JP3268179B2 - 弾性表面波変換器及びこの変換器を用いた弾性表面波フィルタ - Google Patents
弾性表面波変換器及びこの変換器を用いた弾性表面波フィルタInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＡＷフィルタやＳＡ
Ｗ共振器のような弾性表面波デバイス用いる弾性表面波
変換器に関するものであり、特にナチュラル単相形一方
向性変換器（Natural Single-Phase Unidirectional Tr
ansducerの頭文字をとってＮＳＰＵＤＴと呼ばれてい
る）特性を有する圧電性基板と組み合わせて用いられ、
方向性を有する電極構造を持った弾性表面波変換器及び
この変換器を有する弾性表面波フィルタに関するもので
ある。
Ｗ共振器のような弾性表面波デバイス用いる弾性表面波
変換器に関するものであり、特にナチュラル単相形一方
向性変換器（Natural Single-Phase Unidirectional Tr
ansducerの頭文字をとってＮＳＰＵＤＴと呼ばれてい
る）特性を有する圧電性基板と組み合わせて用いられ、
方向性を有する電極構造を持った弾性表面波変換器及び
この変換器を有する弾性表面波フィルタに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、弾性表面波デバイスの一つとし
て、圧電性基板の表面に単相信号源の位相が180 °異な
る２端子にそれぞれ接続される電極である正電極および
負電極をすだれ状に組み合わせた送信側変換器と、同じ
く正電極および負電極をすだれ状に組み合わせた受信側
変換器とを所定の間隔を置いて配置し、特定の周波数の
みを選択的に取り出すトランスバーサル型ＳＡＷフィル
タが広く実用化されている。
て、圧電性基板の表面に単相信号源の位相が180 °異な
る２端子にそれぞれ接続される電極である正電極および
負電極をすだれ状に組み合わせた送信側変換器と、同じ
く正電極および負電極をすだれ状に組み合わせた受信側
変換器とを所定の間隔を置いて配置し、特定の周波数の
みを選択的に取り出すトランスバーサル型ＳＡＷフィル
タが広く実用化されている。
【０００３】このようなＳＡＷフィルタにおいては、挿
入損失を低く抑えるとともに帯域内でのリップルを小さ
く抑えることが要求されている。通常のすだれ状の電極
構造を使用する場合には、両方向性となるため、理論的
な最小損失が6dB となり、挿入損失を低く抑えることが
できない欠点がある。さらに弾性表面波デバイスの性能
を向上するには、低損失化のみでなく位相特性の平坦化
および通過域のリップル、阻止域の抑圧といった周波数
特性の改善も重要な問題である。
入損失を低く抑えるとともに帯域内でのリップルを小さ
く抑えることが要求されている。通常のすだれ状の電極
構造を使用する場合には、両方向性となるため、理論的
な最小損失が6dB となり、挿入損失を低く抑えることが
できない欠点がある。さらに弾性表面波デバイスの性能
を向上するには、低損失化のみでなく位相特性の平坦化
および通過域のリップル、阻止域の抑圧といった周波数
特性の改善も重要な問題である。
【０００４】上述した要求を満たすために、理想的には
１ｄＢ以下の挿入損失と良好な位相および周波数特性が
可能となる一方向性変換器が使用されている。この一方
向性変換器としては、種々の型式のものが提案されてい
るが、大別して(a) 多相形一方向性変換器と、(b) 単相
形一方向性変換器とがある。さらに、後者の単相形一方
向性変換器としては、電極構造の非対称性、質量負荷効
果による内部反射を用いた単相形一方向性変換器、浮き
電極による反射を用いた単相形一方向性変換器や基板の
異方性を利用するナチュラル単相形一方向性変換器など
が提案されている。これらの単相一方向性変換器を用い
た弾性表面波デバイスでは、励振波と反射波との位相差
が、前進方向では同相となり、それと反対の方向では逆
相となることによって方向性を持たせるようにしてい
る。
１ｄＢ以下の挿入損失と良好な位相および周波数特性が
可能となる一方向性変換器が使用されている。この一方
向性変換器としては、種々の型式のものが提案されてい
るが、大別して(a) 多相形一方向性変換器と、(b) 単相
形一方向性変換器とがある。さらに、後者の単相形一方
向性変換器としては、電極構造の非対称性、質量負荷効
果による内部反射を用いた単相形一方向性変換器、浮き
電極による反射を用いた単相形一方向性変換器や基板の
異方性を利用するナチュラル単相形一方向性変換器など
が提案されている。これらの単相一方向性変換器を用い
た弾性表面波デバイスでは、励振波と反射波との位相差
が、前進方向では同相となり、それと反対の方向では逆
相となることによって方向性を持たせるようにしてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したナチュラル単
相形一方向性変換器以外の単相形一方向性変換器におい
ては、いずれも電極構造が複雑となり、特に電極エッジ
間の間隔および電極幅はλ/4よりも狭くする必要があ
り、動作周波数が高くなるのに伴ってこの寸法はきわめ
て小さくなり、所望の寸法を有する電極を正確に製造す
ることが困難となる欠点がある。
相形一方向性変換器以外の単相形一方向性変換器におい
ては、いずれも電極構造が複雑となり、特に電極エッジ
間の間隔および電極幅はλ/4よりも狭くする必要があ
り、動作周波数が高くなるのに伴ってこの寸法はきわめ
て小さくなり、所望の寸法を有する電極を正確に製造す
ることが困難となる欠点がある。
【０００６】このような欠点を解消する手段の一つとし
て、圧電性基板自体の異方性によって電極エッジ間隔や
電極幅がλ/4の通常の電極を使用するにも拘らず、一方
向特性を持たせたナチュラル単相形一方向性変換器（NS
PUDT) が提案されている。このNSPUDT動作を採用した弾
性表面波デバイスにおいては、基板自体の異方性を利用
しているが、このような異方性により一方向性(NSPUDT
特性) を示す圧電性基板としては、従来から水晶基板、
LiNbO3基板、LiTaO3基板が知られている。本発明者等は
さらに、リチウムテトラボレートの特殊なカットにおい
てもNSPUDT特性が現れることを確認した。特に、このリ
チウムテトラボレート基板は、従来のナチュラル単相形
一方向性変換器特性を有する基板に比べて、電気機械結
合係数K2が大きいこと、零遅延時間温度係数が存在する
こと、パワーフロー角が零であることなどの理由のた
め、理想的な弾性表面波デバイスを得られるものであ
る。
て、圧電性基板自体の異方性によって電極エッジ間隔や
電極幅がλ/4の通常の電極を使用するにも拘らず、一方
向特性を持たせたナチュラル単相形一方向性変換器（NS
PUDT) が提案されている。このNSPUDT動作を採用した弾
性表面波デバイスにおいては、基板自体の異方性を利用
しているが、このような異方性により一方向性(NSPUDT
特性) を示す圧電性基板としては、従来から水晶基板、
LiNbO3基板、LiTaO3基板が知られている。本発明者等は
さらに、リチウムテトラボレートの特殊なカットにおい
てもNSPUDT特性が現れることを確認した。特に、このリ
チウムテトラボレート基板は、従来のナチュラル単相形
一方向性変換器特性を有する基板に比べて、電気機械結
合係数K2が大きいこと、零遅延時間温度係数が存在する
こと、パワーフロー角が零であることなどの理由のた
め、理想的な弾性表面波デバイスを得られるものであ
る。
【０００７】しかしながら、上述したNSPUDTを用いる弾
性表面波デバイスにおいては、基板自体の異方性を利用
しているため、出力側すなわち送信側変換器および入力
側すなわち受信側変換器として順方向が互いに向かい合
った一方向性変換器が得られないことが問題となる。こ
の問題を解決するために、送信側または受信側変換器の
何れか一方の変換器に反射係数の位相が180 °異なる材
料の電極を用いて方向性を反転させる方法や、基板の表
面に溝を施し、溝の中に電極を埋め込んで方向性を反転
させる方法などが提案されている。しかしながら、通常
用いられている製造プロセスでは、このように異なる材
料の電極を形成したり埋め込み電極を形成することは基
板によっては実現不可能な上、製造プロセスや設計が複
雑になり、高価となる欠点があるとともに所望の精度を
得ることが困難となり、所望の周波数特性や位相特性が
得られないという欠点がある。
性表面波デバイスにおいては、基板自体の異方性を利用
しているため、出力側すなわち送信側変換器および入力
側すなわち受信側変換器として順方向が互いに向かい合
った一方向性変換器が得られないことが問題となる。こ
の問題を解決するために、送信側または受信側変換器の
何れか一方の変換器に反射係数の位相が180 °異なる材
料の電極を用いて方向性を反転させる方法や、基板の表
面に溝を施し、溝の中に電極を埋め込んで方向性を反転
させる方法などが提案されている。しかしながら、通常
用いられている製造プロセスでは、このように異なる材
料の電極を形成したり埋め込み電極を形成することは基
板によっては実現不可能な上、製造プロセスや設計が複
雑になり、高価となる欠点があるとともに所望の精度を
得ることが困難となり、所望の周波数特性や位相特性が
得られないという欠点がある。
【０００８】また、異方性の基板上に送信側変換器及び
受信側変換器を形成して特定の周波数帯域の信号を取り
出すトランスバーサル型の弾性表面波フィルタにおい
て、送信側変換器の電極構造と受信側変換器の電極構造
とが相異すると、これら変換器における弾性表面波の伝
播速度に速度差が生じてしまい、送信側変換器と受信側
変換器との間で中心周波数がシフトする不都合が生じて
しまう。
受信側変換器を形成して特定の周波数帯域の信号を取り
出すトランスバーサル型の弾性表面波フィルタにおい
て、送信側変換器の電極構造と受信側変換器の電極構造
とが相異すると、これら変換器における弾性表面波の伝
播速度に速度差が生じてしまい、送信側変換器と受信側
変換器との間で中心周波数がシフトする不都合が生じて
しまう。
【０００９】さらに、電極指の反射係数の大きいＮＳＰ
ＵＤＴ基板の場合、電極指による反射効果が強すぎてし
まい、変換器を構成した場合その変換特性を制御するの
が困難になる不都合も生じている。
ＵＤＴ基板の場合、電極指による反射効果が強すぎてし
まい、変換器を構成した場合その変換特性を制御するの
が困難になる不都合も生じている。
【００１０】本発明の目的は、このような従来のNSPUDT
を用いる弾性表面波トランスデューサの欠点を解消もし
くは軽減し、製造が容易で優れた周波数特性や位相特性
を有する弾性表面波デバイスを実現する弾性表面波トラ
ンスデューサ及び弾性表面波フィルタを提供しようとす
るものである。
を用いる弾性表面波トランスデューサの欠点を解消もし
くは軽減し、製造が容易で優れた周波数特性や位相特性
を有する弾性表面波デバイスを実現する弾性表面波トラ
ンスデューサ及び弾性表面波フィルタを提供しようとす
るものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による弾性表面波
変換器は、ナチュラル単相形一方向性変換器特性を有す
るようにカットされた異方性圧電性基板上に形成した励
振電極構造体と反射器構造体とを有する変換器構造体を
具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合、前記
励振電極構造体が、λのピッチで配置した複数の電極指
を有する正電極と、正電極の電極指の間に中心間距離が
λ／２となるようにすだれ状に配置した電極指を有する
負電極とを有し、前記反射器構造体が中心間距離がλ／
２のピッチで配置した複数の電極指を有し、励振電極構
造体と反射器構造体との間の距離Ｌg を、Ｌg ＝（２ｎ
＋１）λ／４（ｎは正の整数）となるように設定したこ
とを特徴とするものである。
変換器は、ナチュラル単相形一方向性変換器特性を有す
るようにカットされた異方性圧電性基板上に形成した励
振電極構造体と反射器構造体とを有する変換器構造体を
具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合、前記
励振電極構造体が、λのピッチで配置した複数の電極指
を有する正電極と、正電極の電極指の間に中心間距離が
λ／２となるようにすだれ状に配置した電極指を有する
負電極とを有し、前記反射器構造体が中心間距離がλ／
２のピッチで配置した複数の電極指を有し、励振電極構
造体と反射器構造体との間の距離Ｌg を、Ｌg ＝（２ｎ
＋１）λ／４（ｎは正の整数）となるように設定したこ
とを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】異方性を有しない通常の圧電性基板において
は、電極指での反射は電極指の入射側端縁及び出射側端
縁で生じるが、反射中心は電極指の中央位置に存在する
ものと考えることができる。これに対して、ナチュラル
単相形一方向性変換器特性を有するようにカットされた
異方性の圧電性基板においては、反射の際に±４５°の
位相回転が加えられる。この４５°の位相回転は、反射
中心が電極指の中心位置から相対的に基板のNSPUDT特性
による動作方向の正方向又は負方向にλ／８の位相シフ
トが生ずるものとなる。本発明は、このような基板の異
方性と電極による反射効果並びに反射器による反射効果
とを適切に利用して基板のNSPUDT特性による動作方向に
対して方向性が反転した一方向性変換器を実現する。す
なわち、例えば、ＳＴＸ＋２５°カットの水晶基板の場
合、反射により４５°の位相回転を受け反射中心は基板
のNSPUDT特性による動作方向の正方向にλ／８シフトす
る。従って、励振電極構造と反射器構造との間の距離
（互いに隣接する励振電極構造体の励振動作を行う電極
指と反射器構造体の電極指との間の中心間距離）を（２
ｎ＋１）λ／４（ｎは正の整数）となるように設定すれ
はば励振電極構造体から反射器構造体に向けて順方向に
沿って伝播し、反射器構造体で反射し反対方向（NSPUDT
特性の動作方向）とに向け伝播する弾性表面波は、励振
電極構造体から逆方向に励振された弾性表面波と同相に
なり互いに強め合うことになる。この結果、方向性が反
転した変換器が構成される。この際、変換器としての反
射効果は励振電極構造体の電極指による反射効果と反射
器構造体の電極指による反射効果との和になる。従っ
て、励振電極構造体と反射器構造体との間において電極
指の数を適切に調整することによりNSPUDT特性に基づく
動作方向に対して方向性が反転し又は反転しない変換器
の両方を実現することもできる。
は、電極指での反射は電極指の入射側端縁及び出射側端
縁で生じるが、反射中心は電極指の中央位置に存在する
ものと考えることができる。これに対して、ナチュラル
単相形一方向性変換器特性を有するようにカットされた
異方性の圧電性基板においては、反射の際に±４５°の
位相回転が加えられる。この４５°の位相回転は、反射
中心が電極指の中心位置から相対的に基板のNSPUDT特性
による動作方向の正方向又は負方向にλ／８の位相シフ
トが生ずるものとなる。本発明は、このような基板の異
方性と電極による反射効果並びに反射器による反射効果
とを適切に利用して基板のNSPUDT特性による動作方向に
対して方向性が反転した一方向性変換器を実現する。す
なわち、例えば、ＳＴＸ＋２５°カットの水晶基板の場
合、反射により４５°の位相回転を受け反射中心は基板
のNSPUDT特性による動作方向の正方向にλ／８シフトす
る。従って、励振電極構造と反射器構造との間の距離
（互いに隣接する励振電極構造体の励振動作を行う電極
指と反射器構造体の電極指との間の中心間距離）を（２
ｎ＋１）λ／４（ｎは正の整数）となるように設定すれ
はば励振電極構造体から反射器構造体に向けて順方向に
沿って伝播し、反射器構造体で反射し反対方向（NSPUDT
特性の動作方向）とに向け伝播する弾性表面波は、励振
電極構造体から逆方向に励振された弾性表面波と同相に
なり互いに強め合うことになる。この結果、方向性が反
転した変換器が構成される。この際、変換器としての反
射効果は励振電極構造体の電極指による反射効果と反射
器構造体の電極指による反射効果との和になる。従っ
て、励振電極構造体と反射器構造体との間において電極
指の数を適切に調整することによりNSPUDT特性に基づく
動作方向に対して方向性が反転し又は反転しない変換器
の両方を実現することもできる。
【００１３】本発明では、励振電極指構造体及び反射器
構造体の各電極指をλ／２のピッチで周期的に配列し、
反射器構造体による反射効果を適切に利用する。これに
対して同様に反射器を利用した変換器として異方性を有
しない両方向性基板上に励振電極と反射器とを配置した
変換器も既知である。しかし、この既知の変換器は、励
振電極に対して反射器をずらして配置することにより反
射波の位相をシフトさせるものであり、本発明とは本質
的に相異する。すなわち、既知の反射バンク型の変換器
は、励振電極の各電極指に対して反射器の電極指をλ／
２の周期的偏位させている。しかしながら、このような
配置構成をNSPUDT特性を有する異方性基板にそのまま適
用したので反射効果を有効に利用できず、変換器を構成
することができない。
構造体の各電極指をλ／２のピッチで周期的に配列し、
反射器構造体による反射効果を適切に利用する。これに
対して同様に反射器を利用した変換器として異方性を有
しない両方向性基板上に励振電極と反射器とを配置した
変換器も既知である。しかし、この既知の変換器は、励
振電極に対して反射器をずらして配置することにより反
射波の位相をシフトさせるものであり、本発明とは本質
的に相異する。すなわち、既知の反射バンク型の変換器
は、励振電極の各電極指に対して反射器の電極指をλ／
２の周期的偏位させている。しかしながら、このような
配置構成をNSPUDT特性を有する異方性基板にそのまま適
用したので反射効果を有効に利用できず、変換器を構成
することができない。
【００１４】また、例えば、オイラー角で表されるカッ
ト角がψ＝０°、θ＝５１°、φ＝９０°となるように
カットされたLi2B4O7 基板のように、反射により−４５
°の位相回転を受ける異方性基板の場合、基板の方位方
向と反対の方向にλ／８の位相シフトを受けるため、励
振電極構造体と反射器構造体との間の距離を（２ｎ＋
１）λ／４（ｎは正の整数）に設定すれば、励振電極構
造体によりNSPUDT特性の動作方向と反対向きに励振され
た弾性表面波と反射器構造体により反射した弾性表面波
とが互いに同相になり、同様に方向性が反転した変換器
を構成することができる。このように構成すれば、圧電
性基板上に送信側変換器及び受信側変換器を形成してト
ランスバーサル型の弾性表面波フィルタを構成する場
合、送信側変換器及び受信側変換器を共に同一の電極材
料で構成でき、製造プロセスが一層容易になる。
ト角がψ＝０°、θ＝５１°、φ＝９０°となるように
カットされたLi2B4O7 基板のように、反射により−４５
°の位相回転を受ける異方性基板の場合、基板の方位方
向と反対の方向にλ／８の位相シフトを受けるため、励
振電極構造体と反射器構造体との間の距離を（２ｎ＋
１）λ／４（ｎは正の整数）に設定すれば、励振電極構
造体によりNSPUDT特性の動作方向と反対向きに励振され
た弾性表面波と反射器構造体により反射した弾性表面波
とが互いに同相になり、同様に方向性が反転した変換器
を構成することができる。このように構成すれば、圧電
性基板上に送信側変換器及び受信側変換器を形成してト
ランスバーサル型の弾性表面波フィルタを構成する場
合、送信側変換器及び受信側変換器を共に同一の電極材
料で構成でき、製造プロセスが一層容易になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１はNSPUDT特性を有するSTX+25
°カットの水晶の基板座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、結晶軸
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との関係を示すものである。また、図２
はNSPUDT特性を有する圧電性基板として、STX+25°カッ
トの水晶又はオイラー角( ψ, θ, φ) で表されるカッ
ト角が( 0 °, 51°, 90°) となるようにカットされた
リチウムテトラボレート(Li2B4O7) を用い、その上に形
成されたλ/4の正規形の電極の構造およびその動作を説
明するための励振および反射中心を示す線図であり、こ
のような正規形電極は本発明による弾性表面波トランス
デューサとともに用いることができるものである。図２
ＡおよびＢに示すように、正電極11および負電極12はそ
れぞれλ/4の電極幅を有し、λのピッチで配列された電
極指11a および12a を有し、これらを弾性表面波の伝搬
方向に見てλ/4のエッジ間隔を置いてすだれ状に組み合
わせてあり、例えばアルミニウムで形成することができ
る。
°カットの水晶の基板座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、結晶軸
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との関係を示すものである。また、図２
はNSPUDT特性を有する圧電性基板として、STX+25°カッ
トの水晶又はオイラー角( ψ, θ, φ) で表されるカッ
ト角が( 0 °, 51°, 90°) となるようにカットされた
リチウムテトラボレート(Li2B4O7) を用い、その上に形
成されたλ/4の正規形の電極の構造およびその動作を説
明するための励振および反射中心を示す線図であり、こ
のような正規形電極は本発明による弾性表面波トランス
デューサとともに用いることができるものである。図２
ＡおよびＢに示すように、正電極11および負電極12はそ
れぞれλ/4の電極幅を有し、λのピッチで配列された電
極指11a および12a を有し、これらを弾性表面波の伝搬
方向に見てλ/4のエッジ間隔を置いてすだれ状に組み合
わせてあり、例えばアルミニウムで形成することができ
る。
【００１６】通常使用されているアルミニウムを材料と
するλ/4の正規形電極を、NSPUDT特性を有しない通常の
圧電性基板、例えばＳＴカット水晶の圧電性基板上に形
成したときの弾性表面波の励振および反射の中心位置
は、図２Ｃに示すようになる。ここで、白矢印ＸE は励
振中心を表す。また、黒矢印ＸR は電極の反射中心を示
し、反射係数をr0= ｜r0｜e -j90°と仮定する。このよ
うな正規形電極では右向きおよび左向きのいずれにおい
ても励振される弾性表面波および反射波に差異はなく、
方向性は現れない。
するλ/4の正規形電極を、NSPUDT特性を有しない通常の
圧電性基板、例えばＳＴカット水晶の圧電性基板上に形
成したときの弾性表面波の励振および反射の中心位置
は、図２Ｃに示すようになる。ここで、白矢印ＸE は励
振中心を表す。また、黒矢印ＸR は電極の反射中心を示
し、反射係数をr0= ｜r0｜e -j90°と仮定する。このよ
うな正規形電極では右向きおよび左向きのいずれにおい
ても励振される弾性表面波および反射波に差異はなく、
方向性は現れない。
【００１７】図２ＤおよびＥは単相一方向性変換器(Sin
gle-Phase Unidirectional Transducer)の動作原理を示
すものである。NSPUDT特性を有する圧電性基板としてST
X+25°カットの水晶を用いる場合には、図２Ｄに示すよ
うに、反射中心ＸR は励振中心ＸE に対して右側にλ/8
だけシフトすることになる。このように励振中心ＸE に
対して反射中心ＸR を相対的に距離ＬAB＝３λ/8、距離
ＬAC＝λ/8となるようにシフトさせることができれば、
矢印で示す右へ進む弾性表面波について考えた場合、励
振中心ＸE を位置の基準として左側の反射中心ＸR より
の反射波の伝播距離を反射位相をも考慮して求めると、
3λ/8×2 ＋λ/4＝λとなり、励振中心Ｘ E からの励振
波と同相となり、右へ進行する弾性表面波を強めること
になる。同様に、左へ進む弾性表面波について考えた場
合には、右側の反射中心ＸR よりの反射波の伝播距離を
求めると、λ/8×2 ＋λ/4＝λ/2で逆相となり、左へ進
行する弾性表面波は打ち消されることになる。したがっ
て、右向きの方向性が得られることになる。また、(0
°, θ, 90°）カット( θ=32 〜86°) のリチウムテト
ラボレート圧電性基板を用いる場合には、図２Ｅに示す
ように、水晶基板を用いる場合とは逆となり、左へ進行
する弾性表面波は強め合うことになり、したがって左向
きの方向性が得られることになる。
gle-Phase Unidirectional Transducer)の動作原理を示
すものである。NSPUDT特性を有する圧電性基板としてST
X+25°カットの水晶を用いる場合には、図２Ｄに示すよ
うに、反射中心ＸR は励振中心ＸE に対して右側にλ/8
だけシフトすることになる。このように励振中心ＸE に
対して反射中心ＸR を相対的に距離ＬAB＝３λ/8、距離
ＬAC＝λ/8となるようにシフトさせることができれば、
矢印で示す右へ進む弾性表面波について考えた場合、励
振中心ＸE を位置の基準として左側の反射中心ＸR より
の反射波の伝播距離を反射位相をも考慮して求めると、
3λ/8×2 ＋λ/4＝λとなり、励振中心Ｘ E からの励振
波と同相となり、右へ進行する弾性表面波を強めること
になる。同様に、左へ進む弾性表面波について考えた場
合には、右側の反射中心ＸR よりの反射波の伝播距離を
求めると、λ/8×2 ＋λ/4＝λ/2で逆相となり、左へ進
行する弾性表面波は打ち消されることになる。したがっ
て、右向きの方向性が得られることになる。また、(0
°, θ, 90°）カット( θ=32 〜86°) のリチウムテト
ラボレート圧電性基板を用いる場合には、図２Ｅに示す
ように、水晶基板を用いる場合とは逆となり、左へ進行
する弾性表面波は強め合うことになり、したがって左向
きの方向性が得られることになる。
【００１８】図３は上述したNSPUDT特性を有するＳＴＸ
＋２５°カット水晶基板上にλ/4の正規形電極を設けた
場合の変換損失特性を示すグラフであり、横軸の周波数
は弾性表面波トランスデューサの中心周波数で規格化し
てある。正電極11の電極指11aと、負電極12の電極指12a
との重なり部分の長さとして定義される開口長を250λ
とし、一組の正電極指11a および負電極指12a より成る
対を250 対設けた場合の変換損失を、５０対のスプリッ
ト電極をモニタ電極としてシミュレーションにより求め
た理論値を示すものである。図４は上述したNSPUDT特性
を有するリチウムテトラボレート圧電性基板を用いた場
合の変換損失特性を示すものであり、開口長を200 λと
し、対数を50対としてシミュレーションして求めた理論
値である。
＋２５°カット水晶基板上にλ/4の正規形電極を設けた
場合の変換損失特性を示すグラフであり、横軸の周波数
は弾性表面波トランスデューサの中心周波数で規格化し
てある。正電極11の電極指11aと、負電極12の電極指12a
との重なり部分の長さとして定義される開口長を250λ
とし、一組の正電極指11a および負電極指12a より成る
対を250 対設けた場合の変換損失を、５０対のスプリッ
ト電極をモニタ電極としてシミュレーションにより求め
た理論値を示すものである。図４は上述したNSPUDT特性
を有するリチウムテトラボレート圧電性基板を用いた場
合の変換損失特性を示すものであり、開口長を200 λと
し、対数を50対としてシミュレーションして求めた理論
値である。
【００１９】このようにNSPUDT特性を有する基板を用い
る場合には、正規形電極を設けることによって一方向性
が得られることがわかる。一般にＳＡＷフィルタなどの
トランスバーサル型の弾性表面波デバイスを構成する場
合、送信側変換器の順方向と受信側変換器の順方向を互
いに対向させる必要があるため、NSPUDT特性による方向
性の向きを反転させる弾性表面波トランスデューサが必
要となる。この場合、複数回の微細加工によりアルミニ
ウムと金などの電極材料を組み合わせることによって互
いに逆向きの方向性を有する弾性表面波トランスデュー
サを得ることができるが、プロセスが複雑になり、パタ
ーン合わせが必要になるため歩留りが悪くなり、したが
って高価となる欠点がある。また、基板によっては金と
アルミニウムの反射係数の符号が同じで、この方法が使
えない場合もある。一般に、基板上の電極１本当たりの
反射係数は、基板材料、電極材料、電極の電気的条件、
膜厚および巾で変化することが知られており、例えば、
昭和60年３月の「日本音響学会講演論文集」の第645 〜
646 頁に記載されている。本発明はこの点に着目してNS
PUDT特性を有する圧電性基板と共に用いられる変換器及
びフィルタを提供しようとするものである。
る場合には、正規形電極を設けることによって一方向性
が得られることがわかる。一般にＳＡＷフィルタなどの
トランスバーサル型の弾性表面波デバイスを構成する場
合、送信側変換器の順方向と受信側変換器の順方向を互
いに対向させる必要があるため、NSPUDT特性による方向
性の向きを反転させる弾性表面波トランスデューサが必
要となる。この場合、複数回の微細加工によりアルミニ
ウムと金などの電極材料を組み合わせることによって互
いに逆向きの方向性を有する弾性表面波トランスデュー
サを得ることができるが、プロセスが複雑になり、パタ
ーン合わせが必要になるため歩留りが悪くなり、したが
って高価となる欠点がある。また、基板によっては金と
アルミニウムの反射係数の符号が同じで、この方法が使
えない場合もある。一般に、基板上の電極１本当たりの
反射係数は、基板材料、電極材料、電極の電気的条件、
膜厚および巾で変化することが知られており、例えば、
昭和60年３月の「日本音響学会講演論文集」の第645 〜
646 頁に記載されている。本発明はこの点に着目してNS
PUDT特性を有する圧電性基板と共に用いられる変換器及
びフィルタを提供しようとするものである。
【００２０】図５は本発明による弾性表面波変換器の第
１実施例の電極構造及び動作を示す線図である。本例で
は、NSPUDT特性を有する基板としてＳＴＸ＋２５°カッ
トの水晶基板を用いる。本例の変換器は励振電極構造体
と反射器構造体とを有する変換器構造体を弾性表面波の
NSPUDT特性による動作方向に沿って複数対配列した構造
とする。尚、図面を明瞭にするため、図面上２対の変換
器構造体の部分だけを示す。尚、矢印＋Ｘは、基板の座
標を示す。また、異方性基板上にλ／４の正規型電極を
形成した場合に大部分のエネルギが励振される基板固有
のNSPUDT特性による動作方向を矢印Ｙで示す。第１の変
換器構造体１は励振電極構造体２１及び反射器構造体２
２を具える。第１の励振電極構造体２１は、基本弾性表
面波の波長をλとした場合、λの中心間を以て配置した
２本の電極指２３ａ及び２３ｂを有する正電極２３と、
正電極の電極指間に配置した電極指２４ａを有する負電
極２４とを有する。一般には、正負合計本数が２ｍ＋１
本（ｍは正の整数）であるが本例では３本とする。正電
極の電極指と負電極の電極指との間の距離はλ／２とす
る。これら電極指の弾性表面波のNSPUDT特性による動作
方向方向の幅はλ／４に設定する。反射器構造体２２は
弾性表面波の伝播方向に沿って２ｍ’本（ｍ’は正の整
数）、本例の場合１２本の電極指をλ／２のピッチで周
期的に配列した電極構造を有し、これら電極指の幅もλ
／４に設定する。
１実施例の電極構造及び動作を示す線図である。本例で
は、NSPUDT特性を有する基板としてＳＴＸ＋２５°カッ
トの水晶基板を用いる。本例の変換器は励振電極構造体
と反射器構造体とを有する変換器構造体を弾性表面波の
NSPUDT特性による動作方向に沿って複数対配列した構造
とする。尚、図面を明瞭にするため、図面上２対の変換
器構造体の部分だけを示す。尚、矢印＋Ｘは、基板の座
標を示す。また、異方性基板上にλ／４の正規型電極を
形成した場合に大部分のエネルギが励振される基板固有
のNSPUDT特性による動作方向を矢印Ｙで示す。第１の変
換器構造体１は励振電極構造体２１及び反射器構造体２
２を具える。第１の励振電極構造体２１は、基本弾性表
面波の波長をλとした場合、λの中心間を以て配置した
２本の電極指２３ａ及び２３ｂを有する正電極２３と、
正電極の電極指間に配置した電極指２４ａを有する負電
極２４とを有する。一般には、正負合計本数が２ｍ＋１
本（ｍは正の整数）であるが本例では３本とする。正電
極の電極指と負電極の電極指との間の距離はλ／２とす
る。これら電極指の弾性表面波のNSPUDT特性による動作
方向方向の幅はλ／４に設定する。反射器構造体２２は
弾性表面波の伝播方向に沿って２ｍ’本（ｍ’は正の整
数）、本例の場合１２本の電極指をλ／２のピッチで周
期的に配列した電極構造を有し、これら電極指の幅もλ
／４に設定する。
【００２１】同様に、第２の変換器構造体３０も励振電
極構造体３１と反射器構造体３２を有する。励振電極構
造体３１も同様にλの中心間距離で配置した２本の電極
指３３ａ及び３３ｂを有する正電極３３と、正電極の電
極指間にλ／２の中心間距離で配置した電極指３４ａを
有する負電極３４とを具える。励振電極構造体２１と同
様に、一般には、正負合計本数が２ｍ＋１であるが本例
では３本とする。反射器構造体３２も同様にλのピッチ
で周期的に配列した１２本の電極指（図面上２本だけを
示す）を有する。これら電極指の幅もλ／４とする。各
変換器構造体２０及び３０の励振構造体の正電極２３及
び３３は第１のバスバー３５により相互接続し、負電極
２４及び３４は第２のバスバー３６により相互接続す
る。
極構造体３１と反射器構造体３２を有する。励振電極構
造体３１も同様にλの中心間距離で配置した２本の電極
指３３ａ及び３３ｂを有する正電極３３と、正電極の電
極指間にλ／２の中心間距離で配置した電極指３４ａを
有する負電極３４とを具える。励振電極構造体２１と同
様に、一般には、正負合計本数が２ｍ＋１であるが本例
では３本とする。反射器構造体３２も同様にλのピッチ
で周期的に配列した１２本の電極指（図面上２本だけを
示す）を有する。これら電極指の幅もλ／４とする。各
変換器構造体２０及び３０の励振構造体の正電極２３及
び３３は第１のバスバー３５により相互接続し、負電極
２４及び３４は第２のバスバー３６により相互接続す
る。
【００２２】本例では、各励振電極構造体と反射器構造
体との間の距離（電極指２３ｂと２２ａとの間の距離、
並びに電極指３３ｂと３２ａとの間の距離）は（２ｎ＋
１）λ／４（本例の場合３λ／４）に設定する。また、
第１の変換器構造体２０と第２の変換器構造体３０との
間の距離（反射器構造体２２の弾性表面波の伝播方向の
最後の電極２２ｂとこれと隣接する第２の変換器構造体
３０の正電極の電極指３３ａとの間の距離）も（２ｍ＋
１）λ／４（本例の場合３λ／４）に設定する。従っ
て、第１の変換器構造体２０の励振電極構造体と第２の
変換器構造体３０の励振構造体との間の距離は８λとな
り互いに同相で励振動作が行われる。これらの電極は全
てアルミニウムで構成されており、図５Ｂに示すように
同一の膜厚を有している。
体との間の距離（電極指２３ｂと２２ａとの間の距離、
並びに電極指３３ｂと３２ａとの間の距離）は（２ｎ＋
１）λ／４（本例の場合３λ／４）に設定する。また、
第１の変換器構造体２０と第２の変換器構造体３０との
間の距離（反射器構造体２２の弾性表面波の伝播方向の
最後の電極２２ｂとこれと隣接する第２の変換器構造体
３０の正電極の電極指３３ａとの間の距離）も（２ｍ＋
１）λ／４（本例の場合３λ／４）に設定する。従っ
て、第１の変換器構造体２０の励振電極構造体と第２の
変換器構造体３０の励振構造体との間の距離は８λとな
り互いに同相で励振動作が行われる。これらの電極は全
てアルミニウムで構成されており、図５Ｂに示すように
同一の膜厚を有している。
【００２３】図５Ｃはこのような電極構造を、NSPUDT特
性を持たない圧電性基板上に形成した場合の励振中心お
よび反射中心を示すものであり、図５ＤはＳＴＸ＋２５
°カット水晶基板のようにNSPUDT特性として反射波が＋
４５°の位相回転を受ける異方性圧電性基板上に形成し
たときの励振中心および反射中心を示すものである。図
５Ｃに示すように、異方性を有しない圧電性基板の場
合、励振中心と反射中心とは一致しており、励振電極構
造体の励振中心と反射器構造体の反射中心との間に位相
シフトは生じない。これに対して、図５Ｄに示すよう
に、本例のNSPUDT特性の基板は電極指による反射により
＋４５°の位相回転を受けるため、各電極指の反射中心
は基板のNSPUDT特性による動作方向の正方向にλ／８を
シフトする。
性を持たない圧電性基板上に形成した場合の励振中心お
よび反射中心を示すものであり、図５ＤはＳＴＸ＋２５
°カット水晶基板のようにNSPUDT特性として反射波が＋
４５°の位相回転を受ける異方性圧電性基板上に形成し
たときの励振中心および反射中心を示すものである。図
５Ｃに示すように、異方性を有しない圧電性基板の場
合、励振中心と反射中心とは一致しており、励振電極構
造体の励振中心と反射器構造体の反射中心との間に位相
シフトは生じない。これに対して、図５Ｄに示すよう
に、本例のNSPUDT特性の基板は電極指による反射により
＋４５°の位相回転を受けるため、各電極指の反射中心
は基板のNSPUDT特性による動作方向の正方向にλ／８を
シフトする。
【００２４】第１の変換器構造体の正電極の電極指２３
ｂでNSPUDT特性による動作方向方向（図面の右方向）に
励振され、反射器構造体により反射され再び電極指２３
ｂに戻る弾性表面波の位相について検討する。電極指２
３ｂの励振中心と電極指２２ａの反射中心との間の距離
は（３λ／４＋λ／８）となる。従って、電極指２３ｂ
で励振され電極指２２ａで反射し電極指２３ａに戻るま
での時間を位相で表わすと、λ／４の反射による位相シ
フトを考慮すると、２×（３λ／４＋λ／８）＋λ／４
＝２λとなり、電極指２３ｂによりNSPUDT特性による動
作方向＋Ｘ方向と反対の方向に励振された弾性表面波と
同相になり、互いに強め合うことになる。また、反射器
構造体２２の電極指２２ａと残りの電極指との間にはλ
／２の整数倍の距離が設定されているから、励振電極の
電極指と反射器構造体の全ての電極指との間において同
相関係が維持される。同様に、励振電極構造体の他の電
極指２３ａ及び２４ａについても同様である。また、次
段の変換器構造体３０も同様に図面の左向きの弾性表面
波が強め合うことになる。一方、第１の変換器構造体２
０の励振電極構造体の電極指２４ａの反射中心と２４ｂ
の励振中心間距離は（λ／２−λ／８）で２４ａによる
反射波が２３ａへ戻る時間位相は（λ／２−λ／８）×
２＋λ／４となり右へ進む励振波と同相となる。中心間
距離がλ／２であることから、他の励振電極についても
同相である。電極指１本あたりの反射係数が同じなので
励振電極指数ＮE 、反射電極指数ＮR としてＮE ＜ＮR
とすることにより、＋Ｘ方向の負の向きに進む反射波が
残ることとなる。この結果、全ての変換器構造体につい
て図面の左向きの順方向が得られ、従って変換器の順方
向が基板のNSPUDT特性に基づく動作方向に対して反転し
た変換器が構成される。従って、励振電極構造体と反射
器構造体により方向性が反転した変換器が構成される。
ｂでNSPUDT特性による動作方向方向（図面の右方向）に
励振され、反射器構造体により反射され再び電極指２３
ｂに戻る弾性表面波の位相について検討する。電極指２
３ｂの励振中心と電極指２２ａの反射中心との間の距離
は（３λ／４＋λ／８）となる。従って、電極指２３ｂ
で励振され電極指２２ａで反射し電極指２３ａに戻るま
での時間を位相で表わすと、λ／４の反射による位相シ
フトを考慮すると、２×（３λ／４＋λ／８）＋λ／４
＝２λとなり、電極指２３ｂによりNSPUDT特性による動
作方向＋Ｘ方向と反対の方向に励振された弾性表面波と
同相になり、互いに強め合うことになる。また、反射器
構造体２２の電極指２２ａと残りの電極指との間にはλ
／２の整数倍の距離が設定されているから、励振電極の
電極指と反射器構造体の全ての電極指との間において同
相関係が維持される。同様に、励振電極構造体の他の電
極指２３ａ及び２４ａについても同様である。また、次
段の変換器構造体３０も同様に図面の左向きの弾性表面
波が強め合うことになる。一方、第１の変換器構造体２
０の励振電極構造体の電極指２４ａの反射中心と２４ｂ
の励振中心間距離は（λ／２−λ／８）で２４ａによる
反射波が２３ａへ戻る時間位相は（λ／２−λ／８）×
２＋λ／４となり右へ進む励振波と同相となる。中心間
距離がλ／２であることから、他の励振電極についても
同相である。電極指１本あたりの反射係数が同じなので
励振電極指数ＮE 、反射電極指数ＮR としてＮE ＜ＮR
とすることにより、＋Ｘ方向の負の向きに進む反射波が
残ることとなる。この結果、全ての変換器構造体につい
て図面の左向きの順方向が得られ、従って変換器の順方
向が基板のNSPUDT特性に基づく動作方向に対して反転し
た変換器が構成される。従って、励振電極構造体と反射
器構造体により方向性が反転した変換器が構成される。
【００２５】図５Ｅは異方性圧電性基板としてLi2B4O7
（０°，５１°，９０°）カット基板を用いた場合の励
振中心及び反射中心を示す。Li2B4O7 （０°，５１°，
９０°）カット基板は、反射波に対して−４５°の位相
回転が加わるためＳＴＸ＋２５°カット水晶基板とは逆
に反射が図面の左側へλ／８シフトするため、＋Ｘ方向
が変換器としての順方向となる。尚、このLi2B4O7 （０
°，５１°，９０°）カット基板のNSPUDT特性による動
作方向は図面の左向きが正方向となるため、ＳＴＸ−２
５°カット水晶基板と同様に基板のNSPUDT動作方向に対
して方向性が反転した変換器が実現される。
（０°，５１°，９０°）カット基板を用いた場合の励
振中心及び反射中心を示す。Li2B4O7 （０°，５１°，
９０°）カット基板は、反射波に対して−４５°の位相
回転が加わるためＳＴＸ＋２５°カット水晶基板とは逆
に反射が図面の左側へλ／８シフトするため、＋Ｘ方向
が変換器としての順方向となる。尚、このLi2B4O7 （０
°，５１°，９０°）カット基板のNSPUDT特性による動
作方向は図面の左向きが正方向となるため、ＳＴＸ−２
５°カット水晶基板と同様に基板のNSPUDT動作方向に対
して方向性が反転した変換器が実現される。
【００２６】図６は本発明による弾性表面波変換器の第
２実施例を示す。本例の変換器は図５に示す電極構造と
基本的に同一であり、各励振電極構造体及び反射器構造
体の電極指の数だけを相異させてある。電極指による反
射効果は、励振電極及び反射器電極共に同一であると考
えることができ、また各電極指はλ／２の間隔で形成さ
れているから、電極指による反射効果は各電極指につい
て加算したものと等価である。そして、励振電極構造体
の電極指による反射効果は、NSPUDT特性による動作方向
に励振された弾性表面波に対しては強め合い、動作方向
と反対の負方向に励振された弾性表面波に対しては弱め
合うように作用する。図５に示す変換器は、励振電極構
造体の電極指の本数が３本であり、反射器構造体の電極
指の本数が１２本である。この場合、反射器の電極指の
数が励振電極の電極指の数よりも多いため、反射器構造
体の電極指による反射効果が相対的に優勢になり、反射
器構造体の反射効果が顕著に表われる。この結果、NSPU
DT特性による動作方向に対して反転した方向性を有する
変換器が得られる。
２実施例を示す。本例の変換器は図５に示す電極構造と
基本的に同一であり、各励振電極構造体及び反射器構造
体の電極指の数だけを相異させてある。電極指による反
射効果は、励振電極及び反射器電極共に同一であると考
えることができ、また各電極指はλ／２の間隔で形成さ
れているから、電極指による反射効果は各電極指につい
て加算したものと等価である。そして、励振電極構造体
の電極指による反射効果は、NSPUDT特性による動作方向
に励振された弾性表面波に対しては強め合い、動作方向
と反対の負方向に励振された弾性表面波に対しては弱め
合うように作用する。図５に示す変換器は、励振電極構
造体の電極指の本数が３本であり、反射器構造体の電極
指の本数が１２本である。この場合、反射器の電極指の
数が励振電極の電極指の数よりも多いため、反射器構造
体の電極指による反射効果が相対的に優勢になり、反射
器構造体の反射効果が顕著に表われる。この結果、NSPU
DT特性による動作方向に対して反転した方向性を有する
変換器が得られる。
【００２７】これに対して、図６に示す変換器の場合、
励振電極構造の電極指の数は５本であり、反射器構造体
の電極指の数は４本である。従って、励振電極構造体の
各電極指の反射効果が優勢になり、NSPUDT特性に基づく
動作方向に大部分のエネルギーを励振することになる。
この結果ＳＴＸ＋２５°カット水晶基板及びLi2B4O
7 （０°，５１°，９０°）カット基板共に順方向が基
板のNSPUDT特性による動作方向となり、すなわち方向性
が反転しない変換器が得られる。この結果より明らかな
ように、本発明による変換器は電極構造が基本的に同一
で電極指の数を相対的に変えるだけで方向性が反転し又
は反転しない変換器を実現することができる。尚、Li2B
4O7 （０°，５１°，９０°）カット基板のように反射
係数の大きな異方性基板の場合電極指による反射指によ
る反射効果が極めて強いため、電極指の数がわずかに相
異するだけでも変換器の順方向を変えることができる。
励振電極構造の電極指の数は５本であり、反射器構造体
の電極指の数は４本である。従って、励振電極構造体の
各電極指の反射効果が優勢になり、NSPUDT特性に基づく
動作方向に大部分のエネルギーを励振することになる。
この結果ＳＴＸ＋２５°カット水晶基板及びLi2B4O
7 （０°，５１°，９０°）カット基板共に順方向が基
板のNSPUDT特性による動作方向となり、すなわち方向性
が反転しない変換器が得られる。この結果より明らかな
ように、本発明による変換器は電極構造が基本的に同一
で電極指の数を相対的に変えるだけで方向性が反転し又
は反転しない変換器を実現することができる。尚、Li2B
4O7 （０°，５１°，９０°）カット基板のように反射
係数の大きな異方性基板の場合電極指による反射指によ
る反射効果が極めて強いため、電極指の数がわずかに相
異するだけでも変換器の順方向を変えることができる。
【００２８】図７は本発明による弾性表面波変換器の第
３実施例を示す線図である。本例では、前述した実施例
と同様に異方性圧電性基板としてＳＴＸ＋２５°カット
水晶基板のように反射波が＋４５°の位相回転を受ける
基板及びLi2B4O7のように−４５°の位相回転を受ける
基板の両方を用いることができる。本例の変換器の電極
構造は図５に示す第１実施例の変換器と基本的に同一で
ある。このため、図５で用いた部材と同一の部材には同
一符号を付すことにする。本例では、励振電極構造体２
１と反射器構造体２２との間の距離Ｌg （互いに隣接す
る電極指２３ｂと２２ｂとの間の中心間距離）をｎλ／
２（本例の場合λ／２）に設定し、前段の変換器構造体
２０と後段の変換器構造体３０との間の距離（互いに隣
接する電極指２２ｂと３３ａとの間の中心間距離）も同
様にｎλ／２（本例の場合λ／２）に設定する。これ以
外は図５に示す変換器と同一の構造である。ここで、図
７ＣはNSPUDT特性を有しない両方向性基板を用いた場合
の各電極指の励振中心と反射中心を示し、図７Ｄは反射
波が＋４５°の位相回転を受ける異方性基板（例えばＳ
ＴＸ＋２５°カット水晶基板）における各電極油微の励
振中心と反射中心を示し、図７Ｅは反射波が−４５°の
位相回転を受ける異方性基板（例えば、Li2B4O7 （Li2B
4O7 カット基板）の励振中心と反射中心を示す。
３実施例を示す線図である。本例では、前述した実施例
と同様に異方性圧電性基板としてＳＴＸ＋２５°カット
水晶基板のように反射波が＋４５°の位相回転を受ける
基板及びLi2B4O7のように−４５°の位相回転を受ける
基板の両方を用いることができる。本例の変換器の電極
構造は図５に示す第１実施例の変換器と基本的に同一で
ある。このため、図５で用いた部材と同一の部材には同
一符号を付すことにする。本例では、励振電極構造体２
１と反射器構造体２２との間の距離Ｌg （互いに隣接す
る電極指２３ｂと２２ｂとの間の中心間距離）をｎλ／
２（本例の場合λ／２）に設定し、前段の変換器構造体
２０と後段の変換器構造体３０との間の距離（互いに隣
接する電極指２２ｂと３３ａとの間の中心間距離）も同
様にｎλ／２（本例の場合λ／２）に設定する。これ以
外は図５に示す変換器と同一の構造である。ここで、図
７ＣはNSPUDT特性を有しない両方向性基板を用いた場合
の各電極指の励振中心と反射中心を示し、図７Ｄは反射
波が＋４５°の位相回転を受ける異方性基板（例えばＳ
ＴＸ＋２５°カット水晶基板）における各電極油微の励
振中心と反射中心を示し、図７Ｅは反射波が−４５°の
位相回転を受ける異方性基板（例えば、Li2B4O7 （Li2B
4O7 カット基板）の励振中心と反射中心を示す。
【００２９】図７Ｄに示す異方性基板の場合、反射器構
造２２により図面の左側に向けて（基板の動作方向と反
対の方向）反射された反射波は励振構造体２１により図
面の左側に向けて励振された弾性表面波に対して位相が
反転しているため、左側に向けて励振された弾性表面波
は相殺されることになる。一方、励振構造体３１から左
側に向けて励振され反射器構造体２２により右側に向け
て（基板の座右さ方向）に反射した反射波は励振構造体
３１から右側に向けて励振された弾性表面波と同相にな
る。この結果、順方向が基板のNSPUDT特性による動作方
向の正方向に向く変換器が構成される。
造２２により図面の左側に向けて（基板の動作方向と反
対の方向）反射された反射波は励振構造体２１により図
面の左側に向けて励振された弾性表面波に対して位相が
反転しているため、左側に向けて励振された弾性表面波
は相殺されることになる。一方、励振構造体３１から左
側に向けて励振され反射器構造体２２により右側に向け
て（基板の座右さ方向）に反射した反射波は励振構造体
３１から右側に向けて励振された弾性表面波と同相にな
る。この結果、順方向が基板のNSPUDT特性による動作方
向の正方向に向く変換器が構成される。
【００３０】図７Ｅに示す異方性基板の場合も同様に、
上述した反射効果が得られ、順方向が基板のNSPUDT特性
による動作方向の正方向に向く変換器が得られる。この
ように、本発明による電極構造の変換では、励振構造と
反射器構造との間の距離を適切に設定するだけでNSPUDT
特性に基づく動作方向に対して方向が反転し及び反転し
ない変換器を実現することができる。この結果、トラン
スバーサル型のフィルタ用の送信側及び受信側変換器と
して、基本的に同一の電極構造体を用いることができる
極めて有益な作用効果が達成される。
上述した反射効果が得られ、順方向が基板のNSPUDT特性
による動作方向の正方向に向く変換器が得られる。この
ように、本発明による電極構造の変換では、励振構造と
反射器構造との間の距離を適切に設定するだけでNSPUDT
特性に基づく動作方向に対して方向が反転し及び反転し
ない変換器を実現することができる。この結果、トラン
スバーサル型のフィルタ用の送信側及び受信側変換器と
して、基本的に同一の電極構造体を用いることができる
極めて有益な作用効果が達成される。
【００３１】次に、上記変換器についての方向性の確認
について説明する。図８に示す構造の素子を設け、方向
性を確認した。ＳＴＸ＋２５°カット水晶基板上に図５
に示す変換器構造体を形成し、この変換器の両側に方向
性を有しないλ／８のスプリット電極を配置し、方向性
を有しない電極により観測される周波数特性をモード結
合理論により計算した。条件は以下の通りである。 変換器構造体の繰り返し数 １０グループ 反射器の電極指本数 ３８本 励振電極の対数 ５対 励振構造体と反射器構造体との間の距離 ３λ／４ アルミ膜厚 ０．０２λ モニタ電極の対数 ５０対 シミュレーションの結果を図９に示す。図９から明らか
なように−Ｘ方向が順方向となっており、図３の場合と
は方向性が反転していることが確認された。この結果よ
り明らかなように、図５に示す変換器は、NSPUDT特性を
有する異方性基板を用いたトランスバーサル型フィルタ
において、送信側あるいは受信側変換器として有効に利
用することができる。
について説明する。図８に示す構造の素子を設け、方向
性を確認した。ＳＴＸ＋２５°カット水晶基板上に図５
に示す変換器構造体を形成し、この変換器の両側に方向
性を有しないλ／８のスプリット電極を配置し、方向性
を有しない電極により観測される周波数特性をモード結
合理論により計算した。条件は以下の通りである。 変換器構造体の繰り返し数 １０グループ 反射器の電極指本数 ３８本 励振電極の対数 ５対 励振構造体と反射器構造体との間の距離 ３λ／４ アルミ膜厚 ０．０２λ モニタ電極の対数 ５０対 シミュレーションの結果を図９に示す。図９から明らか
なように−Ｘ方向が順方向となっており、図３の場合と
は方向性が反転していることが確認された。この結果よ
り明らかなように、図５に示す変換器は、NSPUDT特性を
有する異方性基板を用いたトランスバーサル型フィルタ
において、送信側あるいは受信側変換器として有効に利
用することができる。
【００３２】次に、図10に示す構造の素子を設け、図7
に示す電極構造の変換器の方向性と確認した。この結果
を図１１に示す。図１１から明らかなように、順方向が
NSPUDT特性による動作方向に対してその正方向に向く特
性が得られることが確認された。従って、図７に示す変
換器をNSPUDT特性を有する異方性基板上に形成すること
により、トランスバーサル型のフィルタの送信側あるい
は受信側変換器として利用することができる。
に示す電極構造の変換器の方向性と確認した。この結果
を図１１に示す。図１１から明らかなように、順方向が
NSPUDT特性による動作方向に対してその正方向に向く特
性が得られることが確認された。従って、図７に示す変
換器をNSPUDT特性を有する異方性基板上に形成すること
により、トランスバーサル型のフィルタの送信側あるい
は受信側変換器として利用することができる。
【００３３】次に、本発明によるトランスバーサル型弾
性表面波フィルタについて説明する。図１２は本発明に
よる弾性表面波フィルタの第１実施例を示す。本例で
は、NSPUDT特性を有する基板としてＳＴＸ＋２５°カッ
トの水晶基板を用い、送信側変換器４０として図１に示
す電極指の場合画λ／４の正規型電極を用い、受信側変
換器４１として図５に示す方向性が反転した変換器を用
いる。このように構成すれば、同一の電極材料を用いて
送信側及び受信側変換器を形成することができる。尚、
Li2B4O7 （０°，５１°，９０°）カット基板を用いる
場合＋Ｘ方向を反転させた基板を用いればよい。
性表面波フィルタについて説明する。図１２は本発明に
よる弾性表面波フィルタの第１実施例を示す。本例で
は、NSPUDT特性を有する基板としてＳＴＸ＋２５°カッ
トの水晶基板を用い、送信側変換器４０として図１に示
す電極指の場合画λ／４の正規型電極を用い、受信側変
換器４１として図５に示す方向性が反転した変換器を用
いる。このように構成すれば、同一の電極材料を用いて
送信側及び受信側変換器を形成することができる。尚、
Li2B4O7 （０°，５１°，９０°）カット基板を用いる
場合＋Ｘ方向を反転させた基板を用いればよい。
【００３４】次に、上記図１２に示す弾性表面波フィル
タの変換特性のシミュレーションの結果について説明す
る。 （受信側変換器） 励振電極構造体の対数 ７対 反射器の電極指本数 ３４本 変換器構造体の繰り返し数 １６対 （送信側変換器） λ／４正規電極 電極対数 １１２対 このシミュレーション結果を図１３に示す。図１３から
明らかなように、挿入損失が１ｄＢ程度と極めて低損失
な特性が得られることが確認された。
タの変換特性のシミュレーションの結果について説明す
る。 （受信側変換器） 励振電極構造体の対数 ７対 反射器の電極指本数 ３４本 変換器構造体の繰り返し数 １６対 （送信側変換器） λ／４正規電極 電極対数 １１２対 このシミュレーション結果を図１３に示す。図１３から
明らかなように、挿入損失が１ｄＢ程度と極めて低損失
な特性が得られることが確認された。
【００３５】図１４は本発明による弾性表面波フィルタ
の第２実施例を示す線図である。本例では、NSPUDT基板
としてＳＴＸ＋２５°カット水晶基板を用い、送信側変
換器４０として図７に示す電極構造の変換器を用い、受
信側変換器として図５に示す受信側変換器を用いる。こ
の電極構造のフィルタにおいても極めて低損失の変換特
性を有するフィルタを実現することができる。尚、基板
としてLi2B4O7 （０°，５１°，９０°）カット基板に
ついても同様である。
の第２実施例を示す線図である。本例では、NSPUDT基板
としてＳＴＸ＋２５°カット水晶基板を用い、送信側変
換器４０として図７に示す電極構造の変換器を用い、受
信側変換器として図５に示す受信側変換器を用いる。こ
の電極構造のフィルタにおいても極めて低損失の変換特
性を有するフィルタを実現することができる。尚、基板
としてLi2B4O7 （０°，５１°，９０°）カット基板に
ついても同様である。
【００３６】図１５は本発明による弾性表面波フィルタ
の第３実施例を示す線図である。本例では、異方性電圧
性基板として反射波が−４５°の位相回転を受けるLi2B
4O7 を用いる。送信側変換器６０として図６に示す方向
反転しない変換器を用い、受信側変換器６１として図５
に示す方向反転した変換器を用いる。これら送信側及び
受信側変換器は共に基本的に同一の電極構造体を有し、
励振電極構造体の電極指の数と反射器構造体の電極指の
数とが送信側と受信側とで相異するにすぎない。従っ
て、送信側変換器及び受信側変換器の各電極指を同一の
配列ピッチで形成することができるので、製造精度を一
層向上させることができる。
の第３実施例を示す線図である。本例では、異方性電圧
性基板として反射波が−４５°の位相回転を受けるLi2B
4O7 を用いる。送信側変換器６０として図６に示す方向
反転しない変換器を用い、受信側変換器６１として図５
に示す方向反転した変換器を用いる。これら送信側及び
受信側変換器は共に基本的に同一の電極構造体を有し、
励振電極構造体の電極指の数と反射器構造体の電極指の
数とが送信側と受信側とで相異するにすぎない。従っ
て、送信側変換器及び受信側変換器の各電極指を同一の
配列ピッチで形成することができるので、製造精度を一
層向上させることができる。
【００３７】図１６は本発明による弾性表面波変換器の
変形例を示す線図である。本例では、図５に示す変換器
において励振電極の電極指を間引いて重み付けを行う例
を示す。間引法により重み付けを行なう方法は有用な方
法である。しかしながら、電極指を間引いた場合、その
部分において局部的な音速変化が生じたり或いはバルク
波が発生ししまいイ、スプリアスの原因になってしま
う。このためめ、図１６に示すように、励振構造体の端
部に励振動作を行わないダミー電極７０，７１，７２を
設けることにより間引効果による不都合を解消する。こ
のように構成することにより、変換器全体に亘って線幅
がλ／４の電極指をλ／４の間隔で周期的に配列でき、
製造精度が向上すると共にノイズの低減も図ることがで
きる。
変形例を示す線図である。本例では、図５に示す変換器
において励振電極の電極指を間引いて重み付けを行う例
を示す。間引法により重み付けを行なう方法は有用な方
法である。しかしながら、電極指を間引いた場合、その
部分において局部的な音速変化が生じたり或いはバルク
波が発生ししまいイ、スプリアスの原因になってしま
う。このためめ、図１６に示すように、励振構造体の端
部に励振動作を行わないダミー電極７０，７１，７２を
設けることにより間引効果による不都合を解消する。こ
のように構成することにより、変換器全体に亘って線幅
がλ／４の電極指をλ／４の間隔で周期的に配列でき、
製造精度が向上すると共にノイズの低減も図ることがで
きる。
【００３８】図１７及び図１８は本発明による変換器の
変形例を示す線図である。NSPUDT基板において、励振電
極より励振され弾性表面波は回折を無視すれば波面を励
振時のまま保ちつつ伝播方向（＋Ｘ方向）に対して偏っ
て伝播する特性（パワーフロー角）を持つものがある。
ビームステアリング角が０でない場合、図２，５，６及
び７の電極構造では励振された弾性表面波の波面すべて
が励振部をつうかしないため効率が低下する。また、波
面の偏りにより電極よりの反射波が励振波に一部有効に
重ならないため、伝播方向に垂直に方向性の分布が発生
する。特に、送受信変換を対向させた図１２，１４及び
１５に示すフィルタ構成におていは効率よく弾性表面波
を効率良く受信できない。特に伝播方向に長いフィルタ
等では効率低下は著しい。ＳＴＸ＋２５°カット水晶基
板において、ビームステアリング角は5.4 °である。図
１７，１８はＳＴＸ＋２５°カット水晶基板のビームス
テアリング角に合わせて電極を伝播軸に垂直方向に平行
移動し配置したものである。
変形例を示す線図である。NSPUDT基板において、励振電
極より励振され弾性表面波は回折を無視すれば波面を励
振時のまま保ちつつ伝播方向（＋Ｘ方向）に対して偏っ
て伝播する特性（パワーフロー角）を持つものがある。
ビームステアリング角が０でない場合、図２，５，６及
び７の電極構造では励振された弾性表面波の波面すべて
が励振部をつうかしないため効率が低下する。また、波
面の偏りにより電極よりの反射波が励振波に一部有効に
重ならないため、伝播方向に垂直に方向性の分布が発生
する。特に、送受信変換を対向させた図１２，１４及び
１５に示すフィルタ構成におていは効率よく弾性表面波
を効率良く受信できない。特に伝播方向に長いフィルタ
等では効率低下は著しい。ＳＴＸ＋２５°カット水晶基
板において、ビームステアリング角は5.4 °である。図
１７，１８はＳＴＸ＋２５°カット水晶基板のビームス
テアリング角に合わせて電極を伝播軸に垂直方向に平行
移動し配置したものである。
【００３９】図１９，２０は本発明による変換器により
構成されたフィルタを示す線図である。ビームステアリ
ング角が０でない基板たとえばＳＴＸ＋２５°カット水
晶基板においてパワーフロー角に合わせて送受信電極を
構成し、さらに伝播により偏る弾性表面波のビームを効
率よく受信できるよう送受信弾性表面波変換器の軸を合
わせたものである。これにより一層の低損失化が得られ
る。
構成されたフィルタを示す線図である。ビームステアリ
ング角が０でない基板たとえばＳＴＸ＋２５°カット水
晶基板においてパワーフロー角に合わせて送受信電極を
構成し、さらに伝播により偏る弾性表面波のビームを効
率よく受信できるよう送受信弾性表面波変換器の軸を合
わせたものである。これにより一層の低損失化が得られ
る。
【００４０】本発明は上述した実施例だけに限定されず
種々の変更や変形が可能である。例えば、異方性の圧電
性基板として反射により４５°の位相回転が生ずる異方
性基板を用いたが、４５°からずれた位相回転を受ける
基板も用いることができ、この場合には例えば電極指の
NSPUDT特性による動作方向線方向へ幅を変化させること
により調整することができる。上述した実施例では、複
数個の変換器構造体を結合して１個の変換器を構成した
が、勿論１個の変換器構造体だけで、すなわち１個の１
励振電極構造体と１個の反射器構造体だけでも変換器を
構成することができる。上述した実施例においては、圧
電性基板としてオイラー角( ψ, θ, φ) で表されるカ
ット角がψ＝ 0°、θ=51 °、φ=90 °となるようにカ
ットされたリチウムテトラボレート基板とＳＴＸ＋25°
水晶基板とを用いたが、NSPUDT特性を示す他のカットの
リチウムテトラボレート基板を用いることができる。す
なわち、カット角がψ＝+5°〜-5°、θ=9°〜29°、32
°〜86°、ψ＝85°〜95°となるようにカットされたリ
チウムテトラボレート基板を用いることもできる。さら
に、リチウムテトラボレートや水晶以外の基板を用いる
こともできる。すなわち、NSPUDT特性を示すことが知ら
れているＹＺ＋51.25 °カットのタンタル酸リチウム(L
iTaO3)やＹ−θＸ（θ＝25°〜45°）カット或いは128
°回転されたＹカットのニオブ酸リチウム(LiNbO3)など
の基板を用いることもできる。さらに上述した実施例に
おける各種電極幅、ピッチやエッジ間隔などは、微細加
工による精度上から、±10% 程度以内の誤差があっても
所期の目的を達成することができる。さらに、基板の材
料やカット角などにより方向性がずれるような場合には
電極指の幅を変化させてこのずれを修正することもでき
る。
種々の変更や変形が可能である。例えば、異方性の圧電
性基板として反射により４５°の位相回転が生ずる異方
性基板を用いたが、４５°からずれた位相回転を受ける
基板も用いることができ、この場合には例えば電極指の
NSPUDT特性による動作方向線方向へ幅を変化させること
により調整することができる。上述した実施例では、複
数個の変換器構造体を結合して１個の変換器を構成した
が、勿論１個の変換器構造体だけで、すなわち１個の１
励振電極構造体と１個の反射器構造体だけでも変換器を
構成することができる。上述した実施例においては、圧
電性基板としてオイラー角( ψ, θ, φ) で表されるカ
ット角がψ＝ 0°、θ=51 °、φ=90 °となるようにカ
ットされたリチウムテトラボレート基板とＳＴＸ＋25°
水晶基板とを用いたが、NSPUDT特性を示す他のカットの
リチウムテトラボレート基板を用いることができる。す
なわち、カット角がψ＝+5°〜-5°、θ=9°〜29°、32
°〜86°、ψ＝85°〜95°となるようにカットされたリ
チウムテトラボレート基板を用いることもできる。さら
に、リチウムテトラボレートや水晶以外の基板を用いる
こともできる。すなわち、NSPUDT特性を示すことが知ら
れているＹＺ＋51.25 °カットのタンタル酸リチウム(L
iTaO3)やＹ−θＸ（θ＝25°〜45°）カット或いは128
°回転されたＹカットのニオブ酸リチウム(LiNbO3)など
の基板を用いることもできる。さらに上述した実施例に
おける各種電極幅、ピッチやエッジ間隔などは、微細加
工による精度上から、±10% 程度以内の誤差があっても
所期の目的を達成することができる。さらに、基板の材
料やカット角などにより方向性がずれるような場合には
電極指の幅を変化させてこのずれを修正することもでき
る。
【００４１】
【発明の効果】上述したように、本発明による弾性表面
波トランスデューサにおいては、NSPUDT特性を有する基
板において方向性を反転することができ、正規形電極と
組み合わせることによって低損失で位相特性の良いフィ
ルタを実現することができる。しかも一度の微細加工で
形成することができるので製造プロセスは簡単となり、
歩留りも向上し、コストを低減することができる。さら
に、本発明では、反射器構造体による反射効果を有効に
利用しているので、ＳＴＸ＋２５°カット基板のように
反射係数の小さい基板でも方向性を反転させることがで
きる。さらに、Li2B4O7 （０°，５１°，９０°）カッ
ト基板のように反射係数が大き過ぎるため実用的でない
と考えられていた基板であっても、反射器による反射効
果を適切に利用して必要以上の反射波をキャンセルさせ
ることができる。この結果電極指による反射効果を適切
に制御でき、優れた変換特性の変換器を実現することが
できる。さらに、正負の電極および浮き電極を同一の材
料で構成した本発明による弾性表面波トランスデューサ
の実施例によれば、製造が非常に容易となり、寸法精度
を容易に確保できるのでNSPUDT特性を示す圧電性基板と
の組み合わせによって挿入損失を著しく小さく抑えるこ
とができるとともに周波数特性および位相特性を向上す
ることができる。また本発明による弾性表面波トランス
デューサは変形によりバワーフロー角を持つNSPUDT基板
においても上記特性が実現できる。特に、λ／４の線幅
の電極指を周期的に配列することにより変換器構造体が
形成されるので、製造精度及び変換特性を一層改善する
ことができる。
波トランスデューサにおいては、NSPUDT特性を有する基
板において方向性を反転することができ、正規形電極と
組み合わせることによって低損失で位相特性の良いフィ
ルタを実現することができる。しかも一度の微細加工で
形成することができるので製造プロセスは簡単となり、
歩留りも向上し、コストを低減することができる。さら
に、本発明では、反射器構造体による反射効果を有効に
利用しているので、ＳＴＸ＋２５°カット基板のように
反射係数の小さい基板でも方向性を反転させることがで
きる。さらに、Li2B4O7 （０°，５１°，９０°）カッ
ト基板のように反射係数が大き過ぎるため実用的でない
と考えられていた基板であっても、反射器による反射効
果を適切に利用して必要以上の反射波をキャンセルさせ
ることができる。この結果電極指による反射効果を適切
に制御でき、優れた変換特性の変換器を実現することが
できる。さらに、正負の電極および浮き電極を同一の材
料で構成した本発明による弾性表面波トランスデューサ
の実施例によれば、製造が非常に容易となり、寸法精度
を容易に確保できるのでNSPUDT特性を示す圧電性基板と
の組み合わせによって挿入損失を著しく小さく抑えるこ
とができるとともに周波数特性および位相特性を向上す
ることができる。また本発明による弾性表面波トランス
デューサは変形によりバワーフロー角を持つNSPUDT基板
においても上記特性が実現できる。特に、λ／４の線幅
の電極指を周期的に配列することにより変換器構造体が
形成されるので、製造精度及び変換特性を一層改善する
ことができる。
【図１】NSPUDT特性を有するＳＴＸ＋２５°カットの水
晶の基板座標と結晶軸との関係を示す斜視図である。
晶の基板座標と結晶軸との関係を示す斜視図である。
【図２】Ａ〜Ｅは、λ/4の正規形電極の電極構造および
これを種々の基板上に形成した場合の動作特性を明らか
にするため、励振中心と反射中心の位置関係を示す線図
である。
これを種々の基板上に形成した場合の動作特性を明らか
にするため、励振中心と反射中心の位置関係を示す線図
である。
【図３】ＳＴＸ＋２５°カットの水晶基板にλ/4の正規
形電極を形成したNSPUDT特性を持つ弾性表面波トランス
デューサの変換損失特性を示すグラフである。
形電極を形成したNSPUDT特性を持つ弾性表面波トランス
デューサの変換損失特性を示すグラフである。
【図４】リチウムテトラボレート基板にλ/4の正規形電
極を形成したNSPUDT特性を持つ弾性表面波トランスデュ
ーサの変換損失特性を示すグラフである。
極を形成したNSPUDT特性を持つ弾性表面波トランスデュ
ーサの変換損失特性を示すグラフである。
【図５】Ａ〜Ｄは、本発明による弾性表面波変換器の第
１の実施例の電極構造および動作特性を示す線図であ
る。
１の実施例の電極構造および動作特性を示す線図であ
る。
【図６】本発明による弾性表面波変換器の第２の実施例
の電極構造を示す平面図である。
の電極構造を示す平面図である。
【図７】本発明による弾性表面波変換器の第３実施例を
示す線図である。
示す線図である。
【図８】方向性を確認するための素子の構造を示す線図
である。
である。
【図９】ＳＴＸ＋２５°カット水晶基板上に図５に示す
電極構成を形成して得られた変換器の特性を示すグラフ
である。
電極構成を形成して得られた変換器の特性を示すグラフ
である。
【図１０】図７に示す変換器の特性を確認するための素
子の構造を示す線図である。
子の構造を示す線図である。
【図１１】ＳＴＸ＋２５°カット水晶基板に図６に示す
電極構成を形成して得られた変換器の特性を示すグラフ
である。
電極構成を形成して得られた変換器の特性を示すグラフ
である。
【図１２】本発明による弾性表面波フィルタの第１の実
施例の電極構造を示す線図的平面図である。
施例の電極構造を示す線図的平面図である。
【図１３】図１２に示す弾性表面波フィルタの周波数特
性を示すグラフである。
性を示すグラフである。
【図１４】本発明による弾性表面波フィルタの第２の実
施例の電極構造を示す平面図である。
施例の電極構造を示す平面図である。
【図１５】本発明による弾性表面波フィルタの第３実施
例を示す線図である。
例を示す線図である。
【図１６】本発明による変換器の変形例を示す線図的平
面図である。
面図である。
【図１７】本発明による変換器の変形例を示す線図的平
面図である。
面図である。
【図１８】本発明による変換器の変形例を示す線図的平
面図である。
面図である。
【図１９】本発明による弾性表面波フィルタの変形例を
示す線図的平面図である。
示す線図的平面図である。
【図２０】本発明による弾性表面波フィルタの変形例を
示す線図的平面図である。
示す線図的平面図である。
２０，４０ 第１の変換器構造体、２１，３１ 励振電
極構造体、２２，３２反射器構造体、２３，３３ 正電
極、２４，３４ 負電極、３０ 第２の変換器構造体
極構造体、２２，３２反射器構造体、２３，３３ 正電
極、２４，３４ 負電極、３０ 第２の変換器構造体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田川 裕之 宮城県仙台市太白区富沢４−15−23 フ ラワーコート101 (72)発明者 田中 光浩 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (56)参考文献 Ｍ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ ｅｔａｌ．, ＳＡＷ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ ＣＯＮ ＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＲＥ ＶＥＲＳＩＮＧ ＴＨＥ ＤＩＲＥＣＴ ＩＶＩＴＹ ＯＦ ＮＳＰＵＤＴ ＳＵ ＢＳＴＲＡＴＥＳ，ＩＥＥＥ ＵＬＴＲ ＡＳＯＮＩＣＳ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ, 米国，ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．1995／Ｎｏ. Ｖｏｌ．１，17−22 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/145 H03H 9/25 H03H 9/64
Claims (24)
- 【請求項１】ナチュラル単相形一方向性変換器特性を有
するようにカットされた異方性圧電性基板上に形成した
励振電極構造体と反射器構造体とを有する変換器構造体
を具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合、前
記励振電極構造体が、λのピッチで配置した複数の電極
指を有する正電極と、正電極の電極指の間に中心間距離
がλ／２となるようにすだれ状に配置した電極指を有す
る負電極とを有し、前記反射器構造体が中心間距離がλ
／２のピッチで配置した複数の電極指を有し、励振電極
構造体と反射器構造体との間の距離Ｌgを、Ｌg＝（２ｎ
＋１）λ／４（ｎは正の整数）となるように設定したこ
とを特徴とする弾性表面波変換器。 - 【請求項２】ｍ、ｍ’を正の整数とした場合に、前記励
振電極構造体の電極指の数ＮEをＮE＝２ｍ＋１とし、前
記反射器構造体の電極指の数ＮRをＮR＝２ｍ’としたこ
とを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波変換器。 - 【請求項３】前記励振電極構造体の電極指の数ＮE及び
反射器構造体の電極指の数ＮRを、ＮE＜ＮRとなるよう
に設定し、順方向が基板のNSPUDT特性による動作方向の
負方向となるように構成したことを特徴とする請求項２
に記載の弾性表面波変換器。 - 【請求項４】前記励振電極構造体の電極指の数ＮE及び
反射器構造体の電極指の数ＮRを、ＮE＞ＮRとなるよう
に設定し、順方向が基板のNSPUDT特性による動作方向の
正方向となるように構成したことを特徴とする請求項２
に記載の弾性表面波変換器。 - 【請求項５】前記励振電極構造体及び反射器構造体の各
電極指の弾性表面波の伝播方向の幅をほぼλ／４となる
ように設定したことを特徴とする請求項１に記載の弾性
表面波変換器。 - 【請求項６】前記ナチュラル単相形一方向正変換器特性
を有する異方性圧電性基板として、ＳＴＸ＋２５°カッ
トの水晶、オイラー角（ψ，θ，φ）で表されるカット
角が（４５°，５５°，０°）カットの水晶、ＹＺ＋５
１．２５°カットのタンタル酸リチウム（LiTaO3） 、
Ｙ−θＸ（θ＝２５°〜４５°）カット或いは１２８°
回転されたＹカットのニオブ酸リチウム（LiNbO3） お
よびオイラー角で表されるカット角がψ＝＋５°〜−５
°、θ＝９°〜２９°、３２°〜８６°、φ＝８５°〜
９５°となるようにカットされたリチウムテトラボレー
ト（Li2B4O7)より成るグループから選択したことを特徴
とする請求項２に記載の弾性表面波変換器。 - 【請求項７】ナチュラル単相形一方向性変換器特性を有
するようにカットされた異方性圧電性基板上に形成した
励振電極構造体と反射器構造体とを有する変換器構造体
を具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合、前
記励振電極構造体が、λのピッチで配置した複数の電極
指を有する正電極と、正電極の電極指の間に中心間距離
がλ／２となるようにすだれ状に配置した電極指を有す
る負電極とを有し、前記反射器構造体が中心間距離がλ
／２のピッチで配置した複数の電極指を有し、励振電極
構造体と反射器構造体との間の距離Ｌgを、Ｌg＝ｎλ／
２（ｎは正の整数）となるように設定したことを特徴と
する弾性表面波変換器。 - 【請求項８】ｍ、ｍ’を正の整数とした場合に、前記励
振電極構造体の電極指の数ＮEをＮE＝２ｍ＋１とし、前
記反射器構造体の電極指の数ＮRをＮR＝２ｍ’＋１とし
たことを特徴とする請求項７に記載の弾性表面波変換
器。 - 【請求項９】ナチュラル単相形一方向性変換器特性を有
するようにカットされた異方性圧電性基板上に形成した
励振電極構造体と反射器構造体とを有しNSPUDT特性によ
る動作方向線が互いに一致するように配置された複数個
の変換器構造体を具え、λを基本弾性表面波の伝播波長
とした場合、前記励振電極構造体が、λのピッチで配置
した複数の電極指を有する正電極と、正電極の電極指の
間に中心間距離がλ／２となるようにすだれ状に配置し
た電極指を有する負電極とを有し、前記反射器構造体が
中心間距離がλ／２のピッチで配置した複数の電極指を
有し、各変換器構造体について励振電極構造体と反射器
構造体との間の距離Ｌg及び前段の変換器構造体と後段
の変換器構造体との間の距離Ｌtを共に（２ｎ＋１）λ
／４（ｎは正の整数）となるように設定したことを特徴
とする弾性表面波変換器。 - 【請求項１０】前記距離Ｌg 及びＬtを３λ／４に設定
したことを特徴とする請求項９に記載の弾性表面波変換
器。 - 【請求項１１】各変換器構造体について、前記励振電極
構造体の電極指の数ＮE及び反射器構造体の電極指の数
ＮRを、ＮE＜ＮRとなるように設定し、順方向が基板のN
SPUDT特性による動作方向の負方向となるように構成し
たことを特徴とする請求項１０に記載の弾性表面波変換
器。 - 【請求項１２】各変換器構造体について、前記励振電極
構造体の電極指の数ＮE及び反射器構造体の電極指の数
ＮR を、ＮE＞ＮRとなるように設定し、順方向が基板
のNSPUDT特性による動作方向の正方向となるように構成
したことを特徴とする請求項１０に記載の弾性表面波変
換器。 - 【請求項１３】前記変換器構造体のうち少なくとも１個
の変換器構造体が他の変換器構造体とは異なる変換特性
を有することを特徴とする請求項９から１２までのいず
れか１項に記載の弾性表面波変換器。 - 【請求項１４】前記変換器構造体のうち少なくとも１個
の変換器構造体の励振電極構造体の電極指の数を他の変
換器構造体の励振電極構造体の電極指の数と相異させた
ことを特徴とする請求項１３に記載の弾性表面波変換
器。 - 【請求項１５】前記変換器構造体のうち少なくとも１個
の変換器構造体の励振電極構造体が励振動作を行わない
ダミー電極を有することを特徴とする請求項１４に記載
の弾性表面波変換器。 - 【請求項１６】ナチュラル単相形一方向性変換器特性を
有するようにカットされた圧電性基板上に形成した送信
側変換器と受信側変換器とを具えるトランスバーサル型
の弾性表面波フィルタであって、 送信側又は受信側変換器のいずれか一方の変換器を、順
方向が基板のNSPUDT特性による動作方向の正方向となる
変換器で構成し、他方の変換器を、順方向が基板のNSPU
DT特性による動作方向の負方向となる方向反転構造の変
換器で構成し、互いに順方向が向かい合うように配置
し、 前記方向反転構造の変換器が、励振電極構造体と反射器
構造体とを有する変換器構造体を具え、λを基本弾性表
面波の伝播波長とした場合、前記方向反転構造の励振電
極構造体が、λのピッチで配置した複数の電極指を有す
る正電極と、正電極の電極指の間に中心間距離がλ／２
となるようにすだれ状に配置した電極指を有する負電極
とを有し、前記反射器構造体が中心間距離がλ／２のピ
ッチで配置した複数の電極指を有し、励振電極構造体と
反射器構造体との間の距離Ｌgを、Ｌg＝（２ｎ＋１）λ
／４（ｎは正の整数）となるように設定したことを特徴
とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項１７】前記方向反転構造の励振電極構造体の電
極指の数ＮE及び反射器構造体の電極指の数ＮRを、ｍ、
ｍ’を正の整数とした場合に、ＮE＝２ｍ＋１、ＮR＝２
ｍ’として、ＮE＜ＮRとなるように設定し、順方向が基
板のNSPUDT特性による動作方向の負方向となるように構
成したことを特徴とする請求項１６に記載の弾性表面波
フィルタ。 - 【請求項１８】前記方向反転構造の変換器が、励振電極
構造体と反射器構造体とを有し、伝播軸が互いに一致す
るように配置された複数個の変換器構造体を具え、λを
基本弾性表面波の伝播波長とした場合、各励振電極構造
体が、λのピッチで配置した複数の電極指を有する正電
極と、正電極の電極指の間に中心間距離がλ／２となる
ようにすだれ状に配置した電極指を有する負電極とを有
し、各反射器構造体が中心間距離がλ／２のピッチで配
置した複数の電極指を有し、各変換器構造体について励
振電極構造体と反射器構造体との間の距離Ｌg及び前段
の変換器構造体と後段の変換器構造体との間の距離Ｌt
を共に（２ｎ＋１）λ／４（ｎは正の整数）となるよう
に設定したことを特徴とする請求項１７に記載の弾性表
面波フィルタ。 - 【請求項１９】前記距離Ｌg及びＬtを共に３λ／４に設
定したことを特徴とする請求項１８に記載の弾性表面波
フィルタ。 - 【請求項２０】前記方向反転構造の各変換器構造体につ
いて、励振電極構造体の電極指の数ＮE及び反射器構造
体の電極指の数ＮRを、ＮE＜ＮRとなるように設定し、
順方向が基板のNSPUDT特性による動作方向の負方向とな
るように構成したことを特徴とする請求項１９に記載の
弾性表面波フィルタ。 - 【請求項２１】前記一方の変換器が、λのピッチで周期
的に配置した複数の電極指を有する正電極と、λのピッ
チで周期的に配置され隣接する正電極の電極指とλ／２
の中心間極ですだれ状に配置した電極指を有する負電極
とを具えることを特徴とする請求項１６に記載の弾性表
面波フィルタ。 - 【請求項２２】前記一方の変換器が、励振電極構造体と
反射器構造体とを有する変換器構造体を具え、λを基本
弾性表面波の伝播波長とした場合、前記励振電極構造体
が、λのピッチで配置した複数の電極指を有する正電極
と、正電極の電極指の間に中心間距離がλ／２となるよ
うにすだれ状に配置した電極指を有する負電極とを有
し、前記反射器構造体が中心間距離がλ／２のピッチで
配置した複数の電極指を有し、励振電極構造体と反射器
構造体との間の距離Ｌgを、Ｌg＝ｎλ／２（ｎは正の整
数）となるように設定したことを特徴とする請求項１６
に記載の弾性表面波フィルタ。 - 【請求項２３】前記一方の変換器が、励振電極構造体と
反射器構造体とを有する変換器構造体を具え、λを基本
弾性表面波の伝播波長とした場合、前記励振電極構造体
が、λのピッチで配置した複数の電極指を有する正電極
と、正電極の電極指の間に中心間距離がλ／２となるよ
うにすだれ状に配置した電極指を有する負電極とを有
し、前記反射器構造体が中心間距離がλ／２のピッチで
配置した複数の電極指を有し、励振電極構造体と反射器
構造体との間の距離ＬgをＬg＝（２ｎ＋１）λ／４（ｎ
は正の整数）となるように設定し、前記励振電極構造体
の電極指の数ＮE及び反射器構造体の電極指の数ＮRを、
ＮE＞ＮRとなるように設定し、順方向が基板のNSPUDT特
性による動作方向の正方向となるように構成したことを
特徴とする請求項１６に記載の弾性表面波変換器。 - 【請求項２４】ナチュラル単相形一方向性変換器特性を
有するようにカットされた圧電性基板上に形成した送信
側変換器と受信側変換器とを具えるトランスバーサル型
の弾性表面波フィルタであって、 前記送信側変換器及び受信側変換器が、励振電極構造体
と反射器構造体とを有し、NSPUDT特性による動作方向線
が互いに一致するように配置された複数個の変換器構造
体を具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合、
各励振電極構造体が、λのピッチで配置した複数の電極
指を有する正電極と、正電極の電極指の間に中心間距離
がλ／２となるようにすだれ状に配置した電極指を有す
る負電極とを有し、各反射器構造体が中心間距離がλ／
２のピッチで配置した複数の電極指を有し、各変換器構
造体について励振電極構造体と反射器構造体との間の距
離Ｌg及び前段の変換器構造体と後段の変換器構造体と
の間の距離Ｌtを共に３λ／４に設定し、ｍ、ｍ’を正
の整数とした場合に、各励振電極構造体の電極指の数Ｎ
EをＮE＝２ｍ＋１とし、各反射器構造体の電極指の数Ｎ
RをＮR＝２ｍ’とし、送信側又は受信側変換器のいずれ
か一方の変換器の各変換器構造体についてＮE＞ＮRと
し、他方の変換器構造体についてＮE＜ＮRとしたことを
特徴とする弾性表面波フィルタ。
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011204 |
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