JP2982864B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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    • H03H9/6433Coupled resonator filters
    • H03H9/6436Coupled resonator filters having one acoustic track only

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交叉指状電極を備
えている弾性表面波装置に属し、特に、圧電基板上に形
成されたVHF・UHFで動作する弾性表面波装置に属
する。
【0002】
【従来の技術】従来の共振器型の弾性表面波装置では、
弾性表面波の伝搬方向に対し垂直方向にエネルギが分布
するモード(以下横モード)の基本モードが主伝搬モー
ドになるのに対して、高次モードはスプリアスとなる場
合がある。
【0003】このようなスプリアスを抑圧するために従
来技術として特公平6−85492公報には、交叉指状
電極の形状は電極指の開口長に対する電極指の交差幅の
比が65〜75%の比率であり、この交差幅が交叉指状
電極内において一定である弾性表面波振動子が開示され
ている。
【0004】この弾性表面波振動子では、図8のよう
に、交叉指状電極71、72の開口長Woに対する交叉
幅Wの比W/Woを65〜75%とすることによって、
高次横モードの+/−領域に存在するポテンシャルを実
効的にキャンセルさせて高次横モードの抑圧を図ってい
る。
【0005】また、他の従来技術として特願平8−62
468号公報には、圧電基板として水晶を用いた場合に
は、横モード分布の導波路内部への集中度が弱まる点に
着目して、W/Woの値を75〜85%とすることによ
り高次横モードを抑圧しているものがある。
【0006】なお、上記2つの従来技術では、弾性表面
波装置内に存在する交叉指状電極の開口長に対する交差
幅の比が、すべての交叉指状電極で等しいことを特徴と
している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のどちらを用いた場合でも、複数の高次モードが
存在する場合には、抑圧を図ったモードとは異なる次数
のモードによるスプリアスが、デバイス特性を劣化させ
る場合があることである。
【0008】その理由として弾性表面波装置では、図8
で示したように、1個以上の交叉指状電極を有してお
り、その交叉指状電極の交差幅の比W/Woの値は弾性
表面波装置内で全て等しい。このため、高次横モードス
プリアスが1つだけ存在する場合に限れば、その高次横
モードの抑圧が可能である。
【0009】しかし、開口長Woを広くした場合或いは
交叉指状電極を形成する金属薄膜の膜厚を厚くした場合
等に相当する複数の高次横モードが存在する場合には、
全ての次数の高次横モードを同時に抑圧することは出来
ない。
【0010】それ故に発明の課題は、特性・性能向上
(スプリアス抑圧)を目的とし、圧電基板上の弾性表面
波装置において、高次横モードスプリアスが抑圧された
弾性表面波装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電基
板上に少なくとも2つの交叉指状電極を有する弾性表面
波装置において、入力あるいは出力の一方の電極で横2
次モード、他方の電極で横4次モードスプリアスを抑圧
するように、入力側の交叉指状電極及び出力側の交叉指
状電極の開口長に対する交差幅の比を相異なる値とした
ことを特徴とする弾性表面波装置が得られる。
【0012】また、本発明によれば、圧電基板上に少な
くとも2つの交叉指状電極と、弾性表面波のエネルギー
を閉じこめるためのグレーティング反射器を有する弾性
表面波装置において、入力あるいは出力の一方の電極で
横2次モード、他方の電極で横4次モードスプリアスを
抑圧するように、入力側の交叉指状電極及び出力側の交
叉指状電極の開口長に対する交差幅の比を相異なる値と
したことを特徴とする弾性表面波装置が得られる。
【0013】
【0014】
【作用】本発明の交叉指状電極を有する弾性表面波装置
は、入出力電極指の開口長に対する交差幅の比を変える
ことにより、横2次と4次の高次横モードスプリアスを
同時に抑圧する。
【0015】弾性表面波装置の横モードスプリアスで問
題となるのは、主たる共振モードである横基本モードに
対する高次横モードである。基本モードの分布はすべて
正領域にあるのに対し、スプリアスである高次横モード
の分布には正と負の両方の領域が存在する。このため、
高次モード分布において、+と−との領域の面積がほぼ
等しくなるように交叉指状電極指の交叉幅を適当に選ぶ
ことで、高次モードの発生エネルギーはほぼ相殺され
る。
【0016】本発明では、交叉指状電極の開口長に対す
る交差幅Wの比を、一方の電極では横2次モードがキャ
ンセルされる様に選び、かつもう一方の電極では横4次
モードがキャンセルされる様に選ぶことで、2個の高次
スプリアスモードが同時に抑圧可能である。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明の弾性表面波装置の
実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0018】図1は本発明の第1の実施の形態である共
振器型の弾性表面波装置として弾性表面波フィルタを示
している。
【0019】図1を参照して、弾性表面波フィルタは、
圧電基板11と、この圧電基板11上に設けられている
金属薄膜による2つの入力IN用の交叉指状電極12
と、出力OUT用の交叉指状電極13と、これらの交叉
指状電極12,13の両側にそれぞれ設けられている弾
性表面波のエネルギーを閉じこめるための2つのグレー
ティング反射器14、15とをを有している。
【0020】この弾性表面波装置においては、2つの交
叉指状電極12、13の電極指交差幅Win、Wout
の開口長Woに対する比率を異ならせることで、一方の
電極で横2次モードスプリアスS2を抑圧し、もう一方
で横4次モードスプリアスS4の抑圧を図っている。
【0021】この弾性表面波フィルタは、入力もしくは
出力の一方の電極で横2次モードスプリアスS2、他方
の電極で横4次モードスプリアスS4を抑圧するよう
に、交叉指状電極12、13の開口長Woに対する交差
幅Win、Woutの比W/Woを相異なる値としてい
る。
【0022】交叉指状電極12、13のそれぞれは、交
叉指部分が向かい合うように形成されている。そして、
これらの交叉指状電極12,13の開口長Woに対する
交差幅Win、Woutの比はそれぞれ異なっている。
【0023】本発明の特徴とするところは、交叉指状電
極12,13の開口長Woに対する交差幅Win、Wo
utの比W/Woを入出力電極で異ならせ、一方の電極
で横2次(S2)モード、もう一方の電極で横4次(S
4)モードを抑圧している点にある。
【0024】次に本発明の弾性表面波装置の動作につい
て図2をも用いて詳細に説明する。
【0025】図2において、横基本モード分布21のエ
ネルギ分布は全て正領域にあり、このモードが一般に主
伝搬モードとなる。横2次モードスプリアスS2の横2
次モード分布22、横4次モードスプリアスS4の横4
次モード分布23には正負の領域が存在し、ちょうどこ
の+と−領域の面積がほぼ等しくなるようW/Woの値
を選べば横2次モード分布22,横4次モード分布23
の励振は抑圧される。
【0026】なお、図2は入力電極で横2次モード分布
22が、出力側で横4次モード分布23が抑圧されるよ
うにW/Woの値を選んだ場合の例である。
【0027】図3に高次横モードの励振効率[dB]の
W/Wo依存性の計算結果を示す。計算ではSTカット
水晶を基板として仮定し、開口長Woを40λ、交叉指
状電極指を形成する金属膜の膜厚Hを0.98μmとし
ている。ただし、λはSAWの波長である。図中の4
1,42,43は高次横モードの励振効率を示してい
る。
【0028】図3から明らかなように、各モードによっ
て励振強度が最も弱くなるW/Woの値は異なっている
のが判る。この計算例においては、交叉指状電極のそれ
ぞれのW/Woを約0.71,0.86とすれば、横2
次モードスプリアスS2と横4次モードスプリアスの励
振効率は横基本モードS0のそれに比較して50dB以
上抑圧されることが判る。
【0029】次に本発明の弾性表面波装置の第2の実施
の形態例について図4乃至図6を参照して詳細に説明す
る。
【0030】図4はSTカット水晶基板上に形成した共
振器型弾性表面波フィルタを示しており、図5及び図6
はその振幅特性である。図4において、25,26は交
叉指状電極である。
【0031】この共振器型の弾性表面波フィルタにおけ
る中心周波数は約90MHzとし、交叉指状電極25、
26を形成する材料にはアルミニウム用いた(膜厚:
0.98μm)。図6は本発明の弾性表面波フィルタを
用いない場合の特性であり、電極指交差幅Win,Wo
utと開口長Wを共に40λとしたものである。
【0032】また、図5の特性は本発明の弾性表面波フ
ィルタにおけるを用いた場合であり、開口長は40λの
まま入力側の交叉指状電極25の交差幅Winを28
λ、出力側の交叉指状電極26の交差幅Woutを34
λとしている。この場合、Win/Wo=0.7、Wo
ut/Wo=0.86である。この図から、本発明を用
いてない場合には主伝搬モードの高域側に横2次モード
スプリアスS2,横4次モードスプリアスS4が強く発
生しているのに対し、本発明を用いたの場合には抑圧を
図った横2次モードスプリアスS2,横4次モードスプ
リアスS4の振幅が10dB以上低下しているのが判
る。
【0033】また、本発明を用いた弾性表面波フィルタ
では入出力電極それぞれの対数は同じとする必要はない
ので、入出力インピーダンスが等しくなるよう、対数を
選ぶことも可能である。
【0034】次に、本発明の第3の実施の形態について
図7を参照して説明する。図7は、電極型の弾性表面波
共振器型フィルタである。このフィルタは3つの交叉指
状電極31、32、33を有している。交叉指状電極3
1、32、33の両側には、それぞれ金属のグレーティ
ング反射器34,35が設けられている。
【0035】出力側の電極指交差幅W1 ,W3 はともに
等しいが、入力側の電極指交差幅W2 は異ならせてい
る。この様な構造においても、入力側と出力側とでそれ
ぞれ1個づつの高次横モードを抑圧することが出来る。
【0036】
【発明の効果】以上、実施の形態例によって説明したよ
うに、2つ以上の交叉指状電極指を有する弾性表面波装
置においては、入出力交差指状電極のうちの片側だけで
1つの高次横モードの抑圧ができ、モードスプリアスが
同時に抑圧可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す弾性表面波装置を説明
する平面図である。
【図2】図1の弾性表面波装置において発生する横モー
ドを説明する説明図である。
【図3】本発明の効果を説明する高次横モードの励振効
率の理論計算を示すグラフである。
【図4】本発明の実施の形態の一つである弾性表面波フ
ィルタを説明する平面図である。
【図5】本発明を適用した弾性表面波フィルタの振幅特
性を示すグラフである。
【図6】本発明を適用しない弾性表面波フィルタの振幅
特性を示すグラフである。
【図7】本発明の他の実施の形態を示す弾性表面波装置
の平面図である。
【図8】従来の構造の弾性表面波装置の平面図である。
【符号の説明】
11 圧電基板 12,13,25,26,31,32,33,71,7
2 交叉指状電極 14,15,34,35 グレーティング反射器 21 横基本モード分布 22 横2次モード分布 23 横4次モード分布 S0 横基本モード S2 横2次モードスプリアス S4 横4次モードスプリアス 41,42,43 高次横モードの励振効率
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03H 9/145,9/25,9/64

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上に少なくとも2つの交叉指状
    電極を有する弾性表面波装置において、入力あるいは出
    力の一方の電極で横2次モード、他方の電極で横4次モ
    ードスプリアスを抑圧するように、入力側の交叉指状電
    極及び出力側の交叉指状電極の開口長に対する交差幅の
    比を相異なる値としたことを特徴とする弾性表面波装
    置。
  2. 【請求項2】 圧電基板上に少なくとも2つの交叉指状
    電極と、弾性表面波のエネルギーを閉じこめるためのグ
    レーティング反射器を有する弾性表面波装置において、
    入力あるいは出力の一方の電極で横2次モード、他方の
    電極で横4次モードスプリアスを抑圧するように、入力
    側の交叉指状電極及び出力側の交叉指状電極の開口長に
    対する交差幅の比を相異なる値としたことを特徴とする
    弾性表面波装置。
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