JPS5947494B2 - 弾性表面波フイルタ - Google Patents
弾性表面波フイルタInfo
- Publication number
- JPS5947494B2 JPS5947494B2 JP772077A JP772077A JPS5947494B2 JP S5947494 B2 JPS5947494 B2 JP S5947494B2 JP 772077 A JP772077 A JP 772077A JP 772077 A JP772077 A JP 772077A JP S5947494 B2 JPS5947494 B2 JP S5947494B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- delay time
- amplitude
- group delay
- surface acoustic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、群遅延特性を改善して小型化をはかった弾性
表面波フィルタに関するものである。
表面波フィルタに関するものである。
電子回路部品の一要素であるフィルタは、種々な物理的
、化学的現象を利用して種々のものが開発され実用化さ
れているが、一般に主要な二種類の特性が重要視される
。
、化学的現象を利用して種々のものが開発され実用化さ
れているが、一般に主要な二種類の特性が重要視される
。
その一つは振幅の周波数特性であり、その二つは群遅延
時間の周波数特性であり、それらの要求仕様に合致する
ように個々の特性を決めて実用に供している。
時間の周波数特性であり、それらの要求仕様に合致する
ように個々の特性を決めて実用に供している。
従来使用されて来たフィルタとして、例えば個体フィル
タをとっても、上記両方の特性を全く自由に制御して最
も好しいフィルタ特性を得るには、その利用する物理的
化学的現象の本質に起因した困難性を伴うことが多く、
自由にならない場合が多い。
タをとっても、上記両方の特性を全く自由に制御して最
も好しいフィルタ特性を得るには、その利用する物理的
化学的現象の本質に起因した困難性を伴うことが多く、
自由にならない場合が多い。
これに対して圧電物質の表面を伝播する弾性表面波を利
用した、いわゆる弾性表面波フィルタには、その特徴の
一つとして、上記の両特性が比較的独立に制御できる利
点を有しており、例えば、振幅の周波数特性が非常に複
雑に変化するフィルタで、かつ群遅延時間の周波数特性
が非常に平坦なものも原理的に得やすい。
用した、いわゆる弾性表面波フィルタには、その特徴の
一つとして、上記の両特性が比較的独立に制御できる利
点を有しており、例えば、振幅の周波数特性が非常に複
雑に変化するフィルタで、かつ群遅延時間の周波数特性
が非常に平坦なものも原理的に得やすい。
しかしながら、さらに解明して行くと振幅の周波数特性
が複雑に変化するフィルタで、群遅延時間の周波数特性
を全周波数帯域にわたって平坦に保つように設計すると
、弾性表面波フィルタの入力端乃至出力端を構成する、
いわゆるインターディジタル・トランスジューサc以下
IDTと略記する。
が複雑に変化するフィルタで、群遅延時間の周波数特性
を全周波数帯域にわたって平坦に保つように設計すると
、弾性表面波フィルタの入力端乃至出力端を構成する、
いわゆるインターディジタル・トランスジューサc以下
IDTと略記する。
)の電極対数を非常に多く必要とし、種々の不要な2次
効果が増大するばかりでなく、フィルタ形状の小型化も
はかれないという欠点を有する。
効果が増大するばかりでなく、フィルタ形状の小型化も
はかれないという欠点を有する。
具体例としてテレビ受信機の中間周波フィルタをとりあ
げ、図面にしたがって説明すると、第1図は従来のフィ
ルタの振幅の周波数特性1(以下振幅特性と略称する)
と群遅延時間の周波数特性2(以下遅延時間特性と略称
)とを示すもので、図かられかるように群遅延時間の周
波数特性2は平坦である。
げ、図面にしたがって説明すると、第1図は従来のフィ
ルタの振幅の周波数特性1(以下振幅特性と略称する)
と群遅延時間の周波数特性2(以下遅延時間特性と略称
)とを示すもので、図かられかるように群遅延時間の周
波数特性2は平坦である。
テレビ受信機の中間周波数フィルタの振幅特性1は、音
声キャリア周波数f8付近で第1図の曲線Aに示すごと
く中心周波数f。
声キャリア周波数f8付近で第1図の曲線Aに示すごと
く中心周波数f。
に関して非対称振幅特性であることが望ましいが、その
ためには重み付けされる入力側IDTの電極対数(最大
電極番号の半分に等しい)は70対程度必要である。
ためには重み付けされる入力側IDTの電極対数(最大
電極番号の半分に等しい)は70対程度必要である。
この場合出力IDTの電極は正規形で15対数とした。
さらに、入力側IDTの電極対数を50対とした場合に
は第1図図示の振幅特性1は曲線Bに示すごとくなり、
中心周波数f。
は第1図図示の振幅特性1は曲線Bに示すごとくなり、
中心周波数f。
に関して対称に近くなり、単純に電極対数を削減しただ
けでは所望の振幅特性を得ることは困難である。
けでは所望の振幅特性を得ることは困難である。
すなわち、第1図の曲線Aに示すごとき複雑な振幅特性
を実現するためには入力側IDTとして70対程度電極
対を設ける必要があり弾性表面波フィルタの小型化がは
かれない。
を実現するためには入力側IDTとして70対程度電極
対を設ける必要があり弾性表面波フィルタの小型化がは
かれない。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、小
型化に適した弾性表面波フィルタを提供するにある。
型化に適した弾性表面波フィルタを提供するにある。
本発明は、弾性表面波フィルタの群遅延時間の周波数特
性が振幅の周波数特性と独立に決められることを利用し
、振幅の周波数特性で振幅の3dB低下帯域幅内では平
坦な群遅延時間の周波数特性をもち、振幅の20dB低
下している周波数の上側領域および下側領域のうち、少
なくとも一方における群遅延時間が上記平坦領域の値に
くらべて群遅延時間差として、100+1秒以上を進ま
せるかまたは遅れさせるべく、相互にさし込んだ櫛状電
極の交叉幅の分布において主周波数波動に対応する交叉
幅分布成分の最大交叉幅位置と主な副周波数波動に対応
する交叉幅分布成分の最大交叉幅位置との間隔が上記群
遅延時間差の100nsと弾性表面波速度との積に略等
しい間隔以上に分離して合成した交叉幅分布をなすよう
にすることにより、残余の周波数帯域内での群遅延時間
の周波数特性を落とし、その負担分をIDTの電極対数
の削減として実現するものである。
性が振幅の周波数特性と独立に決められることを利用し
、振幅の周波数特性で振幅の3dB低下帯域幅内では平
坦な群遅延時間の周波数特性をもち、振幅の20dB低
下している周波数の上側領域および下側領域のうち、少
なくとも一方における群遅延時間が上記平坦領域の値に
くらべて群遅延時間差として、100+1秒以上を進ま
せるかまたは遅れさせるべく、相互にさし込んだ櫛状電
極の交叉幅の分布において主周波数波動に対応する交叉
幅分布成分の最大交叉幅位置と主な副周波数波動に対応
する交叉幅分布成分の最大交叉幅位置との間隔が上記群
遅延時間差の100nsと弾性表面波速度との積に略等
しい間隔以上に分離して合成した交叉幅分布をなすよう
にすることにより、残余の周波数帯域内での群遅延時間
の周波数特性を落とし、その負担分をIDTの電極対数
の削減として実現するものである。
以下その原理を図面を用いて簡単に説明する。
第2図は説明の便宜上想定した振幅の周波数特性と群遅
延時間の周波数特性とのモデル特性を同一座標軸上に示
した説明図である。
延時間の周波数特性とのモデル特性を同一座標軸上に示
した説明図である。
図中1は振幅特性、鼻は群遅延時間特性を示し、第3図
a、b、cは第2図図示のモデル特性を周波数帯域毎に
振幅31.32,33と群遅延時間41.42.43と
に分割して成分特性として示したもので、後述の数学的
表現に内在する積分定理からその可能性は容易に示され
る。
a、b、cは第2図図示のモデル特性を周波数帯域毎に
振幅31.32,33と群遅延時間41.42.43と
に分割して成分特性として示したもので、後述の数学的
表現に内在する積分定理からその可能性は容易に示され
る。
さて、一般にある回路の周波数特性を知るには、その回
路にあらゆる周波数成分を含む信号、すなわちインパル
スを加え、そのレスポンスの周波数成分、すなわちフー
リエ変換を見ればよい。
路にあらゆる周波数成分を含む信号、すなわちインパル
スを加え、そのレスポンスの周波数成分、すなわちフー
リエ変換を見ればよい。
逆に振幅特性2位相特性(群遅延時間の周波数特性が与
えられていれば、群遅延時間の周波数による積分で示さ
れる)をもつような回路を得るには、フーリエ変換の逆
変換を求め、そのインパルス・レスポンスをもつように
回路を設計すればよいことは明らかである。
えられていれば、群遅延時間の周波数による積分で示さ
れる)をもつような回路を得るには、フーリエ変換の逆
変換を求め、そのインパルス・レスポンスをもつように
回路を設計すればよいことは明らかである。
そこで、上記の各成分特性毎にインパルス・レスポンス
関数を得るためのフーリエ逆変換をほどこすと、その結
果得られるインパルス・レスポンス関数は第2図のモデ
ル特性に関して、群遅延時間t1を有し、かつ振幅がa
および1に対応する第1および第2の波動の2つ(それ
ぞれ第3図a。
関数を得るためのフーリエ逆変換をほどこすと、その結
果得られるインパルス・レスポンス関数は第2図のモデ
ル特性に関して、群遅延時間t1を有し、かつ振幅がa
および1に対応する第1および第2の波動の2つ(それ
ぞれ第3図a。
bの右側に示す)と群遅延時間t2を有し、かつ振幅が
1に対応する第3の波動(第3図Cの右側に示す)の一
次結合で示されることがわかる。
1に対応する第3の波動(第3図Cの右側に示す)の一
次結合で示されることがわかる。
さらに各項の波動の特徴を列記すると、第1の波動はt
=t1で最大振幅をもつ波束であり、第2波動はt=t
1で最大振幅をもつ波束である。
=t1で最大振幅をもつ波束であり、第2波動はt=t
1で最大振幅をもつ波束である。
第3波動は略t=t2で最大振幅をもつ波束である。
それ故に第2の波動を主周波数波動とし、第1および第
3の波動を副周波数波動としたとき、群遅延時間t1に
対して同t2が大きい影響を有するのは第3の波動であ
り、上記したごと〈群遅延時間差路t2−t□が実動的
な影響を有するものであることがわかる。
3の波動を副周波数波動としたとき、群遅延時間t1に
対して同t2が大きい影響を有するのは第3の波動であ
り、上記したごと〈群遅延時間差路t2−t□が実動的
な影響を有するものであることがわかる。
一方インパルス・レスポンス(分布)は弾性表面波フィ
ルタの櫛状電極の交叉幅(分布)と比例関係にあるので
、上記のように振幅と群遅延時間との周波数特性が決ま
ると、弾性表面波フィルタの電極の規模(大きさ)が求
められる。
ルタの櫛状電極の交叉幅(分布)と比例関係にあるので
、上記のように振幅と群遅延時間との周波数特性が決ま
ると、弾性表面波フィルタの電極の規模(大きさ)が求
められる。
このことは、必要な群遅延時間の周波数帯域はそのま\
にし、他の周波数帯域については群遅延時間差を利用し
て電極規模を小さくするために変化させる。
にし、他の周波数帯域については群遅延時間差を利用し
て電極規模を小さくするために変化させる。
換言すれば群遅延時間差を目的に適するように適当に決
めて電極規模を小型化するために交差幅分布の裾部を削
除することができることを示している。
めて電極規模を小型化するために交差幅分布の裾部を削
除することができることを示している。
以上述べたことは第2図に示したモデル特性に関してで
あるが、実用に供される弾性表面波フィルタの要求特性
に対しても同様にこ\で述べた基本的な技術的思想は本
質的に適用されるものであることは容易に理解されるこ
とであろう。
あるが、実用に供される弾性表面波フィルタの要求特性
に対しても同様にこ\で述べた基本的な技術的思想は本
質的に適用されるものであることは容易に理解されるこ
とであろう。
以下に本発明による実施例を図面を用いて説明する。
第4図はa、bは本発明による実施例である入力側ID
Tの形状寸法を示すもので、第4図aは電極番号に対す
るIDT交叉幅(任意スケール)の関係を示し、第4図
すは電極番号に対する電極ピッチの関係を示すものであ
る。
Tの形状寸法を示すもので、第4図aは電極番号に対す
るIDT交叉幅(任意スケール)の関係を示し、第4図
すは電極番号に対する電極ピッチの関係を示すものであ
る。
電極対数はIDT番号の最大の1/2であるから50対
である。
である。
この場合、出力側IDTは正規形、電極対数が15対で
ある。
ある。
第5図は第4図図示の形状寸法を有するものの振幅特性
5および群遅延時間特性6を示すもので、同図から明ら
かな如く振幅特性5で3dB低下周波数帯域幅における
群遅延時間は平坦で、20dB低下周波数の低周波数側
帯域および高周波数側帯域における群遅延時間は上記平
坦領域に比較して約100ns遅れる弾性表面波フィル
タであり、同時に中心波数f。
5および群遅延時間特性6を示すもので、同図から明ら
かな如く振幅特性5で3dB低下周波数帯域幅における
群遅延時間は平坦で、20dB低下周波数の低周波数側
帯域および高周波数側帯域における群遅延時間は上記平
坦領域に比較して約100ns遅れる弾性表面波フィル
タであり、同時に中心波数f。
に関して非対称振幅特性5を有している。
電極対数が30チ弱減っており、実質30チの小型化が
達成されている。
達成されている。
第6図は、本発明の他の実施例によるもので、入力側I
DTは50対の電極対数を有し、出力側IDTは正規形
15対の構成である場合の振幅特性7と群遅延時間特性
8を示す特性図である。
DTは50対の電極対数を有し、出力側IDTは正規形
15対の構成である場合の振幅特性7と群遅延時間特性
8を示す特性図である。
すなわち、振幅特性の3dB低下周波数帯域幅における
群遅延時間は平坦であり、20dB低下周波数の低周波
数帯域での群遅延時間は平坦領域にくらべて約750n
s進む弾性表面波フィルタであり、同時に中心周波数f
。
群遅延時間は平坦であり、20dB低下周波数の低周波
数帯域での群遅延時間は平坦領域にくらべて約750n
s進む弾性表面波フィルタであり、同時に中心周波数f
。
に関して非対称振幅特性7を有していることがわかる。
また、前実施例同様30%弱の小型化がはかられている
。
。
したがって、フィルタ設計における群遅延時間特性に関
する従来の技術的思想に根本的な検討を加え、その結果
を用いて弾性表面波フィルタに関する強い要求である非
対称振幅特性とIDT電極対数の削減、すなわち小型化
とを同時に実現できたものである。
する従来の技術的思想に根本的な検討を加え、その結果
を用いて弾性表面波フィルタに関する強い要求である非
対称振幅特性とIDT電極対数の削減、すなわち小型化
とを同時に実現できたものである。
なお以上述べたことは、入力側IDTと出力側IDTと
を交換してもその両方向性から同様の結果をうるように
できることはあらためて述べるまでもないことである。
を交換してもその両方向性から同様の結果をうるように
できることはあらためて述べるまでもないことである。
以上述べたことでも明らかな如く、従来のフィルタ設計
における技術的思想に根本的な検討を加え、その知見を
もとにして二次的効果の影響をおさえ、かつ非対称な振
幅特性を有して小型化をはかったものであり、さらに具
体的には群遅延時間を必要な周波数帯域でのみ平坦にし
、それの不必要な周波数帯域では平坦な群遅延時間値よ
りも適宜大きくし、あるいは小さくして、群遅延時間を
全周波数帯域にわたり一定、すなわち平坦にしたフィル
タよりも電極対数を減少して小型化をはかり、かつ所望
の複雑な振幅特性を得たものであり、今後ますます実用
化が進むであろう弾性表面波フィルタの設計技術、ひい
ては利用技術の発展に対する寄与には太きいものがある
。
における技術的思想に根本的な検討を加え、その知見を
もとにして二次的効果の影響をおさえ、かつ非対称な振
幅特性を有して小型化をはかったものであり、さらに具
体的には群遅延時間を必要な周波数帯域でのみ平坦にし
、それの不必要な周波数帯域では平坦な群遅延時間値よ
りも適宜大きくし、あるいは小さくして、群遅延時間を
全周波数帯域にわたり一定、すなわち平坦にしたフィル
タよりも電極対数を減少して小型化をはかり、かつ所望
の複雑な振幅特性を得たものであり、今後ますます実用
化が進むであろう弾性表面波フィルタの設計技術、ひい
ては利用技術の発展に対する寄与には太きいものがある
。
第1図は従来の中間周波フィルタの振幅の周波数特性と
群遅延時間の周波数特性表示図、第2図は本発明の原理
説明のために用いた振幅および群遅延時間のモデル周波
数特性表示図、第3図ab、cは第2図図示のモデル特
性を振幅および群遅延時間に関して周波数帯域成分に分
割した特性説明図とその各周波数帯域成分毎に予測され
る弾性表面波波動模型図、第4図a、bはそれぞれ本発
明による実施例の弾性表面波フィルタの電極番号とその
交叉幅、およびピッチの設計寸法図、第5図は第4図図
示の設計寸法を有する実施例の振幅および群遅延時間の
周波数特性図、第6図は他の実施例の同様の周波数特性
図である。 1.3,5.7・・・・・・振幅の周波数特性、2.土
。 6.8・・・・・・群遅延時間の周波数特性、31,3
2゜33・・・・・・振幅の周波数特性lの周波数帯域
成分毎の振幅特性、41.42.43・・・・・・群遅
延時間の周波数特性図の周波数帯域成分毎の群遅延時間
特性、A・・・・・・非対称振幅特性の特徴部、B・・
・・・・や\i 対称な振幅特性の特徴部。
群遅延時間の周波数特性表示図、第2図は本発明の原理
説明のために用いた振幅および群遅延時間のモデル周波
数特性表示図、第3図ab、cは第2図図示のモデル特
性を振幅および群遅延時間に関して周波数帯域成分に分
割した特性説明図とその各周波数帯域成分毎に予測され
る弾性表面波波動模型図、第4図a、bはそれぞれ本発
明による実施例の弾性表面波フィルタの電極番号とその
交叉幅、およびピッチの設計寸法図、第5図は第4図図
示の設計寸法を有する実施例の振幅および群遅延時間の
周波数特性図、第6図は他の実施例の同様の周波数特性
図である。 1.3,5.7・・・・・・振幅の周波数特性、2.土
。 6.8・・・・・・群遅延時間の周波数特性、31,3
2゜33・・・・・・振幅の周波数特性lの周波数帯域
成分毎の振幅特性、41.42.43・・・・・・群遅
延時間の周波数特性図の周波数帯域成分毎の群遅延時間
特性、A・・・・・・非対称振幅特性の特徴部、B・・
・・・・や\i 対称な振幅特性の特徴部。
Claims (1)
- 1 圧電体基板と、圧電体基板上に設けられた入力側イ
ンターディジタル・トランスジューサと出力側インター
ディジタル・トランスジューサとからなり、振幅減衰が
3d似内の第1周波数領域と、第1周波数領域をはさみ
、振幅減衰が20dB以上の第2.第3周波数領域とか
らなる振幅波数特性を呈する弾性表面波フィルタにおい
て、第1周波数領域の群遅延時間と第2.第3周波数領
域の少なくとも一方の領域の群遅延時間との差が100
±1秒以上となるようにインターディジタル・トランス
ジューサの電極が構成されることを特徴とする弾性表面
波フィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP772077A JPS5947494B2 (ja) | 1977-01-28 | 1977-01-28 | 弾性表面波フイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP772077A JPS5947494B2 (ja) | 1977-01-28 | 1977-01-28 | 弾性表面波フイルタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5394155A JPS5394155A (en) | 1978-08-17 |
JPS5947494B2 true JPS5947494B2 (ja) | 1984-11-19 |
Family
ID=11673555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP772077A Expired JPS5947494B2 (ja) | 1977-01-28 | 1977-01-28 | 弾性表面波フイルタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5947494B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10955309B2 (en) | 2017-02-13 | 2021-03-23 | Nidec Copal Electronics Corporation | Torque sensor |
US11041557B2 (en) | 2017-02-17 | 2021-06-22 | Nidec-Shimpo Corporation | Speed reducer with electric motor |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5648708A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-02 | Hitachi Ltd | Surface elastic wave filter |
JPS641793Y2 (ja) * | 1979-11-02 | 1989-01-17 | ||
JPS5844808A (ja) * | 1981-09-11 | 1983-03-15 | Toshiba Corp | 弾性表面波装置 |
GB2157522B (en) * | 1984-04-09 | 1987-08-19 | Philips Electronic Associated | Electrical filter comprising an acoustic surface wave device, and method of manufacturing such a filter |
-
1977
- 1977-01-28 JP JP772077A patent/JPS5947494B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10955309B2 (en) | 2017-02-13 | 2021-03-23 | Nidec Copal Electronics Corporation | Torque sensor |
US11041557B2 (en) | 2017-02-17 | 2021-06-22 | Nidec-Shimpo Corporation | Speed reducer with electric motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5394155A (en) | 1978-08-17 |
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