JP2753352B2 - Surface acoustic wave double mode filter and communication device using the same - Google Patents

Surface acoustic wave double mode filter and communication device using the same

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は弾性表面波の伝搬方向に直角な方向に近接さ
せて平行に配置した2個のすだれ状電極間の距離を狭め
て周波数帯域幅を拡大した弾性表面波二重モードフィル
タに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention reduces the distance between two interdigital transducers arranged in parallel in a direction perpendicular to the direction of propagation of a surface acoustic wave to reduce the frequency bandwidth. And a surface acoustic wave dual mode filter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

二重モード弾性表面波フィルタに関しては、既に、例
えば日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会第2回
研究会資料(昭和60年6月27日)に「狭帯域二重モード
SAWフィルタの構成法」と題して田中等によって論じら
れている。そこで述べられているように、二重モード弾
性表面波フィルタの帯域幅を拡大するには、弾性表面波
伝搬方向に直角な方向に近接させて平行に配置した2個
のすだれ状電極間の距離を小さくすることが必要であ
る。
Regarding the double-mode surface acoustic wave filter, for example, “Narrowband double-mode double-mode surface acoustic wave filter”
Entitled "Configuration Method of SAW Filter". As described therein, to increase the bandwidth of the dual mode surface acoustic wave filter, the distance between two interdigital transducers arranged in parallel and close to each other in a direction perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction. Needs to be reduced.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、従来の構造では、第2図に示すように、弾性
表面波伝搬方向に直角な方向に近接させて平行に配置し
た2個のすだれ状電極3の間には、共通電極4が存在し
ているので、帯域幅を拡大するためにこれら電極間の距
離を小さくしようとしても限界があった。
However, in the conventional structure, as shown in FIG. 2, a common electrode 4 exists between two interdigital transducers 3 arranged in parallel in a direction perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction. Therefore, there is a limit in reducing the distance between these electrodes in order to increase the bandwidth.

本発明は上記平行な2個のすだれ状電極の間の距離を
新しい電極構造によって従来より小さくして周波数帯域
幅を拡大させた弾性表面波二重モードフィルタを提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a surface acoustic wave double mode filter in which the distance between the two parallel interdigital electrodes is reduced by a new electrode structure as compared with the related art and the frequency bandwidth is expanded.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明では、圧電性基板
上に、複数の電極指が櫛歯状に配列された第1及び第2
のすだれ状電極を弾性表面波の伝搬方向と直交する方向
に互いに対向して配置し、該第1及び第2のすだれ状電
極により、弾性表面波の伝搬方向と直交する方向に波動
の音響的結合を生じさせて共振モードを励振させる弾性
表面波二重モードフィルタにおいて、 前記第1及び第2のすだれ状電極の各々は、その先端
部が、両すだれ状電極の中間における弾性表面波の伝搬
方向と平行な直線に接する複数の特定電極指を有し、該
第1のすだれ状電極の特定電極指と第2のすだれ状電極
の特定電極指は、弾性表面波の伝搬方向に沿って交互に
配置され、弾性表面波の伝搬方向と直交する方向に延び
る複数の電極指を備え、該第1のすだれ状電極と第2の
すだれ状電極との間を蛇行するように形成されたメアン
ダ電極を設けたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, first and second electrode fingers are arranged on a piezoelectric substrate in a comb-like shape.
The interdigital transducers are arranged facing each other in a direction perpendicular to the direction of propagation of the surface acoustic wave, and the first and second interdigital transducers provide acoustic acoustic waves in a direction perpendicular to the direction of propagation of the surface acoustic wave. In the surface acoustic wave double mode filter for generating a coupling to excite a resonance mode, each of the first and second interdigital electrodes has a tip portion whose surface has a surface acoustic wave propagation between the two interdigital electrodes. A plurality of specific electrode fingers in contact with a straight line parallel to the direction, wherein the specific electrode fingers of the first interdigital electrode and the specific electrode fingers of the second interdigital electrode alternate along the propagation direction of the surface acoustic wave. And a plurality of electrode fingers extending in a direction orthogonal to the direction of propagation of the surface acoustic wave, and a meandering electrode formed to meander between the first and second interdigital electrodes. Characterized by the provision of It is.

〔作用〕[Action]

上記のようにすることにより、弾性表面波伝搬方向に
直角な方向に近接させて平行に配置した2個のすだれ状
電極間の距離は、メアンダ電極を用いたので、共通電極
の幅だけ小さくなり、更に、すだれ状電極夫々の少なく
とも1本以上の電極指の端部が、これら隣接平行するす
だれ状電極の間にすだれ状電極に平行に引いた直線に接
しているように形成したので、これらのすだれ状電極間
で生じる二つのモードの弾性表面波の周波数差が大きく
なり、それによって周波数帯域幅を拡げることができ
た。
As described above, the distance between the two interdigital transducers arranged in parallel in a direction perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction is reduced by the width of the common electrode because the meander electrode is used. Further, since the ends of at least one or more electrode fingers of each of the interdigital transducers are formed so as to be in contact with a straight line drawn in parallel with the interdigital transducer between the adjacent parallel interdigital transducers, The difference between the frequencies of the surface acoustic waves in the two modes generated between the interdigital transducers was increased, thereby widening the frequency bandwidth.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明第1実施例の模式的平面図である。圧
電性基板1にSTカット水晶用い、この基板上にホトリソ
グラフ技術により、グレーティング反射器電極2とすだ
れ状電極3を形成してある。これら電極材料にはアルミ
ニウムを用い、膜厚は3000nm,開口長は100μm,電極幅は
2.8μmとした。比較のために第2図に従来の二重モー
ドフィルタの模式的平面図を示す。第8図に示すよう
に、弾性表面波共振器を弾性表面波伝搬方向に直角な方
向に近接させて平行に配置したとき、2個の共振器の距
離が十分に小さい場合には、これら共振器間に音響結合
が生じ、二つの共振モードが励振される。その一つは、
二つの共振器が中心に対して対称な変位分布をもつ基本
モード(共振周波数fa)で、他方は、中心に対して点対
称な変位分布をもつ反対称モード(共振周波数fs)であ
る。これら二つのモードは、それぞれ異なる共振周波数
をもち、その共振周波数の差は、二つの共振器間の距離
と、各共振器における振動エネルギーの閉じ込めの度合
いに依存する。具体的には、開口長WとギャップGによ
り決まる。第5図にギャップGをパラメータにして開口
長Wと二つのモードの周波数差の関係を示す。第5図か
らも判るように、弾性表面波二重モードフィルタの帯域
幅を拡大するためには、上記二つのモードの周波数差が
大きくなければならない。即ち、ギャップGが小さく、
開口長Wが大きいことが条件である。しかし、開口長W
を大きくして行くと音響結合が弱くなるという問題があ
る。そのため、本発明では、比較的開口長を大きくして
も、余り音響結合が劣化しない開口長として、W=10L
に選択した。ここでLは弾性表面波波長である。また、
ギャップGを零に近付けることにより帯域幅の拡大を図
ることができるが、第2図に示す従来の電極構造では、
共通電極4が存在するため限界がある。共通電極4とそ
れに接続されている電極指を、第1図に示すようにメア
ンダ電極6の構造とすることで、中央の共通電極4を無
くし、更に、弾性表面波伝搬方向に直角な方向に接近さ
せて平行に配置したすだれ状電極それぞれが、両者の中
間に両者に平行に引いた直線5−5′に接するようにし
た。かかる構造にすることにより、それぞれのすだれ状
電極3で励振される弾性表面波伝搬路の距離すなわちギ
ャップGはG=0となる。そのため、二つのモードの周
波数差が大きくなり、弾性表面波二重モードフィルタの
周波数帯域幅を拡大することができる。第7図に、比較
のため、本発明によるフィルタと従来例の周波数特性を
示す。本発明によるものの方が、二つのモードの周波数
が従来例より大きくなっていることが判る。
FIG. 1 is a schematic plan view of the first embodiment of the present invention. An ST-cut quartz crystal is used for the piezoelectric substrate 1, and a grating reflector electrode 2 and an interdigital electrode 3 are formed on the substrate by photolithography. Aluminum is used for these electrode materials, the film thickness is 3000 nm, the opening length is 100 μm, and the electrode width is
It was 2.8 μm. FIG. 2 shows a schematic plan view of a conventional dual mode filter for comparison. As shown in FIG. 8, when the surface acoustic wave resonators are arranged close to each other in a direction perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction and in parallel, if the distance between the two resonators is sufficiently small, these resonances Acoustic coupling occurs between the devices, and two resonance modes are excited. One of them is
The two resonators are a fundamental mode (resonance frequency fa) having a symmetric displacement distribution with respect to the center, and the other is an antisymmetric mode (resonant frequency fs) having a point symmetric displacement distribution with respect to the center. These two modes have different resonance frequencies, and the difference between the resonance frequencies depends on the distance between the two resonators and the degree of confinement of vibration energy in each resonator. Specifically, it is determined by the opening length W and the gap G. FIG. 5 shows the relationship between the aperture length W and the frequency difference between the two modes using the gap G as a parameter. As can be seen from FIG. 5, in order to increase the bandwidth of the surface acoustic wave double mode filter, the frequency difference between the above two modes must be large. That is, the gap G is small,
The condition is that the opening length W is large. However, the opening length W
There is a problem that the acoustic coupling becomes weaker as the value is increased. Therefore, according to the present invention, even if the opening length is relatively large, W = 10 L
Selected. Here, L is the surface acoustic wave wavelength. Also,
Although the bandwidth can be increased by making the gap G close to zero, the conventional electrode structure shown in FIG.
There is a limit due to the presence of the common electrode 4. The common electrode 4 and the electrode fingers connected thereto have a meandering electrode 6 structure as shown in FIG. 1 so that the central common electrode 4 is eliminated, and the common electrode 4 is moved in a direction perpendicular to the surface acoustic wave propagation direction. Each of the interdigital transducers arranged close to and parallel to each other was in contact with a straight line 5-5 'drawn in parallel between the electrodes. With such a structure, the distance G of the surface acoustic wave propagation path excited by each interdigital electrode 3, that is, the gap G becomes G = 0. Therefore, the frequency difference between the two modes becomes large, and the frequency bandwidth of the surface acoustic wave double mode filter can be expanded. FIG. 7 shows frequency characteristics of a filter according to the present invention and a conventional example for comparison. It can be seen that the frequency according to the present invention is higher in the two modes than in the conventional example.

第3図は本発明の第2実施例図である。第1実施例の
場合は、メアンダ電極6の電極指が長くなり、電極指抵
抗が大きくなる問題がある。そのため、第2実施例では
第3図に示すように、メアンダ電極6の途中に接地用の
ボンディングパッドを設置した。これにより電極指抵抗
の影響を小さくすることができる。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In the case of the first embodiment, there is a problem that the electrode finger of the meander electrode 6 becomes longer and the electrode finger resistance increases. Therefore, in the second embodiment, a bonding pad for grounding is provided in the middle of the meander electrode 6, as shown in FIG. Thereby, the influence of the electrode finger resistance can be reduced.

第4図は本発明の第3実施例図である。この実施例で
はメアンダ電極を短くするために、メアンダ電極の弾性
表面波伝搬方向に平行に屈曲している部分を、前記両す
だれ状電極の中央に在って両者に平行し、一方のすだれ
状電極の電極指端部が接している直線に近付け、前記電
極指の端部に対向させるように形成した。
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, in order to shorten the meander electrode, the portion of the meander electrode that is bent in parallel to the surface acoustic wave propagation direction is located at the center of the two interdigital transducers and is parallel to the two interdigital transducers. The electrode was formed so as to approach a straight line where the end of the electrode finger was in contact, and to face the end of the electrode finger.

第6図は本発明の第4実施例図で、第1実施例の電極
を直列接続した構成とした。このようにすれば、一つの
弾性表面波二重モードフィルタに比べて帯域外特性を向
上させることができる。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the electrodes of the first embodiment are connected in series. In this case, the out-of-band characteristics can be improved as compared with a single surface acoustic wave double mode filter.

更に、本発明の弾性表面波二重モードフィルタを携帯
受信機やページャのRFフィルタとして利用すれば、シン
グルコンバージョン方式にすることが可能となり、回路
の簡素化とセットの小形化が図れる。
Furthermore, if the surface acoustic wave dual mode filter of the present invention is used as an RF filter of a portable receiver or a pager, it is possible to use a single conversion method, thereby simplifying the circuit and miniaturizing the set.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、弾性表面波二重
モードフィルタの周波数帯域幅を拡大することができ、
従来に比べて30%も広い帯域幅が得られた。
According to the present invention as described above, the frequency bandwidth of the surface acoustic wave double mode filter can be expanded,
A bandwidth 30% wider than before was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明第1実施例の模式的平面図、第2図は従
来の弾性表面波二重モードフィルタの一例の模式的平面
図、第3図は本発明の第2実施例図、第4図および第6
図は本発明の第3および第4実施例図、第5図は基本モ
ードと反対称モードの周波数差が開口長に依存して変る
有様をギャップ長をパラメータにして示す特性図、第7
図は本発明フィルタと従来例フィルタの周波数特性を比
較して示す図、第8図は基本モードと反対称モードの変
位分布図である。 1……圧電性基板、2……グレーティング反射器電極、
3……すだれ状電極、4……共通電極、6……メアンダ
電極。
FIG. 1 is a schematic plan view of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view of an example of a conventional surface acoustic wave double mode filter, FIG. 3 is a diagram of a second embodiment of the present invention, FIG. 4 and FIG.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the third and fourth embodiments of the present invention. FIG. 5 is a characteristic diagram showing how the frequency difference between the fundamental mode and the antisymmetric mode changes depending on the aperture length, using the gap length as a parameter.
FIG. 8 is a diagram showing a comparison between the frequency characteristics of the filter of the present invention and the filter of the prior art, and FIG. 1 ... Piezoelectric substrate, 2 ... Grating reflector electrode,
3 ... interdigital electrodes, 4 ... common electrodes, 6 ... meander electrodes.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】圧電性基板上に、複数の電極指が櫛歯状に
配列された第1及び第2のすだれ状電極を弾性表面波の
伝搬方向と直交する方向に互いに対向して配置し、該第
1及び第2のすだれ状電極により、弾性表面波の伝搬方
向と直交する方向に波動の音響的結合を生じさせて共振
モードを励振させる弾性表面波二重モードフィルタにお
いて、 前記第1及び第2のすだれ状電極の各々は、その先端部
が、両すだれ状電極の中間における弾性表面波の伝搬方
向と平行な直線に接する複数の特定電極指を有し、 該第1のすだれ状電極の特定電極指と第2のすだれ状電
極の特定電極指は、弾性表面波の伝搬方向に沿って交互
に配置され、 弾性表面波の伝搬方向と直交する方向に延びる複数の電
極指を備え、該第1のすだれ状電極と第2のすだれ状電
極との間を蛇行するように形成されたメアンダ電極を設
けたことを特徴とする弾性表面波二重モードフィルタ。
A first and second interdigital transducers each having a plurality of electrode fingers arranged in a comb shape on a piezoelectric substrate so as to face each other in a direction orthogonal to a propagation direction of a surface acoustic wave. A surface acoustic wave double mode filter in which the first and second interdigital electrodes cause acoustic coupling of waves in a direction orthogonal to the propagation direction of the surface acoustic wave to excite a resonance mode; And each of the second interdigital transducers has a plurality of specific electrode fingers, each of which has a tip portion in contact with a straight line parallel to the propagation direction of the surface acoustic wave between the two interdigital transducers. The specific electrode finger of the electrode and the specific electrode finger of the second interdigital transducer are arranged alternately along the propagation direction of the surface acoustic wave, and include a plurality of electrode fingers extending in a direction orthogonal to the propagation direction of the surface acoustic wave. , The first interdigital transducer and the second interdigital transducer. SAW double-mode filter, characterized in that a meander electrode formed so as to meander between.
【請求項2】前記メアンダ電極の少なくとも一つ以上の
部位に接地用のボンディングパッドを設けたことを特徴
とする請求項1に記載の弾性表面波二重モードフィル
タ。
2. The surface acoustic wave double mode filter according to claim 1, wherein a ground bonding pad is provided at at least one portion of the meander electrode.
【請求項3】前記メアンダ電極は、その弾性表面波の伝
搬方向に平行に屈曲されている部分が、前記特定電極指
の先端部に対向することを特徴とする請求項1に記載の
弾性表面波二重モードフィルタ。
3. The elastic surface according to claim 1, wherein a portion of the meander electrode that is bent in parallel to a propagation direction of the surface acoustic wave faces a tip of the specific electrode finger. Wave duplex mode filter.
【請求項4】請求項1に記載の弾性表面波二重モードフ
ィルタを少なくとも2個以上縦続接続したことを特徴と
する弾性表面波二重モードフィルタ。
4. A surface acoustic wave double mode filter comprising at least two surface acoustic wave dual mode filters according to claim 1 connected in cascade.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれかに記載の弾性表
面波二重モードフィルタを使用したことを特徴とする通
信装置。
5. A communication device using the surface acoustic wave double mode filter according to claim 1.
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