JPH04373304A

JPH04373304A - 弾性表面波フィルタ

Info

Publication number: JPH04373304A
Application number: JP15171091A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Etsuno; 越野　昌芳
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1992-12-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波を用いた狭帯
域多重モード共振子形フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来弾性表面波共振子を用いたフィルタ
は、数　１０　Ｍ　Ｈｚ〜　１Ｇ　Ｈｚ帯の範囲で、狭
帯域で低損失なフィルタを実現できることから、ペイジ
ャーやコードレス電話等、通信機器のフロントエンドフ
ィルタとして用いられてきた。このような弾性表面波共
振子フィルタの圧電基板には、信頼性の点から遅延時間
温度係数が　０となる水晶板が多く使用されている。し
かし、水晶板は電気機械結合係数が小さいため、通過帯
域幅を十分広くとれないのが実状である。そこで、図３
に示すように２つの共振子を並行近接配置し、インター
ディジタルトランスジューサによって励起した弾性表面
波の伝搬する方向に直交する方向に生起する波動の音響
的結合に起因する２つの相異なる振動モードの共振を利
用し、広帯域化をはかった多重振動モードフィルタが用
いられていた。

【０００３】このような多重振動モードフィルタでは、
図３（ａ）に示す対称０次の振動モードと、図３（ｂ）
に示す反対称０次の振動モードを用いており、この２つ
の振動モードの共振周波数が近接するように弾性表面波
波長で規格化した交差幅（以下、単に交差幅という。）
のインターディジタルトランスジューサを配置し、図４
に示すように、フィルタとしての通過帯域を、１つだけ
の振動モードの時の約２倍に広げて、広帯域化をはかっ
ていた。

【０００４】このような原理に基づく弾性表面波フィル
タの２つの振動モード間の共振周波数差は、主に交差幅
に依存する。図２に、水晶基板上にアルミニウムの電極
（膜厚／弾性表面波波長＝２％）を設けた時の各振動モ
ードの規格化共振周波数差と交差幅の関係を示す。

【０００５】例えば、対称０次と反対称０次の規格化周
波数差を０．０５％とするためには、交差幅Ｗを１２．
５λ（λは弾性表面波波長）と設定して弾性表面波フィ
ルタを構成していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の図３に示すよう
な２つの共振子を並行近接配置した構成の多重振動モー
ドフィルタで、さらに、広帯域化をはかるためには２つ
の振動モード（対称０次および反対称０次）の周波数差
を広げる必要があり、そのためには、２つの共振子の規
格化交差幅をせばめる必要がある。

【０００７】例えば、図３に示すような２つの共振子を
並行近接配置した構成の多重振動モードフィルタにおい
て、従来の２倍の通過帯域幅を得るためには対称０次、
反対称０次の規格化周波数差を０．１％とする必要があ
る。そのためには図２より交差幅を７λにする必要があ
る。このように、交差幅をせばめると、共振子内部での
弾性表面波のとじこめ効果が減少し、Ｑ値の低下をまね
き、弾性表面波フィルタとしての挿入損失の増大をまね
くという不具合が生じた。また、交差幅をせばめると、
インターディジタルトランスジューサのインピーダンス
も高くなり外部回路とマッチングさせるため変換比率の
高いマッチング回路を構成しなければならなくなる。そ
の結果、マッチング回路での挿入損失も増大するという
不具合が発生した。

【０００８】本発明は、Ｑ値の低下をまねき、インピー
ダンスを高くする原因となる交差幅をせばめなくとも、
通過帯域の広い弾性表面波フィルタを提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波フィ
ルタは、圧電基板上に、３個のインターディジタルトラ
ンスジューサを、弾性表面波の伝搬方向を一致させかつ
前記弾性表面波の伝搬する方向と直交する方向に対称１
次の振動モードが生起する位置に近接配置するとともに
、外側の２個のインターディジタルトランスジューサど
うしを電気的に並列に接続したことを特徴とする。

【００１０】本発明の弾性表面波フィルタは、３個のイ
ンターディジタルトランスジューサの組み合わせからな
り、個々のインターディジタルトランスジューサは、そ
れぞれが励起する弾性表面波の伝搬する左右両方向側に
グレーティング反射器を配置した弾性表面波共振子の構
造となっている。また共振子の構造をとる３個のインタ
ーディジタルトランスジューサは、それぞれが励起する
弾性表面波の伝搬する方向を一致させかつ前記弾性表面
波の伝搬する方向と直交する方向に対称１次の振動モー
ドが生起する位置に近接して配置すると共に、外側のイ
ンターディジタルトランスジューサどうしを電気的に並
列に接続している。

【００１１】対称１次の振動モードは、３個のインター
ディジタルトランスジューサを全体としてひとつの共振
子とみた場合、弾性表面波の伝搬する方向と直交する方
向に生起する波動の音響的結合に起因して発生する。ま
た、対称１次の振動モード以外の複数の相異なる振動モ
ードの共振周波数を利用することもできる。

【００１２】本発明の弾性表面波フィルタにおいては、
３個のインターディジタルトランスジューサのうち、中
央のインターディジタルトランスジューサを入力用に、
電気的に並列に接続された外側のインターディジタルト
ランスジューサを出力用にすることができる。また、そ
の逆とすることもできる。

【００１３】本発明の弾性表面波フィルタを構成する電
気的に並列に接続された外側のインターディジタルトラ
ンスジューサの交差幅は、ほぼ同一に設定するのが好ま
しい。　　また、中央のインターディジタルトランスジ
ューサの交差幅は外側のインターディジタルトランスジ
ューサの交差幅より広くするのが好ましい。

【００１４】なお、本発明の弾性表面波フィルタの圧電
基板には、水晶、ＬｉＴａＯ３　、Ｌｉ２　Ｂ４　Ｏ７
　またはＬｉＮｂＯ３　基板等が使用できる。遅延時間
温度係数が　０となる水晶が信頼性の点で好ましい。

【００１５】また、電極材料にはアルミニウム（Ａｌ）
、金（Ａｕ）等の金属が使用できる。　　また、本発明
は、弾性表面波だけでなく、すべり波等のＳＳＢＷ（Ｓ
ｕｒｆａｃｅＳｋｉｍｍｉｎｇ　Ｂｕｌｋ　Ｗａｖｅ）
を用いた共振子にも応用することができ、本発明と同等
の効果が得られる。

【００１６】

【作用】３個のインターディジタルトランスジューサを
上記のように組合わせることにより全体をひとつの共振
子とみることができる。その結果、それぞれのインター
ディジタルトランスジューサによって励起した弾性表面
波の伝搬する方向に直交する方向に生起する波動の音響
的結合に起因する複数の相異なる振動モードの共振周波
数を利用することができるようになる。

【００１７】また、中央のインターディジタルトランス
ジューサの反対称０次振動モードにおいては、電荷がキ
ャンセルするため励振および受信はされない。その結果
、対称０次振動モードと対称１次振動モードの結合を利
用した多重振動モードフィルタを実現できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明する
。

【００１９】図１は、本発明の実施例を示す。インター
ディジタルトランスジューサの両側にグレーティング反
射器を配置した弾性表面波共振子が３個、インターディ
ジタルトランスジューサによって励起した弾性表面波の
伝搬する方向に直交する方向に、かつ弾性表面波の伝搬
方向が平行になるように近接配置されている。

【００２０】そして、外側のインターディジタルトラン
スジューサ２および３は、電気的に並列に接続されてお
り、中央のインターディジタルトランスジューサ１を入
力用、外側のインターディジタルトランスジューサ２お
よび３を出力用として用いる。また、外側のインターデ
ィジタルトランスジューサ２および３の交差幅は、ほぼ
同一に設定した。また、各々のグレーティング反射器を
電極とり出し用端子として用いた。

【００２１】ここで、この共振子内に生起する弾性表面
波伝搬方向に直交する方向に生起する振動モードを図１
の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

【００２２】対称０次、反対称０次、対称１次の振動モ
ードが存在する。しかしながら本実施例の共振子では、
インターディジタルトランスジューサ２および３の共振
子はほぼ同一の交差幅になっているため、中心線に対し
、共振子は対称構造となっている。したがって、反対称
０次振動モードは、各インターディジタルトランスジュ
ーサで電荷がキャンセルするため、励振および受信はさ
れない。

【００２３】したがって、本実施例の共振子では、対称
０次、対称１次の２つの振動モードを利用したフィルタ
が実現できる。

【００２４】本実施例では、共振子全体の交差幅Ｗを１
５λに設定した。この場合、図２に示すように、対称０
次と対称１次の周波数差は、０．１％あるため、従来の
対称０次、反対称１次振動モードを利用した弾性表面波
フィルタに比べ広帯域化をはかることができた。従来の
方法で０．１％の周波数差を実現させようとすると交差
幅を７λ程度にする必要がある。したがって、交差幅は
本発明に比べ、約半分にしなければならない。

【００２５】通常交差幅が１０λ以下になると、Ｑ値が
急激に劣化する。本発明では、１０λ以上の交差幅で、
周波数差を確保できるため、Ｑ値の劣化もなく、フィル
タとしての挿入損失の増大も生じない。又、交差幅が広
いため、インターディジタルトランスジューサのインピ
ーダンスも高くならないので、外部回路とのマッチング
回路も用意に作成でき、このマッチング回路での損失も
増えることはない。

【００２６】また、本実施例において、中央のインター
ディジタルトランスジューサ１を出力用、外側のインタ
ーディジタルトランスジューサ２および３を入力用とし
て用いることもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の弾性表面波フィルタは、圧電基
板上に、３個のインターディジタルトランスジューサを
、弾性表面波の伝搬方向を一致させかつ前記弾性表面波
の伝搬する方向と直交する方向に対称１次の振動モード
が生起する位置に近接配置するとともに、外側の２個の
インターディジタルトランスジューサどうしを電気的に
並列に接続したので、多重振動モードフィルタで対称０
次および対称１次の２つの振動モードを用いることがで
きる。したがって、通過帯域の広いフィルタを実現でき
、かつ交差幅も広くすることができるためＱ値の劣化が
なく、挿入損失の増大もない。また、インターディジタ
ルトランスジューサのインピーダンスも高くならずにす
むため、マッチング回路の作成も容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の弾性表面波を示す図であり、
図１（ａ）は対称０次の振動モードを、図１（ｂ）は反
対称０次の振動モードを、図１（ｃ）は対称１次の振動
モードを示す図である。

【図２】各振動モードの規格化共振周波数差の交差幅依
存性を示す図である。

【図３】２つの共振子を平行近接配置する従来の弾性表
面波を示す図であり、図３（ａ）は対称０次の振動モー
ドを、図３（ｂ）は反対称０次の振動モーを示す図であ
る。

【図４】図３に示す弾性表面波の周波数特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

１……インターディジタルトランスジューサ１、２……
インターディジタルトランスジューサ２、３……インタ
ーディジタルトランスジューサ３。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　圧電基板上に、３個のインターディジ
タルトランスジューサを、弾性表面波の伝搬方向を一致
させかつ前記弾性表面波の伝搬する方向と直交する方向
に対称１次の振動モードが生起する位置に近接配置する
とともに、外側の２個のインターディジタルトランスジ
ューサどうしを電気的に並列に接続したことを特徴とす
る弾性表面波フィルタ。