JP2871679B2 - 音響波により作動する電気フイルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、音響波により作動する電気フイルタに関す
る。 〔従来の技術〕 米国電気電子学会会報（Proc.of the IEEE）第67巻
（1969年）第147〜157頁第３図から、基板の表面上に直
接に隣合って配置された入力変換器および出力変換器を
有する音響波フイルタが共振器フイルタとして用いられ
ることが知られている。相応の極性にもかかわらず、こ
のようなフイルタでは入力と出力との間の漏話が認めら
れる。 従って入力変換器および出力変換器を遮蔽するため、
“1982年超音波シンポジューム”（1982 Ultrasonics S
ymposium）、1982年米国電気電子学会（IEEE）第284〜2
89頁から公知のように、その第６図に示されている装置
が設けられてきた。このような遮蔽された装置では、フ
イルタ内を進行する波の主伝搬方向に対して横方向に向
けられている梁状の構造が基板の表面被覆層として設け
られており、この表面被覆層は基準電位としての接地電
位に接続されている。この接地電位に接続されており広
いストリップを形成する表面被覆層は入力変換器と出力
変換器との間に位置決めされており、またそれ自体で良
好な遮蔽として作用する。しかし相応に高い周波数では
既に接地電位におけるこの遮蔽の端子の導線インダクタ
ンスが、不定の電位をこの遮蔽被覆層の上に生じ、また
入力と出力との間に相応の擾乱を惹起するという欠点が
認められる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、音響波により作動するフイルタの入
力と出力との間の漏話または擾乱の減少に関して一層の
改良を達成することである。 〔問題点を解決するための手段〕 この目的は本発明によれば、特許請求の範囲第１項に
記載のフイルタにより達成される。本発明の実施態様は
特許請求の範囲第２項以下、特に第４項および第５項に
示されている。 本発明は、波の主伝搬軸線に対して横方向に延びてい
る既に公知のストリップを少なくとも２つの部分構造に
分割または電気的に中断することにより一層の改良を達
成し得るという考え方に基づいている。擾乱となる漏話
を生ずることなく、一方の部分構造を隣接する変換器構
造の基準電位にある集合母線と電気的に接続し、また他
方の部分構造をこの他方の部分構造に隣接して位置する
他方の変換器構造の基準電位にある集合母線と接続する
ことができ、その際にこれらの変換器構造の一方は入力
であり、またこれらの変換器構造の他方は出力である。
この本発明の考え方により、遮蔽構造を介してなんらか
の不可避なインダクタンスに基づく擾乱電位が生じ得な
いことが保証されている。このようなことは一方の変換
器の基準電位にある集合母線と他方の変換器の基準電位
にある集合母線との間の電流の流れの際に生ずる。この
電流の流れは本発明により設けられている横方向に延び
ている電気的中断により遮蔽作用をなんら減ずることな
しに確実に防止されている。 特に本発明では、これらの部分構造が、フイルタの指
構造内に存在するストリップ状被覆層と同種であり互い
に電気的に接続されているストリップ状被覆層から成っ
ている。複数個のこのようなストリップ状被覆層から成
る部分構造がそれぞれ少なくとも１つの、好ましくは両
端に各１つの集合母線を有し、この１つの集合母線また
は集合母線の一方が１つの接続被覆層を介して隣接する
変換器構造の基準電位にある前記の集合母線と接続され
ていることは好ましい。入力変換器と出力変換器との間
にたとえば米国電気電子学会会報（Proc.of IEEE）第67
巻（1979年）第150頁の第７図による結合構造を有する
フイルタに本発明を応用することは特に好ましい。本発
明の他の特に有利な応用は、ドイツ連邦共和国特許出願
公開公報第3501977号公報（この公報記載の装置では入
力変換器と出力変換器との間にもう１つの構造が位置し
ている）による、音響波により作動するフイルタにおけ
る応用である。これはフイルタの指構造のストリップ状
被覆層に相当し、また反射を生じないように位置決めか
つ構成されているストリップ状の導電性被覆層から成る
集団である。それらはこの特許出願によるフイルタで
は、フイルタのホトリソグラフィ法による製造の間に照
射の均等化の役割をするために設けられている。 〔実施例〕 以下、図面により本発明の好ましい実施例を説明す
る。 第１図には２つの交叉指構造２および３を有する本発
明によるフイルタ１が示されており、交叉指構造の一方
は入力変換器であり、他方は出力変換器である。これら
の交叉指構造２、３は通常の仕方で構成されており、ま
た様々な特殊な形態を有していてよい。その本質的な特
徴は、圧電性基板４の表面の導電性（金属）被覆層から
成る電極を有することである。これらの指電極の交叉指
状に配置されたストリップ状の被覆層はこのフイルタ内
で発生される波の主伝搬軸線５の方向に相前後して交互
に一方の変換器構造２の集合母線６または７と、または
他方の変換器構造３の集合母線８または９と接続されて
いる。フイルタを非対称に作動させるため、たとえば集
合母線７および８は基準電位、特に接地電位Ｍに接続さ
れている。他方の集合母線６および９はフイルタのいわ
ゆるホット接続端である。主伝搬軸線５に対してほぼ横
方向に向けられている基板４の表面被覆層の梁状構造が
符号13を付して示されている。その部分構造14および15
は、同じくこの軸線５に対して横方向に向けられており
基板４の導電性の表面被覆層を有していないストリップ
16により電気的に互いに隔てられている。しかし、この
ストリップ16は、特に場所の節減のために、好ましくは
比較的狭く構成されている。部分構造14および15の第１
図中に示されている斜め位置はたとえば、軸線５に対し
て横方向に延びている緑において反射された波成分を斜
めに反射除去する役割をする。 第１図から明らかなように、一方では集合母線７を部
分構造14と、また他方では集合母線８を部分構造15と電
気的に接続する接続被覆層17、18が基板表面上に設けら
れている。この対策によりこれらの部分構造14および15
は基準電位に接続されている。すなわち、これらの部分
構造14および15は確実に遮蔽として公知の梁状表面被覆
層の意味で作用し得る。しかしてこれらの部分構造14お
よび15を経ては、特に高い周波数において不可避の誘導
性直列インピーダンスに基づいて擾乱電圧を生ずるおそ
れのある電流は全く流れ得ない。遮蔽システムは部分
７、８、17、18、14および15を含んでいる。この本発明
の実施例では部分構造14は接続被覆層17を経て、たとえ
ばフイルタ１の入力変換器である変換器構造２の（接
地）基準電位にある集合母線７と接続されている。同様
のことが、フイルタの出力変換器である変換器構造３の
部分構造15、接続被覆層18および集合母線８に対しても
あてはまる。 第２図には本発明のもう１つの実施例が示されてお
り、第１図で既に説明した部分に相応する部分には第１
図中の符号と同一の符号が付されている。第１図による
フイルタ１にくらべて第２図によるフイルタ11の主な相
違点は、多くのストリップ状表面被覆層から成る結合構
造23が使用されていることであり、この結合構造は軸線
５の方向に並び合って前後して配置された複数個のスト
リップ状表面被覆面123から成っている。第２図による
実施例の基礎となっており２つの交叉指変換器２、３の
間に結合構造を有する配置は、たとえば前記印刷物超音
波シンポジューム（1979年）第841頁、第１図および米
国電気電子学会会報第67巻（1979年）第150頁第７図中
の最下行から公知である。このような結合構造ではスト
リップ状被覆層123はその形態および寸法の点で通常の
場合に変換器構造２、３の指電極に相当するが、１つの
結合構造に対しては交叉指配置がそれに対して必然的に
必要な集合母線を設けられていない。このような結合構
造は厳密に言えば段階的な減結合を生じさせる。 本発明の第２図による実施例では、このような結合構
造が同時に遮蔽構造としても（第１図の部分構造14、15
に相応して）利用されており、また相応に特殊に構成さ
れている。この結合構造23は本発明では、自由ストリッ
プ26により互いに隔てられている（少なくとも）２つの
部分構造24および25に分割されている。この自由ストリ
ップは個々の結合構造24、25または変換器２、３のなか
のストリップ状被覆層123の間隔よりも広くない。しか
し、それよりも広い自由ストリップ26が設けられていて
もよく、この場合には、そこにさもなければ公知の構造
内に存在する公知の結合構造の（123のような）ストリ
ップ状被覆層は省略される。 特別な対策として、部分構造24が少なくとも１つの集
合母線27を有するようにするとよい。同様なことが、集
合母線28を有する部分構造25に対してもあてはまる。集
合母線27および28は、一方の部分構造24または他方の部
分構造25のストリップ状被覆層123を、第２図からわか
るように、電気的に互いに上下に接続する役割をする。
本発明によれば第２図による実施例においても、これら
の部分構造24および25をそれぞれ変換器構造２または３
の基準電位にある集合母線７または８と接続する接続被
覆層17および18が設けられている。 第２図による実施例においても、擾乱に通ずる電流お
よび変換器２および３の間の相応の擾乱電圧の生起は排
除されている。 第２図からわかるように、集合母線またはこれらに一
般的な形態で相応する表面被覆層127および128が追加的
に設けられていてもよい。表面被覆層127は同じく部分
構成24のストリップ状被覆層123と接続されていてよ
い。しかしこれらの接続は必ずしも不可欠ではない。こ
のことはこのような追加的な表面被覆層128に対しても
あてはまり、また部分構造25では電気的接続を有するこ
の第２の代替的可能性が示されている。特にこれらの追
加的な、集合母線に相応する表面被覆層127および128
は、表面被覆層の存在および配置の対称性を達成する役
割をする。 結合構造として、部分構造24および25から成りストリ
ップ状被覆層123を有する構造23に反射に有効である。
この反射作用はフイルタ内で発生される音響波または主
伝搬軸線５の方向に進行する音響波に関する。第２図の
実施例は追加的に（上記の公知の場合のように）反射器
構造R1およびR2をも含んでいる。結合構造23の反射作用
に基づいて、第２図のこのフイルタの構造23に関して左
および右に位置する両部分は音響波的に、また基板４の
圧電特性に基づいて電気的にも互いに結合されている。 本発明によるフイルタは第２図に相応する部分構造24
および25によっても、これらの部分構造24および25が一
緒に結合構造として有効である必要なしに、変換器構造
２および３の間の遮蔽として構成されていてよい。前記
のドイツ連邦共和国特許出願公開公報第3501977号公報
には、ストリップ状表面被覆層から成る追加的な構造の
使用が記載されている。この特許出願公開公報に示され
ている実施例はフイルタの両変換器構造の間に位置する
このような構造が符号100を付して示されている。 この追加的な構造の意味はそこでは、これらの構造の
ストリップ状被覆層のホトリグラフィによる製造方法に
対する、またはその過程での均等化を達成することであ
る。この理由からそこでは、このような追加的な構造の
ストリップ状被覆層はこの特許出願公開公報のフイルタ
の必要な指構造（変換器構造および反射器構造）のスト
リップ状表面被覆層に相応して構成されている。この特
許出願公開公報には、このような追加的な構造に集合母
線（そこでは符号106を付されている）を設ける代替例
も記載されている。この特許出願公開公報によるフイル
タにおいて決定的なことは、そこで両交叉指構造の間に
配置されているこの追加的な構造が音響波に対して反射
なしに構成または寸法選定されていることである。この
ことは本発明の第２図の結合構造23と対照的である。い
かにしてこのような追加的な構造を反射なしに構成する
かは、この特許出願公開公報には明示されていない。特
にこのことはストリップ状被覆層の間隔のフイルタの必
要な構造に比較して偏差する寸法選定により、または前
記特許出願公開公報の構造200の場合のような音響波の
実効波長の1/4長さを定める間隔跳躍により達成する必
要がある。 第３図には本発明のこの実施例におけるフィルタ21の
一部分が示されている。構造33は全体として反射のない
構造であり、また部分構造34および35から成っている。
しかし構造34および35のストリップ状被覆層123は前記
の特許出願公開公報に相応して選定された間隔を有す
る。部分構造34は、或る大きさだけフイルタの必要な指
構造のストリップ状被覆層の（中心）間隔から偏差して
いる、すなわち当該のフイルタの音響波の中心周波数ま
たは実効波長を定め（中心）間隔から偏差している個々
のストリップ状被覆層123の（中心）間隔を有する。こ
の偏差の大きさは、この部分構造34のストリップ状被覆
層の指間反射の最初の零位置が当該のフイルタの（予め
定められた）中心周波数と合致するように選定されてい
る。 部分構造35は部分構造34と同一の仕方で構成されてい
てよい。しかし、第３図には、フイルタ内で反射のない
構造の第２の代替例、すなわち、部分構造35の個々のス
トリップ状被覆層123が、好ましくは群ごとに、個々の
ストリップ状被覆層123または個々の群のストリップ状
被覆層の（中心）間隔が、フイルタの中心周波数を定め
る構造２または３のストリップ状被覆層の間隔から1/4
（またはその奇数倍）波長だけ異なっているように配置
されているストリップ状被覆層の配置を有する構造が示
されている。 前記の特許出願公開公報記載のように、構造２と部分
構造34との間の間隔または構造３と部分構造35との間の
間隔がストリップ状被覆層123または変換器２、３の指
電極の間隔まで減ぜられており、従って接続被覆層が相
応に短いことは有利である。 第３図によるフイルタの他の部分は第２図によるフイ
ルタの部分に相当する。同一部分には同一符号がつけら
れている。 それぞれ特殊な形式で基板の表面付近を進行する音響
波であり、また本発明の意味でここに使用される用語
“表面波”に属するSBAWおよびSSBW音響波に対しては、
“1979年超音波シンポジューム”（1979Ultrasonics Sy
mposium）第783〜785頁から、基板の表面で互いに或る
間隔を有する１つの入力変換器構造と１つの出力変換器
構造との間に１つの追加的な“案内構造”（エネルギー
・トラッピング・グレーティング）が配置されている装
置は公知である。第４図には、このようなフィルタ31の
部分図が示されている。変換器構造の間に設けられてい
るこの案内構造は、これらの両変換器構造の間を進行す
るSBAW波が基板の表面付近の範囲を去るのを妨げる、す
なわち基板の内部に沈める役割をする。このような構造
に対しては、共振に関して変換器構造にくらべて全く異
なる特殊な特性を有するストリップ状の被覆層を設けれ
ば十分である。SBAW波の沈みを妨げるこの構造の共振周
波数は変換器構造または全フイルタの中心周波数のほぼ
1.25倍である。すなわち個々のストリップ状の被覆層は
互いに比較的狭い周期的な間隔を有する。この点でこの
ような案内構造は、たとえば前記の特許出願公開公報に
詳細に説明されているもののようにフイルタの交叉指反
射の（最初の）零位置に相当する周波数の特殊な選択を
有する充填構造と異なっている。前記文献には、SBAWま
たはSSBW波に対して設けられているこの構造が接地電位
に接続されており、また遮蔽作用を有することが述べら
れている。 前記のような案内構造43は本発明では第４図に詳細に
示されているように、少なくとも２つの部分構造44、45
が形成されるように構成されており、これらの部分構造
は特に第２図および第３図の実施例に相応して個々にそ
れぞれ隣接する変換器構造と接続されており、従ってそ
れに応じてまた本発明により遮蔽が分割されている。 特に第２図ないし第４図に示されている本発明の実施
例はそれぞれ結合構造（第２図）、充填構造（第３図）
もしくはSSBW波に対する案内構造（第４図）を有する場
合に関する。特に結合構造では、この結合構造が所与の
条件に従うフイルタ設計に相応してごく少数の、たとえ
ばただ２つまたは４つのストリップ状被覆層を有する場
合があり得る。この場合２つの部分構造への上記の分割
は、それぞれ１つの部分構造24、25がただ２つまたは単
一のストリップ状被覆層から成ることを意味するであろ
う。後者は確かにストリップの数に関してはほぼ第１図
による実施例に相当するであろう。しかし第１図による
実施例では、両部分構造14、15は、ストリップ幅がスト
リップ状被覆層123の幅にくらべて大きい、すなわちス
トリップ幅が約1/4波長である被覆層である。このよう
な狭いストリップ状被覆層123はこのストリップ状被覆
層に沿って、これが必要とされる遮蔽作用に関してこの
ストリップに沿って既に過大な直列抵抗を有するように
わずかな導電性を有し得る。 上記のような場合に対しては第５図によるもう１つの
実施例におけるフィルタ41を応用すべきである。すなわ
ち少数の、たとえば最大４つのストリップ状被覆層123
のみを含んでいる結合構造24aは分割せず、本発明の意
味で少なくとも２つの部分構造の１つとして利用すべき
である。こ場合第２の部分構造として他の構造、たとえ
ば第３図による充填構造35aまたは第４図による案内構
造を使用することが推奨される。従ってこのような実施
例は、一方では少数の結合ストリップのみを有する第２
図の原理、他方では第３図または第４図の原理に相当す
るそれぞれの原理からの混合である。それぞれここに説
明された種々の原理に相当する両部分構造24a、35aは本
発明では、一方では一方の部分構造（すなわちこれらの
少数の結合ストリップのみを有する全結合構造）が一方
の変換器構造と接続されており，またこれと共に基準電
位に接続されており、他方では他方の構造（充填構造お
よび（または）案内構造）が付属の第２の部分構造35a
として設けられており、また他方の変換器構造３と電気
的に接続され、またこれと一緒に基準電位に接続される
ように作動せしめられる。この場合、本発明の意味で同
じく１つの遮蔽構造53および２つの部分構造24a、35aが
設けられており、これらの両部分構造がフイルタ内で互
いに異なる機能を有するとしても共同作用により必要な
遮蔽作用を達成する。

【図面の簡単な説明】 第１図は１つの簡単な遮蔽を有する本発明の第１の実施
例を示し、第２図はいずれにせよ設けられている結合構
造が本発明による遮蔽として構成されている本発明の第
２の実施例を示し、第３図ないし第５図は別の実施例の
一部分を示す。 １……フイルタ、２、３……交叉指構造、４……圧電性
基板、５……主伝搬軸線、６〜９……集合母線、11……
フイルタ、13……梁状構造、14、15……部分構造、16…
…ストリップ、17、18……接続被覆層、21……フイル
タ、23……結合構造、24、24a、25……部分構造、26…
…自由ストリップ、27、28……集合母線、31……フイル
タ、34、35、35a……部分構造、41……フイルタ、43…
…案内構造、44、45……部分構造、53……遮蔽構造、12
3……ストリップ状表面被覆層、127、128……表面被覆
層、Ｍ……接地点、R1、R2……反射器構造。

フロントページの続き (72)発明者 リヒアルト、フアイト ドイツ連邦共和国ウンターハツヒング、 ハービヒトシユトラーセ56 (56)参考文献 特開 昭56−35525（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−77934（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−46647（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−66117（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．電気的入力および出力を有し音響波により作動する
   フィルタであって、それぞれフィルタの基板の表面のス
   トリップ状の導電性被覆層（123）と集合母線（６−
   ９）とを有する複数個の指構造（２、３）を有し、その
   際にこれらの指構造（２、３）がフィルタの波の主伝播
   の軸線（５）内に配置されており、また個々の指構造が
   変換器構造（２、３）および共振器構造（R1、R2）であ
   り、基準電位（Ｍ）に対する端子を有し、その際に変換
   器構造（２、３）の集合母線（７、８）の各１つが基準
   電位（Ｍ）と接続されており、入力変換器と出力変換器
   の指構造（２、３）の間に配置されかつ基板の表面の主
   伝播軸線（５）とほぼ直角に向けられたストリップ状の
   導電性被覆層として構成された２つの遮蔽構造（14、1
   5）を有し、これらの遮蔽構造が基準電位（Ｍ）に対す
   る端子と電気的に接続されているフィルタにおいて 前記遮蔽構造の（14,15）がそれぞれ指構造（２、３）
   の被覆層（123）として並列配置された多数のストリッ
   プ状被覆層から成る部分構造（24、25;34:35;44:45;24
   a、35a）を形成し、 その際に両部分構造（24、25;34、35;44、45;24a、35
   a）が接続被覆層（17、18）により、これらの部分構造
   に隣接して配置されている変換器構造（２、３）の基準
   電位（Ｍ）と接続されている集合母線（７、８）とそれ
   ぞれ接続されており、 それぞれの接続被覆層（17;18）がそれらの寸法に関し
   てそれらと接続されている集合母線（7;8）の延長であ
   る ことを特徴とする音響波により作動する電気フィルタ。 ２．一方の部分構造（14、24、34、44、24a）に属する
   一方の接続被覆層（17）が主伝播軸線（５）に関してこ
   の軸線の一方の側に配置されており、また他方の部分構
   造（15、25、35、45、35a）の接続被覆層（18）がこの
   軸線の他方の側に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のフィルタ。 ３．遮蔽構造（23、33、43、53）の少なくとも一方の部
   分構造（24、25;34、35;44、45;24a、35a）が、主伝播
   軸線（５）に対してほぼ横方向に向けられたストリップ
   状の並び合って配置された導電性の複数個の被覆層（12
   3）を設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載のフィルタ。 ４．部分構造（24、25）がフィルタの１つの結合構造
   （23）に属し、その際にこの結合構造（23）が音響波に
   対して反射性に構成されており、また一方の接続被覆層
   （７）が一方の部分構造（24）の一方の集合母線内に、
   他方の接続被覆層（８）が他方の部分構造（25）の他方
   の集合母線内に移行していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のフィ
   ルタ。 ５．部分構造（34、35）が、入力構造と出力構造との間
   の中間空所を満たす別のストリップ状被覆層（123）か
   ら成る１つの集団に属し、 一方の部分構造（34）が複数個のこれらの別のストリッ
   プ状被覆層を含んでおり、 他方の部分構造（35）が複数個のこれらの別のストリッ
   プ状被覆層を含んでおり、またこれらの部分構造（34、
   35）が集合母線（27、28）を有し、これらのうちでそれ
   ぞれの部分構造（34、35）のそれぞれ１つの集合母線
   （27、28）がそれぞれ付属の接続被覆層（17、18）に移
   行していることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれか１項に記載のフィルタ。 ６．部分構造（34、35）を含んでおり別のストリップ状
   被覆層（123）から成る集合が反射なしのストリップ構
   造であることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   フィルタ。 ７．部分構造（44、45）が別のストリップ状被覆層（12
   3）を有する案内構造（43）に属し、 一方の部分構造（44）が複数個のこれらの別のストリッ
   プ状被覆層（123）を含んでおり、 他方の部分構造（45）が複数個のこれらの別のストリッ
   プ状被覆層（123）を含んでおり、 これらの部分構造（44、45）が集合母線（27、28）を有
   し、これらのうちでそれぞれの部分構造（44、45）のそ
   れぞれ１つの集合母線（27、28）がそれぞれ付属の接続
   被覆層（17、18）に移行していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の
   フィルタ。 ８．一方の部分構造（24a）が結合構造であり、また他
   方の部分構造（35a）が充填構造または案内構造である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれか１項に記載のフィルタ。