JPH09260996A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPH09260996A JPH09260996A JP8062468A JP6246896A JPH09260996A JP H09260996 A JPH09260996 A JP H09260996A JP 8062468 A JP8062468 A JP 8062468A JP 6246896 A JP6246896 A JP 6246896A JP H09260996 A JPH09260996 A JP H09260996A
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- Japan
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- surface acoustic
- acoustic wave
- mode
- interdigital
- wave device
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 共振器型弾性表面波フィルタでは、弾性表面
波の伝搬方向と垂直な方向に分布するモード（以下横モ
ード）の基本モードが主応答になるのに対して、横２次
モードはスプリアスとなる。水晶基板等の電気機械結合
係数が小さい圧電基板上に形成された弾性表面波装置で
は、２次スプリアスモードの抑圧が十分得られない場合
があり、これを解決する。 【解決手段】 水晶基板上に形成された共振器弾性表面
波装置において、交叉指状電極指２の形状を、電極指交
叉幅Ｗの開口長Ｗ０に対する比率を７５％〜８５％とな
るよう構成することで、横２次モードの電荷を相殺し励
振を抑圧する。
波の伝搬方向と垂直な方向に分布するモード（以下横モ
ード）の基本モードが主応答になるのに対して、横２次
モードはスプリアスとなる。水晶基板等の電気機械結合
係数が小さい圧電基板上に形成された弾性表面波装置で
は、２次スプリアスモードの抑圧が十分得られない場合
があり、これを解決する。 【解決手段】 水晶基板上に形成された共振器弾性表面
波装置において、交叉指状電極指２の形状を、電極指交
叉幅Ｗの開口長Ｗ０に対する比率を７５％〜８５％とな
るよう構成することで、横２次モードの電荷を相殺し励
振を抑圧する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波装置に関
し、特にＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の周波数で動作する縦モー
ドを利用した共振器型弾性表面波装置に関するものであ
る。
し、特にＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の周波数で動作する縦モー
ドを利用した共振器型弾性表面波装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】共振器型弾性表面波装置においては、弾
性表面波の伝搬方向と垂直にエネルギが分布するモード
（以下、横モードと呼ぶ）の基本モードが主伝搬モード
となる。これに対して、横２次モードはスプリアスとな
る場合がある。
性表面波の伝搬方向と垂直にエネルギが分布するモード
（以下、横モードと呼ぶ）の基本モードが主伝搬モード
となる。これに対して、横２次モードはスプリアスとな
る場合がある。
【０００３】このスプリアスを抑圧するために、従来
は、図８に示す如く交叉指状電極９１，９２及びグレー
ティング反射器４，５の開口長Ｗ０を、横モードスプリ
アスがカットオフする様に狭くする技術がある。尚、１
０は圧電基板を示す。
は、図８に示す如く交叉指状電極９１，９２及びグレー
ティング反射器４，５の開口長Ｗ０を、横モードスプリ
アスがカットオフする様に狭くする技術がある。尚、１
０は圧電基板を示す。
【０００４】他の技術としては、図９に示す如く、交叉
指状電極８１の交叉指の長さにＣＯＳ関数の重み付けを
施すものもある。
指状電極８１の交叉指の長さにＣＯＳ関数の重み付けを
施すものもある。
【０００５】また、別の技術としては、特開昭６２−２
１９７０９号公報に開示の如く、交叉指状電極の開口長
Ｗ０に対する交叉幅Ｗの比Ｗ／Ｗ０を、０．６５〜０．
７５とする手法も提案されている。
１９７０９号公報に開示の如く、交叉指状電極の開口長
Ｗ０に対する交叉幅Ｗの比Ｗ／Ｗ０を、０．６５〜０．
７５とする手法も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図８に示す如く、開口
長Ｗ０を単に最小としたり、また図９に示す如く、ＣＯ
Ｓ型の重み付けを施したりする技術では、交叉指状電極
の形状が制限されて、弾性表面波デバイスの所望特性を
得るのが困難になる場合があり、設計が制限されるとい
う欠点がある。
長Ｗ０を単に最小としたり、また図９に示す如く、ＣＯ
Ｓ型の重み付けを施したりする技術では、交叉指状電極
の形状が制限されて、弾性表面波デバイスの所望特性を
得るのが困難になる場合があり、設計が制限されるとい
う欠点がある。
【０００７】特開昭６２−２１９７０９号公報に開示の
技術を用いても、水晶基板等の電気機械結合係数が小さ
な圧電基板上の弾性表面波装置では、横２次スプリアス
モードの抑圧効果は殆ど得られない場合がある。
技術を用いても、水晶基板等の電気機械結合係数が小さ
な圧電基板上の弾性表面波装置では、横２次スプリアス
モードの抑圧効果は殆ど得られない場合がある。
【０００８】その理由は以下の通りである。電気機械結
合係数が小さな基板では、交叉指状電極内を伝搬する弾
性表面波の速度と、この弾性表面波と同じ方向で交叉指
状電極内以外の部分を伝搬する弾性表面波の速度との差
が小さくなり、横モードエネルギの交叉指状電極内への
閉じ込めが弱まる。
合係数が小さな基板では、交叉指状電極内を伝搬する弾
性表面波の速度と、この弾性表面波と同じ方向で交叉指
状電極内以外の部分を伝搬する弾性表面波の速度との差
が小さくなり、横モードエネルギの交叉指状電極内への
閉じ込めが弱まる。
【０００９】この時、横モード分布は弾性表面波の伝搬
方向に対して垂直方向横側に広がる。そして、横２次モ
ードの分布（図２の２２参照）の頂点位置が、交叉指状
電極の外側方向に移動すると同時に、横２次モード励振
をキャンセルする開口長も大きくなるためである。
方向に対して垂直方向横側に広がる。そして、横２次モ
ードの分布（図２の２２参照）の頂点位置が、交叉指状
電極の外側方向に移動すると同時に、横２次モード励振
をキャンセルする開口長も大きくなるためである。
【００１０】本発明の目的は、横２次モードを十分に抑
圧してなおかつ設計の自由度が高い縦モード共振器型弾
性表面波装置を提供することである。
圧してなおかつ設計の自由度が高い縦モード共振器型弾
性表面波装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による弾性表面波
装置は、圧電基板と、この圧電基板の一主表面上に形成
された交叉指状電極とを含み、前記交叉指状電極の開口
長に対する交叉幅の比を０．７５〜０．８５（０．７５
は除く）の範囲内の値に設定したことを特徴としてい
る。
装置は、圧電基板と、この圧電基板の一主表面上に形成
された交叉指状電極とを含み、前記交叉指状電極の開口
長に対する交叉幅の比を０．７５〜０．８５（０．７５
は除く）の範囲内の値に設定したことを特徴としてい
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の作用を述べる。共振器型
弾性表面波装置の横モードスプリアスで問題となるの
は、主たる共振モードである横基本モードに対する横２
次モードの分布である。基本モードの分布は、図２の２
１で示す如く、全て正領域であるのに対し、スプリアス
である横２次モード分布には、図２の２２で示す如く正
と負との両領域が存在する。従って、横２次モード分布
の正と負との領域の面積がほぼ等しくなる様に交叉指状
電極の指の交叉幅を適当に選択することで、２次モード
の発生エネルギはほぼ相殺されることになる。その結
果、横２次モードの弾性表面波は交叉指状電極によって
励振，受信されることがなくなる。
弾性表面波装置の横モードスプリアスで問題となるの
は、主たる共振モードである横基本モードに対する横２
次モードの分布である。基本モードの分布は、図２の２
１で示す如く、全て正領域であるのに対し、スプリアス
である横２次モード分布には、図２の２２で示す如く正
と負との両領域が存在する。従って、横２次モード分布
の正と負との領域の面積がほぼ等しくなる様に交叉指状
電極の指の交叉幅を適当に選択することで、２次モード
の発生エネルギはほぼ相殺されることになる。その結
果、横２次モードの弾性表面波は交叉指状電極によって
励振，受信されることがなくなる。
【００１３】以下に、本発明の実施例について図面を用
いて説明する。
いて説明する。
【００１４】図１は本発明の実施例の共振器型弾性表面
波フィルタの平面図である。図１において、圧電基板１
として水晶基板を用いており、この水晶基板１の一主表
面上に、金属薄膜にて形成された交叉指状電極２及び３
とが、各交叉部分が互いに向い合う様に設けられてい
る。
波フィルタの平面図である。図１において、圧電基板１
として水晶基板を用いており、この水晶基板１の一主表
面上に、金属薄膜にて形成された交叉指状電極２及び３
とが、各交叉部分が互いに向い合う様に設けられてい
る。
【００１５】これ等交叉指状電極２，３の外側（すなわ
ち、交叉指状電極２の左側と交叉指状電極３の右側）に
は、同じく金属薄膜からなるグレーティング反射器４，
５が形成されている。
ち、交叉指状電極２の左側と交叉指状電極３の右側）に
は、同じく金属薄膜からなるグレーティング反射器４，
５が形成されている。
【００１６】交叉指状電極に対して交流電圧を印加する
と、圧電作用により水晶基板１の表面上に交叉指と垂直
な方向に伝搬する弾性表面波が励振される。
と、圧電作用により水晶基板１の表面上に交叉指と垂直
な方向に伝搬する弾性表面波が励振される。
【００１７】また、逆に交叉指状電極に弾性表面波が入
射すると、その弾性表面波の振幅に比例した電圧が交叉
指状電極に発生する。
射すると、その弾性表面波の振幅に比例した電圧が交叉
指状電極に発生する。
【００１８】これ等交叉指状電極の外側に設けられてい
るグレーティング反射器４，５は、こうして励振された
弾性表面波が外部へ漏れない様に、内側へ反射して弾性
表面波のエネルギを内部へ閉じ込める役割を担うもので
ある。
るグレーティング反射器４，５は、こうして励振された
弾性表面波が外部へ漏れない様に、内側へ反射して弾性
表面波のエネルギを内部へ閉じ込める役割を担うもので
ある。
【００１９】そして、本発明の特徴とするところは、従
来技術である特開昭６２−２１９７０９号公報のそれと
は異なり、交叉指状電極２，３の開口長Ｗ０に対する交
叉幅Ｗの比Ｗ／Ｗ０を、０．７５〜０．８５（０．７５
は含まず）の範囲に設定したことにある。
来技術である特開昭６２−２１９７０９号公報のそれと
は異なり、交叉指状電極２，３の開口長Ｗ０に対する交
叉幅Ｗの比Ｗ／Ｗ０を、０．７５〜０．８５（０．７５
は含まず）の範囲に設定したことにある。
【００２０】図２を参照して動作を説明する。横モード
分布２１及び２２のうち斜線部分や網目部分が励振領域
となる。ここで、横２次モード分布２２には正負の両領
域が存在するが、丁度この両領域の面積が等しくなる様
に電極交叉幅Ｗを開口長Ｗ０よりも小とすると、正
（＋）領域と負（−）領域の電極が相殺し、横２次モー
ド２２の励振は抑圧されることになるのである。
分布２１及び２２のうち斜線部分や網目部分が励振領域
となる。ここで、横２次モード分布２２には正負の両領
域が存在するが、丁度この両領域の面積が等しくなる様
に電極交叉幅Ｗを開口長Ｗ０よりも小とすると、正
（＋）領域と負（−）領域の電極が相殺し、横２次モー
ド２２の励振は抑圧されることになるのである。
【００２１】また、主たる伝搬モードである横基本モー
ド２１の励振効率は斜線部分の面積が決定されるが、交
叉幅を小としたことによる効率の低下は数％に過ぎず、
よって問題とはならない。
ド２１の励振効率は斜線部分の面積が決定されるが、交
叉幅を小としたことによる効率の低下は数％に過ぎず、
よって問題とはならない。
【００２２】図３は横２次モード励振効率のＷ／Ｗ０依
存性の理論計算結果を示す。例として、特開昭６２−２
１９７０９号公報の例に当てはまる場合の計算例を曲線
４１に示し、本発明が適用される場合の計算例を曲線４
２に示している。
存性の理論計算結果を示す。例として、特開昭６２−２
１９７０９号公報の例に当てはまる場合の計算例を曲線
４１に示し、本発明が適用される場合の計算例を曲線４
２に示している。
【００２３】この図３では、変換効率の絶対値が大きい
場合が横２次スプリアスモードが抑圧されていることを
示している。曲線４２は、基板１としてＳＴカット水晶
板を使用し、弾性表面波長λに対する交叉指状電極の指
膜厚Ｈの比Ｈ／λを０．０３とし、交叉指状電極の指の
開口長Ｗを２０λとした場合の計算値である。
場合が横２次スプリアスモードが抑圧されていることを
示している。曲線４２は、基板１としてＳＴカット水晶
板を使用し、弾性表面波長λに対する交叉指状電極の指
膜厚Ｈの比Ｈ／λを０．０３とし、交叉指状電極の指の
開口長Ｗを２０λとした場合の計算値である。
【００２４】この曲線４２において、Ｗ／Ｗ０＝０．８
では横２次モードの励振効率は８０ｄＢに抑圧されるの
に対し、Ｗ／Ｗ０＝０．６５では抑圧の度合いは減少し
て３０ｄＢ程度しか得られていない。
では横２次モードの励振効率は８０ｄＢに抑圧されるの
に対し、Ｗ／Ｗ０＝０．６５では抑圧の度合いは減少し
て３０ｄＢ程度しか得られていない。
【００２５】以上の事実から見れば、ニオブ酸リチウム
（Ｌi Ｎb Ｏ3 ）基板やタンタル酸リチウム（Ｌi Ｔa
Ｏ3 ）基板等の電気機械結合係数が大きな圧電基板上
に、弾性表面波装置を構成した場合には、特開昭６２−
２１９７０９号公報の手法を適用すれば、横２次スプリ
アスモードの十分な抑圧が可能となるが、水晶基板等の
電気機械結合係数が小さな基板上に構成された弾性表面
波装置では、横２次スプリアスモードの抑圧効果は十分
に得られない場合があることが判った。
（Ｌi Ｎb Ｏ3 ）基板やタンタル酸リチウム（Ｌi Ｔa
Ｏ3 ）基板等の電気機械結合係数が大きな圧電基板上
に、弾性表面波装置を構成した場合には、特開昭６２−
２１９７０９号公報の手法を適用すれば、横２次スプリ
アスモードの十分な抑圧が可能となるが、水晶基板等の
電気機械結合係数が小さな基板上に構成された弾性表面
波装置では、横２次スプリアスモードの抑圧効果は十分
に得られない場合があることが判った。
【００２６】ところで、Ｗ／Ｗ０の上限値としては、
０．８５が望ましい。これは、水晶基板上の共振器型弾
性表面波装置の実用面から考慮して、金属グレーティン
グ反射器の本数２００本以上，反射率０．５以上が最低
でも必要であるとすれば、Ｗ／Ｗ０＝０．８５より大な
る範囲では、これ等の値は実現不可能であるからであ
る。
０．８５が望ましい。これは、水晶基板上の共振器型弾
性表面波装置の実用面から考慮して、金属グレーティン
グ反射器の本数２００本以上，反射率０．５以上が最低
でも必要であるとすれば、Ｗ／Ｗ０＝０．８５より大な
る範囲では、これ等の値は実現不可能であるからであ
る。
【００２７】以上の点を考慮すれば、Ｗ／Ｗ０は０．７
５〜０．８５の範囲が適切である。尚、下限値の０．７
５なる値は、特開昭６２−２１９７０９号公報では含ま
れているが、この公報においては、電気機械結合係数が
小なる水晶基板等に対しての適用は何等考慮されていな
いことから、水晶基板を用いる場合には、０．７５の下
限値をも含んで考えても良い。
５〜０．８５の範囲が適切である。尚、下限値の０．７
５なる値は、特開昭６２−２１９７０９号公報では含ま
れているが、この公報においては、電気機械結合係数が
小なる水晶基板等に対しての適用は何等考慮されていな
いことから、水晶基板を用いる場合には、０．７５の下
限値をも含んで考えても良い。
【００２８】図４は本発明の具体的実施例の平面図であ
り、ＳＴカット水晶基板１の一主表面上に縦モード共振
器型表面波フィルタを構成した場合のものである。図５
はその周波数対振幅特性を示す図である。
り、ＳＴカット水晶基板１の一主表面上に縦モード共振
器型表面波フィルタを構成した場合のものである。図５
はその周波数対振幅特性を示す図である。
【００２９】中心周波数は２４９．３ＭＨｚとし、交叉
指状電極２，３を形成する材料にはアルミニウムを用い
ている（膜厚が０．３２μｍとする）。また、交叉指状
電極２，３の開口長Ｗは２０λとし、電極指交叉幅Ｗは
１６λとしている。更に、入出力交叉指状電極２，３の
対数は、共に２５０対である。
指状電極２，３を形成する材料にはアルミニウムを用い
ている（膜厚が０．３２μｍとする）。また、交叉指状
電極２，３の開口長Ｗは２０λとし、電極指交叉幅Ｗは
１６λとしている。更に、入出力交叉指状電極２，３の
対数は、共に２５０対である。
【００３０】従って、図４の例の電極指交叉幅の開口長
に対するＷ／Ｗ０は０．８となる。比較のために、電極
指交叉幅Ｗを１９．７５λ（Ｗ／Ｗ０＝０．９９）とし
た弾性表面波フィルタの周波数対振幅特性を図６に併せ
て示している。
に対するＷ／Ｗ０は０．８となる。比較のために、電極
指交叉幅Ｗを１９．７５λ（Ｗ／Ｗ０＝０．９９）とし
た弾性表面波フィルタの周波数対振幅特性を図６に併せ
て示している。
【００３１】図６では、横２次スプリアスモード７２が
主共振７１の高域近傍に大きく現われているのに対し、
本発明を適用した図５の振幅特性では、主共振６１の高
域近傍に現われる横２次スプリアスモード６２は３５ｄ
Ｂ以上抑圧されており、本発明の効果が確認できる。
主共振７１の高域近傍に大きく現われているのに対し、
本発明を適用した図５の振幅特性では、主共振６１の高
域近傍に現われる横２次スプリアスモード６２は３５ｄ
Ｂ以上抑圧されており、本発明の効果が確認できる。
【００３２】図７は本発明の他の実施例の平面図であ
り、１ポート型弾性表面波共振子の場合である。交叉指
状電極は１組（符号２で示す）のみであり、その両側に
グレーティング反射器４，５を設けている。この場合も
交叉指状電極２のＷ／Ｗ０は上述した範囲に選定され、
横２次モードのスプリアス抑圧効果が得られる。
り、１ポート型弾性表面波共振子の場合である。交叉指
状電極は１組（符号２で示す）のみであり、その両側に
グレーティング反射器４，５を設けている。この場合も
交叉指状電極２のＷ／Ｗ０は上述した範囲に選定され、
横２次モードのスプリアス抑圧効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、開口
長と交叉幅との比率の制限を受けるのみであるので、従
来の交叉指状電極の重み付けによるスプリアス抑圧手法
や、開口長を小とする手法に比し、設計の自由度が大と
なるという効果がある。
長と交叉幅との比率の制限を受けるのみであるので、従
来の交叉指状電極の重み付けによるスプリアス抑圧手法
や、開口長を小とする手法に比し、設計の自由度が大と
なるという効果がある。
【００３４】また、水晶基板等の電気機械結合係数が小
となる圧電基板を用いた弾性表面波装置に対しても横２
次スプリアスモードの抑圧が十分可能となるという効果
がある。
となる圧電基板を用いた弾性表面波装置に対しても横２
次スプリアスモードの抑圧が十分可能となるという効果
がある。
【図１】本発明の一実施例の平面図である。
【図２】図１の実施例において発生する横モードを説明
する図である。
する図である。
【図３】本発明の効果を説明するための横２次スプリア
スモードの励振効率の理論計算値を示す図である。
スモードの励振効率の理論計算値を示す図である。
【図４】本発明の一具体例を説明する平面図である。
【図５】本発明の実施例のフィルタの周波数対振幅特性
を示す図である。
を示す図である。
【図６】従来手法によるフィルタの周波数対振幅特性を
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明の他の実施例の平面図である。
【図８】従来の弾性表面波装置の一例を示す平面図であ
る。
る。
【図９】従来の弾性表面波装置の他の例を示す平面図で
ある。
ある。
１ 水晶基板 ２，３ 交叉指状電極 ４，５ グレーティング反射器 ２１ 横基本モード分布 ２２ 横２次モード分布
Claims (4)
- 【請求項１】 圧電基板と、この圧電基板の一主表面上
に形成された交叉指状電極とを含み、前記交叉指状電極
の開口長に対する交叉幅の比を０．７５〜０．８５
（０．７５は除く）の範囲内の値に設定したことを特徴
とする弾性表面波装置。 - 【請求項２】 前記圧電基板は水晶基板であることを特
徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。 - 【請求項３】 前記交叉幅は前記交叉指状電極内におい
て一定に設定されていることを特徴とする請求項１また
は２記載の弾性表面波装置。 - 【請求項４】前記交叉指状電極の両側に設けられたグレ
ーティング反射器を含むことを特徴とする請求項１〜３
いずれか記載の弾性表面波装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8062468A JPH09260996A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 弾性表面波装置 |
| US08/813,100 US5856720A (en) | 1996-03-19 | 1997-03-07 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8062468A JPH09260996A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260996A true JPH09260996A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13201074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8062468A Pending JPH09260996A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 弾性表面波装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5856720A (ja) |
| JP (1) | JPH09260996A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6005326A (en) * | 1996-10-14 | 1999-12-21 | Nec Corporation | Surface acoustic wave device |
| US6781282B1 (en) | 2002-04-04 | 2004-08-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Longitudinally coupled resonator-type surface acoustic wave device |
| JP2007049288A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Seiko Epson Corp | 複数段接続縦結合多重モード弾性表面波フィルタ |
| EP2009789A2 (en) | 2007-06-29 | 2008-12-31 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Damper on the busbars of a SAW filter |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0685492B2 (ja) * | 1986-03-19 | 1994-10-26 | 日本電気株式会社 | 弾性表面波共振子 |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP8062468A patent/JPH09260996A/ja active Pending
-
1997
- 1997-03-07 US US08/813,100 patent/US5856720A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5856720A (en) | 1999-01-05 |
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