JPH06177698A - Sawフィルタ - Google Patents
SawフィルタInfo
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- JPH06177698A JPH06177698A JP32443492A JP32443492A JPH06177698A JP H06177698 A JPH06177698 A JP H06177698A JP 32443492 A JP32443492 A JP 32443492A JP 32443492 A JP32443492 A JP 32443492A JP H06177698 A JPH06177698 A JP H06177698A
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- JP
- Japan
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- idt
- saw
- reflector
- idts
- resonator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 損失エネルギーの小さいSAW共振子使って
SAWフィルタを構成することにより、挿入損失が少
く、通過帯域外減衰が大きくとれ、さらに集積度の高い
電気結合2重モードフィルタを提供する。 【構成】 いわゆるエネルギー閉入型の1ポートSAW
共振子の励振電極であるIDTを第1から第3の3個に
分割したSAW共振子を2個平行して横に近接配置した
後、第2のIDTを入出力端子に、第1と第3のIDT
を相互に接続して電気的に結合した2重モードフィルタ
を構成する他に、第1と第3のアース電位側に接地して
いる電極を前記2つのSAW共振子の間に於て導体で接
続することにより、2つのSAW共振子間の静電的結合
を無くしたことを特徴とするSAWフィルタ。
SAWフィルタを構成することにより、挿入損失が少
く、通過帯域外減衰が大きくとれ、さらに集積度の高い
電気結合2重モードフィルタを提供する。 【構成】 いわゆるエネルギー閉入型の1ポートSAW
共振子の励振電極であるIDTを第1から第3の3個に
分割したSAW共振子を2個平行して横に近接配置した
後、第2のIDTを入出力端子に、第1と第3のIDT
を相互に接続して電気的に結合した2重モードフィルタ
を構成する他に、第1と第3のアース電位側に接地して
いる電極を前記2つのSAW共振子の間に於て導体で接
続することにより、2つのSAW共振子間の静電的結合
を無くしたことを特徴とするSAWフィルタ。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波を用いたS
AWフィルタに関する。
AWフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のSAWフィルタとしては、例えば
特開平3−91311号公報とか実公平2−41950
号公報に記載されているものがある。これらはいずれも
多数のIDT(インターデジタルトランスデューサ)を
対にして構成するものである。
特開平3−91311号公報とか実公平2−41950
号公報に記載されているものがある。これらはいずれも
多数のIDT(インターデジタルトランスデューサ)を
対にして構成するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術ではフィルタの代表的な特性の一つである挿入損失が
比較的大きい他、多数のIDT間の共振現象により発生
するスプリアス共振の振幅が大きく、帯域外減衰特性を
そこなうという問題があった。さらに又電器機械結合係
数の小さい水晶を用いる場合には、ことにフィルタの公
称インピーダンスが大きくなり実用的サイズになり難い
等の問題もあった。そこで本発明はこのような問題点を
解決するもので、その目的とするところは、挿入損失が
小さく又、スプリアスの少なく、かつフィルタの公称イ
ンピーダンスが適正(通常500Ω)なSAWフィルタ
を作成し、特定小電力無線及び携帯電話・自動車電話用
途に供することにある。
術ではフィルタの代表的な特性の一つである挿入損失が
比較的大きい他、多数のIDT間の共振現象により発生
するスプリアス共振の振幅が大きく、帯域外減衰特性を
そこなうという問題があった。さらに又電器機械結合係
数の小さい水晶を用いる場合には、ことにフィルタの公
称インピーダンスが大きくなり実用的サイズになり難い
等の問題もあった。そこで本発明はこのような問題点を
解決するもので、その目的とするところは、挿入損失が
小さく又、スプリアスの少なく、かつフィルタの公称イ
ンピーダンスが適正(通常500Ω)なSAWフィルタ
を作成し、特定小電力無線及び携帯電話・自動車電話用
途に供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のSAWフィルタ
は、 (1)圧電体平板上に、1対の反射器にはさまれて3個
の弾性表面波を励振するIDTを形成した基本波モード
で動作するSAW共振子を、相隣接してほぼ平行に2個
形成した上で、前記並列して対をなす3個のIDTの
内、反射器に近い2対のIDTに於て、相隣接する内側
のすだれ状電極を相互に導体にて接続し又、前記4つの
IDTのアース側電極を相互に前記2個のSAW共振子
間にパターン形成して接続し、さらに前記並列配置した
SAW共振子の対をなす3個のIDTの内の中央に配置
したIDTに於て、たがいに外側に位置したすだれ状電
極を入出力電極とし、内側のすだれ状電極をアース電極
として外側に引き出した上で各々の反射器に導体形成し
て接続したこと。
は、 (1)圧電体平板上に、1対の反射器にはさまれて3個
の弾性表面波を励振するIDTを形成した基本波モード
で動作するSAW共振子を、相隣接してほぼ平行に2個
形成した上で、前記並列して対をなす3個のIDTの
内、反射器に近い2対のIDTに於て、相隣接する内側
のすだれ状電極を相互に導体にて接続し又、前記4つの
IDTのアース側電極を相互に前記2個のSAW共振子
間にパターン形成して接続し、さらに前記並列配置した
SAW共振子の対をなす3個のIDTの内の中央に配置
したIDTに於て、たがいに外側に位置したすだれ状電
極を入出力電極とし、内側のすだれ状電極をアース電極
として外側に引き出した上で各々の反射器に導体形成し
て接続したこと。
【0005】(2)(1)項記載に於て、SAW共振子
の反射器と全体として1個IDTは金属導体ストリップ
を周期的に配置してなり、さらに反射器と前記IDTの
最も近接した導体ストリップ間の距離は、前記IDTの
もつラインとスペースの内スペースに対応しており、又
前記IDTの放射マンダクタンスの最大値を与える周波
数と反射器のもつ反射中心周波数をほぼ一致せしめると
ともに、前記IDTのもつトータル反射係数Γを0.8
より大としたいわゆるエネルギー閉込型SAW共振子を
構成した上で、前記1個のIDTを3個に分割したSA
W共振子を用いて構成したこと。
の反射器と全体として1個IDTは金属導体ストリップ
を周期的に配置してなり、さらに反射器と前記IDTの
最も近接した導体ストリップ間の距離は、前記IDTの
もつラインとスペースの内スペースに対応しており、又
前記IDTの放射マンダクタンスの最大値を与える周波
数と反射器のもつ反射中心周波数をほぼ一致せしめると
ともに、前記IDTのもつトータル反射係数Γを0.8
より大としたいわゆるエネルギー閉込型SAW共振子を
構成した上で、前記1個のIDTを3個に分割したSA
W共振子を用いて構成したこと。
【0006】(3)(1)項記載の反射器のライン対ス
ペース比がほぼ1でかつ、IDTのライン対スペース比
が1以上であるSAW共振子を用いて構成したこと。
ペース比がほぼ1でかつ、IDTのライン対スペース比
が1以上であるSAW共振子を用いて構成したこと。
【0007】(4)(1)項記載のIDTを構成するア
ース電位側に接続しているすだれ状電極を、弾性表面波
の伝播路を横断して接続する導体の幅を、前記IDTの
導体ストリップ幅の整数倍としたこと。
ース電位側に接続しているすだれ状電極を、弾性表面波
の伝播路を横断して接続する導体の幅を、前記IDTの
導体ストリップ幅の整数倍としたこと。
【0008】(5)(1)項記載のSAW共振子に於る
振動の動作モードが基本波モードの他に、インハーモニ
ックモードの1つを同時に有すること。
振動の動作モードが基本波モードの他に、インハーモニ
ックモードの1つを同時に有すること。
【0009】(6)(1)項記載のSAWフィルタを複
数個入力と出力端子間で接続してなること。
数個入力と出力端子間で接続してなること。
【0010】(7)(1)項記載の圧電体平板の材料が
水晶単結晶のSTカット及びLSTカットであることを
特徴とする。
水晶単結晶のSTカット及びLSTカットであることを
特徴とする。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例におけるSAWフィ
ルタの電極パターンを示す平面図である。まず最初、図
中の各部位の名称を列記すると、100は圧電体平板、
101と102・103・104はアースへの接地接
続、105と106は入力又は出力端子とその接続、1
07と108・115・116は反射器、109と11
0は第1のIDT、111と112は第2のIDT、1
13と114は第3のIDT、117はアース導体、1
18と124は第3のIDTのアース側接続導体、12
1と123は第1のIDTのアース側接続導体、119
と120・122・125は第2のIDTのアース側接
続導体である。次に図1のSAWフィルタの構成につき
詳細な説明を行なう。まず100の圧電体平板は、水晶
単結晶とかLiTaO3 ・LiNbO3 等の圧電材料の
表面を鏡面研磨仕上げ状態にして用いられる。次に前記
100の圧電体平板上に形成された前述の反射器とID
T等の導体パターンは、Al・Au・Ag・Cu等の金
属導体を100上に蒸着又はスパッタ等の手段で薄膜形
成した後、フォトリゾグラフィー等の手段を用いて微細
パターンを形成してなる。図1のSAWフィルタは、2
個のSAW共振子の相互接続からなっており、第1のS
AW共振子は、入力端子105に加えられた交流電圧に
よって圧電体平板上に圧電気効果を介して弾性表面波を
励振する第2のIDT(111)と、第2のIDTが発
生する導体ストリップに直交して双方向に伝播する弾性
表面波を、反射して共振現象を実現させる2個の反射器
107と115を第2のIDTの両側にもつ。さらに前
記第2のIDTと反射器の間には第1のSAW共振子の
発生する電圧を検出して第2のSAW共振子を励振する
ための第1のIDT109と第3のIDT113を配置
する。又第2のSAW共振子も第1と同様な構成であっ
て、負荷に電圧を出力する端子106に接続した第2の
IDTと前述と同様な機能をはたす2個の反射器108
と116及び検出用IDT110と114からなる。前
記2個のSAW共振子に於て、2つの反射器を形成する
導体は第2のIDTの入出力端子105と106に接続
しない側のIDTのすだれ状電極導体と相互に接続導体
122・125及び120・119で接続されており、
さらに反射器に於て101と103及び102と104
でアース電位に接地される。第1と第3のIDTに於
て、アース電位に接地される側のすだれ状電極は、アー
ス側接続導体123と124及び121と118が相互
に接続するとともに、第1と第2のSAW共振子を静電
気的に分離するための導体117でさらに接続する。こ
れにより、第2のIDTと第1及び第3のIDT間の静
電的結合を無くすことができる他、第1と第2のSAW
共振子がもつ2つの第1のIDT間の静電的結合も無く
すことができる。図1中のgは第1と第2のSAW共振
子間の距離を示すもので、両者の間で弾性表面波の弾性
的結合がおきないために、波長をλとして約数λ以上離
して近接していることを付け加える。
ルタの電極パターンを示す平面図である。まず最初、図
中の各部位の名称を列記すると、100は圧電体平板、
101と102・103・104はアースへの接地接
続、105と106は入力又は出力端子とその接続、1
07と108・115・116は反射器、109と11
0は第1のIDT、111と112は第2のIDT、1
13と114は第3のIDT、117はアース導体、1
18と124は第3のIDTのアース側接続導体、12
1と123は第1のIDTのアース側接続導体、119
と120・122・125は第2のIDTのアース側接
続導体である。次に図1のSAWフィルタの構成につき
詳細な説明を行なう。まず100の圧電体平板は、水晶
単結晶とかLiTaO3 ・LiNbO3 等の圧電材料の
表面を鏡面研磨仕上げ状態にして用いられる。次に前記
100の圧電体平板上に形成された前述の反射器とID
T等の導体パターンは、Al・Au・Ag・Cu等の金
属導体を100上に蒸着又はスパッタ等の手段で薄膜形
成した後、フォトリゾグラフィー等の手段を用いて微細
パターンを形成してなる。図1のSAWフィルタは、2
個のSAW共振子の相互接続からなっており、第1のS
AW共振子は、入力端子105に加えられた交流電圧に
よって圧電体平板上に圧電気効果を介して弾性表面波を
励振する第2のIDT(111)と、第2のIDTが発
生する導体ストリップに直交して双方向に伝播する弾性
表面波を、反射して共振現象を実現させる2個の反射器
107と115を第2のIDTの両側にもつ。さらに前
記第2のIDTと反射器の間には第1のSAW共振子の
発生する電圧を検出して第2のSAW共振子を励振する
ための第1のIDT109と第3のIDT113を配置
する。又第2のSAW共振子も第1と同様な構成であっ
て、負荷に電圧を出力する端子106に接続した第2の
IDTと前述と同様な機能をはたす2個の反射器108
と116及び検出用IDT110と114からなる。前
記2個のSAW共振子に於て、2つの反射器を形成する
導体は第2のIDTの入出力端子105と106に接続
しない側のIDTのすだれ状電極導体と相互に接続導体
122・125及び120・119で接続されており、
さらに反射器に於て101と103及び102と104
でアース電位に接地される。第1と第3のIDTに於
て、アース電位に接地される側のすだれ状電極は、アー
ス側接続導体123と124及び121と118が相互
に接続するとともに、第1と第2のSAW共振子を静電
気的に分離するための導体117でさらに接続する。こ
れにより、第2のIDTと第1及び第3のIDT間の静
電的結合を無くすことができる他、第1と第2のSAW
共振子がもつ2つの第1のIDT間の静電的結合も無く
すことができる。図1中のgは第1と第2のSAW共振
子間の距離を示すもので、両者の間で弾性表面波の弾性
的結合がおきないために、波長をλとして約数λ以上離
して近接していることを付け加える。
【0012】次に前述のSAW共振子の構成方法につ
き、さらに詳しく図2と図3もまじえて説明する。本発
明のSAWフィルタに用いられるSAW共振子に於て
は、前記反射器と3つのIDTを次の1ポートSAW共
振子の配置を基本として構成する。まず、前記反射器の
導体ストリップの配列周期PR は発生する弾性表面波の
波長λのほぼ1/2とする。さらに導体ストリップ幅
(l)と導体ストリップ間の間隔(s)の比l/Sをほ
ぼ1とする。一方前記一つのSAW共振子中の3個のI
DTは全体で1個のIDTとして、その導体配列周期P
T は、前記反射器が作る弾性表面波の反射特性の最大値
を与える周波数と前記一体化されたIDTが有する放射
コンダクタンス特性の最大値を与える周波数とを一致さ
せるように決定される。例えば一例として、圧電体平板
(図1の100)が、水晶単結晶でさらにSTカット板
であり、弾性表面波の伝播方向を水晶の電気軸(χ軸)
方向にとった場合を考える。又弾性表面波としては、こ
の場合はレーリータイプであるが、一般的にはリーキー
タイプであってもかまわない。さらに、前記反射器とI
DTの導体金属がAlである場合には前記PR とPT の
比としてPR /PT =1.002〜1.02程度にとら
れる。さらに又前記IDTの導体幅lと導体間隔Sの比
率l/Sは1以上とし、反射器とIDTの最近接した導
体間の距離を前記IDTのSとなるようにして1ポート
SAW共振子の直列共振抵抗を低減する。又IDTの総
対数Mと反射器の導体本数Nの比N/Mを1.0〜2.
0として1ポートSAW共振子のQ値を向上させている
他、前記一体化した1個のIDTの正電極と負電極を1
対としてM対とした時にIDTのトータルな反射係数Г
を次の(数1)式の通り定義した上でΓが0.8より大
としたいわゆるエネルギ閉込型SAW共振子を実現す
る。
き、さらに詳しく図2と図3もまじえて説明する。本発
明のSAWフィルタに用いられるSAW共振子に於て
は、前記反射器と3つのIDTを次の1ポートSAW共
振子の配置を基本として構成する。まず、前記反射器の
導体ストリップの配列周期PR は発生する弾性表面波の
波長λのほぼ1/2とする。さらに導体ストリップ幅
(l)と導体ストリップ間の間隔(s)の比l/Sをほ
ぼ1とする。一方前記一つのSAW共振子中の3個のI
DTは全体で1個のIDTとして、その導体配列周期P
T は、前記反射器が作る弾性表面波の反射特性の最大値
を与える周波数と前記一体化されたIDTが有する放射
コンダクタンス特性の最大値を与える周波数とを一致さ
せるように決定される。例えば一例として、圧電体平板
(図1の100)が、水晶単結晶でさらにSTカット板
であり、弾性表面波の伝播方向を水晶の電気軸(χ軸)
方向にとった場合を考える。又弾性表面波としては、こ
の場合はレーリータイプであるが、一般的にはリーキー
タイプであってもかまわない。さらに、前記反射器とI
DTの導体金属がAlである場合には前記PR とPT の
比としてPR /PT =1.002〜1.02程度にとら
れる。さらに又前記IDTの導体幅lと導体間隔Sの比
率l/Sは1以上とし、反射器とIDTの最近接した導
体間の距離を前記IDTのSとなるようにして1ポート
SAW共振子の直列共振抵抗を低減する。又IDTの総
対数Mと反射器の導体本数Nの比N/Mを1.0〜2.
0として1ポートSAW共振子のQ値を向上させている
他、前記一体化した1個のIDTの正電極と負電極を1
対としてM対とした時にIDTのトータルな反射係数Г
を次の(数1)式の通り定義した上でΓが0.8より大
としたいわゆるエネルギ閉込型SAW共振子を実現す
る。
【0013】
【数1】
【0014】但しここで、MはIDTの対数、aは電極
1本当りの弾性表面波の反射係数、Hは導体膜厚、λは
弾性表面波の波長である。例えば前記STカット水晶板
でAl導体で形成されたIDTであれば、H/λ=0.
025、M=80対以上あれば充分に良好な1ポートS
AW共振子を実現できる。このときΓは2.448以上
となっている。本発明のSAWフィルタに於るSAW共
振子は、前述の1ポートSAW共振子の1個のIDTを
第1から第3までの3個に分割して構成する。分割の仕
方としては、第1と第3のIDTの対数を同一数とする
方が、SAW共振子の変位分布が、共振子の長手方向χ
の中央に対して対称となり特性が良い結果となる。又分
割に際してIDTを形成する導体ストリップの配列はそ
のままとして、導体群の両端を正負電極にまとめて横に
相互に接続するバスバー導体を特定の位置に於て分割し
て1個のIDTを3つに分割するものとする。又図1中
の弾性表面波の伝播路を横断しているIDTのアース電
位側の接地導体である118・119・120・121
・122・123・124・125は弾性表面波の伝播
路を横断する箇所の導体幅が、前述のIDTの導体幅
(l)の整数倍とする。あるいは、IDTの導体配列周
期PT の整数倍としても良い。こうすれば、他のIDT
のストリップ導体の位置をみだすことがない。以上によ
り得られるSAW共振子の動作特性につき図2と図3に
示す。図2は、図1中のSAW共振子が共振状態にある
場合の発生する弾性的応力の振幅Fの大きさを示す(2
00)。横軸はSAW共振子の長手方向χ(図1)、縦
軸は応力振幅の相対値である。Aで示す範囲が、第2の
IDTの存在する範囲、Bで示す範囲は第1と第3のI
DTが存在する範囲、Cで示す範囲は反射器の存在する
範囲であることを示す。図2のFの分布は、SAW共振
子が基本波モードで動作していることを示すものであ
る。しかしながら本発明にあっては、必ずしも単一の基
本波モードで動作しなくてもSAWフィルタを構成する
ことができ、例えば、前述の一体化したIDTの対数M
を大きくとった際に発生するインハーモニックモードと
か、前記IDTの導体ストリップの長さを弾性表面波の
波長λの30倍以上にとった際に効果的に発生する横イ
ンハーモニックモードと基本波モードを同時に存在させ
た状態での結合モード型のフィルタも構成できる。次に
図3は、図2の基本波モードで動作するSAW共振子に
於て、反射器とIDTの付近の状態を拡大して断面図で
表わしたもので、前述のPR ・PT 等の記号を説明する
ものである。
1本当りの弾性表面波の反射係数、Hは導体膜厚、λは
弾性表面波の波長である。例えば前記STカット水晶板
でAl導体で形成されたIDTであれば、H/λ=0.
025、M=80対以上あれば充分に良好な1ポートS
AW共振子を実現できる。このときΓは2.448以上
となっている。本発明のSAWフィルタに於るSAW共
振子は、前述の1ポートSAW共振子の1個のIDTを
第1から第3までの3個に分割して構成する。分割の仕
方としては、第1と第3のIDTの対数を同一数とする
方が、SAW共振子の変位分布が、共振子の長手方向χ
の中央に対して対称となり特性が良い結果となる。又分
割に際してIDTを形成する導体ストリップの配列はそ
のままとして、導体群の両端を正負電極にまとめて横に
相互に接続するバスバー導体を特定の位置に於て分割し
て1個のIDTを3つに分割するものとする。又図1中
の弾性表面波の伝播路を横断しているIDTのアース電
位側の接地導体である118・119・120・121
・122・123・124・125は弾性表面波の伝播
路を横断する箇所の導体幅が、前述のIDTの導体幅
(l)の整数倍とする。あるいは、IDTの導体配列周
期PT の整数倍としても良い。こうすれば、他のIDT
のストリップ導体の位置をみだすことがない。以上によ
り得られるSAW共振子の動作特性につき図2と図3に
示す。図2は、図1中のSAW共振子が共振状態にある
場合の発生する弾性的応力の振幅Fの大きさを示す(2
00)。横軸はSAW共振子の長手方向χ(図1)、縦
軸は応力振幅の相対値である。Aで示す範囲が、第2の
IDTの存在する範囲、Bで示す範囲は第1と第3のI
DTが存在する範囲、Cで示す範囲は反射器の存在する
範囲であることを示す。図2のFの分布は、SAW共振
子が基本波モードで動作していることを示すものであ
る。しかしながら本発明にあっては、必ずしも単一の基
本波モードで動作しなくてもSAWフィルタを構成する
ことができ、例えば、前述の一体化したIDTの対数M
を大きくとった際に発生するインハーモニックモードと
か、前記IDTの導体ストリップの長さを弾性表面波の
波長λの30倍以上にとった際に効果的に発生する横イ
ンハーモニックモードと基本波モードを同時に存在させ
た状態での結合モード型のフィルタも構成できる。次に
図3は、図2の基本波モードで動作するSAW共振子に
於て、反射器とIDTの付近の状態を拡大して断面図で
表わしたもので、前述のPR ・PT 等の記号を説明する
ものである。
【0015】図3中、300は圧電体平板、300と3
01は反射器の導体ストリップ、302から305はI
DTのストリップ状の電極導体で303と305が負極
に304が正極に接続する。図中の307は、SAW共
振子が共振状態にあるときの応力波T(χ)の変化であ
って、306のFは前記T(χ)の包絡線であるTの振
幅の大きさを示している。前記T(χ)は圧電体表面上
に圧電作用によって歪みSを介して誘起される分極電荷
Qの分布に比例することを付け加える。又弾性表面波の
波長λはλ≒2PR である。
01は反射器の導体ストリップ、302から305はI
DTのストリップ状の電極導体で303と305が負極
に304が正極に接続する。図中の307は、SAW共
振子が共振状態にあるときの応力波T(χ)の変化であ
って、306のFは前記T(χ)の包絡線であるTの振
幅の大きさを示している。前記T(χ)は圧電体表面上
に圧電作用によって歪みSを介して誘起される分極電荷
Qの分布に比例することを付け加える。又弾性表面波の
波長λはλ≒2PR である。
【0016】次に本発明の図1の構成によってどのよう
にしてフィルタ特性が実現できるかにつき図4から図6
を用いて順に説明する。図4は図1のSAWフィルタの
入力端子105側に交流電源を又出力端子106側に負
荷となる終端抵抗Rt を接続した場合の等価回路であ
る。まず図4の各部位の名称を列記すると、400が入
力信号源となる交流電源、401は交流電源400の内
部抵抗、402と409は第1と第2のSAW共振子を
電気的等価回路で表示した際の等価インダクタンス、4
03と408は同様にSAW共振子のもつ等価直列容
量、又405と407は同様にSAW共振子がもつ等価
直列抵抗、405のv12は第2のSAW共振子の共振電
流i2 によって第1のSW共振子側に誘起される誘起電
圧、又406のv21は第1のSAW共振子の共振電流i
1 によって第2のSAW共振側に誘起される誘起電圧、
410と411は各々第1と第2のSAW共振子の入力
と出力端子である第2のIDTがもつ静電容量、さらに
412は、出力端2側に接続された終端抵抗である。前
記の誘起電圧v12とv21は第1と第2のSAW共振子間
を相互に接続している第1と第3のIDTによって発生
する。v12とv21は前記SAW共振子の共振電流i1 と
i2 を使って、v12=±ji2 /ωm、v21=±ji1
/ωmと表示できる。符号の±は前記第1と第3のID
Tと第2のIDT間の電極の極性によるが、今それらが
同符号とすれば−が選択される。ωは角周波数であって
ω=2πfである。mは定数であって第1と第3のID
Tの対数等によって決定される。v12とv21がi1 とi
2 で表現できる理由は以下の通りである。第1と第2の
SAW共振子の共振電流は、各々の応用波T(χ)(図
3)を決める。T(χ)が決まればこれに対応して分極
電荷Q(χ)が与えられる。Q(χ)は又第1と第3の
IDTのすだれ状電極の電位を決定する。即ち、v12=
Q(B)/C10。但しC10は第1と第3のIDTの静電
容量、Q(B)は第1と第3のIDTで得られる総電荷
量である。一方i2 は第2のIDTで得られる総電荷量
Q(A)の時間微分から得られ、i2 =jωQ(A)と
なる。
にしてフィルタ特性が実現できるかにつき図4から図6
を用いて順に説明する。図4は図1のSAWフィルタの
入力端子105側に交流電源を又出力端子106側に負
荷となる終端抵抗Rt を接続した場合の等価回路であ
る。まず図4の各部位の名称を列記すると、400が入
力信号源となる交流電源、401は交流電源400の内
部抵抗、402と409は第1と第2のSAW共振子を
電気的等価回路で表示した際の等価インダクタンス、4
03と408は同様にSAW共振子のもつ等価直列容
量、又405と407は同様にSAW共振子がもつ等価
直列抵抗、405のv12は第2のSAW共振子の共振電
流i2 によって第1のSW共振子側に誘起される誘起電
圧、又406のv21は第1のSAW共振子の共振電流i
1 によって第2のSAW共振側に誘起される誘起電圧、
410と411は各々第1と第2のSAW共振子の入力
と出力端子である第2のIDTがもつ静電容量、さらに
412は、出力端2側に接続された終端抵抗である。前
記の誘起電圧v12とv21は第1と第2のSAW共振子間
を相互に接続している第1と第3のIDTによって発生
する。v12とv21は前記SAW共振子の共振電流i1 と
i2 を使って、v12=±ji2 /ωm、v21=±ji1
/ωmと表示できる。符号の±は前記第1と第3のID
Tと第2のIDT間の電極の極性によるが、今それらが
同符号とすれば−が選択される。ωは角周波数であって
ω=2πfである。mは定数であって第1と第3のID
Tの対数等によって決定される。v12とv21がi1 とi
2 で表現できる理由は以下の通りである。第1と第2の
SAW共振子の共振電流は、各々の応用波T(χ)(図
3)を決める。T(χ)が決まればこれに対応して分極
電荷Q(χ)が与えられる。Q(χ)は又第1と第3の
IDTのすだれ状電極の電位を決定する。即ち、v12=
Q(B)/C10。但しC10は第1と第3のIDTの静電
容量、Q(B)は第1と第3のIDTで得られる総電荷
量である。一方i2 は第2のIDTで得られる総電荷量
Q(A)の時間微分から得られ、i2 =jωQ(A)と
なる。
【0017】Q(A)とQ(B)は同相となる様に第1
と第3に対する第2のIDTの電極の極性を選択すれ
ば、kを定数としてQ(A)=kQ(B)となる。従っ
てi2=jωkQ(B)=jωC10kv12となって、v
12=−ji2 /ωm。但しm=C10kである。一方同様
にしてv21=−ji1 /ωmが得られる。整理すると次
の(数2)式となる。
と第3に対する第2のIDTの電極の極性を選択すれ
ば、kを定数としてQ(A)=kQ(B)となる。従っ
てi2=jωkQ(B)=jωC10kv12となって、v
12=−ji2 /ωm。但しm=C10kである。一方同様
にしてv21=−ji1 /ωmが得られる。整理すると次
の(数2)式となる。
【0018】
【数2】
【0019】(数2)式をみると図4の4の点線で囲ま
れた回路の四端子行列が次の(数3)となり虚ジャイレ
ータを構成していることがわかる。
れた回路の四端子行列が次の(数3)となり虚ジャイレ
ータを構成していることがわかる。
【0020】
【数3】
【0021】ここまでで、図4の回路が2極のフィルタ
特性を示すことが理解できるわけであるが、さらに図4
の回路を変形したのが図5のいわゆるラダー型等価回路
である。図中の回路素子は図4中のそれらと対応してい
るのでとりわけては説明しない。505の結合コンデン
サの値mは前述のmと同一である。又503と507の
C1′ とC2′ の値は図4の回路から得られる回路方程
式を次の(数4)式に変形して得られる。
特性を示すことが理解できるわけであるが、さらに図4
の回路を変形したのが図5のいわゆるラダー型等価回路
である。図中の回路素子は図4中のそれらと対応してい
るのでとりわけては説明しない。505の結合コンデン
サの値mは前述のmと同一である。又503と507の
C1′ とC2′ の値は図4の回路から得られる回路方程
式を次の(数4)式に変形して得られる。
【0022】
【数4】
【0023】即ち、1/C1′ =1/C1 +1/m、1
/C2′ =1/C2 +1/mの関係が得られる。(数
4)式は図5の等価回路を与える。次に図6は本発明の
図1のSAWフィルタで得られるフィルタの伝送特性を
示す特性図である。図中の横軸は周波数であり、縦軸は
動作減衰量SB =20log10(|v1 |/|v2 |)
を示す。図中の曲線600から602は、図4又は図5
中のmとRt の値の関係で変化する。曲線601がほぼ
フィルタの公称インピーダンスと終端抵抗Rt の値が一
致したいわゆるマッチング条件がとれた場合である。一
例としてRt =50Ωでf=300MHZ 1dB通過帯
域幅200KHZ の2極のSAWフィルタを実現するに
当っては、図5のラダー型回路のフィルタ定数算出式を
使ってC1=C2 =7.07×10-15 (F)、m=1
0.6PF。従って、m=kC10よりC10=2PFとす
ればk=5.3、即ち第2のIDTに対する第1と第3
のIDTの対数の和の比率を約5対1としたSAW共振
子を構成すればよい。又このとき、k=Q(A)/Q
(B)≒C0 /C10とみなせば、m=C0 が得られSA
W共振子の容量比γがγ=C0 /C1 =10.6/7.
07×10-3=1428となることもわかる。試作の結
果得られたSAWフィルタの挿入損失は約1dBと従来
に比較して充分小さい結果が得られた。最後に本発明の
SAWフィルタの他の実施例として前述の2個のSAW
共振子からなる2極のSAWフィルタを2段縦続接続し
た例を図7に示す。図7は圧電体平板上に形成された電
極ッパターンを示すものであって、図中の700は入力
端子、701は出力端子、702から705はアース電
位への接地接続導体、706と707は2個のSAW共
振子の反射器間を接続してアース電位に接地するための
導体、708は2つの2極SWフィルタ間を接続する導
体である。図7のSAWフィルタは全体で4極のフィル
タ特性を示す。4つのSAW共振子間はそれぞれよくア
ース導体で静電的に分離されているため通過帯域外減衰
特性は優れた結果が得られる。
/C2′ =1/C2 +1/mの関係が得られる。(数
4)式は図5の等価回路を与える。次に図6は本発明の
図1のSAWフィルタで得られるフィルタの伝送特性を
示す特性図である。図中の横軸は周波数であり、縦軸は
動作減衰量SB =20log10(|v1 |/|v2 |)
を示す。図中の曲線600から602は、図4又は図5
中のmとRt の値の関係で変化する。曲線601がほぼ
フィルタの公称インピーダンスと終端抵抗Rt の値が一
致したいわゆるマッチング条件がとれた場合である。一
例としてRt =50Ωでf=300MHZ 1dB通過帯
域幅200KHZ の2極のSAWフィルタを実現するに
当っては、図5のラダー型回路のフィルタ定数算出式を
使ってC1=C2 =7.07×10-15 (F)、m=1
0.6PF。従って、m=kC10よりC10=2PFとす
ればk=5.3、即ち第2のIDTに対する第1と第3
のIDTの対数の和の比率を約5対1としたSAW共振
子を構成すればよい。又このとき、k=Q(A)/Q
(B)≒C0 /C10とみなせば、m=C0 が得られSA
W共振子の容量比γがγ=C0 /C1 =10.6/7.
07×10-3=1428となることもわかる。試作の結
果得られたSAWフィルタの挿入損失は約1dBと従来
に比較して充分小さい結果が得られた。最後に本発明の
SAWフィルタの他の実施例として前述の2個のSAW
共振子からなる2極のSAWフィルタを2段縦続接続し
た例を図7に示す。図7は圧電体平板上に形成された電
極ッパターンを示すものであって、図中の700は入力
端子、701は出力端子、702から705はアース電
位への接地接続導体、706と707は2個のSAW共
振子の反射器間を接続してアース電位に接地するための
導体、708は2つの2極SWフィルタ間を接続する導
体である。図7のSAWフィルタは全体で4極のフィル
タ特性を示す。4つのSAW共振子間はそれぞれよくア
ース導体で静電的に分離されているため通過帯域外減衰
特性は優れた結果が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、適切
に設計されたQ値の高い2個SAW共振子の各々IDT
を3個に分割した上で、静電気的結合を防止できるよう
に接続することにより、挿入損失が小さくかつ、通過帯
域外減衰特性が大きい上に、フィルタの公称インピーダ
ンスも装置に組み込んだ際にマッチングのとり易い50
Ωの設計が可能となり今後多量に使用される特定小電力
無線及び携帯電話、自動車電話等の移動体通信機に使用
されるSAWフィルタを提供でき多大のメリットが期待
できる。
に設計されたQ値の高い2個SAW共振子の各々IDT
を3個に分割した上で、静電気的結合を防止できるよう
に接続することにより、挿入損失が小さくかつ、通過帯
域外減衰特性が大きい上に、フィルタの公称インピーダ
ンスも装置に組み込んだ際にマッチングのとり易い50
Ωの設計が可能となり今後多量に使用される特定小電力
無線及び携帯電話、自動車電話等の移動体通信機に使用
されるSAWフィルタを提供でき多大のメリットが期待
できる。
【図1】 本発明のSAWフィルタの電極パターンを示
す一実施例の平面図。
す一実施例の平面図。
【図2】 本発明のSAWフィルタに用いられるSAW
共振子が基本波モードで動作した際の応力波の振幅の分
布図。
共振子が基本波モードで動作した際の応力波の振幅の分
布図。
【図3】 本発明のSAWフィルタに用いられるSAW
共振子が基本波モードで動作した場合の反射器とIDT
の境界付近に於る応力波の変化の様子を説明する断面
図。
共振子が基本波モードで動作した場合の反射器とIDT
の境界付近に於る応力波の変化の様子を説明する断面
図。
【図4】 本発明の2極のSAWフィルタの電気的等価
回路を示す回路図。
回路を示す回路図。
【図5】 図4の等価回路を変形して得られるラダー型
等価回路図。
等価回路図。
【図6】 本発明のSAWフィルタがもつ伝送特性を示
す特性図。
す特性図。
【図7】 本発明の4極のSAWフィルタの電極パター
ンを示す一実施例の平面図。
ンを示す一実施例の平面図。
100 圧電体平板 105 入力端子 106 出力端子 107 第1のSAW共振子の反射器 108 第2のSAW共振子の反射器 109 第1のIDT 110 第1のIDT 111 第2のIDT 112 第2のIDT 113 第3のIDT 114 第3のIDT 115 第1のSAW共振子の反射器 116 第2のSAW共振子の反射器
Claims (7)
- 【請求項1】 圧電体平板上に、1対の反射器にはさま
れて3個の弾性表面波を励振するIDTを形成した基本
波モードで動作するSAW共振子を相隣接してほぼ平行
に2個形成した上で、前記並列して対をなす3個のID
Tの内、反射器に近い2対のIDTに於て、相隣接する
内側のすだれ状電極を相互に導体にて接続し又、前記4
つのIDTのアース側電極を相互に前記2個のSAW共
振子間にパターン形成して接続し、さらに前記並列配置
したSAW共振子の対をなす3個のIDTの内の中央に
配置したIDTに於て、たがいに外側に位置したすだれ
状電極を入出力電極とし、内側のすだれ状電極をアース
電極として外側に引き出した上で各々の反射器に導体形
成して接続したことを特徴とするSAWフィルタ。 - 【請求項2】 SAW共振子の反射器と全体として1個
IDTは金属導体ストリップを周期的に配置してなり、
さらに反射器と前記IDTの最も近接した導体ストリッ
プ間の距離は、前記IDTのもつラインとスペースの内
スペースに対応しており、又前記IDTの放射コンダク
タンスの最大値を与える周波数と反射器のもつ反射中心
周波数をほぼ一致せしめるとともに、前記IDTのもつ
トータル反射係数Γを0.8より大としたいわゆるエネ
ルギー閉込型SAW共振子を構成した上で、前記1個の
IDTを3個に分割したSAW共振子を用いて構成した
ことを特徴とする請求項1記載のSAWフィルタ。 - 【請求項3】 反射器のライン対スペース比がほぼ1で
かつ、IDTのライン対スペース比が1以上であるSA
W共振子を用いて構成したことを特徴とする請求項1記
載のSAWフィルタ。 - 【請求項4】 IDTを構成するアース電位側に接続し
ているすだれ状電極を、弾性表面波の伝播路を横断して
接続する導体の幅を、前記IDTの導体ストリップ幅の
整数倍としたことを特徴とする請求項1記載のSAWフ
ィルタ。 - 【請求項5】 SAW共振子に於る振動の動作モード
が、基本波モードの他にインハーモニックモードの1つ
を同時に有することを特徴とする請求項1記載のSWフ
ィルタ。 - 【請求項6】 請求項1記載のSAWフィルタを複数
個、入力と出力端子間で接続してなることを特徴とする
SAWフィルタ。 - 【請求項7】 圧電体平板の材料が水晶単結晶のSTカ
ット及びLSTカットであることを特徴とする請求項1
記載のSAWフィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32443492A JPH06177698A (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | Sawフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32443492A JPH06177698A (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | Sawフィルタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06177698A true JPH06177698A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18165767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32443492A Pending JPH06177698A (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | Sawフィルタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06177698A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6121860A (en) * | 1996-05-14 | 2000-09-19 | Fujitsu Limited | Multimode surface acoustic wave filter with a coupling section not being a uniform metal film |
-
1992
- 1992-12-03 JP JP32443492A patent/JPH06177698A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6121860A (en) * | 1996-05-14 | 2000-09-19 | Fujitsu Limited | Multimode surface acoustic wave filter with a coupling section not being a uniform metal film |
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