弹性波滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种在带通型的共振型滤波器中，可抑制在较通频带更高频带侧产生寄生信号的技术。关于输入侧IDT电极(12)及输出侧IDT电极(13)，借由变迹型的主瓣来对指形电极(17)进行加权。具体而言，以从输入侧IDT电极(12)及输出侧IDT电极(13)的任意位置至输入侧IDT电极(12)及输出侧IDT电极(13)的弹性波的传输方向上的两端位置为止而变小的方式，来对相互邻接的指形电极(17)、指形电极(17)相交的尺寸即相交长度(D)进行设定。并且，使相交长度(D)为最大的最大相交宽度区域(10)从输入侧IDT电极(12)及输出侧IDT电极(13)的中央位置(1)朝向左右两侧中的任一侧位置偏移。
【专利说明】弹性波滤波器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用纵模（longitudinal mode)的共振型声表面波（Surface Acoustic Wave，SAW)滤波器。
【背景技术】
[0002] 作为利用弹性波（弹性表面波）的SAW滤波器，已知有在例如水晶等的压电基板 上配置有叉指型换能器（interdigital transducer, IDT)电极的构成。作为这种滤波器的 一个具体示例，可举出将所述IDT电极设为输入侧电极及输出侧电极并使它们在弹性波的 传输方向上相互间隔而配置的横向（transversal)型滤波器、或者以夹着包含所述输入侧 电极及输出侧电极的构成的方式而配置有一对反射器的共振型滤波器。
[0003] 在专利文献1中记载着如下的技术：在所述共振型滤波器中，将2个共振器彼此 并联，并且对各个共振器中的指形电极进行变迹（apodize)型的加权。而且，为了抑制横模 寄生信号（spurious)，将所述共振器中的指形电极的相交长度设定成各不相同的尺寸。然 而，当将这种技术应用于在较通频带（passband)更低频带侧及更高频带侧设置有抑止频 带（stopband)的所谓带通型的滤波器时，有时会在较通频带更高频带侧的抑止频带内残 留寄生信号。
[0004] 在专利文献2、专利文献3中记载着如下的技术：在横向型滤波器中，对指形电极 进行变迹型的加权，或者在对IDT电极进行变迹型的加权时，使主瓣（main lobe)的峰值 (peak)从所述IDT电极的中心位置偏移。但是，在专利文献2、专利文献3中，并没有对共 振型滤波器、以及将所述共振型滤波器用作带通型的滤波器时在较通频带更高频带侧产生 的寄生信号进行探讨。
[0005] [现有技术文献]
[0006] [专利文献]
[0007] [专利文献1]日本专利特开2011-160488
[0008] [专利文献2]日本专利特开2000-286664
[0009] [专利文献3]日本专利特开2004-260543
【发明内容】
[0010][发明所欲解决的问题]
[0011] 本发明是鉴于所述情况而成，其目的在于提供一种在带通型的共振型滤波器中， 可抑制在较通频带更高频带侧产生寄生信号的技术。
[0012] [解决问题的手段]
[0013] 本发明的弹性波滤波器包括：
[0014] 压电基板；
[0015] 输入侧IDT电极，包括：一对汇流条，在所述压电基板上配置成在与弹性波的传输 方向正交的方向上相互间隔；以及指形电极，从各个汇流条朝向相对向的汇流条分别呈梳 齿状伸出；
[0016]输出侧IDT电极，包括：一对汇流条，设置在与所述输入侧IDT电极在弹性波的传 输方向上相间隔的位置，在所述压电基板上配置成在与弹性波的传输方向正交的方向上相 互间隔；以及指形电极，从各个汇流条朝向相对向的汇流条分别呈梳齿状伸出；以及
[0017] 反射器，包括：一对反射器汇流条，从所述输入侧IDT电极及所述输出侧IDT电极 的排列观察，分别配置在弹性波的传输方向上的一侧及另一侧，并且设置成在与弹性波的 传输方向正交的方向上相互间隔；以及反射器指形电极，将所述反射器汇流条之间加以连 接；并且
[0018] 当将相互邻接的指形电极彼此相交的长度尺寸称为相交长度时，对所述输入侧 IDT电极及所述输出侧IDT电极中的至少一个的IDT电极，只借由变迹型的加权方法中的主 瓣来进行加权，以使得所述相交长度从一个指形电极与邻接于所述一个指形电极的其它指 形电极相对向的部位，朝向弹性波的传输方向上的所述至少一个IDT电极的端部而减小，
[0019] 在所述至少一个IDT电极上所述相交长度为最大的部位设置在相对于所述至少 一个IDT电极上的弹性波的传输方向的中央位置，朝向弹性波的传输方向上的一侧及另一 侧中的任一个偏移的位置。
[0020] 在所述至少一个IDT电极上所述相交长度为最大的部位也可以配置成相对于 所述中央位置，位置偏移所述至少一个IDT电极上的弹性波的传输方向的长度尺寸的 12. 5%。
[0021] 优选的是，所述输入侧IDT电极及所述输出侧IDT电极分别借由变迹型的主瓣来 进行加权，
[0022] 当从所述一对反射器中的一个反射器观察时，在所述输入侧IDT电极上所述相交 长度为最大的部位设置在相对于所述输入侧IDT电极上的所述中央位置，朝向弹性波的传 输方向上的一侧偏移的位置，
[0023] 在所述输出侧IDT电极上所述相交长度为最大的部位在从所述一个反射器观察 时，设置在相对于所述输出侧IDT电极上的所述中央位置，朝向弹性波的传输方向上的所 述一侧偏移的位置，或者从所述一个反射器观察时，设置在相对于所述输出侧IDT电极上 的所述中央位置，朝向弹性波的传输方向上的另一侧偏移的位置。
[0024][发明的效果]
[0025] 本发明是对于共振型滤波器中的输入侧IDT电极及输出侧IDT电极中的至少一个 IDT电极，将指形电极加权成变迹型，并且将主瓣中相交长度为最大的部位，形成在相对于 所述至少一个IDT电极上的弹性波的传输方向的中央位置，在弹性波的传输方向上偏移的 位置。因此，在较通频带更高频带侧，如根据下述实验结果所知，可抑制寄生信号的产生。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是表示本发明的实施方式的弹性波滤波器的一例的平面图。
[0027] 图2是表示使用现有的方法对共振型滤波器进行了加权时的构成的平面图。
[0028] 图3是表示所述现有的弹性波滤波器的加权方法的一例的示意图。
[0029] 图4是表示在所述现有的弹性波滤波器中获得的特性的特性图。
[0030] 图5是表示本发明的弹性波滤波器的加权方法的一例的示意图。
[0031] 图6是表示在本发明的弹性波滤波器中获得的特性的特性图。
[0032] 图7是表示本发明中进行的模拟（simulation)的结果的特性图。
[0033] 图8是表示本发明中进行的模拟的结果的特性图。
[0034] 图9是表示本发明中进行的模拟的结果的特性图。
[0035] 图10是表示本发明中进行的模拟的结果的特性图。
[0036] 图11是表示本发明中进行的模拟的结果的特性图。
[0037] 图12是表示本发明中进行的模拟的结果的特性图。
[0038] 图13是表示本发明的弹性波滤波器的另一例的平面图。
[0039] 图14是表示本发明的弹性波滤波器的加权方法的一例的示意图。
[0040] 图15是表示在本发明的弹性波滤波器中获得的特性的特性图。
[0041] 图16是表示本发明的弹性波滤波器的另一例的平面图。
[0042] 图17是表示本发明的弹性波滤波器的加权方法的一例的示意图。
[0043] 图18是表示本发明的弹性波滤波器的另一例的平面图。
[0044] 图19是表示本发明的弹性波滤波器的加权方法的一例的示意图。
[0045] 图20是表示本发明的弹性波滤波器的另一例的平面图。
[0046] 图21是表示本发明的弹性波滤波器的加权方法的一例的示意图。
[0047] [符号的说明]
[0048] 1:中央位置
[0049] 10 :最大相交宽度区域
[0050] 11 :压电基板
[0051] 12 :输入侧IDT电极
[0052] 13 :输出侧IDT电极
[0053] 14 :汇流条
[0054] 17:指形电极
[0055] 18:辅助指形电极
[0056] 21:输入端口
[0057] 22:输出端口
[0058] 23:接地端口
[0059] 31 :反射器
[0060] 32 :反射器汇流条
[0061] 33:反射器指形电极
[0062] D:相交长度
[0063] fO:中心频率
[0064] k(x):加权函数
[0065] W:孔径长度
【具体实施方式】
[0066] 参照图1，对本发明的实施方式的弹性波滤波器进行说明。所述弹性波滤波器包括 在例如水晶等的压电基板11上在弹性波的传输方向上相互间隔而排列的输入侧IDT电极 12及输出侧IDT电极13。在所述例中，输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13在图1中 分别配置在左侧及右侧。并且，在相对于所述输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13的 排列朝向弹性波的传输方向上的一侧（右侧）及另一侧（左侧）偏移的区域内，分别配置 有反射器31、反射器31。图1中，符号21、22分别是形成信号端口（port)的输入端口及输 出端口，符号23是接地端口。以下，对各输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13及反射 器31的具体构成进行说明。
[0067] 在输入侧IDT电极12上，设置有一对汇流条14、汇流条14,所述汇流条14、汇流条 14形成为沿弹性波的传输方向而分别延伸，并且在与所述传输方向正交的方向上相互间隔 而并排。在所述汇流条14、汇流条14上，分别形成有朝向相对向的汇流条14、汇流条14而 伸出的多个指形电极17,从所述一对汇流条14、汇流条14中的一个汇流条14延伸的指形 电极17与从另一个汇流条14延伸的指形电极17以彼此相交的方式而形成为梳齿状。在 所述例中，输入侧IDT电极12中的指形电极17的条数例如为150条。
[0068] 此处，输入侧IDT电极12是将各个指形电极17加权为变迹型。即，如果将相互邻 接的指形电极17、指形电极17相交的尺寸称为相交长度D，则各指形电极17是以所述相交 长度D沿弹性波的传输方向连续地变化的方式而配置。具体而言，在输入侧IDT电极12的 左端从进深侧的汇流条14延伸的指形电极17配置成与从近前侧的汇流条14向进深侧延 伸的辅助指形电极18的前端部相对向。
[0069] 从右侧邻接于所述左端的指形电极17的另一指形电极17配置成从近前侧的汇流 条14向进深侧伸出，并且与从进深侧的汇流条14向近前侧延伸的辅助指形电极18的前端 部相对向。因此，当将汇流条14、汇流条14之间的尺寸称为孔径长度W时，输入侧IDT电极 12中的左端的2条指形电极17、指形电极17是以所述相交长度D比孔径长度W短相当于 辅助指形电极18的长度尺寸的长度的方式而构成。
[0070] 并且，在输入侧IDT电极12中的从左端起第3条辅助指形电极18中，长度尺寸短 于从左端起第2条辅助指形电极18,因此与所述辅助指形电极18相对向的指形电极17的 长度尺寸长于左侧的指形电极17。这样一来，在输入侧IDT电极12中，随着从左端向中央 侦牝辅助指形电极18的长度尺寸变短，因此相交长度D朝向所述中央侧变长。
[0071] 并且，在输入侧IDT电极12中，在弹性波的传输方向上的大致中央部，相交长度D 与孔径长度W相同，或延长至与孔径长度W为相同程度为止。因此，当将所述大致中央部称 为"最大相交宽度区域10"时，在所述最大相交宽度区域10内，变迹型的加权可以说成为 零，换而言之，没有配置辅助指形电极18 (辅助指形电极18的长度尺寸设定为零）。在所述 例中，关于"最大相交宽度区域10"，是设为通过2条指形电极17、指形电极17之中的左侧 的指形电极17的中心位置的线，所述2条指形电极17、指形电极17在输入侧IDT电极12 上以相交长度D为最大的方式而构成。当将在输入侧IDT电极12中进行传输的弹性波的 波长设为"入"时，最大相交宽度区域10内的相交长度D为12. 5入。
[0072] 另一方面，在较最大相交宽度区域10更靠右侧（偏靠输出侧IDT电极13的位置） 的位置，辅助指形电极18的长度尺寸随着朝向输入侧IDT电极12的右端而逐渐延长，因 此，关于相交长度D，越朝向所述右端越减小。如果对以上的变迹型的加权换个说法，则在输 入侧IDT电极12中，以从大致中央部（最大相交宽度区域10)向弹性波的传输方向两侧相 交长度D逐渐变小的方式而构成，即使是所述输入侧IDT电极12的左右两端部，相交长度 D也不会达到零。即，在输入侧IDT电极12中，构成为只借由变迹型的主瓣来进行加权，在 一般的横向型滤波器中，不会借由与主瓣一并采用的旁瓣（side lobe)来进行加权。
[0073] 所述最大相交宽度区域10配置在相对于弹性波的传输方向上的输入侧IDT电极 12的中央位置1，朝向右侧（输出侧IDT电极13侧）偏移的位置。所述最大相交宽度区域 10与中央位置1之间的间隔距离形成为弹性波的传输方向上的输入侧IDT电极12的长度 尺寸的12. 5%。关于如上所述使最大相交宽度区域10的位置从所述中央位置1偏移的理 由，将在后文详细描述。
[0074] 输出侧IDT电极13是与输入侧IDT电极12同样地构成，具体而言，包括：一对汇 流条14、汇流条14 ;以及多条指形电极17,从所述汇流条14、汇流条14朝向相对向的汇流 条14、汇流条14而交替地呈梳齿状伸出。关于输出侧IDT电极13,也是借由变迹型的主瓣 来对各指形电极17进行加权，所述输出侧IDT电极13上的最大相交宽度区域10设定在相 对于弹性波的传输方向上的输出侧IDT电极13的中央位置1朝向右侧偏移的位置。
[0075] 输出侧IDT电极13上的从中央位置1算起的最大相交宽度区域10的偏移量，与 输入侧IDT电极12上的从中央位置1算起的最大相交宽度区域10的偏移量为相同尺寸。 因此，输出侧IDT电极13可以说采用如下构成：将输入侧IDT电极12原封不动地配置在右 侧作为输出侧IDT电极13。
[0076] 反射器31包括一对反射器汇流条32、反射器汇流条32及多条反射器指形电极 33。反射器汇流条32、反射器汇流条32配置成沿弹性波的传输方向分别延伸，并且以与所 述传输方向正交的方式而相互间隔地并排。各个反射器指形电极33是以使所述反射器汇 流条32、反射器汇流条32彼此相互连接的方式，在与弹性波的传输方向正交的方向上伸 长。在所述例中，各个反射器31上的反射器指形电极33的条数例如为50条。
[0077] 这样一来，以上所述的滤波器在从输入端口 21输入电信号时，会在反射器31、反 射器31之间产生弹性波的纵模的共振，并经由输出端口 22输出电信号，因此成为包含通频 带及抑止频带的带通滤波器，所述抑止频带分别形成在较所述通频带更低频带侧及更高频 带侧。
[0078] 此处，对所述各输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13上的变迹型的加权方法， 艮P，对使最大相交宽度区域10从各输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13的中央位置1 偏移的理由进行详细描述。
[0079] 当对共振型滤波器中的输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13进行变迹型的加 权时，一般是采用使最大相交宽度区域10与中央位置1相互重合的方法。即，在共振型滤 波器中，由于弹性波在反射器31、反射器31之间进行共振，因此从各个反射器31、反射器31 观察输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13时，以尽可能地具有对称性的方式而构成。具 体而言，在从一对反射器31、反射器31中的一个反射器31观察输入侧IDT电极12及输出 侧IDT电极13时、以及从另一个反射器31观察输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13 时，当指形电极17的配置相一致时，会良好地（以可抑制衰减的方式）产生弹性波的共振。 图2表示如下构成例，S卩，假设为对包含输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13及反射器 31、反射器31的构成，使用现有的方法来实施变迹型的加权的情况。
[0080] 将各输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13加权为变迹型时，例如使用下式。
[0081] 加权量=A+(l_A)cos((k(x) X 31))
[0082] k(x)如以下所述，是用于加权的加权函数。再者，A为常数。
[0083] 即，当着眼于输入侧IDT电极12时，如图3的下段所示，将所述输入侧IDT电极12 上的中央位置1的坐标设为零（原点），从所述中央位置1起沿左右方向分别虚拟地设定x 轴的正侧及负侧。而且，将输入侧IDT电极12的左端位置及右端位置的x坐标分别设定为 "-1"及"1"，并且使用（0.5 Xx)作为加权函数k(x)。此时，所述左端位置及所述右端位置 上的加权函数k(x)的值分别为"一0.5"及"0.5"。因此，所述加权函数k(x)从输入侧IDT 电极12上的左端至右端呈线性变化。
[0084] 这样一来，将各个x坐标上的加权函数k(x)的具体值代入至所述式时，计算出各 个坐标位置上的加权量（相交长度D)，形成图3的上段所示的加权。如根据图3的上段及 下段所知，加权函数k(x)为零的x坐标为输入侧IDT电极12的中央位置1。再者，在图3 的上段，将指形电极17与辅助指形电极18相对向的部位示意性地描绘成曲线，所述辅助指 形电极18相对于所述指形电极17位于进深侧或近前侧。关于下述图5等也是同样。
[0085] 当对输出侧IDT电极13也使用同样的加权函数k(x)进行加权时，如图3的上段 及下段所示，设定指形电极17、指形电极18的布局。使用这种加权方法实际制作滤波器而 对频率特性进行评估之后，获得图4所示的结果。即，在较通频带更高频带侧，产生了极大 的寄生信号，因此可知当用作带通型的滤波器时，在高频带侧的抑止频带中无法获得良好 的衰减特性。再者，关于所制作的滤波器，使用水晶作为压电基板11，并且将输入侧IDT电 极12及输出侧IDT电极13的各个指形电极17的合计条数及反射器31的各个中的反射器 指形电极33的合计条数分别设定为210条及100条。而且，最大相交宽度区域10内的相 交长度D设定为20 A。在图4中，在横轴上使用借由滤波器的通频带内的中心频率f0而标 准化的值。关于下述图6及图15也是同样。
[0086] 另一方面，关于所述图1所示的加权方法，将加权函数k(x)设定为（0. 4Xx-0. 1) 时，所述加权函数k(x)形成为图5所示的分布。即，在各输入侧IDT电极12及输出侧IDT 电极13的左端，加权函数k(x)为5"，在各输入侧IDT电极12及输出侧IDT电极13 的右端，加权函数k(x)为"0.3"。因此，加权函数k(x)在x坐标为"0.25"时与x轴相交。 换而言之，x坐标在"0.25"的位置时，加权为零（相交长度D为最大）。因此，如果对所述 0. 25相对于从输入侧IDT电极12的左端至右端的x方向的尺寸（=2)的比例进行计算， 则结果为12. 5%，在所述图1的输入侧IDT电极12上，最大相交宽度区域10可以说相对于 中央位置1偏移相当于所述输入侧IDT电极12的x方向的长度尺寸的12. 5%的距离。 [0087] 关于输出侧IDT电极13,也使用同样的加权函数k(x)来设定指形电极17、指形电 极18的布局时，最大相交宽度区域10相对于中央位置1，朝向右侧偏移相当于所述输出侧 IDT电极13的x方向的长度尺寸的12. 5%的距离。
[0088] 实际制作以上所述的本发明中的图1的滤波器并对频率特性进行评估之后，获得 图6所示的结果。如对图6及所述图4进行对比可知，在本发明中，较通频带更高频带侧的 寄生信号相对于图4而言抑制得极小。
[0089] 此处，对如上所述设定加权函数k(x)的理由进行说明。即，进行了如下模拟：当对 输入侧IDT电极12中的加权函数k(x)及输出侧IDT电极13中的加权函数k(x)如下表所 示进行各种改变时，滤波器的频率特性如何进行变化。
[0090] (表）
[0091]
【权利要求】
1. 一种弹性波滤波器，其特征在于包括： 压电基板； 输入侧叉指型换能器电极，包括：一对汇流条，在所述压电基板上配置成在与弹性波的 传输方向正交的方向上相互间隔；W及指形电极，从各个汇流条朝向相对向的汇流条分别 呈梳齿状伸出； 输出侧叉指型换能器电极，包括：一对汇流条，设置在与所述输入侧叉指型换能器电极 在弹性波的传输方向上相间隔的位置，在所述压电基板上配置成在与弹性波的传输方向正 交的方向上相互间隔；W及指形电极，从各个汇流条朝向相对向的汇流条分别呈梳齿状伸 出拟及 反射器，包括：一对反射器汇流条，从所述输入侧叉指型换能器电极及所述输出侧叉指 型换能器电极的排列观察，分别配置在弹性波的传输方向上的一侧及另一侧，并且设置成 在与弹性波的传输方向正交的方向上相互间隔；W及反射器指形电极，将所述反射器汇流 条之间加W连接；并且 若将相互邻接的指形电极彼此相交的长度尺寸称为相交长度，则对所述输入侧叉指型 换能器电极与所述输出侧电极叉指型换能器电极中的至少一个叉指型换能器电极，只借由 变迹型的加权方法中的主瓣来进行加权，W使得所述相交长度从一个指形电极与邻接于所 述一个指形电极的其它指形电极相对向的部位，朝向弹性波的传输方向上的所述至少一个 叉指型换能器电极的端部而变小， 在所述至少一个叉指型换能器电极上所述相交长度为最大的部位设置在相对于所述 至少一个叉指型换能器电极上的弹性波的传输方向的中央位置，朝向弹性波的传输方向上 的一侧及另一侧中的任一个偏移的位置。
2. 根据权利要求1所述的弹性波滤波器，其特征在于： 在所述至少一个叉指型换能器电极上所述相交长度为最大的部位配置成相对于所述 中央位置，位置偏移所述至少一个叉指型换能器电极上的弹性波的传输方向的长度尺寸的 12. 5%。
3. 根据权利要求1或2所述的弹性波滤波器，其特征在于： 所述输入侧叉指型换能器电极及所述输出侧叉指型换能器电极分别借由变迹型的主 瓣来进行加权， 当从所述一对反射器中的一个反射器观察时，在所述输入侧叉指型换能器电极上所述 相交长度为最大的部位设置在相对于所述输入侧叉指型换能器电极上的所述中央位置，朝 向弹性波的传输方向上的一侧偏移的位置， 在所述输出侧叉指型换能器电极上所述相交长度为最大的部位在从所述一个反射器 观察时，设置在相对于所述输出侧叉指型换能器电极上的所述中央位置，朝向弹性波的传 输方向上的所述一侧偏移的位置。
4. 根据权利要求1或2所述弹性波滤波器，其特征在于： 所述输入侧叉指型换能器电极及所述输出侧叉指型换能器电极分别借由变迹型的主 瓣来进行加权， 当从所述一对反射器中的一个反射器观察时，在所述输入侧叉指型换能器电极上所述 相交长度为最大的部位设置在相对于所述输入侧叉指型换能器电极上的所述中央位置，朝 向弹性波的传输方向上的一侧偏移的位置， 在所述输出侧叉指型换能器电极上所述相交长度为最大的部位在从所述一个反射器 观察时，设置在相对于所述输出侧叉指型换能器电极上的所述中央位置，朝向弹性波的传 输方向上的另一侧偏移的位置。
【文档编号】H03H9/64GK104467733SQ201410436911
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】梶原隆治 申请人:日本电波工业株式会社