JP3432323B2 - Sawデバイス - Google Patents

Sawデバイス

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JP3432323B2
JP3432323B2 JP06459595A JP6459595A JP3432323B2 JP 3432323 B2 JP3432323 B2 JP 3432323B2 JP 06459595 A JP06459595 A JP 06459595A JP 6459595 A JP6459595 A JP 6459595A JP 3432323 B2 JP3432323 B2 JP 3432323B2
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和彦 山之内
裕之 小田川
謙一 笹原
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大井電気株式会社
和彦 山之内
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポケットベル、自動車
電話等移動体通信機器で使用されるSAWフィルタ等の
弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)デバイス
に関する。
【0002】
【従来の技術】SAWデバイスは圧電基板表面における
弾性表面波の伝搬を利用して電気信号の瀘波、共振等を
実現するデバイスである。SAWデバイスにおいては、
通常、インタディジタル電極(IDT:Inter Digital
Transducer)と呼ばれる電極が使用される。IDTは、
一対のバスバー及びこのバスバーから指交叉状に延設さ
れた電極指により構成され、ニオブ酸リチウム(LiN
bO3 )等の圧電基板上に形成される。IDTに電気信
号を与えると、電気機械変換により電極指間隔に応じた
波長の弾性表面波が発生し圧電基板上を伝搬する。この
弾性表面波を他のIDTにて受波し機械電気変換する
と、専ら電気機械変換、機械電気変換及び送受波間の伝
搬遅延により定まる特性にて瀘波された電気信号が得ら
れる。このような性質を利用したSAWフィルタをはじ
め、各種のSAWデバイスが、各種通信機器において多
く利用されている。
【0003】SAWデバイスの特性を設計するために
は、送受波双方又はいずれかのIDTに重み付けを施す
必要がある。重み付けの方法としては、電極指の長さに
よる重み付け、電極指の間隔による重み付け、電極指の
太さによる重み付け等、各種の方法が知られている。簡
便な重み付け方法として従来から知られているのは、図
11に示されるように、+バスバー10及び−バスバー
12から延設される電極指14を選択的に間引く間引き
重み付けである。重み付け電極は、通常、正規型IDT
(重み付けが施されていないIDT)と共に使用され
る。例えばSAWフィルタの場合、入力IDT(送波
側)に重み付けIDTを、出力IDT(受波側)IDT
に正規型IDTを、それぞれ使用する。
【0004】IDTにおける電極指構造としては、シン
グル電極構造やダブル電極構造が知られている。シング
ル電極構造は、各バスバーから指交叉状に延設する電極
指が1本ずつの構造である。すなわち、+バスバーから
1本電極指が延設され、所定間隔を隔てて−バスバーか
ら1本電極指が延設される構造を繰り返して、電極指を
配設する構造である。これに対し、ダブル電極構造は、
各バスバーから指交叉状に延設する電極指が2本ずつの
構造である。すなわち、図8に概念的に示されるよう
に、+バスバーから2本電極指14が延設され、所定間
隔を隔てて−バスバーから2本電極指14が延設される
構造を繰り返して、電極指14を配設する構造である。
ダブル電極構造は、シングル電極構造に比べ通過帯域内
リプルを低減できるという利点を有しており、従来技術
としてダブル電極構造の間引き重み付けIDTが存在し
た。図9、図10はダブル電極構造のIDTの間引き部
の例を示す。図11はダブル電極構造の間引き重み付け
IDTの具体的な設計例である。図12は図9に示すS
AWデバイスの弾性表面波進行方向に沿った断面の概略
図であり、図中18はニオブ酸リチウム等から形成され
る圧電基板である。
【0005】しかし、ダブル電極構造のIDTを間引き
重み付けすると、通過帯域内に振幅特性の落ち込みすな
わち挿入損失が増加する部分が生じるという問題があ
る。これは図12に示すように電極指14を間引かない
部分の基板での弾性表面波の伝搬速度v0 と電極指を間
引いた部分の基板での伝搬速度v1 とは相違し、この結
果、弾性表面波とIDTに加える電気信号との位相のず
れが発生するためである。
【0006】図13、図14には、図11の従来例の挿
入損失特性が示されている。図13に示されるのは3ト
ランスデューサ構成の測定結果、図14に示されるのは
2トランスデューサ構成のシミュレーション結果による
特性である。図中に示される条件のうち“λ0 /12F
EUDT”は、浮き電極単一方向性トランスデューサ
(FEUDT)、すなわちいずれのバスバーにも接続さ
れていない電極指(浮き電極)を中心波長λ0 の1/1
2だけ本来の電極指位置からずらして設け、方向性を持
たせたIDTを指す。また、2トランスデューサとは、
図15(a)に示されるように入力IDT20及び出力
IDT22がいずれも1個の構成をいい、3トランスデ
ューサとは、図15(b)に示されるように入力IDT
20が1個で出力IDT22が2個の構成をいう。一般
に、3トランスデューサ構成のほうが、損失が小さい。
図13、図14に示されるように従来例では、位相ずれ
による顕著な落ち込みが生じている。
【0007】またダブル電極構造の間引き重み付けをし
たIDTでは、阻止帯域のスプリアスが生じるという問
題もあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したようにダブル
電極構造のIDTを間引き重み付けすると、通過帯域内
の振幅特性の落ち込みすなわち挿入損失の増加部分や、
阻止帯域のスプリアスという問題が生ずる。本発明はこ
の前者を解決するSAWデバイスと、問題点の双方を解
決した良好な特性を有するSAWデバイスとを提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のSAWデバイスは、間引き重み付け
されたダブル電極構造IDTを備えるSAWデバイスに
おいて、弾性表面波の伝搬速度が間引き部と非間引き部
とでほぼ等しくなるよう、同一のバスバーに接続されて
いるIDT電極指に挟まれた所定の間引き部にいずれ
のバスバーにも接続されていない浮きダミー電極を設け
ることを特徴とする。あるいは、異なるバスバーに接続
されているIDTの電極指に挟まれた所定の間引き部に
いずれのバスバーにも接続されていない電気的に互いに
分離された2以上の浮きダミー電極を設けることを特徴
とする。
【0010】
【作用】通過帯域内での振幅特性の落ち込みは、間引き
部の占有面積が割合として大きく、間引き部での弾性表
面波の伝搬速度と非間引き部での伝搬速度との差により
位相ずれが生ずることにより発生していた。本発明のS
AWデバイスにおいては、IDTにおける電極指の間引
き部にいずれのバスバーにも接続されず電気的に浮いて
いる浮きダミー電極が配置形成される。
【0011】この浮きダミー電極により弾性表面波の伝
搬についての機械的条件は電極指が存在しているのと同
様になる。この結果、弾性表面波の伝搬速度が間引き部
と非間引き部とでほぼ等しくなり、位相ずれが低減乃至
防止される結果、通過帯域内での振幅特性の落ち込みが
無くなる。さらに請求項に対応する本発明による浮き
ダミー電極を設けた部では、IDTの電極指による電界
が緩やかになり阻止帯域のスプリアスが抑制される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、各図において同様の構成要素に
は同一の符号を付し説明を省略する。
【0013】図1は請求項1に対応する本発明の実施例
であり、図9のニオブ酸リチウム等の圧電基板上に形成
されたIDTの電極指の間引き部に浮きダミー電極26
が挿入されている。浮きダミー電極26はバスバーに接
続されておらず、複数の指状電極がその一端で互いに電
気的に接続された形状を有している。すなわち本実施例
では、同一のバスバーに接続されている2本の電極指が
挟む所定の間引き部に、1つの浮きダミー電極が配置さ
れ、この浮きダミー電極はいずれのバスバーにも接続さ
れないので、電界を発生しない。
【0014】図5は図1に示すSAWデバイスの弾性表
面波進行方向に沿った断面の概略図であり、電極指14
を間引かない部分の基板と浮きダミー電極26を設けた
部分の基板との機械的条件は同様になる。その結果、電
極指14を間引かない部分の基板での弾性表面波の伝搬
速度v0 と浮きダミー電極を設けた部分の基板での伝搬
速度v2 とがほぼ等しくなり、位相ずれが低減ないし防
止される結果、通過帯域内での振幅特性の落ち込みが無
くなる。
【0015】図2は本発明の参考例であり、図10のI
DTの電極指の間引き部に浮きダミー電極36が挿入さ
れている。浮きダミー電極36はバスバーに接続されて
おらず、複数の指状電極がその一端で互いに電気的に接
続された形状を有している。すなわち本参考例では、異
なるバスバーに接続されている2本の電極指が挟む所定
の間引き部に、1つの浮きダミー電極が配置され、この
浮きダミー電極はいずれのバスバーにも接続されない
【0016】図3は請求項に対応する本発明の第
実施例である。本発明が実施される電極指の間引き部
は、図10の場合と同じく、互いに異なるバスバーに接
続されている2本の電極指14に挟まれており、この間
引き部に4本の電極指の一端を接続した浮きダミー電極
46が7個配置されている。図2に示した参考例との本
質的な差異は、浮きダミー電極46が電気的に互いに分
離された複数の浮きダミー電極である点である。本実施
例においても上記本発明の第一の実施例で述べた効果を
得られる。本実施例では第二の効果として、バスバー1
0、12から間引き部を挟む2つのダブル電極指14に
それぞれ正負の電気信号が加えられたとき、浮きダミー
電極46の個々の静電誘導により、間引き部での電界の
かかり方が参考例より滑らかになるため、阻止帯域のス
プリアスが減少するという効果が得られる。
【0017】図4は請求項1に対応する本発明と、参考
を使用した具体的な設計例である。本実施例は図11
の間引き重み付けIDTに浮きダミー電極36及びバス
バーに接続されたダミー電極を使用したものである。
【0018】図6、図7には、本実施例の挿入損失特性
が示されている。図6に示されるのは3トランスデュー
サ構成の実施例の測定結果、図7に示されるのは2トラ
ンスデューサ構成の実施例のシミュレーション結果によ
る特性である。これらの特性は、トランスデューサ配置
や中心周波数が異なる他は、図13、図14に示される
従来例と同一条件にて得られた特性である。
【0019】図13に示される3トランスデューサの従
来例では、位相ずれによる顕著な特性の落ち込みが生じ
ていたのに対し、図6に示される3トランスデューサの
本発明の実施例では、帯域内において特性の落ち込みは
生じておらずかつ帯域内リプルもピークトゥピークで約
1.4dBにとどまっている。図14に示される2トラ
ンスデューサの従来例でも顕著な特性の落ち込みが生じ
ていたが、図7に示される2トランスデューサの本発明
の実施例では帯域内の特性の落ち込みは生じていない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のSAWデ
バイスによれば、IDTにおける電極指の間引き部に浮
きダミー電極を配置形成するようにしたため、弾性表面
波の伝搬速度が間引き部と非間引き部とでほぼ等しくな
り、位相ずれが低減乃至防止される結果、通過帯域内で
の振幅特性の落ち込みが無くなる。
【0021】また請求項に対応する本発明では、浮き
ダミー電極は静電誘導により電界を発生し、間引き部で
のIDTの電界のかかり方が滑らかになり、インパルス
応答の乱れが防止されるため、阻止帯域のスプリアスが
減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の実施例における電極構造を概
念的に示す平面図である。
【図2】 本発明の参考例における電極構造を概念的に
示す平面図である。
【図3】 本発明の第の実施例における電極構造を概
念的に示す平面図である。
【図4】 本発明の実施例の電極配置の具体例を示す平
面図である。
【図5】 本発明における浮きダミー電極の効果を示す
SAWデバイス断面図である。
【図6】 実施例における挿入損失特性を示す図であ
る。
【図7】 実施例における挿入損失特性を示す図であ
る。
【図8】 ダブル電極構造を概念的に示す平面図であ
る。
【図9】 電極の間引き例を示す平面図である。
【図10】 電極の間引き例を示す平面図である。
【図11】 従来の電極配置の具体例を示す平面図であ
る。
【図12】 従来の電極の効果を示すSAWデバイス断
面図である。
【図13】 従来における挿入損失特性を示す図であ
る。
【図14】 従来における挿入損失特性を示す図であ
る。
【図15】 トランスデューサの配置を説明する平面図
である。
【符号の説明】
10 +バスバー、12 −バスバー、14 電極指、
18 圧電基板、20入力IDT、22 出力IDT、
26,36,46 浮きダミー電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹原 謙一 神奈川県横浜市港北区菊名7−3−16 大井電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−327390(JP,A) 特開 昭50−40259(JP,A) 米国特許4600852(US,A) 米国特許3936679(US,A) G.W.Judd,W.R.Jone s,T.W.Bristol,AN I MPROVED TRANSDUCER GEOMETRY FOR SURF ACE WAVE PHASE COD ER DELAY LINES,1972 Ultrasonics sympos ium Proceedings,1972 年,p.373−376 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/145

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励振によりその表面に弾性表面波を発生
    する圧電基板と、圧電基板の表面に形成された2本のバ
    スバー及びこのバスバーから指交叉状に延設された複数
    の電極指を有し電極指の間引きにより重み付けされたイ
    ンタディジタル電極とを備え、インタディジタル電極の
    電極指が一方のバスバーからの2本の指状電極を対で設
    けたダブル電極構造を有するSAWデバイスにおいて、 弾性表面波の伝搬速度が間引き部と非間引き部とでほぼ
    等しくなるよう、同一のバスバーに接続されているイン
    タディジタル電極の電極指に挟まれた所定の間引き部に
    いずれのバスバーにも接続されていない浮きダミー電極
    を設けたことを特徴とするSAWデバイス。
  2. 【請求項2】 励振によりその表面に弾性表面波を発生
    する圧電基板と、圧電基板の表面に形成された2本のバ
    スバー及びこのバスバーから指交叉状に延設された複数
    の電極指を有し電極指の間引きにより重み付けされたイ
    ンタディジタル電極とを備え、インタディジタル電極の
    電極指が2本の指状電極を対で設けたダブル電極構造を
    有するSAWデバイスにおいて、 弾性表面波の伝搬速度が間引き部と非間引き部とでほぼ
    等しくなるよう、異なるバスバーに接続されているイン
    タディジタル電極の電極指に挟まれた所定の間引き部に
    いずれのバスバーにも接続されていない電気的に互いに
    分離された2以上の浮きダミー電極を設けたことを特徴
    とするSAWデバイス。
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JP2002353777A (ja) * 2001-05-29 2002-12-06 Toyo Commun Equip Co Ltd 弾性表面波フィルタ
JP4506394B2 (ja) * 2004-10-01 2010-07-21 エプソントヨコム株式会社 一方向性弾性表面波変換器及びそれを用いた弾性表面波デバイス
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