JP2002232256A - 弾性表面波フィルタ - Google Patents
弾性表面波フィルタInfo
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Abstract
とにより、実効インパルス数を増やすことで良好な特性
を実現できる弾性表面波フィルタを提供する。 【解決手段】 水晶基板の中央上部には入力用IDT1
2が形成され、左側下部には帰還用IDT10が形成さ
れ、右側に電極指の長さが2倍の出力用IDT14が形
成されている。入力用IDT12は、入力端Xからの電
気信号X(z)により圧電基板に弾性表面波を励起して出
力用IDT14に向かって送信する。右側の出力用ID
T14は、入力用IDT12からの弾性表面波を受信し
て出力端Yに電気信号Y(z)を出力する。帰還用IDT
10は、出力用IDT14から出力された電気信号によ
り弾性表面波を励起して出力用IDT14に向かって送
信する。
Description
に係り、特にトランスバーサル型弾性表面波フィルタに
関する。
型、軽量であって、調整の必要がない等の利点により移
動体通信機器等に多く利用されている。弾性表面波フィ
ルタとして、送信側と受信側にすだれ状電極のトランス
ジューサー(IDT(Interdigital Transducer))を配
置し、各電極指の励振強度によるフィルタ特性をうるト
ランスバーサル型弾性表面波フィルタが知られている。
は、すだれ状電極それ自体がトランスバーサルフィルタ
であり、これを入出力変換器として用いる弾性表面波フ
ィルタは、振幅特性と位相特性を独立に設計できるとい
う従来のLCフィルタにない優れた特徴を有している。
フィルタの設計には、リニアアレーアンテナの指向性合
成理論や、FIR(Finite Impulse Response)ディジタ
ルフィルタの合成理論を活用して行われていた。
ルタの基本構成は、送信すだれ状電極部(送信ID
T)、伝搬部、受信すだれ状電極部(受信IDT)から
なり、送信すだれ状電極、受信すだれ状電極の構成によ
り、様々な特性のフィルタが実現されている。
フィルタへの小型化、薄形化の要求はますます強くなっ
てきている。従来のトランスバーサル型弾性表面波フィ
ルタでは、弾性表面波素子チップの物理的大きさにより
伝搬距離が決定されるので、十分なインパルス数を確保
できず、特性を優先した素子を実現するのが困難である
という問題があった。
搬距離を確保することにより、実効インパルス数を増や
すことで良好な特性を実現できる弾性表面波フィルタを
提供することにある。
と、前記圧電基板上に形成され、入力された電気信号に
より前記圧電基板に弾性表面波を励起する入力用IDT
と、前記圧電基板上に形成され、前記入力用IDTによ
り励起された弾性表面波を受信して電気信号を出力する
出力用IDTと、前記出力用IDTから出力された電気
信号により前記圧電基板に弾性表面波を励起して前記出
力用IDTへ送信する帰還用IDTとを有することを特
徴とする弾性表面波フィルタによって達成される。
記入力用IDTは、前記出力用IDTと前記帰還用ID
Tとの間に設けられているようにしてもよい。
記入力用IDTと前記帰還用IDTは、前記出力用ID
Tの一方の側に設けられているようにしてもよい。
記入力用IDTは、前記出力用IDTの一方の側に設け
られ、前記帰還用IDTは、前記出力用IDTの他方の
側に設けられているようにしてもよい。
記入力用IDTは、前記出力用IDTの一部分に相対し
て設けられ、前記帰還用IDTは、前記出力用IDTの
他の部分に相対して設けられているようにしてもよい。
記入力用IDTは、前記入力用IDTから前記出力用I
DTへ向かって弾性表面波を送信する一方向性を有する
ようにしてもよい。
記帰還用IDTは、前記帰還用IDTから前記出力用I
DTへ向かって弾性表面波を送信する一方向性を有する
ようにしてもよい。
に形成され、入力端から入力された電気信号により前記
圧電基板に弾性表面波を励起する入力用IDTと、前記
圧電基板上に形成され、前記入力用IDTにより励起さ
れた弾性表面波を受信して電気信号を出力端に出力する
出力用IDTと、前記出力用IDTから出力された電気
信号により前記圧電基板に弾性表面波を励起して前記出
力用IDTへ送信する帰還用IDTとを有する電極構造
列を複数列有し、各電極構造列の入力端及び出力端が共
通接続されていることを特徴とする弾性表面波フィルタ
によって達成される。
記各電極構造列では、前記帰還用IDT、前記入力用I
DT、前記出力用IDTがこの順番で配置されているよ
うにしてもよい。
施形態による弾性表面波フィルタを図1乃至図3を用い
て説明する。図1は本実施形態の弾性表面波フィルタの
構造を示す図であり、図2は本実施形態の弾性表面波フ
ィルタの等価回路を示す回路図であり、図3は本実施形
態の弾性表面波フィルタの特性を示すグラフである。
スバーサル型弾性表面波フィルタである。図1に示すよ
うに、水晶の圧電基板(図示せず)上に、帰還用IDT
10、入力用IDT12、出力用IDT14が形成され
ている。中央上部には入力用IDT12が形成され、左
側下部には帰還用IDT10が形成されている。入力用
IDT12と帰還用IDT10の右側には電極指の長さ
が2倍の出力用IDT14が形成されている。入力用I
DT12と出力用IDT14との間には伝搬路13(Z
-n)があり、帰還用IDT10と出力用IDT14の間
には伝搬路13より長い伝搬路11(Z-m)がある。
入力された電気信号X(z)により圧電基板に弾性表面波
を励起して出力用IDT14に向かって送信する。右側
の出力用IDT14は、その上半部で、入力用IDT1
2により励起され伝搬路13を伝搬した弾性表面波を受
信して出力端Yに電気信号Y(z)を出力する。
ら出力された電気信号により圧電基板に弾性表面波を励
起して出力用IDT14に向かって送信する。出力用I
DT14は、その下半部で、帰還用IDT10により励
起された伝搬路11を伝搬した弾性表面波を受信する。
ら出力用IDT14へ向かって弾性表面波を送信する一
方向性を有することが望ましい。帰還用IDT10は、
帰還用IDT10から出力用IDT14へ向かって弾性
表面波を送信する一方向性を有することが望ましい。出
力用IDT14は、入力用IDT12及び帰還用IDT
10から出力用IDT14へ向かって弾性表面波を送信
する一方向性を有することが望ましい。なお、これら入
力用IDT12、帰還用IDT10及び出力用IDT1
4については双方向性であってもよい。
用IDT14から出力される出力信号Y(z)が、帰還用
IDT10により出力用IDT14に帰還され、これが
繰り返される再帰型のIIRフィルタを構成している。
再帰型であるため小形の素子チップで各IDT10、1
2、14の電極指数が少なくとも、十分なインパルス数
を確保でき、特性のよいフィルタ素子を実現することが
できる。
の等価回路に示すように、入力端Xに入力用IDT12
によるフィルタ部(H1(z))22が接続され、フィル
タ部22には伝搬路13による遅延部(Z-n)23が接
続されている。遅延部(Z-n)23には加算ノード25
を介して出力用IDT14によるフィルタ部(H2
(z))24が接続されている。フィルタ部(H2(z))2
4には出力端Yが接続されている。出力端Yには帰還用
IDT10によるフィルタ部(H3(z))20が接続さ
れ、伝搬路11、入力用IDT12、伝搬路13による
遅延部(Z-m)21が接続されている。遅延部21(Z
-m)は、加算ノード25を介してフィルタ部(H2
(z))24に接続されている。
形態の弾性表面波フィルタは、出力用IDT14から出
力される出力信号Y(z)が、帰還用IDT10により出
力用IDT14に帰還され、これが繰り返される再帰型
のIIR(Ininite Impulse Response)フィルタを構成し
ていることに特徴がある。再帰型であるため小形の素子
チップで各IDT10,12,14の電極指数が少なく
ても、十分なインパルス数を確保でき、特性のよいフィ
ルタ素子を実現することができる。
力信号X(z)の比は次の式で表される。
/(1−a・H2(z)・H3(z)・Z-m) ただし、aは伝搬損失である。
弾性表面波フィルタを作成して、その特性を計算機シミ
ュレーションにより求めた。その結果、図3に示すよう
に、本実施例の弾性表面波フィルタについてシミュレー
ションによる計算結果が得られた。中心周波数は85.
380MHzである。図3の周波数特性から、弾性表面
波フィルタとして、良好な特性が実現できることがわか
った。
よる弾性表面波フィルタを図4を用いて説明する。図4
は本実施形態の弾性表面波フィルタの構造を示す図であ
る。図1に示す実施形態における構成要素と同一又は同
種の構成要素には同じ符号を付して説明を省略又は簡略
にする。
スバーサル型弾性表面波フィルタである。図4に示すよ
うに、水晶の圧電基板(図示せず)上に、帰還用IDT
10、入力用IDT12、出力用IDT14が形成され
ている。左側上部には入力用IDT12が形成され、左
側下部には帰還用IDT10が形成されている。入力用
IDT12と帰還用IDT10の右側には電極指の長さ
が2倍の出力用IDT14が形成されている。入力用I
DT12と出力用IDT14との間には伝搬路13があ
り、帰還用IDT10と出力用IDT14の間には伝搬
路11がある。
には吸音部30が設けられている。入力用IDT12と
帰還用IDT10の左側、出力用IDT14の右側に
も、それぞれ吸音部31、32が設けられている。吸音
部30、31、32は、樹脂を塗布するか、溝を形成す
るか等により形成され、圧電基板上を弾性表面波が伝搬
することを阻止する。吸音部30により入力用IDT1
2と帰還用IDT10間の弾性表面波のクロストークを
防止する。吸音部31、32により弾性表面波が外方に
伝搬して圧電基板の端部で反射して雑音となることを防
止する。
入力された電気信号X(z)により圧電基板に弾性表面波
を励起して出力用IDT14に向かって送信する。右側
の出力用IDT14は、その上半部で、入力用IDT1
2により励起され伝搬路13を伝搬した弾性表面波を受
信して出力端Yに電気信号Y(z)を出力する。
ら出力された電気信号により圧電基板に弾性表面波を励
起して出力用IDT14に向かって送信する。出力用I
DT14は、その下半部で、帰還用IDT10により励
起され伝搬路11を伝搬した弾性表面波を受信する。
ら出力用IDT14へ向かって弾性表面波を送信する一
方向性を有することが望ましい。帰還用IDT10は、
帰還用IDT10から出力用IDT14へ向かって弾性
表面波を送信する一方向性を有することが望ましい。出
力用IDT14は、入力用IDT12及び帰還用IDT
10から出力用IDT14へ向かって弾性表面波を送信
する一方向性を有することが望ましい。なお、これら入
力IDT12、帰還用IDT10及び出力用IDT14
については双方向性であってもよい。
用IDT14から出力される出力信号Y(z)が、帰還用
IDT10により出力用IDT14に帰還され、これが
繰り返される再帰型のIIRフィルタを構成している。
再帰型であるため小形の素子チップで各IDT10,1
2,14の電極指数が少なくても、十分なインパルス数
を確保でき、特性のよいフィルタ素子を実現することが
できる。
よる弾性表面波フィルタを図5を用いて説明する。図5
は本実施形態の弾性表面波フィルタの構造を示す図であ
る。図1及び図4に示す実施形態における構成要素と同
一又は同種の構成要素には同じ符号を付して説明を省略
又は簡略にする。
スバーサル型弾性表面波フィルタである。図5に示すよ
うに、水晶の圧電基板(図示せず)上に、帰還用IDT
10、入力用IDT12、出力用IDT14が形成され
ている。中央に出力用IDT14が形成され、左側上部
には入力用IDT12が形成され、右側下部には帰還用
IDT10が形成されている。出力用IDT14の電極
指は、入力用IDT12、帰還用IDT10の電極指の
2倍の長さである。入力用IDT12と出力用IDT1
4との間には伝搬路13があり、帰還用IDT10と出
力用IDT14の間には伝搬路11がある。
音部33、34がそれぞれ設けられている。帰還用ID
T10の右側と左斜め上には吸音部35、36がそれぞ
れ設けられている。吸音部33、34、35、36は、
樹脂を塗布するか、溝を形成するか等により形成され、
圧電基板上を弾性表面波が伝搬することを阻止する。吸
音部34により出力用IDT14から入力用IDT12
に弾性表面波が伝搬するのを阻止する。吸音部36によ
り出力用IDT14から帰還用IDT10に弾性表面波
が伝搬するのを阻止する。吸音部33、35により入力
用IDT12と帰還用IDT10からの弾性表面波が外
方に伝搬して圧電基板の端部で反射して雑音となること
を防止する。
入力された電気信号X(z)により圧電基板に弾性表面波
を励起して出力用IDT14に向かって送信する。出力
用IDT14は、その上半部で、入力用IDT12によ
り励起され伝搬路13を伝搬した弾性表面波を受信して
出力端Yに電気信号Y(z)を出力する。
ら出力された電気信号により圧電基板に弾性表面波を励
起して出力用IDT14に向かって送信する。出力用I
DT14は、その下半部で、帰還用IDT10により励
起され伝搬路11を伝搬した弾性表面波を受信する。
ら出力用IDT14へ向かって弾性表面波を送信する一
方向性を有することが望ましい。帰還用IDT10は、
帰還用IDT10から出力用IDT14へ向かって弾性
表面波を送信する一方向性を有することが望ましい。出
力用IDT14は、入力用IDT12及び帰還用IDT
10から出力用IDT14へ向かう弾性表面波を受信す
るので双方向であることが望ましい。なお、入力用ID
T12、帰還用IDT10については双方向性であって
もよい。
用IDT14から出力される出力信号Y(z)が、帰還用
IDT10により出力用IDT14に帰還され、これが
繰り返される再帰型のIIRフィルタを構成している。
再帰型であるため小形の素子チップで各IDT10,1
2,14の電極指数が少なくても、十分なインパルス数
を確保でき、特性のよいフィルタ素子を実現することが
できる。
よる弾性表面波フィルタを図6及び図7を用いて説明す
る。図6は本実施形態の弾性表面波フィルタの構造を示
す図であり、図7は本実施形態の弾性表面波フィルタの
等価回路を示す回路図である。
ば、上述した第1乃至第3の実施形態のような弾性表面
波フィルタを構成する電極構造列をひとつの単位とし、
その電極構造列を複数列設け、各電極構造列の入力端と
出力端を共通接続したものである。
した第1乃至第3の実施形態の弾性表面波フィルタとは
異なり、図6上部に記載したように、帰還用IDT1
0、入力用IDT12、出力用IDT14が、伝搬路1
1、13を介して直列に配列された電極構造列をひとつ
の単位として弾性表面波フィルタを構成している。
T12は、入力端Xに外部から入力された電気信号X
(z)におり圧電基板に弾性表面波を励起して出力用ID
T14に向かって送信する。各電極構造列において、右
側の出力用IDT14は、入力用IDT12により励起
され伝搬路13を伝搬した弾性表面波を受信して出力端
Yに電気信号Y(z)を出力する。各電極構造列におい
て、左側の帰還用IDT10は、出力用IDT14から
出力された電気信号により圧電基板に弾性表面波を励起
して入力用IDT12の先の出力用IDT14に向かっ
て送信する。出力用IDT14は、帰還用IDT10に
より励起され、伝搬路11、入力用IDT12、伝搬路
13を伝搬した弾性表面波を受信する。
ら出力用IDT14へ向かって弾性表面波を送信する一
方向性を有することが望ましい。帰還用IDT10は、
帰還用IDT10から出力用IDT14へ向かって弾性
表面波を送信する一方向性を有することが望ましい。出
力用IDT14は、入力用IDT12から出力用IDT
14へ向かって弾性表面波を送信する一方向性を有する
ことが望ましい。帰還用IDT10及び出力用IDT1
4については双方向性であってもよい。
に、これら電極構造列41〜47を一列に配置してい
る。各電極構造列41〜47の入力端子X、出力端子
Y、接地端子は共通接続されている。
の等価回路に示すように、各電極構造列41〜47で
は、入力端子Xに加算ノード25を介して入力用IDT
12によるフィルタ部(H1(z))22が接続され、フ
ィルタ部22には伝搬路13による遅延部(Z-n)23
が接続されている。遅延部(Z-n)23には出力用ID
T14によるフィルタ部(H2(z))24が接続されて
いる。フィルタ部(H2(z))24には出力端Yが接続
されている。出力端Yには帰還用IDT10によるフィ
ルタ部(H3(z))20が接続され、伝搬路11、入力
用IDT12、伝搬路13による遅延部(Z-m)21が
接続されている。遅延部21(Z-m)は、加算ノード2
5を介してフィルタ部(H1(z))22に接続されてい
る。各電極構造列41〜47からの出力信号Y1〜Y7
は加算されて出力信号Y(=ΣYn)が出力される。
形態の弾性表面波フィルタは、各電極構造列41〜47
が再帰型IIRフィルタを構成し、更に各電極構造列4
1〜47の出力信号Y1〜Y7が加算されるので、十分
なインパルス数を確保でき、特性のよいフィルタ素子を
実現することができる。なお、図7の等価回路では、加
算ノードの位置が図2の等価回路と異なるが、図7の等
価回路により容易に計算式が導出できる。
よる弾性表面波フィルタを図8を用いて説明する。図8
は本実施形態の弾性表面波フィルタの構造を示す図であ
る。図6に示す実施形態における構成要素と同一又は同
種の構成要素には同じ符号を付して説明を省略又は簡略
にする。
えば、図1に示す弾性表面波フィルタを構成する電極構
造列をひとつの単位として弾性表面波フィルタを構成し
ている。図8に示すように、帰還用IDT10、入力用
IDT12、出力用IDT14をこの順番で配列して電
極構造列41〜47、51〜57を構成している。更
に、電極構造列41〜47と電極構造列51〜57で
は、接地端子側が相対する用に配置し、各電極構造列4
1〜47、51〜57の入力端子X、出力端子Y、接地
端子を共通接続している。
ば、各電極構造列41〜47、51〜57が再帰型II
Rフィルタを構成し、更に各電極構造列41〜47、5
1〜57の出力信号が加算されるので、十分なインパル
ス数を確保でき、より特性のよいフィルタ素子を実現す
ることができる。
限らず種々の変形が可能である。例えば、入力用ID
T、出力用IDT、帰還用IDTの配置は、上記実施形
態の配置に限らない。入力用IDTが入力された電気信
号により弾性表面波を励起し、出力用IDTが励起され
た弾性表面波を受信し、帰還用IDTが出力信号により
弾性表面波を励起して出力用IDTへ送信するものであ
れば、いかなる配置構成であってもよい。
て各電極構造列の構成は他の弾性表面波フィルタの構成
であってもよく、電極構造列の数は上記実施形態に記載
したものに限らない。
限らず、四ホウ酸リチウム単結晶基板等の他の圧電基板
でもよい。
態のものに限らず、アポタイズ法等により重み付けをし
たものや、複数本の電極指を単位としてくし型電極を構
成してもよい。
3相形一方向性変換器やグループ形一方向性変換器等の
多相形一方向性変換器や、内部反射質量効果を用いた一
方向性変換器や、反射バンク形一方向性変換器、電気機
械結合係数の差による反射を利用した一方向性変換器、
浮き電極による反射を用いた一方向性変換器、ナチュラ
ル一方向性変換器等の単相形一方向性変換器として構成
したものでもよい。
DTにより入力された電気信号により弾性表面波を励起
し、出力用IDTにより入力用IDTにより励起された
弾性表面波を受信して電気信号を出力し、帰還用IDT
により出力用IDTから出力された電気信号により弾性
表面波を励起して出力用IDTへ送信するようにしたの
で、小形であっても十分な伝搬距離を確保することによ
り、実効インパルス数を増やすことで良好な特性を実現
することができ、フィルタ特性の設計値を拡大できる性
能を確保することができる。
タの構造を示す図である。
タの等価回路を示す回路図である。
タの特性を示すグラフである。
タの構造を示す図である。
タの構造を示す図である。
タの構造を示す図である。
タの等価回路を示す回路図である。
タの構造を示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 圧電基板と、 前記圧電基板上に形成され、入力された電気信号により
前記圧電基板に弾性表面波を励起する入力用IDTと、 前記圧電基板上に形成され、前記入力用IDTにより励
起された弾性表面波を受信して電気信号を出力する出力
用IDTと、 前記出力用IDTから出力された電気信号により前記圧
電基板に弾性表面波を励起して前記出力用IDTへ送信
する帰還用IDTとを有することを特徴とする弾性表面
波フィルタ。 - 【請求項2】 請求項1記載の弾性表面波フィルタにお
いて、 前記入力用IDTは、前記出力用IDTと前記帰還用I
DTとの間に設けられていることを特徴とする弾性表面
波フィルタ。 - 【請求項3】 請求項1記載の弾性表面波フィルタにお
いて、 前記入力用IDTと前記帰還用IDTは、前記出力用I
DTの一方の側に設けられていることを特徴とする弾性
表面波フィルタ。 - 【請求項4】 請求項1記載の弾性表面波フィルタにお
いて、 前記入力用IDTは、前記出力用IDTの一方の側に設
けられ、 前記帰還用IDTは、前記出力用IDTの他方の側に設
けられていることを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項5】 請求項3又は4記載の弾性表面波フィル
タにおいて、 前記入力用IDTは、前記出力用IDTの一部分に相対
して設けられ、 前記帰還用IDTは、前記出力用IDTの他の部分に相
対して設けられていることを特徴とする弾性表面波フィ
ルタ。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
弾性表面波フィルタにおいて、 前記入力用IDTは、前記入力用IDTから前記出力用
IDTへ向かって弾性表面波を送信する一方向性を有す
ることを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項7】 請求項6記載の弾性表面波フィルタにお
いて、 前記帰還用IDTは、前記帰還用IDTから前記出力用
IDTへ向かって弾性表面波を送信する一方向性を有す
ることを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項8】 圧電基板と、 前記圧電基板上に形成され、入力端から入力された電気
信号により前記圧電基板に弾性表面波を励起する入力用
IDTと、前記圧電基板上に形成され、前記入力用ID
Tにより励起された弾性表面波を受信して電気信号を出
力端に出力する出力用IDTと、前記出力用IDTから
出力された電気信号により前記圧電基板に弾性表面波を
励起して前記出力用IDTへ送信する帰還用IDTとを
有する電極構造列を複数列有し、 各電極構造列の入力端及び出力端が共通接続されている
ことを特徴とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項9】 請求項8記載の弾性表面波フィルタにお
いて、 前記各電極構造列では、前記帰還用IDT、前記入力用
IDT、前記出力用IDTがこの順番で配置されている
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 |
---|---|---|---|
JP2001027861A JP4546652B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 弾性表面波フィルタ |
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---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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