JP2003501934A - 音響表面波フィルタ - Google Patents

音響表面波フィルタ

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JP2003501934A
JP2003501934A JP2001502231A JP2001502231A JP2003501934A JP 2003501934 A JP2003501934 A JP 2003501934A JP 2001502231 A JP2001502231 A JP 2001502231A JP 2001502231 A JP2001502231 A JP 2001502231A JP 2003501934 A JP2003501934 A JP 2003501934A
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テレ フィルター ツヴァイクニーダーラッスング デア ドーヴァー ジャーマニー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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Abstract

(57)【要約】 本発明の基礎とする課題は、ＳＰＵＤＴ形式の音響表面波フィルタにおいて、僅かな挿入損と小さい形状係数をもつ帯域幅フィルタをレイアウトを実質的に拡大することなく形成できるように構成することにある。この課題を解決するため本発明によれば、以下の特徴の組み合わせが設けられている：すなわちａ）各トランスデューサ（２；３）におけるフィンガ（２３１〜２３３；３３１〜３３３）がそれら全体としてフィンが方向に先細りする構造を成し、ｂ）フィンガ幅ならびにフィンガ位置は、フィンガ（２３１〜２３３；３３１〜３３３）で反射する波が個々の波源インピーダンスおよび負荷インピーダンス（８；９）により再放射される波と合わさってフィルタのインパルス応答を長くするように選定されており、それによってその形状係数および／または帯域幅が小さくなる。本発明は音響表面波をベースとするコンポーネントに適用可能であり、たとえば広帯域のバンドパスフィルタや遅延線に使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 産業上の利用分野 本発明は電気工学／電子工学の分野に関するものであり、この場合、適用可能
であり好適である対象は、広帯域バンドパスフィルタや遅延線などのような音響
的表面波をベースとするコンポーネントである。
【０００２】 従来の技術 公知の音響表面波用トランスデューサによれば、圧電基板上にインタディジタ
ル構造すなわち交差指配置形構造をもち分配された音響反射を伴う２つのトラン
スデューサが配置されており、それら２つのトランスデューサは複数のフィンガ
（電極指）グループにより形成されている。
【０００３】 １つの特別な形態（WO 97/10646）［１］によれば、先細り構造をもつインタ
ディジタル構造のトランスデューサが２つまたは３つのフィンガから成る複数の
フィンガグループによって構成されている。フィンガグループごとに３つのフィ
ンガが存在する場合、これらのフィンガのうちの２つが無反射のフィンガペアを
形成しているのに対し、それぞれ３つめのフィンガは反射器フィンガとなってい
る。典型的には、反射器フィンガの中心線と、フィンガペアのうちこの反射器フ
ィンガと隣り合うフィンガとの間の間隔は３λ／８である（λは集電極から所定
の間隔をおいてこの集電極に対し並列に延在する直線に沿って中心周波数に対応
づけられた波長）。その結果、各フィンガグループは形成された波長振幅に関し
て有利な方向をもっている。したがってこのような形式のトランスデューサ構造
は、単相型一方向性トランスデューサ（Single Phase Unidirectional Transduc
er 略して SPUDT）である。反射器フィンガの幅がλ／４もしくは３λ／８であ
る場合には、フィンガグループをＥＷＣセルないしはＤＡＲＴセルと称する。文
献［１］の解決手段によれば、フィンガの幅は波源インピーダンスおよび／また
は負荷インピーダンス（source and/or impedance）の関数として、フィンガの
ところで反射し波源／負荷インピーダンスで再放射される波が互いに相殺し合う
よう選定され、その結果、その種の反射器が全体としては無反射なものとなる。
このため、整合にかかわらず妨害を及ぼすエコーは発生しない。
【０００４】 １つの特別な実施形態（P. Ventura, M. Solal, P. Dufilie, J. M. Hode, F.
Roux, 1994 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings p. 1-6）［２］によれ
ば、トランスデューサにおける反射の結果として生じるエコーが単に抑圧されな
いだけでなく、（いっそう大きい側縁急峻度に応じて）いっそう小さい形状係数
および／またはいっそう大きい帯域幅を生じさせるために利用される。このよう
な特性をもたずに同じパラメータをもつ音響的表面波フィルタのレイアウトは著
しく長くしなければならない。必要とされるフィルタパラメータを得る目的でト
ランスデューサにわたり音響反射をどのように分布させなければならないかは通
常、最適化手法によって決定される。文献［２］による解決手段は、エコーをフ
ィルタ設計に有用なかたちで取り込んでいることから本来、励振中心と反射中心
が互いに入れ子構造にされた反射器であるため、このような形式のコンポーネン
トは共振ＳＰＵＤＴ（ＲＳＰＵＤＴ）フィルタと呼ばれる。
【０００５】 文献［２］による構成の欠点は、この形式のフィルタの帯域幅は有用なかたち
では最大で１％付近にあることである。したがって挿入損失の低い広帯域フィル
タを実現することはできない。
【０００６】 本発明の説明 本発明の課題は、ＳＰＵＤＴ形式の音響表面波フィルタにおいて、低い挿入損
失と小さい形状係数をもつ広帯域フィルタをレイアウトを実質的に大きくするこ
となく製造できるようにすることである。
【０００７】 本発明によればこの課題は、特許請求の範囲に記載された音響表面波フィルタ
により解決される。
【０００８】 本発明によれば上記の課題を解決するため、以下の特徴の組み合わせが行われ
る： ａ）各トランスデューサのフィンガは全体としてフィンガ方向での先細り構造を
成している。
【０００９】 ｂ）フィンガの幅と位置は次のように選定されている。すなわち、それらのフィ
ンガにおいて反射する波が、個々の波源インピーダンスおよび負荷インピーダン
スにより再放射される波といっしょになって、フィルタのインパルス応答を長く
するようにし、そのことでフィルタの形状係数および／または帯域幅が小さくな
るように選定されている。
【００１０】 先細り構造は幅の狭い非常に多くのフィルタチャネルの並列回路とみなすこと
ができ、そのトランスデューサは周期長つまりは中心周波数においてのみ異なる
。それゆえ先細り構造に基づき中心周波数の範囲が決定され、同時にこれにより
帯域幅が決まる。先細りの度合いが大きくなるにつれて帯域幅も広がる。しかし
ながら形状係数を決定する側縁の急峻度は先細りの程度によってはほとんど影響
を受けず、主としてフィルタチャネルの構造によって決定される。本発明による
特徴の組み合わせによって得られる利点とは、先細り構造をもつフィルタ構造で
あってもインパルス応答を長くするために用いられることであり、その際、各フ
ィルタチャネルがつまりはフィルタ全体がかなり多くの波源をもっているかのよ
うに用いられ、換言すれば実際のレイアウトよりも著しく長いかのように用いら
れる。このような利点は文献「１」による解決策では得られない。なぜならば各
フィルタチャネルにおける各トランスデューサチャネル自体がつまりは各トラン
スデューサが全体として反射と再放射の相互の相殺により無反射となることによ
り、各フィルタチャネルにおけるエコーが抑圧されるからである。
【００１１】 好適には本発明を以下のように構成することができる。
【００１２】 フィンガグループごとに励振強度と反射係数を求めるために、すべてのフィル
タチャネルの代表としてただ１つのフィルタチャネルを最適化に算入するだけで
よいので、設計にあたり時間が非常に節約されることからきわめて好適であるの
は、平行な２つの直線に沿って等価のフィンガ幅やギャップ幅だけでなく、両方
のトランスデューサ間の中間スペースも同一のファクタだけ異なるよう、先細り
を構成することである。ここで上記の直線は両方のトランスデューサのすべての
フィンガと交差し、その際に各トランスデューサにおいてそれらの直線に沿って
、すべてのフィンガグループにおける等価のフィンガの各中心線間の間隔が等し
くなるよう交差している。
【００１３】 なお、フィンガの幅およびそれらのフィンガ間のギャップ幅が段階的に小さく
なるよう、先細りを構成することができる。ここで好適であるのは、同一のフィ
ンガエッジにおけるすべての等価の頂点が１つの軌跡カーブ上に位置するように
構成することであり、その際、両方のトランスデューサにおけるすべてのこの軌
跡カーブの直線的な延長線は、個々のフィンガ領域を越えて同一の点で交わる。
【００１４】 その際に好適であるのは、伝播方向に垂直もしくは平行なそれぞれ２つの境界
をもつ矩形のフィンガセクションを各フィンガ段がもつことである。ここで同じ
段におけるすべてのフィンガセクションの伝播方向に対し平行な２つの境界はそ
れぞれ直線状の境界線を成しており、その結果、それら両方の直線状の境界線の
間にそれぞれ位置するフィンガ領域がフィルタチャネルを成すようになり、それ
らのフィルタチャネルは中間領域によって互いに分離されている。
【００１５】 この場合、各中間領域に付加的に集電極が配置されていて、それらの集電極が
異なるトランスデューサに属する場合にはそれらの集電極のそれぞれ２つは電気
的な接続を形成せず、この場合、各々付加的な集電極は１つの集電極と電気的に
接続されており、また、フィンガは付加的な集電極とつなげられていて、その際
、それらのフィンガは付加的な集電極が存在しないかのように同じ電位をもつよ
うつなげられている。しかし中間領域において、隣り合うフィルタチャネルの等
価のフィルタセクション間で電気的な接続を形成することもできる。
【００１６】 同一のフィンガエッジのそれぞれすべての等価の頂点上に位置するすべての軌
跡カーブを直線とすることができ、それらの直線の延長線は両方のトランスデュ
ーサにおける個々のフィンガ領域を越えてそれらの直線の見かけ上の延長部分と
することができる。また、個々のフィンガ領域を越えた軌跡カーブの直線延長部
が、個々のフィンガ領域の境界に対する個々の軌跡カーブの接線の方向をもつよ
うにすることができる。
【００１７】 １つのフィンガグループは２つまたは３つのフィンガを有することができる。
３つのフィンガをもつ場合、１つのフィンガグループのうちそれぞれ２つのフィ
ンガがフィンガペアを成すようにすることができ、その際にフィンガペアの各フ
ィンガが同じ幅をもちそれぞれ異なる集電極に接続され、そのフィンガペア全体
として無反射となりそれぞれ３つめのフィンガが反射器フィンガとなるよう互い
に配置されている。きわめて好適な実施形態によれば、各フィンガグループはＤ
ＡＲＴセルまたはＥＷＣセルである。
【００１８】 各フィンガグループには波源強度関数による振幅励起の波源強度と反射関数に
よる反射係数を割り当てることができ、ここで波源強度関数と反射関数を最適化
手法により求めることができる。
【００１９】 少なくとも１つのフィンガグループにおける反射係数がその他のフィンガグル
ープに対して逆の極性符号をもつよう、反射関数を形成することができる。ここ
で好適であるのはこの極性符号の反転を、そのような少なくとも１つのフィンガ
グループと他の反射器フィンガとの間隔をｎλ／２ ＋λ／４とすることにより
実現することができる。ここでλはすべてのフィンガと交差する１つの直線に沿
って中心周波数に対応づけられた波長であり、各トランスデューサにおいてこの
直線に沿ってすべてのフィンガグループが等しい幅をもち、また、ｎは整数であ
る。
【００２０】 特定の波動強度関数の設定のために好適であるのは、少なくとも１つのトラン
スデューサにおいて構造化されたフィンガグループと称する少なくともいくつか
のフィンガグループを、集電極に対し平行に複数のサブトランスデューサに分割
することであり、それらのサブトランスデューサは電気的に直列に接続されてい
る。その際に殊に好適であるのは、同一の構造化されたフィンガグループにおけ
るすべてのサブトランスデューサが同じ開口長をもつことである。
【００２１】 また、少なくとも１つの構造化されたフィンガグループにおけるサブトランス
デューサの個数を、他の構造化されたフィンガグループにおけるサブトランスデ
ューサとは異なるようにしてもよい。
【００２２】 さらに特定のフィンガグループにおける所定の波源強度もしくは所定の反射係
数の設定にあたり好適であるのは、少なくとも１つのトランスデューサにおける
少なくとも１つのフィンガグループ内で個々のフィンガペアに属するフィンガの
幅もしくは反射器フィンガの幅を、他のフィンガグループにおけるものとは異な
るようにすることである。
【００２３】 次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
【００２４】 図面の簡単な説明 図面には音響表面波フィルタが示されており、これはインタディジタル構造を
もつ２つのトランスデューサから成り、これらは１つの圧電基板上に配置されて
いる。
【００２５】 実施例の説明 図面に示されている音響表面波フィルタの場合、圧電基板１上に２つのインタ
ディジタル構造形のトランスデューサ２，３が配置されている。トランスデュー
サ２と３の間には中間スペース４が設けられている。トランスデューサ２は集電
極２１，２２ならびにフィンガグループ２３，２４，２５によって構成されてい
る。これらはもっと多くのフィンガグループの代表として描かれており、それら
によってトランスデューサ２が構成されている。トランスデューサ２のフィンガ
は集電極２２の方向で先細り構造を成しており、これによればフィンガやそれら
の間のギャップの幅が段階的に狭まっている。フィンガグループ２３，２４，２
４はＥＷＣセルである。すべてのフィンガグループ２３，２４，２５は、それら
のフィンガの平均的な傾斜が異なっていることを除いて、同じように構成されて
いる。それゆえフィンガグループ２３についてのみ詳しく説明する。これは反射
器フィンガ２３１とフィンガ２３２，２３３から成り、これらのフィンガ２３２
，２３３がいっしょになって１つのフィンガペアを形成する。
【００２６】 トランスデューサ３は、集電極３１および３２ならびにフィンガグループ３３
，３４，３５によって構成されている。これらはもっと多いフィンガグループの
代表として描かれており、それらによってトランスデューサ３が構成されている
。トランスデューサ３のフィンガは集電極３２の方向で先細り構造を成しており
、これによればフィンガやそれらの間のギャップの幅が段階的に狭まっている。
フィンガグループ３３，３４，３５はＥＷＣセルである。すべてのフィンガグル
ープ３３，３４，３５は、それらのフィンガの平均的な傾斜が異なっていること
を除いて、同じように構成されている。それゆえフィンガグループ３３について
のみ詳しく説明する。これは反射フィンガ３３１とフィンガ３３２，３３３から
成り、これらのフィンガ３３２，３３３がいっしょになって１つのフィンガペア
を形成する。
【００２７】 フィルタはフィルタチャネル２０１，２０３，２０５，２０７によって構成さ
れている。隣り合うフィルタチャネル２０１と２０３の間、２０３と２０５の間
ならびに２０５と２０７との間に中間領域２０２，２０４，２０６が存在してお
り、それらの中間領域において同一のフィンガに属する隣り合うフィルタチャネ
ルのフィンガセクションが互いに結合されている。トランスデューサ２と３の間
の中間スペース４は、これらのフィルタチャネルにおいては中間スペース４１，
４２，４３，４４によって表されている。すべてのフィンガのエッジは互いに平
行である。しかしながらそれぞれ異なるフィルタチャネルにおける等価のフィン
ガエッジは互いにずらされている。それによれば、同一のフィンガにおける等価
のセクションの左側のエッジと、それぞれ異なるフィルタチャネルにおける個々
のフィルタチャネルの下方の境界線との交点２０８が、同一の直線上に位置する
ようにずらされている。同様にこのことはそれぞれ右側のフィルタエッジについ
てもあてはまり、その際、点２０９は点２０８と同じ意味をもっている。このよ
うな直線の実例には、トランスデューサ２もしくは３の領域で参照符号２１０，
３１０が付されている。なお、フィンガエッジの平均的な傾斜とは、個々の直線
の傾斜のことである。
【００２８】 これらの直線２１０，３１０は、それらの直線的な延長線２６もしくは３６が
個々のフィンガ領域を越えて同一の点５で交わるように傾斜している。トランス
デューサ２，３のすべてのフィンガと交差する２つの平行な直線６，７に沿って
、すべてのフィンガグループは各トランスデューサごとに等しい幅をもっており
、このような直線６，７に沿って、等価のフィンガの幅やギャップの幅だけでな
く、両方のトランスデューサ間の中間スペース４６，４７も、同一の係数だけ異
なるように構成されている。したがって任意に選択されたフィルタチャネルにお
いて、等価のフィンガ幅やギャップ幅だけでなく、それぞれ選択されたフィンガ
チャネルに属する両方のトランスデューサ間の中間スペース４１，４２，４３，
４４のうちの２つも、同一の係数だけ異なるように構成されている。このような
特性により保証されるのは、すべてのフィルタチャネルの伝送特性（たとえばア
ドミタンス行列）を単一のフィルタチャネルの伝送特性に帰することができるこ
とである。これによりこの実施例によるフィルタ分析のために必要な計算時間が
著しく低減される。最適化手法によればフィルタ分析を何度も実行しなければな
らないので、そのような手法により波源強度係数や反射係数を決定するために、
ＲＳＰＵＳＴフィルタにおける同等の手順よりも実質的に多くの時間が必要には
ならない。
【００２９】 フィルタペアを成すすべてのフィンガ２３２および２３３，３３２および３３
３ならびに図示されていないそれらと等価のフィンガは、１つのフィルタチャネ
ル内で同じ幅をもっている。１つのフィルタペアを形成するすべてのフィルタは
λ／４の間隔をもち、したがって無反射であり、ここでλは個々のフィルタチャ
ネルにおけるフィンガグループの幅である。とはいえ反射器フィンガ２３１，３
３１と図示されていないそれと等価のフィンガは、所定の反射機能を実現する目
的でそれぞれ異なる幅をもっている。それらの反射機能は、反射器フィンガのと
ころで反射した波が個々の波源インピーダンス８と負荷インピーダンス９により
再放射された波と合わさってフィルタのインパルス応答を長くなるよう選定され
、これによりフィルタの形状係数および／または帯域幅が小さくなる。いくつか
の図示されていないフィンガグループの反射係数は、他のフィンガグループとは
逆の極性をもっている。このことは、該当するフィンガグループにおける反射器
フィンガと他の反射器フィンガとの間隔をｎλ／２ ＋λ／４とすることにより
実現され、ここでｎは整数である。図示されているフィンガグループ２３，２４
，２５ならびに３３，３４，３５の反射フィンガは、互いにｎλと等しい間隔を
もっている。とはいえこのフィンガグループにおける反射係数が負であるならば
、このフィンガグループにおける反射器フィンガは図示されているそれらの位置
よりも３／４λ，５／４λまたは７／４λずらす必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 音響表面波フィルタを示す図であり、これはインタディジタル構造をもつ２つ
のトランスデューサから成り、これらは１つの圧電基板上に配置されている。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年７月２４日（２００１．７．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】 音響表面波フィルタ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 産業上の利用分野 本発明は電気工学／電子工学の分野に関するものであり、この場合、適用可能
であり好適である対象は、広帯域バンドパスフィルタや遅延線などのような音響
的表面波をベースとするコンポーネントである。
【０００２】 従来の技術 公知の音響表面波用トランスデューサによれば、圧電基板上にインタディジタ
ル構造すなわち交差指配置形構造をもち分配された音響反射を伴う２つのトラン
スデューサが配置されており、それら２つのトランスデューサは複数のフィンガ
（電極指）グループにより形成されている。
【０００３】 １つの特別な形態（WO 97/10646）［１］によれば、先細り構造をもつインタ
ディジタル構造のトランスデューサが２つまたは３つのフィンガから成る複数の
フィンガグループによって構成されている。フィンガグループごとに３つのフィ
ンガが存在する場合、これらのフィンガのうちの２つが無反射のフィンガペアを
形成しているのに対し、それぞれ３つめのフィンガは反射器フィンガとなってい
る。典型的には、反射器フィンガの中心線と、フィンガペアのうちこの反射器フ
ィンガと隣り合うフィンガとの間の間隔は３λ／８である（λは集電極から所定
の間隔をおいてこの集電極に対し並列に延在する直線に沿って中心周波数に対応
づけられた波長）。その結果、各フィンガグループは形成された波長振幅に関し
て有利な方向をもっている。したがってこのような形式のトランスデューサ構造
は、単相型一方向性トランスデューサ（Single Phase Unidirectional Transduc
er 略して SPUDT）である。反射器フィンガの幅がλ／４もしくは３λ／８であ
る場合には、フィンガグループをＥＷＣセルないしはＤＡＲＴセルと称する。文
献［１］の解決手段によれば、フィンガの幅は波源インピーダンスおよび／また
は負荷インピーダンス（source and/or impedance）の関数として、フィンガの
ところで反射し波源／負荷インピーダンスで再放射される波が互いに相殺し合う
よう選定され、その結果、その種の反射器が全体としては無反射なものとなる。
このため、整合にかかわらず妨害を及ぼすエコーは発生しない。
【０００４】 第２の特別な形態（US 5 818 310）［２］によれば、音響表面波フィルタの伝
送特性の改善にあたり、シリーズブロック重み付けとフィンガ幅重み付けとの組
み合わせをトランスデューサの少なくとも１つに適用している。両方の重み付け
方法により、波のフィールド全体にわたり均等な重み付けが得られる。この種の
トランスデューサを１つのフィルタ内で、均質な放射プロフィルを必要とするト
ランスデューサたとえばオーバラップ重み付けされたトランスデューサと組み合
わせることができる。フィンガ幅の重み付けにより、シリーズブロック重み付け
よりも細かい段階づけが可能となる。選ばれたトランスデューサの幾何学的形状
は、電極フィンガを先細り構造にした帯域幅フィルタにおいて実現される。先細
りのトランスデューサ構造については文献［１］と比べて何ら新しい情報は記載
されていない。
【０００５】 第３の特別な形態（DE 26 56 154）［３］にも、先細り構造をもつトランスデ
ューサについて開示されている。これは固体表面に存在する１次元マトリクスか
ら成る音響表面波を用いて情報を読み出すために用いられる。その際、１つの形
態によればトランスデューサ構造の先細りが段階的に構成されている。これによ
り中心周波数が互いに異なるサブトランスデューサが形成される。これは所定の
適用事例については好適であり、それというのも注目するサブトランスデューサ
が最大の波長励振をもつのに対し、隣り合うサブトランスデューサによる波の励
振はゼロにできるからである。
【０００６】 第４の特別な実施形態（P. Ventura, M. Solal, P. Dufilie, J. M. Hode, F.
Roux, 1994 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings p. 1-6）［４］によれ
ば、トランスデューサにおける反射の結果として生じるエコーが単に抑圧されな
いだけでなく、（いっそう大きい側縁急峻度に応じて）いっそう小さい形状係数
および／またはいっそう大きい帯域幅を生じさせるために利用される。このよう
な特性をもたずに同じパラメータをもつ音響的表面波フィルタのレイアウトは著
しく長くしなければならない。必要とされるフィルタパラメータを得る目的でト
ランスデューサにわたり音響反射をどのように分布させなければならないかは通
常、最適化手法によって決定される。文献［４］による解決手段は、エコーをフ
ィルタ設計に有用なかたちで取り込んでいることから本来、励振中心と反射中心
が互いに入れ子構造にされた反射器であるため、このような形式のコンポーネン
トは共振ＳＰＵＤＴ（ＲＳＰＵＤＴ）フィルタと呼ばれる。
【０００７】 文献［４］による構成の欠点は、この形式のフィルタの帯域幅は有用なかたち
では最大で１％付近にあることである。したがって挿入損失の低い広帯域フィル
タを実現することはできない。
【０００８】 本発明の説明 本発明の課題は、ＳＰＵＤＴ形式の音響表面波フィルタにおいて、低い挿入損
失と小さい形状係数をもつ広帯域フィルタをレイアウトを実質的に大きくするこ
となく製造できるようにすることである。
【０００９】 本発明によればこの課題は、特許請求の範囲に記載された音響表面波フィルタ
により解決される。
【００１０】 本発明は、ＳＰＵＤＴ形式をベースとする表面波フィルタを前提としている。
この場合、分配された音響反射を伴う２つのトランスデューサが圧電基板上に配
置されており、これらのトランスデューサはフィンガグループと集電極から成り
、各トランスデューサのフィンガが２つの集電極の一方の方向で先細りする構造
を成しており、各トランスデューサのすべてのフィンガと交差する２つの平行な
直線に沿って、これら両方の線の間でフィンガの幅とギャップが所定の係数だけ
異なっており、前記の２つの平行な直線に沿って各トランスデューサ内ですべて
のフィンガグループが同じ幅をもっている。
【００１１】 そして本発明によれば、両方の直線の間で両方のトランスデューサの間の中間
スペースも前記係数だけ異なっていて、両方のトランスデューサにおけるフィン
ガの直線的な延長部が、フィンガ領域を越えて同一の点で交わっている。
【００１２】 本発明による先細り構造は幅の狭い非常に多くのフィルタチャネルの並列回路
とみなすことができ、そのトランスデューサは周期長つまりは中心周波数におい
てのみ異なる。それゆえ先細り構造に基づき中心周波数の範囲が決定され、同時
にこれにより帯域幅が決まる。先細りの度合いが大きくなるにつれて帯域幅も広
がる。しかしながら形状係数を決定する側縁の急峻度は先細りの程度によっては
ほとんど影響を受けず、主としてフィルタチャネルの構造によって決定される。
本発明による解決手段によって得られる利点とは、先細り構造をもつフィルタ構
造であってもインパルス応答を長くするために用いられることであり、その際、
各フィルタチャネルがつまりはフィルタ全体がかなり多くの波源をもっているか
のように用いられ、換言すれば実際のレイアウトよりも著しく長いかのように用
いられる。このような利点は文献「１」による解決策では得られない。なぜなら
ば各フィルタチャネルにおける各トランスデューサチャネル自体がつまりは各ト
ランスデューサが全体として反射と再放射の相互の相殺により無反射となること
により、各フィルタチャネルにおけるエコーが抑圧されるからである。
【００１３】 好適には本発明を以下のように構成することができる。
【００１４】 フィンガの幅およびそれらのフィンガ間のギャップ幅が段階的に小さくなるよ
う、先細りを構成することができる。ここで好適であるのは、同一のフィンガエ
ッジにおけるすべての等価の頂点が１つの軌跡カーブ上に位置するように構成す
ることであり、その際、両方のトランスデューサにおけるすべてのこの軌跡カー
ブの直線的な延長線は、個々のフィンガ領域を越えて同一の点で交わる。
【００１５】 その際に好適であるのは、伝播方向に垂直もしくは平行なそれぞれ２つの境界
をもつ矩形のフィンガセクションを各フィンガ段がもつことである。ここで同じ
段におけるすべてのフィンガセクションの伝播方向に対し平行な２つの境界はそ
れぞれ直線状の境界線を成しており、その結果、それら両方の直線状の境界線の
間にそれぞれ位置するフィンガ領域がフィルタチャネルを成すようになり、それ
らのフィルタチャネルは中間領域によって互いに分離されている。
【００１６】 同一のフィンガエッジにおけるそれぞれすべての等価の頂点上に位置するすべ
ての軌跡線を直線とすることができる。
【００１７】 １つのフィンガグループは２つまたは３つのフィンガを有することができる。
３つのフィンガをもつ場合、１つのフィンガグループのうちそれぞれ２つのフィ
ンガがフィンガペアを成すようにすることができ、その際にフィンガペアの各フ
ィンガが同じ幅をもちそれぞれ異なる集電極に接続され、そのフィンガペア全体
として無反射となりそれぞれ３つめのフィンガが反射器フィンガとなるよう互い
に配置されている。きわめて好適な実施形態によれば、各フィンガグループはＤ
ＡＲＴセルまたはＥＷＣセルである。
【００１８】 各フィンガグループには波源強度関数による振幅励起の波源強度と反射関数に
よる反射係数を割り当てることができ、ここで波源強度関数と反射関数を最適化
手法により求めることができる。
【００１９】 少なくとも１つのフィンガグループにおける反射係数がその他のフィンガグル
ープに対して逆の極性符号をもつよう、反射関数を形成することができる。ここ
で好適であるのはこの極性符号の反転を、そのような少なくとも１つのフィンガ
グループと他の反射器フィンガとの間隔をｎλ／２ ＋λ／４とすることにより
実現することができる。ここでλはすべてのフィンガと交差する１つの直線に沿
って中心周波数に対応づけられた波長であり、各トランスデューサにおいてこの
直線に沿ってすべてのフィンガグループが等しい幅をもち、また、ｎは整数であ
る。
【００２０】 特定の波動強度関数の設定のために好適であるのは、少なくとも１つのトラン
スデューサにおいて構造化されたフィンガグループと称する少なくともいくつか
のフィンガグループを、集電極に対し平行に複数のサブトランスデューサに分割
することであり、それらのサブトランスデューサは電気的に直列に接続されてい
る。その際に殊に好適であるのは、同一の構造化されたフィンガグループにおけ
るすべてのサブトランスデューサが同じ開口長をもつことである。
【００２１】 また、少なくとも１つの構造化されたフィンガグループにおけるサブトランス
デューサの個数を、他の構造化されたフィンガグループにおけるサブトランスデ
ューサとは異なるようにしてもよい。
【００２２】 さらに特定のフィンガグループにおける所定の波源強度もしくは所定の反射係
数の設定にあたり好適であるのは、少なくとも１つのトランスデューサにおける
少なくとも１つのフィンガグループ内で個々のフィンガペアに属するフィンガの
幅もしくは反射器フィンガの幅を、他のフィンガグループにおけるものとは異な
るようにすることである。
【００２３】 次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
【００２４】 図面の簡単な説明 図面には音響表面波フィルタが示されており、これはインタディジタル構造を
もつ２つのトランスデューサから成り、これらは１つの圧電基板上に配置されて
いる。
【００２５】 実施例の説明 図面に示されている音響表面波フィルタの場合、圧電基板１上に２つのインタ
ディジタル構造形のトランスデューサ２，３が配置されている。トランスデュー
サ２と３の間には中間スペース４が設けられている。トランスデューサ２は集電
極２１，２２ならびにフィンガグループ２３，２４，２５によって構成されてい
る。これらはもっと多くのフィンガグループの代表として描かれており、それら
によってトランスデューサ２が構成されている。トランスデューサ２のフィンガ
は集電極２２の方向で先細り構造を成しており、これによればフィンガやそれら
の間のギャップの幅が段階的に狭まっている。フィンガグループ２３，２４，２
４はＥＷＣセルである。すべてのフィンガグループ２３，２４，２５は、それら
のフィンガの平均的な傾斜が異なっていることを除いて、同じように構成されて
いる。それゆえフィンガグループ２３についてのみ詳しく説明する。これは反射
器フィンガ２３１とフィンガ２３２，２３３から成り、これらのフィンガ２３２
，２３３がいっしょになって１つのフィンガペアを形成する。
【００２６】 トランスデューサ３は、集電極３１および３２ならびにフィンガグループ３３
，３４，３５によって構成されている。これらはもっと多いフィンガグループの
代表として描かれており、それらによってトランスデューサ３が構成されている
。トランスデューサ３のフィンガは集電極３２の方向で先細り構造を成しており
、これによればフィンガやそれらの間のギャップの幅が段階的に狭まっている。
フィンガグループ３３，３４，３５はＥＷＣセルである。すべてのフィンガグル
ープ３３，３４，３５は、それらのフィンガの平均的な傾斜が異なっていること
を除いて、同じように構成されている。それゆえフィンガグループ３３について
のみ詳しく説明する。これは反射フィンガ３３１とフィンガ３３２，３３３から
成り、これらのフィンガ３３２，３３３がいっしょになって１つのフィンガペア
を形成する。
【００２７】 フィルタはフィルタチャネル２０１，２０３，２０５，２０７によって構成さ
れている。隣り合うフィルタチャネル２０１と２０３の間、２０３と２０５の間
ならびに２０５と２０７との間に中間領域２０２，２０４，２０６が存在してお
り、それらの中間領域において同一のフィンガに属する隣り合うフィルタチャネ
ルのフィンガセクションが互いに結合されている。トランスデューサ２と３の間
の中間スペース４は、これらのフィルタチャネルにおいては中間スペース４１，
４２，４３，４４によって表されている。すべてのフィンガのエッジは互いに平
行である。しかしながらそれぞれ異なるフィルタチャネルにおける等価のフィン
ガエッジは互いにずらされている。それによれば、同一のフィンガにおける等価
のセクションの左側のエッジと、それぞれ異なるフィルタチャネルにおける個々
のフィルタチャネルの下方の境界線との交点２０８が、同一の直線上に位置する
ようにずらされている。同様にこのことはそれぞれ右側のフィルタエッジについ
てもあてはまり、その際、点２０９は点２０８と同じ意味をもっている。このよ
うな直線の実例には、トランスデューサ２もしくは３の領域で参照符号２１０，
３１０が付されている。なお、フィンガエッジの平均的な傾斜とは、個々の直線
の傾斜のことである。
【００２８】 これらの直線２１０，３１０は、それらの直線的な延長線２６もしくは３６が
個々のフィンガ領域を越えて同一の点５で交わるように傾斜している。トランス
デューサ２，３のすべてのフィンガと交差する２つの平行な直線６，７に沿って
、すべてのフィンガグループは各トランスデューサごとに等しい幅をもっており
、このような直線６，７に沿って、等価のフィンガの幅やギャップの幅だけでな
く、両方のトランスデューサ間の中間スペース４６，４７も、同一の係数だけ異
なるように構成されている。したがって任意に選択されたフィルタチャネルにお
いて、等価のフィンガ幅やギャップ幅だけでなく、それぞれ選択されたフィンガ
チャネルに属する両方のトランスデューサ間の中間スペース４１，４２，４３，
４４のうちの２つも、同一の係数だけ異なるように構成されている。このような
特性により保証されるのは、すべてのフィルタチャネルの伝送特性（たとえばア
ドミタンス行列）を単一のフィルタチャネルの伝送特性に帰することができるこ
とである。これによりこの実施例によるフィルタ分析のために必要な計算時間が
著しく低減される。最適化手法によればフィルタ分析を何度も実行しなければな
らないので、そのような手法により波源強度係数や反射係数を決定するために、
ＲＳＰＵＳＴフィルタにおける同等の手順よりも実質的に多くの時間が必要には
ならない。
【００２９】 フィルタペアを成すすべてのフィンガ２３２および２３３，３３２および３３
３ならびに図示されていないそれらと等価のフィンガは、１つのフィルタチャネ
ル内で同じ幅をもっている。１つのフィルタペアを形成するすべてのフィルタは
λ／４の間隔をもち、したがって無反射であり、ここでλは個々のフィルタチャ
ネルにおけるフィンガグループの幅である。とはいえ反射器フィンガ２３１，３
３１と図示されていないそれと等価のフィンガは、所定の反射機能を実現する目
的でそれぞれ異なる幅をもっている。それらの反射機能は、反射器フィンガのと
ころで反射した波が個々の波源インピーダンス８と負荷インピーダンス９により
再放射された波と合わさってフィルタのインパルス応答を長くなるよう選定され
、これによりフィルタの形状係数および／または帯域幅が小さくなる。いくつか
の図示されていないフィンガグループの反射係数は、他のフィンガグループとは
逆の極性をもっている。このことは、該当するフィンガグループにおける反射器
フィンガと他の反射器フィンガとの間隔をｎλ／２ ＋λ／４とすることにより
実現され、ここでｎは整数である。図示されているフィンガグループ２３，２４
，２５ならびに３３，３４，３５の反射フィンガは、互いにｎλと等しい間隔を
もっている。とはいえこのフィンガグループにおける反射係数が負であるならば
、このフィンガグループにおける反射器フィンガは図示されているそれらの位置
よりも３／４λ，５／４λまたは７／４λずらす必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 音響表面波フィルタを示す図であり、これはインタディジタル構造をもつ２つ
のトランスデューサから成り、これらは１つの圧電基板上に配置されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，Ｕ Ｓ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インタディジタル形の単相型一方向性トランスデューサ（Si
    ngle Phase Unidirectional Transducer, SPUDT）をベースとし、分配された音
    響反射を伴う２つのトランスデューサ（２，３）が圧電基板（１）上に配置され
    ており、該トランスデューサはフィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）と
    集電極（２１；２２；３１；３２）から成る、音響表面波フィルタにおいて、 ａ）各トランスデューサ（２；３）のフィンガ（２３１〜２３３；３３１〜３
    ３３）が全体的にフィンガ方向に先細りする構造を成しており、 ｂ）フィンガの幅とフィンガの位置の選択により、それらのフィンガ（２３１
    〜２３３；３３１〜３３３）のところで反射した波が個々の波源インピーダンス
    および負荷インピーダンス（８；９）によって再放射された波と合わさりフィル
    タのインパルス応答を長くして、該フィルタの形状係数および／または帯域幅が
    低減されることを特徴とする、 音響表面波フィルタ。
  2. 【請求項２】 フィンガ方向での先細り構造において、２つの平行な直線（
    ６，７）に沿って等価のフィンガ（２３１〜２３３；３３１〜３３３）の幅およ
    びそれらのギャップだけでなく、２つのトランスデューサ（２，３）の間の中間
    スペース（４６；４７）も同一の係数だけ異なっており、前記直線は両方のトラ
    ンスデューサのすべてのフィンガと交差していて、各トランスデューサにおいて
    すべてのフィンガグループ内で等価のフィンガの各中心線の間隔が前記直線に沿
    って等しい、請求項１記載の音響表面波フィルタ。
  3. 【請求項３】 フィンガ方向での先細り構造において、フィンガ（２３１〜
    ２３３；３３１〜３３３）とそれらのギャップの幅が段階的に小さくなっている
    、請求項２記載の音響表面波フィルタ。
  4. 【請求項４】 同一のフィンガエッジにおけるすべての等価の頂点（２０８
    ；２０９）は１つの軌跡線上にあり、両方のトランスデューサ（２；３）におけ
    る該軌跡線のすべての直線的な延長線（２６；３６）は、個々のフィンガ領域を
    越えて同一の点（５）で交わる、請求項３記載の音響表面波フィルタ。
  5. 【請求項５】 各フィンガ段は矩形のフィンガセクションを有しており、該
    フィンガセクションは伝播方向に対し垂直もしくは平行な２つの境界をそれぞれ
    もち、同じ段のすべてのフィンガセクションにおいて伝播方向に平行な２つの境
    界はそれぞれ１つの直線的な境界線を成していて、それら両方の直線的な境界線
    の間に位置するフィンガ領域がフィルタチャネル（２０１；２０３；２０５；２
    ０７）を成しており、それらのフィルタチャネルは中間領域（２０２；２０４；
    ２０６）により互いに分離されている、請求項４記載の音響表面波フィルタ。
  6. 【請求項６】 前記中間領域（２０２；２０４；２０６）内に付加的な集電
    極が配置されていて、該集電極がそれぞれ異なるトランスデューサ（２；３）に
    属しているならば、それらの電極のそれぞれ２つの間では電気的な接続が形成さ
    れておらず、付加的な各集電極は集電極（２１；２２；３１；３２）と電気的に
    接続されており、該付加的な集電極にフィンガが接続されていて、それらのフィ
    ンガは付加的な集電極が存在しかのように同じ電位をもつ、請求項５記載の方法
    。
  7. 【請求項７】 前記中間領域（２０２；２０４；２０６）において隣り合う
    フィルタチャネル（２０１；２０３；２０５；２０７）の等価のフィンガセクシ
    ョン間で電気的な接続が形成されている、請求項５記載の音響表面波フィルタ。
  8. 【請求項８】 すべての軌跡線は直線（２１０；３１０）であり、該直線の
    延長線（２６：３６）は両方のトランスデューサにおける個々のフィンガ領域を
    越えて該直線の見かけ上の延長部分である、請求項４記載の音響表面波フィルタ
    。
  9. 【請求項９】 前記軌跡線において個々のフィンガ領域を越えた直線的な延
    長部分（２６：３６）は、個々のフィンガ領域の境界で個々の軌跡線の接線の方
    向をもつ、請求項４記載の音響表面波フィルタ。
  10. 【請求項１０】 両方のトランスデューサ（２；３）の各フィンガグループ
    （２３〜２５：３３〜３５）には２つのフィンガが含まれている、請求項４記載
    の音響表面波フィルタ。
  11. 【請求項１１】 両方のトランスデューサ（２；３）の各フィンガグループ
    （２３〜２５；３３〜３５）には３つのフィンガが含まれている、請求項１記載
    の音響表面波フィルタ。
  12. 【請求項１２】 １つのフィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）のそ
    れぞれ２つのフィンガ（２３２；２３３もしくは３３２；３３３）により１つの
    フィンガペアが形成され、１つのフィンガペアのフィンガは同じ幅をもちそれぞ
    れ異なる集電極（２１；２２もしくは３１；３２）に接続されていて、該フィン
    ガペアが全体として無反射となりそれぞれ３つめのフィンガ（２３１もしくは３
    ３１）が反射器フィンガとなるよう互いに配置されている、請求項１１記載の音
    響表面波フィルタ。
  13. 【請求項１３】 各フィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）はＤＡＲ
    Ｔセルである、請求項１２記載の音響表面波フィルタ。
  14. 【請求項１４】 各フィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）はＥＷＣ
    セルである、請求項１２記載の音響表面波フィルタ。
  15. 【請求項１５】 各フィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）に波源強
    度関数により振幅励振の波源強度が割り当てられている、請求項１２記載の音響
    表面波フィルタ。
  16. 【請求項１６】 各フィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）に反射関
    数により反射器係数が割り当てられている、請求項１２記載の音響表面波フィル
    タ。
  17. 【請求項１７】 少なくとも１つのフィンガグループ（２３〜２５；３３〜
    ３５）における反射係数は他のフィンガグループとは逆の極性符号を有しており
    、これは前記少なくとも１つのフィンガグループの反射器フィンガ（２３１；３
    ３１）と他の反射器フィンガとの間隔をｎλ／２ ＋λ／４とすることにより実
    現され、ここでλは直線（６；７）に沿って中心周波数に対応づけられた波長で
    あり、該直線（６；７）は、各トランスデューサ（２；３）においてすべてのフ
    ィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）が該直線に沿って等しい幅をもつよ
    うすべてのフィンガと交差しており、ｎは整数である、請求項１６記載の音響表
    面波フィルタ。
  18. 【請求項１８】 波源強度関数と反射関数は最適化手法により求められる、
    請求項１５または１６記載の音響表面波フィルタ。
  19. 【請求項１９】 構造化されたフィンガグループと称する少なくともいくつ
    かのフィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）は、少なくとも１つのトラン
    スデューサ内で集電極に対し平行に複数のサブトランスデューサに分割されてお
    り、該サブトランスデューサは電気的に直列に接続されている、請求項１５記載
    の音響表面波フィルタ。
  20. 【請求項２０】 構造化された同一のフィンガグループにおけるすべてのサ
    ブトランスデューサは等しい開口長を有する、請求項１９記載の音響表面波フィ
    ルタ。
  21. 【請求項２１】 少なくとも１つの構造化されたフィンガグループにおける
    サブトランスデューサの個数は他の構造化されたフィンガグループのものとは異
    なる、請求項１９記載の音響表面波フィルタ。
  22. 【請求項２２】 少なくとも１つのトランスデューサ（２；３）における少
    なくとも１つのフィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）において個々のフ
    ィンガペアに属するフィンガ（２３２；２３３）の幅は残りのグループのものと
    は異なる、請求項１２記載の音響表面波フィルタ。
  23. 【請求項２３】 少なくとも１つのトランスデューサ（２；３）における少
    なくとも１つのフィンガグループ（２３〜２５；３３〜３５）の反射器フィンガ
    （２３１；３３１）の幅は残りのフィンガグループのものとは異なる、請求項１
    ２記載の音響表面波フィルタ。
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