JP3196543B2 - 表面波フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面波フィルタに関
し、特に、表面波基板上に複数のインターデジタルトラ
ンスデューサ（ＩＤＴ）が形成されたトランスバーサル
型の表面波フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】トランスバーサル型の弾性表面波（以
下、ＳＡＷ）フィルタは、表面波基板に複数のＩＤＴを
形成した構造を有する。このようなＳＡＷフィルタの一
例を図１を参照して説明する。

【０００３】ＳＡＷフィルタ１は、表面波基板２上にＩ
ＤＴ３，４を所定距離を隔てて形成した構造を有する。
表面波基板２は、圧電基板あるいは絶縁性基板上に圧電
薄膜を形成することにより構成されている。ＩＤＴ３，
４は、一方が入力側ＩＤＴとして、他方が出力側ＩＤＴ
として用いられる。各ＩＤＴ３，４は、互いに間挿し合
う複数本の電極指を有する一対のくし歯電極により構成
されている。

【０００４】ところで、ＳＡＷフィルタ１では、所望の
伝送特性を得るために、図１に示されているように、一
方のＩＤＴ３が電極指間の交叉幅が一定とされている正
規型のＩＤＴで構成され、他方のＩＤＴ４として、交叉
幅重み付けが施されたＩＤＴが用いられていることが多
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のＳＡＷフィルタ
１では、所望の伝送特性を得るために一方のＩＤＴ４に
おいて交叉幅重み付けが施されている。しかしながら、
ＩＤＴ４では、交叉幅の小さな部分も含まれているた
め、全体として充分な交叉幅を有しない場合には、回折
損により、所望の伝送特性が得られ難く、フィルタ特性
が悪化するという問題があった。

【０００６】もっとも、ＩＤＴ４の交叉幅の小さな部分
においても、充分な大きさの交叉幅を有するように構成
すれば、所望の伝送特性に応じたインパルス列を充分に
再現することは可能である。しかしながら、そのような
構成では、表面波基板２のサイズ、特に幅方向寸法が大
きくなり、素子が大型化し、コストが高くなるという問
題が生じる。加えて、インピーダンスが低くなりすぎ、
トリプル・トランジット・エコー（Ｔ．Ｔ．Ｅ．）によ
る特性の悪化などを招くおそれもある。従って、単に表
面波基板２を大型化するだけでは、充分な特性を得るこ
とはできない。

【０００７】本発明の目的は、交叉幅重み付けが施され
たＩＤＴを有するＳＡＷフィルタにおいて、回折損の影
響を低減することができ、従って表面波基板を大型化す
ることなく所望の伝送特性を確実に得ることを可能とす
るＳＡＷフィルタを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のＳＡＷフィルタ
は、表面波基板に第１，第２のＩＤＴが形成されてお
り、かつ第１のＩＤＴが、サイドローブを有しないメイ
ンローブのみを有するインパルス列を表すように交叉幅
重み付けが施されている構成において、下記の構成を備
えることを特徴とする。

【０００９】すなわち、本発明のＳＡＷフィルタでは、
上記第１のＩＤＴのインパルス列のうち、最大のインパ
ルスを０番目としたときに、該最大のインパルスから第
２のＩＤＴ側及び第２のＩＤＴ側とは反対側の少なくと
も一方に向かって数えた２ｎ番目（ｎは自然数）のイン
パルスが、２ｎ−１番目のインパルスに−１．０を乗じ
た大きさのインパルスで構成されている。

【００１０】また、上記第２のＩＤＴに近い側の第１の
ＩＤＴの最端部の２ｎ番目のインパルスが、２ｎ−１番
目のインパルスよりもその絶対値が小さくされる。

【００１１】なお、本発明が適用されるＳＡＷフィルタ
は、表面波基板に上記第１，第２のＩＤＴが形成されて
いる構造であれば、特に限定されるものではない。例え
ば表面波基板としては、圧電セラミックス、圧電単結晶
などの圧電基板からなるもの、あるいは絶縁性基板上に
ＺｎＯ薄膜などの圧電薄膜を形成したものを用いること
ができる。

【００１２】また、表面波基板として、絶縁性基板上に
圧電薄膜を形成した構造を用いた場合には、第１，第２
のＩＤＴは圧電薄膜と絶縁性基板との間に形成されてい
てもよい。

【００１３】さらに、本発明が適用されるＳＡＷフィル
タでは、上記関係にある第１，第２のＩＤＴが形成され
ておりさえすればよく、さらに他のＩＤＴが表面波基板
に構成されていてもよい。すなわち、３以上のＩＤＴが
表面波基板に構成されていてもよく、その場合、２個の
ＩＤＴが、上記第１，第２のＩＤＴとして構成されてお
りさえすれば、本発明の目的を果たし得る。

【００１４】また、本発明のＳＡＷフィルタでは、第
１，第２のＩＤＴの表面波伝搬方向の外側の領域に、グ
レーティング反射器などの反射器が形成されていてもよ
い。さらに、本発明のＳＡＷフィルタは、上記第１のＩ
ＤＴの構成に特徴を有するものであり、第２のＩＤＴの
構成については特に限定されない。すなわち、第２のＩ
ＤＴは、正規型のＩＤＴで構成されていてもよく、ある
いは交叉幅重み付けが施されたＩＤＴで構成されていて
もよい。

【００１５】

【作用】本発明のＳＡＷフィルタでは、第１のＩＤＴに
おいて、上記２ｎ番目のインパルスが２ｎ−１番目のイ
ンパルスに−１．０を乗じた大きさとされているため、
ＩＤＴの交叉部分の分布がインパルスの延びる方向の片
側端に寄せられることになる。すなわち、後述の実施例
から明らかなように、２ｎ番目のインパルスが２ｎ−１
番目のインパルスに−１．０を乗じた大きさとするよう
に構成されている部分では、各インパルスの一方端が、
最大交叉幅のインパルスの一方端と表面波基板の一方側
縁側において揃えられることになるため、表面波伝搬に
伴う回折損の影響が低減される。

【００１６】しかも、回折損を低減し得るだけでなく、
重み付け自体は概ね変更されていないため、基本的な伝
送特性についてはさほど変化しない。すなわち、本発明
は、所望の伝送特性に応じたインパルス列を構成するに
あたり、上記２ｎ番目のインパルスを２ｎ−１番目のイ
ンパルスの−１．０倍とすることにより、伝送特性をさ
ほど変化させることなく、回折損を低減し、それによっ
て所望のフィルタ特性を実現したことに特徴を有する。

【００１７】また、第２のＩＤＴに近い第１のＩＤＴの
最端部の２ｎ番目のインパルスが、２ｎ−１番目のイン
パルスよりもその絶対値を小さくされているので、最端
部の２ｎ番目のインパルスの一方端が２ｎ−１番目のイ
ンパルスの一方端よりも表面波基板の側縁から離される
ことになる。すなわち、最大交叉幅のインパルスから最
端部の２ｎ番目のインパルスの直前の２ｎ−１番目のイ
ンパルスまでは、各インパルスの一端が表面波基板の一
方側縁側において揃えられているが、最端部の２ｎ番目
のインパルスについては一端が他のインパルスの一端と
揃えられず、表面波基板の内側に位置することになる。
第１のＩＤＴの第２のＩＤＴ側端部では、電界分布の不
連続性により不要波が励振され易いが、この構成では、
２ｎ番目の最端部のインパルスが上記のように構成され
ているため、不要波の励振が抑制され、より一層伝送特
性が高められる。

【００１８】

【実施例の説明】図２は、ＳＡＷフィルタの所望とする
伝送特性の一例を示す図である。なお、図２において、
実線Ａは、図２に示した座標に応じた減衰量−周波数特
性を示し、破線Ｂは、図２の縦軸の減衰量を５倍に拡大
して示した要部の減衰量−周波数特性を示す。

【００１９】図２に示す伝送特性を逆フーリェ変換して
得られたインパルス列を図３に示す。この図３に示すイ
ンパルス列に基づいて構成されたＩＤＴを図４に示す。
図４に示すＩＤＴは、前述した図１に示したＩＤＴ４に
相当するものであり、ここでは、図３に示したインパル
ス列を表現するように、交叉幅重み付けが施されてい
る。なお、図４に示すＩＤＴ１４における白抜きの部分
を結ぶことにより構成される線が包絡線となる。

【００２０】上記のように構成されたＩＤＴ１４を用い
たトランスバーサル型ＳＡＷフィルタを略図的に示すと
図５に示す通りとなる。すなわち、略図的にインパルス
列で表した第１のＩＤＴ１４と、所定距離を隔てて、第
２のＩＤＴ１５が配置されている。なお、第２のＩＤＴ
１５は、図１に示したＩＤＴ３と同様に正規型のＩＤＴ
で構成されている。

【００２１】図５に示したＳＡＷフィルタの電極構成で
は、例えばＩＤＴ１５を入力側ＩＤＴとし、表面波を励
振した場合、励振された表面波がＩＤＴ１４側に伝搬す
る。この場合に、回折損により、図３に略図的に示され
ているインパルス列に応じた特性が充分に再現されない
という問題があった。本発明は、上記のような問題点に
鑑み成されたものであり、図６にその概略構成を示す。

【００２２】第１の参考例 図６は、本発明の前提となる参考例のＳＡＷフィルタに
おける電極構成を略図的に示す平面図であり、従来例に
ついて示した図５に相当する図である。

【００２３】本参考例のＳＡＷフィルタでは、第１のＩ
ＤＴ２４と、第２のＩＤＴ２５とが、表面波基板におい
て所定距離を隔てて配置されている。ＩＤＴ２４は、図
６では図５と同様にインパルス列で表されている。ま
た、ＩＤＴ２５については、従来のＩＤＴ１５と同様
に、正規型のＩＤＴで構成されている。また、表面波基
板については特に図示はしないが、図１に示した従来の
ＳＡＷフィルタ１と同様に構成される。

【００２４】第１のＩＤＴ２４のインパルス列を、図５
に示した従来のＩＤＴ１４におけるインパルス列と比較
すれば明らかなように、本参考例のＩＤＴ２４における
インパルス列では、最大交叉幅に対応したインパルス２
６を０番目としたときに、該インパルス２６から第２の
ＩＤＴ２５側に向かって配置されているインパルス２７
〜３４においては、２ｎ番目のインパルスが、２ｎ−１
番目のインパルスに−１．０を乗じた大きさとされてい
る。そのため、インパルス２７〜３４の一端、すなわち
図面上における上端が、インパルス２６の上端と揃えら
れている。

【００２５】従って、ＩＤＴ２５側を例えば入力側ＩＤ
Ｔとした場合、ＩＤＴ２５で励振された表面波がＩＤＴ
２４に伝搬した際の回折損を低減することが可能とされ
ている。しかも、ＩＤＴ２４におけるインパルス列は、
図２に示した伝送特性を実現し得るように構成されてい
るものである。従って、伝送特性自体はさほど低下しな
い。

【００２６】上記図６に示したＩＤＴ２４を用いた場合
の効果を、図５に示した従来例と比較して具体的な実験
結果に基づき説明する。まず、図５に示した従来のＳＡ
Ｗフィルタとして、第１のＩＤＴ１４の電極指の対数が
３６対で、最大交叉幅が１５λであり、第２のＩＤＴ１
５が電極指の対数が２０である正規型のＩＤＴのものを
用意し、中心周波数３６ＭＨｚのＳＡＷフィルタを作製
した。なお、表面波基板としては、ガラス基板上にＺｎ
Ｏ薄膜を積層したものを用いた。上記従来のＳＡＷフィ
ルタの減衰量−周波数特性を図７に示す。

【００２７】次に、第１のＩＤＴとして、図６に示すＩ
ＤＴ２４を、同じく電極指の対数が３６対、最大交叉幅
は１５λとなるようにして構成し、その他については、
上記従来のＳＡＷフィルタと同様にして参考例のＳＡＷ
フィルタを作製した。この参考例のＳＡＷフィルタの減
衰量−周波数特性を測定したところ、図８に示す結果が
得られた。

【００２８】図７及び図８に示す減衰量−周波数特性曲
線を比較すれば明らかなように、参考例のＳＡＷフィル
タでは、矢印Ｐで示す部分における減衰量が従来例に比
べて大きくされ得ることがわかる。これは、上述したよ
うに、回折損による影響が低減されたためと考えられ
る。

【００２９】第２の参考例 図６に示した参考例のＩＤＴ２４では、最大交叉幅のイ
ンパルス２６から第２のＩＤＴ２５側に向けて各インパ
ルスを、上記のように傾斜、すなわち、一端を最大イン
パルス２６の一端に寄せていたが、本発明では、最大イ
ンパルスの両側において、各インパルスの一端もしくは
他端を上記のように、最大インパルス２６の一端もしく
は他端に寄せてもよい。このような例を、図９〜図１１
を参照して説明する。図９は、図２の所望の伝送特性に
対応しており、かつ最大交叉幅のインパルスの両側にお
いて、各インパルスを傾斜させた場合のインパルス列を
示す図である。このインパルス列に応じて、第１のＩＤ
Ｔを構成した場合のＳＡＷフィルタの概略構成図を図１
０に示す。

【００３０】図１０から明らかなように、本参考例のＳ
ＡＷフィルタでは、第１のＩＤＴ４４と第２のＩＤＴ４
５とが所定距離を隔てて配置されている。第２のＩＤＴ
４５は、従来のＩＤＴ１５と同様に構成されている。

【００３１】第１のＩＤＴ４４は、最大交叉幅のインパ
ルス４６を０番目としたときに、その両側の複数のイン
パルスは、２ｎ番目のインパルスが２ｎ−１番目のイン
パルスに−１．０を乗じた大きさとされている。すなわ
ち、インパルス４７〜５４及びインパルス５５〜６２の
いずれもが、図示のように傾斜されている。この場合、
インパルス４７〜５４は、図面上上端が、インパルス４
６の上端と揃えられており、インパルス５５〜６２は、
その下端が、インパルス４６の下端と揃えられている。
このようにインパルス列が構成された第２のＩＤＴ４４
の具体的な例を、図１１に示す。すなわち、図１１に示
すＩＤＴ４４は、図９に示したインパルス列を表現する
ように構成された交叉幅重み付けＩＤＴとして構成され
ている。

【００３２】実施例 また、上述した第１，第２の参考例では、２ｎ番目のイ
ンパルスが２ｎ−１番目のインパルスの−１．０を乗じ
た大きさとなるように上記傾斜構造が構成されていた
が、本実施例では、第１のＩＤＴの第２のＩＤＴ側端部
の２ｎ番目のインパルスについては、２ｎ−１番目のイ
ンパルスに−１．０を乗じた大きさよりもその絶対値が
小さくされる。このような例を、図１２〜図１５を参照
して説明する。

【００３３】図１２は、本発明の実施例における第２の
ＩＤＴの所望の伝送特性に応じたインパルス列を示す図
である。ここでは、インパルス列の両端のインパルス
が、図１２の寸法Ｑで示す分だけ、隣接するインパルス
に比べて端部の位置が表面波基板の内側にずらされてい
る。このようなインパルス列を有する第１のＩＤＴを用
いた本実施例のＳＡＷフィルタの概略構成図を図１３
（ａ）に示す。

【００３４】本実施例のＳＡＷフィルタでは、第１，第
２のＩＤＴ６４，６５が表面波基板（図示せず）におい
て所定距離を隔てて構成されている。第２のＩＤＴ６５
は、従来のＳＡＷフィルタの第２のＩＤＴ１５（図５）
と同様に構成され得る。

【００３５】第１のＩＤＴ６４では、最大交叉幅のイン
パルス６６を０番目としたときに、これらのインパルス
は、２ｎ番目のインパルスが、２ｎ−１番目のインパル
スに−１．０を乗じた大きさとされているが、第２のＩ
ＤＴ６５に最も近い端部のインパルス７４については、
インパルス７３に−１．０を乗じた大きさよりも小さく
されている。そのため、インパルス７４の上端は、イン
パルス６７〜７３の上端よりも表面波基板の内側方向に
距離Ｑだけ内側に位置されることになる（図１３（ｂ）
参照）。

【００３６】なお、他方側のインパルス７５〜８２にお
いても、同様に構成されている。すなわち、最も外側端
に位置するインパルス８２については、他のインパルス
７５〜８１の下端よりも、その下端が距離Ｑだけ上方に
位置されている。

【００３７】このようなＩＤＴ６４の具体的な例を、図
１４に示す。本実施例では、上記のように第１のＩＤＴ
６４の第２のＩＤＴ６５側の端部に位置するインパルス
７４の上端がインパルス６６〜７３の上端から距離Ｑだ
け表面波基板の内側方向に後退されているため、不要波
の励振を効果的に抑制することができる。

【００３８】本実施例のＳＡＷフィルタを作製し、減衰
量−周波数特性を測定したところ、図１５に示す結果が
得られた。なお、作製したＳＡＷフィルタでは、第１の
ＩＤＴ６４においては、電極指の対数を３６対、最大交
叉幅を１５λとし、第２のＩＤＴ６５については、正規
型の電極構造を有し、電極指の対数は２０対とした。ま
た、中心周波数３６ＭＨｚのＳＡＷフィルタとして形成
し、かつ表面波基板はガラス基板上にＺｎＯ薄膜を積層
したものを用いた。

【００３９】図１５から明らかなように、本実施例で
は、第２のＩＤＴ６５側端部の第１のＩＤＴ６４のイン
パルス７４が上記のように構成されているため、不要波
が抑制され、図１５の矢印Ｙで示す部分における周波数
位置における減衰量が充分な大きさとされていることが
わかる。

【００４０】なお、本実施例では、ＩＤＴ６４のインパ
ルス７４とは反対側の端部のインパルス８２について
も、２ｎ−１番目のインパルスに−１．０を乗じた大き
さよりも小さくしていたが、このインパルス８２につい
ては、第１，第２の参考例と同様に構成してもよい。

【００４１】他の参考例 図１６は、他の参考例のＳＡＷフィルタにおける電極構
造を説明するための概略構成図である。

【００４２】本参考例では、第１のＩＤＴ８４の最大交
叉幅のインパルス８６の両側において上記第２の参考例
と同様に傾斜構造が与えられている。もっとも、本参考
例では、最大インパルス８６から第２のＩＤＴ８５とは
反対側に向かって配置された複数のインパルス９５〜１
０２は、その上端が、最大インパルス８６の上端と揃う
ように傾斜されている。その他の点については、第２の
参考例と同様である。すなわち、最大インパルス８６か
ら第１のＩＤＴ８５側に向かって配置された複数のイン
パルス８７〜９４については、第２の参考例と同様に構
成されている。

【００４３】このように、本発明では、最大インパルス
８６から第２のＩＤＴとは反対側に向かって配置された
複数のインパルスについては、本発明の上記傾斜構造が
与えられていなくともよく、あるいは各インパルスの上
端及び下端のいずれが最大インパルスの上端もしくは下
端と揃えられていてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第１の
ＩＤＴのインパルス列のうち、最大のインパルスを０番
目としたときに、該最大のインパルスから第２のＩＤＴ
側及び１または第２のＩＤＴ側とは反対側に向かって数
えた２ｎ番目のインパルスが２ｎ−１番目のインパルス
に−１．０を乗じた大きさとされているため、表面波伝
搬に伴う回折損の影響を低減することができ、従って、
基板サイズを大きくすることなく良好な減衰量−周波数
特性を得ることができる。特に、通過帯域近傍における
減衰極の減衰量を充分に大きくすることができる。

【００４５】従って、表面波基板を大きくすることな
く、かつコストを高めることなく、所望通りの減衰量−
周波数特性を実現し得るＳＡＷフィルタを提供すること
が可能となる。

【００４６】また、第２のＩＤＴに近い端部の２ｎ番目
のインパルスが２ｎ−１番目のインパルスに−１．０を
乗じた大きさよりも小さくされているので、該端部のイ
ンパルスの一端が最大インパルスの一端よりも表面波基
板内側に後退されるため、第１のＩＤＴの端部における
不要波の励振を効果的に抑制することができ、より一層
良好な減衰量−周波数特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＳＡＷフィルタを説明するための平面
図。

【図２】目的とする減衰量−周波数特性を示す図。

【図３】図２に示した特性を実現するためのインパルス
列の一例を示す図。

【図４】図３に示したインパルス列に応じて構成された
ＩＤＴの平面図。

【図５】従来のＳＡＷフィルタの概略構成図。

【図６】第１の参考例のＳＡＷフィルタの電極構造を説
明するための概略構成図。

【図７】従来のＳＡＷフィルタの減衰量−周波数特性を
示す図。

【図８】第１の参考例のＳＡＷフィルタの減衰量−周波
数特性を示す図。

【図９】第２の参考例のＳＡＷフィルタにおける第１の
ＩＤＴのインパルス列を示す図。

【図１０】第２の参考例のＳＡＷフィルタの電極構造を
説明するための概略構成図。

【図１１】第２の参考例のＳＡＷフィルタの第１のＩＤ
Ｔの平面図。

【図１２】実施例のＳＡＷフィルタの第１のＩＤＴのイ
ンパルス列を示す図。

【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例のＳ
ＡＷフィルタの電極構造を説明するための概略構成図及
び第１のＩＤＴの端部の部分拡大図。

【図１４】実施例のＳＡＷフィルタの第１のＩＤＴの平
面図。

【図１５】実施例のＳＡＷフィルタの減衰量−周波数特
性を示す図。

【図１６】他の参考例に係るＳＡＷフィルタの電極構造
を説明するための概略構成図

【符号の説明】

２４…第１のＩＤＴ ２５…第２のＩＤＴ ２６…最大交叉幅のインパルス ２７〜３４…インパルス ４４…第１のＩＤＴ ４５…第２のＩＤＴ ４６…最大交叉幅のインパルス ４７〜５４，５５〜６２…インパルス ６４…第１のＩＤＴ ６５…第２のＩＤＴ ６６…最大交叉幅のインパルス ６７〜７４，７５〜８２…インパルス ８４…第１のＩＤＴ ８５…第２のＩＤＴ ８６…最大交叉幅のインパルス ８７〜９４，９５〜１０２…インパルス

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面波基板に第１，第２のインターデジ
   タルトランスデューサが形成されており、かつ第１のイ
   ンターデジタルトランスデューサが、サイドローブを有
   しないメインローブのみのインパルス列を表すように構
   成されている表面波フィルタにおいて、 前記第１のインターデジタルトランスデューサで構成さ
   れるインパルス列のうち最大のインパルスを０番目とし
   たときに、該最大のインパルスから第２のインターデジ
   タルトランスデューサ側及び該第２のインターデジタル
   トランスデューサ側とは反対側の少なくとも一方側に向
   かって数えた２ｎ番目（但し、ｎは自然数）のインパル
   スが、２ｎ−１番目のインパルスに−１．０を乗じた大
   きさのインパルスで構成されており、 前記第２のインターデジタルトランスデューサに近い最
   端部の２ｎ番目のインパルスが、２ｎ−１番目のインパ
   ルスよりもその絶対値が小さくされている ことを特徴と
   する、表面波フィルタ。