JP4765396B2 - Transversal surface acoustic wave filter - Google Patents
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Description
本発明は、弾性表面波デバイスにおいて、挿入損失と帯域内偏差を改善することを目的とした弾性表面波デバイスに関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave device intended to improve insertion loss and in-band deviation in a surface acoustic wave device.
近年、弾性表面波(以下、SAWと称す)デバイスは通信分野で広く利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから特に携帯電話等に多く用いられる。画像等のデータ通信の需要増により、携帯電話に用いられるIFフィルタには低損失で帯域内偏差の小さな特性が要求され、このような厳しい仕様を満たすフィルタとしてはトランスバーサルSAWフィルタが適している。 In recent years, surface acoustic wave (hereinafter referred to as SAW) devices have been widely used in the communication field, and are often used particularly for cellular phones and the like because they have excellent characteristics such as high performance, small size, and mass productivity. Due to the increasing demand for data communication such as images, IF filters used in mobile phones are required to have low loss and small in-band deviation characteristics, and transversal SAW filters are suitable as filters that satisfy such strict specifications. .
図5は従来のトランスバーサルSAWフィルタの平面図を示している。圧電基板の主表面上にSAWの伝搬方向に沿って入力用のIDT電極11と出力用のIDT電極12を所定の間隔をあけて配置すると共に、該IDT電極11、12の間に入出力端子間の直達波を遮蔽するためのシールド電極13を配置する。前記IDT電極11、12は正電極指2本、負電極指2本を1対としたスプリット電極により構成されており、IDT電極11の一方のくし形電極を入力端子INに接続すると共に他方のくし形電極は接地し、IDT電極12の一方のくし形電極を出力端子OUTに接続すると共に他方のくし形電極を接地することによりトランスバーサルSAWフィルタを形成している。
FIG. 5 shows a plan view of a conventional transversal SAW filter. An
図6は、前記トランスバーサルSAWフィルタの通過特性を示している。なお、中心周波数を40MHzとし、圧電基板にニオブ酸リチウムを用い、IDT電極11の対数を5対、IDT電極12の対数を7対としている。同図に示すように、通過帯域は中心周波数付近で大きく凸となっており、帯域内偏差が著しく劣化しているのが分かる。
前述のように、従来のトランスバーサルSAWフィルタは帯域内偏差が著しく悪いという問題があった。この問題を解決するためには、図7に示すようにIDT電極11、12の外側に隣り合う電極指同士を電気的に接続した短絡型の反射電極14を複数対配置して反射効率を高める方法が適している。
As described above, the conventional transversal SAW filter has a problem that the in-band deviation is remarkably bad. In order to solve this problem, as shown in FIG. 7, a plurality of pairs of short-circuited
図8は、図7のトランスバーサルSAWフィルタの通過特性を示している。なお、中心周波数を40MHzとし、圧電基板にニオブ酸リチウムを用い、IDT電極11の対数を5対、IDT電極12の対数を7対としている。そして、反射電極14を4、6、8対と変化させた時の通過特性を重ね合わせて図示している。同図に示すように、反射電極の対数を増加させると、通過帯域の中心周波数付近の凸部が次第に小さくなり、帯域内偏差が改善されているのが分かる。しかし、その一方で反射電極の対数を増加させると通過特性が単峰となり、挿入損失や帯域幅が劣化してしまう問題が生じる。
FIG. 8 shows the pass characteristics of the transversal SAW filter of FIG. The center frequency is 40 MHz, lithium niobate is used for the piezoelectric substrate, the
以上説明した問題点を解決すべく、本発明では、SAWデバイスにおいて低損失で帯域内偏差の小さい通過特性を実現することを目的とする。 In order to solve the problems described above, an object of the present invention is to realize a pass characteristic with a low loss and a small in-band deviation in a SAW device.
上記課題を解決するために本発明に係るSAWデバイスの請求項1に記載の発明は、圧電基板と、該圧電基板上に形成したIDT電極と、該IDT電極の内部及び外側に配置した反射電極とを備えた弾性表面波デバイスにおいて、前記反射電極は弾性表面波の伝搬方向に沿って第1乃至第4の浮き電極を順次配置し第1及び第3の浮き電極同士、或いは第2及び第4の浮き電極同士を短絡した構造であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項2に記載の発明は、前記反射電極の少なくとも1つは他の反射電極に対し左右反転した構造であることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、前記圧電基板はニオブ酸リチウムであることを特徴とする。
The invention described in
本発明の請求項1に記載の発明によれば、IDT電極の内部及び外側に、弾性表面波の伝搬方向に沿って第1乃至第4の浮き電極を順次配置し第1及び第3の浮き電極同士、或いは第2及び第4の浮き電極同士を短絡した反射電極を配置することにより、低損失で帯域内偏差の小さいSAWデバイスを実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, the first and third floating electrodes are sequentially arranged inside and outside the IDT electrode along the propagation direction of the surface acoustic wave. By disposing a reflective electrode in which the electrodes or the second and fourth floating electrodes are short-circuited, a SAW device with a low loss and a small in-band deviation can be realized.
請求項2に記載の発明によれば、前記反射電極の少なくとも1つを他の反射電極に対し左右反転した構造にすることにより、請求項1に記載のSAWデバイスよりも挿入損失を更に改善することができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、圧電基板にニオブ酸リチウムを用いることにより広帯域な通過特性を実現することができる。 According to the third aspect of the present invention, wide band pass characteristics can be realized by using lithium niobate for the piezoelectric substrate.
以下、本発明を図面に図示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係るSAWデバイスを示している。圧電基板の主表面上にSAWの伝搬方向に沿って入力用のIDT電極1と出力用のIDT電極2を所定の間隔をあけて配置すると共に、IDT電極1、2の間に入出力端子間の直達波を遮蔽するためのシールド電極3を配置する。前記IDT電極1、2は正電極指2本、負電極指2本を1対としたスプリット電極により構成しており、IDT電極1の一方のくし形電極を入力端子INに接続すると共に他方のくし形電極は接地し、IDT電極2の一方のくし形電極を出力端子OUTに接続すると共に他方のくし形電極を接地している。なお、励振電極をスプリット電極としたのは、励振電極間の反射が重畳するのを防止し、対称な伝達応答を得るためである。そして、IDT電極1、2の外側とIDT電極2の内部に反射電極4を配置する。図1(b)は反射電極4の拡大図を示しており、反射電極4は4本の浮き電極から構成され、浮き電極O1、O2を開放型グレーティングとして機能させ、浮き電極S1、S2を互いに電気的に短絡することにより短絡グレーティングとして機能させている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows a SAW device according to the present invention. An
前記反射電極は、特許文献1及び非特許文献1にて開示されているPNR(Positive and Nagative Reflectivity:正負反射型反射エレメント)と同じである。特許文献1及び非特許文献1によれば、PNRをSAW共振子のIDT電極の外側に配置することで、従来の開放型又は短絡型の反射電極と比較してバルク波へのモード変換を小さくでき、反射効率を高めることができると開示されている。これに対し本発明では、IDT電極の外側とIDT電極の内部の両方にPNRを配置することにより反射効率を高め、挿入損失と帯域内偏差の改善を図った。
The reflective electrode is the same as PNR (Positive and Nagative Reflectivity) disclosed in
図2は本発明のトランスバーサルSAWフィルタの通過特性を示しており、中心周波数を40MHzとし、圧電基板にニオブ酸リチウムを用い、IDT電極1の対数を5対、IDT電極2の対数を7対とし、IDT電極1、2の外側に反射電極4を5対配置し、IDT電極2の内部に反射電極4を1個配置している。なお、比較のために、同図の従来1に示す特性は図6の通過特性を、従来2に示す特性はIDT電極の外側にのみ反射電極を5対配置し、IDT電極の内部には反射電極を配置しない時のトランスバーサルSAWフィルタの通過特性を示している。
FIG. 2 shows the pass characteristics of the transversal SAW filter of the present invention. The center frequency is 40 MHz, lithium niobate is used for the piezoelectric substrate, the
図2より、本発明のトランスバーサルSAWフィルタの通過特性は従来1の特性と比較して、通過帯域の中心周波数付近の凸部が小さくなっており帯域内偏差が大幅に改善されていることが分かる。また、通過帯域の形状は角形で、低損失、広帯域な特性が得られている。具体的には、本発明のトランスバーサルSAWフィルタでは、挿入損失が10.4(dB)、帯域内偏差が0.7(dB)の特性が得られた。また、本発明と従来2の特性とを比較すると、従来2の特性は挿入損失が11.0(dB)、帯域内偏差が1.1(dB)であり、本発明のトランスバーサル型フィルタの方が挿入損失及び帯域内偏差が良好であった。これにより、反射電極をIDT電極の外側と内部に分散して配置した方が挿入損失及び帯域内偏差を改善できることが確認された。
From FIG. 2, it can be seen that the pass characteristic of the transversal SAW filter of the present invention is smaller in the convex portion near the center frequency of the pass band than in the
以上説明したように、本発明のトランスバーサルSAWフィルタは、電極の外側及び内部にPNR型の反射電極を配置することにより、従来のSAWデバイスと比較して低損失で帯域内偏差の小さい通過特性を実現した。また、圧電基板にニオブ酸リチウムを用いているので広帯域な特性が得られた。なお、図1ではIDT電極2の内部にのみ反射電極4を配置しているが、IDT電極1、2の両方の内部に反射電極4を配置しても良い。
As described above, the transversal SAW filter according to the present invention has a low-loss and low in-band deviation compared with a conventional SAW device by disposing a PNR type reflection electrode outside and inside the electrode. Realized. In addition, wide bandwidth characteristics were obtained because lithium niobate was used for the piezoelectric substrate. In FIG. 1, the reflective electrode 4 is arranged only inside the
図3は本発明に係るSAWデバイスの変形例を示しており、図1と異なる点は、IDT電極2の内部に配置したPNR型の反射電極5を、IDT電極1、2の外側に配置したPNR型の反射電極4に対し左右反転して配置した点であり、それ以外の構造は図1と同等である。
FIG. 3 shows a modification of the SAW device according to the present invention. The difference from FIG. 1 is that a PNR
図4は図3のトランスバーサルSAWフィルタの通過特性を示しており、中心周波数を40MHzとし、圧電基板にニオブ酸リチウムを用い、IDT電極1の対数を5対、IDT電極2の対数を7対とし、IDT電極1、2の外側に反射電極4を5対配置し、IDT電極2の内部に左右反転させた反射電極5を1個配置している。なお、比較のために、同図の破線に示す特性は図1のトランスバーサルSAWフィルタの通過特性を示している。同図より、実線に示す図3のトランスバーサルSAWフィルタは挿入損失は10.0(dB)、帯域内偏差は0.8(dB)であり、図1のトランスバーサルSAWフィルタと比較してほぼ同等の帯域内偏差を保ちつつ、挿入損失を更に改善できることが確認された。
FIG. 4 shows the pass characteristics of the transversal SAW filter of FIG. 3. The center frequency is 40 MHz, lithium niobate is used for the piezoelectric substrate, the
なお、図3ではIDT電極の内部に左右反転させたPNR型の反射電極を配置した例について説明したが、IDT電極の外側に配置した反射電極を左右反転させても挿入損失の改善に効果があることを実験により確認した。 In addition, although the example which arrange | positioned the PNR type | mold reflective electrode reversed left and right inside the IDT electrode was demonstrated in FIG. 3, even if the reflection electrode arrange | positioned outside the IDT electrode is reversed right and left, it is effective in the improvement of insertion loss. It was confirmed by experiment.
以上では、圧電基板に広帯域な特性を実現できるニオブ酸リチウムを用いた例について説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、圧電基板に水晶、タンタル酸リチウム、四硼酸リチウム、ランガサイト等に用いた場合にも適用できることは言うまでもない。また、トランスバーサルSAWフィルタ以外の共振器型やモード結合型フィルタ等においても本発明が適用できることは言うまでもない。 In the above, an example in which lithium niobate capable of realizing broadband characteristics is used for the piezoelectric substrate has been described. However, the present invention is not limited to this, and quartz, lithium tantalate, lithium tetraborate, langasite is used for the piezoelectric substrate. Needless to say, the present invention can also be applied when used in the above. Needless to say, the present invention can also be applied to a resonator type or a mode coupled filter other than the transversal SAW filter.
1、2:IDT電極
3:シールド電極
4、5:反射電極
O1、O2:開放型浮き電極
S1、S2:短絡型浮き電極
1, 2: IDT electrode 3: Shield electrode 4, 5: Reflective electrode O1, O2: Open type floating electrode S1, S2: Short-circuit type floating electrode
Claims (3)
前記反射電極のそれぞれは、弾性表面波の伝搬方向に沿って第1乃至第4の浮き電極を順次配置し、第1及び第3の浮き電極同士を短絡し、第2及び第4の浮き電極を開放した構造、或いは、第1及び第3の浮き電極を開放し、第2及び第4の浮き電極同士を短絡した構造のいずれか一方であることを特徴としたトランスバーサル型弾性表面波フィルタ。 In a transversal surface acoustic wave filter comprising a piezoelectric substrate, an IDT electrode formed on the piezoelectric substrate, and reflective electrodes disposed inside and outside the IDT electrode,
Each of the reflective electrodes, the first through fourth floating electrodes sequentially arranged along the propagation direction of a surface acoustic wave, and short-circuits the first and third floating electrodes are the second and fourth floating electrode structure having an open, or the first and third floating electrode opening, the second and transversal type surface acoustic wave filter characterized in that the fourth is either a structure in which short-circuited floating electrodes are .
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