JPH1070436A - 弾性表面波共振子フィルタ - Google Patents
弾性表面波共振子フィルタInfo
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- JPH1070436A JPH1070436A JP8227027A JP22702796A JPH1070436A JP H1070436 A JPH1070436 A JP H1070436A JP 8227027 A JP8227027 A JP 8227027A JP 22702796 A JP22702796 A JP 22702796A JP H1070436 A JPH1070436 A JP H1070436A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
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Abstract
域近傍の減衰特性が急峻化されている弾性表面波共振子
フィルタを提供する。 【解決手段】 圧電基板10上に第1,第2の縦結合型
共振子フィルタ11,12を構成してなる弾性表面波共
振子フィルタであって、第1,第2の縦結合型共振子フ
ィルタ11,12が第1〜第3の共振モードをそれぞれ
有し、第1,第2の縦結合型共振子フィルタの入力に対
する出力の位相が、通過帯域よりも高域側において互い
に逆相とされており、第1,第2の縦結合型共振子フィ
ルタの第1の共振モード間の周波数間隔が、第1の共振
モードと他の共振モードとの間の周波数間隔よりも狭い
ように近接されており、第1,第2の縦結合型共振子フ
ィルタの第3の共振モード間の周波数間隔が、第3の共
振モードと他の共振モードとの間の周波数間隔より狭い
ように近接されている弾性表面波共振子フィルタ。
Description
を利用した帯域フィルタに関し、特に、複数の縦結合型
弾性表面波共振子フィルタを並列接続してなる弾性表面
波共振子フィルタに関する。
共振子フィルタが帯域フィルタとして多用されている。
また、最近では移動体通信システムにおいてもデジタル
方式のものが普及し始めている。ところが、デジタル方
式の移動体通信システムに用いられるフィルタ、特に中
間周波段(IF)フィルタでは、アナログ方式の移動体
通信システムにおけるフィルタとは異なり、温度に対す
る安定性及び急峻な帯域外特性に加えて、広帯域であり
かつ帯域内の群遅延時間特性が平坦であることが強く求
められている。
では、弾性表面波フィルタとしては横結合型共振子フィ
ルタが用いられているが、上述した要求特性から、デジ
タル方式のシステムでは、広帯域化に有利なトランスバ
ーサル型弾性表面波フィルタや、縦結合型弾性表面波共
振子フィルタが用いられることが多い。
は、広帯域であり、かつ平坦な帯域内群遅延時間特性を
容易に得ることができるものの、挿入損失が大きく、か
つ小型化が困難であるという欠点があった。
では、トランスバーサル型弾性表面波フィルタに比べて
挿入損失が小さく、横結合型弾性表面波共振子フィルタ
に比べて広帯域化を容易に図ることができる。しかしな
がら、図5に示されている特性から明らかなように、通
過帯域の高域側における減衰特性が急峻ではないという
欠点があった。なお、実線Bは実線Aの特性を、縦軸の
減衰量を右側のスケールに従って拡大した特性を示す。
子フィルタを並列接続することにより、図6に示す特性
のように、広帯域であり、かつ通過帯域の高域側におけ
る減衰特性の改善を図った弾性表面波共振子フィルタが
提案されている(例えば、特開平6−334476号公
報)。ここでは、相対的に広帯域の低域側縦結合型弾性
表面波共振子フィルタと、相対的に狭帯域の高域側の縦
結合型弾性表面波共振子フィルタとが並列接続されてい
る。
6−334476号公報に記載されているように、この
弾性表面波共振子フィルタでは、高域側の減衰特性は、
狭帯域の高域側縦結合型弾性表面波共振子フィルタの減
衰特性によって実現されているに過ぎず、通過帯域の高
域側における減衰特性は十分とは言えなかった。
示されている方式では、低域側の縦結合型弾性表面波共
振子フィルタと、高域側の縦結合型弾性表面波共振子フ
ィルタとの入出力間の位相の関係が常に同相となるよう
に、両縦結合型表面波共振子の共振モードが重ね合わさ
れて全体としてのフィルタ特性が実現されている。
は、共振モードの前後で位相が反転する。従って、低域
側の弾性表面波共振子フィルタと高域側の弾性表面波共
振子フィルタとの周波数関係がずれると、互いに逆相で
ありかつ出力レベルがほぼ等しい周波数領域が生じるこ
とになる。すなわち、わずかな加工条件のずれ、例えば
電極の膜厚や電極線幅のばらつきなどが生じると、上記
周波数関係のずれにより、逆相でありかつ出力レベルが
ほぼ等しい領域が生じる。その結果、図7に示すよう
に、通過帯域中央付近に群遅延リップルCが発生するこ
とがあった。このような群遅延リップルCは、デジタル
通信器のIFフィルタとしての特性を大きく損なう。
子フィルタの欠点を解消し、従来の縦結合型弾性表面波
共振子フィルタと同様に低損失、かつ広帯域であり、さ
らに、通過帯域外の減衰特性がより急峻であり、かつ加
工条件のばらつき等によって通過帯域内に群遅延リップ
ルが発生し難い、弾性表面波共振子フィルタを提供する
ことにある。
を達成するために成されたものであり、圧電基板と、圧
電基板上に設けられた複数のインターデジタルトランス
デューサと、インターデジタルトランスデューサが設け
られている領域の両側に配置された一対の反射器とを有
する、第1,第2の縦結合型共振子フィルタを並列接続
してなる弾性表面波共振子フィルタにおいて、第1,第
2の縦結合型共振子フィルタが、それぞれ、周波数の低
い側から順に第1〜第3の共振モードを有し、前記第
1,第2の縦結合型共振子フィルタの入力に対する出力
の位相が、通過帯域よりも高域側において互いに逆相と
なるように第1,第2の縦結合型共振子フィルタが接続
されており、前記第1,第2の縦結合型共振子フィルタ
の第1の共振モード間の周波数間隔が、各々の共振子フ
ィルタでの第1の共振モードの他の共振モードとの間の
周波数間隔よりも狭いように、第1,第2の縦結合型共
振子フィルタの第1の共振モード間が近接されており、
かつ第1,第2の縦結合型共振子フィルタの第3の共振
モード間の周波数間隔が、各々の共振子フィルタでの第
3の共振モードと他の共振モードとの間の周波数間隔よ
りも狭いように第1,第2の縦結合型共振子フィルタの
第3の共振モードが近接されていることを特徴とする弾
性表面波共振子フィルタである。
1の縦結合型共振子フィルタの第3の共振モードに比べ
て、前記第2の縦結合型共振子フィルタの第3の共振モ
ードが急峻な特性を有し、かつ該第2の縦結合型共振子
フィルタの第3の共振モードが、第1の縦結合型共振子
フィルタの第3の共振モードよりも高周波数側に配置さ
れていることを特徴とする弾性表面波共振子フィルタが
提供される。
前記第2の縦結合型共振子フィルタの第2の共振モード
が前記第1の縦結合型共振子フィルタの第2の共振モー
ドと第3の共振モードの周波数間隔に比べて、該第2の
縦結合型共振子フィルタの第3の共振モードに近接され
ていることを特徴とする弾性表面波共振子フィルタが提
供される。
弾性表面波共振子フィルタにつき説明する。図1は、本
発明の弾性表面波共振子の一例を説明するための略図的
平面図である。
第1,第2の縦結合型共振子フィルタ11,12が構成
されている。圧電基板10は、チタン酸ジルコン酸鉛系
圧電セラミックスのような圧電セラミックス、あるいは
水晶、LiTaO3 もしくはLiNbO3 などの圧電単
結晶により構成することができる。
絶縁性基板上に、ZnOなどの圧電薄膜を形成して圧電
基板10を構成してもよい。絶縁基板上に圧電薄膜を形
成して圧電基板を構成する場合には、後述の電極構造は
圧電薄膜の上面及び下面の何れに形成されていてもよ
い。
表面波伝搬方向に沿って入力側インターデジタルトラン
スデューサ(以下、IDTと略す)17と、出力側ID
T18とが形成されている。IDT17,18は、それ
ぞれ、互いに間挿し合う複数本の電極指を有する。すな
わち、IDT17は、1本以上の電極指を有するくし歯
電極17a,17bを有する。くし歯電極17aの電極
指とくし歯電極17bの電極指とは互いに間挿し合って
いる。同様に、IDT18は、1本以上の電極指を有す
るくし歯電極18a,18bを有する。
波の波長をλとしたときに、λ/2とされている。ID
T17,18の表面波伝搬方向両側には、グレーティン
グ型の反射器13,14が配置されている。
1の縦結合型共振子フィルタ11と後述の点を除いては
同様に構成されており、入力側IDT19及び出力側I
DT20並びに反射器15,16を有する。IDT1
9,20は、それぞれ、1本以上の電極指を有するくし
歯電極19a,19b,20a,20bから構成されて
いる。
は、第1の縦結合型共振子フィルタ11が、第2の縦結
合型共振子フィルタ12と並列に接続されている。この
並列接続の態様を、図2を参照しつつ説明する。
フィルタとして用いる場合、帯域及び帯域近傍に3つの
共振モードを発生させることができる。図2に示すよう
に、第1の縦結合型共振子フィルタ11は、通過帯域及
び通過帯域近傍に、第1〜第3の共振モード21〜23
を有する。図2から明らかなように、第1の共振モード
21、第2の共振モード22及び第3の共振モード23
が、低周波数側から高周波数側にかけて発生している。
2も、通過帯域及び通過帯域近傍に、第1〜第3の共振
モード24〜26を有し、低周波数側から順に、第1の
共振モード24、第2の共振モード25及び第3の共振
モード26が発生している。
は、第1の縦結合型共振子フィルタ11の第3の共振モ
ード23よりも高域側における第1の縦結合型共振子フ
ィルタの入力に対する出力の位相と、第2の縦結合型共
振子フィルタ12の第3の共振モード26よりも高域側
の入力に対する出力の位相とが互いに逆相となるよう
に、第1,第2の縦結合型共振子フィルタ11,12が
並列接続されている。すなわち、図1では、IDT17
〜20のうち、IDT20のみを電極構造を上下反転さ
せることにより、上記逆相関係が得られている。
1,第2の縦結合型共振子フィルタ11,12の共振モ
ード21〜23,24〜26が設定されている。すなわ
ち、第1の縦結合型共振子フィルタ11の第1の共振モ
ード21と、第2の縦結合型共振子フィルタ12の第1
の共振モード24とがほぼ同じ周波数に設定されてい
る。
の第3の共振モード23と、第2の縦結合型共振子フィ
ルタ12の第2,第3の共振モード25,26とが近接
配置されている。
1の第3の共振モード23、及び第2の縦結合型共振子
フィルタ12の第2,第3の共振モード25,26は、
周波数の低い方から順に、共振モード25、共振モード
23及び共振モード26の順に配置されている。
は、第1,第2の縦結合型共振子フィルタの共振モード
21〜23,24〜26が上記のように設定されてお
り、かつ上記のように並列接続されているため、以下に
述べるように高域側の減衰特性の急峻化、広帯域化及び
通過帯域内リップルの抑制が果たされる。
ルタの位相特性は、前述したように、共振モードの前後
でほぼ反転する。従って、縦結合型共振子フィルタ1
1,12の位相特性を、図2にそれぞれの周波数特性を
示す曲線の下方にD,Eの矢印で示すように模式的に示
す。
ィルタ11の共振モード23及び第2の縦結合型共振子
フィルタ12の共振モード26よりも高域側の位相は互
いに逆相となるように第1,第2の縦結合型共振子フィ
ルタ11,12が接続されている。従って、この周波数
領域における位相を、それぞれ、「+」及び「−」で表
し、これらを基準として、その他の周波数領域における
位相も、「+」あるいは「−」で模式的に示す。
共振子フィルタの第2の共振モード22の共振周波数か
ら、第2の縦結合型共振子フィルタ12の第2の共振モ
ード25の共振周波数までの帯域では、第1の縦結合型
共振子フィルタ11の位相と、第2の縦結合型共振子フ
ィルタ12の位相とが同じであるため、互いに相殺し合
うことはない。
までの周波数帯域では、第1,第2の縦結合型共振子フ
ィルタ11,12の位相が互いに逆相となるため、この
周波数領域における総合的な特性は、2個の縦結合型共
振子フィルタ11,12の出力レベル差となる。従っ
て、この周波数領域における減衰特性は急峻なものとな
る。従って、図1に示した弾性表面波共振子フィルタで
は、図2の下方の実線Fで示すように、通過帯域の高域
側における減衰特性が急峻とされ得る。
振モード22までの周波数領域においては、第1,第2
の縦結合型共振子フィルタ11,12の位相が互いに逆
相となっている。しかしながら、この周波数領域では、
第2の縦結合型共振子フィルタ12の出力レベルが、第
1の縦結合型共振子フィルタ11の出力レベルに比べて
低くなっているため、第2の縦結合型共振子フィルタ1
2の特性が、第1の縦結合型共振子フィルタ11の出力
に与える影響は無視することができる。
は、第2の縦結合型共振子フィルタ12の出力レベルが
急激に高くなっているため、該出力が、第1の縦結合型
共振子フィルタ11の出力と相殺され、共振モード24
の共振周波数に向かって全体としての減衰量が急激に増
加する。よって、共振モード21から共振モード25ま
での周波数帯域が、本実施例の弾性表面波共振子フィル
タの通過帯域となる。
振モード26よりも高周波数側の帯域では、第1,第2
の縦結合型共振子フィルタ11,12は逆相となり、共
振モード21と共振モード24とが近接されており、共
振モード23と共振モード26とが近接されているの
で、第1,第2の縦結合型共振子フィルタの出力が相殺
され、それぞれの減衰特性により低域及び高域側の何れ
においてもより急峻な減衰特性が得られることがわか
る。
のように、第2の共振モード25と第3の共振モード2
6との周波数差が少ない場合、すなわち第2の縦結合型
共振子フィルタ12の第2の共振モード25が、第1の
縦結合型共振子フィルタ11の第2の共振モード22と
第3の共振モード23の周波数差に比べて、第2の縦結
合型共振子フィルタ12の第3の共振モード26に近接
されている場合には、第1の縦結合型共振子フィルタ1
1に比べて高域側の減衰特性がより急峻となる。従っ
て、第2の縦結合型共振子フィルタ12の第3の共振モ
ード26を、第1の縦結合型共振子フィルタの第3の共
振モード23よりもわずかに高く設定することにより、
通過帯域の高域側近傍の周波数領域に2個の共振子フィ
ルタの出力レベルが全く同じとなる周波数位置が発生す
る。従って、この周波数位置、すなわち高域側の通過帯
域近傍に減衰極が表れ、それに向かって、急峻な減衰特
性を実現することができる。
ィルタでは、図2の実線Fで示すように、低域側及び高
域側において、急峻な減衰特性を有し、かつ低損失であ
り、広帯域の帯域フィルタを構成し得ることがわかる。
は、共振モード25を通過帯域の中央寄りに移動させた
場合、図3に示す減衰量周波数特性が得られることにな
る。この場合、共振モード25から共振モード23まで
の周波数帯域において、第1,第2の縦結合型共振子フ
ィルタ11,12が逆相となる。従って、通過帯域内の
高域側領域においてリップルが発生するおそれがある。
そのため、共振モード25の周波数は、共振モード23
に可能な限り近接させることが望ましい。すなわち、第
2の縦結合型共振子フィルタ12の第2の共振モード2
5は、可能な限り、第1の縦結合型共振子フィルタの第
3の共振モード23に近接させることが望ましい。
振モード21と、第2の縦結合型共振子フィルタ12の
第1の共振モード24との関係については、共振モード
24の周波数が高いと通過帯域の低域側にリップルが発
生し、共振モード21の周波数が高いと、共振モード2
1,24間の周波数領域で同相の周波数領域が生じるこ
とになり、リップルを発生させる原因となり、低域側の
減衰特性が劣化することになる。よって、共振モード2
1,24は、ほぼ同じ周波数に設定することが望まし
い。
の具体的な実施例につき説明する。図1に示した弾性表
面波共振子フィルタを、中心周波数が243.95MH
zのPHS用IFフィルタに適用した。すなわち、圧電
基板10として水晶基板を用い、該水晶基板上に、各共
振モードが図2に示したような関係となるように第1,
第2の縦結合型共振子フィルタ11,12を形成し、上
記のようにして並列接続した。得られた弾性表面波共振
子フィルタの具体的な周波数に対する伝送特性を図4に
示す。なお、図4の実線Hは実線Gで示す特性を、減衰
量を縦軸の右側のスケールで拡大して示した特性であ
る。
従来の縦結合型弾性表面波共振子フィルタの特性と比較
すれば明らかなように、通過帯域内においては伝送特性
はほぼ同等であるのに対し、高域側の減衰特性に関して
は、実施例の弾性表面波共振子フィルタでは、通過帯域
近傍に減衰極が形成されており、図5,図6に示した従
来の弾性表面波共振子フィルタに比べて、より急峻な減
衰特性の得られていることがわかる。
共振子フィルタでは、第1,第2の縦結合型共振子フィ
ルタが、第1,第2の縦結合型共振子フィルタの入力に
対する出力の位相が、通過帯域よりも高域側において互
いに逆相となるように並列接続されており、かつ第1,
第2の縦結合型共振子フィルタの3つの共振モードが、
上記特定の関係を満たすように設定されているため、低
損失であり、かつ広帯域である弾性表面波共振子フィル
タの特徴を活かしつつ、さらに通過帯域近傍における減
衰特性をより急峻とすることが可能とされている。さら
に、上記3つの共振モードの周波数については、IDT
を構成するくし歯電極の数、くし歯電極と反射器との間
の距離、くし歯電極同士の距離などを適当に選ぶことに
より容易に調整することができる。
選択度の帯域フィルタを、本発明により提供することが
可能となる。特に、第1の縦結合型共振子フィルタの第
3の共振モードに比べて、第2の縦結合型共振子フィル
タの第3の共振モードが急峻な特性を有するように、か
つ第2の縦結合型共振子フィルタの第3の共振モードが
第1の縦結合型共振子フィルタの第3の共振モードより
も高周波数側となるように設定すれば、通過帯域の高域
側における減衰特性をより確実に急峻とすることができ
る。
2の共振モードが第1の縦結合型共振子フィルタの第2
の共振モードと第3の共振モードの周波数間隔に比べ
て、第2の縦結合型共振子フィルタの第3の共振モード
に近接されている場合には、第3の共振モードがより急
峻な特性となり、それによって通過帯域の高域側近傍に
減衰極を形成することができ、高域側における減衰特性
をより一層急峻とすることができる。
明するための模式的平面図。
原理を説明するための原理図。
モード25を通過帯域の中央寄りに移動した場合の減衰
量−周波数特性を示す図。
共振子フィルタの伝送特性を示す図。
性を示す図。
の弾性表面波共振子フィルタの代表的な特性の他の例を
示す図。
て、加工条件がずれた場合の特性を示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】 圧電基板と、圧電基板上に設けられた複
数のインターデジタルトランスデューサと、インターデ
ジタルトランスデューサが設けられている領域の両側に
配置された一対の反射器とを有する、第1,第2の縦結
合型共振子フィルタを並列接続してなる弾性表面波共振
子フィルタにおいて、 第1,第2の縦結合型共振子フィルタが、それぞれ、周
波数の低い側から順に第1〜第3の共振モードを有し、 前記第1,第2の縦結合型共振子フィルタの入力に対す
る出力の位相が、通過帯域よりも高域側において互いに
逆相となるように第1,第2の縦結合型共振子フィルタ
が接続されており、 前記第1,第2の縦結合型共振子フィルタの第1の共振
モード間の周波数間隔が、各々の共振子フィルタでの第
1の共振モードと他の共振モードとの間の周波数間隔よ
りも狭いように、第1,第2の縦結合型共振子フィルタ
の第1の共振モード間が近接されており、 かつ第1,第2の縦結合型共振子フィルタの第3の共振
モード間の周波数間隔が、各々の共振子フィルタでの第
3の共振モードと他の共振モードとの間の周波数間隔よ
りも狭いように第1,第2の縦結合型共振子フィルタの
第3の共振モードが近接されていることを特徴とする、
弾性表面波共振子フィルタ。 - 【請求項2】 前記第1の縦結合型共振子フィルタの第
3の共振モードに比べて、前記第2の縦結合型共振子フ
ィルタの第3の共振モードが急峻な特性を有し、かつ該
第2の縦結合型共振子フィルタの第3の共振モードが、
第1の縦結合型共振子フィルタの第3の共振モードより
も高周波数側に配置されていることを特徴とする、請求
項1に記載の弾性表面波共振子フィルタ。 - 【請求項3】 前記第2の縦結合型共振子フィルタの第
2の共振モードが前記第1の縦結合型共振子フィルタの
第2の共振モードと第3の共振モードの周波数間隔に比
べて、該第2の縦結合型共振子フィルタの第3の共振モ
ードに近接されていることを特徴とする、請求項1また
は請求項2に記載の弾性表面波共振子フィルタ。
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