JP2800905B2

JP2800905B2 - 弾性表面波フィルタ

Info

Publication number: JP2800905B2
Application number: JP4032270A
Authority: JP
Inventors: 良夫佐藤; 理伊形; 勉宮下; 隆志松田; 光夫高松
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: EP0732806A2; EP1193869A2; EP0541284B1; EP1193870A2; EP0541284A1; DE69216769T4; EP1193870A3; KR930009239A; EP1193869A3; DE69216769D1; EP0928064A3; EP0732806A3; USRE37375E1; DE69216769T2; DE69232646T2; EP1193869B1; DE69233732D1; DE69233732T2; EP0928064B1; DE69233400D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波フィルタに係
り、特に自動車電話及び携帯電話などの小型移動体無線
機器のＲＦ（高周波部）のフィルタに適用しうる梯子型
の弾性表面波フィルタに関する。

【０００２】現在の国内の自動車・携帯電話の仕様の１
例は、９３３．５ＭＨｚを中心として、±８．５ＭＨｚ
の範囲が送信帯域である。比帯域幅にすると、約２％で
ある。

【０００３】弾性表面波フィルタは上記の仕様を満たす
ような特性であることが必要であり、具体的には、通
過帯域幅が比帯域幅にして２％以上と広いこと、損失
が１．５〜２ｄＢ以下と低いこと、抑圧度が２０ｄＢ
〜３０ｄＢ以上と高いことが必要とされる。

【０００４】この要求を満たすため、弾性表面波フィル
タは、従来のトランスバーサル型に代わって、弾性表面
波素子を共振器として用い、これを梯子型に構成した共
振器型が希望視されている。

【０００５】

【従来の技術】図７０は、特開昭５２−１９０４４号に
記載されている弾性表面波フィルタ１の等価回路を示
す。

【０００６】このフィルタ１は、直列腕２に弾性表面波
共振器３を配置し、並列腕４に弾性表面波共振器５を配
置し、且つ並列腕４の共振器５の等価並列容量Ｃ_OBを直
列腕２の共振器３の等価並列容量Ｃ_OAより大とした構成
である。

【０００７】このフィルタ１は、図７１に線６で示す特
性を有する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のフィルタ１にお
いて、後述するように等価並列容量Ｃ_OBを大とすると、
矢印７で示すように抑圧度を高めることが出来る。しか
し、この容量Ｃ_OBを増やすと、矢印８で示すように通過
帯域幅が狭くなり、且つ矢印９で示すように損失が増
え、特性は線１０で示す如くになってしまう。

【０００９】抑圧度を２０ｄＢ以上としようとすると、
通過帯域幅は比帯域幅にして１％以下となってしまい、
上記の自動車携帯電話の仕様を満たすことができなくな
ってしまう。

【００１０】そこで、本発明は、通過帯域幅の拡大と、
通過帯域外の抑圧度の向上とを同時に達成することがで
きる弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の弾性表面
波フィルタ２０の原理構成を示す。

【００１２】２１は第１の一端子弾性表面波共振器であ
り、所定の共振周波数ｆ_rpを有し、並列腕２２に配して
ある。

【００１３】２３は第２の一端子弾性表面波共振器であ
り、第１の共振器２１の反共振周波数ｆ_rpに略一致する
共振周波数ｆ_asを有し、直列腕２４に配してある。

【００１４】２５はインダクタンスであり、第１の共振
器２１に直列に付加してあり、並列腕２２に配してあ
る。

【００１５】

【作用】一端子対弾性表面波共振器を直列腕と並列腕と
にもつ回路がフィルタ特性を有する原理始めに、上記原理については、本特許の原理説明にも必
要であるため、ここで詳しくのべる。

【００１６】共振回路がフィルタ特性を示すか否かを評
価するには、イメージパラメータによる方法が理解し易
い。この方法は柳沢等による「フィルタの理論と設計」
（産報出版：エレクトロニクス選書，１９７４年発行）
に詳しく述べられている。

【００１７】以下これを基にして原理を述べる。

【００１８】フィルタ特性を示す基本的な梯子型回路を
図２に示す。同図において斜線のブラックボックスが弾
性表面波共振器３０，３１である。

【００１９】今、説明の簡略化のため、弾性表面波共振
器を抵抗分のないリアクタンス回路であると仮定し、直
列腕の共振器３０のインピーダンスをＺ＝ｊｘ、並列腕
の共振器３１のアドミタンスをＹ＝ｊｂとする。

【００２０】イメージパラメータ法によれば、入力側電
圧・電流をそれぞれＶ₁，Ｉ₁、出力側をＶ₂，Ｉ₂と
すると（図２参照）、

【００２１】

【数５】

【００２２】で定義されるイメージ伝送量γ（複素数）
が、重要な意味を持つ。即ち、

【００２３】

【数６】

【００２４】の式において、この式で表される値が虚数
であれば図２の二端子対回路全体は通過特性を示し、実
数であれば減衰特性を示す。ここに、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
記号は図２の回路全体をＦ行列で表した時の四端子定数
であり、それぞれを前述のｘ，ｂで表すと以下のように
なる。

【００２５】Ａ＝１Ｂ＝ｊｘＣ＝ｊｂＤ＝１−ｂｘ …（３）従って、（２）式は、次式になる。

【００２６】

【数７】

【００２７】（４）式より、０＜ｂｘ＜１、即ちｂとｘ
が同符号で小さな値の時、図２の回路全体は通過特性を
示し、ｂｘ＜０またはｂｘ＞１の時、即ちｂとｘが異符
号またはｂｘ積が大きな値の時、減衰特性を示すことが
分かる。

【００２８】ここでさらにｂとｘの周波数特性を定性的
に知るために、弾性表面波共振器のインピーダンス及び
アドミタンスの周波数特性を調べる。

【００２９】一端子対弾性表面波共振器は図３（Ａ）に
示されるような櫛形電極４０で構成される（日経エレク
トロニクス誌１９７６年１１月２９日号のＰ．７６〜
Ｐ．９８に記載）。

【００３０】４１は電極対で、４２は開口長（交差
幅）、４３は櫛形電極周期である。

【００３１】この櫛形電極は抵抗分を無視すると一般に
図３（Ｂ）に示されるような等価回路４５で表される。
ここにＣ_Oは櫛形電極の静電容量、Ｃ₁，Ｌ₁は等価定
数である。

【００３２】この等価回路４５を、以下、図３（Ｃ）に
示す記号４６で表わす。

【００３３】図４（Ａ）（Ｂ）は夫々櫛形電極を図３
（ｂ）のような等価回路で表した時のインピーダンス及
びアドミタンスの周波数依存性を定性的に示す。

【００３４】同図の特性は水晶による共振器と同様に２
つの共振周波数ｆｒ，ｆａをもつ２重共振特性となる。
ここでｆｒを共振周波数、ｆａを反共振周波数と呼ぶ。
このような２重共振特性をもつ共振器をそれぞれ直列腕
及び並列腕に配置し、さらに並列腕の反共振周波数ｆａ
ｐを直列腕の共振周波数ｆｒｓに略一致させると、それ
を中心周波数とするバンドパス型のフィルタ特性を示す
回路を構成できる。その理由は、図５（Ａ）のインミタ
ンスの周波数特性の図にも示したように、ｆａｐ≒ｆｒ
ｓである中心周波数近傍では、０＜ｂｘ＜１が満たされ
前述の条件から通過域となり、中心周波数から少し離れ
た周波数領域ではｂｘ＞１、大きく離れた領域ではｂｘ
＜０となり共に減衰域となるからである。

【００３５】従って、図１に示す構成の弾性表面波フィ
ルタ１は、図５（Ｂ）中線４７で示すフィルタ特性を定
性的に有する。

【００３６】〔通過帯域幅決定要因〕次に、このような
共振器型弾性表面波フィルタにおけるバンド幅決定要因
を考察する。

【００３７】図５からも分かるようにバンド幅は主にそ
れぞれの共振器における共振周波数ｆｒと反共振周波数
ｆａとの差で決定されている。この差が大きくとれれば
バンド幅は広く広帯域となり、小さければ狭帯域とな
る。ここでｆｒ，ｆａは図３（Ｂ）の等価回路定数を使
って次式から決定できる。

【００３８】

【数８】

【００３９】比帯域幅（Δｆ／ｆ₀は）は主にｆｒ，ｆ
ａの差から決まってしまうため、（６），（７）式を使
い次式のように表される。

【００４０】 Δｆ／ｆ₀＝２（ｆａ−ｆｒ）／（ｆａ＋ｆｒ） ≒２／（４γ＋１） …（８）上式から明らかなようにγ（容量比）が比帯域幅を決め
る重要な因子となる。しかし、この値は特開昭５２−１
９０４４号公報にも記載されているように、櫛形電極を
形成する基板材料の種類によりほぼ決まってしまう。例
えば材料の電気機械結合係数が小さなＳＴカット水晶で
は、γは１３００以上となるのに対し、電気機械結合係
数が大きな３６°Ｙｃｕｔ−ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃では、
γは１５位の値になる。比帯域幅は（８）式より、ＳＴ
カット水晶では０．０４％、３６°Ｙｃｕｔ−Ｘ伝搬Ｌ
ｉＴａＯ₃では３．３％となる。従って、基板材料が決
まれば帯域幅はほぼ決定してしまう。

【００４１】そして、帯域外抑圧度を高めるため、特開
昭５２−１９０４４号に記載されているように、等価並
列容量Ｃ_OBを大とすると、帯域幅はどんどん狭くなって
しまう。

【００４２】これを図６を使って詳しく説明する。前述
の原理説明からも明らかなように並列共振器のｆｒとｆ
ａを固定したまま、アドミタンス値を大きくしていくと
（アドミタンス値を増加するにはγを一定にしたまま櫛
形電極の開口長または対数を増やして静電容量Ｃ₀を大
きくしていく）、図６（Ａ）に示すように帯域外ではｂ
ｘ積が負で増加するため減衰量は増え特性は良くなる
が、中心周波数の近傍ではｂｘ積が正で増加するためｂ
ｘ＞１の領域が拡がり、結果として０＜ｂｘ＜１なる通
過域が狭まって帯域が十分取れなくなる。この様子を図
６（Ｂ）中の矢印で表す。

【００４３】〔通過帯域幅の改善〕以上の点を解決する
一つの手段として、直列腕の共振器か若しくは並列腕
の共振器かどちらかすくなくとも一方の共振器のｆｒと
ｆａとの差を広げ、かつそのインピーダンス値若しく
はアドミタンス値を大きくするという２つの条件を満た
すことが必要である。インピーダンス値やアドミタンス
値を大きくする理由は、帯域外減衰量を大きくするため
である。これが実現できれば、通過帯域を広げつつ若し
くは狭くすることなく、帯域外減衰量を改善できること
になる。

【００４４】まず、の条件である共振器のｆｒ，ｆａ
の差を広げる方法としては、一端子対弾性表面波共振器
に直列にインダクタンスＬを付加する方法が有効であ
る。図７（Ａ），（Ｂ）に一端子対弾性表面波共振器に
直列にＬとして８ｎＨを接続した時のインピーダンス及
びアドミタンスの周波数変化を示す。計算に用いた弾性
表面波共振器の等価回路の各定数は同図に示す。

【００４５】図７（Ａ）中、線５０は、Ｌを付加する前
のインピーダンス特性を示す。線５１は、Ｌを付加した
後のインピーダンス特性を示す。

【００４６】図７（Ｂ）、線５２はＬを付加する前のア
ドミタンス特性を示す。線５３は、Ｌを付加した後のア
ドミタンス特性を示す。

【００４７】図７（Ａ）より、Ｌを付加することによっ
てｆｒとｆａの間隔は広がっていることが分かる。この
場合では約３０ＭＨｚ拡大した。この理由は、同図
（Ａ）のインピーダンスの周波数特性から明らかなよう
に、直列にＬが加わることにより元の共振器だけのイン
ピーダンスが＋側へ、ωＬ分だけ引上げられる結果、ｆ
ｒがｆｒ’へと変化したためである。この時ｆａはほと
んど動かない。インピーダンスの逆数であるアドミタン
スも同じ理由から同図（Ａ）に示すように変化する。こ
の場合も、ｆｒがｆｒ’へと変化していることが明確に
わかる。

【００４８】次にの条件であるが、アドミタンス値は
図７（Ｂ）からも明らかのようにＬを付加することで大
きくなっている。しかし、インピーダンス値は図７
（Ａ）に示すように帯域外では逆に小さくなっている。
従って、直列腕の共振回路にこの方法を適用する場合に
はインピーダンス値を大きくする方法が更に必要とす
る。それには直列に複数個の同じ弾性表面波共振器を接
続することにより解決できる。

【００４９】図８中、線５５は、一つの共振器のインピ
ーダンス特性を示す。線５６は、ｎ個の共振器を直列に
接続した場合の共振部分のインピーダンス特性を示す。

【００５０】図８に示すように、ｎ個の共振器を接続す
ることにより共振器部のインピーダンス値はｎ倍にな
る。一方ｆａとｆｒの差については、Ｌを繋いだ時の共
振周波数の拡がりはｆｒ”と、１個の共振器の場合のｆ
ｒ’よりやや狭くなるものの、Ｌを繋がない時よりもｆ
ａとｆｒの差は大きくとれる。もし必要であればＬの値
を増やすことによりｆａとｆｒの差はさらに大きくな
る。

【００５１】通過帯域幅を拡大する２つ目の手段とし
て、図４４に示すように並列腕共振器の反共振周波数fa
p と直列腕共振周波数frs を略一致させるのではなく、
frs ＞fap とする方法が考えられる。

【００５２】但し、frs ＞fap とした場合、図４４にも
示すように中心周波数近傍でｂｘ＜０となって、前述の
通過域条件を満たさなくなり、損失とリップルが増加す
る危険がある。

【００５３】しかし、frs −fap ＝△ｆとしての△ｆの
大きさを制御することで、実質上、損失増加、並びにリ
ップル増加を防いで通過帯域の拡大を実現することが可
能である。また、△ｆの拡大により、帯域外抑圧度の改
善も同時に実現することができる。

【００５４】詳細は実施例１１で後述する。

【００５５】

【実施例】以下、本発明の内容を具体的な実施例により
説明する。実施例はほとんどシミュレーションにより行
った。そこで、まず本発明に用いたシミュレーションに
ついて簡単に述べるとともに、シミュレーションの正当
性を証明するために、実験との比較を示す。

【００５６】図３（Ｂ）に示した等価回路は一端子対弾
性表面波共振器の特性を簡略にシミュレーションできる
が、共振器を構成する櫛形電極の対数、開口長、電極膜
厚などの変化並びに反射器の効果等を正確にシミュレー
ションすることが難しい。そこで発明者等が既に開発し
たところのスミスの等価回路を基本にこれを転送行列で
表す方法を用い、共振器へ応用した（O.Ikata et al.:1
990 ULTRASONIC SYMPOSIUM Proceedings,vol.1, pp83-8
6, (1990).を参照、これを文献（１）とする。）。

【００５７】図９（Ａ）は並列腕に一端子対弾性表面波
共振器を配した場合の、シミュレーションの結果を示
す。

【００５８】図９（Ｂ）は、並列腕に、材料がＡｌ−２
％Ｃｕ、膜厚が１６００Åの櫛形電極よりなる一端子対
弾性表面波共振器を配し、更にこの共振器に長さ３ｍｍ
のボンディングワイヤ（Ｌ＝１．５ｎＨ）を接続した場
合の、実験の結果を示す。

【００５９】図９（Ａ），（Ｂ）を比較するに、開口長
変化による共振点（図中ｆｒ₁，ｆｒ₂，ｆｒ₃で示し
た）の動きや共振点近傍での減衰量について、実験値と
計算値が良く一致していることが分かる。

【００６０】図１０（Ａ）は、直列腕に共振器を配した
場合の、シミュレーションの結果を示す。後述する実験
で用いたボンディングパッドがやや大きかったため、シ
ミュレーションでは、その浮遊容量として、０．５ｐＦ
のコンデンサを考慮している。

【００６１】図１０（Ｂ）は、直列腕に共振器を接続し
た場合の実験の結果を示す。

【００６２】図１０（Ａ），（Ｂ）を比較するに、反共
振周波数ｆａ₁，ｆａ₂，ｆａ₃が開口長に依存しない
点や、反共振周波数近傍での減衰量の変化などが実験と
良く一致していることがわかる。

【００６３】従って、これらを組み合わせた時のフィル
タ特性も実験と良く一致することは明らかであり、以降
の実施例はシミュレーションで行った。

【００６４】〔実施例１〕図１１は、本発明の第１実施
例になる弾性表面波フィルタ６０を示す。

【００６５】現在、国内の自動車・携帯電話の仕様のな
かで１つの例をあげると、９３３．５ＭＨｚを中心周波
数として、±８．５ＭＨｚの範囲が移動機器の送信帯域
で、そこから−５５ＭＨｚ離れた８７８．５ＭＨｚを中
心周波数として、±８．５ＭＨｚの範囲が受信帯域とい
う仕様がある。

【００６６】本実施例は、上記の移動機器の送信側フィ
ルタに適するように設計してある。後述する他の実施例
も同様である。

【００６７】直列腕６１に一端子対弾性表面波共振器Ｒ
₂及びＲ₄が配してある。

【００６８】並列腕６２，６３，６４に夫々一端子対弾
性表面波共振器Ｒ₁，Ｒ₃，Ｒ₅が配してある。

【００６９】Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃はインダクタンスであ
り、夫々共振器Ｒ₁，Ｒ₃，Ｒ₅と接続して並列腕６
２，６３，６４に配してある。

【００７０】共振器Ｒ₁〜Ｒ₅は、図３（Ａ）に示す櫛
形電極構造を有する。

【００７１】対数は１００、開口長は８０μｍである。

【００７２】材料は、Ａｌ−２％Ｃｕであり、膜厚は
３，０００Åである。

【００７３】また、櫛形電極の周期が適宜定めてあり、
並列腕６２，６３，６４中の各共振器Ｒ₁，Ｒ₃，Ｒ₅
の共振周波数は、９１２ＭＨｚ、反共振周波数は９３４
ＭＨｚとしてある。

【００７４】直列腕６１中の各共振器Ｒ₂，Ｒ₄の共振
周波数は９３４ＭＨｚ、反共振周波数は９６２ＭＨｚと
してある。

【００７５】インダクタンスＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃は共に４
ｎＨである。

【００７６】上記構成の弾性表面波フィルタ６０は、図
１２中、線６５で示す通過特性を有する。

【００７７】インダクタンスＬが２ｎＨ、６ｎＨの場
合、図１１のフィルタ６０の通過特性は、夫々図１２
中、線６６，６７で示す如くになる。

【００７８】図１２に基づいて、通過帯域幅に対するＬ
依存性を表わすと、図１３（Ａ）の線７０で示す如くに
なる。ここで、最小挿入損失から−３ｄＢ下がった減衰
量のレベルにおける周波数幅を、通過帯域幅とした。

【００７９】同様に、図１２に基づいて、通常帯域外抑
圧度に対するＬ依存性を表わすと、図１３（Ｂ）の線７
１で示す如くになる。

【００８０】図１２より分かるように、Ｌをあまり大き
くすると、中心周波数から５５ＭＨｚ低周波数側の抑圧
領域が充分とれなくなってしまう。そこで、Ｌは上記の
ように４ｎＨとしてある。

【００８１】なお、Ｌの値は、フィルタの仕様に応じて
適当に選択されるものである。

【００８２】図７０に示す従来構成のフィルタ１の通過
特性は、図１２中線６８で示す如くになる。

【００８３】図１２中、本実施例のフィルタ６０の通過
特性（線６５）を従来のフィルタの通過特性（線６８）
と比較するに、本実施例のフィルタ６０は、従来のフィ
ルタに比べて、矢印７５で示すように通過帯域幅が広
く、矢印７６で示すように通過帯域外の抑圧度が高く、
しかも矢印７７で示すように損失が低いことが分かる。

【００８４】図１４及び図１５は、図１１の弾性表面波
フィルタ６０を実現した弾性表面波フィルタ装置８０を
示す。

【００８５】８１はセラミックパッケージ、８２はフィ
ルタチップ、８３はアースとして機能する蓋である。

【００８６】セラミックパッケージ８１はアルミナセラ
ミック製であり、サイズは５．５×４ｍｍ²の高さが
１．５ｍｍと小さい。

【００８７】このセラミックパッケージ８１にはＡｕ製
の電極端子８４_-1〜８４_-6が形成してある。

【００８８】フィルタチップ８２は、ＬｉＴａＯ₃製で
あり、サイズは２×１．５ｍｍ²の厚さが０．５ｍｍで
ある。

【００８９】このフィルタチップ８２の表面に、対数が
１００、開口長が８０μｍ、材料がＡｌ−２％Ｃｕ、膜
厚が３，０００Åの櫛形電極構造を有する共振器Ｒ₁〜
Ｒ₅が、互いに弾性表面波の伝播路を共有しないよう
に、ずらして配置してある。

【００９０】またフィルタチップ８２の表面には、ボン
ディング用端子としての、二つの信号線用端子８５_-1，
８５_-2及び三つのアース用端子８５_-3，８５_-4，８５_-5
が形成してある。

【００９１】８６_-1〜８６_-5はボンディングワイヤであ
り、Ａｌ又はＡｕ製であり、径が２５μｍφであり、夫
々端子８４_-1〜８４_-5と端子８５_-1〜８５_-5とにボンデ
ィングされて接続してある。

【００９２】このうち、ワイヤ８６_-1，８６_-2は夫々図
１１中の直列腕６１の一部６１ａ及び６１ｂを構成す
る。

【００９３】ワイヤ８６_-3はアース用電極端子８４_-3と
８５_-3との間に接続してあり、ワイヤ８６_-4は別のアー
ス用電極端子８４_-4と８５_-4との間に接続してあり、ワ
イヤ８６_-5は別のアース用電極端子８４_-5と８５_-5との
間に接続してある。

【００９４】このワイヤ８６_-3〜８６_-5は長さが共に
２．０ｍｍと長い。

【００９５】このように、細くて長いワイヤは高周波の
理論によれば、インダクタンス分を持つ。

【００９６】空中リボンインダクタの理論式（倉石：理
工学講座、「例題円周マイクロ波回路」東京電機大学出
版局のＰ１９９に記載）によれば、上記のワイヤ８
６_-3，８６_-4，８６_-5のインダクタンスは約１ｎＨとな
る。

【００９７】４ｎＨのインダクタンスを得るためにはこ
れでは不充分であり、後述する図４０及び図４１に図示
するようなセラミックパッケージとフィルタチップ上の
Ｌを利用した。

【００９８】このようにして、図１１中のインダクタン
スＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を構成する。

【００９９】〔実施例２〕図１６は本発明の第２実施例
になる弾性表面波フィルタ９０を示す。

【０１００】図中、図１１に示す構成部分と対応する部
分に同一符号を付す。

【０１０１】直列腕６１内の共振器Ｒ₂の開口長Ａ
_Sは、８０μｍである。

【０１０２】並列腕６２には、共振器Ｒ_1Aとインダクタ
ンスＬ₁とが直列に接続されて配してある。

【０１０３】共振器Ｒ_1Aは開口長Ａ_Pが１２０μｍであ
る。

【０１０４】開口長Ａ_Pは、開口長Ａ_Sより長く、開口
長Ａ_Sの１．５倍である。

【０１０５】なお、共振器Ｒ₂及びＲ_1Aの対数Ｎ_P，Ｎ
_Sは共に１００であり、等しい。

【０１０６】このフィルタ９０は、図１７中、線９１で
示す通過特性を有する。

【０１０７】この通過特性を線６５で示す図１１のフィ
ルタ６０の通過特性と比較すると、通過帯域幅を変えず
に、矢印９２で示すように、通過帯域外抑圧度が改善さ
れていることが分かる。

【０１０８】図１８は、図１６の構成のフィルタの通過
特性の開口長依存性を示す。

【０１０９】同図（Ａ）は、図１６に示すようにＬが付
加されている場合、図４２に示すようにＬが付加されて
いない場合において、夫々の直列腕共振器の開口長（Ａ
_S）に対する並列腕共振器の開口長（Ａ_P）の比Ａ_P／
Ａ_Sと、帯域外抑圧度の関係を示す。

【０１１０】帯域外抑圧度は、４ｎＨのインダクタンス
Ｌが付加されている場合には、線９２で示す如くにな
り、インダクタンスＬが付加されていない場合には、線
９３で示す如くになる。

【０１１１】また、図１８（Ｂ）は、Ａ_P／Ａ_Sと通過
帯域幅との関係を示す。

【０１１２】通過帯域幅は、４ｎＨのインダクタンスＬ
が付加されている場合には、線９５で示す如くになり、
インダクタンスＬが付加されていない場合には、線９６
で示す如くになる。

【０１１３】図１８（Ａ），（Ｂ）より、以下のことが
分かる。

【０１１４】並列腕６２内の共振器Ｒ_1Aの開口長Ａ_P
を直列腕６１内の共振器Ｒ₂の開口長Ａ_Sより長くする
ことにより、帯域外抑圧度が増える。

【０１１５】並列腕６２にインダクタンスＬ₁を付加
することにより、インダクタンスを有しない場合に比べ
て、共振器Ｒ_1Aの開口長Ａ_Pの増大の効果が大きくな
り、しかも帯域幅の劣化も殆ど無い。

【０１１６】以上のことからも、上記実施例のフィルタ
９０は、図１１のフィルタ６０に比べて、通過帯域幅は
何ら狭くせずに、通過帯域外抑圧度が増えた通過特性を
有することが分かる。

【０１１７】〔実施例３〕図１９は本発明の第３実施例
による弾性表面波フィルタ１００を示す。

【０１１８】図中、図１１及び図１６に示す構成部分と
対応する部分には同一符号を付す。

【０１１９】直列腕６１の共振器Ｒ₂の対数Ｎ_Sは１０
０である。

【０１２０】並列腕６２には、共振器Ｒ_1Bとインダクタ
ンスＬ₁とが直列に接続されて配してある。

【０１２１】共振器Ｒ_1Bは、対数Ｎ_Pが１５０であり、
上記の共振器Ｒ₂の対数Ｎ_Sよりも多く、その１．５倍
である。

【０１２２】なお、共振器Ｒ₂及びＲ_1Aの開口長Ａ_S，
Ａ_Pは共に８０μｍであり、等しい。

【０１２３】このフィルタ１００は、図２０中、線１０
１で示す通過特性を有する。

【０１２４】この通過特性を、線６５で示す図１１のフ
ィルタ６０の通過特性と比較すると、通過帯域幅を狭め
ることなく、矢印１０２で示すように、通過帯域外抑圧
度が改善されていることが分かる。

【０１２５】また、図１７中線９１で示す図１６のフィ
ルタ９０の通過特性と比較すると、損失劣化が少ないこ
とが分かる。

【０１２６】従って、本実施例のフィルタ１００は、図
１１のフィルタ１１に比べて、通過帯域幅を狭くせず
に、通過帯域外抑圧度が増し、且つ図１６のフィルタ９
０に比べて、損失劣化が少ない通過特性を有する。

【０１２７】〔実施例４〕図２１は本発明の第４実施例
になる弾性表面波フィルタ１１０を示す。本実施例は、
直列腕の共振回路の反共振周波数ｆ_aと共振周波数ｆ_r
との差を拡大することによって通過特性を改善したもの
である。

【０１２８】図中、図１１に示す構成部分と対応する部
分には同一符号を付す。

【０１２９】直列腕６１のうち、並列腕６２，６３の間
の部分に同じ共振器Ｒ₂が二つ直列に接続され、更にこ
れに直列に３ｎＨのインダクタンスＬ_Sが付加してあ
る。

【０１３０】同じく、直列腕６１のうち、並列腕６３，
６４の間の部分に、同じ共振器Ｒ₄が二つ直列に接続さ
れ、更に、これに直列に３ｎＨのインダクタンスＬ_Sが
付加してある。

【０１３１】並列腕６２には、一つの共振器Ｒ位置だけ
が配してある。

【０１３２】同じく、並列腕６３には、一の共振器Ｒ₃
だけが配してある。

【０１３３】同様に、並列腕６４には、一の共振器Ｒ₄
だけが配してある。

【０１３４】このフィルタ１１０は、図２２中、線１１
１で示す通過特性を有する。

【０１３５】ここで、インダクタンスＬ_S及び一の共振
器Ｒ₂，Ｒ₄の付加の効果について説明する。

【０１３６】図２１のフィルタ１１０より、インダクタ
ンスＬ_Sと一の共振器Ｒ₂，Ｒ₄とを削除すると、図４
２に示す従来のフィルタ１と同じくなる。この状態の通
過特性は、線６８（図１２参照）で示す如くである。

【０１３７】上記インダクタンスＬ_Sを追加すると、矢
印１１２で示すように通過帯域幅が拡大すると共に、矢
印１１３で示すように帯域外抑圧度が増えた。特に通過
帯域幅についてみると、特に高周波数側への拡大が大き
く、高周波数側に約１５ＭＨｚ帯域幅が拡大した。通過
特性は、線１１４で示すごとくになった。

【０１３８】この状態では、帯域外抑圧度は十分でな
い。そこで一の共振器Ｒ₂，Ｒ₄を追加した。

【０１３９】この一の共振器Ｒ₂，Ｒ₄を追加すると、
通過帯域幅を狭めることなく、矢印１１５で示すよう
に、帯域外抑圧度が約５ｄＢ改善され、線１１１で示す
通過特性となった。

【０１４０】線１１１を線６８と比較するに、矢印１１
６で示すように損失も従来に比べて改善されている。

【０１４１】なお、直列腕６１の共振器Ｒ₂，Ｒ₄は夫
々三個以上でもよい。

【０１４２】また、図２１中二点鎖線で示すように、並
列腕６２〜６４に、インダクタンスを挿入してもよい。

【０１４３】〔実施例５〕図２１は本発明の第５実施例
になる弾性表面波フィルタ１２０を示す。

【０１４４】図中、図１１に示す構成部分と同一部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１４５】並列腕６２のインダクタンスＬ₁のインダ
クタンス値は４ｎＨである。

【０１４６】別の並列腕６３のインダクタンスＬ₂のイ
ンダクタンス値は５．５ｎＨである。

【０１４７】更に別の並列腕６４のインダクタンスＬ₃
のインダクタンス値は７ｎＨである。

【０１４８】このように、各並列腕６２〜６４のインダ
クタンスＬ₁〜Ｌ₃のインダクタンス値を異ならしめる
ことによって、フィルタ１２０は、図２４中、線１２１
で示す通過特性となる。

【０１４９】ここで、インダンタクスＬ₁〜Ｌ₃のイン
ダクタンス値が全て４ｎＨと等しい図１１のフィルタ６
０の通過特性と比較してみる。

【０１５０】このフィルタ６０は、図２４中、線６５で
示す通過特性（図１２参照）を有する。

【０１５１】本実施例のフィルタ１２０の通過特性は、
上記フィルタ６０の通過特性に比べて、通過帯域幅を何
ら狭めることなく、矢印１２２で示すように通過帯域外
抑圧度が高められる。

【０１５２】通過帯域より低周波数側についてみると、
フィルタ６０にあっては９０２ＭＨｚ付近に一の減衰極
１２３しかなかったものに対して、８７５ＭＨｚと８９
２ＭＨｚの二個所に減衰極１２４，１２５が発生してい
る。

【０１５３】これにより、二つの減衰極１２４，１２５
との間の周波数帯域１２６が阻止域１２７となる。

【０１５４】〔実施例６〕図２５は本発明の第６実施例
になる弾性表面波フィルタ１３０を示す。本実施例は、
損失の低下を図ったものである。

【０１５５】図中、図１１に示す構成部分と対応する部
分には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１５６】並列腕６２の第１の弾性表面波共振器Ｒ_1B
は、図２６に示すように励振電極１３１と、この両側に
反射器１３２，１３３を配した構成である。

【０１５７】反射器１３２，１３３は励振電極１３１と
反射器１３２，１３３との中心間距離ｄを次式ｄ＝（ｎ＋β）・λ … （ここで、ｎは適当な整数、βは１以下の実数、λは共
振周波数に対応した櫛形電極の周期である）で表わすと
き、β＝０．４としたときの位置に配してある。

【０１５８】上記反射器１３２，１３３の対数は、５０
である。

【０１５９】反射器を備えた共振器Ｒ_1Bは、図２５に示
すように「＊」を追加した記号で表わす。

【０１６０】他の並列腕６３，６４の共振器Ｒ_3B，Ｒ_5B
も、上記の共振器Ｒ_1Bと同様に、反射器を備えた構成で
ある。

【０１６１】上記構成のフィルタ１３０は、図２７中線
１３４で示す通過特性を有する。

【０１６２】この通過特性は、図１１のフィルタ６０の
通過特性（線６５で示す）に比べて、矢印１３５で示す
ように、通常帯域の挿入損失が低減されている。

【０１６３】ここで、リップルｒ_Pは、図２６に示すよ
うに並列腕の励振電極１３１の両側に反射器１３２，１
３３を配置したことによって発生したものである。

【０１６４】ここで、反射器１３２，１３３の配設位置
を上記のように定めた理由について説明する。

【０１６５】上記式において、βを０から０．５まで
変化させてリップルｒ_Pの幅への影響は、図２８中線１
４０で示す如くになる。

【０１６６】同図中、点１４１がリップル幅が最小の点
であり、このときのβが０．４である。

【０１６７】このことから、βを０．４に定めてある。

【０１６８】図２９は、図２５のフィルタ１３０を実現
した弾性表面波フィルタ装置１５０を示す。

【０１６９】図中、図１４に示す構成部分と対応する部
分には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０１７０】１３２，１３３，１５１，１５２，１５
３，１５４は夫々反射器である。

【０１７１】次に、第１の一端子対弾性表面波共振器の
変形例について説明する。

【０１７２】図３０は一の変形例を示す。

【０１７３】この共振器Ｒ₁Ｂａは、励振電極１３１の
両側に、反射器として、電気的負荷が短絡型の櫛形電極
１６０，１６１を配した構成である。

【０１７４】図３１は、別の変形例を示す。

【０１７５】この共振器Ｒ₁Ｂ_bは、励振電極１３１の
両側に反射器として、ストリップアレイ型電極１６５，
１６６を配した構成である。

【０１７６】〔実施例７〕図３２は本発明の第７実施例
になる弾性表面波フィルタ１７０を示す。本実施例は、
実施例６と同様に損失の低下を図ったもので、図中、図
２１に示す構成部分と対応する部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。

【０１７７】フィルタ１７０は、図２１のフィタル１１
０のうち、各並列腕６２，６３，６４の第１の弾性表面
波共振器Ｒ_1B，Ｒ_3B，Ｒ_5Bを夫々図２６に示すように励
振電極１３１の両側のβが０．４で定まる位置に反射器
１３２，１３３を配した構成である。

【０１７８】このフィルタ１７０によれば、図２２中線
１１１で示す特性よりも、通過帯域の損失が少なく、且
つリップルも抑えられた通過特性が得られる。

【０１７９】〔実施例８〕本実施例は、図２７中のリッ
プルｒ_Pを取り除くことを目的としたものである。

【０１８０】まず、前記反射器付加時に現れるリップル
を効果的に取り除く手段について述べる。

【０１８１】発明者等は、リップルの現れ周波数位置と
電極膜厚との関係をシミュレーションにより調べた。

【０１８２】シミュレーションでは膜厚増加の効果を電
極下の音響インピーダンス（Ｚｍ）と自由表面の音響イ
ンピーダンス（Ｚｏ）との比を大きくしていくことで置
き換えた。それは文献（１）でも述べているように、電
極膜厚の増加は質量が増加することであり、これはその
まま音響インピーダンスの不連続量の増加に比例すると
考えられるためである従って、Ｑ＝Ｚｏ／Ｚｍ＝Ｖｏ／Ｖｍ＝１＋ｋ²／２＋α（ｔ） …（９）（Ｖｏ，Ｖｍ：自由表面及び電極下での音速、ｋ²：電
気機械結合係数）とし、α（ｔ）を膜厚ｔに比例するパ
ラメータとしてこれを変化させた。

【０１８３】こう置くとフィルタの中心周波数ｆｏは、ｆｏ＝２ｆｏ’／（１＋Ｑ） …（１０）となり、膜厚を増加するにつれ、音響インピーダンスの
不連続がない時の中心周波数ｆｏ’から低周波数側へ移
動していくという良く知られた実験事実とも一致する。
シミュレーションの結果、α（ｔ）を大きくすると、即
ち電極膜厚を厚くしていくと、リップルｒ_Pの現れる周
波数位置が図３３中、矢印１８０で示すように、通過帯
域の高周波側へ移動してゆき、ついには高周波側の減衰
極の中に落ちてしまうことが分かった。これを模式的に
図３３に示す。

【０１８４】なお、図３３中、別のリップルｒ_Sは、直
列腕共振器の反射器が原因で発生するものである。

【０１８５】図３４はα（ｔ）＝０．０８の時で、並列
腕の共振器の反射器から生じるリップルが、丁度高周波
側の減衰極の中に落ちている場合の通過特性を示す。従
って、同図では通過帯域からリップルが消え、しかも挿
入損失がかなり低減している。なお、この図では、通過
帯域の中心が（１０）式に従って低周波側へ移動したた
め、これを補正すべく、中心周波数を９３２ＭＨｚにな
るように、直列腕及び並列腕の共振器の共振周波数を１
５ＭＨｚだけ高周波側へシフトしている。

【０１８６】これを実際の膜厚との対応でみるため、チ
ップを試作し、その通過特性を調べた。

【０１８７】図３５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の線１８
５，１８６，１８７は、夫々膜厚が２０００Å，３００
０Å，４０００Åの時の通過特性を対応させて示す。

【０１８８】尚、膜厚を変えることにより中心周波数が
変わるが、同図のデータはこれを補正するべく、櫛形電
極の周期を変え、中心周波数があまり変動しないように
調整している。

【０１８９】図３５から明らかなように、２０００Åの
時に帯域内に現れていた並列腕の共振器のリップル
ｒ_P、及び帯域外の直列腕のリップルｒ_Sが、３０００
Åの時には高周波側へ移動してｒ_P’，ｒ_S’となり、
ｒ_P’は高周波側の減衰極に埋もれてしまった結果、帯
域内にリップルのない良好な特性となった。この結果は
シミュレーションの結果と定性的に良く一致している。

【０１９０】しかし、膜厚を増加させた時にはシミュレ
ーションでは計算できないバルク波による損失劣化（江
畑他：「ＬｉＴａＯ₃基板上の弾性表面波共振子とその
ＶＴＲ用発振器への応用」，電子通信学会論文誌，vol.
J66-C,No.1, pp23-30,1988)と抵抗損による損失改善が
あり、その兼ね合いも重要な因子となる。

【０１９１】そこで図３６（Ａ）に膜厚を変えた時の最
小挿入損の変化をプロットした。

【０１９２】同図中、線１９０はバルク波による損失、
線１９１は抵抗損による損失を示す。線１９２が実験値
である。

【０１９３】同図より分かるように、挿入損は２５００
Å位で両者の効果が均衡し、約３５００Åくらいからバ
ルク波による損失増加が支配的になり劣化し始める。

【０１９４】図３６（Ｂ）の線１９３は、図２６中の励
振電極１３１と反射器１３２，１３３の膜厚を変えた場
合の、リップルｒ_Pの周波数位置の、通過帯域中心周波
数ｆ ₀に対する変化を示す。

【０１９５】図３６（Ａ），（Ｂ）を総合的に判断する
と、膜厚としては、２６００Å〜４０００Åが帯域内に
もリップルを作らず、かつ損失劣化も少ないことから適
当である。これを、フィルタの中心周波数からほぼ決ま
る並列腕共振器の電極周期λ _P（９３２ＭＨｚで４．４
μｍであり、図２６参照）で規格化すると、０．０６〜
０．０９となる。

【０１９６】本実施例は、上記の検討結果に基づくもの
である。

【０１９７】図３７は本発明の弾性表面波フィルタの第
１の一端子対弾性表面波共振器２００を示す。

【０１９８】同図中、２０１励振電極２０２，２０３は
反射器であり、夫々Ａｌ製又は重量比で数％異種金属を
混ぜたＡｌ混合製であり、膜厚ｔ₁は、電極周期λｐの
０．０６〜０．０９倍の厚さである。

【０１９９】この共振器２００を図２５及び図３２中の
共振器Ｒ_1B，Ｒ_3B，Ｒ_5Bに適用した弾性表面波フィルタ
の通過特性は、図３８中、線２０５で示す如くになり、
通過帯域内にリップルは現われていない。

【０２００】なお、上記のＡｌ合金製とした場合には、
Ａｌ製とした場合に比べて耐電力特性が向上する。混合
させる異種金属はＣｕ，Ｔｉなどである。

【０２０１】図３９は、上記共振器の変形例である共振
器２１０を示す。

【０２０２】２１１は励振電極、２１２，２１３は反射
器である。

【０２０３】これらは、Ａｕ製である。

【０２０４】質量付加効果の影響でこの現象が生じてい
ることから、最適な膜厚値の範囲Ａｌの密度との比だけ
上記値より小さくなる。

【０２０５】Ａｌの密度／Ａｕの密度＝２．７／１８．
９＝０．１４３であるため、最適膜厚ｔ₂は、０．１４
３倍して、電極周期λ_Pの０．００８６〜０．０１３倍
の厚さとしてある。

【０２０６】この共振器２１０を図２５及び図３２中の
共振器Ｒ_1B，Ｒ_3B，Ｒ_5Bに適用した弾性表面波フィルタ
の通過特性も、図３８に示す如くになり、通過帯域にリ
ップルは現われない。

【０２０７】〔実施例９〕本実施例は、図１１中のイン
ダクタンスＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を実現する別の例である。

【０２０８】図４０中、図１４に示す構成部分と対応す
る部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０２０９】２２０，２２１はジグザグ状のマイクロス
トリップラインであり、夫々端子８４_-3及び８４_-5より
延出してセラミックパッケージ８１上に形成してある。

【０２１０】各マイクロストリップライン２２０，２２
１の先端がアースと接続してある。

【０２１１】各マイクロストリップライン２２０，２２
１のパターン幅は１００μｍ、マイクロストリップライ
ンとアース間の長さは０．５ｍｍである。

【０２１２】セラミックパッケージ８１の比誘電率を９
とすると、リボンインダクタの理論式から、上記のマイ
クロストリップライン２２０，２２１のインダクタンス
値は２ｎＨとなる。

【０２１３】〔実施例１０〕本実施例は、図１１中のイ
ンダクタンスＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を実現する更に別の例で
ある。

【０２１４】図４１中、図１４に示す構成部分と対応す
る部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

【０２１５】２３０，２３１はジグザグ状のマイクロス
トリップラインであり、夫々共振器Ｒ₁，Ｒ₂より延出
して、フィルタチップ８２上に形成してある。

【０２１６】各マイクロストリップライン２３０，２３
１の先端に、端子８５_-3，８５_-5が形成してある。

【０２１７】各マイクロストリップライン２３０，２３
１は、厚さが３０００Å、幅が６０μｍ、全長が約２ｍ
ｍである。

【０２１８】フィルタチップ（ＬｉＴａＯ₃）８２の比
誘電率を４４とすると、マイクロストリップライン２３
０，２３１のインダクタンス値は、理論式より、２．２
ｎＨとなる。

【０２１９】なお、インダクタンスを、ボンディングワ
イヤ８６_-3、セラミックパッケージ８１上のマイクロス
トリップライン２２０，フィルタチップ８２上のマイク
ロストリップライン２３０を適宜組合わせることによっ
て形成することもできる。

【０２２０】〔実施例１１〕図４２は本発明の第１１実
施例による弾性表面波フィルタ２４０を示す。図４３は
これを具体化した構成を示す。

【０２２１】説明の便宜上、まず本実施例の概要及び本
実施例の基本構成についての説明する。

【０２２２】本実施例の概要本実施例は、直列腕の共振器の共振周波数frs を並列腕
の共振器の反共振周波数fap より適宜高く定めて、通過
帯域幅を拡大するものであり、また、Δｆ≡frs −fap
を、通過帯域内の損失を著しく劣化させない範囲に定め
た構成である。

【０２２３】本実施例の基本構成前記各実施例においては、fap ＝frs はフィルタの通過
帯域を形成するためには必須な条件とされている。しか
し、この条件を守る限り、通過帯域には上限が生じてし
まう。そこで通過帯域幅を拡大するために、図４４に示
すようにfap ＜frs とすることを考えた。

【０２２４】こうすると、同図から明らかなように、fa
p ＜ｆ＜frs の範囲ではｂｘ＜０となり、前述の理論か
ら減衰域となる恐れがある。しかし、現実には以下に述
べるようにΔｆ（＝frs −fap ）の大きさを制限してや
れば、ｂｘ積の値は非常に小さい値に留まるため、減衰
は起こらず、実質上通過帯域として何ら問題がないこと
がわかった。

【０２２５】図４５は、Δｆ＝frs −fap を零から増加
していった時の梯子型フィルタの通過特性を示す。

【０２２６】実験条件としては、圧電基板は電気機械結
合係数が０．０５のＬｉＴａＯ₃を、櫛形電極用のＡｌ
電極は膜厚３０００Åの条件を用いた。

【０２２７】電極構成は、図４２に示すような並列共振
器と直列共振器を梯子型に接続したものを基本構成とし
てこれを２段に縦続接続し、それに入力側及び出力側を
対称とするための並列共振器を最後段に接続したもので
ある。梯子型回路を多段化するのは、帯域外抑圧度を実
用的な値にまで高めるためである。

【０２２８】しかし、多段化により通過帯域内の損失も
増加するため、多段化の段数は具体的なフィルタの仕様
により調整する。本例は損失２ｄＢ以下、帯域外抑圧度
２０ｄＢ以上を実現する１つの構成例として挙げたもの
である。櫛形電極の設計条件としては、直並列腕の共振
器共に開口長が１８０μｍで対数が５０対である。直並
列共振器の対数、開口長条件が等しいのでそれぞれの静
電容量の比Ｐ＝Ｃｐ／Ｃｓは１である。

【０２２９】図４５において、（Ａ）はΔｆ＝０の場
合、即ち前記の実施例の場合である。

【０２３０】同図（Ｂ）はΔｆ＝１０ＭＨｚの場合であ
る。同図（Ａ）と比べると、通過帯域の最小挿入損はほ
とんど劣化せずに、通過帯域幅（損失２．５ｄＢ以下を
保証する帯域幅とする）が２２ＭＨｚから４０ＭＨｚへ
改善されている。

【０２３１】Δｆの増加以上に帯域幅が改善されている
のは、通過帯域の低周波側の損失回復が見られるためで
ある。

【０２３２】また、帯域外抑圧度も改善される。図４５
（Ａ），（Ｂ）において高周波側の帯域外抑圧度（図中
に示した）が１９ｄＢから２０ｄＢに改善されている。
このように、△ｆの拡大は、単に帯域幅拡大に効果があ
るのみでなく、同時に帯域外抑圧の改善も図れる技術で
ある。

【０２３３】このようにΔｆを増加させると特性の改善
がみられるがその増加量には制限がある。

【０２３４】図４５（Ｃ）はΔｆ＝１９ＭＨｚとした時
の通過特性図である。通過帯域内のやや高周波側に損失
劣化が見られ始める。この場合で約２．５ｄＢである。
これは帯域内リップルを増加させる原因ともなり、この
例ではリップル仕様限度の約１．０ｄＢとなった。これ
以上のΔｆの増加は損失劣化と帯域内リップルの増加と
なった。従って、Δｆ＝１９ＭＨｚが、Δｆを増加させ
る場合の限度となる。また、この時の帯域外抑圧度は図
４５（Ｃ）で示すように約２１ｄＢとなり、従来の図４
５（Ａ）に比べて２ｄＢの改善が見られる。

【０２３５】この時に前述のｂｘ積はどのような値にな
っているのかを図４５（Ｃ）のΔｆ＝１９ＭＨｚの場合
を例に調べた。

【０２３６】まず、図４２の並列腕を構成する弾性表面
波共振器と直列腕を構成する弾性表面波共振器を個別に
作製し、図４６（Ａ），（Ｂ）で示すような回路構成
で、並列腕の共振器はアドミタンスを、直列腕の共振器
はインピーダンスをそれぞれ測定した。測定はネットワ
ークアナライザを使用して行ない、各々のＳ₂₁を測定し
た。そして、その値を図４６（Ａ），（Ｂ）に示す式に
代入し、インピーダンスＺ_p及びアドミタンスＹ_pを求
めた。

【０２３７】その結果、図４７に示すような周波数特性
を得た。この特性はアドミタンス、インピーダンスの虚
数部のみの値、即ちｂまたはｘの値である。

【０２３８】これらよりｂｘ積の値を計算するとその周
波数特性は図４８のようになる。

【０２３９】同図からfap ＜ｆ＜frs の範囲ではｂｘ積
が負で小さな値をとっていることがわかる。

【０２４０】ｂｘ積の絶対値の最大値｜ｂｘ_max｜は後
述するように

【０２４１】

【数９】

【０２４２】の時に与えられ、本実施例では０．０６で
あった。即ち｜ｂｘ_max｜値がこの値以下であれば、前
述した挿入損の劣化及び帯域内リップルが共に１ｄＢ以
下と小さく抑ええられることがわかる。

【０２４３】Δｆ＞１９ＭＨｚとすると、｜ｂｘ_max｜
値も増加し、損失劣化、帯域内リップルが共に１ｄＢ以
上となり実用的ではない。

【０２４４】従って、｜ｂｘ_max｜値が特性劣化の上限
の指標となり、Δｆの許容値を定める。

【０２４５】以下に更に一般化して詳述する。

【０２４６】図４９に図３と同じように弾性表面波共振
器をＬＣの２重共振回路で近似して図２のように梯子型
フィルタに組んだ時の等価回路図を示す。

【０２４７】直列腕の弾性表面波共振器のインピーダン
スをＺｓ、並列腕の弾性表面波共振器のアドミタンスを
Ｙｐとすると、

【０２４８】

【数１０】

【０２４９】となる。ここで、

【０２５０】

【数１１】

【０２５１】である。

【０２５２】（１１），（１２）式よりｂｘ積を求める
と

【０２５３】

【数１２】

【０２５４】となる。

【０２５５】（１３）式のｂｘに極値を与える角周波数
ωは∂（ｂｘ）／∂ω＝０から求まり、それは、

【０２５６】

【数１３】

【０２５７】となる。

【０２５８】これを（１３）式に代入した値が通過帯域
内のｂｘ積の絶対値の最大値となる。これを求めると

【０２５９】

【数１４】

【０２６０】となる。

【０２６１】ここで、 Δω＝ω_rs−ω_ap＝２π・Δｆ …（１６）である。

【０２６２】（１５）式をｂｘ_maxとΔｆ／ｆ_rsの関係
としてＰ＝Ｃ_op／Ｃ_osをパラメータとしてプロットする
と図５０のようになる。

【０２６３】同図において、先に実験的に求めたｂｘの
積の許容値０．０６以下という条件を図示すると斜線の
ような領域になる。

【０２６４】従って、Ｐ＝Ｃ_op／Ｃ_osによって異なるΔ
ｆ／ｆ_rsの許容値αが決定でき、それは（１５）式の｜
ｂｘ_max｜＝０．０６として、次式となる。

【０２６５】

【数１５】

【０２６６】容量比γは基板材料できまり、実験によれ
ば、３６°Ｙカット伝搬ＬｉＴａＯ ₃で約１５であっ
た。

【０２６７】このため、（１７）式は、

【０２６８】

【数１６】

【０２６９】となる。

【０２７０】Ｐ＝１の時、α＝０．０２となり、ｆ_rs＝
９４８ＭＨｚの図４５の実施例の場合でΔｆ＝１９ＭＨ
ｚとなり、（１８）式が成り立っていることが確認でき
る。

【０２７１】Δｆを増大させる効果は、容量比γが小さ
い圧電基板材料、即ち電気機械結合係数の大きな基板材
料に有効であり、そのような圧電基板材料に対して（１
７）式を求めた。

【０２７２】γ値は電気機械結合係数ｋ²の逆数に比例
するため、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ₃のγ値
と、ｋ²＝０．０５の値とを用いて、他の高い電気機械
結合係数をもつ材料６４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ₃
（ｋ²＝０．１１）と、４１°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂ
Ｏ₃（ｋ²＝０．１７）のγ値を求めると、前者が６．
８、後者が４．４である。尚これらのｋ²の値は文献
（“Applications for Piezoelectric Leaky Surface W
ave":K.Yamanouchi and M.Takeuchi,1990 ULTRASONICS
SYMPOSIUM Proceedings, pp11-18, 1990) を参照した。

【０２７３】なお、図５１は容量比γと電気機械結合係
数ｋ²との関係を示す。

【０２７４】同図の関係は３６°Ｙカット伝搬ＬｉＴａ
Ｏ₃のｋ²とγ値との値を使い、

【０２７５】

【数１７】

【０２７６】として求めたものである。

【０２７７】図５１の関係から、６４Ｙ°カットと４１
°ＹカットのＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃のγ値を求めることが
でき、前記と同じくそれぞれγ＝６．８、と４．４とな
る。

【０２７８】実施例１１の構成こゝで、図４２及び図４３に示す実施例の構成について
説明する。

【０２７９】２４１は３６°Ｙ−ＬｉＴａＯ₃の圧電基
板であり、１．５×２×０．５ｍｍの大きさである。

【０２８０】入力側から順番に並列腕共振器（Ｒ
ｐ₁）、直列腕共振器（Ｒｓ₁）、並列腕共振器（Ｒｐ
₂）、直列腕共振器（Ｒｓ₂）、並列腕共振器（Ｒ
ｐ₃）の順で並んでいる。

【０２８１】個々の共振器は両サイドに反射器２４２
（短絡型）をもった構造である。

【０２８２】個々の共振器はいづれも開口長が１８０μ
ｍ、電極指の対数が５０対、反射器も５０対である。

【０２８３】櫛形電極指の周期のみ並列腕共振器と直列
腕共振器とで変えてある。並列腕共振器の周期はλｐ＝
４．３９μｍ（パターン幅とギャップは１：１である
ため、パターン幅はλｐ／４≒１．１μｍ）、直列共振
器の周期はλｓ＝４．１６μｍ（同様にパターン幅はλ
ｓ／４＝１．０４μｍ）である。

【０２８４】それぞれの周期はそれぞれの共振器の共振
周波数（frp ，frs)が所定の値（frp ＝８９３ＭＨｚ、
frs ＝９４２ＭＨｚ）となるように λｓ＝Ｖ_m／frs 、及び λｐ＝Ｖ_m／frp より決定したものである。ここで、Ｖ_mは電極膜厚３０
００Åの時の３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃結晶の
表面波の音速であり、実験的にＶ_m＝３９２０ｍ／ｓと
求められた。

【０２８５】上記構成の弾性表面波フィルタ２４０は、
図４５（Ｃ）に示す広帯域で且つ低損失の通過特性を有
する。

【０２８６】なお、Δｆ＝１９ＭＨｚである。

【０２８７】図４３中、λｐだけを変えて４．３５μｍ
とすると、Δｆが１０ＭＨｚとなり、図４５（Ｂ）の特
性が得られる。

【０２８８】尚、電極材料はＡｌ−Ｃｕ合金であり、膜
厚は３０００Åで、表面波が圧電基板２４１のＸ軸方向
に伝搬するように配置してある。

【０２８９】次に、他の圧電基板を用いた場合の例につ
いて説明する。

【０２９０】６４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ₃の場合
には、γ＝６．８であり（１７）式は、

【０２９１】

【数１８】

【０２９２】となる。

【０２９３】４１°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ₃の場合
には、γ＝４．４であり、

【０２９４】

【数１９】

【０２９５】となる。

【０２９６】γ値が小さくなる程、即ち電気機械結合係
数が大きな基板になる程、αは大きくなり、Δｆを大き
く広げても特性劣化は起りにくい。

【０２９７】〔実施例１２〕図５２は本発明の第１２実
施例になる表面波フィルタ２５０の回路構成図を示す。

【０２９８】図５３は、図５２の回路構成の弾性表面波
フィルタを具体化した構造を示す。

【０２９９】図５４及び図５５は、図５２，５３の弾性
表面波フィルタの特性を示す。

【０３００】実施例の概要説明の便宜上、まず本実施例の概要について説明する。

【０３０１】本実施例の弾性表面波フィルタは、直並列
に弾性表面波共振器を接続し、これを複数個多段化した
梯子型の弾性表面波フィルタにおいて、直並列共振器１
つずつからなる単位区間の間のイメージインピーダンス
の整合を図り、各接続点での損失を減らす構成としたも
のである。

【０３０２】これにより、通過帯域における挿入損失を
低減することが可能となる。

【０３０３】発明の完成までの思考過程次に、本発明の完成までの思考過程について説明する。

【０３０４】図５６（Ａ），（Ｂ）に示すように少なく
とも１個づつの直列腕共振器と並列腕共振器の梯子型接
続により、バンドパス特性を得ることができる。なお、
この一個づつの直列腕共振器と並列腕共振器の梯子型接
続が、フィルタの単位区間となる。

【０３０５】この際、直列腕共振器の共振周波数と並列
共振器の反共振周波数は一致若しくは、通過帯域幅拡大
の上から前者が後者より高い周波数を持つことが望まし
い。図５６（Ａ），（Ｂ）の単位区間は互いに入出力端
が直列腕であるかで、二つのタイプがあり、これらを多
段に接続したものは、図５７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に
示すように３つのタイプに分類される。

【０３０６】図５７（Ａ）は入出力側の一方が直列腕で
他方が並列腕である場合、（非対称型）、（Ｂ）は入出
力端共に並列腕である場合（対称型）、同図（Ｃ）は入
出力端共に直列腕である場合（対称型）である。

【０３０７】このように多段化した場合、挿入損失、帯
域外抑圧度ともに単位区間のｎ倍となり、一般に挿入損
失は悪くなるものの、帯域外抑圧度は改善する。とくに
単位区間の損失が０に近い場合はこの多段化は有効であ
る。

【０３０８】しかしながら、単位区間同士の通過帯域に
おけるインピーダンス整合が適切でないと、挿入損失が
理論的なｎ倍よりもさらに悪化する。

【０３０９】インピーダンス整合が適切でないと、単位
区間の境界（図５７中の線１−１’からｎ−ｎ’までの
各境界）で電力の反射が起こり、損失増加となるからで
ある。

【０３１０】単位区間同士の電力反射をГとすると損失
もｎ１０ｌｏｇ（Г）となる。

【０３１１】従って単位区間同士のインピーダンス整合
をはかり、境界での電力反射を押さえることにより、挿
入損失の増加を極力押さえることが重要である。

【０３１２】次に、単位区間同士のインピーダンス整合
を図る方法について説明する。

【０３１３】図５８に示すように、一般に２つの異なる
４端子定数（Ｆ行列の４つの定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）をも
つ回路同士を、インピーダンス整合を図って接続する場
合、境界ｂ−ｂ’からそれぞれの回路側を見たイメージ
インピーダンスが互いに等しいと置けば良い。

【０３１４】図５８に示すように回路１側をみたイメー
ジインピーダンスＺ_i1は、回路１の４端子定数Ａ₁，Ｂ
₁，Ｃ₁，Ｄ₁を使って次式のように表される。

【０３１５】

【数２０】

【０３１６】同様に回路２側をみたイメージインピーダ
ンスＺ_i2は、次式のように表される。

【０３１７】

【数２１】

【０３１８】これらのイメージインピーダンスは負荷抵
抗（純抵抗）Ｒ₀とは無関係に決まる。

【０３１９】（２１）式と（２２）式を等しいと置く
と、次式のようなインピーダンス整合条件が求まる。

【０３２０】Ｄ₁Ｂ₁／Ｃ₁Ａ₁＝Ａ₂Ｂ₂／Ｃ₂Ｄ₂ …（２３）図５９は、前述のインピーダンス整合条件を梯子型回路
の単位区間に適用した場合を示す。

【０３２１】図５９（Ａ）は、インピーダンス整合が悪
い接続方法で、（２３）式の条件を満たさない。

【０３２２】境界ｂ−ｂ’から右側をみた反射係数Г
は、

【０３２３】

【数２２】

【０３２４】となる。Ｚ_sＹ_pは実際の素子では通過帯
域でも完全に０とはならないためГも０にはならない。

【０３２５】これに比べ、図５９（Ｂ）、または図５９
（Ｃ）は境界ｂ−ｂ’で（２３）式の条件を満たすため
反射は０となり、損失は生じない。

【０３２６】例えば、図５９（Ｂ）の場合、境界ｂ−
ｂ’から左側みたイメージインピーダンスは、（２１）
式から、

【０３２７】

【数２３】

【０３２８】となる。境界ｂ−ｂ’から右側をみたイメ
ージインピーダンスＺ_i2も（２２）式から求めると、Ｚ
_i1と等しくなることが分かる。

【０３２９】従ってインピーダンス整合がとれ、境界で
の反射係数は０となる。

【０３３０】図５９（Ｃ）も同様にインピーダンス整合
がとれていることが証明される。

【０３３１】次に図５９（Ｂ），（Ｃ）のような接続法
を利用して単位区間を多段接続する方法を考察する。

【０３３２】図６０（Ａ）は、図５９（Ｂ），（Ｃ）の
接続法を交互に繰り返して単位区間をｎ（＞２）段接続
した回路を示す。このような接続方法をつかえば、前述
の理由から何段接続しても各単位区間の電力反射は起こ
らない。

【０３３３】図６０（Ａ）の構成で、互いに隣接しあう
並列腕の共振器同士、または直列腕の共振器同士を加え
てひとまとめにすると図６０（Ｂ）と等価になる。

【０３３４】この結果、最も入出力端に近い腕のみがそ
れより内側の腕に対して半分の大きさのインピーダンス
あるいはアドミタンス値をもつようになることがわか
る。

【０３３５】図５７で示した３種類の多段化の仕方に対
してこの原理を適用すると、インピーダンス整合を図っ
た接続法として、それぞれ図６１（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）の方法が得られる。

【０３３６】図６１（Ａ）は図５７（Ａ）に対応する整
合化接続法で、入出力端のどちらか一方が直列腕で、他
方が並列腕の場合である。この場合は、端部の直列腕共
振器のインピーダンス値は、内側直列腕共振器のインピ
ーダンス値の半分であり、また、他方の端部の並列腕共
振器のアドミタンス値も、内側の並列腕共振器のアドミ
タンス値の半分である。

【０３３７】同様に図６１（Ｂ）は図５７（Ｂ）の、ま
た図６１（Ｃ）は図５７（Ｃ）の整合化接続法である。

【０３３８】図６１（Ｂ）の場合は両端部が並列腕の場
合で、両端部の並列腕共振器のアドミタンス値は、それ
より内側の並列腕共振器のアドミタンス値の半分となっ
ている。

【０３３９】図６１（Ｃ）の場合は両端部が直列腕の場
合で、両端部の直列腕共振器のインピーダンス値は、そ
れより内側の直列腕共振器のインピーダンス値の半分と
なっている。

【０３４０】実施例１２の構成次に、上記の考え方に基づく、本発明の第１２実施例に
ついて説明する。

【０３４１】図５２は本発明の第１２実施例になる弾性
表面波フィルタ２５０の基本的構成を示す。

【０３４２】この弾性表面波フィルタを具体化すると、
図５３に示す如くになる。

【０３４３】３つの直列腕共振器（Ｒｓ₁，Ｒｓ₂，Ｒ
ｓ₃）と３つの並列腕共振器（Ｒｐ ₁，Ｒｐ₂，Ｒ
ｐ₃）とから成り、それぞれ図５２に示す等価回路のよ
うに接続されている。

【０３４４】これらの６つの共振器は共に開口長（９０
μｍ）が同じであり、且つ電極指対数（１００対）も同
じである。

【０３４５】また、各共振器は同図に示すような短絡型
の反射器を両側に有し、Ｑを高めている。

【０３４６】反射器の対数は１００対程度である。

【０３４７】直列腕共振器（Ｒｓ₁〜Ｒｓ₃）はすべて
同じ長さの電極指周期（λｓ）であり、λｓ＝４．１９
μｍである。

【０３４８】又、並列腕共振器（Ｒｐ₁〜Ｒｐ₃）の周
期は、これと異なる周期λｐ＝４．３８μｍとしてあ
る。

【０３４９】比較の対象として、この構成に対する従来
構成を図６２に示す。

【０３５０】図５２及び図６２の両方について、インピ
ーダンスＺ_sで示される直列腕の一端子弾性表面波共振
器の設計条件は、開口長９０μｍ、対数１００対であ
る。アドミタンスＹ_pで示される並列腕の一端子対弾性
表面波共振器も同じ条件である。

【０３５１】圧電基板結晶は、３６°ＹカットＸ伝搬Ｌ
ｉＴａＯ₃を用い、その上に弾性表面波共振器として３
０００ÅのＡｌ合金膜の櫛形パターンが形成してある。

【０３５２】図５４中、実線２５１は図５３のフィルタ
２５０の特性を示す。破線２５２は図６２の従来のフィ
ルタの特性を示す。両者より本実施例のフィルタ２５０
の方が、低損失化されていることがわかる。特に通過帯
域の両端での改善が大きい。

【０３５３】次に図６２の従来のフィルタにおいて、単
位区間（３）のアドミタンスＹ_pで表される並列共振器
のみ、対数を１００対から８０対に減らしてアドミタン
スＹ _pの値を小さくした時の通過特性を図５５中、線２
５３で示す。同様に挿入損失が改善されていることが分
かる。従って、端部のアドミタンス値は１／２としなく
とも、内側のアドミタンス値より減らすだけでも、十分
ではないが効果があると言える。インピーダンス値に対
しても同様である。

【０３５４】以上、図６１（Ａ）の基本形に対する実施
例を示したが、これは中央部に多数の単位区間が増えて
も同様な効果を有する。

【０３５５】〔実施例１３〕図６３は、本発明の第１３
実施例になる弾性表面波フィルタ２６０である。

【０３５６】この弾性表面波フィルタは、図６１（Ｂ）
に示す構成方法に基づいたものである。

【０３５７】この弾性表面波フィルタ２６０は、図５４
の線２５１で示したものと同様な損失低減効果をもたら
す。

【０３５８】〔実施例１４〕図６４は、本発明の第１４
実施例になる弾性表面波フィルタ２７０である。

【０３５９】この弾性表面波フィルタは、図６１（Ｃ）
に示す構成方法に基づいたものである。

【０３６０】この弾性表面波フィルタ２７０も、図５４
の線２５１で示したものと同様な損失低減効果をもたら
す。

【０３６１】〔実施例１５〕次に本発明の第１５実施例
になる弾性表面波フィルタについて図６５及び図６６等
を参照して説明する。

【０３６２】実施例の概要説明の便宜上、まず本実施例の概要について説明する。

【０３６３】本実施例は、通過帯域における挿入損失を
決定している原因として、櫛形電極の抵抗分とコンダク
タンス分に着目し、直列配列の共振器に対しては抵抗分
を減少させ、並列腕の共振器に対しては、コンダクタン
ス分を減少させることによりこれらを梯子型に組んだ時
のフィルタ特性の挿入損失を低減させるものである。

【０３６４】次に、本発明の背景等について説明する。

【０３６５】本発明の背景図６５に直列腕と並列腕にそれぞれ共振周波数（frs ，
frp)の異なる２つの弾性表面波共振器を配置した梯子型
フィルタ回路の基本構成を示す。

【０３６６】ここで、並列腕共振器のアドミタンスを、Ｙ_p＝ｇ＋ｊ・ｂ …（２６）ｇ：コンダクタンス分ｂ：サセプタンス分とする。

【０３６７】また直列腕共振器のインピーダンスを、Ｚ_s＝ｒ＋ｊ・ｘ …（２７）ｒ：抵抗分ｘ：リアクタンス分とする。

【０３６８】このように仮定すると、ｇ，ｂ，ｒ，ｘの
周波数特性は図６９のようになる。

【０３６９】並列腕共振器のアドミタンスＹ_pのサセプ
タンス分ｂ（図６９中の点線）は、共振周波数frp で最
大値をとり、そこで符号を＋から−へ変え、反共振周波
数fap で０（零）となり、fap 以上で符号が再び＋にな
り、少しづつ増大してゆく。

【０３７０】一方、Ｙ_pのコンダクタンス分ｇ（図６９
中の一点鎖線）は、同様にfap で最大値をとり、fap を
越えると急激に減少し、除々に０に近づいていく。

【０３７１】尚コンダクタンス分ｇは＋の値しかとらな
い。

【０３７２】直列腕共振器のインピーダンス分Ｚ_sのリ
アクタンス分ｘ（図６９中の実線）は、アドミタンスと
は逆で共振周波数frs で０となり、反共振周波数fas で
最大値をとり、さらに＋から−へ符号を変え、fas 以上
では一側から０へ近づいていく。

【０３７３】また、抵抗分ｒは０から徐々に増加してゆ
き、反共振周波数fas で最大値をとり、それ以上で徐々
に減少していく。

【０３７４】ｒもｇと同様に＋の値しかとらない。

【０３７５】ここで、フィルタ特性を作るためには、前
記並列共振器の反共振周波数fap と直列共振器の共振周
波数frs とは略一致もしくは後者がやや大きいことが条
件である。

【０３７６】図６９の下部に上のインピーダンス、アド
ミタンスの周波数特性に合わせて、フィルタ回路として
の通過特性を示す。

【０３７７】fap ≒frs 近傍で通過帯域をとり、それ以
外では減衰領域となる。

【０３７８】同図からも明らかなように、通過帯域の特
に中心周波数近傍ではｂ及びｘは０になる。

【０３７９】従って、フィルタとしての通過特性はＳ₂₁
は、ｒとｇのみで決まり、

【０３８０】

【数２４】

【０３８１】となる。

【０３８２】こゝで、ｒ＞０，ｇ＞０であるので、（２
８）式はｒ，ｇ共に増加するほどＳ ₂₁は１より小さくな
り、２０ｌｏｇ｜Ｓ₂₁｜で表される挿入損失も増大して
いく。

【０３８３】従って、ｒ，ｇは共に０に近い程、挿入損
失は小さいことになる。

【０３８４】次に、ｒ，ｇは弾性表面波共振器を形成す
る櫛形電極のどのような部分から生じているのかを説明
する。

【０３８５】こゝでは、図３（Ｂ）中、ｒ₁をも考慮に
入れて考える。

【０３８６】ｒ₁は櫛形電極の電気抵抗分及び櫛形電極
指の各端部から基板内部へバルク波となっと漏れていく
エネルギー損失分を音響抵抗分として表したものを合計
したものである。

【０３８７】今、バルク波放射による抵抗分は櫛形電極
の形状に殆ど依存しないため、櫛形電極の電気抵抗ｒ₁
に比例する。

【０３８８】特にｘ＝０の中心周波数近傍ではｒ＝ｒ₁
となる。

【０３８９】また、並列腕共振器のアドミタンスのコン
ダクタンス分ｇは、櫛形電極の電気抵抗のコンダクタン
ス１／ｒ₁に比例する。

【０３９０】今、櫛形電極の電極指の抵抗率をρ_o、電
極指の幅をＷ、膜厚をｔとし、直列腕共振器の開口長を
ｌ_s、対数をＮ_sとすると、ｒ＝ｌ_s・ρ_o／（Ｎ_s・Ｗ・ｔ） …（２９）となる。

【０３９１】また、並列腕共振器の開口長をｌ_p、対数
をＮ_pとすると、同一基板、同一金属膜を使う場合はρ
_o，Ｗ，ｔはほぼ等しいから、ｇ＝Ｎ_p・Ｗ・ｔ／（ｌ_p・ρ_o） …（３０）となる。

【０３９２】従って、（２８）式における挿入損失にお
ける増加分は、ｒ＋５０ｒ・ｇ＋２５００ｇ＝ｌ_s・ρ_o／（Ｎ_s・Ｗ・ｔ）＋５０・（ｌ_s／ｌ_p）・（Ｎ_p／Ｎ_s）＋２５００・Ｎ_p・Ｗ・ｔ／（ｌ_p・ρ_o）…（３１）となる。

【０３９３】（３１）式より、直列腕共振器は開口長ｌ
_sが短く、対数Ｎ_sが多い程、また、並列共振器は開口
長ｌ_pが長く、対数Ｎ_pが少ない程、損失低減に効果が
あることが分かる。特に、ｌ_s／ｌ_p＜１，Ｎ_p／Ｎ_s
＜１である程、言い換えれば開口長は、直列腕共振器の
方が並列腕共振器より短い方が、対数は、直列腕共振器
の方が並列腕共振器より多い方が一層効果がある。

【０３９４】ここで、この理由について述べる。

【０３９５】上記（３１）式において、ｒ＝ｒ
_s（ｒ_s：直列腕共振器の電気抵抗）及びｇ＝１／ｒ_p
（ｒ_p：並列腕の電気抵抗）であるからｒ＝５０ｒ・ｇ＋２５００ｇ＝ｒ_s＋５０（ｒ_s／ｒ_p）＋２５００（１／ｒ_p）となる。従って、（ｒ_s／ｒ_p）＜１、即ちｒ_s＜ｒ_p
であれば挿入損失の増大は抑制できる。

【０３９６】なお、この場合ｌ_sをあまり狭め過ぎると
表面波の回折による損失が現れ、逆にｌ_pを長くしすぎ
ると抵抗増大による並列共振器のＱ低下を招き、低周波
側の帯域外抑圧度が悪くなるため、その大きさには限度
がある。

【０３９７】さらに櫛形電極を形成している金属膜の膜
厚を直列腕の方をｔ_s、並列腕の方をｔ_pとすると（３
１）式は次のようになる。

【０３９８】ｒ＋５０ｒ・ｇ＋２５００ｇ＝ｌ_s・ρ_o／（Ｎ_s・Ｗ・ｔ）＋５０・（ｌ_s／ｌ_p）・（Ｎ_p／Ｎ_s）（ｔ_p／ｔ_s）＋２５００・Ｎ_p・Ｗ・ｔ_p／（ｌ_p・ρ_o）…（３２）従って、ｔ_p／ｔ_sとすることで同様に損失を低減でき
る。

【０３９９】この他にも抵抗率の異なる（ρ_os，ρ_op）
２種類の金属膜からなる共振器を、直列腕と並列腕に配
置してフィルタを作り、ρ_os／ρ_op＜１とすることも可
能であるが、実際に素子をつくる場合、量産性等を考慮
すると実際的ではない。

【０４００】実施例１５の構成次に、上記考え方を採用した実施例について説明する。

【０４０１】図６５は本発明の第１５実施例の弾性表面
波フィルタ２８０の回路構成を示す。

【０４０２】図６６は図６５の回路構成を具体化した構
造を示す。

【０４０３】用いた圧電基板２４１は３６°ＹカットＸ
ＬｉＴａＯ₃であり、電極材料は３０００ÅのＡｌ膜で
ある。

【０４０４】従来は、直列腕、並列腕共に、櫛形電極の
開口長ｌ_s＝ｌ_p＝９０μｍ、対数Ｎ_p＝Ｎ_s＝１００
対であるのに対し、本実施例では、直列腕を、ｌ_s＝４
５μｍ、Ｎ_s＝２００対、並列腕をｌ_p＝１８０μｍ、
Ｎ_p＝５０対とした。ｌ_p＞ｌ_sであり、Ｎ_s＞Ｎ_pで
ある。また、ｌ_s／ｌ_p＝０．２５及びＮ_p／Ｎ_s＝
０．２５である。

【０４０５】この時、対数と開口長の積で形状的に決ま
る櫛形電極の静電容量Ｃ_Oは変わらないようにした。

【０４０６】図６６の実線２８１が本実施例の特性、破
線２８２が従来例の特性である。従来では損失が２．５
ｄＢであったものが本実施例により２．０ｄＢとなり、
本実施例により０．５ｄＢ以上改善した。即ち、フィル
タの挿入損失がｄＢ換算で２５％も改善された。

【０４０７】また、本実施例の場合、直列腕共振器の対
数を増加したことにより、耐電力性も向上し、印加可能
な最大電力が２０％向上した。

【０４０８】以上の実施例の場合、ｌ_s＝３０μｍ以下
で回折損が現れ始め、ｌ_p＝３００μｍ以上で低周波側
の帯域外劣化が起こり始めたことから、これらの値が限
度であった。

【０４０９】以上、直列腕の電気抵抗を下げ、並列腕の
電気抵抗を上げる（コンダクトタンスを下げる）ことに
より、通過帯域の挿入損が改善されることは明らかであ
る。

【０４１０】また、並列腕共振器の膜厚を直列腕共振器
の膜厚より薄くした構成とすることもできる。

【０４１１】この構成によっても、上記実施例の場合と
同様に、通過帯域の損失を少なくできる。

【０４１２】

【発明の効果】以上説明した様に、請求項１の発明によ
れば、従来のものに比べて、通過帯域外抑圧度を高める
ことが出来、しかも通過帯域幅を広げることが出来、更
には損失を低くすることが出来る。

【０４１３】請求項２に発明によれば、請求項１の発明
に比べて、通過帯域幅を何ら狭くすることなく、通過帯
域外抑圧度を高めることが出来る。

【０４１４】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
に比べて、通過帯域幅を何ら狭くすることなく、通過帯
域外抑圧度を高めることが出来る。しかも、請求項２の
発明に比べて損失劣化を少なく出来る。

【０４１５】請求項４の発明によれば、従来のものに比
べて、通過帯域外抑圧度を高めることが出来、しかも通
過帯域幅を広げることが出来、更には損失を低くするこ
とが出来る。

【０４１６】請求項５の発明によれば、所望の周波数領
域に減衰極を新たに形成して、この部分の周波数領域を
阻止域とすることが出来る。また、請求項１の発明に比
べて、通過帯域幅を何ら狭めることなく、通過帯域外抑
圧度を高めることが出来る。

【０４１７】請求項６の発明によれば、請求項１の発明
に比べて、通過帯域の損失を低減することが出来、しか
もリップルを小さく抑えることが出来る。

【０４１８】請求項７の発明によれば、請求項１の発明
に比べて、通過帯域の損失を低減することが出来、しか
もリップルを小さく抑えることが出来る。

【０４１９】請求項８又は９の発明によれば、通過帯域
内に現われていたリップルを無くすることが出来る。

【０４２０】請求項１０，１１，１２の発明によれば、
第１の共振器に付加されるインダクタンスを容易に形成
出来る。

【０４２１】請求項１３乃至１７の発明によれば、通過
帯域外抑圧度及び通過帯域の損失を共に損なうことな
く、従来のものに比べて通過帯域幅を拡大することが出
来る。

【０４２２】請求項１８乃至３０の発明によれば、従来
のものに比べて、通過帯域幅を拡げることが出来、且つ
通過帯域の損失を小さくすることが出来る。

【０４２３】請求項３１乃至３３項記載の発明によれ
ば、従来のものに比べて、通過帯域外抑圧度及び通過帯
域幅を何ら損なうことなく、通過帯域の損失を少なくす
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弾性表面波フィルタの原理図である。

【図２】共振器を用いたフィルタ回路の基本構成を示す
図である。

【図３】一端子対弾性表面波共振器の構造とその等価回
路及びその記号を示す図である。

【図４】一端子対弾性表面波共振器のインピーダンス及
びアドミタンスの周波数特性を示す図である。

【図５】共振周波数近傍における弾性表面波共振器のイ
ンミタンス特性及びそれらを接続してなる図１のフィル
タのフィルタ特性を示す図である。

【図６】図４２の従来の弾性表面波フィルタを説明する
図である。

【図７】共振器にインダクタンスを直列に付加した場合
の効果を示す図である。

【図８】一端子対弾性表面波共振器を直列にｎ個接続し
た場合の効果を示す図である。

【図９】並列腕共振器の通過特性の開口長依存性を示す
図である。

【図１０】直列腕共振器の通過特性の開口長依存性を示
す図である。

【図１１】本発明の弾性表面波フィルタの第１実施例の
回路図である。

【図１２】図１１のフィルタの通過特性を示す図であ
る。

【図１３】並列腕共振器へのインダクタンス付加の効果
を示す図である。

【図１４】図１１の弾性表面波フィルタの構造をその蓋
を取り外した状態で示す平面図である。

【図１５】図４１中、XV−XV線に沿う断面図である。

【図１６】本発明の弾性表面波フィルタの第２実施例を
示す図である。

【図１７】図１６のフィルタの通過特性を示す図であ
る。

【図１８】並列腕共振器の開口長（Ａ_P）と直列腕共振
器の開口長（Ａ_S）の比（Ａ_P／Ａ_S）の増大効果を示
す図である。

【図１９】本発明の弾性表面波フィルタの第３実施例を
示す図である。

【図２０】図１９のフィルタの通過特性を示す図であ
る。

【図２１】本発明の弾性表面波フィルタの第４実施例を
示す図である。

【図２２】図２１のフィルタの通過特性を示す図であ
る。

【図２３】本発明の弾性表面波フィルタの第５実施例を
示す図である。

【図２４】図２３のフィルタの通過特性を示す図であ
る。

【図２５】本発明の弾性表面波フィルタの第６実施例の
回路図である。

【図２６】図２５中、第１の一端子対弾性表面共振器を
示す図である。

【図２７】図２５のフィルタの通過特性を示す図であ
る。

【図２８】反射器設置位置ｄ＝（ｎ＋β）・λのβによ
るリップル幅への影響を示す図である。

【図２９】図２５の弾性表面波フィルタの構造をその蓋
を取り外した状態で示す平面図である。

【図３０】図２５中の第１の一端子対弾性表面波共振器
の一の変形例を示す図である。

【図３１】図２５中の第１の一端子対弾性表面波共振器
の別の変形例を示す図である。

【図３２】本発明の弾性表面波フィルタの第７実施例を
示す図である。

【図３３】電極膜厚（ｔ）のリップル発生位置への効果
を示す図である。

【図３４】並列腕共振器の反射器によるリップル
（ｒ_P）が高周波減衰極へ落ちたときの状態を示す図で
ある。

【図３５】共振器型フィルタの通過特性の膜厚依存性を
示す図である。

【図３６】挿入損失及びリップル発生位置の膜厚依存性
の実験の結果を示す図である。

【図３７】本発明の弾性表面波フィルタの第８実施例の
第１の一端子対弾性表面波共振器を示す図である。

【図３８】図３７の共振器を適用した弾性表面波フィル
タの通過特性を示す図である。

【図３９】本発明の弾性表面波フィルタの第８実施例の
第１の一端子対弾性表面波共振器の変形例を示す図であ
る。

【図４０】図１１の弾性表面波フィルタのインダクタン
スを実現する別の例を示す図である。

【図４１】図１１の弾性表面波フィルタのインダクタン
スを実現する更に別の例を示す図である。

【図４２】本発明の弾性表面波フィルタの第１１実施例
の回路図である。

【図４３】図４２の回路を具体化した構成を示す図であ
る。

【図４４】fap ＜frp としたときの弾性表面波共振器の
インミタンス特性を示す図である。

【図４５】Δｆ≡frs −fap を零から増加させたときの
梯子型フィルタの通過特性の変化を説明する図である。

【図４６】弾性表面波共振器の特性測定法を説明する図
である。

【図４７】並列腕及び直列腕の各弾性表面波共振器のア
ドミタンス及びインピーダンスの特性を示す図である。

【図４８】ｂｘ積の周波数依存性を示す図である。

【図４９】図４２の回路の一部をＬとＣの等価回路で表
した図である。

【図５０】｜ｂｘ_max｜とΔｆ／frs との関係を示す図
である。

【図５１】ｋ²とγとの関係を示す図である。

【図５２】本発明の弾性表面波フィルタの第１２実施例
の回路図である。

【図５３】図５２の回路を具体化した構成を示す図であ
る。

【図５４】図５３の弾性表面波フィルタの特性を示す図
である。

【図５５】図６３のフィルタ中、出力側Ｙ_pを減少させ
た場合の特性を示す図である。

【図５６】１個づつの弾性表面波共振器を梯子型にした
単位区間の回路図である。

【図５７】図５６の単位区間を多段（ｎ段）に接続して
なる回路の回路図である。

【図５８】二つの４端子回路の接続とその境界を示す図
である。

【図５９】単位区間同士の接合を示す図である。

【図６０】ｎ（＞２）段に単位区間を接続する方法を説
明する図である。

【図６１】本実施例の梯子型回路の構成方法を説明する
図である。

【図６２】従来の弾性表面波フィルタの回路図である。

【図６３】本発明の弾性表面波フィルタの第１３実施例
の回路図である。

【図６４】本発明の弾性表面波フィルタの第１４実施例
の回路図である。

【図６５】本発明の弾性表面波フィルタの第１５実施例
の回路図である。

【図６６】図６５の回路を具体化した構成を示す図であ
る。

【図６７】図６６のフィルタの特性を示す図である。

【図６８】並列腕と直列腕に共振周波数の異なる弾性表
面波共振器を配置した梯子型フィルタ回路を示す図であ
る。

【図６９】並列腕共振器のアドミタンス（Ｙ_p）の周波
数特性及び直列腕共振器のインピーダンス（Ｚ_s）の周
波数特性を対応させて示す図である。

【図７０】従来の弾性表面波フィルタの１例を示す図で
ある。

【図７１】図７０のフィルタの通過特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

６０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，２４
０，２５０，２６０，２７０，２８０弾性表面波フィ
ルタ８０，１５０弾性表面波フィルタ装置８１セラミックパッケージ８２フィルタチップ８３蓋８４_-1〜８５_-6 電極端子８５_-1〜８５_-5 端子８６_-1〜８６_-5 ボンディングワイヤ１２４，１２５減衰極１２７阻止域１３１，２０１，２１１励振電極１３２，１３３，１６０，１６１，１６６，１６７，２
０２，２０３，２１２，２１３，２４２反射器２２０，２２１，２３０，２３１マイクロストリップ
ライン２４１３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板（チッ
プ）Ｒｓ₁，Ｒｓ₂ 直列腕共振器Ｒｐ₁〜Ｒｐ₃ 並列腕共振器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮下勉神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者松田隆志神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者高松光夫神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (56)参考文献特開昭52−19044（ＪＰ，Ａ) 特開平５−206778（ＪＰ，Ａ) 特開平３−205908（ＪＰ，Ａ) 実開昭54−11120（ＪＰ，Ｕ) 電子通信学会論文誌’82／２Ｖｏｌ．565−Ｂ，Ｎｏ．２Ｐ．177〜184

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の共振周波数（frp)を有する第１の
一端子対弾性表面波共振器（２１）を並列腕（２２）
に、該第１の共振器の反共振周波数(fap) に略一致する
共振周波数(frs) をもつ第２の一端子対弾性表面波共振
器（２３）を直列腕（２４）に配してなる梯子型の弾性
表面波フィルタにおいて、該第１の弾性表面波共振器（２１）に直列にインダクタ
ンス（２５）を付加した構成としたことを特徴とする弾
性表面波フィルタ。
【請求項２】所定の共振周波数を有する第１の一端子
対弾性表面波共振器を並列腕に、該第１の共振器の反共
振周波数に略一致する共振周波数をもつ第２の一端子対
弾性表面波共振器を直列腕に接続してなる梯子型の弾性
表面波フィルタにおいて、該第１の弾性表面波共振器（Ｒ₁Ａ）に直列にインダク
タンス（Ｌ₁）を付加し、且つ該第１の弾性表面波共振
器の開口長（Ａ_P）を、該第２の弾性表面波共振器の開
口長（Ａ_S）より長く定めた構成としたことを特徴とす
る弾性表面波フィルタ。
【請求項３】所定の共振周波数を有する第１の一端子
対弾性表面波共振器を並列腕に、該第１の共振器の反共
振周波数に略一致する共振周波数をもつ第２の一端子対
弾性表面波共振器を直列腕に接続してなる梯子型の弾性
表面波フィルタにおいて、該第１の弾性表面波共振器（Ｒ₁Ｂ）に直列にインダク
タンス（Ｌ₁）を付加し、且つ該第１の弾性表面波共振
器（Ｒ₁Ｂ）の対数（Ｎ_P）を、該第２の弾性表面波共
振器（Ｒ₂）の対数（Ｎ_S）より多く定めた構成とした
ことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項４】所定の共振周波数を有する第１の一端子
対弾性表面波共振器を並列腕に、該第１の共振器の反共
振周波数に略一致する共振周波数をもつ第２の一端子対
弾性表面波共振器を直列腕に配してなる梯子型の弾性表
面波フィルタにおいて、上記並列腕（６２，６３，６４）を複数設けて、各並列
腕について該第１の弾性表面波共振器に直列にインダク
タンス値の異なるインダクタンス（Ｌ ₁ ，Ｌ ₂ ，Ｌ ₃ ）
を付加した構成としたことを特徴とする弾性表面波フィ
ルタ。
【請求項５】請求項１のインダクタンスを、ボンディ
ングワイヤ（８６ _-3 ）により構成したことを特徴とする
弾性表面波フィルタ。
【請求項６】請求項１のインダクタンスを、第１及び
第２の共振器が形成されたフィルタチップ（８２）を収
容するセラミックパッケージ（８１）上に端子（８
４ _-3 ）より延在して形成したマイクロストリップライン
（２２０）により構成したことを特徴とする弾性表面波
フィルタ。
【請求項７】請求項１のインダクタンスを、第１及び
第２の共振器が形成されたフィルタチップ（８２）上に
第１の共振器（Ｒ ₁ ）より延在して形成したマイクロス
トリップライン（２３０）により構成したことを特徴と
する弾性表面波フィルタ。
【請求項８】所定の共振周波数（ｆｐ）を有する第１の
一端子対弾性表面波共振器を並列腕に、該第１の共振器
の反共振周波数（ｆａｐ）に略一致する共振周波数（ｆ
ｒｓ）をもつ第２の一端子対弾性表面波共振器を直列腕
に配してなる梯子型の弾性表面波フィルタにおいて、該梯子型の弾性表面波フィルタが複数の並列腕及び直列
腕により構成され、該複数の並列腕の各々に直列にイン
ダクタンスを付加した構成としたことを特徴とする弾性
表面波フィルタ。
【請求項９】弾性表面波共振器により構成される複数の
並列腕と直列腕が梯子型に接続され、所定のバンドパス
特性を有する弾性表面波フィルタであって、該複数の並
列腕の各々に直列にインダクタンスを接続することを特
徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項１０】前記インダクタンスがボンディングワイ
ヤにより構成されることを特徴とする請求項８又は９記
載の弾性表面波フィルタ。