JP3651291B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号と弾性表面波との間の変換を行うすだれ状電極を有する弾性表面波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やテレビ受像機等の電子部品や通信部品において、共振子や帯域フィルタとして弾性表面波装置（ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ ＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ）デバイス）が使用されている。
【０００３】
図７は、従来のＳＡＷデバイスの一例を示す平面図である。
【０００４】
このＳＡＷデバイス１は、１ポート型ＳＡＷ共振子であり、圧電基板２とすだれ状電極である櫛形電極（ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ））３及び反射器４等で大略構成されている。
【０００５】
圧電基板２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ３及び反射器４は、圧電基板２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。具体的には、ＩＤＴ３は、複数の電極指３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。このＩＤＴ３は、電気的に接続されている外部端子５を介して電気信号とＳＡＷとの間の変換を行う機能を有する。反射器４は、複数の電極指４ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各両端部が短絡されるように形成されている。そして、同一構成の２つの反射器４が、電極指４ａがＩＤＴ３の電極指３ａと平行になるように、かつＩＤＴ３をＳＡＷの伝播方向、即ちＩＤＴ３の電極指３ａの長手方向に直交する方向に所定距離隔てて挟み込むように形成されている。この反射器４は、ＩＤＴ３から伝搬してくるＳＡＷを反射して、ＳＡＷのエネルギを内部に閉じこめる機能を有する。
【０００６】
このような構成において、電気信号が、外部端子５を介してＩＤＴ３に入力されると、圧電効果によりＳＡＷに変換される。このＳＡＷは、ＩＤＴ３の電極指３ａの長手方向に対して直交方向に伝搬され、ＩＤＴ３の両側から反射器４に放射される。このとき、圧電基板２の材質、電極の厚みや電極の幅等で決定される伝播速度とＩＤＴ３の電極指３ａの電極周期ｄ0 に等しい波長を持つＳＡＷが、最も強く励振される。このＳＡＷは、反射器４により多段反射されてＩＤＴ３に戻され、図８に示す共振周波数付近の周波数（動作周波数）ｆv のみの電気信号に変換されてＩＤＴ３から外部端子５を介して出力される。
【０００７】
図９は、従来のＳＡＷデバイスの別の一例を示す平面図である。
【０００８】
このＳＡＷデバイス１１は、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタであり、圧電基板１２とすだれ状電極であるＩＤＴ１３等で大略構成されている。圧電基板１２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ１３は、圧電基板１２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。具体的には、ＩＤＴ１３は、複数の電極指１３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。さらに、各電極指１３ａは、全体として２分の１周期の正反転の余弦カーブ（図示一点鎖線）を描くように長手方向の途中部分が分断されている。このように、電極指１３ａに対して重み付けを実施することにより、図８に示す周波数ｆs 付近の横モードスプリアスの発生を低減することができる。
【０００９】
図１０は、従来のＳＡＷデバイスのさらに別の一例を示す平面図である。
【００１０】
このＳＡＷデバイス２１は、横結合型ＳＡＷフィルタであり、圧電基板２２とすだれ状電極であるＩＤＴ２３及び反射器２４等で大略構成されている。圧電基板２２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ２３及び反射器２４は、圧電基板２２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。具体的には、ＩＤＴ２３及び反射器２４は、図７に示すＩＤＴ３及び反射器４を電極指３ａ、４ａの長手方向に２組並べて結合配置した形状に形成されている。このようなＩＤＴ２３及び反射器２４とすることにより、広帯域化及び遅延特性を向上させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図７の従来の１ポート型ＳＡＷ共振子は、ＳＡＷの伝播方向の電極指３ａの幅ｗ0 が、長手方向にわたって均一に形成されているため、その長手方向のＳＡＷの伝播速度の分布は一定となる。従って、ＳＡＷの変位分布は、複数の電極指３ａの重なり部分（以下、交差指という）の全体に分散し、交差指の長さｌ0 を長くすると、横モードスプリアスが主振近辺に表れる現象、即ち図８に示す横モードスプリアスの周波数ｆs と主振の動作周波数ｆv との差Δｆが小さくなり、周波数の安定した発振器を得ることが難しい。
【００１２】
図９の従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタは、電極指１３ａの交差指の長さが、ＳＡＷの伝播方向に余弦カーブを描くように変化して形成されているので、横モードスプリアスの発生を抑圧することができる。ところが、電極指１３ａの分断されて孤立した部分１３ａａは、ＩＤＴ１３として機能しないにもかかわらず、孤立部分１３ａａの面積は、ＩＤＴ１３の面積の３０％に達するため、フィルタ自体が大型化する。
【００１３】
図１０の従来の横結合型ＳＡＷフィルタは、通過帯域幅が、主振の動作周波数と斜対称モードの周波数の差によって決定される。従って、通過帯域幅を広げるためには、電極指２３ａ交差指の長さｌ2 を短くしなければならないが、交差指の長さｌ2 を短くすると、ＩＤＴ２３の面積が減少して、特性インピーダンスが増加する。
【００１４】
本発明の目的は、上記課題を解消して、横モードスプリアスが低減され特性インピーダンスが改善されたＳＡＷ装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波装置は、複数の電極指が所定の間隔で併設され前記電極指の長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成された一対の櫛形電極と、弾性表面波の伝播方向に前記櫛形電極を挟んで配置される一対の反射器とが設けられた圧電基板を備えた弾性表面波装置において、
前記櫛形電極を構成する前記電極指の長さは互いに等しく、且つ、その先端部の幅及び短絡される側の幅に対してその途中部分の幅が狭くなる変化部が形成されてなり、
前記変化部が、前記弾性表面波の伝播方向に延びる前記櫛形電極の中心線に対して対称に形成されていることを特徴とする。
上記構成によれば、弾性表面波の変位を電極指の変化部に集中させることができるので、各電極指の交差部分の長さを短くすることなく、横モードスプリアスを主振から遠ざけることができる。また、特性インピーダンスを増加させることなく、通過帯域幅を広げることができる。
また、本発明の弾性表面波装置は、複数の電極指が所定の間隔で併設され前記電極指の長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成された一対の櫛形電極を備えた弾性表面波装置において、
前記櫛形電極を構成する前記電極指の長さは互いに等しく、且つ、その先端部の幅及び短絡される側の幅に対してその途中部分の幅が狭くなる変化部が形成されてなり、
前記変化部が、前記弾性表面波の伝播方向に延びる前記櫛形電極の中心線に対して対称に形成されると共に、重み付けされて形成されてなり、
前記重み付けが、前記弾性表面波の伝播方向に直交する方向の前記電極指の変化部の長さであることを特徴とする。
上記の構成によれば、上記の効果に加え、櫛形電極の面積を小さくすることができるので、弾性表面波装置を小型化することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明のＳＡＷデバイスの実施形態を示す平面図である。
【００２８】
このＳＡＷデバイス３１は、１ポート型ＳＡＷ共振子であり、圧電基板３２とすだれ状電極である櫛形電極（ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ））３３及び反射器３４等で大略構成されている。
【００２９】
圧電基板３２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ３３及び反射器３４は、圧電基板３２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。
【００３０】
本発明の特徴的な部分は、ＩＤＴ３３及び反射器３４の形状にあり、以下に詳細に説明する。ＩＤＴ３３は、複数の電極指３３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。さらに、ＩＤＴ３３は、ＳＡＷの伝播方向の電極指３３ａの幅に変化を付けて形成されている。即ち、電極指３３ａにおける変化部分は、長さＬ3 の交差指の部分のうち長さｌ3 の部分であって、ＳＡＷの伝播方向に延びるＩＤＴ３３の中心線ＬC に対して対称の部分であり、この変化部分の幅ｗ3 が、他の部分の幅Ｗ3 より狭くなるように形成されている。このＩＤＴ３３は、電気的に接続されている外部端子３５を介して電気信号とＳＡＷとの間の変換を行う機能を有する。
【００３１】
反射器３４は、複数の電極指３４ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各両端部が短絡されるように形成されている。そして、同一構成の２つの反射器３４が、電極指３４ａがＩＤＴ３３の電極指３３ａと平行になるように、かつＩＤＴ３３をＳＡＷの伝播方向、即ちＩＤＴ３３の電極指３３ａの長手方向に直交する方向に所定距離隔てて挟み込むように形成されている。さらに、反射器３４は、ＳＡＷの伝播方向の電極指３４ａの幅に変化を付けて形成されている。即ち、電極指３４ａにおける変化部分は、ＩＤＴ３３の変化部分をＳＡＷの伝播方向に延長させた部分であり、この変化部分の幅ｗ33が、他の部分の幅Ｗ33より狭くなるように形成されている。この反射器３４は、ＩＤＴ３３から伝搬してくるＳＡＷを反射して、ＳＡＷのエネルギを内部に閉じこめる機能を有する。
【００３２】
このような構成において、電気信号が、外部端子３５を介してＩＤＴ３３に入力されると、圧電効果によりＳＡＷに変換される。このＳＡＷは、ＩＤＴ３３の電極指３３ａの長手方向に対して直交方向に伝搬され、ＩＤＴ３３の両側から反射器３４に放射され、反射器３４により多段反射されてＩＤＴ３３に戻される。このとき、ＩＤＴ３３の電極指３３ａの電極周期ｄ3 に等しい波長を持つＳＡＷが、最も強く励振される。
【００３３】
さらに、ＩＤＴ３３の電極指３３ａ及び反射器３４の電極指３４ａが、ＳＡＷの伝播直交方向に変化して形成されているので、ＳＡＷの伝播速度も、ＳＡＷの伝播直交方向に変化する。このため、エネルギ閉じ込め効果によりＳＡＷの変位が、電極指３３ａ、３４ａの細い部分に集中する。例えば、図３に示すように、従来のＩＤＴ３の電極指３ａは、幅ｗ0 が長手方向にわたって均一に形成されているため、Ａ−Ａ線断面における交差指部分のＳＡＷの変位分布は、比較的ブロードになる。ところが、図４に示すように、本発明のＩＤＴ３３の電極指３３ａは、長手方向中央の幅ｗ3 が長手方向両側の幅Ｗ3 より狭くなるように形成されているため、Ｂ−Ｂ線断面における交差指部分のうちの中央部分のＳＡＷの変位分布は、図３に比べてシャープになる。従って、ＳＡＷの変位分布は、交差指幅を狭く設計したときと同様の変位分布となるので、図２に示すように、横モードスプリアスが発生する周波数Ｆs は、交差指幅を狭く設計したときと同様に、主振の動作周波数Ｆv から遠ざかる。即ち、横モードスプリアスの周波数Ｆs と主振の動作周波数Ｆv の差ΔＦが、図８に示す横モードスプリアスの周波数ｆs と主振の動作周波数ｆv の差Δｆより大きくなり、周波数シフトのない、安定した発振を実現することができる。また、電極指３３ａ、３４ａの太い部分もＳＡＷを励振させるように作用するため、交差指幅を広く設計したときと同様に特性を向上させることができる。このようなＳＡＷは、動作周波数Ｆv のみの電気信号に変換されてＩＤＴ３３から外部端子３５を介して出力される。
【００３４】
図５は、本発明のＳＡＷデバイスの別の実施形態を示す平面図である。
【００３５】
このＳＡＷデバイス４１は、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタであり、圧電基板４２とすだれ状電極であるＩＤＴ４３等で大略構成されている。圧電基板４２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ４３は、圧電基板４２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。
【００３６】
本発明の特徴的な部分は、ＩＤＴ４３の形状にあり、以下に詳細に説明する。ＩＤＴ４３は、複数の電極指４３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。さらに、ＩＤＴ４３は、ＳＡＷの伝播直交方向の電極指４３ａの変化部分の長さに重み付けして形成されていると共に、ＳＡＷの伝播方向の電極指４３ａの幅に変化を付けて形成されている。即ち、各電極指４３ａにおける変化部分は、ＳＡＷの伝播方向に延びるＩＤＴ４３の中心線ＬC を対称軸に全体として２分の１周期の正反転の余弦カーブ（図示一点鎖線）の内側部分であり、この変化部分の幅ｗ4 が、他の部分の幅Ｗ4 より細くなるように形成されている。
【００３７】
このように、電極指４３ａに対して重み付けを実施することにより、図２に示す周波数Ｆs 付近の横モードスプリアスの発生を低減することができる。また、電極指４３ａの太い部分もＳＡＷを励振させるように作用し、ＩＤＴ４３の全体を有効に利用することができるので、従来のＩＤＴ１３の電極面積より小さくしても十分なＳＡＷを励振させることができ、フィルタを小型化することができる。
【００３８】
図６は、本発明のＳＡＷデバイスのさらに別の実施形態を示す平面図である。
【００３９】
このＳＡＷデバイス５１は、横結合型ＳＡＷフィルタであり、圧電基板５２とすだれ状電極であるＩＤＴ５３及び反射器５４等で大略構成されている。圧電基板５２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ５３及び反射器５４は、圧電基板５２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。
【００４０】
本発明の特徴的な部分は、ＩＤＴ５３及び反射器５４の形状にあり、図１に示すＩＤＴ３３及び反射器３４を電極指３３ａ、３４ａの長手方向に２組並べて結合配置した形状に形成されている。このように、ＩＤＴ５３の電極指５３ａ及び反射器５４の電極指５４ａの結合部の長手方向中央の幅ｗ5 、ｗ55が長手方向両側の幅Ｗ5 、Ｗ55より狭くなるように形成されているため、交差指幅を狭く設計したときと同様の効果、即ちフィルタの通過帯域幅を飛躍的に広帯域化させることができる。また、電極指５３ａ、５４ａの太い部分もＳＡＷを励振させるように作用するため、特性インピーダンスは増加せず、交差指幅を広く設計したときと同様に遅延特性を向上させることができる。
【００４１】
尚、上述した図１及び図６に示すＳＡＷデバイス３１、５１では、反射器３４、５４の電極指３４ａ、５４ａの幅も変化させるように構成したが、ＩＤＴ３３、５３の電極指３３ａ、５３ａの幅のみ変化させるように構成してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、弾性表面波の変位を電極指の変化部に集中させることができるので、各電極指の交差部分の長さを短くすることなく、横モードスプリアスを主振から遠ざけることができる。また、特性インピーダンスを増加させることなく、通過帯域幅を広げることができる。
【００４３】
また、本発明によれば、上記の効果に加え、すだれ状電極の面積を小さくすることができるので、弾性表面波装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＳＡＷデバイスの実施形態を示す平面図。
【図２】 図１のＳＡＷデバイスにおける周波数特性を示す図。
【図３】 従来のＳＡＷデバイスにおけるＳＡＷの変位分布を示す図。
【図４】 本発明のＳＡＷデバイスにおけるＳＡＷの変位分布を示す図。
【図５】 本発明のＳＡＷデバイスの別の実施形態を示す平面図。
【図６】 本発明のＳＡＷデバイスのさらに別の実施形態を示す平面図。
【図７】 従来のＳＡＷデバイスの一例を示す平面図。
【図８】 図７のＳＡＷデバイスにおける周波数特性を示す図。
【図９】 従来のＳＡＷデバイスの別の一例を示す平面図。
【図１０】 従来のＳＡＷデバイスのさらに別の一例を示す平面図。
【符号の説明】
３１、４１、５１ ＳＡＷデバイス
３２、４２、５２ 圧電基板
３３、４３、５３ ＩＤＴ（すだれ状電極）
３４、５４ 反射器（すだれ状電極）
３３ａ、３４ａ、４３ａ、５３ａ、５４ａ 電極指
３５ 外部端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号と弾性表面波との間の変換を行うすだれ状電極を有する弾性表面波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やテレビ受像機等の電子部品や通信部品において、共振子や帯域フィルタとして弾性表面波装置（ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ ＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ）デバイス）が使用されている。
【０００３】
図７は、従来のＳＡＷデバイスの一例を示す平面図である。
【０００４】
このＳＡＷデバイス１は、１ポート型ＳＡＷ共振子であり、圧電基板２とすだれ状電極である櫛形電極（ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ））３及び反射器４等で大略構成されている。
【０００５】
圧電基板２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ３及び反射器４は、圧電基板２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。具体的には、ＩＤＴ３は、複数の電極指３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。このＩＤＴ３は、電気的に接続されている外部端子５を介して電気信号とＳＡＷとの間の変換を行う機能を有する。反射器４は、複数の電極指４ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各両端部が短絡されるように形成されている。そして、同一構成の２つの反射器４が、電極指４ａがＩＤＴ３の電極指３ａと平行になるように、かつＩＤＴ３をＳＡＷの伝播方向、即ちＩＤＴ３の電極指３ａの長手方向に直交する方向に所定距離隔てて挟み込むように形成されている。この反射器４は、ＩＤＴ３から伝搬してくるＳＡＷを反射して、ＳＡＷのエネルギを内部に閉じこめる機能を有する。
【０００６】
このような構成において、電気信号が、外部端子５を介してＩＤＴ３に入力されると、圧電効果によりＳＡＷに変換される。このＳＡＷは、ＩＤＴ３の電極指３ａの長手方向に対して直交方向に伝搬され、ＩＤＴ３の両側から反射器４に放射される。このとき、圧電基板２の材質、電極の厚みや電極の幅等で決定される伝播速度とＩＤＴ３の電極指３ａの電極周期ｄ0 に等しい波長を持つＳＡＷが、最も強く励振される。このＳＡＷは、反射器４により多段反射されてＩＤＴ３に戻され、図８に示す共振周波数付近の周波数（動作周波数）ｆv のみの電気信号に変換されてＩＤＴ３から外部端子５を介して出力される。
【０００７】
図９は、従来のＳＡＷデバイスの別の一例を示す平面図である。
【０００８】
このＳＡＷデバイス１１は、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタであり、圧電基板１２とすだれ状電極であるＩＤＴ１３等で大略構成されている。圧電基板１２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ１３は、圧電基板１２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。具体的には、ＩＤＴ１３は、複数の電極指１３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。さらに、各電極指１３ａは、全体として２分の１周期の正反転の余弦カーブ（図示一点鎖線）を描くように長手方向の途中部分が分断されている。このように、電極指１３ａに対して重み付けを実施することにより、図８に示す周波数ｆs 付近の横モードスプリアスの発生を低減することができる。
【０００９】
図１０は、従来のＳＡＷデバイスのさらに別の一例を示す平面図である。
【００１０】
このＳＡＷデバイス２１は、横結合型ＳＡＷフィルタであり、圧電基板２２とすだれ状電極であるＩＤＴ２３及び反射器２４等で大略構成されている。圧電基板２２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ２３及び反射器２４は、圧電基板２２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。具体的には、ＩＤＴ２３及び反射器２４は、図７に示すＩＤＴ３及び反射器４を電極指３ａ、４ａの長手方向に２組並べて結合配置した形状に形成されている。このようなＩＤＴ２３及び反射器２４とすることにより、広帯域化及び遅延特性を向上させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図７の従来の１ポート型ＳＡＷ共振子は、ＳＡＷの伝播方向の電極指３ａの幅ｗ0 が、長手方向にわたって均一に形成されているため、その長手方向のＳＡＷの伝播速度の分布は一定となる。従って、ＳＡＷの変位分布は、複数の電極指３ａの重なり部分（以下、交差指という）の全体に分散し、交差指の長さｌ0 を長くすると、横モードスプリアスが主振近辺に表れる現象、即ち図８に示す横モードスプリアスの周波数ｆs と主振の動作周波数ｆv との差Δｆが小さくなり、周波数の安定した発振器を得ることが難しい。
【００１２】
図９の従来のトランスバーサル型ＳＡＷフィルタは、電極指１３ａの交差指の長さが、ＳＡＷの伝播方向に余弦カーブを描くように変化して形成されているので、横モードスプリアスの発生を抑圧することができる。ところが、電極指１３ａの分断されて孤立した部分１３ａａは、ＩＤＴ１３として機能しないにもかかわらず、孤立部分１３ａａの面積は、ＩＤＴ１３の面積の３０％に達するため、フィルタ自体が大型化する。
【００１３】
図１０の従来の横結合型ＳＡＷフィルタは、通過帯域幅が、主振の動作周波数と斜対称モードの周波数の差によって決定される。従って、通過帯域幅を広げるためには、電極指２３ａ交差指の長さｌ2 を短くしなければならないが、交差指の長さｌ2 を短くすると、ＩＤＴ２３の面積が減少して、特性インピーダンスが増加する。
【００１４】
本発明の目的は、上記課題を解消して、横モードスプリアスが低減され特性インピーダンスが改善されたＳＡＷ装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波装置は、複数の電極指が所定の間隔で併設され前記電極指の長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成された一対の櫛形電極と、弾性表面波の伝播方向に前記櫛形電極を挟んで配置される一対の反射器とが設けられた圧電基板を備えた弾性表面波装置において、
前記櫛形電極を構成する前記電極指の長さは互いに等しく、且つ、その先端部の幅及び短絡される側の幅に対してその途中部分の幅が狭くなる変化部が形成されてなり、
前記変化部が、前記弾性表面波の伝播方向に延びる前記櫛形電極の中心線に対して対称に形成されていることを特徴とする。
上記構成によれば、弾性表面波の変位を電極指の変化部に集中させることができるので、各電極指の交差部分の長さを短くすることなく、横モードスプリアスを主振から遠ざけることができる。また、特性インピーダンスを増加させることなく、通過帯域幅を広げることができる。
また、本発明の弾性表面波装置は、複数の電極指が所定の間隔で併設され前記電極指の長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成された一対の櫛形電極を備えた弾性表面波装置において、
前記櫛形電極を構成する前記電極指の長さは互いに等しく、且つ、その先端部の幅及び短絡される側の幅に対してその途中部分の幅が狭くなる変化部が形成されてなり、
前記変化部が、前記弾性表面波の伝播方向に延びる前記櫛形電極の中心線に対して対称に形成されると共に、重み付けされて形成されてなり、
前記重み付けが、前記弾性表面波の伝播方向に直交する方向の前記電極指の変化部の長さであることを特徴とする。
上記の構成によれば、上記の効果に加え、櫛形電極の面積を小さくすることができるので、弾性表面波装置を小型化することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明のＳＡＷデバイスの実施形態を示す平面図である。
【００２８】
このＳＡＷデバイス３１は、１ポート型ＳＡＷ共振子であり、圧電基板３２とすだれ状電極である櫛形電極（ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ））３３及び反射器３４等で大略構成されている。
【００２９】
圧電基板３２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ３３及び反射器３４は、圧電基板３２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。
【００３０】
本発明の特徴的な部分は、ＩＤＴ３３及び反射器３４の形状にあり、以下に詳細に説明する。ＩＤＴ３３は、複数の電極指３３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。さらに、ＩＤＴ３３は、ＳＡＷの伝播方向の電極指３３ａの幅に変化を付けて形成されている。即ち、電極指３３ａにおける変化部分は、長さＬ3 の交差指の部分のうち長さｌ3 の部分であって、ＳＡＷの伝播方向に延びるＩＤＴ３３の中心線ＬC に対して対称の部分であり、この変化部分の幅ｗ3 が、他の部分の幅Ｗ3 より狭くなるように形成されている。このＩＤＴ３３は、電気的に接続されている外部端子３５を介して電気信号とＳＡＷとの間の変換を行う機能を有する。
【００３１】
反射器３４は、複数の電極指３４ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各両端部が短絡されるように形成されている。そして、同一構成の２つの反射器３４が、電極指３４ａがＩＤＴ３３の電極指３３ａと平行になるように、かつＩＤＴ３３をＳＡＷの伝播方向、即ちＩＤＴ３３の電極指３３ａの長手方向に直交する方向に所定距離隔てて挟み込むように形成されている。さらに、反射器３４は、ＳＡＷの伝播方向の電極指３４ａの幅に変化を付けて形成されている。即ち、電極指３４ａにおける変化部分は、ＩＤＴ３３の変化部分をＳＡＷの伝播方向に延長させた部分であり、この変化部分の幅ｗ33が、他の部分の幅Ｗ33より狭くなるように形成されている。この反射器３４は、ＩＤＴ３３から伝搬してくるＳＡＷを反射して、ＳＡＷのエネルギを内部に閉じこめる機能を有する。
【００３２】
このような構成において、電気信号が、外部端子３５を介してＩＤＴ３３に入力されると、圧電効果によりＳＡＷに変換される。このＳＡＷは、ＩＤＴ３３の電極指３３ａの長手方向に対して直交方向に伝搬され、ＩＤＴ３３の両側から反射器３４に放射され、反射器３４により多段反射されてＩＤＴ３３に戻される。このとき、ＩＤＴ３３の電極指３３ａの電極周期ｄ3 に等しい波長を持つＳＡＷが、最も強く励振される。
【００３３】
さらに、ＩＤＴ３３の電極指３３ａ及び反射器３４の電極指３４ａが、ＳＡＷの伝播直交方向に変化して形成されているので、ＳＡＷの伝播速度も、ＳＡＷの伝播直交方向に変化する。このため、エネルギ閉じ込め効果によりＳＡＷの変位が、電極指３３ａ、３４ａの細い部分に集中する。例えば、図３に示すように、従来のＩＤＴ３の電極指３ａは、幅ｗ0 が長手方向にわたって均一に形成されているため、Ａ−Ａ線断面における交差指部分のＳＡＷの変位分布は、比較的ブロードになる。ところが、図４に示すように、本発明のＩＤＴ３３の電極指３３ａは、長手方向中央の幅ｗ3 が長手方向両側の幅Ｗ3 より狭くなるように形成されているため、Ｂ−Ｂ線断面における交差指部分のうちの中央部分のＳＡＷの変位分布は、図３に比べてシャープになる。従って、ＳＡＷの変位分布は、交差指幅を狭く設計したときと同様の変位分布となるので、図２に示すように、横モードスプリアスが発生する周波数Ｆs は、交差指幅を狭く設計したときと同様に、主振の動作周波数Ｆv から遠ざかる。即ち、横モードスプリアスの周波数Ｆs と主振の動作周波数Ｆv の差ΔＦが、図８に示す横モードスプリアスの周波数ｆs と主振の動作周波数ｆv の差Δｆより大きくなり、周波数シフトのない、安定した発振を実現することができる。また、電極指３３ａ、３４ａの太い部分もＳＡＷを励振させるように作用するため、交差指幅を広く設計したときと同様に特性を向上させることができる。このようなＳＡＷは、動作周波数Ｆv のみの電気信号に変換されてＩＤＴ３３から外部端子３５を介して出力される。
【００３４】
図５は、本発明のＳＡＷデバイスの別の実施形態を示す平面図である。
【００３５】
このＳＡＷデバイス４１は、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタであり、圧電基板４２とすだれ状電極であるＩＤＴ４３等で大略構成されている。圧電基板４２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ４３は、圧電基板４２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。
【００３６】
本発明の特徴的な部分は、ＩＤＴ４３の形状にあり、以下に詳細に説明する。ＩＤＴ４３は、複数の電極指４３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。さらに、ＩＤＴ４３は、ＳＡＷの伝播直交方向の電極指４３ａの変化部分の長さに重み付けして形成されていると共に、ＳＡＷの伝播方向の電極指４３ａの幅に変化を付けて形成されている。即ち、各電極指４３ａにおける変化部分は、ＳＡＷの伝播方向に延びるＩＤＴ４３の中心線ＬC を対称軸に全体として２分の１周期の正反転の余弦カーブ（図示一点鎖線）の内側部分であり、この変化部分の幅ｗ4 が、他の部分の幅Ｗ4 より細くなるように形成されている。
【００３７】
このように、電極指４３ａに対して重み付けを実施することにより、図２に示す周波数Ｆs 付近の横モードスプリアスの発生を低減することができる。また、電極指４３ａの太い部分もＳＡＷを励振させるように作用し、ＩＤＴ４３の全体を有効に利用することができるので、従来のＩＤＴ１３の電極面積より小さくしても十分なＳＡＷを励振させることができ、フィルタを小型化することができる。
【００３８】
図６は、本発明のＳＡＷデバイスのさらに別の実施形態を示す平面図である。
【００３９】
このＳＡＷデバイス５１は、横結合型ＳＡＷフィルタであり、圧電基板５２とすだれ状電極であるＩＤＴ５３及び反射器５４等で大略構成されている。圧電基板５２は、例えば水晶で矩形板状に形成されている。ＩＤＴ５３及び反射器５４は、圧電基板５２の表面に導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。
【００４０】
本発明の特徴的な部分は、ＩＤＴ５３及び反射器５４の形状にあり、図１に示すＩＤＴ３３及び反射器３４を電極指３３ａ、３４ａの長手方向に２組並べて結合配置した形状に形成されている。このように、ＩＤＴ５３の電極指５３ａ及び反射器５４の電極指５４ａの結合部の長手方向中央の幅ｗ5 、ｗ55が長手方向両側の幅Ｗ5 、Ｗ55より狭くなるように形成されているため、交差指幅を狭く設計したときと同様の効果、即ちフィルタの通過帯域幅を飛躍的に広帯域化させることができる。また、電極指５３ａ、５４ａの太い部分もＳＡＷを励振させるように作用するため、特性インピーダンスは増加せず、交差指幅を広く設計したときと同様に遅延特性を向上させることができる。
【００４１】
尚、上述した図１及び図６に示すＳＡＷデバイス３１、５１では、反射器３４、５４の電極指３４ａ、５４ａの幅も変化させるように構成したが、ＩＤＴ３３、５３の電極指３３ａ、５３ａの幅のみ変化させるように構成してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、弾性表面波の変位を電極指の変化部に集中させることができるので、各電極指の交差部分の長さを短くすることなく、横モードスプリアスを主振から遠ざけることができる。また、特性インピーダンスを増加させることなく、通過帯域幅を広げることができる。
【００４３】
また、本発明によれば、上記の効果に加え、すだれ状電極の面積を小さくすることができるので、弾性表面波装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＳＡＷデバイスの実施形態を示す平面図。
【図２】 図１のＳＡＷデバイスにおける周波数特性を示す図。
【図３】 従来のＳＡＷデバイスにおけるＳＡＷの変位分布を示す図。
【図４】 本発明のＳＡＷデバイスにおけるＳＡＷの変位分布を示す図。
【図５】 本発明のＳＡＷデバイスの別の実施形態を示す平面図。
【図６】 本発明のＳＡＷデバイスのさらに別の実施形態を示す平面図。
【図７】 従来のＳＡＷデバイスの一例を示す平面図。
【図８】 図７のＳＡＷデバイスにおける周波数特性を示す図。
【図９】 従来のＳＡＷデバイスの別の一例を示す平面図。
【図１０】 従来のＳＡＷデバイスのさらに別の一例を示す平面図。
【符号の説明】
３１、４１、５１ ＳＡＷデバイス
３２、４２、５２ 圧電基板
３３、４３、５３ ＩＤＴ（すだれ状電極）
３４、５４ 反射器（すだれ状電極）
３３ａ、３４ａ、４３ａ、５３ａ、５４ａ 電極指
３５ 外部端子
Claims (2)
- 複数の電極指が所定の間隔で併設され前記電極指の長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成された一対の櫛形電極と、弾性表面波の伝播方向に前記櫛形電極を挟んで配置される一対の反射器とが設けられた圧電基板を備えた弾性表面波装置において、
前記櫛形電極を構成する前記電極指の長さは互いに等しく、且つ、その先端部の幅及び短絡される側の幅に対してその途中部分の幅が狭くなる変化部が形成されてなり、
前記変化部が、前記弾性表面波の伝播方向に延びる前記櫛形電極の中心線に対して対称に形成されていることを特徴とする弾性表面波装置。 - 複数の電極指が所定の間隔で併設され前記電極指の長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成された一対の櫛形電極を備えた弾性表面波装置において、
前記櫛形電極を構成する前記電極指の長さは互いに等しく、且つ、その先端部の幅及び短絡される側の幅に対してその途中部分の幅が狭くなる変化部が形成されてなり、
前記変化部が、前記弾性表面波の伝播方向に延びる前記櫛形電極の中心線に対して対称に形成されると共に、重み付けされて形成されてなり、
前記重み付けが、前記弾性表面波の伝播方向に直交する方向の前記電極指の変化部の長さであることを特徴とする弾性表面波装置。
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