JP3918497B2

JP3918497B2 - 端面反射型表面波装置

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Publication number: JP3918497B2
Application number: JP2001323307A
Authority: JP
Inventors: 道雄門田; 研也橋本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: JP2002204142A; US6600391B2; US20020079989A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共振子や帯域フィルタとして用いられる表面波装置に関し、より詳細には、対向２端面間の表面波の反射を利用した端面反射型表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、共振子や共振型帯域フィルタとして表面波装置が広く用いられている。ところで、表面波としてレイリー波を用いた表面波装置は、圧電基板上に少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサ（以下、ＩＤＴ）が形成されている構造を有し、かつＩＤＴが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器が配置されている。すなわち、表面波を反射器間で反射させ、定在波とするために、反射器を必要としていた。その結果、表面波装置の寸法が大きくならざるを得なかった。
【０００３】
これに対して、ＳＨタイプの表面波を利用した端面反射型の表面波装置が知られている。ＢＧＳ波などのＳＨタイプの表面波では、反射器を省略して圧電基板の対向２端面を反射端面とすることができる。従って、表面波装置の小型化を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＨ波を用いた表面波装置では、圧電基板のＳＨ波の音速が遅く、従って高周波化に対応することが困難であった。また、表面波フィルタの帯域幅は、圧電基板の電気機械結合係数ｋに依存するが、ＳＨタイプの表面波を利用するためには圧電基板材料が限定され、従って、電気機械結合係数ｋの制約により、所望とする帯域幅を容易に得ることができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、高周波化に容易に対応することができ、かつ所望の帯域幅を容易に実現し得る端面反射型表面波装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従来、ＳＨ波以外の表面波を利用して端面反射型表面波装置を構成することはできないと考えられていた。これに対して、本願発明者らは、表面波の成分のうち、縦波あるいはＳＶ波を主成分とする波を利用すれば、対向２端面で反射させて、端面反射型表面波装置を構成し得ることを見い出した。
【０００７】
すなわち、本発明は、対向し合う一対の主面及び該一対の主面を結ぶ一対の対向端面を有する圧電性基板と、前記圧電性基板の一方主面に形成された少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサとを備える端面反射型表面波装置であって、前記圧電性基板が、オイラー角（０度、４０〜６０度、９０度）もしくは（９０度、９０度、２０〜５０度）のＬｉ ₂ Ｂ ₄ Ｏ ₇ 基板、オイラー角が（０度、１２０〜１４０度、１５０度）もしくは（０度、１５５．２５度、４２度）の水晶基板または（９０度、９０度、１０〜９０度）のＬｉＮｂＯ ₃ もしくはＬｉＴａＯ ₃ 基板であり、励振される表面波のうち縦波を主成分とする表面波を用いており、励振される表面波全体のエネルギー強度を１００％としたとき、前記縦波成分が７０％以上を占めることを特徴とする端面反射型表面波装置である。
【０００８】
レイリー波は、縦波とＳＶ波の２つの成分を有しており、この２つの成分は常に結合して伝搬する。従って、従来、端面反射を利用した表面波装置をレイリー波を利用して構成することは困難と考えられていた。
【０００９】
しかしながら、表面波の中でも、縦波を主成分とする波については、後述の実施例から明らかなように、モード変換を生じることなく基板端面で反射され、従って、端面反射型表面波装置を構成することができる。しかも、上記縦波は、ＳＨ波に比べて音速が速いため、高周波化に容易に対応することができる。
【００１１】
より好ましくは、励振される表面波の縦波成分、ＳＨ成分及びＳＶ成分の変位をそれぞれｕ₁，ｕ₂，ｕ₃としたとき、基板表面の変位ｕ₁，ｕ₂の比が基板表面が電気的に開放のときに０．０１５以下、及び／または基板表面が電気的に短絡のときに０．１以下であり、その場合、さらに良好な特性が得られる。
【００１２】
本発明の特定の局面では、一対の対向端面の中間高さ位置に段差が形成され、該段差よりもＩＤＴが形成されている側の主面に近い端面部分により反射端面が構成されている。そして、この反射端面の高さ方向寸法が、表面波の波長をλとしたときに、５λ〜２０λの範囲とされており、それによって縦波を主成分とする表面波が上記反射端面によって効率良く反射される。従って、例えばマザー基板に５λ〜２０λの範囲の深さの溝を形成し、該溝の中央で分割することにより、多数の端面反射型表面波装置を効率良く製造することができる。
【００２０】
本発明の特定の局面では、電気機械結合係数ｋとインターデジタルトランスデューサの対数Ｎ（縦結合型共振子フィルタは総対数）との積に対し、インターデジタルトランスデューサの交叉幅Ｗが次の関係を満たすように構成されている。
【００２１】
Ｗ≧２．１＋３０．５ｅ^{-(x-0.016)/0.055}＋７．１ｅ^{-(x-0.016)/0.012}
但し、ｘ＝ｋ²Ｎ
第１，第２の発明のさらに他の特定の局面では、圧電性基板の比誘電率ε₃₃ ^S*とインターデジタルトランスデューサの対数Ｎとの積に対し、インターデジタルトランスデューサの交叉幅Ｗが次の関係を満たすように構成されている。
【００２２】
Ｗ≧−１．６８＋２５．９ｅ^-(x-37)/44.8＋１５．６ｅ^{-(x-37)/216.1}
但し、ｘ＝Ｎε₃₃ ^S*
本発明に係る端面反射型表面波装置の別の特定の局面では、表面波の位相速度の進行方向と前記端面との角度が９０±５度であり、端面の上部断面と基板表面との角度は９０±１０度とされている。
【００２３】
本発明に係る端面反射型表面波装置のさらに別の特定の局面では、表面波の波長をλとしたとき、シングル電極の場合にはインターデジタルトランスデューサの最外側の電極から一つ内側の電極の中心から表面波伝搬方向外側へλ／２±λ／１０の位置に前記端面が構成されている。
【００２４】
同電位の電極指がペアをなしているスプリット電極の場合には、ペアをなす電極指間の中心からλ／２の整数倍±λ／１０の位置に前記端面が構成される。
本発明の他の特定の局面によれば、本発明に係る弾性表面波装置を有する通信機が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る端面反射型表面波装置の具体的な実施例を説明することにより、本発明を説明する。
【００２６】
（第１の実施例）
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例に係る端面反射型表面波共振子を示す斜視図及び図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。端面反射型表面波共振子１は、圧電性基板２を有する。圧電性基板２は、矩形板状の形状を有し、本実施例では、縦波を主成分とする波を端面で反射させる圧電材料、例えば（０度、４０〜６０度、９０度）のオイラー角を有するＬｉ₂Ｂ₄Ｏ₇により構成されている。もっとも、圧電性基板２を構成する圧電単結晶については、オイラー角が（９０度、９０度、２０〜５０度）のＬｉ₂Ｂ₄Ｏ₇基板、オイラー角が（０度、１２０〜１４０度、１５０度）もしくは（０度、１５５．２５度、４２度）の水晶基板、または（９０度、９０度、１０〜９０度）のＬｉＮｂＯ₃もしくはＬｉＴａＯ₃基板などを用いることもできる。
【００２７】
これらの圧電単結晶からなる圧電性基板２では、後述のように表面波を励振させた場合、縦波を主成分とする表面波が十分な大きさで発生する。
圧電性基板２は、対向し合う一対の主面２ａ，２ｂと、対向し合う一対の端面２ｃ，２ｄとを有する。主面２ａ上には、ＩＤＴ３が形成されている。ＩＤＴ３は、一対の櫛形電極３ａ，３ｂを有する。櫛形電極３ａ，３ｂは、それぞれ、電極指３ａ₁〜３ａ₃，３ｂ₁〜３ｂ₃を有する。電極指３ａ₁〜３ａ₃と電極指３ｂ₁〜３ｂ₃とは互いに間挿し合うように配置されている。
【００２８】
電極指３ａ₁〜３ａ₃，３ｂ₁〜３ｂ₃は、端面２ｃ，２ｄと平行な方向に延ばされている。ＩＤＴ３に入力電圧が印加されると、表面波が励振され、該表面波は、電極指３ａ₁〜３ａ₃，３ｂ₁〜３ｂ₃が延びる方向と直交する方向であって、主面２ａと平行な方向に伝搬する。従って、表面波は、端面２ｃと端面２ｄとを結ぶ方向において伝搬し、端面２ｃ，２ｄで反射される。
【００２９】
本実施例の端面反射型表面波共振子１では、圧電性基板２が上記材料で構成されているので、励振される表面波全体のエネルギー強度を１００％としたとき、縦波を主成分とする波がその７０％以上を占めるように発生する。前述したように、レイリー波は、縦波成分とＳＶ波成分の２つの成分を有し、この２つの成分が常に結合して伝搬する。しかしながら、上記特定の圧電性基板２を用いた場合、縦波成分が支配的となる。
【００３０】
上記縦波は、ＢＧＳ波のようなＳＨタイプの表面波に比べて音速が速いという特徴を有する。例えば、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ₃基板のＳＨ波の音速は４１６０ｍ／秒に対し、Ｘカット３１°伝搬ＬｉＴａＯ₃の音速は６３００ｍ／秒である。従って、端面反射型表面波共振子１では、ＳＨタイプの表面波を利用した端面反射型表面波共振子に比べて１．５倍の高周波化を図ることができる。
【００３１】
なお、従来、レイリー波では縦波成分とＳＶ成分が結合しているため、レイリー波が基板端面で反射されると、それぞれＳＶ波と縦波にモード変換される。しかしながら、本実施例の縦波成分を主成分とする端面反射型表面波共振子１では、端面２ｃ，２ｄが、主面２ａに対して略直交するように配置されているため、上記変換、すなわちモード変換は非常に起こり難い。好ましくは、主面２ａに対して、端面２ｃ，２ｄが９０±５度以内の角度をなすように構成されており、それによって、縦波成分のうち９７％以上がモード変換を生じることなく反射される。ここで、図２に端面反射型共振子の周波数特性を示す。図２から明らかなように、モード変換に伴う特性劣化が少ないため、共振・***振におけるインピーダンスの比は４６ｄＢである。これを、図３を参照して説明する。
【００３２】
図３はＳＡＷの位相速度の伝搬方向と基板表面における端面４ａ，４ｂ（図１）とのなす角度と、端面反射型共振子のインピーダンス比との関係を示す図である。図４は基板表面と端面断面２ｄ（図１参照）とのなす角度と、上述の共振子のインピーダンス比との関係を示す図である。図３，４から明らかなように、端面４ａ，４ｂと表面波の伝搬方向とのなす角度が９０±５度及び基板断面２ｃ，２ｄと表面波伝搬方向の角度が９０±１０度の範囲とされた場合、縦波の殆どがモードを生じることはなく、共振子のインピーダンスは実用レベルの４０ｄＢ以上であることがわかる。なお、共振子のインピーダンス比４０ｄＢ以上必要な理由は共振子を発振回路に応用する場合、４０ｄＢ以上ないと発振しないためである。
【００３３】
以上、図１〜図４においては弾性表面波の位相速度伝搬方向と、群速度の伝搬方向とのなす角度（パワーフローアングル：ＰＦＡ）がゼロの場合について述べたがＰＦＡがゼロでない場合も同様である。図５に示すｘ₁方向が位相速度の伝搬方向、ｘ₁´が群速度の伝搬方向であり、この２つの方向の間の角度がＰＦＡである。ＰＦＡ≠０でない場合には、図６に示すように基板のＰＦＡに応じてバスバーと群速度が平行になるように電極指をずらしてバスバーを形成すればよい。
【００３４】
次に、縦波を主成分とするＸカットＬｉＴａＯ₃基板を用いて実験を行った。位相速度の伝搬方向をＹ軸からＺ軸方向へ向けて３０°〜６０°の範囲として実験を行った。オイラー角では（９０°，９０°，３０°〜６０°）である。交叉幅は２０λ，対数は５０対とした。
【００３５】
図７は、ＰＦＡと共振子のインピーダンス比の関係を示す。図中、●と○はそれぞれ基板表面が電気的に短絡の場合と開放の場合のＰＦＡを示している。これらのデバイスでは一般にＰＦＡ＝０がよいとされているが、図７はＰＦＡ＝０がよいとは限らないことを示している。
【００３６】
図８は電気機械結合係数ｋの二乗とインピーダンス比との関係を示す。ＳＨ波の端面反射ではｋ²が大きい方がインピーダンス比がよくとれると報告されているが（特願平３−３０３４９５号公報）、縦波を主成分とする表面波では、それがあてはまらないことが明らかである。
【００３７】
図９は表面波の伝搬定数（伝搬ロス）とインピーダンス比との関係を示す。表面波デバイスでは、伝搬定数が小さい方がよいことは常識とされていたが、図９からも縦波を主成分とする表面波には、あてはまらないことが明らかである。
【００３８】
図１０に基板表面における３つの変位成分の比を示す。ｕ₁，ｕ₂，ｕ₃はそれぞれ縦波成分、ＳＨ成分及びＳＶ成分の変位を示す。図中●と○は、それぞれ基板表面が電気的に短絡と開放の場合の変位ｕ₂／ｕ₁の比を示している。図から明らかなように、インピーダンスが４０ｄＢ以上得られる条件は、●で０．１以下，○で０．０１５以下である。このように縦波を主成分とする端面反射型表面波装置では、その特性がＰＦＡ、ｋ²及び伝搬定数よりも、変位の比ｕ₂／ｕ₁に大きく依存していることが明らかになった。
【００３９】
原理的にはＰＦＡの大きさは任意である。実際の表面波装置の作成の場合にはＰＦＡが大きいと素子が斜めになり、取扱いが不便になる。そのためＰＦＡは−１５°〜１５°程度が望ましい。
【００４０】
なお、上記変位の大きさは有限要素法（ＦＥＭ）やCoyrbeel＆Joneの方法＊J.J.Coyrbeel&W.R.Jone:IEEE trens.Sonic&Ultreson.，su-15，4，p209(Oct，1968)により計算できる。
【００４１】
なお、シングル電極で形成された端面反射型表面波共振子１においては、表面波伝搬方向最外側の電極指の幅が表面波の波長をλとしたときに、λ／８の幅を有するように構成されており、残りの電極指３ａ₂，３ａ₃，３ｂ₁，３ｂ₂の幅はλ／４とされており、電極指間のギャップの幅もλ／４とされている。特に縦波やＳＶ波において、端面の位置ずれは共振子のインピーダンス比で評価したところ、±λ／１０までなら実用レベルであることがわかった。すなわち、端面反射型表面波共振子１を得るにあたっては、通常最外側の電極指３ａ₁，３ｂ₃の幅がλ／８±λ／１０となるように端面２ｃ，２ｄが形成される。もっとも、図１１（ａ）に示すように、圧電性基板上に電極指がλ／４でないＩＤＴが形成された場合には、例えば、３λ／１０の電極指が形成された場合にはギャップは２λ／１０となり、最外側の電極指は３λ／２０となる。このような場合、例えば電極指３ａ₃の中心から表面波伝搬方向外側に、λ／２の整数倍±λ／１０離れた位置Ｘで圧電基板を切断することにより端面２ｄを形成するこになる。端面２ｃについても同様である。
【００４２】
スプリット電極指の場合には、図１１（ｂ）に示すように、対をなす電極指３ａ₁₁，３ａ₁₂の中心からλ／２の整数倍±λ／１０の位置で切断される。
【００４７】
また、さらに良好なインピーダンス特性を得るための基板表面の表面波成分の変位の比ｕ₂／ｕ₃についても、縦波型表面波の場合と同じような関係が得られている。すなわち基板表面が電気的に開放のときには、ｕ₂／ｕ₃≦０．０１５とすることが好ましい。短絡の場合にはｕ₂／ｕ₃≦０．１０とすることが好ましい。スプリット電極の場合の端面位置も縦波成分を主成分とする表面波の場合の条件と同じである。
【００４８】
ここで、圧電性基板の電気機械結合係数ｋ、比誘電率ε₃₃ ^S*とＩＤＴの交叉幅Ｗ及び対数Ｎとの関係について求めた。図１に示す縦波の端面反射を利用した共振子を作製し、図２に示す共振特性のインピーダンス比で評価した。図１２はｋ²ＮとＷとの関係を求めたもので、実線から上の領域が共振特性のインピーダンス比４０ｄＢ以上得られる領域であり、破線から上の領域が４５ｄＢ以上得られる領域である。すなわち、４０ｄＢ以上得るための交叉幅は次の式を満足する交叉幅であればよい。
【００４９】
Ｗ≧２．１＋３０．５ｅ^{-(x-0.016)/0.055}＋７．１ｅ^{-(x-0.016)/0.012}
但し、ｘ＝ｋ²Ｎ、Ｗはλで規格化した値である。
また、インピーダンス比４５ｄＢ以上を得るための交叉幅は次の式を満足する交叉幅である。
【００５０】
Ｗ≧２．８＋２４．２ｅ^{-(x-0.03)/0.052}＋１２．９ｅ^{-(x-0.03)/0.011}
図１３は、ε₃₃ ^S*×ＮとＷとの関係を求めた図であり、実線から上の領域がインピーダンス比４０ｄＢ以上が得られる領域であり、破線から上の領域がインピーダンス比４５ｄＢ以上が得られる領域である。すなわち、４０ｄＢ以上のインピーダンス比を得るための交叉幅は次の式になる。
【００５１】
Ｗ≧−１．６８＋２５．９ｅ^-(x-37)/44.8＋１５．６ｅ^{-(x-37)/216.1}
但し、ｘ＝Ｎε₃₃ ^S*
また、４５ｄＢ以上のインピーダンス比を得るための交叉幅は次の式となる。
【００５２】
Ｗ≧−１．２３＋１５．７ｅ^-(x-47)/15.7＋２５．４ｅ^-(x-47)128.8
【００５３】
なお、ここでは共振子について示したが、最適交叉幅は後述の共振子型フィルタについても同じ結果を示した。横モード型についてはそれぞれのＩＤＴの交叉幅と対数に相当し、縦モード型については両端面間の総ＩＤＴ対数（１列分）に相当するものである。
【００５４】
（変形例）
第１の実施例では、端面２ｃ，２ｄが反射端面とされた端面反射型表面波共振子１を例にとり説明したが、本発明に係る端面反射型表面波装置では、対向２端面の上方部分のみが反射端面とされていてもよい。
【００５５】
すなわち、図１４に部分切欠断面図で示すように、マザーの圧電性基板２Ａに、複数の端面反射型表面波共振子を構成するための複数のＩＤＴ３を形成した後に、溝２ｅ，２ｆを形成する。溝２ｅ，２ｆは、例えばダイサーなどで形成することができ、それぞれ、互いに平行な側面２ｅ₁，２ｅ₂，２ｆ₁，２ｆ₂を有する。また、上記溝２ｅ，２ｆのＩＤＴ３側の側面２ｅ₂，２ｆ₁の形成位置は、前述した第１，第２の実施例の端面２ｃ，２ｄと同じ位置となる。すなわち、側面２ｅ₂，２ｆ₁が反射端面を構成している。
【００５６】
上記溝２ｅ，２ｆを形成した後に、圧電性基板２Ａを、溝２ｅ，２ｆの底部において破断線Ｙ，Ｙで示すように分割する。このようにして、本変形例の端面反射型表面波共振子が得られる。ここでは、対向２端面に、溝２ｅ，２ｆの底部に由来する段差２ｇ，２ｈが形成されている。すなわち、対向２端面の中間高さ位置に段差２ｇ，２ｈが形成されており、該段差２ｇ，２ｈよりも主面２ａ側の端面部分である側面２ｅ₂，２ｆ₁が反射端面を構成している。
【００５７】
本変形例の端面反射型表面波共振子では、上記側面２ｅ₂，２ｆ₁の高さ方向寸法を、利用しようとする縦波またはＳＶ波の波長をλしたとき、５λ〜２０λの範囲とすることが好ましい。すなわち、縦波及びＳＶ波のエネルギーは、ＩＤＴ３が形成されている主面２ａ側から深さ５λ〜２０λの範囲に集中するため、本変形例のように、反射端面を構成する側面２ｅ₂，２ｆ₁の高さ方向寸法を上記特定の範囲とすることにより、縦波またはＳＶ波を効率良く反射させることができる。
【００５８】
なお、変形例においても、反射端面を構成する側面２ｅ₂，２ｆ₁は、主面に対して、９０±１０度の角度をなすように構成することが望ましい。
端面反射型表面波共振子１を例にとり説明したが、本発明は、端面反射型表面波共振子だけでなく、圧電基板上に複数のＩＤＴを形成してなる端面反射型フィルタや複数の共振子を結合してなるラダー型フィルタなど様々な表面波装置に適用することができる。
【００５９】
例えば、図１５に示す横結合型の端面反射型表面波フィルタ２１では、圧電性基板２上に、ＩＤＴ２２，２３が表面波伝搬方向と直交する方向に並べられている。
【００６０】
また、図１６に示す縦結合型端面反射型表面波フィルタ３１では、圧電性基板２上に２個のＩＤＴ３２，３３が形成されている。ＩＤＴ３２，３３は、表面波伝搬方向に沿って並設されている。
【００６１】
図では２つＩＤＴについて示したが、２以上のＩＤＴが伝搬方向に沿って並設されていてもよく、同じ結果を得ることができる。
さらに、図１７に示すように、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と、複数の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２とを有するラダー型回路を構成するように、圧電基板上に複数のＩＤＴを形成し、各共振子を端面反射型表面波共振子とした構造であってもよい。
【００６２】
これらの端面反射型表面波フィルタにおいても、圧電性基板として、上述した特定の圧電性基板を用い、圧電性基板の主面と端面とのなす角度を９０±５度の範囲とすることにより、縦波を主成分とする端面反射型の表面波フィルタを構成することができる。
【００６３】
図１８は、本発明に係る弾性表面波装置を用いた通信機１６０を説明するための各概略ブロック図である。
図１８において、アンテナ１６１に、デュプレクサ１６２が接続されている。デュプレクサ１６２と受信側ミキサ１６３との間に、ＲＦ段を構成する弾性表面波フィルタ１６４及び増幅器１６５が接続されている。さらにミキサ１６３にＩＦ段の表面波フィルタ１６９が接続されている。また、デュプレクサ１６２と送信側のミキサ１６６との間には、ＲＦ段を構成する増幅器１６７及び弾性表面波フィルタ１６８が接続されている。
【００６４】
上記通信機１６０におけるＩＦ段の表面波フィルタ１６９として本発明に従って構成された端面反射型表面波フィルタを好適に用いることができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明に係る端面反射型表面波装置では、ＳＨタイプの表面波に比べて音速の速い縦波を主成分とする表面波が用いられているので、高周波化に容易に対応することができる。また、端面反射型表面波装置であるため、反射器を必要としないので、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例に端面反射型表面波共振子を示す斜視図及び（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図２】本発明の第１の実施例の端面反射型共振子の周波数特性を示す図。
【図３】表面波の伝搬方向と基板端面とのなす角度が共振子のインピーダンス特性に及ぼす影響を示す図。
【図４】基板表面と端面断面との角度が共振子のインピーダンス特性に及ぼす影響を示す図。
【図５】パワーフローアングル（ＰＦＡ）を説明するための模式図。
【図６】ＰＦＡがゼロでない場合の電極構成を示す略図的平面図。
【図７】試作した縦波を主成分とする表面波を用いた端面反射型共振子のインピーダンス比とＰＦＡの関係を示す図。
【図８】試作した縦波を主成分とする表面波を用いた端面反射型共振子のインピーダンス比と電気機械結合係数の二乗との関係を示す図。
【図９】試作した縦波を主成分とする表面波を用いた端面反射型共振子のインピーダンス比と基板表面電気的短絡の場合の伝搬定数との関係を示す図。
【図１０】試作した縦波を主成分とする表面波を用いた端面反射型共振子のインピーダンス比と基板表面における表面波成分の変位の比ｕ₂／ｕ₁との関係を示す図。
【図１１】（ａ）は、電極指の幅がλ／４でない場合の第１の実施例におけるシングル電極を用いた表面波装置の端面形成位置を説明するための模式的平面図であり、（ｂ）は、第１の実施例におけるスプリット電極を用いた表面波装置の端面形成位置を説明するための模式的平面図。
【図１２】インピーダンス比４０ｄＢまたは４５ｄＢ以上を得るために必要な交叉幅とｋ²Ｎとの関係を示す図。
【図１３】インピーダンス比４０ｄＢまたは４５ｄＢ以上を得るために必要な交叉幅とＮε₃₃ ^S*との関係を示す図。
【図１４】第１の実施例の端面反射型表面波共振子をマザー基板から製造した場合の溝の形成位置及び個々の端面反射型表面波共振子を得るための切断位置を説明するための断面図。
【図１５】本発明が適用される端面反射型表面波装置の他の例としての横結合型端面反射型表面波フィルタを示す斜視図。
【図１６】本発明が適用される端面反射型表面波装置の他の例としての縦結合型端面反射型表面波フィルタを示す斜視図。
【図１７】ラダー型フィルタの回路構成を示す図。
【図１８】本発明に係る弾性表面波装置が用いられている通信機を説明するための概略ブロック図。
【符号の説明】
１…端面反射型表面波共振子
２…圧電性基板
２ａ，２ｂ…主面
２ｃ，２ｄ…端面
３…ＩＤＴ
２１…横結合型端面反射型表面波フィルタ
２２，２３…ＩＤＴ
３１…縦結合型端面反射型表面波フィルタ
３２，３３…ＩＤＴ
１６０…通信機
１６１…アンテナ
１６２…デュプレクサ
１６３，１６６…ミキサ
１６４…弾性表面波フィルタ
１６５…増幅器
１６７…弾性表面波フィルタ
１６８…増幅器

Claims

対向し合う一対の主面及び該一対の主面を結ぶ一対の対向端面を有する圧電性基板と、前記圧電性基板の一方主面に形成された少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサとを備える端面反射型表面波装置であって、前記圧電性基板が、オイラー角（０度、４０〜６０度、９０度）もしくは（９０度、９０度、２０〜５０度）のＬｉ ₂ Ｂ ₄ Ｏ ₇ 基板、オイラー角が（０度、１２０〜１４０度、１５０度）もしくは（０度、１５５．２５度、４２度）の水晶基板または（９０度、９０度、１０〜９０度）のＬｉＮｂＯ ₃ もしくはＬｉＴａＯ ₃ 基板であり、励振される表面波のうち縦波を主成分とする表面波を用いており、励振される表面波全体のエネルギー強度を１００％としたとき、前記縦波成分が７０％以上を占めることを特徴とする端面反射型表面波装置。
励振される表面波の縦波成分、ＳＨ成分及びＳＶ成分の変位をそれぞれｕ₁，ｕ₂，ｕ₃としたとき、基板表面が電気的に開放のときの基板表面の変位の比ｕ₂／ｕ₁が０．０１５以下であることを特徴とする請求項１に記載の端面反射型表面波装置。
励振される表面波の縦波成分、ＳＨ成分及びＳＶ成分の変位をそれぞれｕ₁，ｕ₂，ｕ₃としたとき、基板表面が電気的に短絡のとき、基板表面の変位の比ｕ₂／ｕ₁が０．１以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の端面反射型表面波装置。
前記一対の対向端面の中間高さ位置に段差が形成されており、該段差よりも前記インターデジタルトランスデューサが形成されている側の主面に近い端面部分により反射端面が構成されており、該反射端面の高さ方向寸法が、表面波の波長をλとしたときに、５λ〜２０λの範囲とされている請求項１〜３のいずれかに記載の端面反射型表面波装置。
電気機械結合係数ｋとインターデジタルトランスデューサの対数Ｎ（縦結合型共振子フィルタは総対数）との積に対し、インターデジタルトランスデューサの交叉幅Ｗが次の関係を満たす請求項１〜４のいずれかに記載の端面反射型表面波装置。
Ｗ≧２．１＋３０．５ｅ^{-(x-0.016)/0.055}＋７．１ｅ^{-(x-0.016)/0.012}
但し、ｘ＝ｋ²Ｎ
圧電性基板の比誘電率ε₃₃ ^S*とインターデジタルトランスデューサの対数Ｎ（縦結合型共振子フィルタは総対数）との積に対し、インターデジタルトランスデューサの交叉幅Ｗが次の関係を満たす請求項１〜５のいずれかに記載の端面反射型表面波装置。
Ｗ≧−１．６８＋２５．９ｅ^-(x-37)/44.8＋１５．６ｅ^{-(x-37)/216.1}
但し、ｘ＝Ｎε₃₃ ^S*
表面波の位相速度の伝搬方向と前記端面との角度が９０±５度であり、端面の上部断面と基板表面との角度は９０±１０度である請求項１〜６のいずれかに記載の端面反射型表面波装置。
表面波の波長をλとしたとき、インターデジタルトランスデューサの最外側の電極から一つ内側の電極の中心から表面波伝搬方向外側へλ／２±λ／１０の位置に前記端面が構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の端面反射型表面波装置。
請求項１〜８のいずれかに記載の端面反射型表面波装置を有する通信機。