JP2003069371A - 弾性表面波変換器及びこれを用いたｓａｗフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性変換器の伝搬方向の寸法を小型化する手
段を得る。 【解決手段】 ＦＩＲ設計法によって求めたメインロー
ブと複数のサイドローブとからなる弾性表面波変換器で
あって、前記弾性表面波変換器から出力側と反対側のサ
イドローブＰ１を取り除き、取り除く前のサイドローブ
Ｐ１の機能を反射を有する電極で置換し、該電極とメイ
ンローブ電極との合成電極としたことを特徴とする弾性
表面波変換器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波変換器に
関し、特に変換器の表面波の伝搬方向の寸法を小型化し
た弾性表面波変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＳＡＷデバイスは通信分野で広く
利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有す
ることから特に携帯電話機等に多く用いられている。Ｓ
ＡＷデバイスの１つにトランスバーサル型ＳＡＷフィル
タがあり、急峻で且つ広帯域な伝送特性が得られるこ
と、位相の直線性、即ち群遅延時間特性が良好なこと、
平衡型回路構成が容易であること等の特徴が挙げられ
る。図８は従来の正規型ＩＤＴ電極からなる弾性表面波
変換器を用いたトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構
成を示す平面図であって、圧電基板１１の主面上に表面
波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極１２と、所定の間隙を
おいてＩＤＴ電極１３とを配置する。ＩＤＴ電極１２、
１３はそれぞれ互いに間挿し合う複数の電極指を有する
一対のくし形電極から構成され、ＩＤＴ電極１２の一方
のくし形電極を入力端子ＩＮに接続すると共に、他方の
くし形電極を接地する。さらに、ＩＤＴ電極１３の一方
のくし形電極を出力端子ＯＵＴに接続し、他方のくし形
電極を接地してトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構
成する。

【０００３】トランスバーサル型ＳＡＷフィルタでは、
デジタルフィルタの手法を適用した設計手法が主流とな
っている。即ち、図９に示すような所望の特性（周波数
特性）にフーリエ逆変換を施すと、無限のサイドローブ
を有するインパルス応答が得られる。これをそのままＩ
ＤＴ電極に置き換えると寸法が大きくなり過ぎるので、
サイドローブを有限個で打ち切り、これに窓関数、例え
ばハニング窓関数を掛けた後でフーリエ変換を施すと、
得られる周波数応答は元の周波数特性に近い特性が得ら
れる。このようにフーリエ係数を有限個で打ち切り、適
当な窓関数を用いて設計する方法をＦＩＲ（Finite Imp
ulse Response）設計法という。

【０００４】図１０は有限個で打ち切ったインパルス応
答に窓関数を掛けて得られた振幅応答である。図１１は
このようにして得られた振幅応答に基づき、重み付けを
施したＩＤＴ電極を入力側ＩＤＴ電極１２’として用
い、出力側ＩＤＴ電極１３’には正規型ＩＤＴ電極を用
いて構成したトランスバーサル型ＳＡＷフィルタであ
る。ここではＩＤＴ電極の電極指からの反射を無くする
ようにスプリット電極の例を示しているが、通常の電極
指（単一の電極指）で構成する場合も同様である。

【０００５】また、図１１に示すＩＤＴ電極のように重
み付けのため交叉長に長短があると、交叉長の短い電極
指部で表面波の回折が生じ、弾性表面波変換器の特性、
例えば阻止域の減衰量が所望値より低下することが知ら
れている。そこで、回折現象を避けるため各電極指の交
叉長は等しいままとし、適当な位置で電極指を間引いて
重み付けをする間引きＩＤＴ電極で置換するという手法
も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＦＩＲ設計法に基づいて構成した重み付けＩＤＴ電極
おいても近年の小型化の要求に応じきれないという問題
が生じている。本発明は上記問題を解決するためになさ
れたものであって、図１０に示す振幅応答のうち一方の
サイドローブＰ１に相当する電極指を削除することによ
り表面波の伝搬方向の寸法を小型化した弾性表面波変換
器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る弾性表面波変換器及びこれを用いたＳＡ
Ｗフィルタの請求項１記載の発明は、ＦＩＲ設計法に基
づき重み付けを施した弾性表面波変換器であって、前記
弾性表面波変換器を構成する電極指のうち、一方のサイ
ドローブに相当する重み付けを施した電極指を省略し、
前記サイドローブによる反射に相当する重み付けをメイ
ンローブ電極に施したことを特徴とする弾性表面波変換
器である。請求項２記載の発明は、前記サイドローブの
中心とメインローブの中心との表面波の伝搬時間差をΔ
Ｔとするとき、メインローブの中心からΔＴ／２だけ前
記サイドローブ側の位置に反射波に対し位相反転の機能
を有する電極を配置したことを特徴とする請求項１記載
の弾性表面波変換器である。請求項３記載の発明は、請
求項１あるいは２に記載した弾性表面波変換器を用いて
構成したことを特徴とするトランスバーサル型ＳＡＷフ
ィルタである。請求項４記載の発明は、ＦＩＲ設計法に
基づき、重み付けを施した弾性表面波変換器を用いたト
ランスバーサル型ＳＡＷフィルタであって、入力側弾性
表面波変換器の出力側と反対側に位置するサイドローブ
に相当する重み付けを施した電極指の中心と出力側弾性
表面波変換器の中心間間隔をΔＸとするとき、前記入力
側弾性表面波変換器から前記サイドローブに相当する重
み付けを施した電極指を取り除いたものを弾性表面波の
伝搬路であるトラック１の入力側ＩＤＴ電極１とし、こ
の入力側ＩＤＴ電極１と所定の距離を隔して、トラック
１上に出力ＩＤＴ電極２を設け第１のトランスバーサル
型ＳＡＷフィルタとし、トラック１と並行なトラック２
には前記サイドローブに相当する重み付けとほぼ等価な
特性を有するＩＤＴ電極を入力側ＩＤＴ電極とし、この
入力側ＩＤＴ電極２の中心とトラック２上に設けた出力
側ＩＤＴ電極２との中心との間隔がΔＸ／２となるよう
に配置して第２のトランスバーサルＳＡＷフィルタを構
成し、この２つのトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを
並列接続したことを特徴とするトランスバーサル型ＳＡ
Ｗフィルタである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。実施例の説明に先立っ
て本発明を想致した経緯について説明する。図１はＦＩ
Ｒ設計法にて求めた振幅応答（ＩＤＴ電極の交叉長）と
時間（ＩＤＴ電極の位置）とを示した図であって、サイ
ドローブはメインローブを挟んで両側に複数個存在する
場合もあるが、説明の簡単化を図るために両側とも１個
の場合を示している。これをトランスバーサル型ＳＡＷ
フィルタの入力側ＩＤＴ電極の重み付けに適用し、図中
右側に出力側ＩＤＴ電極が存在するものとする。ここ
で、メインローブＭからの主応答より遅い信号を発生す
る電極、即ちサイドローブＰ１を削除できれば、ＩＤＴ
電極の寸法を小型化することが可能となる。ただ、単に
振幅応答のサイドローブＰ１に相当する重み付けを施し
た電極指を削除するとその振幅応答特性は、周知のよう
に、図２の実線で示すようにＱ１で示すサイドローブが
欠如した特性となり、元の応答である破線と異なる特性
となる。

【０００９】はじめに、サイドローブＰ１がある場合を
考察する。ＩＤＴ電極のメインローブＭの中心αからの
主応答信号Ｓと、サイドローブＰ１の中心βからの応答
信号−Ｓ_Ｐ１と、サイドローブＰ２からの応答信号は−
Ｓ_Ｐ２とがそれぞれ出力側ＩＤＴ電極で受信されて、合
成信号はＳ_Ｍ＝Ｓ−Ｓ_Ｐ１−Ｓ_Ｐ２となる。サイドロー
ブＰ１からの信号−Ｓ_Ｐ１は主応答Ｓより遅れて出力Ｉ
ＤＴ電極に受信される。いま、出力ＩＤＴ電極に受信さ
れるメインローブＭの主応答Ｓと、サイドローブＰ１の
応答との時間差を図１に示すようにΔＴとする。

【００１０】図１に示すようにサイドローブＰ１を削除
した場合を考える。図３は縦軸を反射の最大値で規格化
した反射強度、横軸を時間、即ちＩＤＴ電極の位置と
し、点線で示すＭは励振用のメインローブを、Ｐ２は励
振のサイドローブを表すものとする。図３に示すように
位相反転作用の反射機能電極Ｒ_２を考え、該電極とメイ
ンローブＭ及びサイドローブＰ２との合成電極を考え
る。メインローブＭにより励振され、図中右方へ向かっ
て進む信号Ｓと、図中左方へ向かって進み電極Ｒ_２の反
射帯によって反射され、位相を反転して右方へ進み、右
方に在る出力側ＩＤＴ電極（図示せず）に受信される信
号を−Ｓ・Ｒとする。ここで、メインローブＭの中心
と、電極Ｒ_２の中心との伝搬時間差を図３に示すように
ΔＴ／２に設定すると、電極Ｒ_２にて反射された信号−
Ｓ・Ｒが出力側のＩＤＴ電極で受信されるときは、主応
答Ｓに対して時間ΔＴだけ遅れることになる。そこで信
号−Ｓ・Ｒを−Ｓ・Ｒ＝−Ｓ_Ｐ１とすることができれ
ば、サイドローブＰ１を削除することが可能となる。

【００１１】この設計手法を用いて所望の特性を得る最
適化手法、例えばシンプレックス法を用いて、トランス
バーサル型ＳＡＷフィルタの入出力ＩＤＴ電極の詳細パ
ターンを求めることができる。図４（ａ）は本発明に係
るＩＤＴ電極の構成を示す模式図であって、その一部の
パターンを示したものである。同図（ｂ）、（ｃ）はト
ランスバーサル型ＳＡＷフィルタを構成する入力用、出
力用それぞれの弾性表面波変換器（ＩＤＴ電極）の詳細
を示したものである。ここでは、重み付けの手法として
単位区間一方向性変換器を複数個組み合わせる手法を示
している。これを電極指の長短や間引きによる重み付け
に適用可能なことは言うまでもない。

【００１２】ところで、単位区間一方向性変換器とは図
１３に示すように１波長（λ）の中に複数本の電極指を
備え、且つ電極指の幅とその位置を適当に設定すること
により、一方向性を持たせたＩＤＴ電極である。図１４
は単位区間ＩＤＴ電極の一例で、励振機能を有するも
の、反射機能を有するもの、Ｅ８、Ｅ９、Ｅ１０のよう
に励振機能及び反射機能とも無い電極もある。周知のよ
うに、これらの基本区間ＩＤＴ電極を適当に組み合わせ
て複数個縦続接続することにより、重み付けと同様の効
果が得られる。なお、図４（ｂ）、（ｃ）に示す数字
は、図１４に示した単位区間ＩＤＴ電極Ｅ１からＥ１０
までの１０種のうち、基本区間ＩＤＴ電極に付された記
号Ｅの添え字番号のみで表したものである。入力側ＩＤ
Ｔ電極の構成は１０１個の基本区間ＩＤＴ電極数からな
り、出力側ＩＤＴ電極は４６個の基本区間ＩＤＴ電極か
ら構成されている。

【００１３】このパターンを用いてトランスバーサル型
ＳＡＷフィルタを構成し、その振幅応答をシミュレーシ
ョンによって求めた特性が図５に示す特性であり、図２
の実線と比較するとＱで示すサイドローブを有する振幅
応答となることが確認でき、本発明の設計法として有用
性があることが証明された。

【００１４】本発明に係る第２の実施形態例を説明す
る。はじめに図６に示すようにサイドローブＰ１が存在
する場合を考察する。サイドローブＰ１の中心と出力側
ＩＤＴ電極の中心との間隔をΔＸとする。出力側ＩＤＴ
電極で受信される信号Ｓ_Ｍは、サイドローブＰ１からの
信号−Ｓ_Ｐ１と、メインローブＭからの信号Ｓと、サイ
ドローブＰ２からの信号−Ｓ_Ｐ２との和、Ｓ_Ｍ＝Ｓ−Ｓ
_Ｐ１−Ｓ_Ｐ２となる。

【００１５】次に、図７に模式図を示すようにトラック
１及びトラック２のダブルトラックのトランスバーサル
型ＳＡＷフィルタを考える。トラック１の入力側ＩＤＴ
電極はサイドローブＰ１に相当する重み付けを施した電
極指を削除したものであり、出力側ＩＤＴで受信される
信号はＳ_１＝Ｓ−Ｓ_Ｐ２となる。そして、トラック２の
ＩＤＴ電極Ｍ２の中心と出力側ＩＤＴ電極２の中心との
間隔をΔＸ／２とする。出力側ＩＤＴ電極２で励起され
た表面波が図中左方へ伝搬し、ＩＤＴ電極Ｍ２の中心で
位相を反転されて反射され、再び出力側ＩＤＴ電極２で
受信されたとする。このときの信号をＳ_２とする。信号
Ｓ_２がＳ_２＝−Ｓ_Ｐ１となるように反射電極を配置した
上で、トラック１及びトラック２のＩＤＴ電極をそれぞ
れ並列接続すれば、出力側の信号の和は、図６において
サイドローブＰ１に相当する重み付けを施した電極指を
削除する前の出力側の信号と同一となる。そのためサイ
ドローブＰ１に相当する重み付けを施した電極指を削除
することが可能となり、弾性表面波変換器の伝搬方向の
寸法を小型化することができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、請求項１に記載の発明は弾性表面波変換器を小型
化できるという優れた効果を表す。請求項２に記載の発
明はより具体的に弾性表面波変換器を示したもので、弾
性表面波変換器を小型化できるとという優れた効果を表
す。請求項３に記載の発明は請求項１または２の弾性表
面波変換器を用いて構成したトランスバーサル型ＳＡＷ
フィルタで、従来のものより小型化できるという特徴を
有する。請求項４に記載の発明は２トラックのトランス
バーサル型ＳＡＷフィルタ構成することにより表面波の
伝搬方向の寸法を小型化できるという優れた効果を奏
す。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＦＩＲ法を用いて設計したインパルス応答のす
る様子を説明する図である。

【図２】サイドローブＰ１を削除したときの振幅応答
（実線）と、サイドローブを削除する前の振幅応答（破
線）を示す図である。

【図３】本発明に係る第１の発明を説明する反射電極の
模式図である。

【図４】本発明に係るトランスバーサル型ＳＡＷフィル
タの、（ａ）は弾性表面波変換器の一部の構成を示すパ
ターン図、（ｂ）は入力ＩＤＴ電極の詳細パターン、
（ｃ）は出力ＩＤＴ電極の詳細パターン図である。

【図５】本発明に係る第１の発明を用いて得られた入出
力ＩＤＴ電極の振幅応答をシミュレーションによって求
めたものである。

【図６】本発明に係る第２の発明を説明するインパルス
応答と、サイドローブＰ１を削除した場合を説明する図
である。

【図７】本発明に係る第２の発明を説明するダブルトラ
ックのトランスバーサル型ＳＡＷフィルタの構成を示す
模式図である。

【図８】従来の正規型のトランスバーサル型ＳＡＷフィ
ルタの構成を示す平面図である。

【図９】所望のフィルタ特性を示す図である。

【図１０】ＦＩＲ設計法を用いて得られてインパルス応
答である。

【図１１】ＦＩＲ設計法によるインパルス応答をＩＤＴ
電極に適用して得られたトランスバーサル型ＳＡＷフィ
ルタである。

【図１２】一方向性ＩＤＴ電極を用いて構成したトラン
スバーサル型ＳＡＷフィルタである。

【図１３】一方向性ＩＤＴ電極の一例を説明するための
単位区間ＩＤＴ電極のパターン図である。

【図１４】Ｅ１からＥ１０までの１０種類の単位区間Ｉ
ＤＴ電極のパターンを説明する図である。

【符号の説明】

Ｍ、Ｍ’・・メインローブ Ｐ１、Ｐ２・・サイドローブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＦＩＲ設計法に基づき重み付けを施した
   弾性表面波変換器であって、 前記弾性表面波変換器を構成する電極指のうち、一方の
   サイドローブに相当する重み付けを施した電極指を省略
   し、前記サイドローブによる反射に相当する重み付けを
   メインローブ電極に施したことを特徴とする弾性表面波
   変換器。
2. 【請求項２】 前記サイドローブの中心とメインローブ
   の中心との表面波の伝搬時間差をΔＴとするとき、メイ
   ンローブの中心からΔＴ／２だけ前記サイドローブ側の
   位置に反射波に対し位相反転の機能を有する電極を配置
   したことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波変換
   器。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは２に記載した弾性表面
   波変換器を用いて構成したことを特徴とするトランスバ
   ーサル型ＳＡＷフィルタ。
4. 【請求項４】 ＦＩＲ設計法に基づき、重み付けを施し
   た弾性表面波変換器を用いたトランスバーサル型ＳＡＷ
   フィルタであって、 入力側弾性表面波変換器の出力側と反対側に位置するサ
   イドローブに相当する重み付けを施した電極指の中心と
   出力側弾性表面波変換器の中心間間隔をΔＸとすると
   き、前記入力側弾性表面波変換器から前記サイドローブ
   に相当する重み付けを施した電極指を取り除いたものを
   弾性表面波の伝搬路であるトラック１の入力側ＩＤＴ電
   極１とし、この入力側ＩＤＴ電極１と所定の距離を隔し
   て、トラック１上に出力ＩＤＴ電極２を設け第１のトラ
   ンスバーサル型ＳＡＷフィルタとし、トラック１と並行
   なトラック２には前記サイドローブに相当する重み付け
   とほぼ等価な特性を有するＩＤＴ電極を入力側ＩＤＴ電
   極とし、この入力側ＩＤＴ電極２の中心とトラック２上
   に設けた出力側ＩＤＴ電極２との中心との間隔がΔＸ／
   ２となるように配置して第２のトランスバーサルＳＡＷ
   フィルタを構成し、この２つのトランスバーサル型ＳＡ
   Ｗフィルタを並列接続したことを特徴とするトランスバ
   ーサル型ＳＡＷフィルタ。