JP2000295061A - Ｓａｗフィルタ - Google Patents
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- JP2000295061A JP2000295061A JP11100296A JP10029699A JP2000295061A JP 2000295061 A JP2000295061 A JP 2000295061A JP 11100296 A JP11100296 A JP 11100296A JP 10029699 A JP10029699 A JP 10029699A JP 2000295061 A JP2000295061 A JP 2000295061A
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- propagation path
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- surface acoustic
- acoustic wave
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、例えばＣＤＭＡ方式による携帯電
話の中間周波数フィルタとして有用な、水晶基板を用い
たトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの小型化を行い、
装置の一層の小型軽量化に貢献する。 【解決手段】 前記ＳＡＷフィルタを構成する送信と受
信側ＩＤＴを各々別個の伝播路に形成した上で、伝播路
間の弾性表面波のエネルギ伝達を両伝播路にまたがって
形成したモード結合型反射器にて行っているため、従来
と比較して素子全長が３割程度短くでき、小型で良好な
前記ＳＡＷフィルタが実現できる。
話の中間周波数フィルタとして有用な、水晶基板を用い
たトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの小型化を行い、
装置の一層の小型軽量化に貢献する。 【解決手段】 前記ＳＡＷフィルタを構成する送信と受
信側ＩＤＴを各々別個の伝播路に形成した上で、伝播路
間の弾性表面波のエネルギ伝達を両伝播路にまたがって
形成したモード結合型反射器にて行っているため、従来
と比較して素子全長が３割程度短くでき、小型で良好な
前記ＳＡＷフィルタが実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波を利用し
て構成されるトランスバーサル型ＳＡＷフィルタにおい
て、すだれ状電極とモード結合型反射器を利用して、Ｓ
ＡＷフィルタの小型化を実現する技術に関する。
て構成されるトランスバーサル型ＳＡＷフィルタにおい
て、すだれ状電極とモード結合型反射器を利用して、Ｓ
ＡＷフィルタの小型化を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィル
タとしては、１対のすだれ状電極を用いたものがよく知
られている。これは送信側のすだれ状電極に重み付けを
行い、受信側のすだれ状電極に正規型を用いたものであ
るが、フィルタの周波数特性を実現するために必要なす
だれ状電極の重み付け関数の長さ（インパルス応答関数
の時間長）が長くなり、小型化が困難である。これを改
善する目的で、送受１対のすだれ状電極と反射器を用
い、反射器に重み付けを行い所望のフィルタ周波数特性
を実現し、素子の小型化をはかった例がある（参考文
献：A.Bergmann etal;"TWO-TRACK-REFLECTOR-FILTERS F
OR CDMA MOBILE TELEPHONES",IEEE ULTRASONICS SYMPOS
IUM pp.57-60,(1996)）。
タとしては、１対のすだれ状電極を用いたものがよく知
られている。これは送信側のすだれ状電極に重み付けを
行い、受信側のすだれ状電極に正規型を用いたものであ
るが、フィルタの周波数特性を実現するために必要なす
だれ状電極の重み付け関数の長さ（インパルス応答関数
の時間長）が長くなり、小型化が困難である。これを改
善する目的で、送受１対のすだれ状電極と反射器を用
い、反射器に重み付けを行い所望のフィルタ周波数特性
を実現し、素子の小型化をはかった例がある（参考文
献：A.Bergmann etal;"TWO-TRACK-REFLECTOR-FILTERS F
OR CDMA MOBILE TELEPHONES",IEEE ULTRASONICS SYMPOS
IUM pp.57-60,(1996)）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし前述の送受１対
のすだれ状電極と反射器を用いた従来技術を使用して
は、近年著しい発展を見せているＣＤＭＡ方式の携帯電
話に用いられる中間周波フィルタ（ＩＦフィルタ（２０
０ＭＨｚ））において要求される、容器の平面サイズ７
×５ｍｍ以内のものが、水晶のような小さな電気機械結
合系数をもつＳＴカット基板では満足できる性能では実
現できなかった。実現できない原因を分析すると、送受
１対のすだれ状電極を弾性表面波の伝播方向に配置する
ために長くなるからである。
のすだれ状電極と反射器を用いた従来技術を使用して
は、近年著しい発展を見せているＣＤＭＡ方式の携帯電
話に用いられる中間周波フィルタ（ＩＦフィルタ（２０
０ＭＨｚ））において要求される、容器の平面サイズ７
×５ｍｍ以内のものが、水晶のような小さな電気機械結
合系数をもつＳＴカット基板では満足できる性能では実
現できなかった。実現できない原因を分析すると、送受
１対のすだれ状電極を弾性表面波の伝播方向に配置する
ために長くなるからである。
【０００４】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的は、水晶ＳＴカットのような周波数
温度特性が優れ、かつ材料のＱ値が優れた基板を用い
て、従来に無く小型化をはかり、周波数安定度に優れか
つＳ／Ｎが良いＩＦフィルタを市場に提供することにあ
る。
るもので、その目的は、水晶ＳＴカットのような周波数
温度特性が優れ、かつ材料のＱ値が優れた基板を用い
て、従来に無く小型化をはかり、周波数安定度に優れか
つＳ／Ｎが良いＩＦフィルタを市場に提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（１）本発明のＳＡＷフ
ィルタは、圧電体平板上に、少なくとも弾性表面波を送
信する送信側すだれ状電極と、前記送信側すだれ状電極
が発生する弾性表面波の第１種の伝播路上にモード結合
型の反射器の一部である第１種の反射器と、前記モード
結合型反射器の一部である第２種の反射器が放射する弾
性表面波の第２種の伝播路上に、前記弾性表面波を受信
する受信側すだれ状電極を構成し、前記モード結合型反
射器は、前記第１種の伝播路上の弾性表面波を、前記第
２種の伝播路にモード結合現象を介して伝達する機能を
有することを特徴とする。
ィルタは、圧電体平板上に、少なくとも弾性表面波を送
信する送信側すだれ状電極と、前記送信側すだれ状電極
が発生する弾性表面波の第１種の伝播路上にモード結合
型の反射器の一部である第１種の反射器と、前記モード
結合型反射器の一部である第２種の反射器が放射する弾
性表面波の第２種の伝播路上に、前記弾性表面波を受信
する受信側すだれ状電極を構成し、前記モード結合型反
射器は、前記第１種の伝播路上の弾性表面波を、前記第
２種の伝播路にモード結合現象を介して伝達する機能を
有することを特徴とする。
【０００６】（２）前記（１）において、前記第１種の
伝播路である第１の伝播路を中央に位置し、前記第２種
の伝播路である第２の伝播路および第３の伝播路を、前
記第１の伝播路の両側に配置し、前記モード結合型反射
器は、前記第１の伝播路上の弾性表面波を、前記第２お
よび第３の伝播路にモード結合現象を介して伝達する機
能を有することを特徴とする。
伝播路である第１の伝播路を中央に位置し、前記第２種
の伝播路である第２の伝播路および第３の伝播路を、前
記第１の伝播路の両側に配置し、前記モード結合型反射
器は、前記第１の伝播路上の弾性表面波を、前記第２お
よび第３の伝播路にモード結合現象を介して伝達する機
能を有することを特徴とする。
【０００７】（３）前記（１）において、前記送信側す
だれ状電極を前記第１種の伝播路の中央に位置して弾性
表面波を前記第１種の伝播路の両方向に放射し、前記受
信側すだれ状電極を前記第２種の伝播路の中央に配置
し、前記モード結合型反射器は、前記第１種の伝播路と
前記第２種の伝播路の両端部に配置して、前記第１種の
伝播路上の弾性表面波を、前記第２種の伝播路にモード
結合現象を介して伝達する機能を有することを特徴とす
る。
だれ状電極を前記第１種の伝播路の中央に位置して弾性
表面波を前記第１種の伝播路の両方向に放射し、前記受
信側すだれ状電極を前記第２種の伝播路の中央に配置
し、前記モード結合型反射器は、前記第１種の伝播路と
前記第２種の伝播路の両端部に配置して、前記第１種の
伝播路上の弾性表面波を、前記第２種の伝播路にモード
結合現象を介して伝達する機能を有することを特徴とす
る。
【０００８】（４）前記（１）において、前記モード結
合型反射器は、前記第１種の伝播路に配置した前記第１
種の反射器の周波数ｆ１が、前記第２種の伝播路に配置
した前記第２種の反射器の周波数ｆ２より大きく（ｆ１
＞ｆ２）構成して、前記第１種の伝播路上の弾性表面波
を、前記第２種の伝播路にモード結合現象を介して伝達
する機能を有することを特徴とする。
合型反射器は、前記第１種の伝播路に配置した前記第１
種の反射器の周波数ｆ１が、前記第２種の伝播路に配置
した前記第２種の反射器の周波数ｆ２より大きく（ｆ１
＞ｆ２）構成して、前記第１種の伝播路上の弾性表面波
を、前記第２種の伝播路にモード結合現象を介して伝達
する機能を有することを特徴とする。
【０００９】（５）前記（１）において、前記モード結
合型反射器は、アルミニウム等の金属からなる導体スト
リップを、弾性表面波の位相伝播方向に直交して圧電体
平板上に多数平行配置して構成し、前記導体ストリップ
の幅は、所定のフィルタ周波数特性が実現できるよう
に、前記導体ストリップの反射係数κｍに関して幅重み
付け手法により可変して形成されていることを特徴とす
る。
合型反射器は、アルミニウム等の金属からなる導体スト
リップを、弾性表面波の位相伝播方向に直交して圧電体
平板上に多数平行配置して構成し、前記導体ストリップ
の幅は、所定のフィルタ周波数特性が実現できるよう
に、前記導体ストリップの反射係数κｍに関して幅重み
付け手法により可変して形成されていることを特徴とす
る。
【００１０】（６）前記（１）において、前記モード結
合型反射器は、アルミニウム等の金属からなる導体スト
リップを、弾性表面波の位相伝播方向に直交して圧電体
平板上に多数平行配置して構成し、前記導体ストリップ
の一部の幅は、ほぼ弾性表面波の波長をλとして、（１
／８）λであることを特徴とする。
合型反射器は、アルミニウム等の金属からなる導体スト
リップを、弾性表面波の位相伝播方向に直交して圧電体
平板上に多数平行配置して構成し、前記導体ストリップ
の一部の幅は、ほぼ弾性表面波の波長をλとして、（１
／８）λであることを特徴とする。
【００１１】（７）前記（１）において、前記圧電体平
板が３０から３５度回転Ｙ板からなる水晶ＳＴカット、
９．６度回転Ｙ板かつＸ軸からの面内回転角３２．４３
度からなるＫカット、または、−７２から−７６度回転
Ｙ板からなるＬＳＴカットであることであることを特徴
とする。
板が３０から３５度回転Ｙ板からなる水晶ＳＴカット、
９．６度回転Ｙ板かつＸ軸からの面内回転角３２．４３
度からなるＫカット、または、−７２から−７６度回転
Ｙ板からなるＬＳＴカットであることであることを特徴
とする。
【００１２】（８）前記（４）において、前記モード結
合型反射器は、前記第１種の伝播路に配置した前記第１
種の反射器の周波数ｆ１が、前記第２種の伝播路に配置
した前記第２種の反射器の周波数ｆ２より大きく（ｆ１
＞ｆ２）構成して、前記周波数ｆ２は前記第２種の反射
器の導体ストリップ表面を酸化、あるいは陽極酸化処理
を行い、質量付加効果による周波数低下させて形成し、
前記第１種の伝播路上の弾性表面波を、前記第２種の伝
播路にモード結合現象を介して伝達する機能を有するこ
とを特徴とする。
合型反射器は、前記第１種の伝播路に配置した前記第１
種の反射器の周波数ｆ１が、前記第２種の伝播路に配置
した前記第２種の反射器の周波数ｆ２より大きく（ｆ１
＞ｆ２）構成して、前記周波数ｆ２は前記第２種の反射
器の導体ストリップ表面を酸化、あるいは陽極酸化処理
を行い、質量付加効果による周波数低下させて形成し、
前記第１種の伝播路上の弾性表面波を、前記第２種の伝
播路にモード結合現象を介して伝達する機能を有するこ
とを特徴とする。
【００１３】（９）前記（４）において、前記モード結
合型反射器を構成する反射器は、アルミニウムからなる
導体ストリップの膜厚Ｈと弾性表面波の波長λの比Ｈ／
λが０．０１から０．００５の範囲にあることを特徴と
する。
合型反射器を構成する反射器は、アルミニウムからなる
導体ストリップの膜厚Ｈと弾性表面波の波長λの比Ｈ／
λが０．０１から０．００５の範囲にあることを特徴と
する。
【００１４】
【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の実施
の形態を図１から順を追って説明する。図１はトランス
バーサル型である本発明のＳＡＷフィルタに使用される
電極パターンを、平面図で表した実施例１である。図１
中の各部位の名称は、１００は圧電体平板、破線で囲ん
だ１０１と１０２と１０３は各々、モード結合型反射器
の第１と第２と第３の反射器部位であり、１０４は接地
（ＧＮＤ）導体、破線で囲んだ１０５は送信側すだれ状
電極（ＩＤＴ１）（以降略して、ＩＤＴ：Interdigital
Transducerと称する。）、１０６と１０７は受信側Ｉ
ＤＴ２とＩＤＴ３、１０８と１０９は送信側ＩＤＴの入
力パット部、１１０と１１１は受信側ＩＤＴ２とＩＤＴ
３を並列接続して得られる受信側の共通パッドである。
また１１２，１１３，１１４，１１５等は、ＩＤＴが有
する電極指等である。１１６は素子外部の接地部位、１
１７はＳＡＷフィルタの終端インピーダンス、１１８は
入力信号源である。図１による実施例１の動作は、１１
８の信号源の入力電圧Vinは送信側ＩＤＴ１に印加さ
れ、これにより励振された弾性表面波は、前記電極指１
１２，１１５，１１４に直交するＸ軸方向（矢印１１
９）に伝播し、破線で囲まれたモード結合型反射器の反
射器１（１０１）に入射した後、モード結合現象を利用
して反射器２（１０２）と反射器３（１０３）に弾性表
面波が伝達し、さらに−Ｘ方向に反射されて受信側ＩＤ
Ｔ１（１０６）、ＩＤＴ２（１０７）に伝播する。伝播
した弾性表面波はこれらＩＤＴにより受信され、１１７
の終端インピーダンス端子間の電気的信号Voutとなる。
ＳＡＷフィルタの周波数特性は、前記G(f)＝ Vout／ Vi
nによって与えられる。また、前記の圧電体平板１００
は、水晶STカット（３０から３５度回転Ｙ板−Ｘ伝
播）、水晶Ｋカット（９．６度回転Ｙ板かつ面内回転角
32.43度Ｘ伝播）、水晶ＬＳＴカット（−７２から−７
６回転Ｙ板−Ｘ伝播）とか、さらにはタンタル酸リチウ
ム、四ほう酸リチウム等の圧電性を有する単結晶および
ＺｎＯ等の圧電性薄膜を形成した基板等からなる。前記
の１００上に形成された前記ＩＤＴ１、ＩＤＴ２、ＩＤ
Ｔ３ならびにモード結合型反射器等は、アルミニウムお
よび金等の導電性を有する金属膜を蒸着、スパッタ等の
手段により薄膜形成した後、フォトリソグラフィ技術に
よりパターン形成して作られる。前記ＩＤＴと反射器等
の電極指群は、利用する弾性表面波（レーリー波及びリ
ーキー波等）の位相進行方向（長手方向Ｘ）に対して直
交して、平行かつ周期的に多数配置される。この場合の
前記ＩＤＴとしては１／８波長（λ）の電極指幅、ある
いは一方向性のものを使ってもよい。
の形態を図１から順を追って説明する。図１はトランス
バーサル型である本発明のＳＡＷフィルタに使用される
電極パターンを、平面図で表した実施例１である。図１
中の各部位の名称は、１００は圧電体平板、破線で囲ん
だ１０１と１０２と１０３は各々、モード結合型反射器
の第１と第２と第３の反射器部位であり、１０４は接地
（ＧＮＤ）導体、破線で囲んだ１０５は送信側すだれ状
電極（ＩＤＴ１）（以降略して、ＩＤＴ：Interdigital
Transducerと称する。）、１０６と１０７は受信側Ｉ
ＤＴ２とＩＤＴ３、１０８と１０９は送信側ＩＤＴの入
力パット部、１１０と１１１は受信側ＩＤＴ２とＩＤＴ
３を並列接続して得られる受信側の共通パッドである。
また１１２，１１３，１１４，１１５等は、ＩＤＴが有
する電極指等である。１１６は素子外部の接地部位、１
１７はＳＡＷフィルタの終端インピーダンス、１１８は
入力信号源である。図１による実施例１の動作は、１１
８の信号源の入力電圧Vinは送信側ＩＤＴ１に印加さ
れ、これにより励振された弾性表面波は、前記電極指１
１２，１１５，１１４に直交するＸ軸方向（矢印１１
９）に伝播し、破線で囲まれたモード結合型反射器の反
射器１（１０１）に入射した後、モード結合現象を利用
して反射器２（１０２）と反射器３（１０３）に弾性表
面波が伝達し、さらに−Ｘ方向に反射されて受信側ＩＤ
Ｔ１（１０６）、ＩＤＴ２（１０７）に伝播する。伝播
した弾性表面波はこれらＩＤＴにより受信され、１１７
の終端インピーダンス端子間の電気的信号Voutとなる。
ＳＡＷフィルタの周波数特性は、前記G(f)＝ Vout／ Vi
nによって与えられる。また、前記の圧電体平板１００
は、水晶STカット（３０から３５度回転Ｙ板−Ｘ伝
播）、水晶Ｋカット（９．６度回転Ｙ板かつ面内回転角
32.43度Ｘ伝播）、水晶ＬＳＴカット（−７２から−７
６回転Ｙ板−Ｘ伝播）とか、さらにはタンタル酸リチウ
ム、四ほう酸リチウム等の圧電性を有する単結晶および
ＺｎＯ等の圧電性薄膜を形成した基板等からなる。前記
の１００上に形成された前記ＩＤＴ１、ＩＤＴ２、ＩＤ
Ｔ３ならびにモード結合型反射器等は、アルミニウムお
よび金等の導電性を有する金属膜を蒸着、スパッタ等の
手段により薄膜形成した後、フォトリソグラフィ技術に
よりパターン形成して作られる。前記ＩＤＴと反射器等
の電極指群は、利用する弾性表面波（レーリー波及びリ
ーキー波等）の位相進行方向（長手方向Ｘ）に対して直
交して、平行かつ周期的に多数配置される。この場合の
前記ＩＤＴとしては１／８波長（λ）の電極指幅、ある
いは一方向性のものを使ってもよい。
【００１５】（実施例２）次に図２は、本発明の他の実
施例であり、弾性表面波の伝播路が２つからなる例であ
る。図中の各部位の名称は、２００が圧電体平板、細か
い破線で囲まれた２０１は送信側ＩＤＴ１、２０２は受
信側ＩＤＴ２である。また、２０３と２０４はモード結
合型反射器の各々反射器１と反射器２である。２０５は
陽極酸化処理をするための外部接続導体、２０６と２０
８は正極の給電導体（バスバー）、２０９は負極の給電
導体である。２０７等は電極指である。２１０は接地導
体、実線２１１と２１２、２１３と２１４等は弾性表面
波の流れを表記したものである。
施例であり、弾性表面波の伝播路が２つからなる例であ
る。図中の各部位の名称は、２００が圧電体平板、細か
い破線で囲まれた２０１は送信側ＩＤＴ１、２０２は受
信側ＩＤＴ２である。また、２０３と２０４はモード結
合型反射器の各々反射器１と反射器２である。２０５は
陽極酸化処理をするための外部接続導体、２０６と２０
８は正極の給電導体（バスバー）、２０９は負極の給電
導体である。２０７等は電極指である。２１０は接地導
体、実線２１１と２１２、２１３と２１４等は弾性表面
波の流れを表記したものである。
【００１６】さらに２１５は入力信号電源、２１６は終
端インピーダンスである。本実施例２による素子の動作
は、２１５の信号源の電圧Vinにより２０１のＩＤＴ１
で励振された弾性表面波は、モード結合型反射器の入射
側反射器１（２０３）に入射し、モード結合現象を介し
て反射器２０４側に伝播する。しかる後反射され、受信
側ＩＤＴ２（２０２）に入射して電気信号Voutとなり、
２１６の終端インピーダンスにて検出される。 ＳＡＷ
フィルタの周波数特性（動作伝送量Ｓｂ）は、前記G(f)
＝ Vout／ Vinによって与えられる。この場合の前記Ｉ
ＤＴとしては１／８波長（λ）の電極指幅、あるいは一
方向性のものを使ってもよい。
端インピーダンスである。本実施例２による素子の動作
は、２１５の信号源の電圧Vinにより２０１のＩＤＴ１
で励振された弾性表面波は、モード結合型反射器の入射
側反射器１（２０３）に入射し、モード結合現象を介し
て反射器２０４側に伝播する。しかる後反射され、受信
側ＩＤＴ２（２０２）に入射して電気信号Voutとなり、
２１６の終端インピーダンスにて検出される。 ＳＡＷ
フィルタの周波数特性（動作伝送量Ｓｂ）は、前記G(f)
＝ Vout／ Vinによって与えられる。この場合の前記Ｉ
ＤＴとしては１／８波長（λ）の電極指幅、あるいは一
方向性のものを使ってもよい。
【００１７】（実施例３）さらに、第３の実施例を図３
に示す。これは、弾性表面波の伝播路が２つの伝播路か
らなり、各々の伝播路の中央に送信と受信機能をはたす
ＩＤＴを配置し、各々の伝播路の両端部にモード結合型
反射器を配置した構成である。図中の各部位の構成は、
２００は圧電体平板、２０１と２０２は第１のモード結
合型反射器、２０３と２０４は各々ＩＤＴ１とＩＤＴ
２、２０５と２０６は第２のモード結合型反射器、２０
７はＩＤＴ２の出力端子、２０８、２０９は接地端子、
２１０はＩＤＴ１の入力端子である。２１１と２１２は
陽極酸化処理をするための外部接続導体、２１３と２１
４は弾性表面波の伝達経路を示す。２１５は入力信号電
源、２１６はＳＡＷフィルタの終端インピーダンスであ
る。この実施例の場合には２０３と２０４のＩＤＴが双
方向性である場合には、挿入損失の低減ができる。この
場合のＩＤＴとしては１／８波長（λ）の電極指幅を使
うのが通例である。
に示す。これは、弾性表面波の伝播路が２つの伝播路か
らなり、各々の伝播路の中央に送信と受信機能をはたす
ＩＤＴを配置し、各々の伝播路の両端部にモード結合型
反射器を配置した構成である。図中の各部位の構成は、
２００は圧電体平板、２０１と２０２は第１のモード結
合型反射器、２０３と２０４は各々ＩＤＴ１とＩＤＴ
２、２０５と２０６は第２のモード結合型反射器、２０
７はＩＤＴ２の出力端子、２０８、２０９は接地端子、
２１０はＩＤＴ１の入力端子である。２１１と２１２は
陽極酸化処理をするための外部接続導体、２１３と２１
４は弾性表面波の伝達経路を示す。２１５は入力信号電
源、２１６はＳＡＷフィルタの終端インピーダンスであ
る。この実施例の場合には２０３と２０４のＩＤＴが双
方向性である場合には、挿入損失の低減ができる。この
場合のＩＤＴとしては１／８波長（λ）の電極指幅を使
うのが通例である。
【００１８】つぎに図４、図６、図７、図８を用いて、
本発明の重要な構成要素であるモード結合型反射器の構
成と動作につき詳細に説明する。最初に図４は前記モー
ド結合型反射器の動作状態における弾性表面波振幅の状
態を図示したものである。図中の２００は弾性表面波の
相対振幅V(Y)を表わす縦軸、２０１は前記各々の反射器
の周波数ポテンシャルを示す縦軸P(Y)、２０２は反射器
の横幅方向の座標軸Ｙ、２０３はモード結合型反射器が
有する周波数ポテンシャル関数P(Y)、２０４はモード結
合型反射器が有する弾性表面波の振幅分布V(Y)、領域２
０５は弾性表面波が入射する側の第１の伝播路(Track#
1)の半分、領域２０６は第２の伝播路(Track#２)、領域
２０７は給電導体領域、２０８は導体膜が被服されてい
ない自由表面領域である。前記の周波数ポテンシャルP
(Y)は、モード結合型反射器の各々の反射器１、反射器
２が有する導体ストリップ間の周期長ＰＲ(図６参照)を
用いて、各々ｆ１＝Ｖｓ／（２×ＰＲ）＝ｆ２と設定さ
れた周波数が、アルミニウム導体の質量効果により周波
数が低下してｆ１ｐ、ｆ２ｐとなった際に、η１＝（ｆ
１−ｆ１ｐ）／ｆ１、η２＝（ｆ２−ｆ２ｐ）／ｆ２と
して定義される量である。図４の場合、P(Y)＝１は第１
Track＃１のη１＝Ｐ１（＝１）に対応させ、Track＃２
のP(Y)はP2＝η２／η１のように規格化して表示した。
従って図４では第１の伝播路（ Track＃１）の反射器周
波数ｆ１の方が第２の伝播路（ Track＃２）の反射器周
波数ｆ２より大きい（ｆ１＞ｆ２）。この条件は、前述
の水晶STカットとか、Ｋカット、ＬＳＴカットの基板に
は適用できる。前記P(Y)の条件としてP2=1.2、Ｐ１＝１
（η１＝０．０１）かつ Track＃１の幅の半値が１６波
長、 Track＃２の幅が３４波長の場合において、 Track
＃１に存在する弾性表面波の振幅とTrack＃２の振幅の
計算結果を２０４のV(Y)として表示している。横幅方向
の座標Ｙの原点０であるTrack＃１の中央位置の振幅V
(0)は０．０１に対してTrack＃２の中央位置の振幅は７
であり約７００倍の相対差が発生している。
本発明の重要な構成要素であるモード結合型反射器の構
成と動作につき詳細に説明する。最初に図４は前記モー
ド結合型反射器の動作状態における弾性表面波振幅の状
態を図示したものである。図中の２００は弾性表面波の
相対振幅V(Y)を表わす縦軸、２０１は前記各々の反射器
の周波数ポテンシャルを示す縦軸P(Y)、２０２は反射器
の横幅方向の座標軸Ｙ、２０３はモード結合型反射器が
有する周波数ポテンシャル関数P(Y)、２０４はモード結
合型反射器が有する弾性表面波の振幅分布V(Y)、領域２
０５は弾性表面波が入射する側の第１の伝播路(Track#
1)の半分、領域２０６は第２の伝播路(Track#２)、領域
２０７は給電導体領域、２０８は導体膜が被服されてい
ない自由表面領域である。前記の周波数ポテンシャルP
(Y)は、モード結合型反射器の各々の反射器１、反射器
２が有する導体ストリップ間の周期長ＰＲ(図６参照)を
用いて、各々ｆ１＝Ｖｓ／（２×ＰＲ）＝ｆ２と設定さ
れた周波数が、アルミニウム導体の質量効果により周波
数が低下してｆ１ｐ、ｆ２ｐとなった際に、η１＝（ｆ
１−ｆ１ｐ）／ｆ１、η２＝（ｆ２−ｆ２ｐ）／ｆ２と
して定義される量である。図４の場合、P(Y)＝１は第１
Track＃１のη１＝Ｐ１（＝１）に対応させ、Track＃２
のP(Y)はP2＝η２／η１のように規格化して表示した。
従って図４では第１の伝播路（ Track＃１）の反射器周
波数ｆ１の方が第２の伝播路（ Track＃２）の反射器周
波数ｆ２より大きい（ｆ１＞ｆ２）。この条件は、前述
の水晶STカットとか、Ｋカット、ＬＳＴカットの基板に
は適用できる。前記P(Y)の条件としてP2=1.2、Ｐ１＝１
（η１＝０．０１）かつ Track＃１の幅の半値が１６波
長、 Track＃２の幅が３４波長の場合において、 Track
＃１に存在する弾性表面波の振幅とTrack＃２の振幅の
計算結果を２０４のV(Y)として表示している。横幅方向
の座標Ｙの原点０であるTrack＃１の中央位置の振幅V
(0)は０．０１に対してTrack＃２の中央位置の振幅は７
であり約７００倍の相対差が発生している。
【００１９】これを物理的に解釈すると、 Track＃１に
弾性表面波が入射した場合を想定するとTrack＃１からT
rack＃２に向かって、一方向的に弾性表面波が伝播する
ことを意味する。
弾性表面波が入射した場合を想定するとTrack＃１からT
rack＃２に向かって、一方向的に弾性表面波が伝播する
ことを意味する。
【００２０】つぎに図６、図７により、モード結合型反
射器に用いられる各々の反射器の周波数特性設定方法に
ついて図示したものである。本発明のような構成のＳＡ
Ｗフィルタにおいては、ＳＡＷフィルタの周波数特性の
作り込みは、反射器を利用することが必要となる。これ
はＳＡＷフィルタの周波数特性H(f)がＩＤＴあるいは反
射器が発生するインパルス応答関数h(t)のフーリエ変換
により求められることによる。ＩＤＴにおいては、弾性
表面波の励振振幅がh(t)であり、反射器においては、反
射波の発生振幅あるいは反射係数関数κｍ（X）＝h(t)
であればよい。そこで、図６において、６０５の全体が
反射器であり、６０５領域内の６０３は導体ストリップ
等であるが、前記導体ストリップの幅Ｌ(Ｘｉ)は（ただ
しＸは、弾性表面波の伝播方向の位置座標（６０１）、
Ｘｉは電極指の中央位置の座標）、所望の反射係数関数
κｍ（Ｘｉ）（６０２）に対応した線幅Ｌ（Ｘｉ）を有
している。図７はこの対応関係を与えるもので、図中の
横軸は導体被服率εであり、ε＝Ｌ（Ｘｉ）／ＰＲの関
係にある。縦軸は前記Ｌ（Ｘｉ）を持つ導体ストリップ
の反射係数κｍである。曲線６００が水晶ＳＴカット基
板上のアルミム導体ストリップが有する反射係数であ
る。ただし、アルミニウム膜厚Ｈは、Ｈ／λ＝０．０３
の条件の場合である。特性曲線６００をみる限りにおい
て、εが０〜０．２の範囲においては、反射係数κｍは
負の値を有する。従ってh(t)が負値を有する場合にも対
応できる。この負値を有する状態はＨ／λ＝０．０１以
上０．０５の範囲において発生しておりシャープなＳＡ
Ｗフィルタの周波数特性を実現する場合に活用すること
ができる。さらに、本発明のモード結合型反射器を構成
する際の重要な点として、Track＃１とTrack＃２に周波
数差を形成する必要があるわけであるが、本発明におい
てはこの周波数差をTrack＃２の反射器２を陽極酸化す
ることにより作成する。この処理方法は、前記反射器２
の部位のみをリン酸系の水溶液に浸して、アルミ導体ス
トリップ表面を酸化処理するものである。あるいはま
た、プラズマ中での酸化処理でもよい。これにより前述
の周波数ポテンシャル差ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２として０．０
０２から０．００５程度が得られる。この処理はアルミ
導体ストリップが存在してできるのであるが、ことに線
幅が細ると前記ΔＰの確保が難しくなる。そこで図８
に、反射係数κｍ＝０の領域には反射係数が零として知
られる１／８波長の幅を有する導体ストリップを使用し
てこの問題を解決した例を示した。図中の各部位の名称
は、破線で囲まれた８００と８０２は反射係数が零であ
る部分の導体ストリップ、８０１は反射係数が零で無い
部分の導体ストリップ、領域８００中における８０３は
１／８波長幅の導体ストリップ、８０４は同じく１／８
波長幅のスペースがとられている。また領域８０１中に
おける８０５と８０６は幅を広くして零でない反射係数
をもつ導体ストリップ、８０７，８０８，８０９、８１
０、８１１は全体で反射係数関数κｍ（Ｘ）であり、８
１３は弾性表面波の伝播方向を示すＸ軸、８０７、８１
１は自由表面の領域である。８１２は陽極酸化処理に使
う接続導体である。
射器に用いられる各々の反射器の周波数特性設定方法に
ついて図示したものである。本発明のような構成のＳＡ
Ｗフィルタにおいては、ＳＡＷフィルタの周波数特性の
作り込みは、反射器を利用することが必要となる。これ
はＳＡＷフィルタの周波数特性H(f)がＩＤＴあるいは反
射器が発生するインパルス応答関数h(t)のフーリエ変換
により求められることによる。ＩＤＴにおいては、弾性
表面波の励振振幅がh(t)であり、反射器においては、反
射波の発生振幅あるいは反射係数関数κｍ（X）＝h(t)
であればよい。そこで、図６において、６０５の全体が
反射器であり、６０５領域内の６０３は導体ストリップ
等であるが、前記導体ストリップの幅Ｌ(Ｘｉ)は（ただ
しＸは、弾性表面波の伝播方向の位置座標（６０１）、
Ｘｉは電極指の中央位置の座標）、所望の反射係数関数
κｍ（Ｘｉ）（６０２）に対応した線幅Ｌ（Ｘｉ）を有
している。図７はこの対応関係を与えるもので、図中の
横軸は導体被服率εであり、ε＝Ｌ（Ｘｉ）／ＰＲの関
係にある。縦軸は前記Ｌ（Ｘｉ）を持つ導体ストリップ
の反射係数κｍである。曲線６００が水晶ＳＴカット基
板上のアルミム導体ストリップが有する反射係数であ
る。ただし、アルミニウム膜厚Ｈは、Ｈ／λ＝０．０３
の条件の場合である。特性曲線６００をみる限りにおい
て、εが０〜０．２の範囲においては、反射係数κｍは
負の値を有する。従ってh(t)が負値を有する場合にも対
応できる。この負値を有する状態はＨ／λ＝０．０１以
上０．０５の範囲において発生しておりシャープなＳＡ
Ｗフィルタの周波数特性を実現する場合に活用すること
ができる。さらに、本発明のモード結合型反射器を構成
する際の重要な点として、Track＃１とTrack＃２に周波
数差を形成する必要があるわけであるが、本発明におい
てはこの周波数差をTrack＃２の反射器２を陽極酸化す
ることにより作成する。この処理方法は、前記反射器２
の部位のみをリン酸系の水溶液に浸して、アルミ導体ス
トリップ表面を酸化処理するものである。あるいはま
た、プラズマ中での酸化処理でもよい。これにより前述
の周波数ポテンシャル差ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２として０．０
０２から０．００５程度が得られる。この処理はアルミ
導体ストリップが存在してできるのであるが、ことに線
幅が細ると前記ΔＰの確保が難しくなる。そこで図８
に、反射係数κｍ＝０の領域には反射係数が零として知
られる１／８波長の幅を有する導体ストリップを使用し
てこの問題を解決した例を示した。図中の各部位の名称
は、破線で囲まれた８００と８０２は反射係数が零であ
る部分の導体ストリップ、８０１は反射係数が零で無い
部分の導体ストリップ、領域８００中における８０３は
１／８波長幅の導体ストリップ、８０４は同じく１／８
波長幅のスペースがとられている。また領域８０１中に
おける８０５と８０６は幅を広くして零でない反射係数
をもつ導体ストリップ、８０７，８０８，８０９、８１
０、８１１は全体で反射係数関数κｍ（Ｘ）であり、８
１３は弾性表面波の伝播方向を示すＸ軸、８０７、８１
１は自由表面の領域である。８１２は陽極酸化処理に使
う接続導体である。
【００２１】最後に本発明の構成によって得られるＳＡ
Ｗフィルタの周波数特性について図５を用いて説明す
る。図５は図１の構成についての動作伝送量Ｓb(ｄＢ）
の振幅特性例５０１であって、圧電体平板１００は水晶
ＳＴカットであり、動作周波数は２００ＭＨｚ、ＩＤＴ
１（１０５），ＩＤＴ２（１０６）、ＩＤＴ３（１０
７）は正負電極指対数を１００対、反射器の導体ストリ
ップ本数３００、素子全幅２００λ、膜厚み比Ｈ／λ＝
０．０１とした。このときのチップサイズ６×４ｍｍ程
度と小型である。
Ｗフィルタの周波数特性について図５を用いて説明す
る。図５は図１の構成についての動作伝送量Ｓb(ｄＢ）
の振幅特性例５０１であって、圧電体平板１００は水晶
ＳＴカットであり、動作周波数は２００ＭＨｚ、ＩＤＴ
１（１０５），ＩＤＴ２（１０６）、ＩＤＴ３（１０
７）は正負電極指対数を１００対、反射器の導体ストリ
ップ本数３００、素子全幅２００λ、膜厚み比Ｈ／λ＝
０．０１とした。このときのチップサイズ６×４ｍｍ程
度と小型である。
【００２２】以上、本発明のＳＡＷフィルタの構成およ
び特性につき説明した。構成例は３０から３５度回転Ｙ
板から水晶ＳＴカットで示したが、他のカットである−
７２から−７６度回転Ｙ板であるＬＳＴカットとか、
９．６度回転Ｙ板かつＸ軸からの面内回転角３２．４３
度であるＫカットでもよく、さらにまた水晶以外の圧電
気材料であっても適合できることをつけくわえる。
び特性につき説明した。構成例は３０から３５度回転Ｙ
板から水晶ＳＴカットで示したが、他のカットである−
７２から−７６度回転Ｙ板であるＬＳＴカットとか、
９．６度回転Ｙ板かつＸ軸からの面内回転角３２．４３
度であるＫカットでもよく、さらにまた水晶以外の圧電
気材料であっても適合できることをつけくわえる。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、例え
ば水晶基板を用いてＳＡＷフィルタの小型化をはかるに
際して、前記ＳＡＷフィルタを構成する送信と受信側Ｉ
ＤＴを各々別個の伝播路に形成した上で、伝播路間の弾
性表面波のエネルギ伝達を両伝播路にまたがって形成し
たモード結合型反射器にて行っているため、従来と比較
して素子全長が３割程度短くでき、小型で良好な前記Ｓ
ＡＷフィルタが実現できる。
ば水晶基板を用いてＳＡＷフィルタの小型化をはかるに
際して、前記ＳＡＷフィルタを構成する送信と受信側Ｉ
ＤＴを各々別個の伝播路に形成した上で、伝播路間の弾
性表面波のエネルギ伝達を両伝播路にまたがって形成し
たモード結合型反射器にて行っているため、従来と比較
して素子全長が３割程度短くでき、小型で良好な前記Ｓ
ＡＷフィルタが実現できる。
【図１】 本発明のＳＡＷフィルタの一実施例が有する
導体パターンを示す平面図。
導体パターンを示す平面図。
【図２】 本発明のＳＡＷフィルタの第２の実施例を示
す平面図。
す平面図。
【図３】 本発明のＳＡＷフィルタの第３の実施例が示
す平面図。
す平面図。
【図４】 本発明の構成要素であるモード結合型反射器
の特性図。
の特性図。
【図５】 本発明の図１が示すＳＡＷフィルタの周波数
特性図。
特性図。
【図６】 本発明のモード結合型反射器が有する反射器
の構成図。
の構成図。
【図７】 本発明の反射器が示す特性図。
【図８】 本発明の反射器が示す他の構成図。
【符号の説明】 １００ 圧電体平板 １０１ 反射器１ １０２ 反射器２ １０３ 反射器３ １０４ ＧＮＤ導体 １０５ ＩＤＴ１ １０６ ＩＤＴ２ １０７ ＩＤＴ３
Claims (9)
- 【請求項１】 圧電体平板上に、少なくとも弾性表面波
を送信する送信側すだれ状電極と、前記送信側すだれ状
電極が発生する弾性表面波の第１種の伝播路上にモード
結合型の反射器の一部である第１種の反射器と、 前記モード結合型反射器の一部である第２種の反射器が
放射する弾性表面波の第２種の伝播路上に、前記弾性表
面波を受信する受信側すだれ状電極を構成し、 前記モード結合型反射器は、前記第１種の伝播路上の弾
性表面波を、前記第２種の伝播路にモード結合現象を介
して伝達する機能を有することを特徴とするＳＡＷフィ
ルタ。 - 【請求項２】 前記第１種の伝播路である第１の伝播路
を中央に位置し、弾性表面波を受信する受信側すだれ状
電極を配置した第２の伝播路および第３の伝播路を、前
記第１の伝播路の両側に配置し、 前記モード結合型反射器は、前記第１の伝播路上の弾性
表面波を、前記第２および第３の伝播路にモード結合現
象を介して伝達する機能を有することを特徴とする請求
項１記載のＳＡＷフィルタ。 - 【請求項３】 前記送信側すだれ状電極を第１種の伝播
路の中央に位置して弾性表面波を第１種の伝播路の両方
向に放射し、 前記受信側すだれ状電極を第２種の伝播路の中央に配置
し、 前記モード結合型反射器は、前記第１種の伝播路と前記
第２種の伝播路の両端部に配置して、前記第１種の伝播
路上の弾性表面波を、第２種の伝播路にモード結合現象
を介して伝達する機能を有することを特徴とする請求項
１記載のＳＡＷフィルタ。 - 【請求項４】 前記モード結合型反射器は、前記第１種
の伝播路に配置した前記第１種の反射器の周波数ｆ１
が、前記第２種の伝播路に配置した前記第２種の反射器
の周波数ｆ２より大きく（ｆ１＞ｆ２）構成して、前記
第１種の伝播路上の弾性表面波を、前記第２種の伝播路
にモード結合現象を介して伝達する機能を有することを
特徴とする請求項１記載のＳＡＷフィルタ。 - 【請求項５】 前記モード結合型反射器は、アルミニウ
ム等の金属からなる導体ストリップを、弾性表面波の位
相伝播方向に直交して圧電体平板上に多数平行配置して
構成し、前記導体ストリップの幅は、所定のフィルタ周
波数特性が実現できるように、前記導体ストリップの反
射係数κｍに関して幅重み付け手法により可変して形成
されていることを特徴とする請求項４記載のＳＡＷフィ
ルタ。 - 【請求項６】 前記モード結合型反射器は、アルミニウ
ム等の金属からなる導体ストリップを、弾性表面波の位
相伝播方向に直交して圧電体平板上に多数平行配置して
構成し、前記導体ストリップの一部の幅は、ほぼ弾性表
面波の波長をλとして、（１／８）λであることを特徴
とする請求項４記載のＳＡＷフィルタ。 - 【請求項７】 前記圧電体平板が３０から３５度回転Ｙ
板からなる水晶ＳＴカット、９．６度回転Ｙ板かつＸ軸
からの面内回転角３２．４３度からなるＫカット、また
は、−７２から−７６度回転Ｙ板からなる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。 - 【請求項８】 前記モード結合型反射器は、前記第１種
の伝播路に配置した第１種の反射器の周波数ｆ１が、前
記第２種の伝播路に配置した第２種の反射器の周波数ｆ
２より大きく（ｆ１＞ｆ２）構成して、 前記周波数ｆ２は前記第２種の反射器の導体ストリップ
表面を酸化、あるいは陽極酸化処理を行い、質量付加効
果による周波数低下させて形成し、 前記第１種の伝播路上の弾性表面波を、前記第２種の伝
播路にモード結合現象を介して伝達する機能を有するこ
とを特徴とする請求項４記載のＳＡＷフィルタ。 - 【請求項９】 前記モード結合型反射器を構成する反射
器は、アルミニウムからなる導体ストリップの膜厚Ｈと
弾性表面波の波長λの比Ｈ／λが０．０１から０．００
５の範囲にあることを特徴とする請求項４記載のＳＡＷ
フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11100296A JP2000295061A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Ｓａｗフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11100296A JP2000295061A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Ｓａｗフィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000295061A true JP2000295061A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14270221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11100296A Withdrawn JP2000295061A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Ｓａｗフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000295061A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1136344A2 (en) | 2000-03-23 | 2001-09-26 | Nissan Motor Company, Limited | Vehicle front/rear wheel angle controlling system and its controlling method |
-
1999
- 1999-04-07 JP JP11100296A patent/JP2000295061A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1136344A2 (en) | 2000-03-23 | 2001-09-26 | Nissan Motor Company, Limited | Vehicle front/rear wheel angle controlling system and its controlling method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060704 |