JP2003017982A - バルク波キャンセル型弾性表面波装置 - Google Patents

バルク波キャンセル型弾性表面波装置

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JP2003017982A
JP2003017982A JP2001200219A JP2001200219A JP2003017982A JP 2003017982 A JP2003017982 A JP 2003017982A JP 2001200219 A JP2001200219 A JP 2001200219A JP 2001200219 A JP2001200219 A JP 2001200219A JP 2003017982 A JP2003017982 A JP 2003017982A
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surface acoustic
filter
acoustic wave
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idt
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Toshifumi Tanaka
敏文 田中
Seiichi Mitobe
整一 水戸部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】バルク波によるスプリアスを抑制した弾性表面
波装置を提供する。 【解決手段】弾性表面波の伝搬方向に沿って櫛歯状電極
を互いに交互させて構成した入力側IDT(1または
3)および出力側IDT(2または4)を1組のフィル
タ(5または6)として、同様な構成のフィルタを少な
くとも2組分並列接続したものを、圧電性基板(9)上
に設ける。この弾性表面波装置において、2組分のフィ
ルタ(5、6)を互いに振幅特性は同じで位相関係が逆
相関係となるように配置し、2組分の一方の組(5)は
励振されるが他方の組(6)は実質的に励振されないよ
うに構成する。そのために、例えば他方の組(6)のI
DT(3、4)上を吸音剤(7)で覆う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、弾性表面波装置
の改良に関する。とくに、バルク波によるスプリアスを
抑制した弾性表面波フィルタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波フィルタ装置(surface acou
stic wave filter device;SAWフィルタとも称され
る)は、圧電性基板に櫛歯状電極(インターデジタル変
換器;略してIDT)を形成することで構成されてい
る。この弾性表面波フィルタ装置は、受動素子であるた
め電源がなくても動作でき、また小型・軽量であること
から、電子部品の高密度実装が求められる携帯電話など
でよく用いられている。
【0003】弾性表面波フィルタ装置のIDTとして
は、櫛歯状電極の電極指交叉長が一定の正規型IDT、
櫛歯状電極の電極指交叉長を変えて重み付けしたアポタ
イズ型IDT、あるいは櫛歯状電極の交叉電極指を間引
いて重み付けした間引き重み付け型IDTがある。正規
型IDTおよびアポタイズ型IDTについては、例えば
特公昭63−063128号公報に開示されている。ま
た、間引き重み付け型IDTについては、例えば特開昭
55−003281号公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】弾性表面波フィルタ装
置は圧電性基板の表面に沿って伝搬する弾性表面波を用
いるが、実際の弾性表面波フィルタ装置では、弾性表面
波の他に圧電性基板内部を伝搬するバルク波も励振され
る。このバルク波が例えば圧電性基板の裏面で反射して
出力側IDTに伝搬すると、図4に示すように、フィル
タの中心周波数より高域側に大きなスプリアス12が発
生する。
【0005】このようなスプリアスを抑制する方法とし
て、次の2つの方法が考えられる。すなわち、第1の方
法は、裏面を粗した圧電性基板を用いてバルク波の裏面
反射を散乱させ、バルク波スプリアスを抑制する方法で
あり、第2の方法は、圧電性基板の裏面に吸音剤を塗布
して裏面反射するバルク波を吸音剤で吸収し、バルク波
スプリアスを抑制する方法である。しかし、これらの方
法を用いても、バルク波によるスプリアスを十分に抑制
することができない場合がある。例えば、基板表面の近
傍を伝搬するバルク波は、基板裏面側での散乱処理や吸
音処理では対応し切れない。
【0006】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、バルク波によるスプリアスを効果的に
抑制できる構成を持った、弾性表面波装置を提供するこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る弾性表面波装置は、弾性表面波の伝
搬方向に沿って櫛歯状電極を互いに交互させて構成した
入力側インターデジタル変換器(1または3)および出
力側インターデジタル変換器(2または4)を1組のフ
ィルタ(5または6)として、同様な構成のフィルタを
少なくとも2組分並列接続したものを、圧電性基板
(9)上に備えている。
【0008】この弾性表面波装置において、前記2組分
のフィルタ(5、6)を互いに振幅特性は同じで位相関
係が逆相関係となるように配置し、前記2組分の一方の
組(6)の入出力インターデジタル変換器の間で伝搬す
る弾性表面波の減衰が他方の組(5)に比べて大きくな
るように構成している。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施の形態に係るバルク波キャンセル型弾性表面波
装置を説明する。
【0010】図1は、この発明の一実施の形態に係る弾
性表面波フィルタ装置の構成を説明する図である。以下
の説明において、弾性表面波フィルタを構成する櫛歯状
電極(1〜4、13、14)を、適宜、インターデジタ
ル変換器(略してIDT)と呼ぶことにする。
【0011】図1の弾性表面波フィルタ装置は、圧電性
基板9上に第1フィルタ5および第2フィルタ6を備え
ている。この弾性表面波フィルタ装置において、圧電性
基板9は、例えば四ほう酸リチウム(Li
あるいはタンタル酸リチウム(LiTaO)で作るこ
とができる。この基板9上に、例えばアルミニウム合金
あるいは銅合金からなる櫛歯状電極(IDT)1〜4が
形成される。
【0012】第1フィルタ5は入力IDT1および出力
IDT2からなり、入力IDT1と出力IDT2は所定
の間隔Lを置いて配置されている。同様に、第2フィル
タ6は入力IDT3および出力IDT4からなり、入力
IDT3と出力IDT4は所定の間隔Lを置いて配置さ
れている。ここで、第1フィルタ5および第2フィルタ
6は、電極指ピッチ、電極指線幅、開口長(電極指の実
質的交叉長)、電極指対数などのパターン形状が略同じ
となるように形成される。
【0013】第1フィルタ5と第2フィルタ6は並列接
続されている。並列接続されたIDT1およびIDT3
の一端は入力端子T10に接続され、その他端は入力端
子T11に接続されている。また、並列接続されたID
T2およびIDT4の一端は出力端子T20に接続さ
れ、その他端は出力端子T21に接続されている。
【0014】並列接続された2組のフィルタ5、6の一
方(ここでは第2フィルタ6側)のIDT3およびID
T4は、吸音剤7で覆われる。この吸音剤7は、第2フ
ィルタ6のIDT3およびIDT4を制振する(励振さ
れないようにする)手段として用いられている。図1の
実施の形態では、その他に、2組のフィルタ5、6の左
右(入力側と出力側)の外側に吸音剤8を配置してい
る。この吸音剤8は、2組のフィルタ5、6の左右外側
に伝搬し基板9の左右両端で反射してくる弾性表面波を
抑制することを主目的として、設けられている。吸音剤
7、8としては、例えばワニス樹脂を用い、IDT(あ
るいは基板9)上に付着させた後、およそ200℃で約
1時間熱処理したものを採用できる。
【0015】第1フィルタ5と第2フィルタ6のIDT
は、パターン形状は等しく位相関係が逆相となってい
る。この逆相の位相関係を得るため、図1の実施の形態
では、第1フィルタ5の出力側IDT2に対して、第2
フィルタ6の出力側IDT4電極指パターンを上下反転
(つまり極性反転)させて配置している。
【0016】図1の実施の形態では、第1フィルタ5と
第2フィルタ6の振幅特性は同等としつつ位相関係を逆
相としている。このため、第1フィルタ5で発生するバ
ルク波スプリアスによるフィルタ出力と第2フィルタ6
で発生するバルク波スプリアスによるフィルタ出力とが
打ち消しあう(第2フィルタ6上の吸音剤7は弾性表面
波に対しては吸音効果を持つが、基板裏面側に向かうス
プリアス振動成分に対しては殆ど吸音効果を持たな
い)。
【0017】これに対し、第2フィルタ6のIDT部分
は吸音剤7で覆われているので、第2フィルタ6の入力
IDT3から出力IDT4に向かう弾性表面波成分は大
きく減衰する。このため、スプリアス成分を除く本信号
成分に関しては、第1フィルタ5の出力IDT2から取
り出されるフィルタ出力が第2フィルタ6の出力IDT
4から取り出される逆相出力により打ち消されることは
殆どない。
【0018】したがって、本信号成分に関しては本来の
フィルタ機能を発揮しつつ、バルク波によるスプリアス
成分が効果的に抑制された弾性表面波装置を得ることが
できる。
【0019】なお、図1の実施の形態ではIDT4の電
極指パターンを上下反転させているが、上記逆相関係を
得る目的からは、上下反転配置するIDTは、4つのI
DT1〜IDT4のうちのどの1つでもよい。
【0020】図2は、この発明の他の実施の形態に係る
弾性表面波フィルタ装置の構成を説明する図である。図
2の弾性表面波フィルタ装置は、第2フィルタ16の構
成が、図1の弾性表面波フィルタ装置の第2フィルタ6
と異なっている。この点を除き、図1の装置と図2の装
置は同じであるため、重複部分の説明は省略する。
【0021】図2の弾性表面波フィルタ装置において、
第2フィルタ16は入力IDT13および出力IDT1
4からなり、入力IDT13と出力IDT14は所定の
間隔L±λ/2を置いて配置されている。
【0022】第1フィルタ5と第2フィルタ16は、構
成はほぼ等しく位相関係が逆相となっている。この逆相
の位相関係を得るため、図2の実施の形態では、第1フ
ィルタ5の入力側IDT1と出力側IDT2との間隔L
に対して、第2フィルタ16の入力側IDT13と出力
側IDT14との間隔を、L±λ/2としている(λは
弾性表面波フィルタ装置の中心周波数における波長であ
る)。間隔Lを±λ/2だけ変えるということは、間隔
Lを伝搬する弾性表面波の位相に対して、間隔L+λ/
2または間隔L−λ/2を伝搬する弾性表面波の位相
を、逆相(位相差180゜)にすることを意味する。
【0023】図1の実施の形態では「IDT4の電極指
パターンを上下反転させる」ことで逆相関係を得ている
が、図2の実施の形態では「IDT14の電極指パター
ンを上下反転させる」は行わず、「IDT13とIDT
14の間隔Lを±λ/2だけ変える」ことで逆相関係を
得ている。
【0024】いま仮に、基板9を伝搬する弾性表面波の
速度を4000m/sとし、弾性表面波フィルタ装置の
中心周波数を1GHzとすると、λは4μmとなる。間
隔Lを仮に16μmとすれば、L±λ/2は14μmあ
るいは18μmとなる。
【0025】なお、図2の実施の形態では第1フィルタ
5のIDT間隔をLとし第2フィルタ16のIDT間隔
をL±λ/2としているが、その逆に、第2フィルタ1
6のIDT間隔をLとし第1フィルタ5のIDT間隔を
L±λ/2としてもよい。
【0026】図1または図2の実施の形態において、第
1フィルタ5および/または第2フィルタ6、16に含
まれるIDTは、電極指交叉長が一定のインターデジタ
ル変換器(正規型)あるいは電極指交叉長を変えて重み
付けしたインターデジタル変換器(アポタイズ型)ある
いは交叉電極指を間引いて重み付けしたインターデジタ
ル変換器(間引き重み付け型)により構成することがで
きる。
【0027】また、第1フィルタ5および/または第2
フィルタ6、16に含まれるIDTの全てを同じ形式
(正規型、アポタイズ型など)で統一してもよいが、種
々な形式の混在も可能である。例えば、図1または図2
の実施の形態において、第1フィルタ5または第2フィ
ルタ6、16の入力側IDT(1または3あるいは1
3)および出力側IDT(2または4あるいは14)の
うち、一方(例えば1または3あるいは13)を電極指
交叉長一定のインターデジタル変換器(正規型)で構成
し、他方(例えば2または4あるいは14)を電極指交
叉長を変えて重み付けしたインターデジタル変換器(ア
ポタイズ型)で構成してもよい。
【0028】図3は、この発明が適用された弾性表面波
装置の特性を例示する図である。また、図4は、この発
明が適用されない弾性表面波装置の特性を例示する図で
ある。
【0029】図1または図2の実施の形態に示したよう
に、逆相関係で並列接続された2組のフィルタの一方
(ここでは第2フィルタ6、16)について、入力ID
Tおよび出力IDTを吸音剤7で制振すると、第2フィ
ルタ6、16の入出力IDT間では弾性表面波が殆ど伝
わらないが、第2フィルタ6、16の入力IDTから基
板裏面側で反射して出力IDTに向かうスプリアス波は
第1フィルタ5側と同様に生じる。第1フィルタ5と第
2フィルタ6、16は逆相並列接続されているため、第
1フィルタ5側のスプリアス波に起因する出力は第2フ
ィルタ6、16側のスプリアス波に起因する出力により
打ち消される。このため、この発明が適用された弾性表
面波装置では、フィルタ出力に含まれるスプリアス成分
11(図3参照)が、この発明に依らない弾性表面波装
置のフィルタ出力に含まれるスプリアス成分12(図4
参照)よりも大幅に減少する。
【0030】一方、入力IDTから出力IDTに伝搬す
る弾性表面波成分については、第2フィルタ6、16の
IDT(3、4または13、14)は吸音剤7で制振さ
れている。このため、第1フィルタ5と第2フィルタ
6、16の逆相並列接続によって、第1フィルタ5の本
信号出力が第2フィルタ6、16の本信号出力により打
ち消されることは、殆どない。したがって、この発明が
適用された弾性表面波装置では、フィルタ出力に含まれ
る本信号成分10(図3参照)が、この発明に依らない
弾性表面波装置の本信号出力成分10(図4参照)と同
等レベルで得られる。
【0031】なお、この発明は上記各実施の形態に限定
されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸
脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、
各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されて
もよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。
【0032】例えば、図1の実施の形態に示すように第
2フィルタ6のIDT4の電極指パターンを上下反転さ
せて逆相(位相差180゜)を作り、図2の実施の形態
を変形させて第2フィルタ16のIDT間隔をL±λ
(位相差±360゜)としてもよい。このようにして
も、第1フィルタ5と第2フィルタ6、16の位相関係
を逆相(位相差180゜)にできる。
【0033】また、図1および図2の実施の形態では逆
相並列接続されるフィルタを2組としたが、同様なフィ
ルタ組を偶数組(例えばあと2組)用意し、これを図1
または図2の第1および第2フィルタに対してさらに並
列接続してもよい。
【0034】また、図1および図2の実施の形態では、
各フィルタを構成するIDTの数を2つとしたが、各フ
ィルタを3以上のIDTで構成することも可能である。
【0035】さらに、上記実施の形態には種々な段階の
発明が含まれており、この出願で開示される複数の構成
要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出
され得る。たとえば、実施の形態に示される全構成要件
から1または複数の構成要件が削除されても、この発明
の効果あるいはこの発明の実施に伴う効果のうち少なく
とも1つが得られるときは、この構成要件が削除された
構成が発明として抽出され得るものである。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の弾性表面
波装置によれば、第1フィルタ5と第2フィルタ6、1
6の振幅特性は同等としつつ位相関係を逆相としている
ので、第1フィルタ5で発生するバルク波スプリアスに
よるフィルタ出力と第2フィルタ6、16で発生するバ
ルク波スプリアスによるフィルタ出力とが打ち消しあう
(第2フィルタ6、16上の吸音剤7は弾性表面波に対
しては吸音効果を持つが、基板裏面側に向かうスプリア
ス振動成分に対しては殆ど吸音効果を持たない)。
【0037】これに対し、並列接続された第1フィルタ
5と第2フィルタ6、16の一方(ここでは第2フィル
タ6、16)のIDT部分を吸音剤7で覆っているの
で、第2フィルタ6、16の入力IDT3または13か
ら出力IDT4または14に向かう弾性表面波成分は大
きく減衰する。このため、スプリアス成分を除く本信号
成分に関しては、他方(ここでは第1フィルタ5)の出
力IDT2から取り出されるフィルタ出力が第2フィル
タ6、16の出力IDT4または14から取り出される
逆相出力により打ち消されない。
【0038】したがって、本信号成分に関しては本来の
フィルタ機能を発揮しつつ、バルク波によるスプリアス
成分が効果的に抑制された弾性表面波装置を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係る弾性表面波フィ
ルタ装置の構成を説明する図。
【図2】この発明の他の実施の形態に係る弾性表面波フ
ィルタ装置の構成を説明する図。
【図3】この発明が適用された弾性表面波装置の特性を
例示する図。
【図4】この発明が適用されない弾性表面波装置の特性
を例示する図。
【符号の説明】
1…第1フィルタの入力IDT;2…第1フィルタの出
力IDT;3、13…第2フィルタの入力IDT;4、
14……第2フィルタの出力IDT;5…第1フィル
タ;6、16…第2フィルタ;7、8…吸音剤;9…圧
電性基板;10…所望特性;11…この発明の実施によ
り抑制されたスプリアスの例;12…この発明を用いな
い場合のスプリアスの例。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弾性表面波の伝搬方向に沿って櫛歯状電極
    を互いに交互させて構成した入力側インターデジタル変
    換器および出力側インターデジタル変換器を1組のフィ
    ルタとして、略同一パターン形状の入出力インターデジ
    タル変換器を持つフィルタを少なくとも2組分並列接続
    したものを圧電性基板上に備えた弾性表面波装置におい
    て、 前記2組分のフィルタを互いに振幅特性は同じで位相関
    係が逆相関係となるように配置し、 前記2組分の一方の組の入出力インターデジタル変換器
    の間で伝搬する弾性表面波の減衰が他方の組に比べて大
    きくなるように構成したことを特徴とする弾性表面波装
    置。
  2. 【請求項2】 前記一方の組を実質的に励振させないた
    めの手段として、前記一方の組の入力側インターデジタ
    ル変換器および出力側インターデジタル変換器を吸音剤
    で覆うように構成したことを特徴とする請求項1に記載
    の装置。
  3. 【請求項3】 前記フィルタが、電極指交叉長が一定の
    インターデジタル変換器あるいは電極指交叉長を変えて
    重み付けしたインターデジタル変換器あるいは交叉電極
    指を間引いて重み付けしたインターデジタル変換器を含
    むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の装
    置。
  4. 【請求項4】 前記入力側インターデジタル変換器およ
    び出力側インターデジタル変換器のうち、一方が電極指
    交叉長一定のインターデジタル変換器で構成され、他方
    が電極指交叉長を変えて重み付けしたインターデジタル
    変換器で構成されることを特徴とする請求項1ないし請
    求項3のいずれか1項に記載の装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6707352B2 (en) * 2000-06-27 2004-03-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Elastic surface wave device having parallel connected main and auxiliary filters
JP2012085108A (ja) * 2010-10-12 2012-04-26 Japan Radio Co Ltd 弾性表面波センサ
JP2014143648A (ja) * 2013-01-25 2014-08-07 Japan Radio Co Ltd 弾性波デバイス
JP2014229916A (ja) * 2013-05-17 2014-12-08 京セラ株式会社 弾性表面波素子

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