JP3289410B2 - 表面波素子 - Google Patents

表面波素子

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JP3289410B2 JP16206993A JP16206993A JP3289410B2 JP 3289410 B2 JP3289410 B2 JP 3289410B2 JP 16206993 A JP16206993 A JP 16206993A JP 16206993 A JP16206993 A JP 16206993A JP 3289410 B2 JP3289410 B2 JP 3289410B2
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idt electrode
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cos
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克裕 名古
裕 多田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、交さ幅重み付けID
T電極の包絡線をコサイン関数処理した表面波素子に関
する。
【0002】
【従来の技術】この種の表面波素子においては、高次横
モードの影響によって、共振周波数付近にスプリアスが
生じる。従来、このスプリアスを抑制するために、ID
T電極に、横0次モードの電荷分布曲線を近似した Y=±COS- 1 (|αX|) 但し、IDT電極はX軸方向の −X0 /2≦X≦X0
/2にあるものとし、0<α≦π/X0 である。 形状の重み付けを行い、高次横モードを低減することが
行われてきた。その交さ幅重み付けの包絡線を図5に示
す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなCOS- 1 (|αX|)のみの交さ幅重み付けで
は、図6Aにおいて11aで、また図6Bにおいて11
bで、それぞれ示すように、共振周波数付近のスプリア
スを完全に除去することはできず、発振器用のデバイ
ス、特にVCO用としては使用できないことが多かっ
た。これは、後述するように、Y軸方向の横モードのみ
を考慮し、X軸方向の分布である縦モードを無視したこ
とが原因である。
【0004】したがって、本発明は、主共振の横0次モ
ードの近似関数COS- 1 (|αX|)に縦0次モード
の近似関数COS(βX)を乗じることによって、ID
T電極の交さ幅重み付け包絡線を構成して、高次モード
の影響を減少させ、共振周波数付近のスプリアスを抑制
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、一つには、圧電基板上に、交さ幅重み付
けを施したIDT電極と、その前後に反射器電極とを、
形成した表面波素子において、IDT電極の中心を原点
とし、表面波の伝播方向にX軸、その垂直方向にY軸を
仮定し、X軸方向のIDT電極の範囲を−X0 /2≦X
≦X0 /2としたとき、IDT電極の交さ幅重み付け包
絡線が Y=±COS- 1 (|αX|)・COS(βX) 但し、0<α≦π/X0 0<β≦π/X0 を満たすように形成されていることを特徴とする表面波
素子とし、二つには、交さ幅重み付け包絡線を持つID
T電極を、Y軸と平行な直線で2分して2ポートタイプ
(2電極共振子)としたことを特徴とする表面波素子と
したものである。
【0006】
【作用】IDT電極の中心を原点とし、表面波の伝播方
向をX軸、それと垂直方向をY軸とする。X軸上のID
T電極の範囲は、−X0 /2≦X≦X0 /2とする。こ
のとき、表面波による電荷分布をQ(X)、IDT電極
の交さ幅重み付け関数をW(X)とすると、IDT電極
の電気端子に現れる信号強度Iは
【0007】
【数1】
【0008】となる。W(X)とQ(X)が直交する関
数であれば、上式により信号強度Iは0となる。実際、
電荷分布関数はコサイン関数で近似することができ、各
モードの関数の間には直交関係がある。従って、交さ幅
重み付け関数W(X)として0次モードの電荷分布と同
じ関数を選べば、高次モードによる信号強度は関数の直
交性より0となり、不要なスプリアスは抑圧される。横
モードのみを考えたIDTの電荷分布は、 COS− 1 (|αX|) 但し、0<α≦π
/X0 のように近似されるが、実際にはX軸方向の分布である
縦モードの存在により電荷分布は、A(X)・COS
- 1 (|αX|)となる。A(X)は縦0次モードのと
き、 A(X)=COS(βX) 但し、0<β≦π/X0 と近似できる。よって、本発明では縦モードも考慮し
て、交さ幅重み付け関数を W(X)=±COS- 1 (|αX|)・COS(βX) とするものである。なお、従来は交さ幅重み付け関数と
して横モードのみを考慮した COS- 1 (|αX|) 但し、0<α≦π/X0 を使用していたため、高次モードとの直交性がなくな
り、高次スプリアスを完全には抑圧できなかった。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1において、1は圧電基板、2はIDT電極
で、圧電基板1に設けられている。IDT電極2の中心
3を原点とし、表面波の伝播方向4をX軸、その垂直方
向をY軸とする座標系を導入する。5a、5bは反射器
電極で、X軸上、IDT電極2の両側に取り付けられて
いる。
【0010】図2を参照して、本発明のIDT電極への
重み付け方法を説明する。座標系のとり方は図1と同じ
とし、単位はX軸についてはIDT電極の右端6を(X
0 /2、0)とし、Y軸は電極指とバスバー7との境界
8を(0、1)とする。説明では第1象限のみを考え
る。
【0011】横0次モードの電荷分布は、 Q(X)=COS- 1 (|αX|) と近似できので、位置Xiにある電極指の励振部の長さ
Yiは Yi=COS- 1 (|αXi|) となる。また、図2Bは縦0次モードの振幅を示すもの
で、Xiでの縦0次モードの振幅は A(Xi)=COS(βXi) で近似できる。本発明は、横モードと縦モードの電荷分
布を考慮して、Xiでの励振部の長さが横0次モードと
縦0次モードの積A(Xi)・Yiとなるように交さ幅
重み付けを行う。ここに、αは電荷分布の導波路外への
しみだしによって決まる値で、導波路幅と導波路内外の
音速比から計算した値を用いる。βはIDT電極の設計
パラメータから電極指1本毎に流れる電流を計算機で求
め、それを元に算出した値を用いる。実際に、 α=0.88π β=0.98π IDTの長さ=
1 としたとき、IDT電極の交さ幅重み付け包絡線は図3
Aとなる。IDT電極をY軸で分割した2ポートタイプ
に適用した場合は、図3Bとなる。9は表面波が励振さ
れる部分の包絡線である。このように交さ幅重み付けさ
れたIDT電極は、電極指が奇数本の場合はY軸に、偶
数本の場合は原点に対称となる。
【0012】図3Aのように縦モード考慮の交さ幅重み
付けされた電極をXカット112°Y伝播のLiTaO
3 に施した場合、インピーダンス特性は図4となる。な
お、図5に示す従来例の電極を施した場合、インピーダ
ンス特性は図6となる。この共振子をVCOに用いる場
合、従来例の図6ではスプリアス11a、11bで周波
数飛びが生ずるが、本発明の実施例ではスプリアスは1
0a、10bのように小さくなり、周波数飛びの問題は
生じにくくなる。
【0013】
【発明の効果】本発明は、IDT電極の交さ幅重み付け
関数として、主共振の横0次モードに近似するCOS
- 1 (|αX|)と、縦0次モードに近似するCOS
(βX)とを乗じたものを用いるので、高次モードはよ
り良好に抑圧されて、共振周波数付近のスプリアスが除
去されるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を説明するために導入された座標系の
説明図
【図2】 本発明の理論構成を説明するための説明図
で、Aは横0次モードの説明図、Bは縦0次モードの説
明図
【図3】 本実施例にかかる表面波素子のIDT電極を
示すもので、Aは1ポートタイプIDT電極の平面図、
Bは2ポートタイプIDT電極の平面図
【図4】 図3Aの実施例により得られた特性を示すも
ので、Aはインピーダンス特性図、Bはスミスチャート
【図5】 従来例のIDT電極の平面図
【図6】 図5に示す従来例により得られた特性を示す
もので、Aはインピーダンス特性図、Bはスミスチャー
ト図
【符号の説明】
1 圧電基板 2 IDT電極 3 原点 4 表面波の伝播方向 5a、5b 反射器電極 6 右端 7 バスバー 8 境界 9 交さ幅重みづけ包絡線 10a、10b スプリアス 11a、11b スプリアス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−8710(JP,A) 1976 IEEE ULTRASONI CS SYMPOSIUM PROCE EDINGS,p.260−265,287−296 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/64 H03H 9/145

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電基板上に、重み付けを施したIDT電
    極と、その前後に反射器電極とを、形成した表面波素子
    において、 IDT電極の中心を原点とし、表面波の伝播方向にX
    軸、その垂直方向にY軸を仮定し、X軸方向のIDT電
    極の範囲を −X0 /2≦X≦X0 /2 としたとき、IDT電極の交さ幅重み付け包絡線が Y=±COS- 1 (|αX|)・COS(βX) 但し、0<α≦π/X0 0<β≦π/X0 −X0 /2はIDT電極の左端のX座標 X0 /2はIDT電極の右端のX座標 を満たすように形成されていることを特徴とする表面波
    素子。
  2. 【請求項2】請求項1記載の交さ幅重み付け包絡線を持
    つIDT電極を、Y軸と平行な直線で2分して2ポート
    タイプとしたことを特徴とする請求項1記載の表面波素
    子。
JP16206993A 1993-06-30 1993-06-30 表面波素子 Expired - Lifetime JP3289410B2 (ja)

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