JP3068035B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、VHF、UHF帯
で動作する弾性表面波デバイスに関し、特に弾性表面波
デバイスの電極構造に関する。
【0002】
【従来の技術】圧電基板上に形成されたインターディジ
タル電極からなるトランスデューサ(Inter Digital Tr
ansducer、以下、IDTという)によって励振・受信さ
れる弾性表面波(SAW)の伝搬方向と同一な方向に分
布するモード(以下、縦モードという)による共振と、
伝搬方向と直交する方向に分布するモード(以下、横モ
ードという)による共振の、縦、横2種類の共振モード
を2次元的に用いることにより、広い通過域特性を有す
るバンドパスフィルタを構成する技術が特開平6−23
2687号公報に記載されている。
【0003】図8は、前記公報に記載されている弾性表
面波フィルタを示しており、圧電基板81上に形成され
た入力IDT82、出力IDT83、及びグレーティン
グ反射器84、85によって構成されている。入力ID
T82は、その上側半分が共振器(A)のIDT電極と
して機能し、下側半分はダミー電極となっており、ま
た、出力IDT83は、その下側半分が共振器(B)の
IDT電極として機能し、上側半分はダミー電極となっ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来の弾性表面波
フィルタにおいては、横モードの音響的結合を行わせる
ために、共振器(A)と共振器(B)の各IDTは、弾
性表面波の伝搬方向と直交する方向(横方向)には互い
に重ならないように隣接して配置させ、弾性表面波の伝
搬方向と同一の方向にはダミー電極を配置しているの
で、各ダミー電極の長さは、各共振器を構成する交叉指
電極部分と同じ長さとなっており、弾性表面波デバイス
の小型化の点で問題があった。
【0005】本発明の目的は、前記従来の弾性表面波デ
バイスを、弾性表面波の伝搬方向に対する寸法を短くし
て、より小型化することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】一般に横モードのポテン
シャル分布は、弾性表面波の伝搬路長が無限に長い場合
には、そのモード分布形状は伝搬路内で一様であるが、
実際には、このモード分布はSAW波長λのおよそ10
0倍程度の長さがあれば、無限長弾性表面波導波路の場
合とほぼ等しいスカラポテンシャルとして近似可能であ
る。
【0007】一方、従来から使用されている縦多重モー
ド結合型弾性表面波フィルタのIDTは、インピーダン
スや挿入損失の観点から、一般に数100λの伝搬路長
を有している。従って、この伝搬路長が50%程度の長
さになっても、横モードポテンシャルの分布はほとんど
変化しない。
【0008】そこで、本発明は、横モードのポテンシャ
ル分布の形状に影響を及ぼさない範囲において入出力I
DTの交叉指電極部を弾性表面波の伝搬方向に対して部
分的に重なり合うように配置し、重なり合った部分に相
当するダミー電極の本数を減らすことにより、弾性表面
波デバイスの全長を短くしたことを特徴とするものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態を示している。図1において、圧電基板11上には、
金属薄膜によってダミー電極と交叉指電極部を併せ持つ
入出力IDT12、13が形成されている。そしてこれ
らのIDTは、弾性表面波の伝搬方向(図面の左右方
向)に対しては部分的に重なり合い、弾性表面波の伝搬
方向に直交する方向(図面の上下方向)に対しては隣接
するように配置されている。また、これらのIDT1
2、13の左右には、同じく金属薄膜によるグレーティ
ング反射器14、15がそれぞれ形成されている。
【0010】次に、その動作について図2を参照して説
明する。まず、入力側の共振器(A)に着目すると、左
から順にグレーティング反射器14、入力側IDT12
の交叉指電極部分、出力側IDT13のダミー電極部
分、及びグレーティング反射器15が配置されている。
したがって、この共振器(A)単体では、弾性表面波の
伝搬方向から見れば、一般に知られている縦多重モード
結合型共振器と何ら変わりがないので、図2(a)に示
すようなf11とf12の共振ピークを持つ周波数特性
が得られる。
【0011】そして、この共振器(A)と平行に、出力
側の共振器(B)を、その横S0モードと横A1モード
の共振特性が図2(b)に示すような周波数配置となる
ように、弾性表面波の伝搬方向と直交する方向に音響結
合(横モード結合)させると、合成後の出力として図2
(c)に示す周波数特性が得られる。
【0012】すなわち、本発明は、複数の縦多重モード
結合型共振器を弾性表面波の伝搬方向と平行に隣接させ
て音響的に横モード結合させる場合、この横モードのポ
テンシャルの分布形状は、弾性表面波の伝搬路長がある
程度(数100λ)より長くなると、ほとんど変化が無
くなる現象を利用し、入出力IDT12、13を弾性表
面波の伝搬方向に対して、部分的に重なり合うように配
置しているので、この重なり合った部分だけ、その長さ
寸法を短くすることができる。
【0013】図5は、本発明の第2の実施の形態を示し
ており、この実施の形態においては、入出力IDT5
2、53に任意の関数の重み付けを施し、内部バスバー
は重みづけ関数に沿って斜めに配置している。このよう
な重み付けを施すことにより、所望に周波数特性を有す
る弾性表面波フィルタが実現できる。
【0014】図6は、本発明の第3の実施の形態を示し
ており、上段の多重縦モード共振器と下段の多重縦モー
ド共振器は電気的に完全に分離されている。弾性表面波
を励振するIDT62と受信するIDT63以外の部分
は、この系に対して音響的な役割のみを持つため、この
実施の形態においても図1とほぼ同等の動作が実現でき
る。
【0015】図7は、本発明の第4の実施の形態を示し
ており、入力側IDT72は、出力側IDT73対して
弾性表面波の伝搬方向に部分的に重なり合っていると同
時に出力側のグレーティング反射器74にも部分的に重
なり合っている。このように、従来の縦多重モード共振
器2つを横モード結合した弾性表面波フィルタでは実現
が不可能な、2つの共振器が互いに非対称な縦モード共
振器の音響的な合成も可能となる。
【0016】
【実施例】図3は、本発明に従って構成した弾性表面波
フィルタを50Ω系にて測定した振幅周波数特性図であ
る。測定に用いたフィルタは、中心周波数が約248.
6MHzで、圧電基板として水晶基板を用い、入出力I
DTおよびグレーティング反射器を形成している金属薄
膜のSAW波長に対する膜厚H/λは0.015であ
る。また、入力側IDTの交叉指電極部分の本数は39
1本、入力側のダミー電極部分は293本、出力側ID
Tの交叉指電極部分の本数は391本、出力側IDTの
ダミー電極本数は293本である。また、入出力IDT
のSAWの伝搬方向に対して部分的に重なり合っている
部分の長さは約50λである。この場合、入出力IDT
の重なり部分を持たない従来例と比較して、IDTの重
なり部分に相当する50λ(=0.63mm)だけフィ
ルタの寸法が短くなる。
【0017】図4は、上記の弾性表面波フィルタのイン
ピーダンス整合後の周波数特性を示しており、縦多重モ
ードの複数個の共振ピークが横モードと結合し、比帯域
が0.23%という広帯域特性が実現されている。
【0018】
【発明の効果】本発明は、弾性表面波の伝搬方向に対し
て、入出力IDTの交叉指電極部分が部分的に重なり合
うように配置されているので、縦多重モード結合型共振
器を弾性表面波の伝搬方向に対して2つ平行に隣接して
音響結合させる従来の同じ原理を用いた弾性表面波装置
よりも、その長さ寸法を小さくすることができる。
【0019】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図である。
【図2】本発明の動作を説明する図である。
【図3】本発明を適用した弾性表面波フィルタの50Ω
系における振幅特性図である。
【図4】本発明を適用した弾性表面波フィルタのインピ
ーダンス整合後の振幅特性図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態を示す図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態を示す図である。
【図8】従来例を示す図である。
【符号の説明】
11,51,61,71,81 圧電基板 12,13,52,53,62,63,72,73,8
2,83 IDT 14,15,54,55,64,66,67,69,7
4,76,77,79,84,85 グレーティング
反射器 65,68,75,78 ダミー電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/64 H03H 9/145 H03H 9/25

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弾性表面波の伝搬方向と同一の方向に分
    布する縦モードによる共振と、前記伝搬方向と直交する
    方向に分布する横モードによる共振の、縦、横2種類の
    共振モードを音響的に結合する少なくとも2つの縦モー
    ド共振器を前記伝搬方向と直交する方向に隣接して配置
    した弾性表面波装置において、 弾性表面波を励振する一方の縦モード共振器のIDTと
    該励振された弾性表面波を受信する他方の縦モード共振
    器のIDTの各交叉指電極を、弾性表面波の伝搬方向に
    対して直交する方向では隣接し、伝搬方向と同一の方向
    では部分的に重なるように配置するとともに、前記各縦
    モード共振器のIDTの伝搬方向における互いに重なっ
    ていない電極部分には他方の縦モード共振器のダミー電
    極が隣接して対向配置されていることを特徴とする弾性
    表面波装置。
  2. 【請求項2】 前記各縦モード共振器のIDTのうちの
    少なくとも一つは、任意の関数の重み付けが施されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装置。
  3. 【請求項3】 前記各縦モード共振器は互いに電気的に
    完全に分離されていることを特徴とする請求項1又は2
    記載の弾性表面波装置。
  4. 【請求項4】 前記各縦モード共振器は、弾性表面波伝
    搬方向の両側にそれぞれグレーティング反射器を備えて
    いることを特徴とする請求項1,2,又は3記載の弾性
    表面波装置。
  5. 【請求項5】 前記2つの縦モード共振器は互いに非対
    称の共振器として構成されており、一方の縦モード共振
    器のIDTは、他方の縦モード共振器のIDTに対して
    弾性表面波の伝搬方向に部分的に重なり合っているとと
    もに他方の縦モード共振器の前記グレーティング反射器
    にも部分的に重なり合うように配置されていることを特
    徴とする請求項4記載の弾性表面波装置。
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