JP4438799B2

JP4438799B2 - バランス型ｓａｗフィルタ

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Publication number: JP4438799B2
Application number: JP2006548970A
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Inventors: 裕一高峰
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Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-19
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Description

本発明は、平衡−不平衡変換機能を有するバランス型ＳＡＷフィルタに関し、より詳細には、５個のＩＤＴを有する５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを用いて構成されているバランス型ＳＡＷフィルタに関する。

携帯電話機などの移動体通信機器のＲＦ段においては、帯域フィルタとして弾性表面波フィルタが広く用いられている。近年、この種の弾性表面波フィルタでは、平衡−不平衡変換機能、いわゆるバランの機能を有することが求められている。そこで、最近では、高周波化に対応でき、かつ平衡−不平衡変換機能を果たせることが容易であるため、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタがＲＦ段の帯域フィルタとして用いられてきている。

下記の特許文献１には、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型の弾性表面波フィルタが開示されている。図１３は、特許文献１に開示されている弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。弾性表面波フィルタ１０１では、表面波伝搬方向に沿って５個のＩＤＴ１０２〜１０６が配置されている。ＩＤＴ１０２〜１０６が設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器１０７，１０８が配置されている。

ＩＤＴ１０３，１０５が共通接続され、１ポート型弾性表面波共振子１０９を介して不平衡端子１１１に接続されている。他方、中央に位置するＩＤＴ１０４は、表面波伝搬方向に二分割されており、第１，第２の分割ＩＤＴ部１０４ａ，１０４ｂを有する。ＩＤＴ１０２及び分割ＩＤＴ部１０４ａが共通接続されて、第１の平衡端子１１２に接続されている。分割ＩＤＴ部１０４ｂ及びＩＤＴ１０６が共通接続されて第２の平衡端子１１３に接続されている。

５個のＩＤＴ１０２〜１０６を上記のように接続することにより、平衡−不平衡変換機能が実現されている。このような５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１０１では、通過帯域内の挿入損失を小さくすることができ、終端インピーダンスを容易に調整することができ、さらに小型化を進め得るという利点を有する。また、不平衡端子１１１に接続されているＩＤＴ１０３，１０５の電極指の総本数が、平衡端子１１２に接続される電極指の総本数、すなわちＩＤＴ１０２及び分割ＩＤＴ部１０４ａの電極指の総本数、あるいは平衡端子１１３に接続される電極指の総本数、すなわちＩＤＴ１０６及び分割ＩＤＴ部１０４ｂの電極指の総本数よりも少なくなる。従って、平衡端子１１２，１１３におけるインピーダンスを、不平衡端子１１１におけるインピーダンスの２〜４倍とすることができる。
特開２００４−９６２４４号公報

しかしながら、５ＩＤＴ型の弾性表面波フィルタ１０１では、設計パラメータによっては、通過帯域内に所望でないリップルが生じるという問題があった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、平衡−不平衡変換機能を有する５ＩＤＴ型の縦結合共振子型のバランス型ＳＡＷフィルタであって、通過帯域内におけるリップルが抑圧されているバランス型ＳＡＷフィルタを提供することにある。

また、本発明の広い局面では、不平衡端子及び第１，第２の平衡端子を有する平衡−不平衡変換機能を有するバランス型ＳＡＷフィルタであって、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、かつ表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第５のＩＤＴとを備え、第２，第４のＩＤＴの位相が１８０°異ならされており、前記第３のＩＤＴが、表面波伝搬方向に分割されて配置されている第１の分割ＩＤＴ部及び第２の分割ＩＤＴ部を有し、前記第１の分割ＩＤＴ部及び前記第１のＩＤＴとが前記第１の平衡端子に接続されており、前記第２の分割ＩＤＴ部及び前記第５のＩＤＴが前記第２の平衡端子に接続されており、前記第１〜第５のＩＤＴは、表面波伝搬方向に第１〜第５のＩＤＴのうちの他のＩＤＴが隣接している場合に、該隣接するＩＤＴ側の端部に、残りの電極指部分よりも電極指ピッチが狭い複数本の電極指からなる狭ピッチ電極指部を有し、第１のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ１、第２のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ２、第３のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ３、第４のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ４、第５のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ５とし、前記第１のＩＤＴの狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ１，Ｐ１、前記第３のＩＤＴの一対の狭ピッチ電極指部において、各狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ３，Ｐ３、前記第５のＩＤＴの狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ５，Ｐ５としたときに、下記の条件（１）〜（３）から選択されたいずれか１つの条件と、

前記第２のＩＤＴの第１のＩＤＴと隣り合う部分に設けられている狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ２ａ，Ｐ２ａ、前記第２のＩＤＴの第３のＩＤＴ側の狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ２ｂ，Ｐ２ｂ、前記第４のＩＤＴの第３のＩＤＴ側の狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ４ａ，Ｐ４ａ、第４のＩＤＴの第５のＩＤＴ側の狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ４ｂ，Ｐ４ｂとしたときに、下記の条件（４）〜（６）から選択されたいずれか１つの条件と、

前記各狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチが定められているバランス型ＳＡＷフィルタが提供される。
また、本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタのある特定の局面では、上記バランス型ＳＡＷフィルタを２個備え、２個のバランス型ＳＡＷフィルタの前記第１のＩＤＴ同士、第３のＩＤＴの第１，第２の分割ＩＤＴ部同士及び第５のＩＤＴ同士がカスケード接続されている。

本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタの他の特定の局面では、前記第１のＩＤＴ同士を接続している信号線及び第３のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部同士を接続している信号線を伝送する信号の位相が、前記第３のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部同士を接続している信号線及び第５のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬する信号の位相と１８０°異なるように、２個のバランス型ＳＡＷフィルタの各第１〜第５のＩＤＴが構成されている。

本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタのさらに別の特定の局面では、上記バランス型ＳＡＷフィルタを２個備え、２個のバランス型ＳＡＷフィルタの第２のＩＤＴ同士及び第４のＩＤＴ同士がカスケード接続されている。

本発明に係るバランス型ＳＡＷフィルタのさらに他の特定の局面では、前記第２のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬する信号の位相が、第４のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬する信号の位相と１８０°異なるように２個のバランス型ＳＡＷフィルタの各第１〜第５のＩＤＴが構成されている。

本発明では、条件（１）〜（３）から選択された１つの条件と、条件（４）〜（６）から選択された１つの条件とを満たすように複数の狭ピッチ電極指部が構成されているので、後述の実験例から明らかなように、通過帯域内におけるリップルを抑圧することができる。
加えて、ギャップを隔てて表面波伝搬方向に隣り合う一対のＩＤＴにおいて、ギャップに臨んでいる部分に狭ピッチ電極指部を設けた場合には、ＩＤＴ同士が隣り合っている部分の不連続性を緩和することができる。

よって、本発明によれば、通過帯域内の挿入損失が小さく、小型化が容易であり、終端インピーダンスを自由に調整することができるだけでなく、通過帯域内のリップルが抑圧され、良好なフィルタ特性を有する弾性表面波フィルタを提供することができる。

本発明のバランス型ＳＡＷフィルタが、２個のバランス型ＳＡＷフィルタの第１，第３のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部同士、並びに第３のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部及び第５のＩＤＴ同士をカスケード接続した構造を有する場合には、２段縦続接続型の構造とされているため、帯域外減衰量の拡大を図ることができる。

上記２段縦続接続型のバランス型ＳＡＷフィルタにおいて、前記第１のＩＤＴ同士を接続している信号線及び第３のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部同士を接続している信号線を伝送する信号の位相が、前記第３のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部同士を接続している信号線及び第５のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬している信号の位相と１８０°異なるように、各第１〜第５のＩＤＴが構成されている場合には、平衡度を改善することが可能となる。

本発明のバランス型ＳＡＷフィルタが、２個のバランス型ＳＡＷフィルタの第２のＩＤＴ同士及び第４のＩＤＴ同士をカスケード接続した構造を有する場合には、帯域外減衰量の拡大を図ることができる。

２個のバランス型ＳＡＷフィルタの第２のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬する信号の位相が、第４のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬する信号の位相と約１８０°異なるように２個のバランス型ＳＡＷフィルタの各第１〜第５のＩＤＴが構成されている場合には、平衡度を改善することができる。

図１は、本発明の一実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタの模式的平面図である。図２は、図１に示した実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。図３は、第１，第３及び第５のＩＤＴの狭ピッチ電極指部の電極指の本数及び電極指ピッチを変化させた場合の挿入損失−周波数特性の変化を示す図である。図４は、第１，第３の狭ピッチ電極指部の電極指ピッチの比Ｐ１／Ｐ３を変化させた場合の通過帯域内リップルレベルの変化を示す図である。図５は、第１，第３及び第５のＩＤＴの狭電極指部の電極指の本数及び電極指ピッチを変化させた場合の挿入損失−周波数特性の変化を示す図である。図６は、第１，第３及び第５のＩＤＴの狭電極指部の電極指の本数及び電極指ピッチを変化させた場合の挿入損失−周波数特性の変化を示す図である。図７は、第２，第４のＩＤＴの狭ピッチ電極指部の電極指の本数及び電極指ピッチを変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。図８は、第１，第３の狭ピッチ電極指部の電極指ピッチの比Ｐ２ａ／Ｐ２ｂを変化させた場合の通過帯域内リップルレベルの変化を示す図である。図９は、第２，第４のＩＤＴの狭ピッチ電極指部の電極指の本数及び電極指ピッチを変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。図１０は、第２，第４のＩＤＴの狭ピッチ電極指部の電極指の本数及び電極指ピッチを変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。図１１は、本発明のバランス型ＳＡＷフィルタの変形例の電極構造を模式的に示す平面図である。図１２は、本発明のバランス型ＳＡＷフィルタの他の変形例の電極構造を模式的に示す平面図である。図１３は、従来のバランス型ＳＡＷフィルタの一例を示す模式的平面図である。

符号の説明

１…バランス型ＳＡＷフィルタ
１Ａ…バランス型ＳＡＷフィルタ
２…圧電基板
３…不平衡端子
４，５…第１，第２の平衡端子
１１〜１５…第１〜第５のＩＤＴ
１３ａ，１３ｂ…第１，第２の分割ＩＤＴ部
１６，１７…反射器
２１…ＳＡＷ共振子
２２…ＩＤＴ
２３，２４…反射器
２５…ＳＡＷ共振子
３１…バランス型ＳＡＷフィルタ
４１〜４５…第１〜第５のＩＤＴ
４３ａ，４３ｂ…第１，第２の分割ＩＤＴ部
４６，４７…反射器
５１〜５４…信号線
６１…バランス型ＳＡＷフィルタ
７１…バランス型ＳＡＷフィルタ
８１〜８５…第１〜第５のＩＤＴ
８３ａ，８３ｂ…第１，第２の分割ＩＤＴ部
８６，８７…反射器
９１，９２…信号線
Ｎ１１…狭ピッチ電極指部
Ｎ１２ａ，Ｎ１２ｂ…狭ピッチ電極指部
Ｎ１３ａ，Ｎ１３ｂ…狭ピッチ電極指部
Ｎ１４ａ，Ｎ１４ｂ…狭ピッチ電極指部
Ｎ１５…狭ピッチ電極指部

以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係るバランス型ＳＡＷフィルタの模式的平面図である。

バランス型ＳＡＷフィルタ１は、ＤＣＳ受信用帯域フィルタとして用いられるものであり、通過帯域は１８０５〜１８８０ＭＨｚに設定される。また、本実施形態及び後述の各変形例では、不平衡端子のインピーダンスが５０Ω、第１，第２の平衡端子のインピーダンスが１００Ωとされている。

本実施形態では、圧電基板２上に、図示の電極構造が形成されている。圧電基板２は、４０±５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ₃基板により構成されている。

バランス型ＳＡＷフィルタ１は、不平衡端子３と、第１，第２の平衡端子４，５とを有する。そして、表面波伝搬方向に沿うように、第１〜第５のＩＤＴ１１〜１５が配置されている。第１〜第５のＩＤＴ１１〜１５が設けられている領域の表面波伝搬方向両側には反射器１６，１７が配置されている。従って、ＳＡＷフィルタ１は、５ＩＤＴ型の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタである。

ＩＤＴ１１，１２は表面波伝搬方向においてギャップを隔てて隣り合っている。このＩＤＴ１１のギャップ側の端部、及びＩＤＴ１２のギャップ側の端部に、それぞれ、狭ピッチ電極指部Ｎ１１，Ｎ１２ａが形成されている。このように、ＩＤＴ１１〜１５では、表面波伝搬方向においてギャップを隔てて一対のＩＤＴが隣り合っている部分において、ギャップ側端部に当該ＩＤＴの中央の電極指ピッチよりも電極指ピッチが狭い狭ピッチ電極指部が設けられている。

ＩＤＴ１２は、ＩＤＴ１１側の端部に設けられた狭ピッチ電極指部Ｎ１２ａと、ＩＤＴ１３側の端部に設けられた狭ピッチ電極指部Ｎ１２ｂとを有する。同様に、ＩＤＴ１３も、ＩＤＴ１２側の端部に設けられた狭ピッチ電極指部Ｎ１３ａと、ＩＤＴ１４側の端部に配置された狭ピッチ電極指部Ｎ１３ｂとを有する。さらに、ＩＤＴ１４は、ＩＤＴ１３側の端部に配置された狭ピッチ電極指部Ｎ１４ａと、ＩＤＴ１５側の端部に配置された狭ピッチ電極指部Ｎ１４ｂとを有する。ＩＤＴ１５は、ＩＤＴ１４側の端部に配置されている狭ピッチ電極指部Ｎ１５を有する。

また、中央の第３のＩＤＴ１３は、表面波伝搬方向において二分割されている。すなわち、ＩＤＴ１３は、第１の分割ＩＤＴ部１３ａと、第２の分割ＩＤＴ部１３ｂとを有する。第１のＩＤＴ部１３ａがＩＤＴ１２側に配置されており、第２のＩＤＴ部１３ｂが第４のＩＤＴ１４側に配置されている。

第２，第４のＩＤＴ１２，１４の一端が、共通接続され、不平衡端子３に接続されている。ＩＤＴ１２，１４の他端はグラウンド電位に接続されている。

第１のＩＤＴ１１の一端と、第３のＩＤＴ１３の第１の分割ＩＤＴ部１３ａとが共通接続され、１ポート型ＳＡＷ共振子２１を介して第１の平衡端子４に接続されている。１ポート型ＳＡＷ共振子２１は設けられずともよい。ＳＡＷ共振子２１は、ＩＤＴ２２と、ＩＤＴ２２の表面波伝搬方向両側に配置された反射器２３，２４とを有する。

第２の分割ＩＤＴ部１３ｂと、第５のＩＤＴ１５とが共通接続され、１ポート型ＳＡＷ共振子２５を介して第２の平衡端子５に接続されている。第２の１ポート型ＳＡＷ共振子２５は１ポート型ＳＡＷ共振子２１と同様に構成されている。１ポート型ＳＡＷ共振子２５は設けられずともよい。

もっとも、上記のように、１ポート型ＳＡＷ共振子２１，２５を第１，第２の平衡端子４，５との間に接続することにより、通過帯域高周波側近傍の減衰帯域の減衰量を拡大することができる。

また、ＩＤＴ１１，１３，１５の第１，第２の平衡端子４，５に接続されている側とは反対側の端部はグラウンド電位に接続されている。

本実施形態では、上記ＩＤＴ１１〜１５、反射器１６，１７及び１ポート型ＳＡＷ共振子２１，２２と、これらを接続している信号配線を含む電極構造は、Ａｌにより形成されている。もっとも、これらの電極は、Ａｌ以外の導電性材料により構成されていてもよい。

ところで、複数のＩＤＴを有する縦結合共振子型ＳＡＷフィルタにおいて、狭ピッチ電極指部を設けるのは、狭ピッチ電極指部を設けることにより、複数のＩＤＴが隣り合っている部分の不連続性を小さくすることができ、かつＩＤＴ間のギャップの大きさを調整することにより、帯域幅の広いバンドパスフィルタを得ることができることによる。

もっとも、本実施形態では、上記のように、不連続性の緩和及び帯域の拡大を図るために狭ピッチ電極指部が設けられているだけでなく、前述した通過帯域内における所望でないリップルを抑圧するために、狭ピッチ電極指部Ｎ１１，Ｎ１２ａ，Ｎ１２ｂ，Ｎ１３ａ，Ｎ１３ｂ，Ｎ１４ａ，Ｎ１４ｂ及びＮ１５の電極指の本数及び電極指ピッチが定められている。

これを、より具体的に説明する。
いま、ＩＤＴ１１〜１５における狭ピッチ電極指部以外の電極指部のピッチで定まる波長をλＩとすると、以下の仕様で上記電極構造のＳＡＷフィルタ１を作製した。

電極指交差幅：１０５μｍ
ＩＤＴの電極指の本数（第１のＩＤＴ１１／第２のＩＤＴ１２／第３のＩＤＴ１３／第４のＩＤＴ１４／第５のＩＤＴ１５の順）：２８（５）／（４）２７（４）／（５）５４（５）／（４）２７（４）／（５）２８
なお、（）内の数字は、１つの狭ピッチ電極指部における電極指の本数を示し、（）に含まれていない数字は、当該ＩＤＴにおいて、狭ピッチ電極指部以外の電極指部の電極指の本数と狭ピッチ電極指部における電極指の本数を合わせた本数である。

ＩＤＴ１１〜１５における電極指ピッチ（第１〜第５のＩＤＴの順）：１．０８４μｍ（０．９８７μｍ）／（１．０００μｍ）１．０７９μｍ（１．０００μｍ）／（０．９８７μｍ）１．０８４μｍ（０．９８７μｍ）／（１．０００μｍ）１．０７９μｍ（１．０００μｍ）／（０．９８７μｍ）１．０８４μｍ
なお、（）内の数字は狭ピッチ電極指部の電極指ピッチを示し、（）外は狭ピッチ電極指部以外の電極指部の電極指ピッチを示す。

反射器における電極指の本数：８０本
ＩＤＴ及び反射器におけるメタライゼーションレシオ：０．６８
電極膜厚：０．０９２λＩ
なお、ＳＡＷ共振子２１，２５は以下のように構成した。

電極指交差幅：４５μｍ
ＩＤＴの電極指の本数：１６１本
１つの反射器における電極指の本数：１５本
メタライゼーションレシオ：０．６０
図２は、本実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタの挿入損失−周波数特性を示す。図２から明らかなように、通過帯域内においてリップルがほとんど表れていないことがわかる。

また、前述した条件（１）と条件（４）を満たすように狭ピッチ電極指部の電極指の本数とピッチが定められ、かつＰ１＝Ｐ３＝Ｐ５、Ｐ２ａ＝Ｐ２ｂ＝Ｐ４ｂ＝Ｐ４ａとされた場合に、さらにＮ１とＮ２ａとが異なり、Ｐ１とＰ２ａとが異なっている。従って、第１，第３，第５のＩＤＴと第２，第４のＩＤＴとで設計パラメータを異ならせてもよい。

本願発明者は、通過帯域内におけるリップルが設計パラメータによっては生じることについて検討した結果、狭ピッチ電極指部における電極指の本数及びピッチが、上記通過帯域内のリップルの発生に大きく影響することを見出した。そして、上記狭ピッチ電極指部の電極指ピッチ及び電極指の本数が、前述した条件（１）〜（３）のいずれか１つの条件と、条件（４）〜（６）のいずれか１つの条件を満たすように、第１〜第５のＩＤＴ１１〜１５を構成すれば、上記実施形態と同様に通過帯域内においてリップルの影響がほとんど生じない、良好なフィルタ特性の得られることを見出した。これを、図４〜図１０を参照して説明する。

いま、各狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチを以下のように定義する。
第１のＩＤＴ１１の狭ピッチ電極指部Ｎ１１の電極指の本数をＮ１、ピッチをＰ１；第２のＩＤＴ１２の狭ピッチ電極指部Ｎ１２ａの電極指の本数及びピッチをＮ２ａ，Ｐ２ａ；第２のＩＤＴ１２の狭ピッチ電極指部Ｎ１２ｂの電極指の本数及びピッチをＮ２ｂ，Ｐ２ｂ；第３のＩＤＴ１３の狭ピッチ電極指部Ｎ１３ａの電極指の本数及びピッチをＮ３，Ｐ３とする。なお、狭ピッチ電極指部Ｎ１３ｂの電極指の本数及びピッチは、狭ピッチ電極指部Ｎ１３ａの電極指の本数及びピッチと等しい。

第４のＩＤＴ１４の狭ピッチ電極指部Ｎ１４ａの電極指の本数及びピッチをＮ４ａ，Ｐ４ａ；狭ピッチ電極指部Ｎ１４ｂの電極指の本数及びピッチをＮ４ｂ，Ｐ４ｂとする。また、第５のＩＤＴ１５の狭ピッチ電極指部Ｎ１５の電極指の本数及びピッチをＮ５，Ｐ５とする。

〔Ｎ１＝Ｎ３＝Ｎ５〕
Ｎ１＝Ｎ３＝Ｎ５として、各狭ピッチ電極指部の電極指ピッチを変化させ、種々のバランス型ＳＡＷフィルタ１を作製し、フィルタ特性を測定した。結果を図３に示す。図３において、破線はＰ１＝Ｐ３＝Ｐ５＝０．９８７μｍとした場合であり、上記実施形態に相当する特性である。他方、一点鎖線は、Ｐ１＝Ｐ５＝０．９８２μｍかつＰ３＝０．９９２μｍとした場合の特性である。また、実線は、Ｐ１＝Ｐ５＝０．９７７μｍかつＰ３＝０．９９７μｍとした場合のフィルタ特性を示す。

図３から明らかなように、電極指ピッチＰ１，Ｐ５と、電極指ピッチＰ３との差を大きくすると、通過帯域内に表れるリップルが大きくなることがわかる。
そこで、Ｐ１／Ｐ３を種々変化させ、リップルの大きさの変化を調べた。結果を図４に示す。図４の横軸はＰ１／Ｐ３であり、縦軸はリップルのレベル（ｄＢ）である。なお、リップルのレベル（ｄＢ）は、表れているリップルの挿入損失が最も大きい部分の挿入損失の値を示す。但し、Ｐ１／Ｐ３＝１．００では、リップルが生じていない。従って、Ｐ１／Ｐ３＝１．００における値はリップルのレベルではなく、Ｐ１／Ｐ３が１．００以外の場合にリップルが発生する周波数に相当する周波数における挿入損失値をプロットした。

図４から明らかなように、Ｐ１／Ｐ３が、０．９９２〜１．００８の範囲であれば、リップルの好ましいレベルである２．０ｄＢ以下に抑圧され得ることがわかる。

〔Ｎ１＝Ｎ５＜Ｎ３の場合〕
図５は、Ｎ１＝Ｎ５＝４本とし、Ｎ３＝５本とし、狭ピッチ電極指部の電極指ピッチを変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す。図５において、破線はＰ１＝Ｐ３＝Ｐ５＝０．９８７μｍの場合を示し、実線はＰ１＝Ｐ５＝０．９８２μｍかつＰ３＝０．９８７μｍの場合の結果を示し、一点鎖線はＰ１＝Ｐ５＝０．９７２μｍかつＰ３＝０．９８７μｍとした場合の結果を示す。

図５から明らかなように、Ｎ１＝Ｎ５＜Ｎ３となるように狭ピッチ電極指部の電極指の本数を変化させた場合、Ｐ１＝Ｐ３＝Ｐ５の場合には通過帯域内に大きなリップルが表れる。これに対して、Ｐ１，Ｐ５の大きさを、電極指ピッチＰ３の大きさよりも小さくすれば、リップルはほとんどなくなることがわかる。従って、Ｎ１＝Ｎ５＜Ｎ３となるように狭ピッチ電極指部の本数を調整した場合には、Ｐ１＝Ｐ５＜Ｐ３となるように電極指ピッチを設定すればよいことがわかる。

好ましくはＰ１＝Ｐ５、かつＰ１／Ｐ３≧０．９にされる。第３のＩＤＴの狭ピッチ電極指のピッチＰ３は、狭ピッチ電極指以外のピッチ（１．０８４μｍ）の０．９１倍の０．９８７μｍとされている。Ｐ１／Ｐ３≧０．９にされると、第１のＩＤＴの狭ピッチ電極指のピッチＰ１は狭ピッチ電極指以外のピッチに対する狭ピッチ電極指のピッチの好ましい比率である０．８倍以上にできる。

〔Ｎ３＜Ｎ１＝Ｎ５の場合〕
次に、Ｎ３＜Ｎ１＝Ｎ５の場合につき、種々の電極指ピッチのバランス型ＳＡＷフィルタを作製し、特性を評価した。

図６は、Ｎ１＝Ｎ５＝５本かつＮ３＝４本とし、狭ピッチ電極指部の電極指ピッチを種々変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す。図６において、破線がＰ１＝Ｐ３＝Ｐ５＝０．９８７μｍの場合の結果を示し、実線がＰ１＝Ｐ５＝０．９８７μｍかつＰ３＝０．９７２の場合の結果を示す。

図６から明らかなように、Ｎ３＜Ｎ１＝Ｎ５となるように狭ピッチ電極指部の電極指の本数を変化させた場合、Ｐ１＝Ｐ３＝Ｐ５で大きなリップルが発生する。これに対して、電極指ピッチＰ３を、電極指ピッチＰ１，Ｐ５よりも小さくすれば、リップルはほとんどなくなった。従って、Ｎ３＜Ｎ１＝Ｎ５となるように電極指の本数を調整した場合には、Ｐ３＜Ｐ１＝Ｐ５となるように電極指ピッチを設定すれば、リップルを低減し得ることがわかる。

好ましくはＰ１＝Ｐ５、かつＰ１／Ｐ３≦１．１にされる。第１のＩＤＴの狭ピッチ電極指のピッチＰ１は、狭ピッチ電極指以外のピッチ（１．０８４μｍ）の０．９１倍の０．９８７μｍとされている。Ｐ１／Ｐ３≦１．１にされると、第３のＩＤＴの狭ピッチ電極指のピッチＰ３は狭ピッチ電極指以外のピッチに対する狭ピッチ電極指のピッチの好ましい比率である０．８倍以上にできる。

次に、第２，第４のＩＤＴ１２，１４の狭ピッチ電極指部の電極指の本数及び電極指ピッチの関係について調査した。
〔Ｎ２ａ＝Ｎ２ｂ＝Ｎ４ａ＝Ｎ４ｂの場合〕
図７は、狭ピッチ電極指部の電極指ピッチを変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す。図７において、破線はＰ２ａ＝Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａ＝Ｐ４ｂ＝１．０００μｍ、すなわち前述した実施形態の特性の場合と同じ場合の結果を示す。また、一点鎖線はＰ２ａ＝Ｐ４ｂ＝０．９９０μｍかつＰ２ｂ＝Ｐ４ａ＝１．０１０μｍの場合の特性を示し、実線はＰ２ａ＝Ｐ４ｂ＝０．９８０μｍかつＰ２ｂ＝Ｐ４ａ＝１．０２０μｍの場合の特性を示す。

図７から明らかなように、電極指ピッチＰ２ａ＝電極指ピッチＰ４ｂと、電極指ピッチＰ２ｂ＝電極指ピッチＰ４ａとのピッチの差を大きくするにつれて、リップルが大きくなっていくことがわかる。

図８は、電極指ピッチＰ２ａ／Ｐ２ｂ比を変化させた場合のリップルのレベルの変化を示す図であり、前述した図４に相当する図である。
なお、図８において、Ｐ２ａ／Ｐ２ｂ＝１．００では、リップルが表れていないため、リップルレベルではなく、通過帯域内に表れているリップルの発生周波数位置における挿入損失の値をプロットした。

図８から明らかなように、Ｐ２ａ／Ｐ２ｂが０．９９１〜１．００９の範囲であれば、リップルのレベルが２．０ｄＢ以下に抑圧され得ることがわかる。
〔Ｎ２ａ＝Ｎ４ｂ＞Ｎ２ｂ＝Ｎ４ａの場合〕
図９は、Ｎ２ａ＝Ｎ４ｂ＝５本かつＮ２ｂ＝Ｎ４ａ＝４本とし、狭ピッチ電極指部の電極指ピッチを変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す。図９において、破線はＰ２ａ＝Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａ＝Ｐ４ｂ＝１．０００μｍの場合の結果を示し、実線はＰ２ａ＝Ｐ４ｂ＝１．０２μｍかつＰ２ｂ＝Ｐ４ａ＝１．００μｍとした場合の結果を示す。

図９から明らかなように、Ｎ２ａ＝Ｎ４ｂ＞Ｎ２ｂ＝Ｎ４ａとなるように狭ピッチ電極指部の電極指の本数を変化させた場合、Ｐ２ａ＝Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａ＝Ｐ４ｂでは通過帯域内に大きなリップルが表れた。しかしながら、Ｐ２ａ＝Ｐ４ｂを、Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａよりも大きくすれば、上記リップルはほとんどなくなった。この結果から、Ｎ２ａ＝Ｎ４ｂ＞Ｎ２ｂ＝Ｎ４ａとなるように狭ピッチ電極指部の電極指の本数を設定した場合には、Ｐ２ａ＝Ｐ４ｂ＞Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａとなるように狭ピッチ電極指部の電極指ピッチを設定することにより、リップルを低減し得ることがわかる。

好ましくはＰ２ａ／Ｐ２ｂ＝Ｐ４ｂ／Ｐ４ａ、かつＰ２ａ／Ｐ２ｂ≦１．１にされる。第２のＩＤＴの第１のＩＤＴと隣り合う部分に設けられている狭ピッチ電極指のピッチＰ２ａは狭ピッチ電極指以外のピッチ（１．０７９μｍ）の０．９４倍の１．０２μｍとされている。Ｐ２ａ／Ｐ２ｂ≦１．１にされると、第２のＩＤＴの第３のＩＤＴと隣り合う部分に設けられている狭ピッチ電極指のピッチＰ２ｂは狭ピッチ電極指以外のピッチに対する狭ピッチ電極指のピッチの好ましい比率である０．８５倍以上にできる。

〔Ｎ２ａ＝Ｎ４ｂ＜Ｎ２ｂ＝Ｎ４ａの場合〕
図１０は、Ｎ２ａ＝Ｎ４ｂ＝４本かつＮ２ｂ＝Ｎ４ａ＝５本とし、狭ピッチ電極指部の電極指ピッチを変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す。図１０においては、破線はＰ２ａ＝Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａ＝Ｐ４ｂ＝１．０００μｍの場合の結果を示し、実線はＰ２ａ＝Ｐ４ｂ＝１．００μｍかつＰ２ｂ＝Ｐ４ａ＝１．０２μｍとした場合の結果を示す。

図１０から明らかなように、Ｐ２ａ＝Ｐ４ｂ＜Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａとなるように狭ピッチ電極指部の電極指の本数を変えた場合、Ｐ２ａ＝Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａ＝Ｐ４ｂでは通過帯域内に大きなリップルが発生した。これに対して、Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａの値をＰ２ａ＝Ｐ４ｂの値よりも大きくすると、上記リップルはほとんどなくなった。

従って、Ｎ２ａ＝Ｎ４ｂ＜Ｎ２ｂ＝Ｎ４ａとなるように狭ピッチ電極指部の電極指の本数を設定した場合には、Ｐ２ａ＝Ｐ４ｂ＜Ｐ２ｂ＝Ｐ４ａとなるように狭ピッチ電極指部のピッチを設定すれば、リップルを低減し得ることがわかる。

好ましくはＰ２ａ／Ｐ２ｂ＝Ｐ４ｂ／Ｐ４ａ、かつＰ２ａ／Ｐ２ｂ≧０．９にされる。第２のＩＤＴの第３のＩＤＴと隣り合う部分に設けられている狭ピッチ電極指のピッチＰ２ｂは狭ピッチ電極指以外のピッチ（１．０７９μｍ）の０．９４倍の１．０２μｍとされている。Ｐ２ａ／Ｐ２ｂ≧０．９にされると、第２のＩＤＴの第３のＩＤＴと隣り合う部分に設けられている狭ピッチ電極指のピッチＰ２ａは狭ピッチ電極指以外のピッチに対する狭ピッチ電極指のピッチの好ましい比率である０．８５倍以上にできる。

以上の結果から、圧電基板上に表面波伝搬方向に沿って第１〜第５のＩＤＴ１１〜１５が配置されている縦結合共振子型の５ＩＤＴ型ＳＡＷフィルタであって、平衡−不平衡変換機能を有するように第３のＩＤＴが二分割されている構成においては、通過帯域内におけるリップルを発生させないようにするには、狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチを以下のように設定すればよいことがわかった。

・N1=N3=N5のとき、0.992≦P1/P3≦1.008、かつP1＝P5
・N1=N5＜N3のとき、0.9≦P1/P3＜1、かつP1＝P5
・N3＜N1=N5のとき、1＜P1/P3≦1.1、かつP1＝P5
・N2a＝N2b＝N4a＝N4bのとき、0.991≦P2a/P2b≦1.009、かつP2a/P2b＝P4b/P4a
・N2a＝N4b＞N2b＝N4aのとき、1＜P2a/P2b≦1.1、かつP2a/P2b＝P4b/P4a
・N2a＝N4b＜N2b＝N4aのとき、0.9≦P2a/P2b＜1、かつP2a/P2b＝P4b/P4a
また、N1＝N3＝N5のとき、P1/P3の範囲を上記特定の範囲とし、かつP1＝P5とした場合、あるいはN2a＝N2b＝N4a＝N4bのとき、P2a/P2bを上記特定の範囲とした場合には、さらに、N1とN2aとは等しくなく、かつP1とP2aとが等しくないように設定されればよい。

なお、上記実施形態では、１つの５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタに、１ポート型弾性表面波共振子２１，２４が縦続接続されていたが、本発明においては、複数の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを縦続接続してもよい。このような変形例を図１１及び図１２に示す。

図１１に示す変形例のバランス型ＳＡＷフィルタでは、上述した実施形態のバランス型ＳＡＷフィルタのＳＡＷ共振子２１，２５を除いたフィルタ１Ａの後段に、１ポート型弾性表面波共振子ではなく、第２の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタ部３１が縦続接続されている。第２のバランス型ＳＡＷフィルタ３１は、表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第５のＩＤＴ４１〜４５を有し、該ＩＤＴ４１〜４５が設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器４６，４７が設けられている。そして、ＩＤＴ４１〜４５は、ＩＤＴ１１〜１５と、両者の中心を通り、表面波伝搬方向に平行な仮想線を介して、第４のＩＤＴ４４を除いて対称に構成されている。なお、第４のＩＤＴ４４は、第４のＩＤＴ１４と同様に構成されている。従って、第２のＳＡＷフィルタ３１において、第２のＩＤＴ４２と、第４のＩＤＴ４４とは、その位相が１８０°異なっている。

ここでは、第１のＳＡＷフィルタ１Ａの第１のＩＤＴ１１と、第２のＳＡＷフィルタ３１の第１のＩＤＴ４１とが第１の信号線５１により接続されている。同様に、第１，第２の分割ＩＤＴ部１３ａ，１３ｂが、それぞれ、第１，第２の分割ＩＤＴ部４３ａ，４３ｂに第２，第３の信号線５２，５３により接続されている。また、第５のＩＤＴ１５，４５同士が第４の信号線５４により接続されている。

第１，第３の信号線５１，５３を伝送する信号の位相と第２，第４の信号線５２，５４を伝送する信号の位相とは約１８０°異なっている。
図１２に示す変形例のバランス型ＳＡＷフィルタ６１では、第２のＳＡＷフィルタ７１が、第１〜第５のＩＤＴ８１〜８５を有する。ここでは、第１のＳＡＷフィルタ１Ａの第２，第４のＩＤＴ１２，１４が、第２のＳＡＷフィルタ７１の第２，第４のＩＤＴ８２，８４と第１，第２の信号線９１，９２によりカスケード接続されている。信号線９１，９２を伝送する信号の位相は、約１８０°異なっている。

また、第２のＳＡＷフィルタ７１では、第１のＩＤＴ８１と、第３のＩＤＴ８３の第１の分割ＩＤＴ部８３ａとが共通接続されて、第１の平衡端子４に接続されている。また、第３のＩＤＴ８３の第２の分割ＩＤＴ部８３ｂと第５のＩＤＴ８５とが共通接続されて第２の平衡端子５に接続されている。

図１１，図１２に示したような２段縦続接続型の縦結合共振子型ＳＡＷフィルタにおいても、本発明に従って狭ピッチ電極指部を構成することにより、通過帯域内におけるリップルを抑圧することができる。また、２段縦続接続型であるため、帯域外減衰量の拡大を図ることができる。

また、本発明においては、圧電基板としては、４０±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板に限らず、６４°〜７２°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃基板や４１°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃基板などの様々な結晶包囲の圧電単結晶基板を用いることができる。

Claims

不平衡端子及び第１，第２の平衡端子を有する平衡−不平衡変換機能を有するバランス型ＳＡＷフィルタであって、
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されており、かつ表面波伝搬方向に沿って配置された第１〜第５のＩＤＴとを備え、
第２，第４のＩＤＴの位相が１８０°異ならされており、
前記第３のＩＤＴが、表面波伝搬方向に分割されて配置されている第１の分割ＩＤＴ部及び第２の分割ＩＤＴ部を有し、前記第１の分割ＩＤＴ部及び前記第１のＩＤＴとが前記第１の平衡端子に接続されており、前記第２の分割ＩＤＴ部及び前記第５のＩＤＴが前記第２の平衡端子に接続されており、
前記第１〜第５のＩＤＴは、表面波伝搬方向に第１〜第５のＩＤＴのうちの他のＩＤＴが隣接している場合に、該隣接するＩＤＴ側の端部に、残りの電極指部分よりも電極指ピッチが狭い複数本の電極指からなる狭ピッチ電極指部を有し、
第１のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ１、第２のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ２、第３のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ３、第４のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ４、第５のＩＤＴの狭ピッチ電極指部以外のピッチをＭＰ５とし、
前記第１のＩＤＴの狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ１，Ｐ１、前記第３のＩＤＴの一対の狭ピッチ電極指部において、各狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ３，Ｐ３、前記第５のＩＤＴの狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ５，Ｐ５としたときに、下記の条件（１）〜（３）から選択されたいずれか１つの条件と、

前記第２のＩＤＴの第１のＩＤＴと隣り合う部分に設けられている狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ２ａ，Ｐ２ａ、前記第２のＩＤＴの第３のＩＤＴ側の狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ２ｂ，Ｐ２ｂ、
前記第４のＩＤＴの第３のＩＤＴ側の狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ４ａ，Ｐ４ａ、第４のＩＤＴの第５のＩＤＴ側の狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチをＮ４ｂ，Ｐ４ｂとしたときに、下記の条件（４）〜（６）から選択されたいずれか１つの条件と、

前記各狭ピッチ電極指部の電極指の本数及びピッチが定められていることを特徴とする、バランス型ＳＡＷフィルタ。
請求項１に記載のバランス型ＳＡＷフィルタを２個備え、２個のバランス型ＳＡＷフィルタの前記第１のＩＤＴ同士、第３のＩＤＴの第１，第２の分割ＩＤＴ部同士及び第５のＩＤＴ同士がカスケード接続されている、バランス型ＳＡＷフィルタ。
前記第１のＩＤＴ同士を接続している信号線及び第３のＩＤＴの第２の分割ＩＤＴ部同士を接続している信号線を伝送する信号の位相が、前記第３のＩＤＴの第１の分割ＩＤＴ部同士を接続している信号線及び第５のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬する信号の位相と１８０°異なるように、２個のバランス型ＳＡＷフィルタの各第１〜第５のＩＤＴが構成されている、請求項２に記載のバランス型ＳＡＷフィルタ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバランス型ＳＡＷフィルタを２個備え、２個のバランス型ＳＡＷフィルタの第２のＩＤＴ同士及び第４のＩＤＴ同士がカスケード接続されていることを特徴とする、バランス型ＳＡＷフィルタ。
前記第２のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬する信号の位相が、第４のＩＤＴ同士を接続している信号線を伝搬する信号の位相と１８０°異なるように２個のバランス型ＳＡＷフィルタの各第１〜第５のＩＤＴが構成されていることを特徴とする、請求項４に記載のバランス型ＳＡＷフィルタ。