾性表面波装置の通過特性を示すグラフである。 本実施の形態の弾性表面波装置の例３の通過特性を示すグラフである。 本実施の形態の弾性表面波装置について容量付加用の弾性表面波共振子の電極指ピッチの好適な範囲を説明するためのグラフである。 本実施の形態の弾性表面波装置を用いて構成した通信装置のブロック回路図である。 本実施の形態の弾性表面波装置の実施例における圧電基板の平面図である。 本実施の形態の弾性表面波装置の実施例の断面図である。 本実施の形態の弾性表面波装置の実施例の通過特性を示すグラフである。 従来の弾性表面波装置の回路図である。 （ａ），（ｂ）は従来の弾性表面波装置の通過特性を示すグラフである。 本実施の形態の弾性表面波装置における受信用フィルタに用いられるＤＭＳフィルタの平面図である。

符号の説明

１，１’：送信用フィルタ
２，２’：受信用フィルタ
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ：送信用フィルタ（第１の弾性表面波フィルタ）の直列腕弾性表
面波共振子
８ａ，８ｂ，８ｃ：送信用フィルタの並列腕弾性表面波共振子
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ：受信用フィルタ（第２の弾性表面波フィルタ）の直列腕弾性表
面波共振子
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ：受信用フィルタの並列腕弾性表面波共振子
１１：ＩＤＴ電極
１２：反射器
１３：電極指
１４：バスバー
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：弾性表面波共振子

Claims (15)

1. ラダー型フィルタ回路を構成する第１の弾性表面波フィルタと、
   前記第１の弾性表面波フィルタの通過帯域よりも高い周波数に通過帯域を有する第２の弾性表面波フィルタと、を有し、
   前記第１の弾性表面波フィルタは、前記ラダー型フィルタ回路の直列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む少なくとも１つの直列腕弾性表面波共振子と、
   前記ラダー型フィルタ回路の並列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む並列腕弾性表面波共振子と、
   前記直列腕弾性表面波共振子に並列接続されているとともに前記第２の弾性表面波フィルタの通過帯域よりも高い周波数に共振周波数を有する、ＩＤＴ電極を含む弾性表面波共振子と、を有する弾性表面波装置。
2. 前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、前記弾性表面波共振子が並列接続された前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチよりも小さい請求項１記載の弾性表面波装置。
3. 前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、前記弾性表面波共振子が並列接続された前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチの０．５０倍乃至０．９５倍である請求項２記載の弾性表面波装置。
4. 前記第２の弾性表面波フィルタは、直列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む直列腕弾性表面波共振子と、並列腕に接続された、ＩＤＴ電極を含む並列腕弾性表面波共振子を有するラダー型フィルタ回路を構成しており、
   前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、前記第２の弾性表面波フィルタにおける前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチよりも小さい請求項１記載の弾性表面波装置。
5. 前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチが、前記第２の弾性表面波フィルタにおける前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチの０．５０倍乃至０．９８倍である請求項４記載の弾性表面波装置。
6. 前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）が、前記弾性表面波共振子が並列接続された前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）よりも大きい請求項１記載の弾性表面波装置。
7. 前記弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）が、前記弾性表面波共振子が並列接続された前記直列腕弾性表面波共振子のＩＤＴ電極の（電極指幅）／（電極指ピッチ）よりも小さい請求項１記載の弾性表面波装置。
8. 前記第１の弾性表面波フィルタは、複数の直列腕弾性表面波共振子を有しており、
   前記第１の弾性表面波フィルタに信号を入力する端子に最も近い前記直列腕弾性表面波共振子以外の前記直列腕弾性表面波共振子に、前記弾性表面波共振子が並列接続されている請求項１記載の弾性表面波装置。
9. 前記第１の弾性表面波フィルタは、複数の直列腕弾性表面波共振子を有しており、
   複数の前記直列腕弾性表面波共振子における少なくとも２つの前記直列腕弾性表面波共振子のそれぞれに、前記弾性表面波共振子が並列接続されている請求項１記載の弾性表面波装置。
10. 前記弾性表面波共振子の容量が、前記弾性表面波共振子が並列接続される前記直列腕弾性表面波共振子の容量の２０％以下である請求項９記載の弾性表面波装置。
11. 少なくとも２つの前記弾性表面波共振子は、容量が同じで電極指ピッチが異なる請求項９記載の弾性表面波装置。
12. 前記第２の弾性表面波フィルタはＤＭＳ型フィルタ回路を構成する請求項１記載の弾性表面波装置。
13. 請求項１記載の弾性表面波装置を含む分波器。
14. 請求項１記載の前記弾性表面波装置を含むデュプレクサと、
    送信信号を搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、
    前記アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅された前記アンテナ送信信号を前記デュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプと、を具備する通信装置。
15. 請求項１記載の前記弾性表面波装置を含むデュプレクサと、
    アンテナと、
    該アンテナで受信され、前記デュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、
    該ローノイズアンプを通過した前記アンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサと、を具備する通信装置。

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