JPS5844808A

JPS5844808A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPS5844808A
Application number: JP56142484A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Suzuki; 仁鈴木
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1983-03-15
Also published as: JPH0356014B2; EP0074781A3; EP0074781B1; EP0074781A2; CA1192633A; DE3277793D1; US4458221A

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】この発明は、弾性表面波装置に係わり、特に高性能な弾
性表面波装置に関する。

物理学者レイリー卿によって指摘された表面波は、所謂
インターディ／タル型電極によれば能率よく送受できる
。例えば圧電材料からなる基板上に、互いに入り組んだ
インターディジタル型電極からなる入力及び出カドラン
スデューサを設けて表面波の送受を行う。その際、所望
の通過帯域特性を得るには、電極重み付は法を用いれば
よい。

特に、最も一般的なのは、アポダイズド（ｋｐｏｄ　ｉ
　ｚｅｄ　）法であり、この手法は電極の対向部分の長
さを表面波伝搬方向に対する位置により変化させる方法
である。

このアポダイズド法を用いた表面波フィルタの設計につ
いて第１図乃至第３図に基づいて説明する。ただし第１
図乃至第３図は略図である。

ここでは、フィルタは第３図に示すように、圧電基板（
Ｌｌｌ上に各々設けたＩＦ規型ｉランスデ１．−サ０４
と、アボダイズドトランスデューサａ（至）とで構成さ
れる、設計手順としては、（１）第１図の曲線Ａに示す上うに実現しｋい周波数特
性を設定する。

（２）第２図のように、上記周波数特性のフーリエ逆変
換、即ち、フィルタのインパルス応答を求める。

（３）第３図のように、このインパルス応答の形ニ電極
を配置する。

即ち、フィルタのインパルス応答が、入出力トランスデ
ユーサのインパルス応答のコンボリューションとなるよ
うにすればよい。

このような設計手法を用いて、発明者は、テレビ送信機
用の残留側波帯（Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ　５ｉｄｅ　Ｂａ
ｎｄ　：以下ＶＳＢと略す）フィルタの設計を試みた。

即ち第１図に示すように周波数振幅特性Ａが左右対称で
あり、群遅延時間特性Ｂがフラットで、シエイプファク
タがより１に近く、かつ比帯域幅が非常に大きい弾性表
面波フィルタを製作した０ここで、シェイブファクタは
、周波数振幅特性に於いて、中心周波数ｆＯに対応する
振幅値から３ｄＢ下がった点及び３ＱｄＢ下がった点で
の周波数の幅△ｆ（３ｄＢ）及び△ｆ　（３０ｄＢ）　
、！：　ノ比ｆあり、Δｆ　（３Ｑｄ　Ｂ　）／Δｆ（
３ｄＢ）である。又、比帯域幅は、同じく周波数振幅特
性に於いて、中心周波数ｆＯと、△ｆ（３ｄＢ）との比
で、△ｆ（３ｄＢ）／ｆｏ　　である。実際のハードウ
ェアの構造として入力側トランスデユーサとしてアボダ
イズドトランスデューサを用い、出力側トランスデユー
サとして正規型トランスデー−サを用いて、アボダイズ
ドトランスデューサの左側に正規型トランスデユーサを
設けた。

このようなフィルタのインパルス応答を測定したところ
、第４図に示すように左右非対称なインパルス応答を得
た。但し、第４図に於いて、横軸は時間、縦軸は電圧を
表わし、この第４図に示される曲線は、インパルス応答
の包結線である。この測定結果に於いて特徴的なことは
、右側のサイドローブが左側のサイドローブに比べて小
さいことである。例えば、左右のサイドローブのうち、
メインローフ゛（２□□□から２番目のサイドロープＣ
υ、（２４の最大振幅Ａ１．Ａ２を比較すると、ＡＩ＞
Ａ２である。

これは、何番目のサイドローブに対しても成立し左側の
サイドローブ群の方が大きい。

このインパルス応答の非対称の表われ方は、入力及び出
力側トランスデー−サの配置と比較することは意味があ
る。ここでは、第３図と同様に、入力側トランスデエ〜
すα漕の左に、出力側トランスデー−サとしての正規型
トランスデユーサ０りを設けた。従って、アボダイズド
トランスデーーサ崗のサイドロープに対応する電極指の
うち、正規型トランスデユーサ０２に近い側、即ち、左
側の電極轡から励振される弾性表面波の方が、正規型ト
ランスデユーサ０４に遠い側、即ち、右側の電極指から
励振される弾性表面波よりも≠く正規型トランスデユー
サａのに到達する。早く到達した弾性表面波が正規型ト
ランスデーーサ（ｌりに於いて早く電気信号に変換され
るので、第４図でメインローブ（２騰に対して左側のサ
イドロープは、アボダイズトランスデーーサａ階の左側
のサイドローブを形成する電極指からの信号である。同
様に、メインロープ（ハ）に対して右側のサイドロープ
は、アボダイズドトランスデ二−サの右側のサイドロー
ブを形成する電極指からの信号である。まずこの点に留
意する。

次に、ここでのフィルタの仕様が、フィルタの構造にど
のように影響を与えたかを吟味する。仕様のうち従来と
最も異なるのは、シヱイブ・ファクタはよりｌに近く、
比帯域幅はよシ大きくした。

シェイブ・ファクタは、インパルス応答の時間的長さに
比例し、比帯域幅は、インパルス応答のメつ、メインロ
ープが狭い、即ち、サイドローブ数が非常に多い波形と
なる。それで、この波形に従って、電極指を配置すると
、同一のアポダイズドトランスデューサα四内であって
も、電極指と正規型トランスデユーサα２までの距離に
大きな差が生じてしまう。電極指から励振される弾性表
面波は基板αＤを伝播するにつれて減衰してしまうので
、アボダイズドトランスデューサα碍から励振される。

弾性表面波も、励振される位置によって減衰量に大きな
差が生じてしまう。このような理由で、前述の設計手法
によるフィルタでは、そのインパルス応答が左右非対称
となってしまい、ＶＳＢフィルタなどに要求される性能
を実現することはできなかった。

以上述べたように、従来の重み付は法により設計された
電極を有する表面波装置では、実際には表面波伝播距離
差によってサイドローブの最大振幅が異なり、インパル
ス応答が左右非対称となる。

特に、テレビ送信機のＶ８Ｂフィルタ等広い帯域を智求
される装置程サイドローブが多くなり表面波の伝播距離
差が大となって上記非対称性が顕著となり、要求される
性能を満足しない結果となっていた。

この発明は、以上の欠点を除去し、比帯域幅が大きく、
かつ、インパルス応答が対称である弾性表面波装置を提
供することを目的とする。

この発明は、圧電体基板上に、インターディジタル型入
カドランデλ−サ及びインターディジタル型出力トラン
スデヱーサとが設けられた弾性表面波装置において、イ
ンターディジタル型入カドランスデューサ又はインター
ディジタル型出カドランスデューサの少なくとも一方の
トランスデユーサは、重み付けが施されており、ひとつ
の重み付けされたトランスデユーサのメインローブを中
心にして、相手方トランスデユーサとの間の表面波伝搬
経路が長い方のサイドローブに対応する電極指の交差幅
が、表面波伝搬経路の短い方のサイドローブに対応する
電極指の交差幅よりも大きい構造をとることを特徴と１
〜でいる。

この発明によると、従来と等しい製造技術により、比帯
域幅が大きく、かつ、そのインパルス応答が左右対称な
弾性表面波装置を得ることができる。

以Ｆ、この発明の一実施例を図面に従って説明する。こ
の実施例において示すのは、弾性表面波を利用したテレ
ビ送信機用ＶＳＢフィルタテする。

仕様は、中心周波数ｆ　ｏ　＝゛１９．５ＭＨｚ、ンエ
イプファクタを１．０８．比帯域１鴫を２７％、第１図
に示すように周波数振幅特性Ａは左右対称であり、群遅
延時間特性ＢはフラットＴあるとする。

このような仕様で製作したフィルタは、第３図に模式的
に示されるように、圧電基板（３１）上に形成される。

この圧電基板（３１）は、ＬｉＮｂＯ３から成る。

ＬｉＮｂＯ３は、電気機械結合係数Ｋが、現在広く利用
されている材料中最大であり、電気信号を表面波に変換
する効率も大きいが、損失（減衰）も大きい。従って、
本願明細書で指摘した前述の欠点が非常に表われ易い。

しか、し、このＬｉＮｂ０ａの基板は入手が容易であシ
、最も広く利用されている。この発明は、ＬｉＮｂＯ３
を基板として用いた装置に適用されると、　ＬｉＮｂ０
ａの欠点を大いに補うものである。

このような基板（３１）の上面右側に、入カドランスデ
ューサとしてアボダイズドトランスデューサ（３２）を
設ける。このアボダイズドトランスデューサＣ（２）の
左側に、出力側トランスデー−サ（３３）を設ける。ア
ポダイズドトランスデーーサ（３２）は。

１２８対の電極指（，３４）から、正規型トランスデユ
ーサ（３３）は４対の電極指（３４）から成る。このＩ
［極用（３４）は、実際には第５図に示されるように、
λ／８型電極構造である。このλ／８型電極構造は、分
割電極構造の一種である。各電極指（５１ａ）、（５１
ｂ）、、（５１ｃ）は、λ／８の幅を有し、λＡの間隔
で、同方向に並んで２個ずつ設ける。電極指（５１ａ）
が第３図中の１本の電極指（，３４）に対応する。λ／
８型電極は、弾性表面波の反射を低減する役割を果たす
。更に、弾性表面波がフィルタ通過の際に電極指の有る
場所と無い場所とが不均一に分布することに起因するひ
ずみを防止するためにダミー電極（図示ｌ−ない）をも
設ける。このようなバター７を基板（３１）上に形成す
るために、まず、基板（３１）上にアルミニウムを２０
００Ｘ〜１μ蒸着させる。その後、フォトエツチングに
より所定のパターンを形成する０このように形成された
ＶＳＢフィルタは、アボダイズドトランスデューサ（３
２）に、電気信号を印加し、正規型トランスデユーサ（
３３）に負荷を接続し、信号を取り山中し、フィルタと
して利用する。

さて、この実施例で、最も重装なのは、アボダイズドト
ランスデューサ（３２）における電極指の交差幅である
。電極指の交差幅は、第４図に示されるようなフィルタ
のインパルス応答と等価であるので、電極指の交差幅に
ついて第４図を用いて説明する。第４図において、メイ
ンローブを中心にして左右共２番目のサイドローブ（４
１）　、　（４２）　　の最大振幅ａ１＋ａ２に注目し
、右側のサイドローブの最大振幅を左側のサイドローブ
に対してどれ程大きくするかを見る。

その際、単にａ１／ａ２を扱うのではなく、この皺をデ
シベル単位に変換後、規格化する。即ち、λ という量で評価を行う。但しλは、メインローブの中心
周波数ｆＯの逆数と、サイドローブ（４１）　、　（４
２）の最大振幅を与える時間の差ｔとの比で。

ａｌ　：　ａ２、即ちＡ＝Ｏの場合は、従来例であり、
この時のＶＳＢフィルタのインパルス応答は第２図で示
される。これに対ｊ〜、本実施例ではＡ＝０．０５とし
、右半分のサイドローブに対応する電極指の交差幅を大
きくした。すると第６図に示すような左右対称なインパ
ルス応答が得られた。Ａ＝０．１とした時にも、同様な
結果が得られた。ところがＡ＝０．２とすると、第７図
に示すように右側のサイドローブが大きくなりすぎて左
右非対称になってしまった。結局この実施例ではＡと１
〜では、０．０５乃至０１程度の値が対称なインパルス
応答を与える。

但し、この人の１１１は扱う周波数によって変化する。

又、当然ではあるが、対称なインパルス応答の位相特性
は、リニアで、群遅延時間特性はフラットとなる６、このように本実施例の弾性表面波フィルタは、ＶＳＢフ
ィルタとしての特性を充分に満たし、比帯域幅が大きく
、群遅延時間特性がほぼフラットになる。しかも、この
フィルタの製造は、現状の技術によって完全に実現出来
るものである。

次に本発明の他の実施例を図面に基づいて説明する。前
述の実施例では、入力側トランすデー一サとして、アボ
ダイズドトランスデューサを用い出力側トランスデー−
サとして正規型トランスデユーサを用いだが、この実施
例では第８図に示すように第１及び第２のアボダイズド
トランスデューサ（８１）、　（８２）を用いた場合に
も本発明は適用される。この実施例では、第１のアボダ
イズドトランスデューサ（８１）を基板上（８０）の左
側に入力側として、第２のアボダイズドトランスデーー
サ（８２）は基板上（８０）の右側に出力側として設け
、その間にマルチストリップカップラー（８３）を設け
る。第１のアボダイズドトランスデューサ（８１）と第
２のアボダイズドトラ／スデューサ（８２）とはそれぞ
れの弾性表面波の伝搬経路が互いに交差しないように設
ける。第１のアボダイズドドランスデューサ（８１）は
、左側のサイドローブに対応する電極指の第２のアボダ
イズドトランスデューザ（８２）は、右側のサイドロー
ブに対応する電極指の交差幅を大きくする。互いに相手
のトランスデー−サから遠い方のサイドローブに対応す
る電極指の交差幅を大きくする。

この実施例によると、マルチストリップカップラー（８
３）を用い、入力側トランスデー−サと出力側トランス
デユーサをずらして配設しているのでバルク信号の伝搬
が防止され表面波が有効に伝搬され、表面波の減衰も補
正される。

次に、もう一つの実施例を第９図に基づいて説明する。

第１図に示されるように、傾斜型トランスデー−サ（９
１）を入力側とし、基板（９０）上の左側に設け、正規
型トランスデー−サ（９２）を出力側とし基板（９０）
上の右側に設けている。この時、傾斜型トランスデユー
サ（９１）の左側のサイドローブに対応する電極指の交
差幅は右側のそれに対して大きい。

傾斜型トランスデユーサ（９１）を用いているので弾性
表面波の干渉が少なくなるばかりでなく、しかもこの発
明を適用したので弾性表面波の減衰が補正できる。

以上、本発明について詳述してきたが、本発明は、以上
の実施例に何ら拘束されるものではない。

例えば、入力側トランスデー−サ及び出力側トランスデ
ユーサは実施例のものを逆にしても何ら構わない。又、
サイドローブに対応する電極指の交差中をどのように変
化させるか、例えば第１の実施例におけるＡの選択は、
製作する装置の仕様並びに材料により変化する。蛇足な
がら付は加えると、本発明を特性劣化への対応技術と併
せて用いることは、相乗効果があり、望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、従来の弾性表面波フィルタの設計
を説明するだめの図で、第１図は、フィルタの周波数特
性及び群遅延時間特性図、第２図は、第１図に示す周波
数特性に逆フーリエ変換を施した波形図、第３図は第１
図の特性を得るために、従来の設計手法に基づき設計さ
れたフィルタの模式平面図、Ｍ４図は、第３図のフィル
タのインパルス応答を示す波形図、第５図乃至第９図は
本発明に係る実施例を説明するだめの図で、第５図は、
テレビ送信機用ＶＳＢフィルタの模式平面図、第６図は
、電極指の交差幅を説明するための模式波形図、第７図
は、第５図に示されるＶＳＢフィルタに実際に用いられ
るλ／８型電極を示す平面図、第８図は、第５図に示す
Ｖ８Ｂフィルタに於いて電極指の交差幅が適切な場合の
インパルス応答を示す波形図、第９図は、第５図に示す
ｖＳＢフィルタに於いて電極指の交差幅が不適切な場合
のインパルス応答を示す波形図である。又、第１０図は
、２つのアボダイズドトランスデーーサを用いた他の実
施例を示す模式ｆ面図、第１１図は、傾斜型トランスデ
ユーサを用りたもうひとつの実施例を示す模式平面図で
ある。（’１１　）　、　（１３１）・・・圧電基板、（１２
）　、　（３３）　、　（９２）・正規型トランスデー
−サ、（１３）　、　（３２）　、　（８１）、（８２
’ｌ・・・アボダイズドトランスデューサ、（１４”）
　、　（４１）　、　（４２）・・サイ　トロープ、（
１５）・　メインローブ〇第１図第３図第４図第　　８　図第１Ｏ図第１１図手続補正書（自発）昭和　年　月　日特許庁長官４　　　５６．１１．−５１、事件の表示昭和５６年特願第１４２４８４号２、発明の名称弾性表面波装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人（３０７）　　東京芝浦電気株式会社４、代理人〒ｌυＯ東京都千代田区内幸町１−１−６東京芝浦成気株式会社東京事務所内５、補正の対象明細書の発明の詳細な説叩の欄６　補正の内容（１）本願明細書の第７頁第７行目乃至第８行目の「・
・・ＶＳＢフィルタ等広い帯域を・・上記非対称性・・
・」という記載を、「・・・ＶＳＢフィルタ等広い帯域
及び低いシエイプ・ファクタとを同時に要求される装置
程、サイドローブが多くなると共にインパルス応答が時
間軸上で長くなってしまう。従って、この時には、左右
のサイドロープに相当する電極指からの表面波は、その
伝播距離にかなりの差が生じてしまい上記非対称性・・
・」と訂正する。（２）本願明細書の第７頁第１２行乃至第１３行目の「
・・・を除去し２、比帯域幅が大きく、かつ、インパル
ス応答が・・・」という記載を、「・・・を除去し、イ
ンパルス応答が・・・」と訂正する。（３）本願明細書の第８頁第９行目の「比帯域幅が大き
く、かつ、」という記載を削除する。（４）本願明細書の第９頁第１５行目乃至第１６行目の
「１２８対の電極指＜３→から・・・は４対の電極指（
ロ）から成る。」という記載を、［１２８対の等ピッチ
の電極指Ｃ３４１から・・・は４対の等ピッチの電極指
０（１）から成る。」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電基板と、この圧電基板上に設けられたインタ
ーディジタル型入カドランスデューサ及びインターディ
ジタル型出カドランスデューサを備えた弾性表面波装置
において、前記インターディジタル型入カドランスデュ
ーサ及びインターディジタル型出力トランスデー−サの
うち少なくとも一方のトランスデ゛ム弓“は、重み付け
されており、ひとつの重み付けされたトランスデー−サ
に於いて、経路が長い方のサイドロープに対応する電極
指の交差幅を、同一トランスデー−サの他方のサイドロ
ープに対応する電極指の交差幅よりも大きくして成るこ
とを特徴とする弾性表面波装置。