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JP3839866B2 - Surface acoustic wave filter and method of forming pass frequency band - Google Patents
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JP3839866B2 - Surface acoustic wave filter and method of forming pass frequency band - Google Patents

Surface acoustic wave filter and method of forming pass frequency band Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性表面波装置に関し、特に弾性表面波フィルタに関する。また、本発明は弾性表面波フィルタの通過周波数帯域の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
弾性表面波フィルタは情報通信機器をはじめとして幅広く用いられている。
【0003】
自動車用電話などの移動体通信に用いられる弾性表面波フィルタは、弾性表面波共振子を梯子状に接続したラダー型、IDT(Inter Digital Transduser)を複数並べたIIDT型、IDTを両側から反射器で挟み込んだ共振子型などが用いられてきた。帯域外減衰量を重視した場合、2ポート共振子型フィルタ構成を採用することが多い。
【0004】
図21は2ポート弾性表面波共振子型フィルタの構造を概略的に示した図である。
この2ポート共振子型フィルタでは、帯域外減衰量を向上させるために鏡面対称的に2つの共振子型フィルタを接続したものになっている。
パッド1401は入力信号端子に接続され、パッド1402、1403は入力側GND(基準電位)に接続されている。そして、パッド1401、パッド1403によりIDT1404に電気信号が入力されると圧電基板上に弾性表面波が発生する、この弾性表面波はIDT1405、IDT1406によって受信され再度電気信号に変換される。
この電気信号はIDT1407、IDT1408によって再び弾性表面波が発生し、最後にIDT1409により受信されて電気信号に変換された後パッド1410を介して出力信号端子へ出力される。パッド1411、パッド1412は出力側GNDへ接続されており、入出力GNDは互いに接続されて共通の電位になっている。
【0005】
図22は図21に例示した弾性表面波共振子型フィルタの周波数特性を示す図である。
このような弾性表面波フィルタは受信用、送信用ともに用いられており、それぞれ通過帯域近傍に抑止帯があり、ここでの周波数特性として高減衰量が要求される。特に自動車電話などの移動体通信用フィルタなどの用途では、システム自身の小型化、低消費電力化の要求が強いため、低損失なフィルタを実現することが強く要求されてきた。上述の2段接続の共振子フィルタでは帯域外減衰量は良好であるが、挿入損失が大きいという問題がある。
【0006】
一方、低損失な帯域内特性を実現した弾性表面波フィルタとして、ラダー型に弾性表面波共振子を配設したものが知られている。
図23はこのようなラダー型の弾性表面波フィルタ1600の構成を概略的に示す図である。
この弾性表面波フィルタ1600では入力パッド1606と出力パッド1607との間の直列椀に弾性表面波共振子1602、1603、1604が形成されている。また、この直列椀の弾性表面波共振子1601と弾性表面波共振子1602間と、基準電位1608との間の並列椀には弾性表面波共振子1604が形成されている。さらに、出力パッド1607と基準電位1609との間の並列椀には弾性表面波共振子1605が形成されている。ここで、直列椀の弾性表面波共振子と並列椀の弾性表面波共振子とからなる区間を単位区間としたとき、図23に例示した弾性表面波フィルタ1600は第1単位区間(直列椀−並列椀)−第2単位区間(並列椀−直列椀)−第3単位区間(直列椀−並列椀)のように単位区間が3区間接続した構造となっている。また、2つの単位区間にまたがって形成されている弾性表面波共振子1604は、第1単位区間に形成されるべき並列椀共振子と、第2単位区間に形成されるべき並列椀共振子との、2つの弾性表面波共振子を合成(開口長または対数を2倍にする)して、1つの弾性表面波共振子1604で代用した構造となっている。
このような構造の弾性表面波フィルタの場合、直列椀の弾性表面波共振子の共振周波数と、並列椀の弾性表面波共振子の反共振周波数とをこの周波数帯域を形成し、また、直列椀弾性表面波共振子の反共振周波数と、並列椀の弾性表面波共振子の共振周波数とに鋭い高減衰領域(ノッチ)をもつ周波数特性を得ることができる。
【0007】
図24は、図23に例示したラダー型の弾性表面波フィルタの周波数特性を示す図である。この周波数特性からもわかるように、ラダー型弾性表面波フィルタでは帯域近傍に鋭い高減衰領域をもたせることは容易であるが、ある程度広い周波数範囲にわたって高減衰領域をもたせることは困難であり、帯域外周波数特性がよくないという欠点がある。また、帯域外特性を向上させるためには並列に配設した共振子にボンディングワイヤーなどによりインダクタンス成分を付加するなどの方法がある。しかし、ボンディングワイヤーによるインダクタンス成分の付加には素子を搭載する外囲器からの制約が大きく、さらに市場で強い要求がある小型化に逆行することになる。
【0008】
携帯電話システムなどにおいては誘電体フィルタや、LCフィルタも用いられることが多く、このような場合フィルタ入出力に接続されるアンプ等の設計上の理由からフィルタ仕様として非平衡入出力が要求されることが一般的であった。ラダー型フィルタは非平衡入出力で用いられるが、近年RF帯のICの開発により平衡入出力で用いるフィルタへの要求も多くなっている。
【0009】
平衡入出力で用いるフィルタとしては対称格子型にインピーダンス素子を配設したラティス型フィルタがある。図25はこのようなラティス型弾性表面波フィルタの構成の1例を概略的に示す図であり、インピーダンス素子である弾性表面波共振子1801、1802を対称格子型に接続したものである。
【0010】
図26は図25に例示したラティス型フィルタを構成するインピーダンス素子として用いた弾性表面波共振子の構造の1例を概略的に示す図である。
ラティス型フィルタは帯域外の広い範囲にわたって高減衰量を得ることが可能であり、また帯域内損失の小さいフィルタを実現することができる。
しかしながら、このような弾性表面波共振子を構成要素とした対称格子型フィルタを用いて移動体通信用フィルタを構成する場合、実現可能な通過帯域幅は用いる弾性表面波共振子の共振周波数fr と反共振周波数farとの差で決まる。したがって、弾性表面波共振子を構成する圧電性基板の電気機械結合係数などに大きく依存し、周波数特性設定の自由度が小さいという問題がある。特に、携帯電話などで用いられるシステムの帯域幅は回線容量の増大に伴い拡大する傾向にあり、また携帯用ということからも消費電力低減のための低損失化が必要となる。ラティス型フィルタにおいてもさまざまな移動体通信用途に対応するため通過帯域の拡大が強く望まれている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものである。すなわち本発明は広い周波数帯域にわたって低損失な帯域特性を有するとともに、帯域外特性も良好な弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。
【0012】
また、本発明は広い周波数帯域にわたって低損失な帯域特性を有するとともに帯域外特性も良好な通過周波数帯域の形成方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波フィルタは、複数の入出力端子間にインピーダンス素子を対称格子型に配設した弾性表面波フィルタであって、第1の入力端子と第1の出力端子との間および第2の入力端子と第2の出力端子との間に間挿され、所定の周波数帯域内に
fr 1 <far1 <fr 3 <far3
となるような複数の共振周波数fr と反共振周波数farとを有する弾性表面波共振子を含む第1のインピーダンス素子と、第1の入力端子と第2の出力端子との間および第2の入力端子と第1の出力端子との間に間挿され、前記周波数帯域内に
fr 2 <far2 <fr 4 <far4
となるとともに、ほぼ
fr 2 =far1 、fr 4 =far3
となるような複数の共振周波数fr と反共振周波数farとを有する弾性表面波共振子を含む第2のインピーダンス素子とを具備したことを特徴とする。
【0014】
また本発明の弾性表面波フィルタは、複数の入出力端子間に所定の周波数帯域内に交互に現れる共振周波数と反共振周波数とを有するインピーダンス素子を対称格子型に配設した弾性表面波フィルタであって、第1の周波数と第2の周波数とに反共振周波数を有する、弾性表面波共振子を含む第1のインピーダンス素子と、第1の周波数と第2の周波数とに共振点を有する弾性表面波共振子を含む第2のインピーダンス素子とを具備したことを特徴とする。
【0015】
また本発明の弾性表面波フィルタは、第1の入力端子及び第2の入力端子と、第1の出力端子および第2の出力端子と、第1の入力端子と第1の出力端子との間および第2の入力端子と第2の出力端子との間に間挿され、複数の共振周波数および反共振周波数を有する弾性表面波共振子を含む第1のインピーダンス素子と、第1の入力端子と第2の出力端子との間および第2の入力端子と第1の出力端子との間に間挿され、第1のインピーダンス素子の複数の反共振周波数と対応して通過周波数帯域を形成する複数の共振周波数を有する弾性表面波共振子を含む第2のインピーダンス素子とを具備したことを特徴とする。
【0016】
これら本発明の弾性表面波フィルタを構成するインピーダンス素子は、弾性表面波共振子以外に、インダクタンスまたはキャパシタンスによりインピーダンス手を形成するようにしてもよい。
【0017】
また、本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子には、複数の共振周波数と反共振周波数とを有する複合モード弾性表面波共振子を用いるようにしてもよい。複合モード弾性表面波共振子は横複合モードを用いるようにしてもよいし、縦複合モードを用いるようにしてもよい。
【0018】
また、横複合モードあるいは縦複合モードの弾性表面波共振子としては例えば弾性表面波伝搬方向に対しほぼ垂直方向に複数段配設した櫛歯状電極を有する弾性表面波共振子を用いるようにしてもよく(横複合モード)、弾性表面波伝搬方向に対しほぼ平行な方向に複数段配設した櫛歯状電極を有する弾性表面波共振子を用いるようにしてもよい(縦複合モード)。
【0019】
また、開口部の一部領域で部分的に噛合した領域を有する櫛歯状電極対を具備した弾性表面波共振子を用いるようにしてもよく、さらに、弾性表面波の伝搬方向に対しほぼ平行な方向に複数対配設されるとともに少なくとも2対は互いに並列に接続された櫛歯状電極対を有する弾性表面波共振子を用いるようにしてもよい。
【0020】
本発明の通過周波数帯域の形成方法は、複数の入出力端子間に所定の周波数帯域内に交互に現れる共振周波数と反共振周波数とを有するインピーダンス素子を対称格子型に配設した弾性表面波フィルタにおける通過周波数帯域の形成方法であって、複数の共振周波数と反共振周波数とを有する弾性表面波共振子を備えた第1のインピーダンス素子の複数の反共振周波数と、第1のインピーダンス素子とは異なる複数の共振周波数と反共振周波数とを有する弾性表面波共振子を備えた第2のインピーダンス素子の複数の共振周波数とをほぼ一致させることを特徴とする。
【0021】
すなわち本発明は対称格子型の弾性表面波フィルタにおいて、複数の共振周波数fr i と反共振周波数fari とを有するインピーダンス素子を組み合わせて構成したものである。
【0022】
図1は本発明の弾性表面波フィルタ100の構成を模式的に示す図である。
【0023】
第1の入力端子101aと第1の出力端子102aとの間および第2の入力端子101bと第2の出力端子102bとの間に、複数の共振周波数と反共振周波数とを有する第1のインピーダンス素子103が間挿され、第1の入力端子101aと第2の出力端子102bとの間および第2の入力端子101bと第1の出力端子102aとの間に、第1のインピーダンス素子とは異なる複数の共振周波数と反共振周波数とを有する第2のインピーダンス素子104が間挿され対称格子型の弾性表面波フィルタを構成している。図1に例示した本発明の弾性表面波フィルタの構成は1例であり、インピーダンス素子の配置などの具体的な構成は必要に応じて設計するようにすればよい。図1に例示した弾性表面波フィルタと等価な構成を図2に例示する。
【0024】
図3は第1のインピーダンス素子103の周波数特性を模式的に示した図であり、図4は第2のインピーダンス素子104の周波数特性を模式的に示した図である。
第1のインピーダンス素子103には、所定の周波数帯域内に複数の共振周波数fr と反共振周波数farとが交互に現れるような、すなわちfr1<far1 <fr3<far3 となるようなインピーダンス素子を用いている。
また、第2のインピーダンス素子104には、この周波数帯域内に第1のインピーダンス素子とは異なる複数の共振周波数と反共振周波数とが交互に現れるような、すなわちfr2<far2 <fr4<far4 となるようなインピーダンス素子を用いている。
【0025】
そして、第1のインピーダンス素子103と第2のインピーダンス素子104の共振周波数と反共振周波数との関係は、共振周波数について注目すれば、fr1<fr2<fr3<fr4を満たすように調節されている。第2のインピーダンス素子104の共振周波数が第1のインピーダンス素子103の反共振周波数とほぼ一致するようにすることがより好ましい。すなわち、反共振周波数far1 と共振周波数fr2とが、また反共振周波数far3 と共振周波数fr4とがほぼ一致するように第1、第2のインピーダンス素子の共振周波数と反共振周波数とを調節することが好適である(図5参照)。
【0026】
なお、ここでは第2のインピーダンス素子104の共振周波数と第1のインピーダンス素子103の反共振周波数とを一致させるようにして説明したが、第1のインピーダンス素子103の共振周波数と第2のインピーダンス素子104の反共振周波数とを一致させるようにしても全く同様である。
【0027】
このようなインピーダンス素子としては、弾性表面波共振子を用いるようにすればよい、また、弾性表面波共振子に抵抗R、インダクタンスL、キャパシタンスCを付加するようにしてもよい(必然的にR、L、C成分が付随してしまう場合を含む)。
【0028】
なお、第1のインピーダンス素子、第2のインピーダンス素子の共振周波数、反共振周波数は、弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数を用いる他、前述した抵抗R、インダクタンスL、キャパシタンスCなどにより形成される共振周波数、反共振周波数を用いるようにしてもよい。すなわち本発明の弾性表面波フィルタのインピーダンス素子の共振周波数、反共振周波数は、弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数に限定されず、インピーダンス素子として複数の共振周波数、反共振周波数を有していればよい。
【0029】
また、弾性表面波共振子としては、複合モードの弾性表面波共振子を用いるようにすればよい。複合モードは縦複合モードを用いるようにしてもよいし、横複合モードを用いるようにしてもよい。弾性表面波共振子の櫛歯状電極の膜厚、対数、配置、ピッチ等を変えることで、弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数を調節することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
図6は本発明の弾性表面波フィルタを構成する複合モード弾性表面波共振子600の電極パターンの1例を示す図である。この弾性表面波共振子600は2個の反射器601に挟まれた領域内に、互いに対向噛合するように配設された櫛歯型電極(以下IDTという)602が2対形成されている。2対のIDTの両側に配設された反射器により形成されるキャビティー内に閉じ込められた弾性表面波には、対称、半対称の粒子変位分布をもつモードが複数存在する。図7はこのような縦モードの弾性表面波共振子のAB方向の粒子変位分布を低次の2モードを例にとって模式的に示す図である。図7において(a)は対称モード(1次)を示し、(b)は反対称モード(2次)になっていることがわかる。
【0031】
このような弾性表面波共振子では複数の共振点を有するような周波数特性をもたせることができる。そしてIDTの膜厚、対数、開口長、IDT間距離、IDTのピッチ、反射器のピッチなどを変化させて複数の共振周波数を調節するとともに、外部回路のインピーダンスとのマッチングをとっている。
【0032】
図8、図9はこのような弾性表面波共振子の周波数特性を示した図である。以下、図8の弾性表面波共振子を第1の弾性表面波共振子(第1のインピーダンス素子)として、図9の弾性表面波共振子を第2の弾性表面波共振子(第2のインピーダンス素子)として説明する。
【0033】
図8に例示した第1の弾性表面波共振子の共振周波数(共振点)fr1、801と、fr3、803は図の上辺に▲1▼、▲3▼として示した周波数であり、図9に示した第2のインピーダンス素子の共振周波数(共振点)fr2、802と、fr4、804は図の上辺に▲2▼、▲4▼として示した周波数である。第1の弾性表面波共振子と第2の弾性表面波共振子の共振周波数は、図示した周波数帯域内でfr1<fr2<fr3<fr4を満たしている。また、第1の弾性表面波共振子、第2の弾性表面波共振子ともに、複数の共振周波数と反共振周波数とが周波数上に交互に出現している。
【0034】
図10は本発明の対称格子型構成の弾性表面波フィルタ900の構成を概略的に示す図である。
この弾性表面波フィルタ900は、図8に例示した周波数特性をもつ第1の弾性表面波共振子901と、図9に例示した周波数特性をもつ第2の弾性表面波共振子902とを、格子型に接続したものである。
【0035】
すなわち、第1の入力端子903aと第1の出力端子904aとの間および第2の入力端子903bと第2の出力端子904bとの間に第1の弾性表面波共振子901が間挿され、第1の入力端子903aと第2の出力端子904bとの間および第2の入力端子903bと第1の出力端子904aとの間に第2の弾性表面波共振子902が間挿されている。ここでは複数の共振点、反共振点を有する2種の弾性表面波共振子を用いているが、第1の弾性表面波共振子901と第2の弾性表面波共振子902の共振点は周波数上に交互に現れるように設定されている。
【0036】
図11は、図10に例示した弾性表面波フィルタ900の周波数特性を示す図である。このように、本発明の弾性表面波フィルタにおいては、複合モードの弾性表面波共振子の複数の共振点に対応して広い通過帯域を得ることができる。また、複数の共振周波数、反共振周波数を有するインピーダンス素子を組み合わせて格子型弾性表面波フィルタを形成することにより、従来の格子型弾性表面波フィルタよりも通過周波数帯域の形成の自由度が大きくとれ、また、ラダー型の弾性表面波フィルタの問題点であった、帯域外での周波数特性も大きく向上している。さらに挿入損失も小さいので、消費電力が少なく移動体通信などの携帯システムに対応することができる。
【0037】
図12は本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンの別の1例を示す図である。この弾性表面波共振子1200は、弾性表面波の伝搬方向とほぼ垂直にIDT1201が2段並設された横モード結合の弾性表面波共振子である。1202は反射器である。
図13はこのような横モード結合の弾性表面波共振子の低次モードでのCD方向の粒子変位分布を模式的に示す図である。図13において、(a)は対称モードを、(b)は反対称モードを示している。すなわち、弾性表面波の伝搬方向とは垂直な方向に対称、反対称のモードが存在している。
前述同様にIDTの膜厚、対数、開口長、IDT間距離、IDTのピッチ、反射器のピッチなどを変化させて複数の共振周波数を調節するとともに、外部回路のインピーダンスとのマッチングをとるようにすればよい。図13に例示した横モード結合の弾性表面波共振子を用いて図1、図2、図10に例示したような対称格子型弾性表面波フィルタを構成するようにしてもよい。
【0038】
図14から図20は本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンの別の1例を概略的に示す図である。
【0039】
図14は本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンの別の1例を概略的に示す図である。この弾性表面波共振子1200bは、IDT1201bと、このIDT1201bを両側から挟むように配設された反射器1202bとを有する1ポートの弾性表面波共振子である。そして、前述のように開口長を調節することによりCD方向の粒子変位分布でみると図15に示すような1次、3次の2つの横モードを結合させることができる。
図16は、このときの弾性表面波共振子1201bの周波数特性を示す図であり、fr1、fr3の2つの共振点が現れていることがわかる。
【0040】
図17は本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンのさらに別の1例を概略的に示す図である。この弾性表面波共振子1200cはIDT1201cと、このIDT1201cを両側から挟むように配設された反射器1202cとを有する1ポートの弾性表面波共振子である。IDT1201cは、一部の櫛歯状電極は開口長の2分の1の電極長を有している。する部分が弾性表面波の励振部となっている。すなわち、このIDT1201cは、その開口部の一部領域で弾性表面波を励振する、部分的に噛合した領域を有している。IDT1201cを構成する電極のうち、対向噛合した部分が弾性表面波を励振する部分であり、この弾性表面波を励振する部分は開口部(1対のIDTのバスバーとバスバーとの間の領域)の一部領域となっている。このようなIDT1201cを備えることにより弾性表面波共振子1200cは、CD方向の粒子変位分布でみると図18に示すような1次、2次の2つの横モードを結合させることができる。
この場合にも図16に例示したような2つの共振点を有する周波数特性を得ることができる。したがって、このような弾性表面波共振子を用いても本発明の弾性表面波フィルタを構成することができる。
【0041】
図19は本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンのさらに別の1例を概略的に示す図である。この弾性表面波共振子1200dは縦モード結合を用いるものであり、2つのIDT1201dと、2つのIDT1201dの間及びこれらを両側から挟むように配設された反射器1202dとを有している。そして、2対のIDT1201dは並列に接続されている。IDTを3対以上備えるようにしてもよく、その場合には少なくとも2対のIDT1201dを接続するようにすればよい。また。IDTの配設位置を調節するようにしてもよい。
【0042】
図20は図19に例示した弾性表面波共振子1200dのAB方向の粒子変位分布を模式的に示す図である。このように1次、3次の2つの縦モードを結合させることにより図16に例示したような2つの共振点を有する周波数特性を得ることができる。したがって、このような弾性表面波共振子を用いても本発明の弾性表面波フィルタを構成することができる。
【0043】
図19の例では反射器をIDT間に間挿しているが、浮き電極を複数のIDT間あるいは1つのIDT内部に形成するようにしてもよい。
【0044】
以上に本発明の弾性表面波フィルタを構成することができる弾性表面波共振子の例を説明したが、本発明の弾性表面波フィルタは、例えば図6、図12、図14、図17または図19に例示したような電極パターンを有する弾性表面波共振子以外にも、縦モード、横モード、あるいはこれらを組み合わせモードを用いた弾性表面波共振子を用いて構成するようにしてもよい。
【0045】
ここでは対称格子型弾性表面波フィルタを構成するインピーダンス素子として弾性表面波共振子のみを使用した例について説明したが、前述のように抵抗R、インダクタンスL、キャパシタンスCなどとともに弾性表面波フィルタを構成するようにしてもよい。例えば圧電性基板上での配線の引き回しなどにより実装上抵抗R、インダクタンスL、キャパシタンスCなどが付随する場合であっても、各インピーダンス素子において、前述したような複数の共振周波数(共振点)と反共振周波数(反共振点)とが存在すれば、弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数を調節することによって本発明の弾性表面波フィルタを構成することができる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の弾性表面波フィルタによれば、複合モードの弾性表面波共振子の複数の共振点に対応して広い通過帯域を得ることができる。すなわち、複数の共振周波数と反共振周波数とを有するインピーダンス素子を組み合わせることにより、広い周波数帯域にわたって低損失な帯域特性を得ることができる。また、ラダー型弾性表面波フィルタのように帯域外特性を損ねることなく通過周波数帯域を形成することができる。
【0047】
さらに挿入損失も小さいので、消費電力が少なく、移動体通信などの携帯システムに対応することができる。したがって、携帯電話などの移動体通信システムなどに適用することにより、通過周波数帯域を拡大し、回線容量を増大させることができる。
【0048】
また、本発明の通過周波数帯域の形成方法によれば、複数の共振周波数と反共振周波数を組み合わせることにより、広い周波数帯域にわたって低損失な帯域特性を有し、帯域外特性も良好な通過周波数帯域を形成することができる。
【0049】
また、複数の共振周波数、反共振周波数を有するインピーダンス素子を組み合わせて格子型弾性表面波フィルタを形成することにより、従来よりも通過周波数帯域の形成の自由度を大きくることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の弾性表面波フィルタの構成を模式的に示す図。
【図2】本発明の弾性表面波フィルタの構成を模式的に示す図。
【図3】第1のインピーダンス素子の周波数特性を模式的に示す図。
【図4】第2のインピーダンス素子の周波数特性を模式的に示す図。
【図5】第1、第2のインピーダンス素子の周波数特性の関係を模式的に示す図。
【図6】本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンの1例を示す図。
【図7】縦モードの弾性表面波共振子のAB方向の粒子変位分布を模式的に示す図。
【図8】第1の弾性表面波共振子の周波数特性を示す図。
【図9】第2の弾性表面波共振子の周波数特性を示す図。
【図10】本発明の対称格子型構成の弾性表面波フィルタの構成を概略的に示す図。
【図11】本発明の弾性表面波フィルタの周波数特性を示す図。
【図12】本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンの別の1例を示す図。
【図13】横モードの弾性表面波共振子のCD方向の粒子変位分布を模式的に示す図。
【図14】本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンの別の1例を概略的に示す図。
【図15】図14の弾性表面波共振子のCD方向の粒子変位分布を模式的に示す図。
【図16】本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の周波数特性を模式的に示す図。
【図17】本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンのさらに別の1例を概略的に示す図。
【図18】図17の弾性表面波共振子のCD方向の粒子変位分布を模式的に示す図。
【図19】本発明の弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の電極パターンの別の1例を概略的に示す図。
【図20】図19の弾性表面波共振子のAB方向の粒子変位分布を模式的に示す図。
【図21】2ポート弾性表面波共振子型フィルタの2フィルタが継続接続された構造の1例を概略的に示す図。
【図22】図21に例示した弾性表面波共振子型フィルタの周波数特性を示す図。
【図23】ラダー型弾性表面波フィルタの構成を概略的に示す図。
【図24】図23に例示したラダー型弾性表面波フィルタの周波数特性を示す図。
【図25】ラティス型弾性表面波フィルタの構成の1例を概略的に示す図。
【図26】図25に例示したラティス型弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子の構造の1例を概略的に示す図。
【符号の説明】
100……弾性表面波フィルタ、101a……第1の入力端子
101b……第2の入力端子、102a……第1の出力端子
102b……第2の出力端子、103……第1のインピーダンス素子
104……第2のインピーダンス素子
600……複合モード弾性表面波共振子、601……反射器
602……IDT
801……共振周波数fr1、802……共振周波数fr2
803……共振周波数fr3、804……共振周波数fr4
900……弾性表面波フィルタ、901……第1の弾性表面波共振子
902……第2の弾性表面波共振子、903a……第1の入力端子
903b……第2の入力端子、904a……第1の出力端子
904b……第2の出力端子
1200……複合モード弾性表面波共振子、1201……IDT
1202……反射器
1200b、1200c、1200d……複合モード弾性表面波共振子
1201b、1201c、1201d……IDT
1202b、1202c、1202d……反射器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface acoustic wave device, and more particularly to a surface acoustic wave filter. The present invention also relates to a method for forming a pass frequency band of a surface acoustic wave filter.
[0002]
[Prior art]
Surface acoustic wave filters are widely used in information communication equipment.
[0003]
A surface acoustic wave filter used for mobile communication such as an automobile telephone is a ladder type in which surface acoustic wave resonators are connected in a ladder shape, an IDT type in which a plurality of IDTs (Inter Digital Transducers) are arranged, and a reflector from both sides. A resonator type sandwiched between the two has been used. When out-of-band attenuation is emphasized, a two-port resonator type filter configuration is often adopted.
[0004]
FIG. 21 is a diagram schematically showing the structure of a two-port surface acoustic wave resonator type filter.
In this two-port resonator type filter, two resonator type filters are connected mirror-symmetrically in order to improve out-of-band attenuation.
The pad 1401 is connected to the input signal terminal, and the pads 1402 and 1403 are connected to the input side GND (reference potential). When an electric signal is input to the IDT 1404 by the pad 1401 and the pad 1403, a surface acoustic wave is generated on the piezoelectric substrate. The surface acoustic wave is received by the IDT 1405 and the IDT 1406 and converted into an electric signal again.
Surface acoustic waves are generated again by the IDT 1407 and IDT 1408, and the electrical signals are finally received by the IDT 1409 and converted into electrical signals, and then output to the output signal terminal via the pad 1410. The pads 1411 and 1412 are connected to the output side GND, and the input / output GNDs are connected to each other and have a common potential.
[0005]
FIG. 22 is a diagram illustrating frequency characteristics of the surface acoustic wave resonator type filter illustrated in FIG.
Such a surface acoustic wave filter is used for both reception and transmission, and each has a suppression band in the vicinity of the pass band, and a high attenuation is required as a frequency characteristic here. Particularly in applications such as mobile communication filters such as automobile telephones, there is a strong demand for downsizing and low power consumption of the system itself. The two-stage resonator filter described above has a good out-of-band attenuation, but has a problem of large insertion loss.
[0006]
On the other hand, as a surface acoustic wave filter realizing low-loss in-band characteristics, a ladder-type surface acoustic wave resonator is provided.
FIG. 23 is a diagram schematically showing the configuration of such a ladder-type surface acoustic wave filter 1600.
In the surface acoustic wave filter 1600, surface acoustic wave resonators 1602, 1603, and 1604 are formed in series between the input pad 1606 and the output pad 1607. A surface acoustic wave resonator 1604 is formed in parallel between the series surface acoustic wave resonator 1601 and the surface acoustic wave resonator 1602 and the reference potential 1608. Further, a surface acoustic wave resonator 1605 is formed in parallel between the output pad 1607 and the reference potential 1609. Here, when a section composed of the series surface acoustic wave resonator and the parallel surface acoustic wave resonator is defined as a unit section, the surface acoustic wave filter 1600 illustrated in FIG. It has a structure in which three unit sections are connected, such as a parallel section) -second unit section (parallel section-series section) -third unit section (series section-parallel section). In addition, the surface acoustic wave resonator 1604 formed over two unit sections includes a parallel kite resonator to be formed in the first unit section and a parallel kite resonator to be formed in the second unit section. The two surface acoustic wave resonators are synthesized (the aperture length or the logarithm is doubled), and the single surface acoustic wave resonator 1604 is substituted.
In the case of the surface acoustic wave filter having such a structure, the resonance frequency of the series surface acoustic wave resonator and the anti-resonance frequency of the parallel surface acoustic wave resonator form this frequency band. A frequency characteristic having a sharp high attenuation region (notch) at the anti-resonance frequency of the surface acoustic wave resonator and the resonance frequency of the parallel surface acoustic wave resonator can be obtained.
[0007]
FIG. 24 is a diagram illustrating frequency characteristics of the ladder-type surface acoustic wave filter illustrated in FIG. As can be seen from this frequency characteristic, it is easy to provide a sharp high attenuation region in the vicinity of the band in the ladder-type surface acoustic wave filter, but it is difficult to provide a high attenuation region over a wide frequency range. There is a disadvantage that the frequency characteristics are not good. In order to improve the out-of-band characteristics, there is a method of adding an inductance component to the resonators arranged in parallel by a bonding wire or the like. However, the addition of the inductance component by the bonding wire is greatly restricted by the envelope on which the element is mounted, and it goes against the miniaturization that has a strong demand in the market.
[0008]
In cellular phone systems and the like, dielectric filters and LC filters are often used. In such a case, unbalanced input / output is required as a filter specification for reasons of design of an amplifier connected to the filter input / output. It was common. Ladder type filters are used with unbalanced input / output, but recently, with the development of RF band ICs, the demand for filters used with balanced input / output is increasing.
[0009]
As a filter used for balanced input / output, there is a lattice type filter in which impedance elements are arranged in a symmetrical lattice type. FIG. 25 is a diagram schematically showing an example of the structure of such a lattice type surface acoustic wave filter, in which surface acoustic wave resonators 1801 and 1802 as impedance elements are connected in a symmetric lattice type.
[0010]
FIG. 26 is a diagram schematically showing an example of the structure of a surface acoustic wave resonator used as an impedance element constituting the lattice filter illustrated in FIG.
The lattice filter can obtain a high attenuation over a wide range outside the band, and can realize a filter with a small in-band loss.
However, when a mobile communication filter is configured using a symmetric lattice filter having such a surface acoustic wave resonator as a constituent element, the realizable pass bandwidth is the resonance frequency fr of the surface acoustic wave resonator to be used. It is determined by the difference from the antiresonance frequency far. Therefore, there is a problem that the degree of freedom in setting the frequency characteristics is small depending on the electromechanical coupling coefficient of the piezoelectric substrate constituting the surface acoustic wave resonator. In particular, the bandwidth of a system used in a mobile phone or the like tends to increase as the line capacity increases, and since it is portable, it is necessary to reduce the loss to reduce power consumption. In the lattice type filter, it is strongly desired to widen the pass band in order to cope with various mobile communication applications.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide a surface acoustic wave filter having a low-loss band characteristic over a wide frequency band and a good out-of-band characteristic.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a method for forming a pass frequency band that has a low-loss band characteristic over a wide frequency band and also has a good out-of-band characteristic.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The surface acoustic wave filter according to the present invention is a surface acoustic wave filter in which impedance elements are arranged in a symmetrical lattice pattern between a plurality of input / output terminals, between the first input terminal and the first output terminal and 2 is inserted between the second input terminal and the second output terminal, and within a predetermined frequency band.
fr1<Far1<FrThree<FarThree
A first impedance element including a surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies fr and anti-resonance frequencies far, and between the first input terminal and the second output terminal and the second input Between the terminal and the first output terminal, and within the frequency band
fr2<Far2<FrFour<FarFour
And almost
fr2= Far1, FrFour= FarThree
And a second impedance element including a surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies fr and anti-resonance frequencies far.
[0014]
The surface acoustic wave filter of the present invention is a surface acoustic wave filter in which impedance elements having resonance frequencies and anti-resonance frequencies alternately appearing in a predetermined frequency band between a plurality of input / output terminals are arranged in a symmetrical lattice type. A first impedance element including a surface acoustic wave resonator having an anti-resonance frequency at the first frequency and the second frequency, and an elasticity having a resonance point at the first frequency and the second frequency. And a second impedance element including a surface wave resonator.
[0015]
The surface acoustic wave filter of the present invention includes a first input terminal, a second input terminal, a first output terminal, a second output terminal, and a first input terminal and a first output terminal. And a first impedance element including a surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies interposed between the second input terminal and the second output terminal, and a first input terminal A plurality of portions that are inserted between the second output terminal and between the second input terminal and the first output terminal and that form a pass frequency band corresponding to the plurality of anti-resonance frequencies of the first impedance element. And a second impedance element including a surface acoustic wave resonator having a resonance frequency of.
[0016]
These impedance elements constituting the surface acoustic wave filter of the present invention may form an impedance hand by inductance or capacitance in addition to the surface acoustic wave resonator.
[0017]
Further, a composite mode surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies may be used as the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention. The composite mode surface acoustic wave resonator may use a transverse composite mode or a longitudinal composite mode.
[0018]
Further, as the surface acoustic wave resonator of the transverse composite mode or the longitudinal composite mode, for example, a surface acoustic wave resonator having comb-like electrodes arranged in a plurality of stages substantially perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction is used. Alternatively, a surface acoustic wave resonator having comb-like electrodes arranged in a plurality of stages in a direction substantially parallel to the surface acoustic wave propagation direction may be used (longitudinal composite mode).
[0019]
In addition, a surface acoustic wave resonator including a comb-like electrode pair having a region partially meshed with a partial region of the opening may be used, and further, substantially parallel to the propagation direction of the surface acoustic wave. A surface acoustic wave resonator having a pair of comb-like electrodes arranged in plural directions and at least two pairs connected in parallel to each other may be used.
[0020]
A method of forming a pass frequency band according to the present invention includes a surface acoustic wave filter in which impedance elements having a resonance frequency and an anti-resonance frequency alternately appearing in a predetermined frequency band between a plurality of input / output terminals are arranged in a symmetrical lattice type. A plurality of anti-resonance frequencies of a first impedance element including a surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies; A plurality of resonance frequencies of the second impedance element including a surface acoustic wave resonator having a plurality of different resonance frequencies and anti-resonance frequencies are substantially matched.
[0021]
That is, the present invention provides a plurality of resonance frequencies fr in a symmetric grating type surface acoustic wave filter.iAnd anti-resonance frequency fariThe impedance elements having the above are combined.
[0022]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a surface acoustic wave filter 100 of the present invention.
[0023]
A first impedance having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies between the first input terminal 101a and the first output terminal 102a and between the second input terminal 101b and the second output terminal 102b. An element 103 is inserted and is different from the first impedance element between the first input terminal 101a and the second output terminal 102b and between the second input terminal 101b and the first output terminal 102a. A second impedance element 104 having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies is inserted to form a symmetrical lattice type surface acoustic wave filter. The configuration of the surface acoustic wave filter of the present invention illustrated in FIG. 1 is an example, and a specific configuration such as the arrangement of impedance elements may be designed as necessary. A configuration equivalent to the surface acoustic wave filter illustrated in FIG. 1 is illustrated in FIG.
[0024]
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the frequency characteristics of the first impedance element 103, and FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the frequency characteristics of the second impedance element 104. In FIG.
The first impedance element 103 is an impedance element in which a plurality of resonance frequencies fr and anti-resonance frequencies far appear alternately in a predetermined frequency band, that is, fr1 <far1 <fr3 <far3. Yes.
In the second impedance element 104, a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies different from those of the first impedance element appear alternately in this frequency band, that is, fr2 <far2 <fr4 <far4. Such an impedance element is used.
[0025]
The relationship between the resonance frequency and the antiresonance frequency of the first impedance element 103 and the second impedance element 104 is adjusted so as to satisfy fr1 <fr2 <fr3 <fr4. More preferably, the resonance frequency of the second impedance element 104 substantially matches the anti-resonance frequency of the first impedance element 103. That is, the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the first and second impedance elements can be adjusted so that the anti-resonance frequency far1 and the resonance frequency fr2 and the anti-resonance frequency far3 and the resonance frequency fr4 substantially coincide with each other. It is preferable (see FIG. 5).
[0026]
Here, the description has been made so that the resonance frequency of the second impedance element 104 and the anti-resonance frequency of the first impedance element 103 are matched, but the resonance frequency of the first impedance element 103 and the second impedance element are the same. Even if the anti-resonance frequency 104 is made to coincide, the same is true.
[0027]
As such an impedance element, a surface acoustic wave resonator may be used, and a resistance R, an inductance L, and a capacitance C may be added to the surface acoustic wave resonator (necessarily R). , L, and C components are included).
[0028]
The resonance frequency and antiresonance frequency of the first impedance element and the second impedance element are based on the above-described resistance R, inductance L, capacitance C, etc. in addition to using the resonance frequency and antiresonance frequency of the surface acoustic wave resonator. The formed resonance frequency and anti-resonance frequency may be used. That is, the resonance frequency and antiresonance frequency of the impedance element of the surface acoustic wave filter of the present invention are not limited to the resonance frequency and antiresonance frequency of the surface acoustic wave resonator, and the impedance element has a plurality of resonance frequencies and antiresonance frequencies. If you do.
[0029]
As the surface acoustic wave resonator, a composite mode surface acoustic wave resonator may be used. The composite mode may be a vertical composite mode or a horizontal composite mode. By changing the film thickness, logarithm, arrangement, pitch, and the like of the comb-like electrodes of the surface acoustic wave resonator, the resonance frequency and antiresonance frequency of the surface acoustic wave resonator can be adjusted.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 6 is a diagram showing an example of an electrode pattern of the composite mode surface acoustic wave resonator 600 constituting the surface acoustic wave filter of the present invention. In the surface acoustic wave resonator 600, two pairs of comb-shaped electrodes (hereinafter referred to as IDTs) 602 disposed so as to face each other are formed in a region sandwiched between two reflectors 601. A surface acoustic wave confined in a cavity formed by reflectors disposed on both sides of two pairs of IDTs has a plurality of modes having symmetric and semi-symmetric particle displacement distributions. FIG. 7 is a diagram schematically showing the particle displacement distribution in the AB direction of such a longitudinal mode surface acoustic wave resonator, taking a low-order two-mode as an example. In FIG. 7, (a) shows a symmetric mode (first order), and (b) shows an antisymmetric mode (second order).
[0031]
Such a surface acoustic wave resonator can have frequency characteristics having a plurality of resonance points. The IDT film thickness, logarithm, aperture length, IDT distance, IDT pitch, reflector pitch, and the like are changed to adjust a plurality of resonance frequencies and to match the impedance of an external circuit.
[0032]
8 and 9 are diagrams showing frequency characteristics of such a surface acoustic wave resonator. Hereinafter, the surface acoustic wave resonator shown in FIG. 8 is used as a first surface acoustic wave resonator (first impedance element), and the surface acoustic wave resonator shown in FIG. 9 is used as a second surface acoustic wave resonator (second impedance). Element).
[0033]
Resonant frequencies (resonance points) fr1, 801, fr3, and 803 of the first surface acoustic wave resonator illustrated in FIG. 8 are the frequencies indicated as (1) and (3) on the upper side of the figure. The resonance frequencies (resonance points) fr2, 802 and fr4, 804 of the second impedance element shown are frequencies indicated by (2), (4) on the upper side of the figure. The resonance frequencies of the first surface acoustic wave resonator and the second surface acoustic wave resonator satisfy fr1 <fr2 <fr3 <fr4 within the illustrated frequency band. Further, in both the first surface acoustic wave resonator and the second surface acoustic wave resonator, a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies appear alternately on the frequency.
[0034]
FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of a surface acoustic wave filter 900 having a symmetric grating type configuration according to the present invention.
The surface acoustic wave filter 900 includes a first surface acoustic wave resonator 901 having the frequency characteristics illustrated in FIG. 8 and a second surface acoustic wave resonator 902 having the frequency characteristics illustrated in FIG. Connected to the mold.
[0035]
That is, the first surface acoustic wave resonator 901 is inserted between the first input terminal 903a and the first output terminal 904a and between the second input terminal 903b and the second output terminal 904b, A second surface acoustic wave resonator 902 is inserted between the first input terminal 903a and the second output terminal 904b and between the second input terminal 903b and the first output terminal 904a. Although two types of surface acoustic wave resonators having a plurality of resonance points and antiresonance points are used here, the resonance points of the first surface acoustic wave resonator 901 and the second surface acoustic wave resonator 902 are frequencies. It is set to appear alternately above.
[0036]
FIG. 11 is a diagram illustrating frequency characteristics of the surface acoustic wave filter 900 illustrated in FIG. Thus, in the surface acoustic wave filter of the present invention, a wide passband can be obtained corresponding to a plurality of resonance points of the composite mode surface acoustic wave resonator. In addition, by forming a lattice-type surface acoustic wave filter by combining impedance elements having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies, the degree of freedom in forming a pass frequency band can be increased compared to a conventional lattice-type surface acoustic wave filter. Also, the frequency characteristics outside the band, which was a problem of the ladder type surface acoustic wave filter, are greatly improved. Further, since the insertion loss is small, the power consumption is small and it can be applied to a portable system such as mobile communication.
[0037]
FIG. 12 is a diagram showing another example of the electrode pattern of the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention. This surface acoustic wave resonator 1200 is a transverse mode coupled surface acoustic wave resonator in which two stages of IDTs 1201 are arranged in parallel substantially perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic wave. 1202 is a reflector.
FIG. 13 is a diagram schematically showing the particle displacement distribution in the CD direction in the low-order mode of such a transverse mode coupled surface acoustic wave resonator. In FIG. 13, (a) shows a symmetric mode and (b) shows an antisymmetric mode. That is, there are symmetric and antisymmetric modes in a direction perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic wave.
As described above, the resonance frequency is adjusted by changing the IDT film thickness, logarithm, aperture length, IDT distance, IDT pitch, reflector pitch, etc., and matching with the impedance of the external circuit is performed. do it. A symmetric lattice type surface acoustic wave filter as illustrated in FIGS. 1, 2, and 10 may be configured using a transverse mode coupled surface acoustic wave resonator illustrated in FIG.
[0038]
14 to 20 are diagrams schematically showing another example of the electrode pattern of the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention.
[0039]
FIG. 14 is a diagram schematically showing another example of the electrode pattern of the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention. The surface acoustic wave resonator 1200b is a 1-port surface acoustic wave resonator having an IDT 1201b and a reflector 1202b disposed so as to sandwich the IDT 1201b from both sides. Then, by adjusting the opening length as described above, it is possible to combine the first and third transverse modes as shown in FIG. 15 in terms of the particle displacement distribution in the CD direction.
FIG. 16 is a diagram showing the frequency characteristics of the surface acoustic wave resonator 1201b at this time, and it can be seen that two resonance points fr1 and fr3 appear.
[0040]
FIG. 17 is a diagram schematically showing still another example of the electrode pattern of the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention. The surface acoustic wave resonator 1200c is a one-port surface acoustic wave resonator having an IDT 1201c and a reflector 1202c disposed so as to sandwich the IDT 1201c from both sides. In the IDT 1201c, some of the comb-like electrodes have an electrode length that is a half of the opening length. The part to be used is a surface acoustic wave excitation part. That is, the IDT 1201c has a partially meshed region that excites a surface acoustic wave in a partial region of the opening. Of the electrodes constituting IDT 1201c, the oppositely meshed portions are portions that excite surface acoustic waves, and the portions that excite the surface acoustic waves are openings (regions between the bus bars of a pair of IDTs). It is a partial area. By providing such an IDT 1201c, the surface acoustic wave resonator 1200c can couple two primary and secondary transverse modes as shown in FIG. 18 in terms of the particle displacement distribution in the CD direction.
Also in this case, a frequency characteristic having two resonance points as exemplified in FIG. 16 can be obtained. Therefore, the surface acoustic wave filter of the present invention can be configured even if such a surface acoustic wave resonator is used.
[0041]
FIG. 19 is a diagram schematically showing still another example of the electrode pattern of the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention. This surface acoustic wave resonator 1200d uses longitudinal mode coupling, and includes two IDTs 1201d and a reflector 1202d disposed between the two IDTs 1201d and sandwiching them from both sides. Two pairs of IDTs 1201d are connected in parallel. Three or more IDTs may be provided. In that case, at least two pairs of IDTs 1201d may be connected. Also. The arrangement position of the IDT may be adjusted.
[0042]
FIG. 20 is a diagram schematically showing the particle displacement distribution in the AB direction of the surface acoustic wave resonator 1200d illustrated in FIG. Thus, by combining the first and third longitudinal modes, the frequency characteristic having two resonance points as illustrated in FIG. 16 can be obtained. Therefore, the surface acoustic wave filter of the present invention can be configured even if such a surface acoustic wave resonator is used.
[0043]
In the example of FIG. 19, the reflector is inserted between the IDTs, but the floating electrode may be formed between a plurality of IDTs or inside one IDT.
[0044]
Although the example of the surface acoustic wave resonator that can constitute the surface acoustic wave filter of the present invention has been described above, the surface acoustic wave filter of the present invention may be, for example, FIG. 6, FIG. 12, FIG. 14, FIG. In addition to the surface acoustic wave resonator having the electrode pattern as exemplified in FIG. 19, a longitudinal mode, a transverse mode, or a surface acoustic wave resonator using a combination mode of these may be used.
[0045]
Although an example in which only a surface acoustic wave resonator is used as an impedance element constituting a symmetric lattice type surface acoustic wave filter has been described here, the surface acoustic wave filter is configured together with a resistor R, an inductance L, a capacitance C and the like as described above. You may make it do. For example, even when a resistance R, an inductance L, a capacitance C, and the like are attached due to wiring on a piezoelectric substrate, each impedance element has a plurality of resonance frequencies (resonance points) as described above. If the anti-resonance frequency (anti-resonance point) exists, the surface acoustic wave filter of the present invention can be configured by adjusting the resonance frequency and anti-resonance frequency of the surface acoustic wave resonator.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the surface acoustic wave filter of the present invention, a wide pass band can be obtained corresponding to a plurality of resonance points of the composite mode surface acoustic wave resonator. That is, by combining impedance elements having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies, it is possible to obtain band characteristics with low loss over a wide frequency band. In addition, a pass frequency band can be formed without impairing the out-of-band characteristics like a ladder type surface acoustic wave filter.
[0047]
Furthermore, since the insertion loss is small, the power consumption is small, and it can be applied to portable systems such as mobile communication. Therefore, by applying to a mobile communication system such as a mobile phone, the pass frequency band can be expanded and the line capacity can be increased.
[0048]
Further, according to the method for forming a pass frequency band of the present invention, by combining a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies, the pass frequency band has low loss band characteristics over a wide frequency band and good out-of-band characteristics. Can be formed.
[0049]
Further, by forming a lattice-type surface acoustic wave filter by combining impedance elements having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies, it is possible to increase the degree of freedom in forming the pass frequency band as compared with the conventional case.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a surface acoustic wave filter of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a surface acoustic wave filter according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating frequency characteristics of a first impedance element.
FIG. 4 is a diagram schematically showing frequency characteristics of a second impedance element.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a relationship between frequency characteristics of first and second impedance elements.
FIG. 6 is a diagram showing an example of an electrode pattern of a surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a particle displacement distribution in the AB direction of a surface acoustic wave resonator in a longitudinal mode.
FIG. 8 is a diagram illustrating frequency characteristics of a first surface acoustic wave resonator.
FIG. 9 is a diagram illustrating frequency characteristics of a second surface acoustic wave resonator.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a surface acoustic wave filter having a symmetrical lattice type configuration according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing frequency characteristics of the surface acoustic wave filter of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing another example of the electrode pattern of the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention.
FIG. 13 is a diagram schematically showing a particle displacement distribution in a CD direction of a surface acoustic wave resonator in a transverse mode.
FIG. 14 is a diagram schematically showing another example of an electrode pattern of a surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention.
15 is a diagram schematically showing a particle displacement distribution in the CD direction of the surface acoustic wave resonator shown in FIG.
FIG. 16 is a diagram schematically showing frequency characteristics of the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention.
FIG. 17 is a diagram schematically showing still another example of the electrode pattern of the surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention.
18 is a diagram schematically showing a particle displacement distribution in a CD direction of the surface acoustic wave resonator shown in FIG.
FIG. 19 is a diagram schematically showing another example of an electrode pattern of a surface acoustic wave resonator constituting the surface acoustic wave filter of the present invention.
20 is a diagram schematically showing a particle displacement distribution in the AB direction of the surface acoustic wave resonator shown in FIG. 19;
FIG. 21 is a diagram schematically showing an example of a structure in which two filters of a two-port surface acoustic wave resonator type filter are continuously connected.
22 is a diagram showing frequency characteristics of the surface acoustic wave resonator type filter exemplified in FIG. 21;
FIG. 23 is a diagram schematically showing a configuration of a ladder-type surface acoustic wave filter.
24 is a diagram showing frequency characteristics of the ladder-type surface acoustic wave filter exemplified in FIG. 23;
FIG. 25 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a lattice type surface acoustic wave filter.
26 is a diagram schematically showing an example of the structure of a surface acoustic wave resonator that constitutes the lattice type surface acoustic wave filter illustrated in FIG. 25;
[Explanation of symbols]
100: surface acoustic wave filter, 101a: first input terminal
101b: second input terminal, 102a: first output terminal
102b: second output terminal, 103: first impedance element
104 …… Second impedance element
600 …… Composite mode surface acoustic wave resonator, 601 …… Reflector
602 …… IDT
801 …… Resonance frequency fr1, 802 …… Resonance frequency fr2
803 …… Resonance frequency fr3, 804 …… Resonance frequency fr4
900: surface acoustic wave filter, 901: first surface acoustic wave resonator
902: second surface acoustic wave resonator, 903a: first input terminal
903b: second input terminal, 904a: first output terminal
904b ...... Second output terminal
1200 …… Composite mode surface acoustic wave resonator, 1201 …… IDT
1202 …… Reflector
1200b, 1200c, 1200d... Composite mode surface acoustic wave resonator
1201b, 1201c, 1201d ...... IDT
1202b, 1202c, 1202d .... Reflector

Claims (10)

複数の入出力端子間にインピーダンス素子を対称格子型に配設した弾性表面波フィルタであって、
第1の入力端子と第1の出力端子との間および第2の入力端子と第2の出力端子との間に間挿され、所定の周波数帯域内に
fr1<far1 <fr3<far3
となるような複数の共振周波数fr と反共振周波数farとを有する複合モード弾性表面波共振子を含む第1のインピーダンス素子と、
第1の入力端子と第2の出力端子との間および第2の入力端子と第1の出力端子との間に間挿され、前記周波数帯域内に
fr2<far2 <fr4<far4
となるとともに、ほぼ
fr2=far1 、fr4=far3
となるような複数の共振周波数fr と反共振周波数farとを有する複合モード弾性表面波共振子を含む第2のインピーダンス素子とを具備したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
A surface acoustic wave filter in which impedance elements are arranged in a symmetrical lattice pattern between a plurality of input / output terminals,
It is inserted between the first input terminal and the first output terminal and between the second input terminal and the second output terminal, and fr1 <far1 <fr3 <far3 within a predetermined frequency band.
A first impedance element including a composite mode surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies fr and anti-resonance frequencies far such that
It is inserted between the first input terminal and the second output terminal and between the second input terminal and the first output terminal, and fr2 <far2 <fr4 <far4 within the frequency band.
And fr2 = far1 and fr4 = far3
A surface acoustic wave filter comprising: a second impedance element including a composite mode surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies fr and anti-resonance frequencies far.
複数の入出力端子間に所定の周波数帯域内に交互に現れる共振周波数と反共振周波数とを有するインピーダンス素子を対称格子型に配設した弾性表面波フィルタであって、
第1の周波数と第2の周波数とに反共振周波数を有する複合モード弾性表面波共振子を含む第1のインピーダンス素子と、
第1の周波数と第2の周波数とに共振点を有する複合モード弾性表面波共振子を含む第2のインピーダンス素子とを具備したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
A surface acoustic wave filter in which impedance elements having a resonance frequency and an anti-resonance frequency alternately appearing in a predetermined frequency band between a plurality of input / output terminals are arranged in a symmetric lattice type,
A first impedance element including a composite mode surface acoustic wave resonator having anti-resonance frequencies at a first frequency and a second frequency;
A surface acoustic wave filter comprising: a second impedance element including a composite mode surface acoustic wave resonator having resonance points at a first frequency and a second frequency.
第1の入力端子および第2の入力端子と、
第1の出力端子および第2の出力端子と、第1の入力端子と第1の出力端子との間および第2の入力端子と第2の出力端子との間に間挿され、複数の共振周波数および反共振周波数を有する複合モード弾性表面波共振子を含む第1のインピーダンス素子と、
第1の入力端子と第2の出力端子との間および第2の入力端子と第1の出力端子との間に間挿され、第1のインピーダンス素子の複数の反共振周波数と対応して通過周波数帯域を形成する複数の共振周波数を有する複合モード弾性表面波共振子を含む第2のインピーダンス素子とを具備したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
A first input terminal and a second input terminal;
A plurality of resonances are inserted between the first output terminal and the second output terminal, between the first input terminal and the first output terminal, and between the second input terminal and the second output terminal. A first impedance element including a composite mode surface acoustic wave resonator having a frequency and an anti-resonance frequency;
Inserted between the first input terminal and the second output terminal and between the second input terminal and the first output terminal, and passes in correspondence with the plurality of anti-resonance frequencies of the first impedance element. A surface acoustic wave filter comprising: a second impedance element including a composite mode surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies forming a frequency band.
前記弾性表面波共振子は横複合モードを用いた複合モード弾性表面波共振子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。  4. The surface acoustic wave filter according to claim 1, wherein the surface acoustic wave resonator is a composite mode surface acoustic wave resonator using a transverse composite mode. 前記弾性表面波共振子は縦複合モードを用いた複合モード弾性表面波共振子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。  4. The surface acoustic wave filter according to claim 1, wherein the surface acoustic wave resonator is a composite mode surface acoustic wave resonator using a longitudinal composite mode. 前記弾性表面波共振子は弾性表面波伝搬方向に対しほぼ垂直方向に複数対配設した櫛歯状電極を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。  4. The surface acoustic wave filter according to claim 1, wherein the surface acoustic wave resonator includes a plurality of comb-like electrodes arranged in a direction substantially perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction. 前記弾性表面波共振子は弾性表面波伝搬方向に対しほぼ平行な方向に複数対配設した櫛歯状電極を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。  4. The surface acoustic wave filter according to claim 1, wherein the surface acoustic wave resonator includes a plurality of comb-like electrodes arranged in a direction substantially parallel to the surface acoustic wave propagation direction. . 前記弾性表面波共振子は、開口部の一部領域で部分的に噛合した領域を有する櫛歯状電極対を具備したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。  4. The surface acoustic wave according to claim 1, wherein the surface acoustic wave resonator includes a comb-like electrode pair having a region partially meshed with a partial region of the opening. 5. filter. 前記弾性表面波共振子は、弾性表面波の伝搬方向に対しほぼ平行な方向に複数対配設されるとともに少なくとも2対は互いに並列に接続された櫛歯状電極対を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の弾性表面波フィルタ。  The surface acoustic wave resonator includes a plurality of pairs arranged in a direction substantially parallel to the propagation direction of the surface acoustic wave, and at least two pairs of comb-like electrode pairs connected in parallel to each other. The surface acoustic wave filter according to claim 1. 複数の入出力端子間に、所定の周波数帯域内に交互に現れる共振周波数と反共振周波数とを有するインピーダンス素子を対称格子型に配設した弾性表面波フィルタにおける通過周波数帯域の形成方法であって、
複数の共振周波数と反共振周波数とを有する複合モード弾性表面波共振子を備えた第1のインピーダンス素子の複数の反共振周波数と、第1のインピーダンス素子とは異なる複数の共振周波数と反共振周波数とを有する複合モード弾性表面波共振子を備えた第2のインピーダンス素子の複数の共振周波数とをほぼ一致させることを特徴とする通過周波数帯域の形成方法。
A method for forming a pass frequency band in a surface acoustic wave filter in which impedance elements having a resonance frequency and an anti-resonance frequency that alternately appear in a predetermined frequency band are arranged in a symmetrical lattice type between a plurality of input / output terminals. ,
A plurality of anti-resonance frequencies of the first impedance element including a composite mode surface acoustic wave resonator having a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies, and a plurality of resonance frequencies and anti-resonance frequencies different from the first impedance element A method for forming a pass frequency band, characterized in that a plurality of resonance frequencies of a second impedance element having a composite mode surface acoustic wave resonator having the same are substantially matched.
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