JP3315646B2

JP3315646B2 - 弾性表面波フィルタ

Info

Publication number: JP3315646B2
Application number: JP17336498A
Authority: JP
Inventors: 隆志松田; 潤堤; 理伊形; 良夫佐藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: EP0966101A2; US6114927A; EP0966101A3; JP2000013172A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、弾性表面波フィ
ルタに関し、特に、入力電極と出力電極とが弾性表面波
の励振方向に対して垂直な方向に配置された弾性表面波
フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、携帯電話等の通信機器の小型化に
伴い、それに使用する電子部品の小型化が強く要求され
ている。特に、分波器等で用いられる弾性表面波フィル
タは、急峻な周波数特性及び機器の小型化の点で有利で
あるため、携帯電話等に盛んに利用されている。弾性表
面波フィルタは、電気信号を入力して弾性表面波を励振
する入力電極と、励振された弾性表面波を受けて電気信
号を取り出す出力電極とから構成され、入力電極及び出
力電極とも細長い電極指が櫛形に組合せられた櫛形電極
が用いられる。

【０００３】また、ＩＦフィルタ等の急峻な特性が要求
されるものには、入力電極及び出力電極とも、アポタイ
ズ、間引き等の重み付けを用いた櫛形電極が用いられて
いた。電極対数などの電極の重み付け量は、通過帯域幅
などのフィルタ特性によって決まる。要求されるフィル
タ特性が急峻であればあるほど、重み付け量、すなわち
電極対数が多くなり、櫛形電極のサイズが大きくなり、
弾性表面波の励振方向のフィルタサイズ自体も大きくな
っていた。

【０００４】従来の弾性表面波フィルタの構成図を図１
８，図１９に示す。図１８は、アポタイズ電極３１と正
規電極３２とを組み合わせた弾性表面波フィルタであ
る。図１９は、アポタイズ電極３１と間引き電極３３と
を組み合わせた弾性表面波フィルタである。

【０００５】アポタイズ電極３１が入力電極であるとす
ると、その電極指間で弾性表面波が紙面の左右方向に励
振され、アポタイズ電極３１の左方向と右方向に進行す
る。図１８及び図１９においては、アポタイズ電極３１
の右方向に進行した弾性表面波は、出力電極である正規
電極３２又は間引き電極３３に入射する。

【０００６】図１８及び図１９に示した従来の構成で
は、フィルタの規格に依存するが、ＩＦフィルタとして
要求される特性を満たすために、アポタイズ電極３１の
電極対数は１０００対程度、間引き電極３３又は正規電
極３２は４００対程度必要である。

【０００７】また、特開平９−１５３７６５号公報に
は、入力電極と出力電極とを弾性表面波の励振方向に対
して垂直な方向に２段に分け、さらにマルチストリップ
カプラを曲成して配置する構成が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のよう
に、１０００対もの電極指を持つアポタイズ電極を用い
る場合には、弾性表面波の励振方向のフィルタサイズが
かなり大きくなり、さらなる小型化の要望には答えられ
ない。

【０００９】また、特開平９−１５３７６５号公報で
は、入出力電極に用いるアポタイズ電極は、やはり１０
００対程度の電極指が必要であるためさらなるサイズの
小型化は難しく、マルチストリップカプラを立体的に交
差させる構造を備えているため製造プロセスが複雑であ
った。また、弾性表面波フィルタのサイズを小さくする
ためには、電極対数（すなわち電極の重み付け量）を減
らす必要がある。しかし、単純に重み付け量を減らす
と、ＩＦフィルタなどの所望の周波数特性が得られなく
なる。

【００１０】この発明は、以上のような事情を考慮して
なされたものであり、入力電極及び出力電極の電極の重
み付け量を減らしても、弾性表面波フィルタの所望の周
波数特性が得られる小型の弾性表面波フィルタを提供す
ることを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、圧電基板
と、圧電基板上に形成された少なくとも１つの入力電極
と、少なくとも１つの出力電極と、第１及び第２の方向
転換電極とから構成され、入力電極及び出力電極のうち
少なくともいずれか１つが重み付けされた櫛形電極であ
り、入力電極と出力電極とが、入力電極によって励振さ
れた弾性表面波の進行方向と垂直な方向の位置関係とな
るように配置され、第１の方向転換電極が、前記入力電
極及び出力電極の左側近傍に配置されかつ前記入力電極
から左方向へ進行する弾性表面波を前記出力電極へ向か
う方向に転換する電極であり、第２の方向転換電極が、
前記入力電極及び出力電極の右側近傍に配置されかつ前
記入力電極から右方向へ進行する弾性表面波を前記出力
電極へ向かう方向に転換する電極であり、前記重み付け
された櫛形電極が、所望の弾性表面波フィルタとしての
周波数特性を実現するのに必要な重み付け手段を持つ電
極のうち、その必要な重み付け手段の重み付け量の最も
大きな部分である中央部を含み、重み付け手段のＡ％
（５０≦Ａ＜１００）以上の電極から構成され、前記重
み付けされた櫛形電極に含まれなかった重み付け手段の
電極によって発生されるべき弾性表面波を含むように弾
性表面波を時間遅延させ、かつ前記所望の周波数特性を
持つ弾性表面波が前記出力電極で得られるように、前記
入力電極及び出力電極と、前記第１及び第２の方向転換
電極との間隔を設定したことを特徴とする弾性表面波フ
ィルタを提供するものである。

【００１２】ここで、前記第１及び第２の方向転換電極
は、櫛形電極によって構成することができる。この場合
には、入力電極から左右方向に出た弾性表面波のうち一
部の波が方向転換される。特に、前記第１及び第２の方
向転換電極が、前記入力電極によって励振された弾性表
面波の進行方向と垂直な方向に２段組みされかつ接続さ
れた２つの櫛形電極からなるようにしてもよい。

【００１３】また、前記第１及び第２の方向転換電極
は、前記入力電極によって励振された弾性表面波の進行
方向と垂直な方向に２段組みされた第１及び第２の反射
器からなり、第１の反射器が、前記入力電極から出射さ
れた弾性表面波の進行方向を第２の反射器の方へ転換
し、第２の反射器が、第１の反射器から受けた弾性表面
波の進行方向を前記出力電極の方へ転換するように構成
してもよい。

【００１４】このような構成を持つこの発明の弾性表面
波フィルタは、所望のフィルタの周波数特性を備えたま
ま、あるいは周波数特性の通過帯域外の抑圧度を低減さ
せて、なおかつ、弾性表面波フィルタのサイズを小さく
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の弾性表面波フ
ィルタの構成図を示す。図１において、入力電極１はア
ポタイズ電極，出力電極２は間引き電極とする。また、
入力電極１及び出力電極２は、入力電極１によって励振
された弾性表面波の進行方向（紙面の左右方向）に対し
て垂直な方向（紙面の上下方向）の位置関係となるよう
に配置する。入力電極１であるアポタイズ電極の電極パ
ターンは、図１８に示した従来用いられているアポタイ
ズ電極３１の電極パターンの左半分とする。アポタイズ
電極及び間引き電極は、いわゆる重み付けされた櫛形電
極の一種である。

【００１６】また、入力電極及び出力電極から紙面の左
右方向に所定距離だけ離れた位置に、弾性表面波の進行
方向を転換する「方向転換電極」３，４を設ける。この
方向転換電極３，４は、上段の入力電極１から励振され
左方向又は右方向に進行した弾性表面波を受けて、下段
の出力電極２の左方向又は右方向から出力電極２へ入射
するように方向を１８０°変換するものである。図１の
中で、入力電極１から左右方向へ向かう矢印と、左右方
向から出力電極２へ向かう矢印は、弾性表面波の進行方
向を示している。ただし、図１のように「方向転換電
極」３，４を正規型の櫛型電極で形成した場合、入力電
極で励振され左右方向に進行した弾性表面波のうち、一
部分は、そのまま左右方向に通りぬけて圧電基板の端部
に到達し、出力電極２に受信されない波もある。すなわ
ち、励振された弾性表面波のうち「方向転換電極」で１
８０°方向を変えられた残りの弾性表面波が、出力電極
２に受信される。

【００１７】図１に示すように、「方向転換電極」３，
４は、２つの正規型の櫛形電極を紙面の上下方向に並べ
て金属膜で接続した構造を持つが、金属膜以外の手段、
たとえば金属ワイヤ等で接続してもよい。すなわち、方
向転換電極３は上部の櫛形電極３ａと下部の櫛形電極３
ｂとから構成され、方向転換電極４は上部の櫛形電極４
ａと下部の櫛形電極４ｂとから構成される。

【００１８】また、櫛形電極３ａ，４ａの電極指の部分
は、入力電極１の電極指の部分と水平方向にほぼ一致す
るように配置される。櫛形電極３ｂ，４ｂの電極指の部
分は、出力電極２の電極指の部分と水平方向にほぼ一致
するように配置される。ここで、方向転換電極３，４の
水平方向の幅をＹ４，櫛形電極４ａと入力電極１との距
離をＸ１，櫛形電極４ｂと出力電極２との距離をＸ１，
櫛形電極３ａと入力電極１との距離をＸ３，櫛形電極３
ｂと入力電極２との距離をＸ４とする。

【００１９】これらの距離は、アポタイズ電極１の電極
パターンや各電極の電極指の周期，圧電基板の材料によ
って異なり、さらに、出力電極２の左方向から入射され
る弾性表面波と右方向から入射される弾性表面波との位
相がそろうように決定される。これは、入力電極１から
左方向に進行した弾性表面波が出力電極２に到達する時
間と、入力電極１から右方向に進行した弾性表面波が出
力電極２に到達する時間とが異なるので、たとえば、Ｘ
１＝Ｘ３＝Ｘ４とすると、互いに打ち消し合うか又は必
要な波の成分が得られず、所望の周波数特性は得られな
いからである。

【００２０】なお、図１では、アポタイズ電極１の電極
パターンを図１８のアポタイズ電極３１の電極パターン
の左半分としたが、図１８の電極パターンの右半分を利
用してもよい。また、アポタイズ電極１は、図１８の電
極パターンのちょうど半分にする必要はない。図１８に
示したアポタイズ電極３１の電極パターンが、所望の弾
性表面波フィルタとしての周波数特性を実現するのにち
ょうど必要な重み付け手段（すなわち長さの異なる電極
指）を持っている構成であるとすると、図１８のアポタ
イズ電極３１の電極パターンの弾性表面波の励振強度の
最も大きな中央部分を含み、図１８の電極パターンの幅
のＡ％（５０≦Ａ＜１００）の幅を持つ電極パターンを
利用してもよい。すなわち、言いかえれば、アポタイズ
電極１は、図１８の電極ハターンの中央部分を含み、図
１８のアポタイズ電極３１の電極パターンの幅の５０％
からなる電極パターンを少なくとも備えればよく、この
ときに、アポタイズ電極１の弾性表面波の励振方向の幅
を最小とできる。

【００２１】一般に、アポタイズ電極１を図１８のアポ
タイズ電極３１のＡ％（５０≦Ａ＜１００）の幅しか持
たない電極パターンとした場合、このアポタイズ電極１
に含まれなかった電極部分によって発生されるべき弾性
表面波が含まれるように、出力電極２の左方向及び右方
向から出力電極２へ向かう弾性表面波を時間遅延させれ
ば、所望の弾性表面波フィルタの周波数特性を得ること
ができる。この時間遅延させる量は、前記した電極間の
距離（間隔）であるＸ１，Ｘ３，Ｘ４によって設定でき
る。出力電極２において、左方向及び右方向からくる２
つの弾性表面波の合成波によって、図１８のアポタイズ
電極３１によって発生される弾性表面波と同じ強度分布
の波が得られるように電極パターンが構成される。

【００２２】このような構成とすれば、図１８に示した
従来の弾性表面波フィルタに比べて、フィルタの周波数
特性はそのままで、弾性表面波フィルタ自体の電極部分
の弾性表面波の励振方向の幅を縮小することができる。
その原理の概要を以下に示す。

【００２３】まず、図２０に従来の弾性表面波フィルタ
の構成図を示す。ここで、図１と同様に、入力電極をア
ポタイズ電極３１とし、出力電極を間引き電極３３と
し、両電極は、弾性表面波が励振される方向（紙面の左
右方向）に所定距離Ｘ１だけ離れて平行に配置されるも
のとする。この従来の弾性表面波フィルタでは、アポタ
イズ電極（入力電極）３１で励振され、アポタイズ電極
３１の左方向に進行した弾性表面波はそのまま圧電基板
３０の左端に到達して消えるが、右方向に進行した弾性
表面波は、そのまま直進して間引き電極（出力電極）３
３で検出される。図２０の弾性表面波フィルタをＩＦフ
ィルタとして使用する場合、弾性表面波フィルタの電極
部分の左右方向の幅（Ｙ１＋Ｘ１＋Ｙ２）は約６０ｍｍ
以上となる。

【００２４】図２１は、入力電極であるアポタイズ電極
３１を上段に、出力電極である間引き電極３３を下段に
配置した弾性表面波フィルタの構成図を示している。こ
のように配置すれば、弾性表面波フィルタの左右方向の
幅は、長い方のアポタイズ電極の幅Ｙ１で確定されるの
で、図２０の弾性表面波フィルタよりも小さくできる。
しかし、アポタイズ電極３１から励振され左方向及び右
方向に進行した弾性表面波は、そのまま圧電基板３０の
左端及び右端に到達するだけで、間引き電極３３には受
信されないので、この構成のままでは弾性表面波フィル
タとして機能しない。

【００２５】そこで、図２２に示すような弾性表面波フ
ィルタの構成が考えられる。図２２は、図２１の構成に
対して、圧電基板３０の右端と左端に方向転換電極３
４，３５を設けたものである。方向転換電極３４，３５
は、上下２段構成の櫛形電極から構成される。

【００２６】アポタイズ電極３１から励振された弾性表
面波は、方向転換電極３４，３５の上段の櫛形電極に入
射されると、電気的に結合された下段の櫛形電極から弾
性表面波が出力される。この出力された弾性表面波のう
ち間引き電極３３の方向へ出た弾性表面波が、間引き電
極３３で受信される。

【００２７】図２２において、アポタイズ電極３１及び
間引き電極３３は左右対称の電極パターンを持ってい
る。したがって、アポタイズ電極３１と２つの方向転換
電極３４，３５との距離を同じＸ１とし、間引き電極３
３と２つの方向転換電極３４，３５との距離を同じＸ２
とすれば、出力電極である間引き電極３３に左右方向か
ら入射される２つの弾性表面波は同位相かつ同波形であ
る。

【００２８】図２２の場合、アポタイズ電極３１は、図
２０の従来のものと同じものを用いているので、弾性表
面波フィルタの左右方向の幅は方向転換電極３４，３５
を設けた分だけ図２０に比べて大きくなる。したがっ
て、図２２の構成では、所望のフィルタ特性を満たして
も、小型化の要望には反する。

【００２９】ところで、アポタイズ電極３１で励振され
た弾性表面波は時間とともに振幅（信号強度）が変化す
る波である。図２３に、図２２の構造によって励振され
た弾性表面波の信号強度の変化のようすを示す。

【００３０】ここで、図２３（ａ）は、入力電極である
アポタイズ電極３１によって励振され、入力電極から出
た直後の弾性表面波の強度分布を示している。弾性表面
波は、時間ゼロのときに、入力電極から出射される。図
２３（ｂ）は、出力電極である間引き電極３３の右側か
ら、間引き電極３３へ入射した弾性表面波の強度分布で
ある。ここで、弾性表面波は、時間Ｔ１だけ遅れて間引
き電極３３に入射されることを示している。図２３
（ｃ）は、出力電極である間引き電極３３の左側から、
間引き電極３３へ入射した弾性表面波の強度分布であ
る。ここでも、弾性表面波は、時間Ｔ１だけ遅れて間引
き電極３３に入射される。アポタイズ電極３１は、左右
対称であるため、図２３（ｂ）と図２３（ｃ）の強度分
布は同じである。

【００３１】図２３（ｄ）は、出力電極である間引き電
極３３では、上記右側から入射した波と左側から入射し
た波とを同時刻においてそれぞれ合成したものが受信さ
れた弾性表面波の信号強度となる。すなわち、図２３
（ｄ）が、出力電極から取り出される弾性表面波の強度
分布である。図２３（ｂ）等において、Ｔ１は、入力電
極３１で励振された最初の波が、出力電極３３に到達す
る時間を示している。

【００３２】このように、図２２に示した構成の弾性表
面波フィルタでは、左側の方向転換電極３５で方向転換
された弾性表面波と、右側の方向転換電極３４で方向転
換された弾性表面波とが出力電極３３で合成されて図２
３（ｄ）のような強度分布を持つ弾性表面波が取り出さ
れるが、出力電極３３に左方向から入射される弾性表面
波と、右方向から入射される弾性表面波の合成後の信号
強度が図２３（ｄ）のようになれば所望のフィルタ特性
が得られる。

【００３３】したがって、出力電極３３で取り出される
信号強度が図２３（ｄ）のようなものとなればよいので
あって、必ずしも、出力電極に入射する前の左方向及び
右方向からくる２つの弾性表面波は、図２３（ｃ），図
２３（ｂ）に示すような信号強度を持つ必要はない。

【００３４】たとえば、図１に示したこの発明の弾性表
面波フィルタの構成によれば、図２３（ｄ）に示すよう
な信号強度を持つ弾性表面波が出力電極で受信できる。
図１のアポタイズ電極１は、図２２のアポタイズ電極の
左半分で構成されるので、このアポタイズ電極１で励振
される弾性表面波の強度分布は図２（ａ）のようにな
る。すなわち、図１のアポタイズ電極１は、図２２のア
ポタイズ電極の重み付けの半分しかないため、励振され
る弾性表面波は半分の強度分布の波となる。

【００３５】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、この発明の図
１の構成を持つ弾性表面波フィルタの信号強度分布を示
したものである。図２（ａ）のような強度分布を持つ励
振された弾性表面波が、入力電極１の右側から出射され
た場合には、図２（ｂ）に示すような強度分布の信号と
して、出力電極２の右側から入射される。すなわち時間
Ｔ１だけ遅れて出力電極２に入射される。

【００３６】一方、入力電極１の左側から出射された弾
性表面波は、図２（ｃ）に示すような強度分布を持つ信
号として、出力電極２の左側から入射される。すなわ
ち、時間Ｔ２だけ遅れて出力電極２に入射される。ここ
で、出力電極２の右側から入射される弾性表面波（図２
（ｂ））と、左側から入射される弾性表面波（図２
（ｃ））との出力電極２へ到達する時刻に適当な時間差
を設ければ、２つの弾性表面波を合成した強度分布は、
図２（ｄ）、すなわち図２３（ｄ）と同様のものにで
き、所望のフィルタの周波数特性を持つ弾性表面波が出
力電極２で得られる。

【００３７】図２（ｂ）において、出力電極２の右側か
ら入射される弾性表面波は、時刻Ｔ１からＴ２の間に、
出力電極２に到達するように、電極間の距離Ｘ３，Ｘ４
を設定する。また、図２（ｃ）において、出力電極２の
左側から入射される弾性表面波は、時刻Ｔ２以降に出力
電極に到達するように、電極間の距離Ｘ１を設定する。
ここで、Ｔ１は、入力電極１で励振された最初の波が出
力電極２の右側から出力電極２に到達する時間である。
また、Ｔ２は、入力電極１で励振された最初の波が出力
電極２の左側から出力電極２に到達する時間である。こ
のように、左方向及び右方向から出力電極２に入射する
弾性表面波の到達時間に時間差を設ければ、出力電極２
における２つの弾性表面波を合成した信号の強度分布
は、図２（ｄ）に示すものと同じものとなる。

【００３８】すなわち、アポタイズ電極１の幅は、従来
のアポタイズ電極３１の半分しかないが、電極間の距離
Ｘ１，Ｘ３，Ｘ４を調整することによって、従来と同様
の所望のフィルタ特性を持ち、かつ小型の弾性表面波フ
ィルタを実現できる。

【００３９】図１に示したこの発明の弾性表面波フィル
タの構成では、方向転換電極として櫛形電極を持つもの
を示したが、これに限るものではない。すなわち、方向
転換電極としては、上段の入力電極から左右方向に出射
された弾性表面波を下段の出力電極へ向かう方向へ伝搬
させるような構成を持てばよい。図３，図４に、この発
明の弾性表面波フィルタの他の実施例の構成図を示す。
図３は、図１の方向転換電極３，４の代わりに、弾性表
面波の進行方向を９０°回転するための斜め方向に整列
した電極指を持つ反射器（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）を
備えたものである。

【００４０】この反射器の電極指の傾きは、圧電基板の
種類と伝搬する弾性表面波の速度によって決定される。
図５に、反射器の電極指６の傾きθｒと、弾性表面波の
速度（Ｖｘ，Ｖｙ）との関係の説明図を示す。入力電極
によって励振され紙面の左右方向に進行した弾性表面波
の速度をＶｘ，反射器によって９０°回転させられ、紙
面の上下方向に進行した弾性表面波の速度をＶｙとする
と、次式によってθｒは求められる。 θｒ＝９０°−θｉ＝９０°−ｔａｎ^-1（Ｖｘ／Ｖｙ）

【００４１】図３に示す構成においても、図１と同様に
入力電極であるアポタイズ電極１は、図２２に示したア
ポタイズ電極３１の少なくとも半分の幅を持てば、図２
（ｄ）の信号強度を持つ弾性表面波の合成波が出力電極
２で得られる。

【００４２】図４は、図３の構成に加えて、さらにグレ
ーティング構造の電極（７ａ，７ｂ：以下、グレーティ
ング電極と呼ぶ）を弾性表面波の伝搬路中に設けたもの
である。ここで、グレーティング電極を設ければ、グレ
ーティング構造によって弾性表面波の進行の自由度が制
限されるため、図３のように自由表面とした場合に比べ
て、弾性表面波の回折の影響が減少できる。また、この
グレーティング電極によって弾性表面波が反射するのを
防止するために、グレーティング構造の電極指の間隔
は、入力電極１によって励振される弾性表面波の周期の
約１／１．３以下にすることが好ましい。以上説明した
図１，図３，図４の弾性表面波フィルタを製造する場合
には、形成する電極パターンが異なるのみで、図１８等
に示した従来の弾性表面波フィルタの製造プロセスと同
じプロセスを用いることができる。複雑なプロセスを追
加する必要はない。

【００４３】

【実施例】以下に、この発明の弾性表面波フィルタを中
心周波数７０ＭＨｚのＩＦフィルタとして用いた場合の
実施例を示す。なお、この発明は以下の実施例に限定さ
れるものではい。入力電極１，出力電極２等がその表面
上に形成される圧電基板１０は、一般的に、ＳＴカット
水晶と呼ばれている４２度４５分回転Ｙ，Ｘ伝播の水晶
基板を用い、入力電極から励振される弾性表面波の進行
方向をＸ方向とする。また、形成される入力電極，出力
電極及び方向転換電極等は、膜厚３００ｎｍのアルミニ
ウムを用いるものとする。ただし、圧電基板１０の材
料、カット方向、電極膜厚、電極材料は、これに限るも
のではなく、要求されるフィルタ特性に応じて、最適な
ものを選べばよい。

【００４４】このとき、圧電基板１０上に励振される弾
性表面波の速度は、３１４７．２ｍ／ｓとなる。また、
中心周波数ｆ₀が７０ＭＨｚの場合、櫛形電極の周期λ
は、弾性表面波の速度をＶとすると、Ｖ＝ｆ₀×λとい
う関係があるので、λ＝４４．９６μｍと決まる。

【００４５】図２０に示した従来例の場合、電極対数
は、入力電極であるアポタイズ電極３１では１０００
対、出力電極である間引き電極３３では３６３対であ
る。また、開口長Ｌは８０λである。電極の周期λ＝４
４．９６μｍから、少なくとも入力電極３１の励振方向
の幅Ｙ１は、Ｙ１＝４４９６０μｍ，出力電極３３の励
振方向の幅Ｙ２はＹ２＝１６３２０．４８μｍ必要であ
り、入出力電極間の間隔Ｘ１を１０００μｍとすると、
電極の左右方向の全体長は、Ｙ１＋Ｙ２＋Ｘ１＝６２２
８０．４８μｍとなる。図２４にこの従来例の弾性表面
波フィルタの周波数特性を示す。

【００４６】これに対し、この発明の図１の構成では、
入力電極であるアポタイズ電極１の電極対数は５００対
にできる。また、出力電極である間引き電極２の電極対
数は３６３対、方向転換電極３，４の電極対数を２０対
とする。この時の入力電極の励振方向の幅Ｙ３＝Ｙ１／
２＝２２４８０μｍ，Ｘ１＝１ｍｍ，出力電極の励振方
向の幅Ｙ２＝１６３２０．４８μｍ，方向転換電極の励
振方向の幅Ｙ４＝８９９．２μｍである。右側に進行す
る弾性表面波の時間調整を行うための自由表面域（Ｘ３
＋Ｘ４）は、図２のＴ１（＝２×Ｘ１）の距離を波が伝
わるのにかかる時間と、Ｔ２（入力電極のＹ３を弾性表
面波が伝わるのにかかる時間）を加えたものである。

【００４７】よって、Ｘ３＋Ｘ４＝（２×Ｘ１）＋Ｙ３
＝２４４８０μｍとなる。ここで、弾性表面波フィルタ
の左右方向の長さが最小となるのは、Ｘ４−Ｘ３＝Ｙ３
−Ｙ２のときである。これらの関係式より、Ｘ３＝９１
６０．２４μｍ，Ｘ４＝１５３１９．７６μｍとすれば
よい。このとき、図１の弾性表面波フィルタの電極の全
体長は、Ｙ４＋Ｘ１＋Ｙ３＋Ｘ３＋Ｙ４＝３５４３８．
６４μｍとなる。

【００４８】すなわち、図２２の従来のフィルタの電極
の左右方向の幅＝６２２８０．４８μｍに対して、この
発明の図１のものでは、２６０００μｍ程度小さくする
ことができる。一般に開口長方向の大きさは小さく、あ
まり問題とならない。図６に図１の弾性表面波フィルタ
の周波数特性を示す。図６と図２４とを比較すると、ほ
ぼ同じ特性が得られることがわかる。

【００４９】次に、図３の場合の構成では反射器を用い
るので、反射器の特性を考慮する必要がある。そこで、
電極の膜厚を２．１μｍとする。この膜厚のとき、ＳＴ
カット水晶基板の励振方向の弾性表面波速度は３０６８
ｍ／ｓとなる。中心周波数７０ＭＨｚでは電極の周期
は、約４３．８３μｍとなる。また、入力電極であるア
ポタイズ電極１は５００対、反射器５ａ等の対数は５０
対、出力電極である間引き電極２の対数は３６７対とす
る。また、弾性表面波の伝搬時間の調整のために、図４
に示すように入出力電極の周期の１／１．３周期を持つ
グレーティング構造の電極７ａ，７ｂを形成してもよ
い。

【００５０】グレーティング電極７ａ，７ｂを形成した
場合、ＳＴカット水晶基板では、紙面の上下方向への弾
性表面波の速度は４６４６ｍ／ｓとなる。この場合、励
振方向の速度Ｖｘ＝３０６８ｍ／ｓ、上下方向の速度Ｖ
ｙ＝４６４６ｍ／ｓであるので、θｒ＝９０−ｔａｎ^-1
（Ｖｘ／Ｖｙ）より、θｒ＝５６．５６度となる。

【００５１】反射器の長さＹ５は、反射器の電極指が、
紙面の上下方向の向きと平行な場合に必要な本数である
５０周期分とすると、Ｙ５＝５０本×４３．８３μｍ＝
２１９１．５μｍとなる。また、入力電極の左右方向の
幅Ｙ３＝Ｙ１／２＝２１９１５μｍ、Ｘ１＝１０００μ
ｍ、出力電極の左右方向の幅Ｙ２＝１５９１０．２９μ
ｍである。

【００５２】入力電極の右方向に出た波の時間調整を行
うための自由表面領域（Ｘ３＋Ｘ４）は、図２のＴ１
（２×Ｘ１の距離を弾性表面波が伝わるのにかかる時
間）と、Ｔ２（入力電極のＹ３を弾性表面波が伝わるの
にかかる時間）を加えたものから求められる。

【００５３】すなわち、Ｘ３＋Ｘ４＝（２×Ｘ１＋Ｙ
３）＝２３９１５μｍとなる。ここで、電極の左右方向
の幅を最小とするためには、Ｘ３−Ｘ４＝Ｙ３−Ｙ２と
なるように選べばよい。上記の関係式より、Ｘ３＝８９
５５．１４５μｍ，Ｘ４＝１４９５９．８５５μｍとす
ればよい。このとき、この発明の図３において、弾性表
面波フィルタの電極の左右方向の全体の幅は、Ｙ５＋Ｘ
１＋Ｙ３＋Ｘ４＋Ｙ５＝４２２５７．８５５μｍとな
る。

【００５４】したがって、図３におけるこの発明の実施
例では、図２２に示した従来の構成に比べて、左右方向
の幅について２４０００μｍ程度の小型化が可能であ
る。この場合も、開口長方向の大きさは小さく、あまり
問題とならない。図７に、図３の弾性表面波フィルタの
周波数特性を示す。

【００５５】次に、入出力電極の構成が異なるこの発明
の弾性表面波フィルタの実施例を示す。図８に、入力電
極及び出力電極に間引き電極を用いたこの発明の弾性表
面波フィルタの一実施例の構成図を示す。図８におい
て、出力電極２は、従来から用いられている通常の間引
き電極であるが、入力電極１は電極指の対数を一部省略
した間引き電極である。入力電極１は、左右方向の幅Ａ
＝１８８２４．９８５μｍであるが、電極指の対数を通
常の約半分（４３０対）に間引きしている。出力電極２
は、左右方向の幅Ｂ＝１５７３４．９７μｍとし、電極
指の対数を３５９対とする。また、図８において、Ｙ５
＝４３．８３×５０対＝２１９１．５μｍ，Ｘ１＝１０
００μｍとする。

【００５６】この実施例では、Ａ＋２×Ｘ１＝Ｘ３＋Ｘ
４、かつＸ４−Ｘ３＝Ａ−Ｂの条件を満たすように設計
すれば、入力電極で励振された弾性表面波の省略された
部分が、出力電極における合成波形によって再現され、
なおかつ、弾性表面波フィルタの左右方向の幅を最小と
することができる。上記の２つの式から、Ｘ３＝８８６
７．４８５μｍ，Ｘ４＝１０９５７．５μｍとすればよ
いことがわかる。

【００５７】このとき、弾性表面波フィルタの電極の左
右方向の幅は、Ｙ５＋Ｘ１＋Ａ＋Ｘ３＋Ｙ５＝３３０７
５．４７μｍとなる。図２２に示したような従来の弾性
表面波フィルタでは、電極の左右方向の幅は、２×Ａ＋
Ｘ１＋Ｂ＝５４３８４．９４μｍとなる。したがって、
図８に示したこの発明の構成によれば、従来よりも２１
３０９．４７μｍの小型化が可能である。

【００５８】図９に、図８の弾性表面波フィルタの周波
数特性のグラフを示す。図９において、細線が従来の構
成のグラフ、太線がこの発明の図８の構成のグラフであ
るが、図８の構成の方が通過帯域外の抑圧度が低く抑え
られ改善されたことがわかる。

【００５９】図１０に、入力電極に間引き電極，出力電
極に正規電極を用いたこの発明の弾性表面波フィルタの
一実施例の構成図を示す。図１０において、入力電極１
は、電極指の対数を一部省略した間引き電極を用いる。
入力電極１の左右方向の幅Ａを１７７２９．２３５μｍ
とし、電極指の対数を通常の約半分（４０５対）に間引
きしている。出力電極２は、左右方向の幅Ｂを２１９
１．５μｍとし、電極指の対数を５０対とする。また、
Ｙ５＝４３．８３×５０対＝２１９１．５μｍ，Ｘ１＝
１０００μｍとする。

【００６０】この実施例では、Ａ＋２×Ｘ１＝Ｘ３＋Ｘ
４，かつＸ４−Ｘ３＝Ａ−Ｂの条件を満たすように設計
すれば、入力電極で励振された弾性表面波の省略された
部分が、出力電極における合成波形によって再現され、
なおかつ、弾性表面波フィルタの左右方向の幅を最小と
することができる。上記２つの式から、Ｘ３＝２０９
５．７５μｍ，Ｘ４＝１７６３３．４８５μｍとすれば
よい。

【００６１】このとき、弾性表面波フィルタの電極の左
右方向の幅は、Ｙ５＋Ｘ１＋Ａ＋Ｘ３＋Ｙ５＝２５２０
７．９８５μｍとなる。図２２に示したような従来の弾
性表面波フィルタでは、電極の左右方向の幅は、２×Ａ
＋Ｘ１＋Ｂ＝３８６４９．７５μｍとなる。したがっ
て、図１０に示したこの発明の構成によれば、従来より
も１３４４１．７６５μｍの小型化が可能である。

【００６２】図１１に、図１０の弾性表面波フィルタの
周波数特性のグラフを示す。図１１において、細線が従
来の構成のグラフ，太線がこの発明の図１０の構成のグ
ラフであるが、図１０の構成の方が通過帯域外の抑圧度
が低く抑えられ、改善されたことがわかる。

【００６３】図１２に、入力電極にアポタイズ電極，出
力電極に間引き電極を用いたこの発明の弾性表面波フィ
ルタの一実施例の構成図を示す。図１２において、出力
電極２は従来から用いられている通常の間引き電極であ
るが、入力電極１は電極指の対数を一部省略したアポタ
イズ電極である。入力電極１は、左右方向の幅Ａを２１
９１５μｍとし、電極指の対数を通常の半分（５００
対）にしている。出力電極２は、左右方向の幅Ｂを１５
９１０．２９μｍとし、電極指の対数を３６３対とす
る。また、Ｙ５＝４３．８３×５０対＝２１９１．５μ
ｍ，Ｘ１＝１０００μｍとする。

【００６４】この実施例では、Ａ＋２×Ｘ１＝Ｘ３＋Ｘ
４，かつＸ４−Ｘ３＝Ａ−Ｂの条件を満たすように設計
すれば、入力電極で励振された弾性表面波の省略された
部分が、出力電極における合成波形によって再現され、
なおかつ、弾性表面波フィルタの左右方向の幅を最小と
することができる。上記２つの式から、Ｘ３＝８９５
５．１４５μｍ，Ｘ４＝１４９５９．８５５μｍとすれ
ばよい。

【００６５】このとき、弾性表面波フィルタの電極の左
右方向の幅は、Ｙ５＋Ｘ１＋Ａ＋Ｘ３＋Ｙ５＝３６２５
３．１４５μｍとなる。図２２に示したような従来の弾
性表面波フィルタでは、電極の左右方向の幅は、２×Ａ
＋Ｘ１＋Ｂ＝６０７４０．２９μｍとなる。したがっ
て、図１２に示したこの発明の構成によれば、従来より
も２４４８７．１４５μｍの小型化が可能である。

【００６６】図１３に、図１２の弾性表面波フィルタの
周波数特性のグラフを示す。図１３において、細線が従
来の構成のグラフ，太線がこの発明の図１２の構成のグ
ラフであるが、図１２の構成の方が通過帯域外の抑圧度
が低く抑えられ、改善されたことがわかる。

【００６７】図１４に、入力電極にアポタイズ電極，出
力電極に通常の正規電極を用いた、この発明の弾性表面
波フィルタの一実施例の構成図を示す。図１４におい
て、入力電極１は、電極指の対数を一部省略したアポタ
イズ電極である。入力電極１は、左右方向の幅Ａを２１
９１５μｍとし、電極指の対数を通常の半分（５００
対）にしている。出力電極２は、左右方向の幅Ｂを２１
９１．５μｍとし、電極指の対数を５０対とする。ま
た、Ｙ５＝４３．８３×５０対＝２１９１．５μｍ，Ｘ
１＝１０００μｍとする。

【００６８】この実施例では、Ａ＋２×Ｘ１＝Ｘ３＋Ｘ
４，かつＸ４−Ｘ３＝Ａ−Ｂの条件を満たすように設計
すれば、入力電極で励振された弾性表面波の省略された
部分が、出力電極における合成波形によって再現され、
なおかつ、弾性表面波フィルタの左右方向の幅を最小と
することができる。上記２つの式から、Ｘ３＝２０９
５．７５μｍ，Ｘ４＝２１８１９．２５μｍとすればよ
い。

【００６９】このとき、弾性表面波フィルタの電極の左
右方向の幅は、Ｙ５＋Ｘ１＋Ａ＋Ｘ３＋Ｙ５＝２８３９
３．７５μｍとなる。図２２に示したような従来の弾性
表面波フィルタでは、電極の左右方向の幅は、２×Ａ＋
Ｘ１＋Ｂ＝４６０２１．５μｍとなる。したがって、図
１４に示したこの発明の構成によれば、従来よりも１７
６２７．７５μｍの小型化が可能である。

【００７０】図１５に、図１４の弾性表面波フィルタの
周波数特性のグラフを示す。図１５において、細線が従
来の構成のグラフ，太線がこの発明の図１４の構成のグ
ラフであるが、図１４の構成の方が通過帯域外の抑圧度
が低く抑えられ、改善されたことがわかる。

【００７１】図１６に、入力電極及び出力電極にアポタ
イズ電極を用いたこの発明の弾性表面波フィルタの一実
施例の構成図を示す。図１６において、出力電極２は従
来から用いられている通常のアポタイズ電極であるが、
入力電極１は、電極指の対数を一部省略したアポタイズ
電極である。入力電極１は、左右方向の幅Ａを２１９１
５μｍとし、電極指の対数を通常の半分（５００対）に
している。出力電極２は、左右方向の幅Ｂを１５９１
０．２９μｍとし、電極指の対数を３６３対とする。ま
た、Ｙ５＝４３．８３×５０対＝２１９１．５μｍ，Ｘ
１＝１０００μｍとする。

【００７２】この実施例では、Ａ＋２×Ｘ１＝Ｘ３＋Ｘ
４，かつＸ４−Ｘ３＝Ａ−Ｂの条件を満たすように設計
すれば、入力電極で励振された弾性表面波の省略された
部分が、出力電極における合成波形によって再現され、
なおかつ、弾性表面波フィルタの左右方向の幅を最小と
することができる。上記２つの式から、Ｘ３＝８９５
５．１４５μｍ，Ｘ４＝１４９５９．８５５μｍとすれ
ばよい。

【００７３】このとき、弾性表面波フィルタの電極の左
右方向の幅は、Ｙ５＋Ｘ１＋Ａ＋Ｘ３＋Ｙ５＝３６２５
３．１４５μｍとなる。図２２に示したような従来の弾
性表面波フィルタでは、電極の左右方向の幅は、２×Ａ
＋Ｘ１＋Ｂ＝６０７４０．２９μｍとなる。

【００７４】したがって、図１６に示したこの発明の構
成によれば、従来よりも２４４８７．１４５μｍの小型
化が可能である。図１７に、図１６の弾性表面波フィル
タの周波数特性のグラフを示す。図１７において、細線
が従来の構成のグラフ，太線がこの発明の図１６の構成
のグラフであるが、図１６の構成の方が通過帯域外の抑
圧度が低く抑えられ、改善されたことがわかる。

【００７５】

【発明の効果】この発明によれば、所望の弾性表面波フ
ィルタの周波数特性を備えたまま、入力電極によって励
振された弾性表面波の励振方向の弾性表面波フィルタの
サイズを小さくできる。また、この発明によれば、入力
電極及び出力電極の構成、及びこれらの電極と第１及び
第２の方向転換電極との間隔を適切に設定することによ
り、弾性表面波フィルタの周波数特性うち通過帯域外の
抑圧度を低減させることができる。さらに、この発明に
よれば、グレーティング電極を形成することにより、弾
性表面波の回折による周波数特性への影響を低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の弾性表面波フィルタの構成図であ
る。

【図２】この発明の弾性表面波フィルタの信号強度分布
の説明図である。

【図３】この発明の弾性表面波フィルタの構成図であ
る。

【図４】この発明の弾性表面波フィルタの構成図であ
る。

【図５】この発明における反射器の傾きと弾性表面波の
速度との関係の説明図である。

【図６】図１の弾性表面波フィルタの周波数特性のグラ
フである。

【図７】図３の弾性表面波フィルタの周波数特性のグラ
フである。

【図８】入力電極及び出力電極に間引き電極を用いたこ
の発明の弾性表面波フィルタの一実施例の構成図であ
る。

【図９】図８の弾性表面波フィルタの周波数特性のグラ
フである。

【図１０】入力電極に間引き電極、出力電極に正規電極
を用いたこの発明の弾性表面波フィルタの一実施例の構
成図である。

【図１１】図１０の弾性表面波フィルタの周波数特性の
グラフである。

【図１２】入力電極にアポタイズ電極、出力電極に間引
き電極を用いたこの発明の弾性表面波フィルタの一実施
例の構成図である。

【図１３】図１２の弾性表面波フィルタの周波数特性の
グラフである。

【図１４】入力電極にアポタイズ電極、出力電極に正規
電極を用いたこの発明の弾性表面波フィルタの一実施例
の構成図である。

【図１５】図１４の弾性表面波フィルタの周波数特性の
グラフである。

【図１６】入力電極及び出力電極にアポタイズ電極を用
いたこの発明の弾性表面波フィルタの一実施例の構成図
である。

【図１７】図１６の弾性表面波フィルタの周波数特性の
グラフである。

【図１８】従来の弾性表面波フィルタの構成図である。

【図１９】従来の弾性表面波フィルタの構成図である。

【図２０】従来の弾性表面波フィルタの構成図である。

【図２１】入力電極と出力電極とを２段組みに配置した
弾性表面波フィルタの構成図である。

【図２２】図２１に方向転換電極を加えた構成の弾性表
面波フィルタの構成図である。

【図２３】図２２の構成によって励振された弾性表面波
の信号強度の説明図である。

【図２４】従来の弾性表面波フィルタの周波数特性のグ
ラフである。

【符号の説明】

１入力電極２出力電極３，４方向転換電極３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ櫛形電極５ａ，５ｂ，５ａ，５ｂ反射器６反射器の電極指７ａ，７ｂグレーティング電極１０圧電基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤良夫神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (56)参考文献特開平５−83077（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−34257（ＪＰ，Ａ) 実開平５−59959（ＪＰ，Ｕ) 特表平５−501486（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 9/145 H03H 9/25 H03H 9/64

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板と、圧電基板上に形成された少
なくとも１つの入力電極と、少なくとも１つの出力電極
と、第１及び第２の方向転換電極とから構成され、入力電極及び出力電極のうち少なくともいずれか１つが
重み付けされた櫛形電極であり、入力電極と出力電極と
が、入力電極によって励振された弾性表面波の進行方向
と垂直な方向の位置関係となるように配置され、第１の方向転換電極が、前記入力電極及び出力電極の左
側近傍に配置されかつ前記入力電極から左方向へ進行す
る弾性表面波を前記出力電極へ向かう方向に転換する電
極であり、第２の方向転換電極が、前記入力電極及び出
力電極の右側近傍に配置されかつ前記入力電極から右方
向へ進行する弾性表面波を前記出力電極へ向かう方向に
転換する電極であり、前記重み付けされた櫛形電極が、所望の弾性表面波フィ
ルタとしての周波数特性を実現するのに必要な重み付け
手段を持つ電極のうち、その必要な重み付け手段の重み
付け量の最も大きな部分である中央部を含み、重み付け
手段のＡ％（５０≦Ａ＜１００）以上の電極から構成さ
れ、前記重み付けされた櫛形電極に含まれなかった重み付け
手段の電極によって発生されるべき弾性表面波を含むよ
うに弾性表面波を時間遅延させ、かつ前記所望の周波数
特性を持つ弾性表面波が前記出力電極で得られるよう
に、前記入力電極及び出力電極と、前記第１及び第２の
方向転換電極との間隔を設定したことを特徴とする弾性
表面波フィルタ。
【請求項２】前記第１及び第２の方向転換電極が、櫛
形電極によって構成されることを特徴とする請求項１記
載の弾性表面波フィルタ。
【請求項３】前記第１及び第２の方向転換電極が、前
記入力電極によって励振された弾性表面波の進行方向と
垂直な方向に２段組みされかつ接続された２つの櫛形電
極からなることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波
フィルタ。
【請求項４】前記第１及び第２の方向転換電極が、前
記入力電極によって励振された弾性表面波の進行方向と
垂直な方向に２段組みされた第１及び第２の反射器から
なり、第１の反射器が、前記入力電極から出射された弾
性表面波の進行方向を第２の反射器の方へ転換し、第２
の反射器が、第１の反射器から受けた弾性表面波の進行
方向を前記出力電極の方へ転換することを特徴とする請
求項１記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項５】前記入力電極及び出力電極と、前記第１
及び第２の方向転換電極との間隔で確定される領域が、
自由表面領域であることを特徴とする請求項１記載の弾
性表面波フィルタ。
【請求項６】前記入力電極及び出力電極と、前記第１
及び第２の方向転換電極との間隔で確定される領域であ
って弾性表面波が伝播する経路に、前記入力電極及び出
力電極よりも周期の小さい電極指からなるグレーティン
グ電極を形成したことを特徴とする請求項１記載の弾性
表面波フィルタ。