JP4817875B2 - Duplexer and communication device - Google Patents
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Description
本発明は、携帯電話等の移動体通信機器を始めとする通信装置に分波器として使用される弾性表面波素子に関し、電気特性を改善しつつ小型化が可能な弾性表面波素子及びそれを分波器として用いた通信装置に関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave element used as a duplexer in a communication device such as a mobile communication device such as a mobile phone, and to a surface acoustic wave element that can be miniaturized while improving electrical characteristics. The present invention relates to a communication device used as a duplexer.
近年、電波を利用する電子機器のフィルタ,遅延線,発振器等の構成素子として多くの弾性表面波素子が用いられている。特に、小型・軽量でかつフィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波素子は、移動体通信分野において、携帯端末装置のRF段及びIF段のフィルタとして多用されるようになって来ており、低損失であること、通過帯域外に高い減衰特性を有すること、かつ広い通過帯域幅を有することが要求されている。 In recent years, many surface acoustic wave elements have been used as constituent elements such as filters, delay lines, and oscillators of electronic devices that use radio waves. In particular, surface acoustic wave elements that are small and lightweight and have high steep cut-off performance as filters have come to be widely used as RF stage and IF stage filters for mobile terminal devices in the field of mobile communication. It is required to have low loss, to have high attenuation characteristics outside the passband, and to have a wide passband width.
また、弾性表面波素子はアンテナ直下の回路である分波器としても多用されるようになって来ており、送信帯域における挿入損失が小さなことが要求され、送信側と受信側とのアイソレーションの高いことも要求されている。このような市場の要求に対し、分波器の特性を改善することが移動体通信分野における、携帯端末装置の品質向上につながるため、分波器の電極構造は各々変更して対応させる必要がある。 In addition, surface acoustic wave elements are also frequently used as a duplexer, which is a circuit directly under the antenna, and it is required that the insertion loss in the transmission band is small, and isolation between the transmission side and the reception side is required. Is also required to be high. In response to such market demands, improving the characteristics of the duplexer leads to an improvement in the quality of the mobile terminal device in the mobile communication field. Therefore, it is necessary to change the electrode structure of the duplexer. is there.
図8、図9は、送信帯域と受信帯域とをそれぞれ通過させる分波器のフィルタとして、弾性表面波素子を用いた場合の通過特性を示すグラフである。この例では、送信帯域の周波数よりも、受信帯域の周波数のほうが高くなっている。 8 and 9 are graphs showing pass characteristics when a surface acoustic wave element is used as a filter of a duplexer that passes the transmission band and the reception band, respectively. In this example, the frequency of the reception band is higher than the frequency of the transmission band.
弾性表面波素子の通過帯域における減衰量を、「挿入損失」または単に「損失」という。また、通過帯域外の信号の減衰特性を「減衰特性」という。送信回路の信号が受信回路へ漏洩する量を「アイソレーション」という。 The amount of attenuation in the passband of the surface acoustic wave element is referred to as “insertion loss” or simply “loss”. Further, the attenuation characteristic of a signal outside the passband is referred to as “attenuation characteristic”. The amount that the signal of the transmission circuit leaks to the reception circuit is called “isolation”.
また、分波器に用いる弾性表面波素子の1種には、圧電基板上に複数個の弾性表面波共振子を配設し、弾性表面波共振子を信号線に対して直列及び並列に、全体として梯子状に接続したラダー型弾性表面波フィルタが知られている。 In addition, in one type of surface acoustic wave element used for the duplexer, a plurality of surface acoustic wave resonators are disposed on a piezoelectric substrate, and the surface acoustic wave resonators are connected in series and in parallel to the signal line. A ladder-type surface acoustic wave filter connected in a ladder shape as a whole is known.
このラダー型弾性表面波フィルタは小型であるとともに低損失であり、急峻な減衰特性のフィルタが実現できるため、携帯電話等の分波器の送信用及び受信用の弾性表面波フィルタとして広く使用され始めている。 This ladder type surface acoustic wave filter is small in size and low in loss, and can realize a filter with steep attenuation characteristics. Therefore, it is widely used as a surface acoustic wave filter for transmitting and receiving a duplexer such as a cellular phone. I'm starting.
これまで、分波器として弾性表面波素子を使用する場合には、弾性表面波素子の作製プロセスの精度を改善する目的で、弾性表面波共振子の電極指のピッチ(周期)Pに対する櫛歯状電極の電極指幅Lの比(L/P)を0.5より大きな値にすることが検討されていた(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, when a surface acoustic wave element is used as a branching filter, the comb teeth with respect to the pitch (period) P of electrode fingers of the surface acoustic wave resonator are used for the purpose of improving the accuracy of the fabrication process of the surface acoustic wave element. It has been studied to set the electrode finger width L ratio (L / P) to a value larger than 0.5 (for example, see Patent Document 1).
また一方で、良好な急峻遮断性能を得るためには、弾性表面波共振子の電極指のピッチPに対する櫛歯状電極の電極指幅Lの比(L/P)を0.5より小さな比にすることがよいとされていた(例えば、特許文献2を参照)。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、前記L/Pを0.5より大きな値にすることにより、電極指のピッチPが一定であれば、電極指幅Lが広くなるので、電極指間隔(P−L)が狭くなり、これにより弾性表面波共振子の静電容量が増大してしまい、その結果、弾性表面波素子の挿入損失が増大してしまう。
However, in the technique disclosed in
分波器の送信用ラダー型弾性表面波素子には送信周波数帯での低損失化が求められていることから、この特許文献1に開示された技術では、損失の多い分波器となってしまうという問題点があった。
Since the transmission ladder type surface acoustic wave element of the duplexer is required to reduce the loss in the transmission frequency band, the technique disclosed in
また、特許文献2に開示された技術では、前記L/Pを0.5より小さな値にすることにより、電極指幅Lが狭くなるので、電極指間隔(P−L)が広くなり、これにより弾性表面波共振子の静電容量が減少してしまい、その結果、弾性表面波素子の通過帯域外の減衰量つまりアイソレーションが小さくなってしまう。
Further, in the technique disclosed in
分波器の受信用ラダー型弾性表面波素子では、高アイソレーション特性を実現するために、送信周波数帯での減衰特性の向上が不可欠であることから、この特許文献2に開示された技術では、アイソレーション特性の悪い分波器となってしまうという問題点があった。 In the receiving ladder type surface acoustic wave element of the duplexer, in order to achieve high isolation characteristics, it is essential to improve the attenuation characteristics in the transmission frequency band. There is a problem that the duplexer has poor isolation characteristics.
なお、弾性表面波素子の挿入損失を低損失なものにし、及び減衰特性を急峻なものにするには、弾性表面波共振子の電極指の対数や電極指交差幅を増加すれば調整できることが一般的に知られている。しかし、電極指の対数や電極指交差幅が増加するのに伴い、弾性表面波共振子のサイズが大型化してしまうことから、小型化を図るという市場の要求を満足できなくなってしまうという問題点があった。 In order to make the insertion loss of the surface acoustic wave element low and make the attenuation characteristic steep, it can be adjusted by increasing the number of electrode fingers of the surface acoustic wave resonator or the electrode finger crossing width. Generally known. However, as the number of electrode fingers and the crossing width of electrode fingers increase, the size of the surface acoustic wave resonator increases, which makes it impossible to satisfy the market demand for miniaturization. was there.
本発明は以上のような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化を図りつつ、低損失で高減衰な弾性表面波素子及びこの弾性表面波素子を用いた分波器並びに通信装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above-described problems in the prior art, and an object of the present invention is to achieve a surface acoustic wave element having a low loss and a high attenuation while achieving downsizing, and the surface acoustic wave element. It is another object of the present invention to provide a duplexer and a communication device.
本発明の弾性表面波素子は、1又は複数の圧電基板の主面上に形成された弾性表面波素子であって、送信側信号線に対して直列接続された1又は複数の送信用弾性表面波共振子と、送信側信号線に対して並列接続された1又は複数の送信用弾性表面波共振子とを含む送信用ラダー型弾性表面波素子と、受信側信号線に対して直列接続された1又は複数の受信用弾性表面波共振子と、受信側信号線に対して並列接続された1又は複数の受信用弾性表面波共振子とを含む受信用ラダー型弾性表面波素子とを含み、少なくとも1つの前記送信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチPTに対する櫛歯状電極の電極指幅LTの比(LT/PT)と、少なくとも1つの前記受信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチPRに対する櫛歯状電極の電極指幅LRの比(LR/PR)とが下記式を満足する。
(LT/PT) < (LR/PR)
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記直列接続された送信用弾性表面波共振子における前記比(LT/PT)と、前記並列接続された受信用弾性表面波共振子における前記比(LR/PR)とが、前記式を満足する。
The surface acoustic wave device according to the present invention is a surface acoustic wave device formed on a main surface of one or a plurality of piezoelectric substrates, and one or a plurality of transmission elastic surfaces connected in series to a transmission-side signal line. A ladder-type surface acoustic wave element for transmission including a wave resonator and one or more surface acoustic wave resonators for transmission connected in parallel to the transmission-side signal line, and connected in series to the reception-side signal line A receiving ladder type surface acoustic wave element including one or more receiving surface acoustic wave resonators and one or more receiving surface acoustic wave resonators connected in parallel to the receiving-side signal line. A ratio (LT / PT) of the electrode finger width LT of the comb-shaped electrode to the pitch PT of the electrode fingers adjacent to each other in the at least one surface acoustic wave resonator for transmission; Comb-shaped electricity in a surface acoustic wave resonator for reception The ratio of the electrode finger width LR of the comb-shaped electrodes to the pitch PR of the adjacent electrode fingers to each other and (LR / PR) satisfies the following equation.
(LT / PT) <(LR / PR)
In the surface acoustic wave device according to the present invention, in the above configuration, the ratio (LT / PT) in the surface acoustic wave resonator for transmission connected in series and the ratio in the surface acoustic wave resonator for reception connected in parallel are combined. (LR / PR) satisfies the above formula.
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、直並列に接続されたすべての送信用弾性表面波共振子における前記比(LT/PT)と、直並列に接続されたすべての受信用弾性表面波共振子における前記比(LR/PR)とが、前記式を満足する。 The surface acoustic wave device according to the present invention has the above-described ratio (LT / PT) in all the surface acoustic wave resonators for transmission connected in series and parallel and all the elastic surfaces for reception connected in series and parallel. The ratio (LR / PR) in the wave resonator satisfies the above equation.
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、送信用ラダー型弾性表面波素子の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子の通過帯域の周波数が高い。 In the surface acoustic wave element of the present invention, in the above configuration, the frequency of the pass band of the ladder-type surface acoustic wave element for reception is higher than the frequency of the pass band of the ladder-type surface acoustic wave element for transmission.
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、電極指のピッチPは、前記送信用弾性表面波共振子と、前記受信用弾性表面波共振子で、ほぼ同等である。 In the surface acoustic wave device according to the present invention, the pitch P of the electrode fingers is substantially equal between the surface acoustic wave resonator for transmission and the surface acoustic wave resonator for reception.
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記少なくとも1つの送信用弾性表面波共振子における前記比(LT/PT)が下記式を満足する。
(LT/PT) < 0.6
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記少なくとも1つの受信用弾性表面波共振子における前記比(LR/PR)が下記式を満足する。
0.6< (LR/PR)
本発明の弾性表面波素子は、上記構成において、前記送信用ラダー型弾性表面波素子と前記受信用ラダー型弾性表面波素子とは、それぞれ異なる圧電基板の主面上に形成されている。
In the surface acoustic wave device of the present invention, in the above configuration, the ratio (LT / PT) in the at least one surface acoustic wave resonator for transmission satisfies the following expression.
(LT / PT) <0.6
In the surface acoustic wave device of the present invention, in the above configuration, the ratio (LR / PR) in the at least one receiving surface acoustic wave resonator satisfies the following expression.
0.6 <(LR / PR)
The surface acoustic wave element according to the present invention is configured such that, in the above configuration, the transmission ladder-type surface acoustic wave element and the reception ladder-type surface acoustic wave element are respectively formed on main surfaces of different piezoelectric substrates.
本発明の分波器は、本発明の弾性表面波素子をフィルタとして用いたものである。 The duplexer of the present invention uses the surface acoustic wave element of the present invention as a filter.
本発明の通信装置は、本発明の分波器を搭載したものである。 The communication device of the present invention is equipped with the duplexer of the present invention.
本発明の弾性表面波素子は、1又は複数の圧電基板の主面上に形成された弾性表面波素子であって、送信側信号線に対して直列接続された1又は複数の送信用弾性表面波共振子と、送信側信号線に対して並列接続された1又は複数の送信用弾性表面波共振子とを含む送信用ラダー型弾性表面波素子と、受信側信号線に対して直列接続された1又は複数の受信用弾性表面波共振子と、受信側信号線に対して並列接続された1又は複数の受信用弾性表面波共振子とを含む受信用ラダー型弾性表面波素子とを含み、少なくとも1つの前記送信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチPTに対する櫛歯状電極の電極指幅LTの比(LT/PT)と、少なくとも1つの前記受信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチPRに対する櫛歯状電極の電極指幅LRの比(LR/PR)とが下記式を満足している。
(LT/PT) < (LR/PR)
この構成の弾性表面波素子によれば、前記式を満足することにより、いずれかの送信用弾性表面波共振子では、電極指幅Lが相対的に狭くなるので、電極指間隔(P−L)が広くなり、これにより弾性表面波共振子の静電容量が減少し、弾性表面波共振子に発生する余分な寄生容量を削減することができる、その結果、送信用ラダー型弾性表面波素子で低損失な特性を得ることができる。
The surface acoustic wave device according to the present invention is a surface acoustic wave device formed on a main surface of one or a plurality of piezoelectric substrates, and one or a plurality of transmission elastic surfaces connected in series to a transmission-side signal line. A ladder-type surface acoustic wave element for transmission including a wave resonator and one or more surface acoustic wave resonators for transmission connected in parallel to the transmission-side signal line, and connected in series to the reception-side signal line A receiving ladder type surface acoustic wave element including one or more receiving surface acoustic wave resonators and one or more receiving surface acoustic wave resonators connected in parallel to the receiving-side signal line. The ratio (LT / PT) of the electrode finger width LT of the comb-shaped electrode to the pitch PT of the adjacent electrode fingers of the comb-shaped electrode in at least one of the surface acoustic wave resonators for transmission; Comb-shaped electricity in a surface acoustic wave resonator for reception The ratio of the electrode finger width LR of the comb-shaped electrodes to the pitch PR of the adjacent electrode fingers to each other and (LR / PR) satisfies the following equation.
(LT / PT) <(LR / PR)
According to the surface acoustic wave device having this configuration, by satisfying the above expression, the electrode finger width L is relatively narrowed in any of the surface acoustic wave resonators for transmission. ) Is widened, thereby reducing the electrostatic capacitance of the surface acoustic wave resonator and reducing the extra parasitic capacitance generated in the surface acoustic wave resonator. As a result, a ladder-type surface acoustic wave device for transmission And low loss characteristics can be obtained.
また、いずれかの受信用弾性表面波共振子では、電極指幅Lが相対的に広くなるので、電極指間隔(P−L)を狭くすることができ、これにより弾性表面波共振子の静電容量を増大させることができ、これにより、受信用ラダー型弾性表面波素子に発生する寄生容量を増加させることができる。この結果、受信用ラダー型弾性表面波素子が高減衰な特性となり、送信帯域で高いアイソレーション特性を得ることができる。 In any of the surface acoustic wave resonators for reception, since the electrode finger width L is relatively wide, the electrode finger interval (P−L) can be narrowed, and thereby the surface acoustic wave resonator can be statically operated. The capacitance can be increased, and thereby the parasitic capacitance generated in the receiving ladder-type surface acoustic wave element can be increased. As a result, the ladder-type surface acoustic wave element for reception has high attenuation characteristics, and high isolation characteristics can be obtained in the transmission band.
また、前記直列接続されたいずれかの送信用弾性表面波共振子における前記比(LT/PT)と、前記並列接続されたいずれかの受信用弾性表面波共振子における前記比(LR/PR)とが、前記式を満足するようにすれば、低挿入損失と高アイソレーションという2つの要求を、容易に満たすことができる。 Further, the ratio (LT / PT) in any one of the surface acoustic wave resonators for transmission connected in series and the ratio (LR / PR) in any one of the surface acoustic wave resonators for reception connected in parallel. However, if the above equation is satisfied, the two requirements of low insertion loss and high isolation can be easily satisfied.
さらに、直並列に接続されたすべての送信用弾性表面波共振子における前記比(LT/PT)と、直並列に接続されたすべての受信用弾性表面波共振子における前記比(LR/PR)とが、前記式を満足するようにすれば、低挿入損失と高アイソレーションという2つの要求を容易に、しかも確実に満たすことができる。 Further, the ratio (LT / PT) in all surface acoustic wave resonators for transmission connected in series and parallel, and the ratio (LR / PR) in all surface acoustic wave resonators for reception connected in series and parallel. However, if the above equation is satisfied, the two requirements of low insertion loss and high isolation can be satisfied easily and reliably.
また、弾性表面波素子を形成するために必要な圧電基板のサイズを大型化することなく、小型の分波器に好適に使用できる弾性表面波素子を得ることができる。 Further, it is possible to obtain a surface acoustic wave element that can be suitably used for a small duplexer without increasing the size of the piezoelectric substrate necessary for forming the surface acoustic wave element.
前記少なくとも1つの送信用弾性表面波共振子における前記比(LT/PT)が下記式を満足することが好ましい。
(LT/PT) < 0.6
この構成によれば、送信用弾性表面波共振子に発生する寄生容量の影響を少なくすることができ、より容易に低損失な特性を得ることができる。したがって、より低損失で高アイソレーション特性の弾性表面波素子を得ることができる。
It is preferable that the ratio (LT / PT) in the at least one surface acoustic wave resonator for transmission satisfies the following formula.
(LT / PT) <0.6
According to this configuration, the influence of the parasitic capacitance generated in the surface acoustic wave resonator for transmission can be reduced, and a low-loss characteristic can be obtained more easily. Therefore, it is possible to obtain a surface acoustic wave device with lower loss and higher isolation characteristics.
前記少なくとも1つの受信用弾性表面波共振子における前記比(LR/PR)が下記式を満足することが好ましい。
0.6< (LR/PR)
この構成によれば、受信用ラダー型弾性表面波素子に発生する帯域外減衰に必要な寄生容量を増加させることができ、より容易に、高減衰な特性を得ることができる。
The ratio (LR / PR) in the at least one receiving surface acoustic wave resonator preferably satisfies the following equation.
0.6 <(LR / PR)
According to this configuration, it is possible to increase the parasitic capacitance necessary for out-of-band attenuation generated in the reception ladder-type surface acoustic wave element, and it is possible to easily obtain high attenuation characteristics.
前記送信用ラダー型弾性表面波素子と前記受信用ラダー型弾性表面波素子とが異なる圧電基板の主面上に形成されているときには、圧電基板の表面を伝搬する弾性表面波(SAW)又は圧電基板中を伝搬するバルク波による送信用ラダー型弾性表面波素子と受信用ラダー型弾性表面波素子との結合をなくすことができるので、よりアイソレーション特性に優れた分波器として好適に使用できる弾性表面波素子とすることが可能となる。 When the transmission ladder-type surface acoustic wave element and the reception ladder-type surface acoustic wave element are formed on the main surfaces of different piezoelectric substrates, the surface acoustic wave (SAW) or piezoelectric that propagates on the surface of the piezoelectric substrate is used. Since it is possible to eliminate the coupling between the transmission ladder-type surface acoustic wave element and the reception ladder-type surface acoustic wave element due to the bulk wave propagating in the substrate, it can be suitably used as a duplexer with more excellent isolation characteristics. A surface acoustic wave element can be obtained.
また、前記本発明の弾性表面波素子を分波器として用いれば、送信信号の減衰が小さくなるので、低消費電力の通信装置を構成することが可能となる。また、通信装置の送信信号が受信信号として戻ることが無くなるので、受信雑音の少ない高品質な通信ができる通信装置を構成することが可能となる。 Further, when the surface acoustic wave element of the present invention is used as a duplexer, the attenuation of the transmission signal is reduced, so that a communication device with low power consumption can be configured. In addition, since the transmission signal of the communication device does not return as a reception signal, it is possible to configure a communication device capable of high-quality communication with little reception noise.
以下、図面を参照しつつ本発明の弾性表面波素子を詳細に説明する。 Hereinafter, the surface acoustic wave device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の弾性表面波素子の一例を示す回路図であり、図2は弾性表面波共振子の櫛歯状電極指のパターン例を示す図である。なお、図2は櫛歯状電極指を模式的に示した図にすぎず、櫛歯状電極指の形状、対数などは、この図に示したものに限定されることはない。 FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a surface acoustic wave element according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a pattern example of comb-like electrode fingers of a surface acoustic wave resonator. Note that FIG. 2 is only a diagram schematically showing the comb-shaped electrode fingers, and the shape and logarithm of the comb-shaped electrode fingers are not limited to those shown in this figure.
図1に示すように、本発明の弾性表面波素子D1は、分波器として使用されるものであり、送信用ラダー型弾性表面波素子T1及び受信用ラダー型弾性表面波素子R2で構成され、好適にはさらに整合線路M1が付加される。 As shown in FIG. 1, the surface acoustic wave element D1 of the present invention is used as a duplexer, and includes a transmission ladder type surface acoustic wave element T1 and a reception ladder type surface acoustic wave element R2. Preferably, a matching line M1 is further added.
以下の例では、送信用ラダー型弾性表面波素子T1の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子R2の通過帯域の周波数のほうが高いものとする。 In the following example, it is assumed that the frequency of the passband of the ladder-type surface acoustic wave element R2 for reception is higher than the frequency of the passband of the ladder-type surface acoustic wave element T1 for transmission.
弾性表面波素子D1の送信入力端子10とアンテナ端子20との間に、複数の弾性表面波共振子S1が直列及び並列に接続され、これにより送信用ラダー型弾性表面波素子T1が構成されている。
A plurality of surface acoustic wave resonators S1 are connected in series and in parallel between the
また、弾性表面波素子D1のアンテナ端子20と受信出力端子30との間にも、複数の弾性表面波共振子S2が直列及び並列に接続された受信用ラダー型弾性表面波素子R2が構成されている。
Also, a reception ladder type surface acoustic wave element R2 in which a plurality of surface acoustic wave resonators S2 are connected in series and in parallel is formed between the
なお、アンテナ端子20と受信用ラダー型弾性表面波素子R2との間に、整合線路M1が付加されている。この整合線路M1は、圧電基板9に形成された電極パターンにより構成される。この整合線路M1は、圧電基板9を実装する筐体、セラミック基板、セラミック積層基板、又は弾性表面波素子D1が実装される基板などに形成してもよい。
A matching line M1 is added between the
なお、整合線路M1に代えて、インダクタンス素子やキャパシタンス素子等のリアクタンス部品を線路の代用として使用しても構わない。 In place of the matching line M1, reactance components such as an inductance element and a capacitance element may be used as a substitute for the line.
弾性表面波共振子S1,S2は、LiTaO3単結晶あるいはLiNbO3単結晶等の圧電基板9の主面上に、図2に示すように、それぞれ一対の櫛歯状電極指を組み合わせて形成されたIDT(Inter Digital Transducer)電極1,3の両側に反射器電極2,4をそれぞれ配置した構成となっている。
The surface acoustic wave resonators S1 and S2 are formed on a main surface of a
ここで、図2に示す、送信用ラダー型弾性表面波素子T1の、弾性表面波共振子S1のIDT電極1の電極指のピッチPTに対する、電極指幅LTの比である線幅比率(LT/PT)が、弾性表面波共振子S1の電気特性を改善するのに重要な設計パラメータとなっている。
Here, in the transmission ladder type surface acoustic wave element T1 shown in FIG. 2, the line width ratio (LT) which is the ratio of the electrode finger width LT to the electrode finger pitch PT of the
また、受信用ラダー型弾性表面波素子R2の、IDT電極3の電極指のピッチPRに対する電極指幅LRの比である線幅比率(LR/PR)も、送信用と同様に、弾性表面波共振子S2の電気特性を改善するのに重要な設計パラメータとなっている。
The line width ratio (LR / PR), which is the ratio of the electrode finger width LR to the electrode finger pitch PR of the
本弾性表面波素子D1の特徴は、送信用ラダー型弾性表面波素子T1のいずれかの弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)を、受信用ラダー型弾性表面波素子R2のいずれかの弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)より小さい、
(LT/PT)<(LR/PR)
という関係にすることにある。
The surface acoustic wave element D1 is characterized in that the line width ratio (LT / PT) of any one of the surface acoustic wave resonators S1 of the transmission ladder type surface acoustic wave element T1 is the same as that of the ladder type surface acoustic wave element R2 for reception. Smaller than the line width ratio (LR / PR) of any one of the surface acoustic wave resonators S2,
(LT / PT) <(LR / PR)
It is in the relationship.
例えば、送信用ラダー型弾性表面波素子T1のうち、送信入力端子10に一番近い弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)を、受信用ラダー型弾性表面波素子R2のうち、受信出力端子30に一番近い弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)より小さくする。
For example, among the transmission ladder type surface acoustic wave element T1, the line width ratio (LT / PT) of the surface acoustic wave resonator S1 closest to the
このように、いずれかの弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)を、いずれかの弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)より小さくすることによって、送信用ラダー型弾性表面波素子T1に発生する余分な寄生容量を削減することができるので、送信用ラダー型弾性表面波素子T1を低損失な特性にすることができる。 As described above, by making the line width ratio (LT / PT) of any one of the surface acoustic wave resonators S1 smaller than the line width ratio (LR / PR) of any one of the surface acoustic wave resonators S2, transmission is performed. Since extra parasitic capacitance generated in the ladder-type surface acoustic wave element T1 can be reduced, the transmission ladder-type surface acoustic wave element T1 can have low loss characteristics.
また、弾性表面波素子D1の送信帯域でのアイソレーション特性は、受信用ラダー型弾性表面波素子R2の減衰量が大きな影響を持つ。 Further, the isolation characteristic in the transmission band of the surface acoustic wave element D1 is greatly influenced by the attenuation amount of the ladder type surface acoustic wave element R2 for reception.
従来品は、受信用ラダー型弾性表面波素子R2も、送信用ラダー型弾性表面波素子T1と同様に、線幅比率(LR/PR)を小さくし、減衰に必要な寄生容量まで削減してしまうことから、送信用ラダー型弾性表面波素子T1を低損失にすると、受信用ラダー型弾性表面波素子R2も低アイソレーション特性になってしまう。 In the conventional product, the reception ladder type surface acoustic wave element R2 is also reduced in the parasitic capacitance necessary for attenuation by reducing the line width ratio (LR / PR), similarly to the transmission ladder type surface acoustic wave element T1. For this reason, if the transmission ladder type surface acoustic wave element T1 has a low loss, the reception ladder type surface acoustic wave element R2 also has low isolation characteristics.
しかし本発明の弾性表面波素子D1では、受信用ラダー型弾性表面波素子R2のいずれかの弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)を、前記送信用ラダー型弾性表面波素子T1のいずれかの弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)よりも相対的に大きくする。この結果、受信用ラダー型弾性表面波素子R2に発生する減衰増加に必要な寄生容量を増加させることができるので、受信用ラダー型弾性表面波素子R2を高減衰な特性にすることができる。よって高アイソレーション特性を得ることができる。 However, in the surface acoustic wave device D1 of the present invention, the line width ratio (LR / PR) of the surface acoustic wave resonator S2 of the ladder type surface acoustic wave device R2 for reception is set to the ladder type surface acoustic wave device for transmission. It is made relatively larger than the line width ratio (LT / PT) of any one of the surface acoustic wave resonators S1 of T1. As a result, the parasitic capacitance required for the increase in attenuation generated in the reception ladder type surface acoustic wave element R2 can be increased, so that the reception ladder type surface acoustic wave element R2 can have high attenuation characteristics. Therefore, high isolation characteristics can be obtained.
特に、送信用ラダー型弾性表面波素子T1において直列接続された送信用弾性表面波共振子S1における比(LT/PT)と、受信用ラダー型弾性表面波素子R2において並列接続された受信用弾性表面波共振子S2における前記比(LR/PR)とが、前記式
(LT/PT)<(LR/PR)
を満足するようにすると、効果的である。
この理由を述べると、ラダーフィルタの直列弾性表面波共振子は、並列弾性表面波共振子と比較して、高い周波数で設計しているため、直列弾性表面波共振子の設計により、おもに通過帯域の高周波側の特性を制御することができる。また、並列弾性表面波共振子は、直列弾性表面波共振子と比較して、低い周波数で設計しているため、並列弾性表面波共振子の設計により、おもに通過帯域の低周波側の特性を制御することができる。また、送信帯域が受信帯域より低周波側に配置されている通信システムでは、送信帯域の高周波側が、受信帯域に近いため、より低損失、高減衰な特性が求められる。すなわち送信用の直列弾性表面波共振子の設計が重要となる。また、受信帯域の低周波側が、送信帯域に近いため、より低損失、高減衰な特性が求められる。すなわち受信用の並列弾性表面波共振子の設計が重要となる。以上の理由から送信用の直列弾性表面波共振子と受信用の並列弾性表面波共振子を、前記式を満足するようにすると効果的である。
In particular, the ratio (LT / PT) in the transmission surface acoustic wave resonator S1 connected in series in the transmission ladder-type surface acoustic wave element T1 and the reception elasticity connected in parallel in the reception ladder-type surface acoustic wave element R2. The ratio (LR / PR) in the surface wave resonator S2 is the above formula.
(LT / PT) <(LR / PR)
It is effective to satisfy the above.
The reason for this is that the series surface acoustic wave resonator of the ladder filter is designed at a higher frequency than the parallel surface acoustic wave resonator. It is possible to control the characteristics on the high frequency side. In addition, since parallel surface acoustic wave resonators are designed at a lower frequency than series surface acoustic wave resonators, the characteristics of the low frequency side of the passband are mainly achieved by designing parallel surface acoustic wave resonators. Can be controlled. Further, in a communication system in which the transmission band is arranged on the lower frequency side than the reception band, since the high frequency side of the transmission band is close to the reception band, characteristics with lower loss and higher attenuation are required. That is, the design of a serial surface acoustic wave resonator for transmission is important. Further, since the low frequency side of the reception band is close to the transmission band, characteristics with lower loss and higher attenuation are required. That is, the design of a parallel surface acoustic wave resonator for reception is important. For the above reasons, it is effective to satisfy the above equation for the serial surface acoustic wave resonator for transmission and the parallel surface acoustic wave resonator for reception.
特に、送信用ラダー型弾性表面波素子T1において直並列接続されたすべての送信用弾性表面波共振子S1における比(LT/PT)と、受信用ラダー型弾性表面波素子R2において直並列接続されたすべての受信用弾性表面波共振子S2における前記比(LR/PR)とが、前記式
(LT/PT)<(LR/PR)
を満足するようにすると、さらに効果的である。
In particular, the ratio (LT / PT) in all the transmission surface acoustic wave resonators S1 connected in series and parallel in the transmission ladder type surface acoustic wave element T1, and the series connection in parallel in the ladder type surface acoustic wave element R2 for reception. The ratio (LR / PR) in all the receiving surface acoustic wave resonators S2
(LT / PT) <(LR / PR)
It is more effective to satisfy the above.
ここで、図3に、全ての共振子が前記式を満たした場合の、線幅比率(LT/PT)と送信側挿入損失との関係をグラフで示す。 Here, FIG. 3 is a graph showing the relationship between the line width ratio (LT / PT) and the transmission side insertion loss when all the resonators satisfy the above equation.
線幅比率(LT/PT)が0.6を超えると急激に送信側挿入損失が増加し、0.6より小さいと送信側挿入損失が低損失で安定したものが得られることが分かる。 It can be seen that when the line width ratio (LT / PT) exceeds 0.6, the transmission-side insertion loss increases rapidly, and when it is less than 0.6, a stable transmission-side insertion loss with low loss can be obtained.
そこで、送信用ラダー型弾性表面波素子T1の弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)を、式(LT/PT)<0.6を満足するものとすることにより、送信用ラダー型弾性表面波素子T1に発生する寄生容量の影響を確実になくすことができ、より安定して低損失な特性を得ることができる。 Therefore, the line width ratio (LT / PT) of the surface acoustic wave resonator S1 of the ladder-type surface acoustic wave element T1 for transmission satisfies the expression (LT / PT) <0.6. The influence of the parasitic capacitance generated in the ladder-type surface acoustic wave element T1 can be reliably eliminated, and a more stable and low-loss characteristic can be obtained.
また、図4に、全ての共振子が前記式を満たした場合の、線幅比率(LR/PR)と送信帯域アイソレーションとの関係をグラフで示す。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the line width ratio (LR / PR) and transmission band isolation when all the resonators satisfy the above equation.
線幅比率(LR/PR)が0.6より小さいと送信帯域アイソレーションが急激に劣化し、0.6を超えると送信帯域アイソレーションが高く安定したものが得られることが分かる。 It can be seen that when the line width ratio (LR / PR) is smaller than 0.6, the transmission band isolation is rapidly deteriorated. When the line width ratio (LR / PR) is greater than 0.6, a stable transmission band isolation is obtained.
そこで、受信用ラダー型弾性表面波素子R2の弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)を、式0.6<(LR/PR)を満足するものとすることにより、受信用ラダー型弾性表面波素子R2に発生する減衰増加に必要な寄生容量を増加させることができ、より安定して高減衰な特性を得ることができる。 Therefore, by setting the line width ratio (LR / PR) of the surface acoustic wave resonator S2 of the ladder-type surface acoustic wave element R2 for reception to satisfy the equation 0.6 <(LR / PR), The parasitic capacitance required for the increase in attenuation generated in the ladder-type surface acoustic wave element R2 can be increased, and a more stable and highly attenuated characteristic can be obtained.
次に、図5は、本発明の弾性表面波素子のより好適な例を示す回路図である。 Next, FIG. 5 is a circuit diagram showing a more preferred example of the surface acoustic wave element of the present invention.
この例の弾性表面波素子D2の特徴は、送信用ラダー型弾性表面波素子T1の弾性表面波共振子S1と受信用ラダー型弾性表面波素子R2の弾性表面波共振子S2とを異なる圧電基板9a,9bの主面上に形成したことである。 The surface acoustic wave element D2 in this example is characterized in that the surface acoustic wave resonator S1 of the ladder type surface acoustic wave element T1 for transmission and the surface acoustic wave resonator S2 of the ladder type surface acoustic wave element R2 for reception are different piezoelectric substrates. It is formed on the main surfaces of 9a and 9b.
このように弾性表面波共振子S1と弾性表面波共振子S2とを異なる圧電基板9a,9bの主面上に形成することにより、弾性表面波共振子S1と弾性表面波共振子S2との間に洩れた弾性表面波が結合することによるアイソレーション特性の劣化を防ぐことができる。
By forming the surface acoustic wave resonator S1 and the surface acoustic wave resonator S2 on the main surfaces of the different
また、弾性表面波共振子S1と弾性表面波共振子S2との電極パターンが、互いに異なる圧電基板9a,9bに分離されるため、共振子間の電気的、磁気的結合によるアイソレーション特性の劣化を防ぐことができる。
Further, since the electrode patterns of the surface acoustic wave resonator S1 and the surface acoustic wave resonator S2 are separated into different
本発明の弾性表面波素子D1の弾性表面波共振子S1,S2のIDT電極は、Alまたは、Al−Cu系,Al−Ti系,Al−Mg系,Al−Cu−Mg系等のAl合金、又はAl−Cu/Cu/Al−Cu,Ti/Al−Cu,Ti/Al−Cu/Ti等の異種金属の積層膜からなるもので形成すればよい。 The IDT electrodes of the surface acoustic wave resonators S1 and S2 of the surface acoustic wave element D1 of the present invention are Al or Al alloys such as Al-Cu, Al-Ti, Al-Mg, and Al-Cu-Mg. Alternatively, it may be formed of a laminated film of different metals such as Al-Cu / Cu / Al-Cu, Ti / Al-Cu, Ti / Al-Cu / Ti.
また、IDT電極は蒸着法,スパッタリング法又はCVD法等の薄膜形成法により形成すればよい。 The IDT electrode may be formed by a thin film forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method.
IDT電極の櫛歯状電極指の対数は50〜300程度とし、電極指の線幅Lは0.1〜10μm程度とし、電極指間のピッチPは0.1〜10μm程度とし、電極指の開口幅(交差幅)Wは10〜200μm程度とし、電極指の厚みは0.1〜0.5μm程度とすることが、弾性表面波共振子S1,S2あるいは弾性表面波素子D1,D2としての所期の特性を得る上で好適である。 The number of comb-like electrode fingers of the IDT electrode is about 50 to 300, the line width L of the electrode fingers is about 0.1 to 10 μm, the pitch P between the electrode fingers is about 0.1 to 10 μm, As the surface acoustic wave resonators S1 and S2 or the surface acoustic wave elements D1 and D2, the opening width (crossing width) W is about 10 to 200 μm and the thickness of the electrode fingers is about 0.1 to 0.5 μm. It is suitable for obtaining desired characteristics.
圧電基板としては、36°±10°Yカット−X伝搬のLiTaO3単結晶,64°±10°Yカット−X伝搬のLiNbO3単結晶,45°±10°Xカット−Z伝搬のLi2B4O7単結晶等が、電気機械結合係数が大きく、かつ群遅延時間温度係数が小さいため好ましい。特に、電気機械結合係数の大きく温度による特性変化が小さい36°±10°Yカット−X伝搬のLiTaO3単結晶がよい。結晶Y軸方向におけるカット角は36°±10°の範囲内であればよく、それにより十分な圧電特性が得られる。 As the piezoelectric substrate, 36 ° ± 10 ° Y cut-X propagation LiTaO 3 single crystal, 64 ° ± 10 ° Y cut-X propagation LiNbO 3 single crystal, 45 ° ± 10 ° X cut-Z propagation Li 2 A B 4 O 7 single crystal or the like is preferable because it has a large electromechanical coupling coefficient and a small group delay time temperature coefficient. In particular, a 36 ° ± 10 ° Y-cut-X propagation LiTaO 3 single crystal having a large electromechanical coupling coefficient and a small characteristic change due to temperature is preferable. The cut angle in the crystal Y-axis direction may be in the range of 36 ° ± 10 °, whereby sufficient piezoelectric characteristics can be obtained.
圧電基板の厚みは0.1〜0.5mm程度がよく、0.1mm未満では圧電基板が脆くなり、0.5mmを超えると材料コストが大きくなる。 The thickness of the piezoelectric substrate is preferably about 0.1 to 0.5 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, the piezoelectric substrate becomes brittle, and if it exceeds 0.5 mm, the material cost increases.
また、圧電基板の焦電効果による電極破壊を防ぐために、還元処理を施した圧電基板を使用してもよい。 Moreover, in order to prevent the electrode destruction by the pyroelectric effect of a piezoelectric substrate, you may use the piezoelectric substrate which gave the reduction process.
また、圧電基板の焦電効果による電極破壊を防ぐために、Fe元素が添加された圧電基板を使用してもよい。 Moreover, in order to prevent the electrode destruction by the pyroelectric effect of a piezoelectric substrate, you may use the piezoelectric substrate to which Fe element was added.
また、送信用ラダー型弾性表面波素子T1を構成する複数の弾性表面波共振子S1について、それぞれ線幅比率(LT/PT)は概略一致させることが望ましいが、電極指の本数,電極指の交差幅,電極指のピッチ等他の数値は、それぞれ異なる設計であっても構わない。 In addition, it is desirable that the line width ratios (LT / PT) of the plurality of surface acoustic wave resonators S1 constituting the transmission ladder type surface acoustic wave element T1 are approximately the same, but the number of electrode fingers and the number of electrode fingers Other numerical values such as the intersection width and the pitch of the electrode fingers may be different designs.
同様に、受信用ラダー型弾性表面波素子R2を構成する複数の弾性表面波共振子S2について、それぞれ線幅比率(LR/PR)は概略一致させることが望ましいが、電極指の本数,電極指の交差幅,電極指のピッチ等他の数値は、それぞれ異なる設計であっても構わない。 Similarly, it is desirable that the line width ratios (LR / PR) of the plurality of surface acoustic wave resonators S2 constituting the ladder-type surface acoustic wave element R2 for reception are approximately equal to each other. Other numerical values such as the crossing width and the pitch of the electrode fingers may be different designs.
本発明の本発明の弾性表面波素子は、通信装置に適用することができる。 The surface acoustic wave element of the present invention can be applied to a communication device.
すなわち、受信回路又は送信回路の一方又は両方を備える通信装置において、本発明の本発明の弾性表面波素子を用いたバンドパスフィルタや分波器を搭載することができる。 That is, in a communication apparatus including one or both of a receiving circuit and a transmitting circuit, a band pass filter or a duplexer using the surface acoustic wave element of the present invention can be mounted.
前記送信回路は、送信信号をミキサでキャリア周波数にのせて、不要信号をバンドパスフィルタで減衰させ、その後、パワーアンプで送信信号を増幅して、分波器を通ってアンテナより送信する回路である。 The transmission circuit is a circuit that places a transmission signal on a carrier frequency with a mixer, attenuates an unnecessary signal with a band-pass filter, then amplifies the transmission signal with a power amplifier, and transmits it from an antenna through a duplexer. is there.
前記受信回路は、受信信号をアンテナで受信し、分波器を通った受信信号をローノイズアンプで増幅し、その後、バンドパスフィルタで不要信号を減衰して、ミキサでキャリア周波数から信号を分離し、この信号を取り出す回路である。 The receiving circuit receives the received signal with an antenna, amplifies the received signal that has passed through the duplexer with a low noise amplifier, then attenuates unnecessary signals with a band-pass filter, and separates the signal from the carrier frequency with a mixer. This is a circuit for extracting this signal.
前記分波器やバンドパスフィルタを、通信装置に組み込むことにより、優れた特性を有する通信装置が実現できる。 A communication device having excellent characteristics can be realized by incorporating the duplexer and the bandpass filter into the communication device.
次に、本発明の弾性表面波素子について具体例を示す。 Next, specific examples of the surface acoustic wave device of the present invention will be shown.
まず、圧電基板としてタンタル酸リチウム(LiTaO3)を用い、その主面上に厚みが6nmのTi薄膜を形成し、その上に厚みが130nmのAl−Cu薄膜を形成し、これを交互に各3層ずつ積層し、合計6層のTi/Al−Cu積層膜を形成した。 First, lithium tantalate (LiTaO 3 ) was used as a piezoelectric substrate, a Ti thin film having a thickness of 6 nm was formed on the main surface, and an Al—Cu thin film having a thickness of 130 nm was formed thereon, and this was alternately formed. Three layers were laminated one by one to form a total of six Ti / Al—Cu laminated films.
次に、レジスト塗布装置によりフォトレジストを約0.5μmの厚みに塗布した。 Next, a photoresist was applied to a thickness of about 0.5 μm using a resist coating apparatus.
次に、縮小投影露光装置(ステッパー)により、図2に示す送信用ラダー型弾性表面波素子T1における弾性表面波共振子S1の櫛歯状電極指の線幅比率(LT/PT)が、受信用ラダー型弾性表面波素子R2における弾性表面波共振子S2の櫛歯状電極指の線幅比率(LR/PR)より小さくなるようにして、フォトレジストパターンを形成した。 Next, the line width ratio (LT / PT) of the comb-like electrode fingers of the surface acoustic wave resonator S1 in the transmission ladder type surface acoustic wave element T1 shown in FIG. 2 is received by the reduction projection exposure apparatus (stepper). A photoresist pattern was formed so as to be smaller than the line width ratio (LR / PR) of the comb-like electrode fingers of the surface acoustic wave resonator S2 in the ladder type surface acoustic wave element R2.
次に、現像装置にて不要部分のフォトレジストをアルカリ現像液で溶解させ、RIE(Reactive Ion Etching)装置により、電極パターンを形成した。 Next, an unnecessary portion of the photoresist was dissolved with an alkaline developer using a developing device, and an electrode pattern was formed using a RIE (Reactive Ion Etching) device.
次に、電極パターンの所定領域上に保護膜を作製した。すなわち、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置により、電極パターン及び圧電基板の主面上にSiO2膜を約0.02μmの厚みに形成した。 Next, a protective film was formed on a predetermined region of the electrode pattern. That is, a SiO 2 film having a thickness of about 0.02 μm was formed on the main surface of the electrode pattern and the piezoelectric substrate by a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus.
次に、フォトリソグラフィによってフォトレジストのパターニングを行ない、RIE装置等でフリップチップ用電極部の保護膜のエッチングを行なった。 Next, the photoresist was patterned by photolithography, and the protective film of the flip chip electrode portion was etched by an RIE apparatus or the like.
次に、スパッタリング装置を使用し、Cr,Ni,Auよりなる積層電極を成膜した。このときの電極膜厚は約1μmとした。 Next, using a sputtering apparatus, a laminated electrode made of Cr, Ni, Au was formed. The electrode film thickness at this time was about 1 μm.
次に、フォトレジスト及び不要箇所の積層電極をリフトオフ法により同時に除去し、フリップチップ用バンプを接続するパッドを形成した。 Next, the photoresist and the laminated electrode at unnecessary portions were simultaneously removed by a lift-off method to form pads for connecting flip-chip bumps.
次に、圧電基板にダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、弾性表面波素子のチップごとに分割した。 Next, the piezoelectric substrate was diced along dicing lines and divided into each surface acoustic wave element chip.
次に、セラミック実装基板上に、半田より成る電極パターンを印刷した。 Next, an electrode pattern made of solder was printed on the ceramic mounting substrate.
次に、各チップをフリップチップ実装装置を用いて電極形成面を下面にしてセラミック実装基板上に仮接着した。 Next, each chip was temporarily bonded onto the ceramic mounting substrate using a flip chip mounting apparatus with the electrode formation surface on the bottom surface.
次に、N2雰囲気中でベークを行ない、半田を溶融することにより、チップとセラミック実装基板とを接着した。 Next, the chip was bonded to the ceramic mounting substrate by baking in an N 2 atmosphere and melting the solder.
次に、チップが接着されたセラミック実装基板に樹脂を塗布し、N2雰囲気中でベークを行ない、チップを樹脂封止した。 Next, a resin was applied to the ceramic mounting substrate to which the chip was bonded, and baked in an N 2 atmosphere to seal the chip with resin.
次に、セラミック実装基板にダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、個片に分割し、本発明の弾性表面波素子を用いた分波器を作製した。なお、個片に分割されたセラミック実装基板には、2.5×2.0mmの積層構造のものを用いた。 Next, the ceramic mounting substrate was diced along dicing lines and divided into individual pieces, thereby producing a duplexer using the surface acoustic wave device of the present invention. In addition, the ceramic mounting board | substrate divided | segmented into the piece used the thing of the laminated structure of 2.5 * 2.0mm.
一方、整合線路M1は、弾性表面波素子が実装されるセラミック実装基板に配置されたインダクタンス素子及びキャパシタンス素子のリアクタンス部品により構成した。 On the other hand, the matching line M1 is configured by reactance components of an inductance element and a capacitance element arranged on a ceramic mounting substrate on which the surface acoustic wave element is mounted.
以上により、本発明の弾性表面波素子Aを作製した。この弾性表面波素子Aにおける送信用ラダー型弾性表面波素子T1のそれぞれの弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)はともに0.60であり、受信用ラダー型弾性表面波素子R2のそれぞれの弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)はともに0.71であった。 Thus, the surface acoustic wave element A of the present invention was produced. In the surface acoustic wave element A, the line width ratio (LT / PT) of each surface acoustic wave resonator S1 of the transmission ladder type surface acoustic wave element T1 is 0.60, and the ladder type surface acoustic wave element for reception is provided. The line width ratio (LR / PR) of each surface acoustic wave resonator S2 of R2 was 0.71.
また、比較例として、上記と同じ膜構成で、線幅比率(LT/PT)及び(LR/PR)をそれぞれ0.65に設定して形成して、従来の弾性表面波素子Bを同じく作製した。 Further, as a comparative example, a conventional surface acoustic wave device B is manufactured in the same manner as described above, with the line width ratios (LT / PT) and (LR / PR) set to 0.65. did.
これらの弾性表面波素子A及びBの電気特性をネットワークアナライザ装置により測定した。その結果を図6及び図7に示す。 The electrical characteristics of these surface acoustic wave elements A and B were measured with a network analyzer apparatus. The results are shown in FIGS.
図6は弾性表面波素子A及びBの挿入損失を示す線図であり、横軸は周波数(単位:MHz)を、縦軸は挿入損失(単位:dB)を表わしており、実線の特性曲線は弾性表面波素子Aの結果を、破線の特性曲線は弾性表面波素子Bの結果を示している。 FIG. 6 is a diagram showing the insertion loss of the surface acoustic wave elements A and B. The horizontal axis represents the frequency (unit: MHz) and the vertical axis represents the insertion loss (unit: dB). Indicates the result of the surface acoustic wave element A, and the broken characteristic curve indicates the result of the surface acoustic wave element B.
また、図7は弾性表面波素子A及びBのアイソレーション特性を示す線図であり、横軸は周波数(単位:MHz)を、縦軸はアイソレーション特性(単位:dB)を表わしており、実線の特性曲線は弾性表面波素子Aの結果を、破線の特性曲線は弾性表面波素子Bの結果を示している。 FIG. 7 is a diagram showing the isolation characteristics of the surface acoustic wave elements A and B. The horizontal axis represents the frequency (unit: MHz), and the vertical axis represents the isolation characteristic (unit: dB). The solid characteristic curve indicates the result of the surface acoustic wave element A, and the broken characteristic curve indicates the result of the surface acoustic wave element B.
図6及び図7に示すように、本発明の実施例の弾性表面波素子Aでは挿入損失が2.0dBであり、アイソレーション特性が58dBであったのに対し、比較例の弾性表面波素子Bでは挿入損失が2.4dBであり、アイソレーション特性が54dBであって、本発明の実施例によれば、挿入損失及びアイソレーション特性ともに大きく改善できた。 As shown in FIGS. 6 and 7, the surface acoustic wave device A of the embodiment of the present invention has an insertion loss of 2.0 dB and an isolation characteristic of 58 dB, whereas the surface acoustic wave device of the comparative example. In B, the insertion loss is 2.4 dB and the isolation characteristic is 54 dB. According to the embodiment of the present invention, both the insertion loss and the isolation characteristic can be greatly improved.
また、図2に示すパターンにしたがって、送信用ラダー型弾性表面波素子T1における弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)を以下に示すように変化させた弾性表面波素子C,D,E,Fを作製した。なお、弾性表面波素子C,D,E,Fにおける線幅比率(LT/PT)及び(LR/PR)は以下に示すようなものであった。
これら実施例の弾性表面波素子C,D,E,Fの電気特性を、ネットワークアナライザ装置により測定した。その測定結果を図3に線図で示す。 The electrical characteristics of the surface acoustic wave elements C, D, E, and F of these examples were measured with a network analyzer device. The measurement results are shown in a diagram in FIG.
図3において、横軸は線幅比率(LT/PT)を、縦軸は送信側挿入損失(単位:dB)を表わしており、黒丸のプロット及び特性曲線は線幅比率(LT/PT)と送信側挿入損失との関係を示している。 In FIG. 3, the horizontal axis represents the line width ratio (LT / PT), the vertical axis represents the transmission-side insertion loss (unit: dB), and the black circle plot and characteristic curve represent the line width ratio (LT / PT). The relationship with the transmission side insertion loss is shown.
図3に示すように、送信用ラダー型弾性表面波素子T1における弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)が増加するに伴い、挿入損失が増加した。 As shown in FIG. 3, the insertion loss increased as the line width ratio (LT / PT) of the surface acoustic wave resonator S1 in the transmission ladder type surface acoustic wave element T1 increased.
この結果より分かるように、送信用ラダー型弾性表面波素子T1における弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)が0.6以上の場合には、送信用ラダー型弾性表面波素子T1における弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)が受信用ラダー型弾性表面波素子R2における弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)より小さい値であっても、損失が増加することが分かった。 As can be seen from this result, when the line width ratio (LT / PT) of the surface acoustic wave resonator S1 in the transmission ladder type surface acoustic wave element T1 is 0.6 or more, the transmission ladder type surface acoustic wave element Even if the line width ratio (LT / PT) of the surface acoustic wave resonator S1 at T1 is smaller than the line width ratio (LR / PR) of the surface acoustic wave resonator S2 in the ladder-type surface acoustic wave element R2 for reception. It was found that the loss increased.
よって、(LT/PT)<0.6であることが好ましい。 Therefore, it is preferable that (LT / PT) <0.6.
また、図2に示す櫛歯状電極指のパターンにしたがって、受信用ラダー型弾性表面波素子R2における弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)を以下に示すように変化させた、実施例の弾性表面波素子G,H,I,J,Kを作製した。 Further, the line width ratio (LR / PR) of the surface acoustic wave resonator S2 in the ladder-type surface acoustic wave element R2 for reception was changed in accordance with the pattern of the comb-like electrode fingers shown in FIG. The surface acoustic wave elements G, H, I, J, and K of Examples were manufactured.
これら実施例の弾性表面波素子G,H,I,J,Kの電気特性を同様にネットワークアナライザ装置により測定した。なお、弾性表面波素子G,H,I,J,Kにおける線幅比率(LT/PT)及び(LR/PR)は以下に示すようなものであった。
これら実施例の弾性表面波素子G,H,I,J,Kの電気特性を同様にネットワークアナライザ装置により測定した。その測定結果を図4に線図で示す。 The electrical characteristics of the surface acoustic wave elements G, H, I, J, and K of these examples were similarly measured with a network analyzer device. The measurement results are shown as a diagram in FIG.
図4において、横軸は線幅比率(LR/PR)を、縦軸は送信側アイソレーション(単位:dB)を表わしており、黒丸のプロット及び特性曲線は線幅比率(LR/PR)と送信側アイソレーションとの関係を示している。 In FIG. 4, the horizontal axis represents the line width ratio (LR / PR), the vertical axis represents the transmission side isolation (unit: dB), and the black circle plots and characteristic curves represent the line width ratio (LR / PR). The relationship with the transmission side isolation is shown.
図4に示すように、受信用ラダー型弾性表面波素子R2における弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)が増加するに伴い、送信側アイソレーションが増加した。 As shown in FIG. 4, the transmission-side isolation increased as the line width ratio (LR / PR) of the surface acoustic wave resonator S2 in the ladder-type surface acoustic wave element R2 for reception increased.
この結果より分かるように、受信用ラダー型弾性表面波素子R2における弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)が0.6以下の場合には、送信用ラダー型弾性表面波素子T1における弾性表面波共振子S1の線幅比率(LT/PT)が受信用ラダー型弾性表面波素子R2における弾性表面波共振子S2の線幅比率(LR/PR)より小さい値であっても、送信側アイソレーションが減少することが分かった。 As can be seen from this result, when the line width ratio (LR / PR) of the surface acoustic wave resonator S2 in the reception ladder type surface acoustic wave element R2 is 0.6 or less, the ladder type surface acoustic wave element for transmission is used. Even if the line width ratio (LT / PT) of the surface acoustic wave resonator S1 at T1 is smaller than the line width ratio (LR / PR) of the surface acoustic wave resonator S2 in the ladder-type surface acoustic wave element R2 for reception. It was found that the transmission side isolation decreased.
よって、(LR/PR)>0.6であることが好ましい。 Therefore, it is preferable that (LR / PR)> 0.6.
以上の結果により、本発明の弾性表面波素子によれば、良好な電気特性を有する分波器となることが確認できた。 From the above results, it was confirmed that the surface acoustic wave device of the present invention was a duplexer having good electrical characteristics.
なお、以上はあくまで本発明の実施の形態の例示であって、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。また、上述の各請求項記載の構成を任意に組み合わせても構わない。 Note that the above are merely examples of the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and improvements may be added without departing from the scope of the present invention. . Moreover, you may combine the structure of the above-mentioned each claim arbitrarily.
例えば、電極指の対数や交差幅等は、弾性表面波共振子毎に変更させた構成としてもよい。この場合には、電極指対数,交差幅等の変更による寄生容量の調整及び弾性表面波の制御を行なうことができるので、さらに低損失で高アイソレーションな特性を得ることができる。 For example, the number of electrode fingers, the crossing width, and the like may be changed for each surface acoustic wave resonator. In this case, since the parasitic capacitance can be adjusted and the surface acoustic wave can be controlled by changing the number of electrode finger pairs, the crossing width, etc., it is possible to obtain a further low loss and high isolation characteristic.
また、上述の例では、送信用ラダー型弾性表面波素子T1の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子R2の通過帯域の周波数が高いものとしていた。しかし、この逆の関係、すなわち送信用ラダー型弾性表面波素子T1の通過帯域の周波数よりも、受信用ラダー型弾性表面波素子R2の通過帯域の周波数が低い関係であってもよい。この場合、特に送信側の並列接続の弾性表面波共振子と受信側の直列弾性表面波共振子が式
(LT/PT)<(LR/PR)
を満足するようにすると効果的である。この理由は次の通りである。
In the above-described example, the passband frequency of the ladder-type surface acoustic wave element R2 for reception is higher than the frequency of the passband of the ladder-type surface acoustic wave element T1 for transmission. However, the reverse relationship, that is, a relationship in which the frequency of the passband of the reception ladder-type surface acoustic wave element R2 is lower than the frequency of the passband of the transmission ladder-type surface acoustic wave element T1. In this case, in particular, the parallel-connected surface acoustic wave resonator on the transmission side and the serial surface acoustic wave resonator on the reception side are expressed by the equation (LT / PT) <(LR / PR).
It is effective to satisfy the above. The reason is as follows.
ラダーフィルタの直列弾性表面波共振子は、並列弾性表面波共振子と比較して、高い周波数で設計しているため、直列弾性表面波共振子の設計により、おもに通過帯域の高周波側の特性を制御することができる。また、並列弾性表面波共振子は、直列弾性表面波共振子と比較して、低い周波数で設計しているため、並列弾性表面波共振子の設計により、おもに通過帯域の低周波側の特性を制御することができる。また、送信帯域が受信帯域より高周波側に配置されている通信システムでは、送信帯域の低周波側が、受信帯域に近いため、より低損失、高減衰な特性が求められる。すなわち送信用の並列弾性表面波共振子の設計が重要となる。また、受信帯域の高周波側が、送信帯域に近いため、より低損失、高減衰な特性が求められる。すなわち受信用の直列弾性表面波共振子の設計が重要となる。以上の理由から送信用の並列弾性表面波共振子と受信用の直列弾性表面波共振子を、前記式を満足するようにすると効果的である。 The series surface acoustic wave resonator of the ladder filter is designed at a higher frequency than that of the parallel surface acoustic wave resonator. Therefore, the design of the series surface acoustic wave resonator mainly improves the characteristics on the high-frequency side of the passband. Can be controlled. In addition, since parallel surface acoustic wave resonators are designed at a lower frequency than series surface acoustic wave resonators, the characteristics of the low frequency side of the passband are mainly achieved by designing parallel surface acoustic wave resonators. Can be controlled. Further, in a communication system in which the transmission band is arranged on the higher frequency side than the reception band, since the low frequency side of the transmission band is close to the reception band, characteristics with lower loss and higher attenuation are required. That is, the design of a parallel surface acoustic wave resonator for transmission is important. Further, since the high frequency side of the reception band is close to the transmission band, characteristics with lower loss and higher attenuation are required. In other words, it is important to design a series surface acoustic wave resonator for reception. For the above reasons, it is effective that the parallel surface acoustic wave resonator for transmission and the serial surface acoustic wave resonator for reception satisfy the above equation.
D1、D2:弾性表面波素子
T1:送信用ラダー型弾性表面波素子
R2:受信用ラダー型弾性表面波素子
M1:整合線路
S1:送信用ラダー型弾性表面波素子を構成する弾性表面波共振子
S2:受信用ラダー型弾性表面波素子を構成する弾性表面波共振子
1:送信用弾性表面波共振子のIDT電極
2:送信用弾性表面波共振子の反射器
3:受信用弾性表面波共振子のIDT電極
4:受信用弾性表面波共振子の反射器
9:圧電基板
10:送信入力端子
20:アンテナ端子
30:受信出力端子
D1, D2: surface acoustic wave element T1: transmission ladder type surface acoustic wave element R2: reception ladder type surface acoustic wave element M1: matching line S1: surface acoustic wave resonator constituting a transmission ladder type surface acoustic wave element S2: Surface acoustic wave resonator constituting a ladder type surface acoustic wave element for reception 1: IDT electrode of surface acoustic wave resonator for transmission 2: Reflector of surface acoustic wave resonator for transmission 3: Surface acoustic wave resonance for reception IDT electrode of child 4: Reflector of surface acoustic wave resonator for reception 9: Piezoelectric substrate 10: Transmission input terminal 20: Antenna terminal 30: Reception output terminal
Claims (6)
送信側信号線に対して直列接続された1又は複数の送信用弾性表面波共振子と、送信側信号線に対して並列接続された1又は複数の送信用弾性表面波共振子とを含む送信用ラダー型弾性表面波素子と、
受信側信号線に対して直列接続された1又は複数の受信用弾性表面波共振子と、受信側信号線に対して並列接続された1又は複数の受信用弾性表面波共振子とを含む受信用ラダー型弾性表面波素子とを含み、
前記送信用ラダー型弾性表面波素子に含まれる少なくとも1つの前記送信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチPTに対する櫛歯状電極の電極指幅LTの比(LT/PT)と、前記受信用ラダー型弾性表面波素子に含まれる少なくとも1つの前記受信用弾性表面波共振子における、櫛歯状電極の互いに隣り合う電極指のピッチPRに対する櫛歯状電極の電極指幅LRの比(LR/PR)とが下記式を満足する分波器。
(LT/PT)<0.6<(LR/PR) A duplexer using a surface acoustic wave element formed on the main surface of one or more piezoelectric substrates as a filter ,
A transmission including one or more surface acoustic wave resonators for transmission connected in series to the signal line on the transmission side and one or more surface acoustic wave resonators for transmission connected in parallel to the signal line on the transmission side A credit ladder type surface acoustic wave element;
Reception including one or more receiving surface acoustic wave resonators connected in series to the receiving side signal line and one or more receiving surface acoustic wave resonators connected in parallel to the receiving side signal line Including a ladder-type surface acoustic wave device,
Ratio of electrode finger width LT of comb-shaped electrode to pitch PT of adjacent electrode fingers of comb-shaped electrode in at least one surface acoustic wave resonator for transmission included in the ladder-type surface acoustic wave element for transmission (LT / PT) and at least one of the reception surface acoustic wave resonators included in the reception ladder-type surface acoustic wave element , the comb-shaped electrode with respect to the pitch PR of the electrode fingers adjacent to each other of the comb-shaped electrode duplexer ratio of the electrode finger width LR (LR / PR) and satisfies the following expression.
(LT / PT) <0.6 <(LR / PR)
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