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JP3366477B2 - 縦型複合4重モードsawフィルタ - Google Patents

縦型複合4重モードsawフィルタ

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JP3366477B2
JP3366477B2 JP02629595A JP2629595A JP3366477B2 JP 3366477 B2 JP3366477 B2 JP 3366477B2 JP 02629595 A JP02629595 A JP 02629595A JP 2629595 A JP2629595 A JP 2629595A JP 3366477 B2 JP3366477 B2 JP 3366477B2
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吉隆 渡辺
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東洋通信機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上利用分野】本発明はIDT電極により励起され
るSAW等の波動を利用した縦型複合4重モードSAW
フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】携帯用通信機器等に於いては従来より小
型化に適したSAWフィルタが使用されており、近年の
搬送周波数の高周波化及びデジタル化に伴い、IFフィ
ルタとして中心周波数f0が数100MHz、通過帯域
幅Δfが数100kHz(比帯域Δf/f0が0.1%
程度)と云ったものへの要求が高まっている。
【0003】例えば、f0=240MHz、Δf=30
0kHz(比帯域Δf/f0=0.125%)と云った
要求に対しては、温度による周波数シフトが少ないこと
からSTカット水晶を基板材料とすべきであるが、周知
のトランスバーサル型SAWフィルタでは所望の帯域幅
を得るには電極対数を大幅に増大しなければならず結果
として素子の形状が大きくなり小型化に不利であると云
う欠点があり、また、SAWの伝搬方向と直角方向に2
つのIDT電極を配置する横型2重モードSAWフィル
タでは得られる通過帯域幅が狭く所望の通過帯域幅を有
するフィルタを実現することが困難であった。
【0004】そこで、図6に示す如く、圧電基板1上に
SAWの伝搬方向に沿って入出力インタデジタル・トラ
ンスジューサ(IDT)電極31、32、該入出力ID
T電極間に中央IDT電極33及びこれらの両側に反射
器34、35を配置し、前記3つのIDT電極内に閉じ
込められた1次、2次及び3次の3つの振動モードによ
って通過帯域を得るように構成した縦型3重モードSA
Wフィルタ3を考案した(特願平4−352687)。
【0005】しかしながら、このフィルタ単体ではさら
に大きな阻止域減衰量が要求される場面に使用するため
には、前記構成のフィルタを図7に示す如く2つ直列に
接続する必要がある。上述の仕様のフィルタを水晶基板
を用いて構成した場合には、それぞれの縦型3重モード
SAWフィルタの入出力インピーダンスが容量性となる
ために、図8(a)に示す様に3つの電気的接続点それ
ぞれに整合用インダクタを必要とする。一般にインダク
タは電気的及び機械的外乱の影響を受けやすくまたコス
トアップにもつながるので、携帯用通信機器に於いては
極力使用が制限されるべき部品であり、1つのフィルタ
に3つものインダクタを使用することは大きな欠点とな
る。さらに、前述のf0=240MHz、Δf=300
kHzと云った要求のフィルタでは入出力インピーダン
スが約1.6kΩと大きくなると云う欠点があることが
判明した。
【0006】即ち、所望の通過帯域幅を有するフィルタ
が実現できたものの、通信機器に実装する場合に部品点
数及び調整工数の増加によりコストアップにつながると
云う問題があった。
【0007】
【発明の目的】本発明は上述した如き縦型3重モードS
AWフィルタが有する欠点を除去するためになされたも
のであって、入出力インピーダンスの低減及び整合用イ
ンダクタの数の減少を図った縦型複合4重モードSAW
フィルタを提供することを目的とする。
【0008】
【発明の概要】上述の目的を達成するため本発明に係わ
る縦型複合4重モードSAWフィルタは、圧電基板上に
SAWの伝搬方向に沿って入出力インタデジタル・トラ
ンスジューサ(IDT)電極、該入出力IDT電極間に
第3のIDT(中央IDT)電極及びこれらの両側に反
射器を配置し、前記3つのIDT電極内に閉じ込められ
た1次、2次及び3次の3つの振動モードを持つ縦型3
重モードSAWフィルタを2つ並列に接続した構成とす
る。この構成において、入出力IDT電極の電極指ピッ
チLTと中央IDT電極の電極指ピッチLGの比LT/LG
を1より大きくすることによって、第1の3重モードフ
ィルタの1次モードと第2の3重モードフィルタの2次
モード及び第1の3重モードフィルタの2次モードと第
2の3重モードフィルタの3次モードのそれぞれの周波
数及び位相を一致させ4つの振動モードによって通過帯
域を得るようにしたものである。
【0009】
【発明の実施例】以下、本発明を実施例を示す図面と実
験結果とに基づいて詳細に説明する。従来の縦型3重モ
ードSAWフィルタには前述の如き欠点があり、この種
の欠点を改善する手段として例えば2つの縦型2重モー
ドSAWフィルタを、並列接続して縦型複合3重モード
SAWフィルタを構成したものが提案され実現されてい
る。図8(b)に示すようにこの考え方を縦型3重モー
ドSAWフィルタに適用して2つの縦型3重モードSA
Wフィルタを並列接続して縦型複合4重モードSAWフ
ィルタを構成すればインダクタの数を2つに減ずること
ができる。より具体的な構成を図4(a)に示す。同図
に示す如く、同一基板上に反射器14、15間に2つの
入出力IDT電極11、12を配置し、該入出力IDT
電極間に中央IDT電極17を配置した縦型3重モード
SAWフィルタ106及び反射器24、25間に2つの
入出力IDT電極21、22を配置し、該入出力IDT
電極間に中央IDT電極27を配置した縦型3重モード
SAWフィルタ107を並列接続して構成される。ここ
でIDT電極11、12、17の電極指ピッチは互いに
等しくなるよう設定し、またIDT電極21、22、2
7の電極指ピッチも互いに等しくなるよう設定する。図
4(b)はフィルタの周波数配置を示すために、振動モ
ードの共振の様子を観察すべくインピーダンスの整合回
路なしの条件にて上述のフィルタを測定した場合の減衰
特性を示すグラフであって、上側にフィルタ106、下
側にフィルタ107の特性を示す。一般に縦型3重モー
ドSAWフィルタでは、1次モードと2次モード間の周
波数差と2次モードと3次モード間の周波数差が等しく
ないために、例えば同図(b)のようにフィルタ106
の1次モードの周波数とフィルタ107の2次モードの
周波数を一致させた場合に、フィルタ106の2次モー
ドの周波数とフィルタ107の3次モードの周波数にズ
レが生ずることはあきらかである。図4(c)にこのフ
ィルタの総合的なフィルタ特性を示すが、前述の原因に
より通過帯域内のフィルタ106の2次モードの周波数
近傍でディップを生じると云う欠陥が発生する。
【0010】そこで本発明は、通過帯域内のディップを
解消した縦型3重モードSAWフィルタを並列接続した
縦型複合4重モードSAWフィルタを実現したものであ
り、図1はその一実施例の構成を示す図である。即ち、
STカット水晶基板1の主表面上に、SAWの伝搬方向
に沿って各々対数がnT1対の入出力IDT電極11、1
2を配置すると共に、該入出力IDT電極11、12間
に対数がnG1対の中央IDT電極13及びこれら3つの
IDT電極の両側に各々m1本のグレーティングを有す
る反射器14、15を配置した縦型3重モードSAWフ
ィルタ101及び各々対数がnT2対の入出力IDT電極
21、22を配置すると共に、該入出力IDT電極2
1、22間に対数がnG2対の中央IDT電極23及びこ
れら3つのIDT電極の両側に各々m2本のグレーティ
ングを有する反射器24、25を配置した縦型3重モー
ドSAWフィルタ102を構成し、IDT電極11と2
1及びIDT電極12と22をそれぞれ並列接続した縦
型複合4重モードSAWフィルタである。ここで、ID
T電極11、12の電極指ピッチをLT1、中央IDT電
極13の電極指ピッチをLG1、IDT電極21、22の
電極指ピッチをLT2、中央IDT電極23の電極指ピッ
チをLG2とした場合LT1/LG1及びLT2/LG2を1より
少し大きく設定した。また、反射効率を高め低損失のフ
ィルタを実現すべく、反射器14、15の電極指ピッチ
をLR1、反射器24、25の電極指ピッチをLR2とした
場合LT1/LR1及びLT2/LR2を1より少し小さく設定
した。また、フィルタ101の1次モードとフィルタ1
02の2次モードの周波数及びフィルタ101の2次モ
ードとフィルタ102の3次モードの周波数が一致する
様LT1/LT2を設定した。IDT電極同志の間隔は前記
IDT電極指ピッチの整数倍とし、IDT電極と反射器
との間隔は励起されるSAWの半波長分とした。
【0011】上述の如く構成することによって、縦型3
重モードSAWフィルタを並列接続した縦型複合4重モ
ードSAWフィルタを構成することが可能となり、例え
ば、IDT電極指ピッチを約13μm(240MH
z)、nT1=nT2=170対、nG1=nG2=60対、m
1=m2=100本、 LT1/LG1=LT2/LG2=1.0
006、 LT1/LR1=LT2/LR2=0.993、LT1
/LT2=1.00067とすると、図2(a)の如く、
通過帯域の最大リップル量を0.2dB以下に極限する
ことができる。更に、従来の縦型3重モードSAWフィ
ルタに較べ入出力インピーダンスは400Ωと1/4に
低減し、整合用インダクタも図8(b)に示す様に3つ
から2つに減少することができた。
【0012】尚、図2(b)は振動モードの共振の様子
を観察すべくインピーダンスの整合回路なしの条件にて
上述のフィルタを測定した場合の減衰特性を示す図であ
って、同図(a)の通過帯域に相当する位置に、ほぼ同
じ共振レベルを有する4つの共振が現れることから、本
発明が前記4つの振動モードをすべて利用した4重モー
ドSAWフィルタであることは容易に理解できよう。
【0013】ここで、 LT1/LG1を変えた場合の縦型
3重モードSAWフィルタ101の3つの振動モードの
共振周波数の変化を実験した1例を図5に示す。同図に
よれば1次、2次及び3次モードの周波数をそれぞれf
1、f2及びf3とした場合 LT1/LG1=1ではf1−f2
<f2−f3であったのが LT1/LG1≒1.0006で
1−f2≒f2−f3となり、更にLT1/LG1を大きくす
るとf1−f2>f2−f3となる。種々の条件について検
討した結果、1.0002≦LT1/LG1≦1.0015
の範囲内にすることが望ましい。フィルタ101につい
て説明したが、フィルタ102に関しても同様な関係が
得られ、1.0002≦LT2/LG2≦1.0015の範
囲内にすることが望ましい。
【0014】尚、以上本発明をSTカット水晶を基板と
し、中心周波数240MHz、通過帯域幅300kHz
の仕様を満足するIFフィルタを例として説明したが、
本発明はこれのみに限定されるものではなく、SAWが
励振可能な他の圧電材料例えば、LiNbO3或いはL
iTaO3、Li247等であっても、適当なIDT対
数、LT/LGを選択することにより同様の構成にて縦型
複合4重モードSAWフィルタを実現可能なこと明白で
あり、中心周波数もSAWが励振可能な範囲で任意に選
択すればよいこと云うまでもない。
【0015】又、上述の例では入出力IDT電極の間に
中央IDT電極を配置したが、図3に示すように該中央
IDT電極に代えて2nG本のグレーティング16、2
6を配置したものであってもよく、煩雑となるためデー
タは省略するが同等のフィルタ特性が得られることを確
認している。
【0016】更に、実施例として、反射器のピッチはI
DT電極のそれよりも少しく大きく設定し、IDT電極
同志の間隔をIDT電極指ピッチの整数倍とし、IDT
電極と反射器との間隔を励起するSAWの半波長分とす
る基本的な構成を示したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、これら電極寸法に関するパラメータを適
当に変化させると通過帯域幅、スプリアスレベル或いは
挿入損失等の特性が変更できると云う、縦型2重モード
SAWフィルタに於いては周知の技術を適用し特性の改
善を図ることも可能である。又、IDT電極11、12
及び21、22の電極対数、反射器14、15及び2
4、25の反射器本数が等しい場合について示したが、
これに限定されるものではない。 LT1/LG1=LT2
G2及び LT1/LR1=LT2/LR2とした条件に関して
も、これに限定されるものではない。
【0017】
【発明の効果】本発明は以上説明した如く構成するもの
であるから、入出力インピーダンス及び整合用インダク
タの数を低減し、従来の縦型3重モードSAWフィルタ
と同等の通過帯域幅を有するフィルタを実現する上で著
しい効果を発揮する。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係わる縦型複合4重モードS
AWフィルタの一実施例の構成を示す図。(b)はフィ
ルタの周波数配置を示す図。
【図2】(a)、(b)は図1のフィルタ特性を示す
図。
【図3】他の実施例の構成を示す図。
【図4】(a)は従来構成の縦型3重モードSAWフィ
ルタを用いた縦型4重モードSAWフィルタの構成を示
す図。(b)はフィルタの周波数配置を示す図。(c)
はフィルタ特性を示す図。
【図5】縦型3重モードSAWフィルタの中央IDTピ
ッチによる各振動モード周波数の変化を示す図。
【図6】縦型3重モードSAWフィルタの基本構成を示
す図。
【図7】従来の縦型3重モードSAWフィルタの構成を
示す図。
【図8】(a)は従来構成の縦型3重モードSAWフィ
ルタの整合用インダクタの配置を示す図。(b)は縦型
4重モードSAWフィルタの整合用インダクタの配置を
示す図。
【符号の説明】
1・・・STカット水晶基板 11、12、21、22、31、32・・・入出力ID
T電極 13、23、17、27、33・・・中央IDT電極 14、15、24、25、34、35・・・反射器 16、26・・・中央グレーティング 3、101、102、103、104、106、107
・・・縦型3重モードSAWフィルタ 2・・・縦型4重モードSAWフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−188512(JP,A) 特開 平1−212015(JP,A) 特開 平7−58585(JP,A) 特開 昭62−94009(JP,A) 特開 平6−334476(JP,A) 特開 平5−291874(JP,A) 特開 平6−232687(JP,A) 国際公開93/8641(WO,A1) 米国特許4731595(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/64 H03H 9/145 H03H 9/25

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電基板上にSAWの伝搬方向に沿って入
    出力インタデジタル・トランスジューサ(IDT)電
    極、該入出力IDT電極間に第3のIDT(中央ID
    T)電極及びこれらの両側に反射器を配置し、前記3つ
    のIDT電極内に閉じ込められた1次、2次及び3次の
    3つの振動モードを持つ縦型3重モードSAWフィルタ
    を2つ並列に接続した縦型複合4重モードSAWフィル
    タ。
  2. 【請求項2】前記中央IDT電極に代えてグレーティン
    グ(中央グレーティング)を配置したことを特徴とする
    請求項1記載の縦型複合4重モードSAWフィルタ。
  3. 【請求項3】前記構成において、第1の縦型3重モード
    SAWフィルタの1次モードと第2の縦型3重モードS
    AWフィルタの2次モード及び第1の縦型3重モードS
    AWフィルタの2次モードと第2の縦型3重モードSA
    Wフィルタの3次モードのそれぞれの周波数及び位相を
    一致させたことを特徴とする請求項1或いは2記載の縦
    型複合4重モードSAWフィルタ。
  4. 【請求項4】前記圧電基板がSTカット水晶であって、
    前記中央IDT電極または中央グレーティングの電極指
    ピッチをLG、前記入出力IDT電極の電極指ピッチを
    Tとしたとき、LT/LGが1より大きくなるように構
    成したことを特徴とする請求項3記載の縦型複合4重モ
    ードSAWフィルタ。
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