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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- Japan
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- 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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