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発明の名称 表面波フィルタおよびこれを用いた分波器ならびに移動無線装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−232688
公開日 平成6年(1994)8月19日
出願番号 特願平5−15354
出願日 平成5年(1993)2月2日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】沼形 義彰 (外1名)
発明者 大貫 秀男 / 保坂 憲生 / 渡辺 一志
要約 目的
通過帯域の挿入損失が小さく、阻止帯域の減衰量が大きい表面波フィルタを実現する。

構成
圧電基板1上に形成された1端子対表面波共振子2,3,4を該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように配置した表面波フィルタにおいて、隣接する該表面波共振子の共通電極15,16、18,19の対向部を3角波状あるいは鋸歯状もしくは平行でない直線に形成した。
特許請求の範囲
【請求項1】 圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い、各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタにおいて、隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状に形成したことを特徴とする表面波フィルタ。
【請求項2】 隣接する該表面波共振子の共通電極の間に、表面波の干渉を抑制するための電極を設けた請求項1に記載の表面波フィルタ。
【請求項3】 表面波の干渉を抑制するための電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした請求項2記載の表面波フィルタ。
【請求項4】 隣接する該表面波共振子の共通電極の間に、表面波の干渉を抑制するための溝を設けた請求項1に記載の表面波フィルタ。
【請求項5】 圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い、各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタにおいて、隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を平行でない直線にしたことを特徴とする表面波フィルタ。
【請求項6】 圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタであって隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状に形成した表面波フィルタ、または、圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタであって隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を平行でない直線にした表面波フィルタ、または、圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタであって隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状に形成するとともに隣接する該表面波共振子の共通電極の間に表面波の干渉を抑制するための電極を設けた表面波フィルタ、または、圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタであって隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状に形成するとともに隣接する該表面波共振子の共通電極の間に表面波の干渉を抑制するための対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした電極を設けた表面波フィルタを組合せて用いた移動無線機用分波器。
【請求項7】 圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタであって隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状に形成した表面波フィルタ、または、圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタであって隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を平行でない直線にした表面波フィルタ、または、圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタであって隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状に形成するとともに隣接する該表面波共振子の共通電極の間に表面波の干渉を抑制するための電極を設けた表面波フィルタ、または、圧電基板上に形成された1個のすだれ状電極または1個のすだれ状電極と反射器で構成される1端子対表面波共振子を3個以上用い各該表面波共振子の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように該表面波共振子を配置した表面波フィルタであって隣接する該表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状に形成するとともに隣接する該表面波共振子の共通電極の間に表面波の干渉を抑制するための対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした電極を設けた表面波フィルタを組合せて用いた移動無線機用分波器を用いた移動無線装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電基板上に形成する表面波フィルタおよびこのフィルタを用いた移動無線機用分波器ならびにこの分波器を用いた移動無線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の表面波フィルタは、例えば、先に出願した特願平3−156426号に示されるように、各表面波共振子はその表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように配置されている。図7に示すような構成の表面波フィルタにおいては、各表面波共振子2,3,4はそれぞれその共振周波数が異なるため、理想的にはそれぞれ別の基板上に作成して相互に影響を及ぼさないようにする必要があるが、量産性およびコストの観点から同じ基板1上に作成される。このため、たとえば表面波共振子2の接地側の共通電極15から放射された表面波の1部が表面波共振子3の接地側の共通電極16に到達すると、表面波共振子3の共振特性に悪影響を与える。この悪影響は表面波共振子2と表面波共振子3の間および表面波共振子3と表面波共振子4の間で相互に発生するから、フィルタ特性では減衰量が小さくなったり挿入損失が増加するなどの性能劣化が生じる。隣接する表面波共振子の共通電極の対向部が平行な場合は、反射面である共通電極の端部での反射・透過が同じ位相で起こるためその影響が大きく図2の点線で示すような性能しか得られない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、各表面波共振子間の弾性的結合もしくは音響的結合が基本的に少ない構成となっているが、移動通信などに用いられるフィルタのように大きな減衰量と小さな挿入損失を必要とする高性能フィルタにおいてはこれでも十分でなく、各表面波共振子間の弾性的結合もしくは音響的結合のに起因する通過帯域の挿入損失や阻止帯域の減衰量などの点で問題があった。本発明の目的は、上記した従来技術の問題を解決し、通過帯域の挿入損失が小さく、阻止帯域の減衰量が大きい表面波フィルタを実現することにある。また、本発明の他の目的は、小形の分波器を構成し、小形で軽量な移動無線装置を実現することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明では、隣接する各表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状あるいは平行でない直線にした。また、隣接する各表面波共振子の共通電極の間に、表面波の干渉を抑制するための電極を設けた。さらに、隣接する各表面波共振子の共通電極の間に設けた表面波の干渉を抑制するための電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした。隣接する各表面波共振子の共通電極の間に、表面波の干渉を抑制するための溝を設けた。また、上記した表面波フィルタで、異なる通過帯域を有するものを同一の基板上に設けて分波器を構成した。また、上記した分波器を用いて移動無線装置を構成した。
【0005】
【作用】表面波は音響インピーダンスの異なる部分でその1部が反射するため伝搬方向の表面波エネルギーは減衰するが、隣接する表面波共振子の共通電極の対向部が平行な場合は、反射面である共通電極の端部での反射・透過が同じ位相で起こるためその減衰量は小さい。隣接する各表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状あるいは平行でない直線にした場合は、反射・透過の位相が場所によって変化し、反射波や通過波が複雑に干渉し減衰量を大きくできる。したがって、各表面波共振子間の弾性的、音響的結合を少なくできる。また隣接する各表面波共振子の共通電極の間に、表面波の干渉を抑制するための電極を設け、またその電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした場合には、各表面波共振子の位置が距離的に離れ、反射面が多くなるため、反射波や通過波がより複雑に干渉し、減衰量をより大きくできる。また、反射面は基板上に設けた溝によっても構成することができ同様の作用がある。
【0006】
【実施例】以下、本発明に係る表面波フィルタの第1の実施例をその構成の概要を示す図1により説明する。この実施例は圧電基板1上に形成した3種類の表面波共振子2,3,4と誘電体基板上に形成した4種類のコイル5,6,7,8びこれらを接続するワイヤ9,10,11,12,13,14から構成される。
【0007】3種類の表面波共振子2,3,4を構成するすだれ状電極の一方15,16,17をすべて接地し、表面波共振子2,3,4の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように、圧電基板1上に縦方向に配列する。また、隣接する表面波共振子2と表面波共振子3の共通電極15と共通電極16の対向部を3角波状あるいは鋸歯状とするとともに、隣接する表面波共振子3と表面波共振子4の共通電極18と共通電極19の対向部を3角波状あるいは鋸歯状とした。表面波共振子2とコイル6はワイヤ10で電気的に接続され、コイル6と表面波共振子3とはワイヤ11で電気的に接続されている。さらに、表面波共振子3とコイル7とはワイヤ12で電気的に接続され、コイル7と表面波共振子4とはワイヤ13で電気的に接続されている。端子20からの電気信号は、コイル5を経てワイヤ9により表面波共振子2に供給され、表面波共振子4からの電気信号は、ワイヤ14とコイル8を経て端子21から外部回路に取り出される。
【0008】圧電基板1の種類および利用できる表面波に関しては多くの報告がされているが、例えば、タンタル酸リチウム(LiTaO3)基板やニオブ酸リチウム(LiNbO3)基板を使えば良い。表面波共振子2,3,4に関しても多くの報告がされている。多対の電極指からなるすだれ状電極を単独で用いるもの、すだれ状電極と反射器を組合せて用いるものや重み付けをしたすだれ状電極を用いるものなどが知られている。これらの例に限らず、一般に表面波共振子では多対の電極指または多数本の反射器が必要で、これらを含めると100〜600対の電極指を用いることが多い。前述のように、隣接する表面波共振子の共通電極の対向部が平行な場合は、反射面である共通電極の端部での反射・透過が同じ位相で起こるためその影響が大きく図2の点線で示すような性能しか得られない。本発明では隣接する各表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状にして、反射・透過の位相を場所によって変化させているから表面波共振子間の相互影響すなわち各表面波共振子間の弾性的、音響的結合を小さくでき、図2の実線で示すような高性能を得ることができる。各表面波共振子の共通電極の対向部の3角波状あるいは鋸歯状の周期と深さは、表面波の波長と同程度以上あればよく、共振子の電極と同時に作成することが容易であり、作成工程数が増加することがない。以上説明したように本実施例によれば、隣接する各表面波共振子の弾性的、音響的結合を小さくでき、減衰量が大きく、挿入損失が小さい高性能なフィルタを得ることができる。
【0009】次に、本発明の第2の実施例を図3を用いて説明する。この実施例は、圧電基板1上に形成した3種類の表面波共振子2,3,4と誘電体基板上に形成した4種類のコイル5,6,7,8びこれらを接続するワイヤ9〜14から構成される。3種類の表面波共振子2,3,4を構成するすだれ状電極の一方25,26,27をすべて接地し、表面波共振子2,3,4の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように、圧電基板1上に縦方向に配列している。また、隣接する表面波共振子2の共通電極25と表面波共振子3の共通電極26の対向部を平行でない直線とするとともに、隣接する表面波共振子3の共通電極28と表面波共振子4の共通電極29の対向部を平行でない直線とした。表面波共振子2とコイル6とはワイヤ10で、コイル6と表面波共振子3とはワイヤ11で、表面波共振子3とコイル7とはワイヤ12で、コイル7と表面波共振子4とはワイヤ13でそれぞれ電気的に接続されている。端子20からの電気信号は、コイル5を経てワイヤ9により表面波共振子2に供給され、表面波共振子4からの電気信号は、ワイヤ14とコイル8を経て端子21から外部回路に取り出される。この実施例では隣接する各表面波共振子の共通電極の対向部を平行でない直線にして、反射・透過の位相を場所によって徐々に変化させているから、第1の実施例と同様に表面波共振子間の相互影響すなわち各表面波共振子間の弾性的結合もしくは音響的結合を小さくできる。以上説明したように、本実施例によれば、隣接する各表面波共振子の弾性的結合もしくは音響的結合を小さくでき、減衰量が大きく、挿入損失が小さい高性能なフィルタを得ることができる。
【0010】次に、本発明の第3の実施例を図4を用いて説明する。この実施例は、前記した第1の実施例とほぼ同じ構成であるが、隣接する各表面波共振子の共通電極の間に、表面波の干渉を抑制するための電極を設け、またその電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした。すなわち、隣接する表面波共振子2の共通電極15と表面波共振子3の共通電極16の間に表面波の干渉を抑制するための対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした電極30を設けるとともに、隣接する表面波共振子3の共通電極18と表面波共振子43の共通電極19の間に表面波の干渉を抑制するための対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした電極31を設けた。このような構成とすることにより、たとえば、表面波共振子3の共通電極18から表面波共振子4の共通電極19に伝搬する波に対して、反射面が多くなり、反射・透過の位相が場所によって変化するから、第1の実施例と同等以上に表面波共振子間の相互影響すなわち各表面波共振子間の弾性的結合もしくは音響的結合を小さくできる。
【0011】また、表面波の干渉を抑制するための電極30および電極31の周辺に吸音剤を塗布することにより、その効果をより高めることができる。
【0012】以上説明したように本実施例によれば、隣接する各表面波共振子の弾性的、音響的結合をより小さくでき、減衰量が大きく、挿入損失が小さい高性能なフィルタを得ることができる。
【0013】次に、本発明の第4の実施例を図5を用いて説明する。この実施例は前記した第1の実施例とほぼ同じ構成であるが、隣接する表面波共振子の共通電極の間に、表面波の干渉を抑制するための溝を設けた点で相違する。すなわち、隣接する表面波共振子2の共通電極15と表面波共振子3の共通電極16の間に、表面波の干渉を抑制するための溝32を設けるとともに、隣接する表面波共振子3の共通電極18と表面波共振子4の共通電極19の間に、表面波の干渉を抑制するための溝33を設けた。このような溝は、基板1をウェハから切り出すときに同時に形成することができ、金属膜を厚くした電極を設ける場合に比較しても、その反射係数が大きいことが知られている。このような構成とすることにより、たとえば、表面波共振子3の共通電極18から表面波共振子4の共通電極19方向に伝搬する波は溝33でそのほとんどが反射されるため、表面波共振子間の相互影響すなわち各表面波共振子間の弾性的結合もしくは音響的結合を小さくできる。以上説明したように本実施例によれば、隣接する各表面波共振子の弾性的結合もしくは音響的結合をより小さくでき、減衰量が大きく、挿入損失が小さい高性能なフィルタを得ることができる。
【0014】次に、本発明の第5の実施例を図6を用いて説明する。この実施例は圧電基板1上に形成した3種類の表面波共振子2,3,4と誘電体基板上に形成した4種類のコイル5,6,7,8およびこれらを接続するワイヤ9〜14からなる第1のフィルタと、同じく圧電基板1上に形成した5種類の表面波共振子42,43,44,45,46とこれらを接続するワイヤ58,59,62からなる第2のフィルタで構成される。3種類の表面波共振子2,3,4を構成するすだれ状電極の一方15,16,17をすべて接地し、表面波共振子2,3,4の表面波伝搬路が1本の直線にそれぞれ直交するように、圧電基板1上に縦方向に配列している。また、隣接する表面波共振子2の共通電極15と表面波共振子3の共通電極16の対向部を3角波状あるいは鋸歯状とし、隣接する表面波共振子3の共通電極18と表面波共振子4の共通電極19の対向部を3角波状あるいは鋸歯状とした。
【0015】表面波共振子2とコイル6とはワイヤ10で、コイル6と表面波共振子3とはワイヤ11で、表面波共振子3とコイル7とはワイヤ12で、コイル7と表面波共振子4とはワイヤ13でそれぞれ電気的に接続されている。端子20からの電気信号は、コイル5を経てワイヤ9により表面波共振子2に供給され、表面波共振子4からの電気信号は、ワイヤ14とコイル8を経て端子21から外部回路に取り出される。また、第2のフィルタは直列の表面波共振子42,44,46と並列の表面波共振子43,45からなる帯域通過型のフィルタとして構成されている。表面波共振子43の共通電極51と表面波共振子45の共通電極56を接地し、隣接する表面波共振子の共通電極50と共通電極51の対向部、共通電極52と共通電極53の対向部および共通電極54と共通電極55の対向部ならびに共通電極56と共通電極57の対向部をそれぞれ3角波状あるいは鋸歯状とした。表面波共振子42はワイヤ58で表面波共振子43および表面波共振子44に接続され、表面波共振子46はワイヤ59で表面波共振子44および表面波共振子45に接続されている。端子21からの電気信号は、ワイヤ62により表面波共振子42に供給される。また、表面波共振子46からの電気信号は、共通電極61から外部回路に取り出される。また、第1のフィルタと第2のフィルタの間に、表面波の干渉を抑制するための対向部を3角波状あるいは鋸歯状にした電極65を設けた。
【0016】この実施例では、第1のフィルタの通過周波数帯域と、第2のフィルタの通過周波数帯域とを別々の周波数帯域としているので、端子21をたとえばアンテナと接続することにより分波器とすることができる。以上のような構成とすることにより、第1のフィルタと第2のフィルタの間での相互影響すなわち弾性的結合もしくは音響的結合を小さくできる。以上説明したように本実施例によれば、同じ基板上に隣接するフィルタ間での弾性的結合もしくは音響的結合をより小さくでき、減衰量が大きく、挿入損失が小さい高性能な分波器を得ることができる。
【0017】隣接する各表面波共振子の共通電極の対向部を3角波状あるいは鋸歯状にする場合はその周期と深さを、平行でない直線にする場合はその段差を、溝を設ける場合はその幅と深さを表面波の波長と同程度以上にすればよい。
【0018】また、これらの表面波フィルタで、異なる通過帯域を有するものを同一の基板上に設けて分波器を構成する場合は、受信側と送信側の弾性的結合もしくは音響的結合を小さくできる。また、この分波器は小形で、それぞれの通過帯域の挿入損失が小さく、それぞれの阻止帯域の減衰量が大きいから、超小形の移動無線装置を実現できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、各表面波共振子間の弾性的、音響的結合を少なくできるため、通過周波数帯域の挿入損失が小さく、阻止周波数帯域の減衰量が大きい小形で高性能な表面波フィルタが実現できる。また、同一の基板上に種々の特性を有する表面波フィルタが実現できるため、例えば小形の分波器が容易に実現できる。また、この分波器を使えば、超小形の移動無線装置を実現できる。




 

 


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