JPH06350391A

JPH06350391A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH06350391A
Application number: JP14164293A
Authority: JP
Inventors: Norio Hosaka; 憲生保坂; Hideo Onuki; 秀男大貫; Kazushi Watanabe; 一志渡辺; Akitsuna Yuhara; 章綱湯原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JP3229072B2

Abstract

(57)【要約】【目的】弾性表面波共振子とインダクタンス素子とを有
して構成した梯子型フィルタ構造の弾性表面波装置にお
いて、低損失等の性能を有する弾性表面波装置を提供す
ること。【構成】弾性表面波装置を構成する弾性表面波共振子
を、共振周波数の異なる複数の一開口弾性表面波共振子
を直列接続した構成とした。【効果】弾性表面波装置における損失が低減するととも
に、装置の小形化等も図ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波共振子とイ
ンダクタンス素子とを有して構成される弾性表面波装置
の特性向上の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波装置は、極めて大量に生産さ
れているＬＳＩ（大規模集積回路）と同様に、フォトリ
ソグラフィ技術を応用して製造可能であるため、その量
産性に優れ、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯等において好適な高周
波信号処理装置として、テレビジョン受信機の中間周波
数フィルタ、ＶＴＲの局部発振器等の各種の分野におい
て、広範に使用されている。

【０００３】また、最近では、弾性表面波装置の有する
小形かつ軽量であるという特徴から、ポケットベル、携
帯電話等の移動体通信の分野において、高周波用フィル
タとして使用される場合が多い。

【０００４】例えば、携帯電話機用のフィルタの特性と
して、低損失かつ帯域外抑圧度の大きなことが要求され
る。こうした要求に対応する弾性表面波装置として、Ｉ
ＩＤＴ（Interdigitated Inter digital Transducers)
型フィルタや、弾性表面波共振子を備えて構成したフィ
ルタがある。

【０００５】これらの弾性表面波装置は、一対の入、出
力すだれ状電極を有して構成されるトランスバーサル型
のフィルタに較べ、非常に低損失のフィルタを実現でき
る長所がある。

【０００６】本発明にかかるフィルタは、弾性表面波共
振子を使用したフィルタである。

【０００７】例えば、図３に示すような弾性表面波共振
子を使用して、従来の水晶振動子と同様に、ＵＨＦ帯、
準マイクロ波帯等の梯子型フィルタを構成することが可
能である。図３に示す構成では、圧電性基板３の上に、
弾性表面波共振子の電極４を設け、さらに、電極は、２
つのボンディングパッド５に接続されている。

【０００８】このような弾性表面波共振子、または、弾
性表面波装置に関しては、例えば、特開平３−２２２５
１１号公報に開示された技術、「米国電気電子学会１９
７５年、ウルトラソニックス・シンポジウム、プロシー
ディングス、第３８１〜３８４頁（ＩＥＥＥ，１９７
５，ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＳＳＹＭＰＯＳＩＵＭＰＲ
ＯＣＥＥＤＩＮＧＳ，ｐｐ．３８１〜３８４）」記載の
技術、または、「エレクトロニクスレター１９８５
年、２１巻、２５／２６号、第１２１１〜１２１２頁
（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ５ｔｈ
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９８５，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
５／２６，ｐｐ．１２１１〜１２１２）」記載の技術、
さらにまた、「電子情報通信学会技術研究報告ＵＳ９
２−５２（１９９２−０９）、第９〜１６頁」記載の技
術等がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】携帯電話機への応用例
の一つとして、送信信号と受信信号とを分波する機能を
有するアンテナ分波器に、弾性表面波装置が使用されて
おり、特に、送信用フィルタとして、弾性表面波共振子
とリアクタンス素子とを有して構成した、低域通過型の
梯子型フィルタ構造をとる弾性表面波装置が使用されて
いる。

【００１０】ところで、一般の携帯電話機は、単一のア
ンテナで電波の送信および受信を行うため、送信信号と
受信信号を分離するためのアンテナ分波器が必要とな
り、かかるアンテナ分波器は、送信用フィルタおよび受
信用フィルタを有して構成されている。

【００１１】この場合、送信用フィルタについては、送
信信号の周波数である送信周波数が通過帯域になるよう
に、また、受信用フィルタについては、受信信号の周波
数である受信周波数が通過帯域になるように構成されて
いる。例えば、国内で使用されるデジタル方式の携帯電
話機においては、受信帯域より、一層高周波側に送信帯
域が位置するように、送・受信帯域が設定されている。

【００１２】本発明にかかる弾性表面波装置は、主とし
て、上記のように携帯電話機に使用される分波器の送信
用フィルタに関する。送信用フィルタは、大電力の送信
信号をアンテナへと導くとともに、受信帯域において発
生する不要信号、高調波の不要信号を除去する機能も有
する。したがって、上記のデジタル方式の携帯電話機に
おいては、送信用フィルタの有する周波数特性は、図４
に示すように、低域通過特性を有し、送信帯域「Ｔ」の
低周波側に位置する受信帯域「Ｒ」で、阻止特性を有す
る。

【００１３】この送信用フィルタは、図１に示すように
インダクタンス素子と弾性表面波共振子により構成した
梯子型フィルタを備えた弾性表面波装置である。

【００１４】さて、送信用フィルタに使用する弾性表面
波共振子の有する共振周波数は、阻止帯域、すなわち、
受信帯域「Ｒ」に合わせて設計される。また、かかる弾
性表面波装置は、電力的に大きな送信信号を伝送するた
め、特に低損失であることが要求される。

【００１５】従来の技術においては、上記のように、阻
止帯域に合わせて弾性表面波共振子の共振周波数を設定
しなければならなかったため、設計自由度が制限され、
特に、フィルタの低損失化に有利な弾性表面波共振子の
設計が行えないという問題があった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、以下の手段が考えられる。

【００１７】基板および弾性表面波共振子と、インダク
タンス素子とを有して梯子型フィルタを構成した弾性表
面波装置において、前記弾性表面波共振子が、各々共振
周波数の異なる、複数の一開口弾性表面波共振子を直列
接続して構成されている弾性表面波装置である。

【００１８】また、基板および弾性表面波共振子と、イ
ンダクタンス素子とを有して梯子型フィルタを構成した
弾性表面波装置において、前記弾性表面波共振子は、複
数の一開口弾性表面波共振子を直列接続して構成し、前
記直列接続された複数の一開口弾性表面波共振子のう
ち、少なくとも１個の一開口弾性表面波共振子の有する
共振周波数が、他の一開口弾性表面波共振子有する共振
周波数と異なる弾性表面波装置も考えられる。

【００１９】なお、上記の弾性表面波装置であって、前
記弾性表面波共振子と前記インダクタンス素子を同一の
収納体に納め、パッケージングした弾性表面波装置も好
ましい。

【００２０】

【作用】従来の技術によって、単一の共振周波数を有す
る共振子により構成した弾性表面波共振子を使用して、
図１に示すような梯子型フィルタを構成した場合、前述
したように、共振子の有する共振周波数を阻止帯域に合
わせて設計しなければならない制約があった。

【００２１】かかる梯子型フィルタを構成する弾性表面
波装置においては、その周波数特性は、図４に示すよう
に、右下がり、すなわち高周波側に行くほど損失が増加
する特性となっている。また、阻止帯域より高周波側で
は、阻止帯域に近い周波数帯で最も損失が小さい。

【００２２】したがって、受信帯域の高周波側に送信帯
域が存在し、かつ、送・受信帯域の間隔が広い場合、従
来技術では、送信帯域における損失は、比較的大きくな
ってしまう。

【００２３】これに対して、本発明にかかる弾性表面波
共振子では、複数の共振子を直列に接続しているため、
これら複数の共振子のうち少なくとも１個の共振子の有
する共振周波数を阻止帯域に合わせて設計しておけば、
他の共振子の有する共振周波数を任意に設定しても構わ
ず、これらの共振周波数を送信帯域近くに設計しておけ
ば、右下がりの周波数特性において、損失の小さな帯域
を、送信帯域として設定することが可能である。

【００２４】これにより、最適な弾性表面波共振子を設
計でき、従来に比べ、低損失の弾性表面波装置を提供で
きる。

【００２５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明にかかる実施例
を説明する。図１は、本発明にかかる弾性表面波装置の
基本構成例を示す図である。インダクタンス素子２と弾
性表面波共振子１とで、いわゆる梯子型フィルタを構成
している。図１における実施例においては、弾性表面波
共振子を３個備えた構成となっているが、大きな阻止抑
圧度が必要な場合には、使用する弾性表面波共振子の数
を多くする等によって構成変更すればよい。すなわち、
フィルタに要求される周波数特性等に応じて弾性表面波
共振子の数を設定すれば良く、その数は、３個以上で
も、３個以下でも良いことは言うまでもない。

【００２６】図２は、図１における弾性表面波共振子の
構造の一例を示す平面図である。

【００２７】弾性表面波共振子は、同図に示すように、
例えば、「１２８°Ｙ−ＸＬｉＮｂＯ₃」圧電基板３
と、該基板上に形成され直列接続されている２個の一開
口共振子の有する電極４と、共通電極と、ボンディング
パッド５を有して構成されている。

【００２８】電極の材料としては、例えば、アルミニウ
ム、アルミニウム合金等の薄膜を使用すれば良い。ま
た、圧電基板は、上記基板材料に限られず、ＬｉＴａＯ
₃、水晶基板等、要求されるフィルタの周波数特性等に
合わせて、適当な基板材料を使用すればよい。

【００２９】また、インダクタンス素子としては、例え
ば、通常マイクロストリップ線路を使用するが、この他
に、チップインダクタンス、コイル等の電子デバイスを
使用してもよい。

【００３０】一方、従来の弾性表面波共振子は、図３に
示す様に、圧電基板３と、一個の一開口弾性表面波共振
子の電極４と、ボンディングパッド５を有して構成され
ている。

【００３１】従来の弾性表面波共振子を使用して、図１
に示すような弾性表面波装置を構成すると、例えば、図
４に示すような周波数特性が得られる。図４において、
「Ｔ」は、例えば、携帯電話機の送信波の通過帯域、
「Ｒ」は、例えば、携帯電話機の受信波の阻止帯域を示
す。弾性表面波共振子の共振周波数は、阻止帯域「Ｒ」
に合わせて設計され、該阻止帯域の帯域幅を確保するた
め、３個の弾性表面波共振子を使用する場合、各々の共
振周波数を、少しずつ異ならせて設定している。

【００３２】他方、図５に本発明にかかる弾性表面波装
置の周波数特性を示す。本弾性表面波装置を構成する共
振子は、例えば、図２に示すように、２個の一開口弾性
表面波共振子が直列に接続されている。前述したように
２個の一開口弾性表面波共振子のうち、１個について
は、所望の阻止特性を得るために、その共振周波数が受
信帯域「Ｒ」に合うように設計され、他の一開口弾性表
面波共振子については、その共振周波数が、通過帯域
「Ｔ」の低周波側の近傍になるように設計されている。

【００３３】図１に示した弾性表面波装置を構成する３
個の弾性表面波共振子は、全て同様に設計される。ただ
し、受信帯域の帯域幅に合わせて、各共振子の有する共
振周波数は、少しずつ異なって設定している。

【００３４】先に述べたように、本弾性表面波装置は、
低域通過型フィルタが有する周波数特性を示し、阻止域
にあたる周波数から高周波側になるほど損失が大きくな
る。

【００３５】阻止域は、弾性表面波装置の共振周波数に
対応し、上記のように、本発明にかかる弾性表面波装置
は、直列接続した２個の共振子のうち、１個について
は、その共振周波数が、通過帯域の低周波側近傍になる
ように設計可能なため、従来の装置に比べ、通過帯域に
おいて、装置の低損失が図れることになる。

【００３６】例えば、９００ＭＨｚ帯の弾性表面波装置
について、直列接続された２個の弾性表面波共振子のう
ち、１個の共振子の共振周波数を８２０ＭＨｚで固定
し、他の共振子の共振周波数を変化させていった（例え
ば、電極指の間隔の変化によって実現する）場合の、通
過帯域の損失の変化を図６に示す。

【００３７】直列接続された２個の弾性表面波共振子の
共振周波数が、８２０（Ｈｚ）で、同一の場合、通過帯
域損失は、約１．４ｄＢである。さて、一方の共振子の
共振周波数のみを高くしていくと、通過帯域損失は次第
に小さくなり、９００ＭＨｚ付近で約１．２８（ｄＢ）
と最小になる。

【００３８】上記の例のように、本発明は、受信帯域と
送信帯域の間隔が離れている場合、特に有効である。

【００３９】図７は、本発明にかかる第２実施例の弾性
表面波装置の共振子の構成を示す図面である。

【００４０】本実施例では、３個の一開口弾性表面波共
振子の電極を直列接続し、一つの弾性表面波共振子を構
成してあり、各一開口弾性表面波共振子の電極の共振周
波数は異ならせて設定している。

【００４１】この弾性表面波共振子を使用して、図１に
示したような、梯子型フィルタの弾性表面波装置を構成
した場合、共振周波数を異ならせる自由度が大きくなる
ので、一層広い阻止帯域を設定することができるため、
広帯域のフィルタを製造するのに適する。

【００４２】また、阻止抑圧度があまり必要でない場合
には、同じ帯域幅を得るのに必要な弾性表面波共振子の
数が、少なくてすむため、より低損失の弾性表面波装置
の実現が可能であるとともに、装置の小型化も可能であ
る。

【００４３】以上説明してきた弾性表面波共振子におい
て、直列接続する共振子の電極数は２個と３個の場合で
あったが、さらに、４個以上の電極を直列接続した場合
についても、同様の効果が得られることは言うまでもな
い。

【００４４】図８は、本発明にかかる弾性表面波装置の
具体的構成を示す図である。

【００４５】アルミナ基板上に形成した銅のマイクロス
トリップ線路からなるインダクタンス素子の基板７と、
弾性表面波共振子を形成した基板６をパッケージ８内に
設置した構成である。

【００４６】マイクロストリップ線路と弾性表面波共振
子とは、電気配線を介して接続され、図１に示すよう
な、梯子型フィルタを構成している。

【００４７】通常は、このパッケージに蓋をしてシーリ
ング等を施すが、同図では省略してある。

【００４８】また、基板６、７の各々には、複数のイン
ダクタンス素子、複数の弾性表面波共振子が設けられて
いる。弾性表面波共振子は、本発明にかかるものを使用
する。すなわち、共振周波数の異なる複数の一開口弾
性表面波共振子の電極を、直列接続し、一個の弾性表面
波共振子を構成する。

【００４９】図８では、インダクタンス素子と弾性表面
波共振子の基板は、それぞれ別基板であったが、図９に
示す実施例のように、同じ基板９に形成することも可能
である。本実施例においては、基板９を、パッケージ８
内に設置した構成にしており、シーリング等の図示は省
略してある。

【００５０】この場合、基板９には、複数のインダクタ
ンス素子、複数の弾性表面波共振子が設けられている。
さらに、弾性表面波共振子は、本発明にかかるもの、す
なわち、共振周波数の異なる複数の一開口弾性表面波共
振子の電極を、直列接続し、一個の弾性表面波共振子を
構成すればよい。

【００５１】インダクタンス素子としては、マイクロス
トリップ線路を使用するのが好ましく、例えば、基板に
渦巻状に導電体を形成して、インダクタンス成分を有す
る部分を構成すれば良い。

【００５２】図１０は、インダクタンス素子として４つ
のチップインダクタンス１０を使用して構成した実施例
である。

【００５３】６は、弾性表面波共振子の基板であり、該
基板上に、本発明にかかる弾性表面波共振子を形成すれ
ば良い。また、図１のように梯子型フィルタを構成する
ために、チップインダクタンス１０と、基板６に形成さ
れた弾性表面波共振子とは、必要な配線により接続され
ている。

【００５４】また、基板６およびチップインダクタンス
１０は、同一パッケージ８内に設置された構成にしてお
り、シーリング等の図示は省略してある。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、従来の弾性表面波装置に
比べ、損失の低減を図ることが可能となる。さらに、装
置全体の小型化等も図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる弾性表面波装置の構成図であ
る。

【図２】本発明にかかる実施例である弾性表面波共振子
の平面図である。

【図３】従来の弾性表面波共振子の平面図である。

【図４】従来の弾性表面波装置の周波数特性図である。

【図５】本発明にかかる弾性表面波装置の周波数特性図
である。

【図６】通過域損失の周波数特性を示す図である。

【図７】本発明にかかる他の実施例である弾性表面波共
振子の平面図である。

【図８】インダクタンス素子と弾性表面波共振子が、別
基板に形成してある場合の構成例を示す図である。

【図９】インダクタンス素子と弾性表面波共振子を、同
一基板に形成した場合の構成例を示す図である。

【図１０】チップインダクタンスを使用した本発明にか
かる弾性表面波装置の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１…弾性表面波共振子、２…インダクタンス素子、３…
圧電性基板、４…弾性表面波共振子の電極、５…ボンデ
ィングパッド、６…弾性表面波共振子の基板、７…イン
ダクタンス素子の基板、８…パッケージ、９…インダク
タンス素子と弾性表面波共振子を形成してある基板、１
０…チップインダクタンス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者湯原章綱神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板および弾性表面波共振子と、インダク
タンス素子とを有して梯子型フィルタを構成した弾性表
面波装置において、前記弾性表面波共振子が、各々共振周波数の異なる、複
数の一開口弾性表面波共振子を直列接続して構成されて
いることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】基板および弾性表面波共振子と、インダク
タンス素子とを有して梯子型フィルタを構成した弾性表
面波装置において、前記弾性表面波共振子は、複数の一開口弾性表面波共振
子を直列接続して構成し、前記直列接続された複数の一開口弾性表面波共振子のう
ち、少なくとも１個の一開口弾性表面波共振子の有する
共振周波数が、他の一開口弾性表面波共振子有する共振
周波数と異なることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項３】基板および弾性表面波共振子と、インダク
タンス素子とを有して梯子型フィルタを構成した弾性表
面波装置において、前記弾性表面波共振子は、複数の一開口弾性表面波共振
子を直列接続して構成されており、かつ、該複数の一開
口弾性表面波共振子の各々が有する共振周波数が、２種
類以上の共振周波数に分類可能な構成であることを特徴
とする弾性表面波装置。
【請求項４】請求項１、２、および３のいずれかにおい
て、前記インダクタンス素子は、マイクロストリップ線路、または、チップインダクタン
スの少なくともいずれかであることを特徴とする弾性表
面波装置。
【請求項５】請求項１、２、および３のいずれかにおい
て、前記インダクタンス素子は、前記基板上に形成され
た、マイクロストリップ線路であることを特徴とする弾
性表面波装置。