弹性表面波滤波器.pdf

本发明的课题在于得到实现窄带纵向耦合1次－3次双模SAW滤波器的小型化的技术。在将2个纵向耦合1次－3次双模SAW滤波器级联构成的级联连接型双模SAW滤波器中，所述纵向耦合1次－3次双模SAW滤波器通过在压电基板上沿表面波的传播方向接近地配置3个IDT电极，并在该3个IDT电极的两侧配置光栅反射器而成，从上述配置于外侧的IDT电极中相间去除掉至少一对电极指，然后配置浮置电极，构成窄带弹性表面波滤波器。

1、  一种弹性表面波滤波器，是将2个纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器级联构成的级联连接型双模SAW滤波器，所述纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器通过在压电基板上沿表面波的传播方向接近地配置3个IDT电极，并在该3个IDT电极的两侧配置光栅反射器而成，其特征在于，
从所述配置于外侧的IDT电极中相间去除掉至少一对电极指，然后配置浮置电极。

2、  按照权利要求1所述的弹性表面波滤波器，其特征在于，配置2条所述浮置电极以置换相间去除后的一对电极指，并将它们相互短路。

3、  一种弹性表面波滤波器，是将2个纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器级联构成的级联连接型双模SAW滤波器，所述纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器通过在压电基板上沿表面波的传播方向接近地配置3个IDT电极，并在该3个IDT电极的两侧配置光栅反射器而成，其特征在于，
从所述配置于外侧的IDT电极中相间去除掉至少一条电极指，然后配置与相位相反的梳形电极连接的电极指。

4、  一种弹性表面波滤波器，是将2个纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器级联构成的级联连接型双模SAW滤波器，所述纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器通过在压电基板上沿表面波的传播方向接近地配置3个IDT电极，并在该3个IDT电极的两侧配置光栅反射器而成，其特征在于，
从所述配置于外侧的IDT电极中相间去除掉至少二条电极指，然后配置与相位相反的梳形电极连接的电极指。

弹性表面波滤波器
技术领域
本发明涉及弹性表面波滤波器，特别是涉及小型化的窄带弹性表面波滤波器。
背景技术
近年来，弹性表面波滤波器(SAW滤波器)在通信领域得到广泛应用，由于具有高性能、小型、可批量生产等卓越特征，所以在移动电话等方面尤其使用得多。图9是示出将2个纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器(以下，称为双模SAW滤波器)级联连接构成的级联连接型双模SAW滤波器的结构的俯视图，被用于移动电话的RF滤波器等。在压电基板31的主表面上沿表面波的传播方向接近地配置IDT电极32、33、34的同时，在该IDT电极32、33、34的两侧配置光栅反射器(以下，称为反射器)35a、35b，形成第1双模SAW滤波器F1。在此处，IDT电极32、33、34分别由具有相互间插的多个电极指的一对梳形电极形成。
此外，在同一压电基板31上与第1双模SAW滤波器F1同样地形成由IDT电极32’、33’、34’、反射器35’a、35’b构成的第2双模SAW滤波器F2，将第1和第2双模SAW滤波器F1、F2级联连接，构成级联连接型双模SAW滤波器。
图10是为了设计最近在车载电话及移动电话中得到广泛应用的GPS用的RF滤波器(中心频率为1.57542MHz，带宽为±1MHz，终端阻抗为50Ω)，而使用图9所示的级联连接型双模SAW滤波器的电极图形，通过仿真求得滤波特性的图，其中，设压电基板为38.7°Y-XLiTaO₃，中心频率为1.5GHz，IDT电极33、33’各为14.5对，IDT电极32、34、32’、34’各为9.5对，交叉宽度为35λ(λ为表面波的波长)，反射器35a、35b、35’a、35’b的条数各为100条，电极膜厚为7.7％λ。在通带内生成大的波纹，其原因是使用了宽带用的电极图形。
在日本特开4-40705号公报、日本特开7-74588号公报中公布了改善上述通带内的波纹的技术。即，如图11所示，在压电基板41的主表面上沿表面波的传播方向接近地配置IDT电极42、43、44的同时，在该IDT电极42、43、44的两侧配置反射器45a、45b，形成第1双模SAW滤波器F1。然后，在同一压电基板41上与第1双模SAW滤波器F1同样地形成由IDT电极42’、43’、44’、反射器45’a、45’b构成的第2双模SAW滤波器F2，将第1和第2双模SAW滤波器F1、F2级联连接。此外，在第1和第2双模SAW滤波器F1、F2之间与表面波的传播方向正交地配置电容电极46a、46b，将从该电容电极46a、46b各自一方的梳形电极延伸的引线电极与将滤波器F1、F2级联连接的引线电极连接，将另一方的梳形电极分别接地，构成窄带级联连接型双模SAW滤波器。由于电容电极46a、46b具有作为电容元件的功能，所以消除了带内的波纹。
图12示出了在假设双模SAW滤波器的各个常数与图10所示的各个常数相同，并将电容电极46a、46b所形成的电容值均设定为0.64pF的状态下，通过仿真求得的滤波特性。在带内无波纹，得到平坦的特性。
另外，在日本特开2002-353777号公报中，公布了从纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器的中央的IDT电极中相间去除掉至少一对电极指、然后配置了短路型浮置电极的滤波器，以及在相间去除电极指后配置了光栅的滤波器等，还公布了通过相间除去电极指可将滤波器的阻抗与所希望的阻抗匹配的情况。
[专利文献1]日本特开4-40705号公报
[专利文献2]日本特开7-74588号公报
[专利文献3]日本特开2002-353777号公报
然而，在图11所示的现有窄带用级联连接型双模SAW滤波器中，存在必须在2个双模SAW滤波器F1、F2的级间设置电容元件形成用的电容电极等，从而使级联连接型双模SAW滤波器增大这部分空间的问题。
发明内容
本发明的弹性表面波滤波器的第一方面是将2个纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器级联构成的级联连接型双模SAW滤波器，所述纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器通过在压电基板上沿表面波的传播方向接近地配置3个IDT电极，并在该3个IDT电极的两侧配置光栅反射器而成，其特征在于，从上述配置于外侧的IDT电极中相间去除掉(thin out)至少一对电极指，然后配置浮置电极，构成弹性表面波滤波器。
本发明的第二方面是第一方面所述的弹性表面波滤波器，其特征在于，配置2条上述浮置电极以置换相间去除后的一对电极指，并将它们相互短路。
本发明的第三方面是将2个纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器级联构成的级联连接型双模SAW滤波器，所述纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器通过在压电基板上沿表面波的传播方向接近地配置3个IDT电极，并在该3个IDT电极的两侧配置光栅反射器而成，其特征在于，从上述配置于外侧的IDT电极中相间去除掉至少一条电极指，然后配置与相位相反的梳形电极连接的电极指，构成弹性表面波滤波器。
本发明的第四方面是将2个纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器级联构成的级联连接型双模SAW滤波器，所述纵向耦合1次-3次双模SAW滤波器通过在压电基板上沿表面波的传播方向接近地配置3个IDT电极，并在该3个IDT电极的两侧配置光栅反射器而成，其特征在于，从上述配置于外侧的IDT电极中相间去除掉至少二条电极指，然后配置与相位相反的梳形电极连接的电极指，构成弹性表面波滤波器。
本发明地弹性表面波滤波器由于适当地相间去除掉构成IDT电极的电极指，然后配置与浮置电极或相位相反一侧的梳形电极连接的电极指，构成IDT电极，所以可使形成IDT电极的SAW谐振器的电容比比现有的电容比大，也就是说可使之劣化，因此在构成窄带级联连接型双模SAW滤波器时，具有无需在级间插入电容元件就可使滤波器小型化的优点。
附图说明
图1是示出了本发明的第一实施例的结构的概略俯视图。
图2是根据图1通过仿真求得的通带特性。
图3是示出图1的第1双模SAW滤波器F1的结构的俯视图。
图4是示出图3的双模SAW滤波器的阻抗特性的圆图。
图5是示出了本发明的第二实施例的结构的概略俯视图。
图6是根据图5通过仿真求得的通带特性。
图7是示出了本发明的第三实施例的结构的概略俯视图。
图8是根据图7通过仿真求得的通带特性。
图9是示出宽带用级联连接型双模SAW滤波器的结构的俯视图。
图10是根据图9通过仿真求得的通带特性。
图11是示出窄带用级联连接型双模SAW滤波器的结构的俯视图。
图12是根据图11通过仿真求得的通带特性。
图13是示出图9的第1双模SAW滤波器F1的结构的俯视图。
图14是示出图13的双模SAW滤波器的阻抗特性的圆图。
图15是示出图11的第1双模SAW滤波器F1的结构的俯视图。
图16是示出图15的双模SAW滤波器的阻抗特性的圆图。
其中，符号说明如下：
1、1’、11、21为压电基板；2、3、4、2’、3’、4’、12、13、14、12’、13’、14’、22、23、24、22’、23’、24’为IDT电极5a、5b、5a’、5b’、15a、15b、15a’、15b’、25a、25b、25a’、25b’为光栅反射器；F1为第1双模SAW滤波器；F2为第2双模SAW滤波器。
具体实施方式
图1是示出本发明的级联连接型双模SAW滤波器的实施方式的俯视图，在压电基板1的主表面上沿表面波的传播方向接近地配置IDT电极2、3、4的同时，在该IDT电极2、3、4的两侧配置反射器5a、5b，形成第1双模SAW滤波器F1。此外，在同一压电基板1上与第1双模SAW滤波器F1同样地形成由IDT电极2’、3’、4’、反射器5’a、5’b构成的第2双模SAW滤波器F2，将第1和第2双模SAW滤波器F1、F2级联连接，构成级联连接型双模SAW滤波器。
本发明的特征在于IDT电极2、3、4(2’、3’、4’)的结构。IDT电极3(3’)像通常的IDT电极那样，分别由具有相互间插的多个电极指的一对梳形电极形成。也就是说，电极指通过被交互连接成正梳形电极、负梳形电极而构成。另一方面，对IDT电极2、4(2’、4’)而言，分别从具有相互间插的多个电极指的一对梳形电极中相间去除掉至少一对电极指，然后配置短路的浮置电极，构成IDT电极2、4(2’、4’)。现用图1所示的实施例的IDT电极2进行说明，相间去除掉三对电极指α、β、γ，然后配置3个短路型浮置电极，以置换相间去除掉的电极指。IDT电极4、2’、4’也同样地构成。
图2是使用图1所示的电极图形，通过仿真求得的滤波特性，其中，设压电基板为38.7°Y-XLiTaO₃，中心频率为1.56Hz，IDT电极3、3’各为14.5对，IDT电极2、4、2’、4’各为9.5对(为相间去除前的对数，相间去除掉其中3对，配置3个短路型浮置电极)，交叉宽度为35λ(λ为波长)，反射器5a、5b、5’a、5’b的条数各为100条，电极膜厚为7.7％λ。从图2可知，通带内的平坦度、插入损耗也不比图12逊色。
如图11所示的窄带级联连接型双模SAW滤波器那样，调研即使不附加具有作为电容元件来发挥功能的电容电极46a、46b，通带也变得平坦的原因。图3是从图1所示的级联连接型双模SAW滤波器中仅仅取出双模SAW滤波器F1而构成的滤波器，图4是通过仿真求得图3的双模SAW滤波器的阻抗特性的圆图(Smith图)。一旦使频率变化，则可知在滤波器的通带内阻抗在实线轴的附近变化，而在频带外则偏离实线轴而变化。
因此，图14所示的圆图示出了从图9所示的宽带用级联连接型双模SAW滤波器中仅仅取出双模SAW滤波器F1，如图13所示那样构成，并通过仿真求得该阻抗特性。由该圆图可知，一旦使频率在滤波器的通带内变化，则阻抗在偏离实线轴的位置上变化，即使在频带外的频率下，也在偏离实线轴的位置上变化。
另外，图16所示的圆图示出了在从图11所示的窄带用级联连接型双模SAW滤波器中仅仅取出双模SAW滤波器F1的同时，如图15所示构成将具有作为电容元件来发挥功能的IDT电极46a、46b分别与输出引线电极并联连接的滤波器，并通过仿真求得其阻抗特性。从图16可知，一旦在通带内使频率变化，则阻抗在实线轴的附近推移，在频带外，则偏离实线轴而推移。
在通带、衰减带均良好的滤波器中，通带内所呈现的阻抗大致与终端阻抗匹配，频带外所呈现的阻抗处于与终端阻抗不匹配的状态。也就是说，在通带内为终端阻抗与滤波器的阻抗匹配而向负载供给最大功率的状态，滤波器的损耗为最小。另一方面，在频带外为终端阻抗与滤波器的阻抗极其不匹配的状态，为向负载供给的功率极少的状态，滤波器的损耗增大。即呈现衰减。
另外，在将图1所示的双模SAW滤波器F1、F2看作SAW谐振器的情况下，SAW谐振器所呈现的电容比比图9、图11所示的双模SAW滤波器所呈现的电容比大(劣化)，谐振频率与逆谐振频率的频率间隔收窄。因此可推测为，由于即使不附加电容元件也能根据滤波理论构成规定的频率排列，因此滤波器的通带特性也变得平坦，插入损耗变小。
图5是示出本发明的第二实施方式的俯视图，在压电基板11的主表面上沿表面波的传播方向接近地配置IDT电极12、13、14的同时，在该IDT电极12、13、14的两侧配置反射器15a、15b，形成第1双模SAW滤波器F1。此外，在同一压电基板11上与第1双模SAW滤波器F1同样地形成由IDT电极12’、13’、14’、反射器15’a、15’b构成的第2双模SAW滤波器F2，将第1和第2双模SAW滤波器F1、F2级联连接，构成级联连接型双模SAW滤波器。
IDT电极13(13’)像通常的IDT电极那样，分别由具有相互间插的多个电极指的一对梳形电极形成。第二实施例的特征在于IDT电极12、14(12’、14’)的结构，是从分别具有相互间插的多个电极指的一对梳形电极中相间去除掉至少一条电极指，然后配置与相位相反的梳形电极连接的电极指，构成IDT电极12、14(12’、14’)的情况。现用图5的实施例的IDT电极12进行说明，相间去除掉二条电极指α、β，然后配置与相位相反的梳形电极连接的电极指。IDT电极14、12’、14’也同样地构成。如果使IDT电极形成这样的结构，则IDT电极12、13、14(12’、13’、14’)所形成的SAW谐振器的电容比比现有结构的电容比大(劣化)，在构成级联连接型双模SAW滤波器时在级间无需附加电容元件。
图6是使用了图5所示的电极图形，通过仿真求得的滤波特性，其中，设压电基板为38.7°Y-XLiTaO₃，中心频率为1.5GHz，IDT电极13、13’各为14.5对，IDT电极12、14、12’、14’各为9.5对(为相间去除前的对数，相间去除掉其中2条电极指，配置与反相位的梳形电极连接的2条电极指)，交叉宽度为35λ(λ为波长)，反射器15a、15b、15’a、15’b的条数各为100条，电极膜厚为7.7％λ。从图6可知，通带内的平坦度、插入损耗也不比图12逊色。
图7是示出本发明的第三实施方式的俯视图，在压电基板21的主表面上沿表面波的传播方向接近地配置IDT电极22、23、24的同时，在该IDT电极22、23、24的两侧配置反射器25a、25b，形成第1双模SAW滤波器F1。此外，在同一压电基板21上与第1双模SAW滤波器F1同样地形成由IDT电极22’、23’、24’、反射器25’a、25’b构成的第2双模SAW滤波器F2，将第1和第2双模SAW滤波器F1、F2级联连接，构成级联连接型双模SAW滤波器。
第三实施例的特征在于IDT电极22、24(22’、24’)的结构，是分别从具有相互间插的多个电极指的一对梳形电极中相间去除掉至少一对电极指，然后配置与反相位的梳形电极连接的2条电极指，构成IDT电极22、24(22’、24’)的情况。现用图7的实施例的IDT电极22进行说明，相间去除掉二对电极指α、β，然后配置与相位相反的梳形电极连接的电极指。IDT电极24、22’、24’也同样地构成。如果使IDT电极形成这样的结构，则IDT电极22、23、24(22’、23’、24’)所形成的SAW谐振器的电容比比现有结构的电容比大(劣化)，在构成级联连接型双模SAW滤波器时在级间无需附加电容元件。
图8是使用了图7所示的电极图形，通过仿真求得的滤波特性，其中，设压电基板为38.7°Y-XLiTaO₃，中心频率为1.5GHz，IDT电极23、23’各为14.5对，IDT电极22、24、22’、24’各为9.5对(为相间去除前的对数，相间去除掉其中2对，配置与反相位的梳形电极连接的4条电极指)，交叉宽度为35λ(λ为波长)，反射器25a、25b、25’a、25’b的条数各为100条，电极膜厚为7.7％λ。从图8可知，通带内的平坦度、插入损耗也不比图12逊色。
以上用切割角为38.7度的钽酸锂说明了本发明，但不言而喻，也可将本发明应用于其它切割角的钽酸锂。另外，本发明也可应用于其它的压电材料，例如铌酸锂。
另外，虽然对级联连接型双模SAW滤波器进行了说明，但只要应用于1级双模SAW滤波器，通带特性就变得平坦。