JP3340563B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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Description
フィルタとして使用される弾性表面波装置の素子構造に
関するものである。
型、軽量、高性能なため移動体通信などの通信機器、放
送機器、測定装置などに多く使用されている。従来、ア
ナログ通信方式で使用される中間周波フィルタは狭帯域
特性が要求され、加えて、中心周波数の温度変化が小さ
く、帯域外減衰特性にも厳しいものが要求される。この
ような用途には、STカット水晶基板上に3dB比帯域
幅(以後、比帯域幅と略す)が0.03〜0.1%程度
を持つトランスバ−サル型弾性表面波フィルタなどが使
用されていた。
のため、移動体通信などにおいてアナログ通信方式から
デジタル通信方式への移行が検討されている。この方式
に用いられる中間周波フィルタは、比帯域幅が0.3〜
0.5%程度と比較的広く、群遅延時間が平坦で、帯域
外減衰特性もアナログ通信方式用を超える値が要求され
る。特に、移動通信用の携帯機器では小型化が要求さ
れ、弾性表面波フィルタとしても小型で低挿入損失のも
のが必要である。
バ−サル型弾性表面波フィルタは、所望の振幅特性と位
相特性を独立に設計できるという利点を有している。し
かしながら、トランスバーサル型弾性表面波フィルタ
は、挿入損失が大きく、0.3〜0.5%程度の帯域幅
を得るためには多数の電極指(多対のくし型電極)が必
要であり、素子が大きくなり、また帯域外減衰量も十分
でないという欠点があった。
て、LiNbO3 基板上に4対のくし型電極を3個、近
接配置したフィルタが知られており、挿入損失が10d
B、比帯域幅20%のものが得られている(M.F.Lewis,
Electron.Letters vol.8,no.23,p.553(1972))。しか
しながら、このフィルタは、挿入損失と比帯域幅が大き
すぎるという欠点があった。
を得る方法として、共振子フィルタや多対くし型電極フ
ィルタが知られている。これらのフィルタは、従来、挿
入損失と帯域外減衰量を考慮してその構造を決めている
だけであり、所望の群遅延時間特性を得ることができな
かった。例えば、水晶基板上に、くし型電極の総対数7
00対を持つ3個のくし型電極を使用したフィルタは、
挿入損失5dB、比帯域幅0.02%が得られている
(小山田、吉川、石原、電子通信学会論文誌 vol.J60-
A,no.9,pp.805(1977))。しかしながら、群遅延時間特性
及び帯域内振幅偏差は不明であり、また比帯域幅も狭か
った。
構成による弾性表面波フィルタでは、デジタル通信方式
に使用される中間周波フィルタに必要とされるような、
比帯域幅が比較的広く、帯域外減衰量も大きく、小型、
低挿入損失で、加えて、群遅延時間が平坦な特性を達成
することはできなかった。
本発明の目的は、群遅延時間が平坦で、比帯域幅が比較
的広く、低挿入損失で、帯域外減衰量の大きい弾性表面
波装置を提供することにある。
性表面波フィルタを構成するために、圧電基板として、
温度特性が優れ、電気機械結合係数が1%程度の新材料
である四ほう酸リチウム単結晶基板を用いた。この四ほ
う酸リチウム単結晶基板上に、3個の多数対の電極指を
持つくし型電極を弾性表面波の伝搬方向に沿って近接配
置した電極列を形成し、これらくし型電極の電極指によ
る弾性表面波の反射を利用する弾性表面波フィルタとし
て構成した。この弾性表面波フィルタの場合、比帯域幅
などの振幅特性と群遅延時間特性などの位相特性は独立
に設計できず、これら両特性の要求値を共に満足する電
極構成は知られていなかった。加えて、通過帯域外にス
プリアスが発生し、帯域外減衰量も充分でなかった。
%以上であり、帯域内振幅偏差(以下、振幅偏差とい
う)と、帯域内群遅延時間偏差(以下、群遅延時間偏差
という)と、帯域内挿入損失と、通過帯域外のスプリア
スが小さい電気的特性を得るために、IDT対数、電極
膜厚などによる影響を詳細に検討し本発明をなした。本
発明による弾性表面波装置は、図1に示すように、四ほ
う酸リチウムからなる基板と、基板上に配置された中央
のくし型電極と、弾性表面波の伝搬方向に沿って中央の
くし型電極の両側に近接配置された第1及び第2のくし
型電極とを含む電極列とを有し、中央のくし型電極の対
数Ncと第1の及び第2のくし型電極の合計の対数Ns
との和Nc+Nsが、次式 110−3000H/λ≦Nc+Ns≦320−300
0H/λ ただし、H/λは、くし型電極の膜厚Hをくし型電極の
周期λで規格化した規格化膜厚、を満足することを特徴
とする。
の及び第2のくし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+
Nsは、次式 160−3000H/λ≦Nc+Ns≦260−300
0H/λ を満足することが望ましい。上述した弾性表面波装置の
電極列からなる第1の電極列と、上述した弾性表面波装
置の電極列からなり、第1の電極列と縦続接続されてい
る第2の電極列とを有することが望ましい。これら第1
の電極列と第2の電極列の接続形式として次の3つの態
様を採用することができる。
1の電極列の中央のくし型電極と、第2の電極列の第1
及び第2のくし型電極とがそれぞれ入出力端子に接続さ
れ、第1の電極列の第1及び第2のくし型電極と、第2
の電極列の中央のくし型電極とが接続された接続形式で
あって、第1及び第2の電極列のそれぞれの中央のくし
型電極の対数Ncと第1及び第2のくし型電極の合計の
対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 210−6000H/λ≦Nc+Ns≦320−300
0H/λ を満足することが望ましい。
及び第2のくし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+N
sが、次式 220−6000H/λ≦Nc+Ns≦320−600
0H/λ を満足することが望ましい。第2の接続形式は、図3に
示すように、第1の電極列の中央のくし型電極と、第2
の電極列の中央のくし型電極とがそれぞれ入出力端子に
接続され、第1の電極列の第1及び第2のくし型電極
と、第2の電極列の第1及び第2のくし型電極とが接続
された接続形式であって、第1及び第2の電極列のそれ
ぞれの中央のくし型電極の対数Ncと第1及び第2のく
し型電極の合計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 140−3000H/λ≦Nc+Ns≦270−300
0H/λ を満足することが望ましい。
及び第2のくし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+N
sが、次式 150−3000H/λ≦Nc+Ns≦260−300
0H/λ を満足することが望ましい。第3の接続形式は、図4に
示すように、第1の電極列の第1及び第2のくし型電極
と、第2の電極列の第1及び第2のくし型電極とがそれ
ぞれ入出力端子に接続され、第1の電極列の中央のくし
型電極と、第2の電極列の中央のくし型電極とが接続さ
れた接続形式であって、第1及び第2の電極列のそれぞ
れの中央のくし型電極の対数Ncと第1及び第2のくし
型電極の合計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 160−3000H/λ≦Nc+Ns≦310−300
0H/λ を満足することが望ましい。
及び第2のくし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+N
sが、次式 170−3000H/λ≦Nc+Ns≦310−600
0H/λ を満足することが望ましい。上述した弾性表面波装置に
おいて、中央のくし型電極の対数Ncと第1及び第2の
くし型電極の合計の対数Nsとの比Ns/Ncが、次式 1.0≦Ns/Nc≦1.6 又は、2.5≦Ns/N
c≦3.1 を満足することが望ましい。
くし型電極と第1及び第2のくし型電極の最も近接して
いる電極指の中心間距離Liが、次式 0.40λ+nλ≦Li≦0.54λ+nλ ただし、nは零を含む正の整数を満足することが望まし
い。
おいて、基板上にくし型電極の電極指が形成されてい
る、弾性表面波の伝搬方向における割合であるメタライ
ズ比が、0.50以上0.75以下であることが望まし
い。
電極がアルミニウムを主成分とする金属からなり、くし
型電極の膜厚Hをくし型電極の周期λで規格化した規格
化膜厚H/λが、0.005以上0.03以下であるこ
とが望ましい。上述した弾性表面波装置において、基板
のカット面および弾性表面波の伝搬方向が、オイラ角表
示で(0〜45°,90±10°,90±10°)及び
それと等価の範囲内であることが望ましい。
伝搬方向が、オイラ角表示で(45±5°,90±5
°,90±5°)及びそれと等価の範囲内であることが
望ましい。雰囲気温度による電気特性の変化が少なくな
り温度特性が向上する。また、くし型電極の開口長は、
弾性表面波装置の入出力インピ−ダンスが外部終端イン
ピ−ダンスに整合するように決められる。
の概略を図1に示す。四ほう酸リチウムからなり圧電性
を有する基板10の表面に中央のくし型電極21が配置
され、中央のくし型電極21の両側に第1及び第2のく
し型電極22、23が配置されている。これら第1及び
第2のくし型電極22、23は配線24、25により並
列に接続されている。それぞれのくし型電極21、2
2、23は、組み合わされた2組の電極指26a、26
bと、各電極指26a、26b間をその端部で電気的に
接続しているバスバー部27a、27bとから構成され
る。電極指26a、26bは弾性表面波の伝搬方向にほ
ぼ垂直な方向に延びており、バスバー部27a、27b
は弾性表面波の伝搬方向にほぼ平行な方向に延びてい
る。くし型電極21、22、23の電極指はアルミニウ
ムから構成されている。なお、並列に接続される配線2
4、25は基板10上以外に配置されてもよい。
ける中央のくし型電極21と右側の第2のくし型電極2
3の近接部分を弾性表面波伝搬方向に切断した断面図で
ある。くし型電極21、23の周期λは、一つの電極指
26aとそれと同じ組の最も近い電極指26a′との距
離として定義され、通常、電極指26aと電極指26
a′の中心間距離である。
された電極指26a、26bをそれぞれ1本ずつで1対
と数え、片方のみの場合は0.5対と数える。IDT間
隔Liは、各くし型電極21、23の最も外側の電極指
26a、26b′の中心間距離として定義される。な
お、IDT間隔Liは、nを零を含む正の整数として、
Li+nλとしてもよい。
板上に電極指が形成されている比率を示すメタライズ比
は、電極指の幅Lfとして、2×Lf/λで定義され
る。以上の電極構成において、まず、IDT総対数、す
なわち中央のくし型電極21の対数Ncと第1及び第2
のくし型電極22、23の合計の対数Nsの和Nc+N
sを変化させた場合の比帯域幅、振幅偏差、群遅延時間
偏差を数値シミュレーションにより求めた。その条件を
表1にまとめ、そのシミュレーション結果を図6乃至図
9に示す。図6乃至図9において、比帯域幅を△、振幅
偏差を▽、群遅延時間偏差を●で示す。なお、IDT対
数比Ns/Ncは、中央のくし型電極の対数Ncと前記
第1及び第2のくし型電極の合計との対数Nsの比であ
る。
6dB以下、群遅延時間偏差を1.5μS以下とするた
めには、規格化膜厚0.9%程度の場合には、総対数を
90〜280対と、また、規格化膜厚1.7%程度の場
合には、総対数を90〜240対の範囲に設定すればよ
いことがわかる。
差を3dB以下、群遅延時間偏差を1.0μS以下とす
るためには、規格化膜厚0.9%程度の場合には、総対
数120〜240と、また、規格化膜厚1.7%程度の
場合には、総対数を110〜210対の範囲に設定すれ
ばよいことがわかる。また、IDT間隔Liは、0.4
0λ〜0.55λ程度を用いることが望ましいが、特
に、0.44λ程度とすれば、比帯域幅を広く、また
は、群遅延時間偏差を少なくすることができる。
Nsと規格化膜厚H/λの関係として図10にまとめ
る。適切なIDT総対数Nc+Nsの範囲を破線で、さ
らに望ましいIDT総対数Nc+Nsの範囲を実線で示
す。この関係から明らかなように、IDT総対数Nc+
Nsは、次式 110−3000H/λ≦Nc+Ns≦320−300
0H/λ を満足している。
0H/λ を満足することが望ましい。次に、本発明による弾性表
面波装置の電極構成の他の例として、四ほう酸リチウム
からなる基板10上に、同じ構成の第1の電極列20
と、第2の電極列30とが配置され、これら第1の電極
列20と第2の電極列30とが縦続接続された構造につ
いて検討した。
極21が配置され、それをはさんで第1及び第2のくし
型電極22、23が配置されている。それぞれのくし型
電極21、22、23は、組み合わされた2組の電極指
26a、26b、および、各電極指間をその端部で電気
的に接続しているバスバー部27a、27bから構成さ
れている。電極指26a、26bは弾性表面波の伝搬方
向にほぼ垂直な方向に延びており、バスバー部27a、
27bは弾性表面波の伝搬方向にほぼ平行な方向に延び
ている。
同様の構成である。中央のくし型電極31が配置され、
それをはさんで第1及び第2のくし型電極32、33が
配置されている。それぞれのくし型電極31、32、3
3は、組み合わされた2組の電極指36a、36b、お
よび、各電極指間をその端部で電気的に接続しているバ
スバー部37a、37bから構成されている。電極指3
6a、36bは弾性表面波の伝搬方向にほぼ垂直な方向
に延びており、バスバー部37a、37bは弾性表面波
の伝搬方向にほぼ平行な方向に延びている。
形式としては3つの態様がある。これら3つの接続形式
による弾性表面波装置の概略を図2、図3、図4にそれ
ぞれ示す。第1の接続形式による弾性表面波装置を図2
に示す。第1の接続形式においては、第1の電極列20
の中央のくし型電極21が入力端子41に接続され、第
1の電極列20の第1及び第2のくし型電極22、23
は配線24、25により並列に接続されている。配線2
5は、縦続配線42により第2の電極列30の中央のく
し型電極31に接続され、第2の電極列30の第1及び
第2のくし型電極32、33は配線35により並列に接
続され、出力端子43に接続されている。
3に示す。第2の接続形式においては、第1の電極列2
0の中央のくし型電極21が入力端子41に接続され、
第1の電極列20の第1及び第2のくし型電極22、2
3は配線24により接続され、縦続配線42a、42b
により第2の電極列30の第1及び第2のくし型電極3
2、33にそれぞれ接続され、第2の電極列30の第1
及び第2のくし型電極32、33は配線35により接続
されている。第2の電極列30の中央のくし型電極31
は出力端子43に接続されている。なお、縦続配線42
a、42b間が他の配線により相互に接続されていても
よい。また、配線24、35を用いず、第1の電極列2
0の第1及び第2のくし型電極22、23と第2の電極
列30の第1及び第2のくし型電極32、33が他の配
線により直接接続されていてもよい。
4に示す。第3の接続形式においては、第1の電極列2
0の第1及び第2のくし型電極22、23は配線24に
より並列に接続されると共に入力端子41に接続され、
第1の電極列20の中央のくし型電極21は縦続配線4
2により第2の電極列30の中央のくし型電極31に接
続され、第2の電極列30の第1及び第2のくし型電極
32、33は配線35により並列に接続されると共に出
力端子43に接続されている。
弾性表面波装置において、配線24、25、34、35
および縦続配線42は、基板10上以外に配置されても
よい。また、第1及び第2の電極列20、30は、それ
ぞれ別個の基板10上に形成されていてもよい。
平衡入出力の場合を示しており、各くし型電極の他端は
共通電位に接続され、接地されているが、入出力端子の
一方または両方を平衡入出力として、縦続接続の配線の
一方を共通電位に接続しないようにしてもよい。上述し
た第1乃至第3の接続形式において、IDT総対数(中
央のくし型電極21の対数Ncと第1及び第2のくし型
電極22、23の合計の対数Nsの和Nc+Ns)を変
化させた場合の比帯域幅、振幅偏差、群遅延時間偏差を
数値シミュレーションにより求めた。その条件を表2に
示し、そのシミュレーション結果を図11乃至図28に
示す。図11乃至図28において、比帯域幅を△、振幅
偏差を▽、群遅延時間偏差を●で示す。なお、IDT対
数比Ns/Ncは、中央のくし型電極の対数Ncと第1
及び第2のくし型電極の合計の対数Nsとの比である。
くし型電極の電極指はアルミニウムから構成され、メタ
ライズ比は0.5である。第1の電極列20と第2の電
極列30の各くし型電極は同じ構成である。
示すシミュレーション結果からわかるように、比帯域幅
を0.3%以上、振幅偏差を6dB以下、群遅延時間偏
差を3μS以下とするためには、規格化膜厚0.9%程
度の場合には総対数を165〜285対と、規格化膜厚
1.2%程度の場合には総対数を145〜280対と、
また、規格化膜厚1.6%程度の場合には総対数を11
5〜270対の範囲に設定すればよいことがわかる。さ
らに、規格化膜厚0.9%程度の場合には総対数を16
5〜250対の範囲に、規格化膜厚1.2%程度の場合
には総対数を145〜240対の範囲に、また、規格化
膜厚1.6%程度の場合には総対数を115〜195対
の範囲に設定すれば、群遅延時間偏差が2μS以下とな
る。
Nsと規格化膜厚H/λの関係として図29にまとめ
る。適切なIDT総対数Nc+Nsの範囲を破線で、さ
らに望ましいIDT総対数Nc+Nsの範囲を実線で示
す。この関係から明らかなように、IDT総対数Nc+
Nsが、次式 210−6000H/λ≦Nc+Ns≦320−300
0H/λ を満足することが望ましい。
0H/λ を満足することが望ましい。第2の接続形式を用いた場
合には、図19乃至図24に示すシミュレーション結果
からわかるように、比帯域幅を0.3%以上、振幅偏差
を6dB以下、群遅延時間偏差を3μS以下とするため
には、規格化膜厚0.9%程度の場合には総対数を12
0〜245対と、また、規格化膜厚1.6%程度の場合
には総対数を90〜210対の範囲に設定すればよいこ
とがわかる。さらに、規格化膜厚0.9%程度の場合に
は総対数120〜235と、また、規格化膜厚1.6%
程度の場合には総対数を95〜210対の範囲に設定す
れば群遅延時間偏差が2μS以下となる。
Nsと規格化膜厚H/λの関係として図30にまとめ
る。適切なIDT総対数Nc+Nsの範囲を破線で、さ
らに望ましいIDT総対数Nc+Nsの範囲を実線で示
す。この関係から明らかなように、IDT総対数Nc+
Nsが、次式 140−3000H/λ≦Nc+Ns≦270−300
0H/λ を満足することが望ましい。
0H/λ を満足することが望ましい。第3の接続形式を用いた場
合には、図25乃至図28に示すシミュレーション結果
からわかるように、比帯域幅を0.3%以上、振幅偏差
を6dB以下、群遅延時間偏差を3μS以下とするため
には、規格化膜厚0.9%程度の場合には総対数を14
0〜270対と、また、規格化膜厚1.6%程度の場合
には総対数を110〜260対の範囲に設定すればよい
ことがわかる。さらに、規格化膜厚0.9%程度の場合
には総対数140〜250対と、また、規格化膜厚1.
6%程度の場合には総対数を110〜200対の範囲に
設定すれば群遅延時間偏差を2μS以下とすることがで
きる。
Nsと規格化膜厚H/λの関係として図31にまとめ
る。適切なIDT総対数Nc+Nsの範囲を破線で、さ
らに望ましいIDT総対数Nc+Nsの範囲を実線で示
す。この関係から明らかなように、IDT総対数Nc+
Nsが、次式 160−3000H/λ≦Nc+Ns≦310−300
0H/λ を満足することが望ましい。
0H/λ を満足することが望ましい。また、第1の電極列20と
第2の電極列30を2段縦続接続した場合でも、IDT
間隔Liは、0.40λ〜0.54λ程度の範囲を用い
ることが望ましいが、特に、0.45λ程度(0.43
λ〜0.47λの範囲)とすると比帯域幅の範囲を広く
できるので更に望ましいことがわかる。
対数Ncと第1及び第2のくし型電極22、23の合計
の対数Nsとの比Ns/Nc)が通過帯域よりも低周波
側のスプリアス(不要な低減衰量の周波数域)の特性に
大きく影響していることに着目した。図32に弾性表面
波装置の典型的な通過特性を示す。必要とする通過帯域
の低周波側にスプリアスを示すピークがあることがわか
る。このスプリアスを通過帯域に近い側からスプリアス
1、スプリアス2、スプリアス3、スプリアス4と呼
び、S1、S2、S3、S4で示す。
Ns/Ncを変化させた場合のその通過特性を数値シミ
ュレーションにより種々の条件で求めた。その条件を表
3に示し、各スプリアス強度との関係を図33乃至図3
7にまとめる。なお、電極指はアルミニウムから構成さ
れ、メタライズ比は0.50である。
が1.3近傍または2.8近傍でスプリアスが極小とな
る。対数比Ns/Ncが 1.0≦Ns/Nc≦1.6 または、2.5≦Ns/
Nc≦3.1 を満足する範囲では、スプリアスが小さくなる。
Nc≦2.9 の範囲では、さらに優れたスプリアス減衰が得られる。
この場合、第1の電極列20と第2の電極列30を縦続
接続すると、50dB以上の優れたスプリアス減衰を得
ることができる。
切な範囲に設定することにより、通過帯域幅をより広く
することが可能なことを見出した。このメタライズ比に
よる通過帯域幅の変化を図38に示す。図38では、規
格化膜厚H/λが0.89%と1.67%の場合のメタ
ライズ比による通過帯域幅の変化を示している。両方の
場合とも、メタライズ比が0.5以上0.75以下にお
いて通過帯域幅が広くなっている。特に、メタライズ比
が0.6以上0.7以下であることが望ましい。
示した構造であり、規格化膜厚が0.89%の場合はI
DT間隔0.44λ、中央のIDT対数86、第1及び
第2のIDT対数76である。また、規格化膜厚H/λ
が1.67%の場合はIDT間隔0.46λ、中央のI
DT対数66、第1及び第2のIDT対数44である。
表面波フィルタを作製して評価した。実施例1〜5の構
造などを表4にまとめ、その通過特性を図39乃至図4
3に示す。実施例1〜5では、基板10として、45°
もしくは43°Y回転X板の四ほう酸リチウム単結晶基
板を用い、弾性表面波の伝搬方向はZ方向とした。ま
た、くし型電極21、22、23は対となる電極指の重
なっている長さがほぼ等しい、いわゆる正規型であり、
その開口長は6.88λである。
形成は、周知のフォトリソグラフィにより形成したレジ
ストパターン上にアルミニウム金属膜を真空蒸着した後
リフトオフすることで行った。通過特性などの評価は、
終端インピーダンスを520Ω+j230Ωとして行な
った。なお、周波数fは通過帯域の中心周波数foで規
格化した規格化周波数f/foで示している。
比帯域幅0.50%、最小挿入損失4.0dB、振幅偏
差(振幅リップル)0.8dB、群遅延時間偏差(ディ
レーリップル)0.5μSの優れた通過帯域内特性が得
られ、低域側スプリアスも30dB以下となり、優れた
減衰特性が得られた。
られ、3dB比帯域幅0.42%、最小挿入損失4.3
dB、振幅偏差0dB(単峰特性のため)、群遅延時間
偏差0.4μSの優れた通過帯域内特性が得られ、低域
側スプリアスも30dB以下となり、優れた減衰特性が
得られた。実施例3では、図41に示す通過特性が得ら
れ、3dB比帯域幅0.39%、最小挿入損失4.5d
B、振幅偏差0dB(単峰特性のため)、群遅延時間偏
差0.3μSの優れた通過帯域内特性が得られ、低域側
スプリアスも25dBとなった。
られ、3dB比帯域幅0.36%、最小挿入損失2.0
dB、振幅偏差0dB(単峰特性のため)、群遅延時間
偏差0.49μSの通過帯域内特性が得られた。しか
し、低域側スプリアスは18dBと大きかった。実施例
5では、図43に示す通過特性が得られ、3dB比帯域
幅0.52%、最小挿入損失2.4dB、振幅偏差0.
6dB、群遅延時間偏差1.26μSの通過帯域内特性
が得られた。しかし、低域側スプリアスは16dBと大
きかった。
4に示す構造の弾性表面波フィルタを作成し、評価し
た。実施例6〜11の構造などを表5にまとめ、その通
過特性を図44乃至図49に示す。実施例6〜11で
は、基板10として、45°もしくは43°Y回転X板
の四ほう酸リチウム単結晶基板を用い、弾性表面波の伝
搬方向はZ方向とした。くし型電極21、22、23、
31、32、33は正規型であり、開口長は、6.88
λである。
oで規格化した規格化周波数f/foで示している。
ィルタであり、図44に示す通過特性が得られ、3dB
比帯域幅0.47%、最小挿入損失4dB、振幅偏差
0.5dB、群遅延時間偏差2μSの優れた通過帯域内
特性が得られ、帯域外減衰量60dBの優れた減衰特性
が得られた。
弾性表面波フィルタであり、図45に示す通過特性が得
られ、3dB比帯域幅0.54%、最小挿入損失4d
B、振幅偏差0.5dB、群遅延時間偏差2μSの優れ
た通過帯域内特性が得られ、帯域外減衰量60dBの優
れた減衰特性が得られた。実施例8は、図3に示す第2
の接続形式の弾性表面波フィルタであり、図46に示す
通過特性が得られ、3dB比帯域幅0.39%、最小挿
入損失4dB、振幅偏差0dB(単峰特性のため)、群
遅延時間偏差0.8μSの優れた通過帯域内特性が得ら
れ、帯域外減衰量48dBが得られた。
弾性表面波フィルタであり、図47に示す通過特性が得
られ、3dB比帯域幅0.4%、最小挿入損失4dB、
振幅偏差0dB(単峰特性のため)、群遅延時間偏差1
μSの優れた通過帯域内特性が得られ、帯域外減衰量6
0dBの優れた減衰特性が得られた。実施例10は、図
3に示す第2の接続形式の弾性表面波フィルタであり、
図48に示す通過特性が得られ、3dB比帯域幅0.4
3%、最小挿入損失4dB、振幅偏差0dB(単峰特性
のため)、群遅延時間偏差1.3μSの優れた通過帯域
内特性が得られ、帯域外減衰量58dBの優れた減衰特
性が得られた。
過帯域外の減衰特性の立上がりであるシェイプファクタ
がすぐれている。特に、第1の接続形式は、シェイプフ
ァクタがすぐれており望ましい。第2の接続形式の弾性
表面波フィルタの他の電極構造の例を図50に示す。図
3に示した構造との違いは、第1の電極列20の第1及
び第2のくし型電極22、23は配線24、25により
それぞれ並列に接続され、また、第2の電極列30の第
1及び第2のくし型電極32、33も配線34、35に
よりそれぞれ並列に接続され、この配線25、34間が
縦続配線42により接続されていることである。この電
極構造によっても実施例8〜10と同等の通過特性が得
られた。
の弾性表面波フィルタであり、図49に示す通過特性が
得られ、3dB比帯域幅0.4%、最小挿入損失4d
B、振幅偏差0.5dB、群遅延時間偏差2μSの通過
帯域内特性が得られた。以上の実施例から明らかなよう
に、本発明によれば、優れた特性の弾性表面波フィル
タ、特にデジタル通信用のフィルタとして優れた特性を
得ることができる。
可能である。例えば、上記実施例では、電極の構成とし
て、本発明によるフィルタをさらに複数縦続接続して用
いてもよい。また、くし型電極の材料として、アルミニ
ウムに銅、シリコンなどを添加してもよいし、他の導電
性の材料を用いてもよい。
に、リフトオフによらずエッチングによりパターニング
してもよい。また、配線は、アルミニウム金属膜により
形成されているが、金属ワイヤ、ストリップなどの他の
電気的接続手段によって形成してもよい。また、中央の
くし型電極の両側に近接配置された第1及び第2のくし
型電極の対数は通常同数であるが、若干異なってもよ
い。
表面波装置は、四ほう酸リチウムからなる基板上に配置
された中央のくし型電極および弾性表面波の伝搬方向に
沿って中央のくし型電極の両側に近接配置された第1及
び第2のくし型電極とから構成される電極列を含み、中
央のくし型電極の対数Ncと第1及び第2のくし型電極
の合計の対数Nsとの和を適切な範囲に設定したもので
あり、帯域外減衰量が大きく、比帯域幅が広く、群遅延
時間偏差、振幅偏差ならびに帯域内挿入損失を小さくす
ることができる。
第1及び第2のくし型電極の合計の対数Nsの比を、適
切な範囲に設定すれば、帯域内挿入損失が小さく、通過
帯域の低域側スプリアスが低減される。したがって、本
発明によれば通過帯域内での群遅延時間が平坦で、比帯
域幅が比較的広く、低挿入損失で、帯域外減衰量も大き
いという優れた特性の、特にデジタル通信方式に適した
特性の弾性表面波フィルタを得ることが可能となる。
を示す図である。
例であって、第1の接続形式による電極構成を示す図で
ある。
例であって、第2の接続形式による電極構成を示す図で
ある。
例であって、第3の接続形式による電極構成を示す図で
ある。
の断面図である。
において、IDT総対数を変化させた場合の数値シミュ
レーション結果を示すグラフである。
において、IDT総対数を変化させた場合の数値シミュ
レーション結果を示すグラフである。
において、IDT総対数を変化させた場合の数値シミュ
レーション結果を示すグラフである。
において、IDT総対数を変化させた場合の数値シミュ
レーション結果を示すグラフである。
な総対数Nc+Nsと規格化膜厚H/λの関係を示すグ
ラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
式の電極構成において、IDT総対数を変化させた場合
の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
において、適切な総対数Nc+Nsと規格化膜厚H/λ
の関係を示す図である。
において、適切な総対数Nc+Nsと規格化膜厚H/λ
の関係を示す図である。
において、適切な総対数Nc+Nsと規格化膜厚H/λ
の関係を示す図である。
ラフである。
プリアスの数値シミュレーション結果を示すグラフであ
る。
プリアスの数値シミュレーション結果を示すグラフであ
る。
プリアスの数値シミュレーション結果を示すグラフであ
る。
プリアスの数値シミュレーション結果を示すグラフであ
る。
プリアスの数値シミュレーション結果を示すグラフであ
る。
帯域幅とメタライズ比の関係を示すグラフである。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
(挿入損失、群遅延時間)を示すグラフである。
(挿入損失、群遅延時間)を示すグラフである。
(挿入損失、群遅延時間)を示すグラフである。
(挿入損失、群遅延時間)を示すグラフである。
(挿入損失、群遅延時間)を示すグラフである。
(挿入損失、群遅延時間)を示すグラフである。
の例であって、第2の接続形式による電極構成の他の例
を示す図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 四ほう酸リチウムからなる基板と、 前記基板上に配置された中央のくし型電極と、弾性表面
波の伝搬方向に沿って前記中央のくし型電極の両側に近
接配置された第1及び第2のくし型電極とを含む電極列
とを有し、 前記中央のくし型電極の対数Ncと前記第1及び第2の
くし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 110−3000H/λ≦Nc+Ns≦320−3000H/λ ただし、H/λは、前記くし型電極の膜厚Hを前記くし
型電極の周期λで規格化した規格化膜厚を満足し、 前記電極指の中心間距離Liが、次式 0.43λ+nλ≦Li≦0.47λ+nλ を満足 することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項2】 四ほう酸リチウムからなる基板と、 前記基板上に配置された中央のくし型電極と、弾性表面
波の伝搬方向に沿って前記中央のくし型電極の両側に近
接配置された第1及び第2のくし型電極とを含む電極列
とを有し、 前記中央のくし型電極の対数Ncと前記第1及び第2の
くし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 110−3000H/λ≦Nc+Ns≦320−3000H/λ ただし、H/λは、前記くし型電極の膜厚Hを前記くし
型電極の周期λで規格化した規格化膜厚を満足し、 前記基板上に前記くし型電極の電極指が形成されてい
る、弾性表面波の伝搬方向における割合であるメタライ
ズ比が、0.6以上0.7以下である ことを特徴とする
弾性表面波装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の弾性表面波装置に
おいて、 前記中央のくし型電極の対数Ncと前記第1及び第2の
くし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 160−3000H/λ≦Nc+Ns≦260−3000H/λ を満足することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載の電極列からなる第
1の電極列と、請求項1又は2記載の電極列からなり、
前記第1の電極列と縦続接続されている第2の電極列と
を有することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の弾性表面波装置におい
て、 前記第1の電極列の中央のくし型電極と、前記第2の電
極列の第1及び第2のくし型電極とがそれぞれ入出力端
子に接続され、 前記第1の電極列の第1及び第2のくし型電極と、前記
第2の電極列の中央のくし型電極とが接続され、 前記第1及び第2の電極列のそれぞれの前記中央のくし
型電極の対数Ncと前記第1及び第2のくし型電極の合
計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 210−6000H/λ≦Nc+Ns≦320−3000H/λ を満足することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の弾性表面波装置におい
て、 前記中央のくし型電極の対数Ncと前記第1及び第2の
くし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 220−6000H/λ≦Nc+Ns≦320−6000H/λ を満足することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項7】 請求項4記載の弾性表面波装置におい
て、 前記第1の電極列の中央のくし型電極と、前記第2の電
極列の中央のくし型電極とがそれぞれ入出力端子に接続
され、 前記第1の電極列の第1及び第2のくし型電極と、前記
第2の電極列の第1及び第2のくし型電極とが接続さ
れ、 前記第1及び第2の電極列のそれぞれの前記中央のくし
型電極の対数Ncと前記第1及び第2のくし型電極の合
計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 140−3000H/λ≦Nc+Ns≦270−3000H/λ を満足することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の弾性表面波装置におい
て、 前記中央のくし型電極の対数Ncと前記第1及び第2の
くし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 150−3000H/λ≦Nc+Ns≦260−3000H/λ を満足することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項9】 請求項4記載の弾性表面波装置におい
て、 前記第1の電極列の第1及び第2のくし型電極と、前記
第2の電極列の第1及び第2のくし型電極とがそれぞれ
入出力端子に接続され、 前記第1の電極列の中央のくし型電極と、前記第2の電
極列の中央のくし型電極とが接続され、 前記第1及び第2の電極列のそれぞれの前記中央のくし
型電極の対数Ncと前記第1及び第2のくし型電極の合
計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 160−3000H/λ≦Nc+Ns≦310−3000H/λ を満足することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項10】 請求項9記載の弾性表面波装置におい
て、 前記中央のくし型電極の対数Ncと前記第1及び第2の
くし型電極の合計の対数Nsとの和Nc+Nsが、次式 170−3000H/λ≦Nc+Ns≦310−6000H/λ を満足することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項11】 請求項1乃至10のいずれかに記載の
弾性表面波装置において、 前記中央のくし型電極の対数Ncと前記第1及び第2の
くし型電極の合計の対数Nsとの比Ns/Ncが、次式 1.0≦Ns/Nc≦1.6 又は、2.5≦Ns/Nc≦3.1 を満足することを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項12】 請求項1乃至11のいずれかに記載の
弾性表面波装置において、 前記くし型電極がアルミニウムを主成分とする金属から
なり、 前記くし型電極の膜厚Hを前記くし型電極の周期λで規
格化した規格化膜厚H/λが、0.005以上0.03
以下であることを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項13】 請求項1乃至12のいずれかに記載の
弾性表面波装置において、 前記基板のカット面および弾性表面波の伝搬方向が、オ
イラ角表示で(0〜45°,90±10°,90±10
°)及びそれと等価の範囲内であることを特徴とする弾
性表面波装置。 - 【請求項14】 請求項13記載の弾性表面波装置にお
いて、前記基板のカット面および弾性表面波の伝搬方向
が、オイラ角表示で(45±5°,90±5°,90±
5°)及びそれと等価の範囲内であることを特徴とする
弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21350693 | 1993-08-06 | ||
JP5-213506 | 1993-08-06 | ||
JP5-213507 | 1993-08-06 | ||
JP21350793 | 1993-08-06 | ||
JP18480394A JP3340563B2 (ja) | 1993-08-06 | 1994-08-05 | 弾性表面波装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0799423A JPH0799423A (ja) | 1995-04-11 |
JP3340563B2 true JP3340563B2 (ja) | 2002-11-05 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18480394A Expired - Fee Related JP3340563B2 (ja) | 1993-08-06 | 1994-08-05 | 弾性表面波装置 |
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JPWO2008038459A1 (ja) * | 2006-09-25 | 2010-01-28 | 株式会社村田製作所 | 弾性境界波フィルタ装置 |
-
1994
- 1994-08-05 JP JP18480394A patent/JP3340563B2/ja not_active Expired - Fee Related
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