JP2547718B2 - 弾性表面波共振子 - Google Patents

弾性表面波共振子

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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25Constructional features of resonators using surface acoustic waves

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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は弾性表面波共振子に係り、特にそのインター
デイジタル電極の電極構造に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
弾性表面波共振子は、次のように構成されている。例
えば、LiTaO3,LiNbO3や水晶等からなる圧電基板の一主
面上に、複数の電極指からなる2組のくし歯電極が交差
して構成されたインターデイジタル電極(以下IDTと称
す)を2組対向した位置関係で配置されている。この2
組のIDTを挾むようにアルミニウムからなる金属ストリ
ツプ等で構成された2個の弾性表面波反射器(以下反射
器と称す)が配置されている。このように構成された弾
性表面波共振子は、この反射器間で弾性表面波の定在波
を生じさせ、Qの高い共振器を構成する。この弾性表面
波共振子の一方のIDTを電気的な入力トランスデユーサ
とし、他方を出力トランスデユーサとして用い、入出力
間で非常に尖鋭度の高い周波数特性を有する性質を利用
して、フイルタや発振子として応用する。
通常IDTの有する電極容量は、主に交差しているくし
歯電極の電極指ののべ長さによつて決定される。しかし
ながら、弾性表面波共振子では、このIDTに隣接して金
属ストリツプ等からなる反射器が配置されている。この
為、IDTから反射器へのもれ電界の影響で浮遊容量が発
生することを発明者は知見した。以下、第8図(a),
第8図(b),及び第9図を参照して説明する。第8図
(a)において、IDT(3)の一方のくし歯電極(1)
を電気的なホツト端子として用いくし歯電極(2)を接
地端子として用いる。この場合、反射器(4)に最も隣
接する電極指(5)と電気的に浮いている反射器(4)
との間に浮遊容量C1が生じる。さらに、電極指(5)は
反射器(4)とステム(図示せず)との間の基板(図示
せず)厚み方向の容量を通して、接地され、くし歯電極
(2)との間に容量C2が増加したことになる。なお、第
8図(a)の電気的等価回路を第8図(b)に示す。さ
らに第8図(a)の状態を第9図に模式的に示す。(1
1)は、IDT、(12)は反射器、(13)は金属ステム、
(14)は圧電基板である。
上述の如く、IDTの電極容量が増加すると、見かけ
上、入出力トランスデユーサ間の挿入損失が増加すると
ともに、例えば発振回路において弾性表面波共振子を発
振素子として用いる場合、発振周波数の可変範囲が狭ま
くなる危険がある。
〔発明の目的〕
本発明は上述の知見に基づきなされたものであり、イ
ンターデイジタル電極と弾性表面波反射器との電気的な
結合によつて生じる浮遊容量の発生を防止する弾性表面
波共振子を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上述の目的を達成する為に、本発明の特許請求の範囲
第1項は、圧電基板と、この圧電基板の一主面上に配置
された複数の電極指を有した複数のくし歯電極が交差し
てなるインターディジタル電極と、前記圧電基板の一主
面上に配置され、且つこのインターディジタル電極を挟
む様に配置された弾性表面波反射器とを具備する弾性表
面波共振子において、前記インターディジタル電極のく
し歯電極の内、実質的に接地される側のくし歯電極の電
極指の数が、実質的に接地されない側のくし歯電極の電
極指の数よりも1本多くかつ、実質的に接地される側の
くし歯電極の電極指が反射器に最も隣接して配置されて
いることを特徴とする弾性表面波共振子であり、本発明
の特許請求の範囲第2項は複数個の前記インターディジ
タル電極が、個々に前記弾性表面波反射器に挟まれた構
造であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
弾性表面波共振子であり、本発明の特許請求の範囲第3
項は複数個の前記インターディジタル電極が、複数個の
組に前記弾性表面波反射器に挟まれることにより分割さ
れ、各組は全て複数個の前記インターディジタル電極か
らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の弾
性表面波共振子であり、本発明の特許請求の範囲第4項
は複数個の前記インターディジタル電極が、前記弾性表
面波反射器に挟まれた構造であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の弾性表面波共振子である。この
為、インターデイジタル電極と弾性表面波反射器との電
気的なカツプリングを減少させ、浮遊容量の発生を防止
することができる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例について第1図,第2図(a)
及び第2図(b)を参照して説明する。第1図におい
て、LiTaO3,LiNbO3,または水晶等からなる圧電基板(2
1)の一主面上に複数のアルミニウムからなる電極指(2
201),(2301)からなるくし歯電極(22),(23)が
互いに交差しIDT(26)を構成している。このIDT(26)
を挟むように圧電基板(21)の一主面上にアルミニウム
からなる反射器(24),(25)が構成されている。この
反射器(24),(25)に対向しているIDT(26)の複数
の電極指の内、この反射器(24),(25)とに最も隣接
するくし歯電極(23)の電極指(2301)の全ては接地さ
れている。また、他方のくし歯電極(22)は信号端子
(27)に電気的に接続されている。このようにして構成
された弾性表面波共振子(20)は、金属性のステムに接
着部材を介して載置固定され、その後シエルで気密封止
されている。また、one port型の弾性表面波共振子(2
0)の接地電位側のくし歯電極(23)は、他方のくし歯
電極(22)の電極指(2201)よりも通常1本数が多くな
るが、抜け電極等の場合では、これに限らない。第1図
図示のone port型の弾性表面波共振子(20)は発振回路
における発振素子として用いられるが、IDT(26)から
励振した弾性表面波が、反射器(24),(25)間で定在
波を生じさせ、Qの高い共振器なる。
次に第2図(a)及び第2図(b)を参照して、弾性
表面波共振子(20)の効果を説明する。第2図(a)は
第1図の部分拡大模式図である。第2図(a)におい
て、電極指(2301)は、接地電位であり、電気的に浮い
た状態の反射器(24),(25)との間に電界が生じて
も、くし歯電極(23)が接地電位であるため、容量C1,C
2,C3,C4は発生しない。これを第2図(b)を参照して
説明する。第2図(b)は第2図(a)の等価回路であ
る。第2図(b)において、容量C1,C2は、導線(31)
でシヨートされ、容量C3,C4は導線(32)でシヨートさ
れる。換言するならば、容量C1,C2,C3,C4は発生する
が、導線(31),(32)を電流が流れ、実質的に容量
C1,C2,C3,C4は問題とならない。したがつて、IDTの電極
容量は、交差電極指ののべ長さで決まる値すなわちC0
みを持つことになる。これにより、IDTと反射器との電
気的なカツプリングを減少させ、浮遊容量を軽減するこ
とが可能となる。
次に第3図,第4図(a),及び第4図(b)を参照
して、本発明の他の実施例を説明する。第3図におい
て、LiTaO3,LiNbO3,または水晶等からなる圧電基板(4
1)の一主面上に、アルミニウムからなる2個のIDT(4
6),(47)が並んでいる。このIDT(46),(47)を挾
むようにアルミニウムからなる反射器(48),(49)
が、圧着基板(41)の一主面上に形成されている。
IDT(46)は、くし歯電極(42),(43)がそれぞれ
複数の電極指(4201),(4301)からなり、それぞれが
交差し構成されている。他方、IDT(47)も、くし歯電
極(44),(45)がそれぞれ複数の電極指(4401),
(4501)からなり、それぞれが交差し構成されている。
この反射器(48),(49)とに対向しているIDT(4
6),(47)の電極指の内、反射器(48),(49)に最
も隣接するくし歯電極(42),(44)の電極指(420
1),(4401)の全ては接地されている。また他方のく
し歯電極(43),(45)は、信号端子(51),(52)に
電気的に接続されている。このようにして構成された弾
性表面波共振子(40)は、金属性のステム(図示せず)
に接着部材を介して載置固定され、その後シエル(図示
せず)で気密封止されている。この弾性表面波共振子
(40)は、IDT(46),(47)から励振した弾性表面波
が反射器(48),(49)間で定在波を生じさせ、Qの高
い共振器となる。
次に第4図(a)及び第4図(b)を参照して、弾性
表面波共振子(40)の効果を説明する。第4図(a)は
第3図の部分拡大模式図である。第4図(a)におい
て、電極指(4201),(4401)は接地電位であり、電気
的に浮いた状態の反射器(48),(49)との間に電界が
生じても、くし歯電極(42),(44)が接地電位である
ため、容量C1,C2,C3,C4は発生しない。これを、第4図
(b)を参照して説明する。第4図(b)は第4図
(a)の等価回路である。第4図(b)において、容量
C1,C2は導線(61)でシヨートされ、容量C3,C4は導線
(62)でシヨートされる。換言するならば、容量C1,C2,
C3,C4は発生するが、導線(61),(62)を電流が流
れ、実質的に容量C1,C2,C3,C4は問題とならない。した
がつて、IDTの電極容量は、交差電極指ののべ長さで決
まる値すなわちC0のみを持つことになる。これにより、
IDTと反射器との電気的なカツプリングを減少させ、浮
遊容量を軽減することが可能となる。従来、IDTを複数
個設けた弾性表面波共振子のIDT間で生じる浮遊容量を
防止するためシールド電極(接地電位となつている)を
設けて、IDT間に生じる浮遊容量をシールド電極を介し
て逃がしていた。しかしながら第4図(a)に示す如く
IDTのお互いに最も隣接する電極指(4202),(4202)
が接地電位となつているため、この電極指(4202),
(4202)が従来のシールド電極と同等の働きを行なうこ
ととなる。したがつて、シールド電極を設ける必要がな
くなるため、弾性表面波共振子を小型化することができ
る効果もある。
次に本発明の他の実施例を第5図を参照して説明す
る。第5図において、反射器(71)と反射器(72)との
間にIDT(74),(75)が形成され、反射器(72)と反
射器(73)との間にIDT(76)が形成されている。このI
DT(74),(75),(76)は反射器(71),(72),
(73)に最も隣接する電極指を有するくし歯電極(740
2),(7502),(7602)に接地されている。又、IDT
(74),(75),(76)の他方のくし歯電極(7401),
(7501),(7601)はそれぞれ信号端子(77),(7
8),(79)に電気的に接続されている。このようにし
て構成された弾性表面波共振子(70)は、第1図に示し
た弾性表面波共振子(20)及び第3図に示した弾性表面
波共振子(40)と同じ効果を有する。したがつて、弾性
表面波共振子(70)の電極容量は、交差電極指ののべ長
さで決まる値のみを有することになる。これにより、ID
Tと反射器との電気的なカツプリングが減少し、浮遊容
量が軽減する。
また、反射器に挾さまれるIDTは、1個,2個に限ら
ず、8個,4個,…と多数個あつても良い。その上、第5
図示の如く複数個の反射器の間に、各1個づつのIDT、
または各2個づつのIDTを配置しても良い。さらに、複
数個の反射器の間にIDTをそれぞれ異なる数配置しても
良いのは言うまでもない。
次に本発明の他の実施例として、IDTが正規型以外で
も良いことを第6図および第7図を参照して説明する。
第6図において、一般に横モードスプリアスを軽減する
為に、アポダイズ型IDT(81)を用いる場合が多い。こ
の場合も反射器(82)に量も隣接する電極指(84)を有
するくし歯電極(8101)は接地され、他方のくし歯電極
(8102)は信号端子(83)に電気的に接続している。し
たがつて、第1図図示の弾性表面波共振子(20)と同じ
効果を有することにより、浮遊容量を増加させることが
ない。第7図において、第6図図示のIDT(81)のくし
歯電極(8101)の電極指(84)の隣り(反射器(82)に
最も隣接する側)に接地電位の電極指(91)を1本加え
た構成である。したがつて反射器(82)とIDT(81)と
の電界カツプリングはより弱められ、浮遊容量増加はよ
り軽減される効果がある。なお、電極指(91)は1本に
限られず、複数本であつても良いのは言うまでもない。
〔発明の効果〕
上述の効果により、本発明の弾性表面波共振子は、イ
ンターデイジタル電極の信号側のくし歯電極と弾性表面
波反射器との電界カツプリングは弱まり、浮遊容量の増
加は軽減される。したがつて、実質的な挿入損失の増大
は防止され、発振回路等で発振素子として本発明の弾性
表面波共振子を使用する場は、従来に比べて格段の使用
の便がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の弾性表面波共振子の一実施例を示す平
面簡略図、第2図(a)は第1図の要部平面簡略図、第
2図(b)は第2図(a)の等価回路図、第3図は本発
明の弾性表面波共振子の他の実施例を示す平面簡略図、
第4図(a)は第3図の要部平面簡略図、第4図(b)
は第4図(a)の等価回路図、第5図は本発明の弾性表
面波共振子の他の実施例を示す平面簡略図、第6図は本
発明の他の実施例を示す平面簡略図、第7図は本発明の
他の実施例を示す平面簡略図、第8図(a)は従来の弾
性表面波共振子の要部平面簡略図、第8図(b)は第8
図(a)の等価回路図、第9図は第8図(a)の模式断
面図である。 (3),(26),(46),(47),(74),(75),
(76),(81)……インターデイジタル電極 (4),(24),(25),(48),(49),(71),
(72),(73),(82)……弾性表面波反射器 (5),(2201),(2301),(4201),(4301),
(4401),(4501),(84),(91)……電極指 (14),(21),(41)……圧電基板

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電基板と、 この圧電基板の一主面上に配置された複数の電極指を有
    した複数のくし歯電極が交差してなるインターディジタ
    ル電極と、 前記圧電基板の一主面上に配置され、且つこのインター
    ディジタル電極を挟む様に配置された弾性表面波反射器
    とを具備する弾性表面波共振子において、 前記インターディジタル電極のくし歯電極の内、実質的
    に接地される側のくし歯電極の電極指の数が、実質的に
    接地されない側のくし歯電極の電極指の数よりも1本多
    くかつ、実質的に接地される側のくし歯電極の電極指が
    反射器に最も隣接して配置されていることを特徴とする
    弾性表面波共振子。
  2. 【請求項2】複数個の前記インターディジタル電極が、
    個々に前記弾性表面波反射器に挟まれた構造であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の弾性表面波共
    振子。
  3. 【請求項3】複数個の前記インターディジタル電極が、
    複数個の組に前記弾性表面波反射器に挟まれることによ
    り分割され、各組は全て複数個の前記インターディジタ
    ル電極からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の弾性表面波共振子。
  4. 【請求項4】複数個の前記インターディジタル電極が、
    前記弾性表面波反射器に挟まれた構造であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の弾性表面波共振子。
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