JP4003511B2 - 縦結合共振子型表面波装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦結合共振子型の表面波装置に関し、より詳細には、隣接するＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサ）の電極指の構造が改良された縦結合共振子型表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、共振子型弾性表面波装置では、リップルとなる不要モードを抑圧することが強く求められている。
【０００３】
縦結合共振子型弾性表面波装置では、横モードがリップルとなるため、従来、横モードを抑圧するために、ＩＤＴに交叉幅重み付けなどの重み付けを施す方法が用いられていた。しかしながら、ＩＤＴに重み付けを施すことにより横モードを抑圧した場合、主伝搬モードへの影響が大きく、所望とするフィルタ特性を得ることが困難であった。
【０００４】
他方、特公平６−８５４９２号公報に記載の弾性表面波共振子においては、横モードリップルを抑圧するために、ＩＤＴの電極指交叉幅を開口長の６５〜７５％とされている。また、特開平９−２６０９９６号公報に記載の共振器型弾性表面波フィルタでは、ＩＤＴの電極指交叉幅の開口長に対する比率が７５〜８５％とされており、それによって、横２次モードのリップルが抑圧されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特公平６−８５４９２号公報や特開平９−２６０９９６号公報に記載のように、電極指交叉幅の開口長に対する比率を低減した構成では、表面波が励振される領域が限定される。従って、やはり、主伝搬モードへの影響を避けることができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、主伝搬モードにさほど影響を与えることなく、横モードを効果的に抑圧することができる縦結合共振子型弾性表面波装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明によれば、表面波基板と、前記表面波基板上において表面波伝搬方向に沿って配置されており、かつそれぞれが複数本の電極指を有する複数のＩＤＴとを備え、表面波伝搬方向において隣り合うＩＤＴの各最外側に位置しておりかつ前記隣り合うＩＤＴ同士の間で交叉幅方向において隣接し合っている電極指において、該ＩＤＴの交叉幅方向中央付近に電気的不連続部が設けられており、該電気的不連続部において、少なくとも１つの浮き電極が交叉幅方向に配置されている、縦結合共振子型表面波装置が提供される。
【０００８】
第１の発明の特定の局面では、上記電気的不連続部の交叉幅方向の長さをａ、浮き電極の長さをｂとしたときに、ｂ／ａが０．５７５以上とされており、それによって横モードリップルを効果的に抑圧し得るだけでなく、通過帯域高域側における挿入損失の低下を防止することができる。
【００１０】
第１の発明のある特定の局面では、電気的不連続部の交叉幅方向両側の各電極指部分が、隣り合うＩＤＴの一方または他方にそれぞれ接続されている。従って、電気的不連続部が設けられた電極指において、交叉幅方向において、励振に関与する部分、励振に関与しない部分及び励振に関与する部分が順に配置され、本発明に従って横モードを効果的に抑圧することができる。
【００１１】
本発明の別の特定の局面では、上記電気的不連続部の交叉幅方向の長さは０．６λ以上とされ、それによって横モードをより一層効果的に抑圧することができる。
【００１２】
本発明の他の特定の局面では、上記電気的不連続部の交叉幅方向の長さが交叉幅に対して７．５〜８７．５％の範囲とされており、それによって横モードをより一層効果的に抑圧することができる。
【００１３】
本発明のさらに他の特定の局面では、上記表面波基板が表面波を反射する対向二端面を有し、端面反射型表面波装置が構成される。従って、本発明に従って、主伝搬モードへの影響をさほど与えることなく、横モードが効果的に抑圧される端面反射型の表面波装置を提供することができる。
【００１４】
本発明に係る縦結合共振子型表面波装置では、縦結合共振子型表面波装置が複数段縦続接続されていてもよく、その場合、少なくとも１つの縦結合共振子型表面波装置が本発明に従って横モードを抑圧し得るように構成されればよい。
【００１５】
また、本発明のさらに他の特定の局面では、本発明に係る縦結合共振子型表面波装置を帯域フィルタとして備える通信機が提供される。主伝搬モードにさほど影響を与えることなく、横モードが効果的に抑圧される縦結合共振子型表面波装置を帯域フィルタとして備えるため、通信性能に優れた通信機を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示す模式的平面図である。
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１は、矩形の表面波基板２を有する。表面波基板２は、圧電基板、圧電基板上に圧電薄膜を形成してなる基板、あるいは絶縁性基板上に圧電薄膜を積層してなる基板により構成され得る。圧電基板を構成する圧電材料としては、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3または水晶などの圧電単結晶、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスを用いることができる。圧電薄膜としては、Ｔａ2Ｏ5またはＺｎＯ薄膜などを用いることができる。
【００１８】
表面波基板２は、矩形の平面形状を有し、対向二端面２ａ，２ｂを有する。端面２ａ，２ｂは、表面波を反射させる反射端面として機能する。すなわち、本実施例の縦結合共振子型表面波装置は、端面反射型の表面波装置である。
【００１９】
表面波基板２上には、ＩＤＴ３，４が形成されている。ＩＤＴ３，４は、Ａｌなどの金属膜により構成されており、本実施例では、圧電基板からなる表面波基板２上にＩＤＴ３，４が形成されている。もっとも、表面波基板２が、絶縁基板または圧電基板上に圧電薄膜を積層した構造を有する場合には、圧電薄膜の上面及び下面のいずれに接するようにＩＤＴ３，４が形成されていてもよい。
【００２０】
ＩＤＴ３，４は、複数本の電極指３ａ〜３ｅ，４ａ〜４ｄを有する。表面波は電極指と直交する方向、すなわち端面２ａ，２ｂを結ぶ方向に伝搬する。表面波伝搬方向最外側の電極指３ａ，４ａは、それぞれ、端面２ａ，２ｂと上面とのなす端縁に沿うように形成されている。また、電極指３ａ，４ａは、表面波の波長をλとしたときに、λ／８の幅とされている。残りの電極指３ｂ〜３ｅ，４ｂ〜４ｄは、λ／４の幅を有するように構成されている。また、電極指間の領域の表面波伝搬方向の距離はλ／４とされている。従って、ＩＤＴ３，４メタライゼーション比は０．５とされている。
【００２１】
また、ＩＤＴ３，４間の距離、すなわちＩＤＴ３，４の最も隣接する電極指３ｅ，４ｄの中心間距離は０．２０λとされている。従って、ＩＤＴ３のＩＤＴ４側の端部の電極指３ｅと、ＩＤＴ４のＩＤＴ３側の端部の電極指４ｄとは図示のように重なり合っている。
【００２２】
ＩＤＴ３が入力側のＩＤＴであり、電極指の対数は３．５対、ＩＤＴ４が出力側のＩＤＴであり、電極指の対数は２．５対とされている。また、ＩＤＴ３，４では、いずれも電極指交叉幅は８λとされている。
【００２３】
本実施例の特徴は、ＩＤＴ３，４が隣接する部分において、交叉幅方向、すなわち表面波伝搬方向と直交する方向において、電極指３ｅ，４ｄに電気的不連続部Ａが形成されており、かつ該電気的不連続部Ａにおいて浮き電極５が形成されていることにある。
【００２４】
すなわち、図３に拡大して示すように、電極指３ｅ，４ｄが設けられている部分においては、電極指交叉幅方向において、励振に関与する電極指部分Ｂ、励振に関与しない部分である不連続部Ａ及び励振に関与する電極指部分Ｄが形成されている。電気的不連続部Ａは、浮き電極５と、浮き電極５の交叉幅方向両側のギャップ６ａ，６ｂとからなる。
【００２５】
本実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置１では、上記電気的不連続部Ａ及び浮き電極５を有するため、主伝搬モードにさほど影響を与えることなく横モードを効果的に抑圧することができる。これを具体的な実験例に基づき説明する。
【００２６】
比較のために、電気的不連続部Ａ及び浮き電極５が設けられていないことを除いては、上記実施例と同様にして構成された、図２に示す縦結合共振子型弾性表面波装置５１を用意した。
【００２７】
また、上記実施例の構造において、図３に示す、長さｃを０．３５λと一定として、不連続部Ａの交叉幅方向の長さａを１λ、２λ、３λ、４λ、７λ及び８λ＋２ｃとした各弾性表面波装置を作製した。なお、ａ＝８λ＋２ｃにおけるｃは、図３示すように交叉幅領域の外側端と、バスバーとの間隔を示す。従って、ａ＝８λ＋２ｃとは、ＩＤＴ３，４のバスバー間において、交叉幅に等しい長さの浮き電極指と、該浮き電極指の両側に長さｃのギャップ６ａ，６ｂを形成した構造に相当する。
【００２８】
上記のようにして得られた各弾性表面波装置の伝送特性を図４及び図５に示す。
図４及び図５から明らかなように、比較例、すなわちａ＝０の場合には、３７．７ＭＨｚの応答の近くである３８．０ＭＨｚ付近に横モードに起因するリップルが現れている。他方、長さａを大きくしていくと、３７．７ＭＨｚ付近のモードの周波数が高周波数側にシフトしていき、３８．０ＭＨｚ付近のリップルが現れ難くなっていることがわかる。すなわち、ａ＝３λ付近で両者が重なり、リップルが目立たなくなっていることがわかる。また、ａが３λを越えると、上記リップルが上記応答の低周波数側に現れている。
【００２９】
図４及び図５の曲線は、モードの状態を分かりやすくするために、インピーダンスマッチングを取らずに測定された結果である。図６は、インピーダンス整合を取った状態における長さａと上記リップルの大きさとの関係を示す図であり、図７は長さａと群遅延時間特性上に現れるリップルの大きさとの関係を示す図である。
【００３０】
なお、図６におけるリップルの大きさとは、図８に示すように、伝送特性曲線Ｘにおいて、リップルが現れている部分と、リップルが現れている部分の両側に現れている山の部分を結ぶ仮想線Ｙとの間の挿入損失量を言うものとする。
【００３１】
図６及び図７から明らかなように、長さａを０．６λ〜７．０λ、すなわち交叉幅に対して７．５〜８７．５％とすることにより、横モードと思われるリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。同様に、群遅延時間特性上に現れるリップルも抑圧され得ることもわかる。
【００３２】
図９は、第２の実施例に係る共振子型弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置１１では、ＩＤＴ３，４からなる縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２の前段に、電気的不連続部を有しない縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１３が接続されている。すなわち、２個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部が縦続接続されている。
【００３３】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１３は、電気的不連続部を有しないことを除いては、また入力側のＩＤＴ１３Ａの電極指対数が２．５対であり、ＩＤＴ１３Ｂの電極指の対数３．５対であることを除いては、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２と同様に構成されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２は、第１の実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１と同様に構成されている。
【００３４】
第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置１１のように、本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波装置では、複数の縦結合共振子型弾性表面波装置を複数縦続接続した構成を有していてもよく、その場合、少なくとも１つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部において、本発明に従って電気的不連続部が構成されておればよく、それによって横モードに起因するリップルを効果的に抑圧することができる。
【００３５】
図１０は、図９に示した縦結合共振子型弾性表面波装置の伝送特性を示す図である。図１０において実線が、第２の実施例の結果を示し、破線が従来例の結果を示す。ここで従来例とは、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２が電気的不連続部及び浮き電極を有しないことを除いては、上記と同様に構成された構造を有するものである。
【００３６】
図１０から明らかなように、第２の実施例においても、電気的不連続部及び浮き電極を有しない従来に比べて、横モードと思われるリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００３７】
図１１は、第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置１１において、電気的不連続部の長さａを種々変更した場合の横モードと思われるリップルの大きさの変化を示す。なお、リップルの大きさは、第１の実施例の場合と同様に、図８に示すように伝送特性曲線上のリップルの大きさを評価したものである。
【００３８】
図１１から明らかなように、長さａが０．６λ以上となれば、横モードと思われるリップルを効果的に抑圧することができ、より好ましくは、１．０λ以上とすることにより、不要リップルをより一層効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００３９】
図１２は、第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置において、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１３の入力側ＩＤＴ１３Ａ及び縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２の出力側ＩＤＴ４の電極指対数を３対とし、他のＩＤＴ１３Ｂ，３の電極指の対数を４対、電極指交叉幅を４．５λとした場合の、長さａの変化と伝送特性上に現れるリップルとの関係を示す図である。
【００４０】
図１２から明らかなように、電極指の対数及び電極指交叉幅を異ならせた場合でも、図１１と同様に、ａ＝０．６λ以上、より好ましくは１．０λ以上とすることにより伝送特性上に現れる横モードと思われる不要リップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００４１】
すなわち、図１１及び図１２の比較から明らかなように、ＩＤＴの電極指の対数や交叉幅を変化させた場合であっても、長さａを０．６λ以上、好ましくは１．０λ以上とすることにより、より一層リップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００４２】
図１３は、第３の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。第３の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置２１では、第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおける浮き電極５が省略されている。その他の構造は、第２の実施例と同様である。
【００４３】
第３の実施例から明らかなように、本発明においては、電気的不連続部において浮き電極指は必ずしも設けられずともよい。すなわち、電気的不連続部Ａは、電極指部分が存在しない部分であってもよい。
【００４４】
上記のように、第１〜第３の実施例では、電気的不連続部を隣り合うＩＤＴの隣接し合っている電極指において設けることにより、また、電気的不連続部に浮き電極を設けることにより、横モードと思われるリップルを効果的に抑圧することが可能とされている。
【００４５】
図１４及び図１５は、不連続部が設けられていない従来の縦結合共振子型弾性表面波装置と、本発明に従って不連続部が設けられており、かつ浮き電極の交叉幅方向の長さｂの不連続部の長さａに対する比ｂ／ａを種々変化させた場合、並びに第３の実施例のように不連続部が設けられているものの、浮き電極が設けられていない縦結合共振子型弾性表面波装置の伝送特性を図１４に示す。
【００４６】
図１５は、図１４に示した結果を書き直した図であり、各縦結合共振子型弾性表面波装置における、浮き電極の長さｂ／不連続部の長さａが変化した場合の減衰量周波数特性上に現れるリップルの大きさ（ｄＢ）、群遅延時間特性上に現れるリップルの大きさ（ｎ秒）及び中心周波数＝４０ＭＨｚにおける挿入損失の変化を示す図である。
【００４７】
図１４及び図１５から明らかなように、浮き電極が設けられていない第３の実施例に相当するｂ／ａ＝０の場合、横モードと思われるリップルを浮き電極が設けられている場合と同様に効果的に抑圧し得ることがわかる。もっとも、浮き電極が設けられていない場合には、通過帯域高域側における挿入損失が大きくなる。従って、好ましくは、電気的不連続部に浮き電極を設けることが望ましいことがわかる。
【００４８】
また、浮き電極を設ける場合、図１４及び図１５の結果から、浮き電極の長さｂの不連続部の長さａに対する比ｂ／ａが０．５７５以上、すなわち５７．５％以上である場合には、４０ＭＨｚにおける損失が小さくなることがわかる。すなわち、リップルを改善しつつ、リップルよりも高域側における通過帯域内の挿入損失を小さくすることができる。従って、ｂ／ａは５７．５％以上であることが望ましい。
【００４９】
本発明は、第１〜第３の実施例に限定されるものではない。
例えば、図１６に示すように、本発明においては、隣り合うＩＤＴ３，４が第１〜第３の実施例に比べて隔てられていてもよい。すなわち、第１の実施例では、ＩＤＴ３，４間隔が０．２λであるため、ＩＤＴ３，４の隣り合う電極指３ｅ，４ｄが重なっていたが図１６に示すように、ＩＤＴ３の電極指３ｅと、ＩＤＴ４の電極指４ｄが重なり合わないように隔てられていてもよい。この場合には、隣り合う電極指３ｅ，４ｄに、それぞれ、上記実施例と同様に、電気的不連続部Ａ及び浮き電極５，５を設ければよい。なお、図１６に示した変形例においても、浮き電極は必ずしも設けられずともよい。
【００５０】
また、第１，第２の実施例及び上記変形例では、電気的不連続部Ａに１つの浮き電極５が設けられていたが、浮き電極５は、電気的不連続部Ａにおいて、交叉幅方向に複数設けられていてもよい。
【００５１】
さらに、本発明は、第１〜第３の実施例のような端面反射型の表面波装置に限らず、ＩＤＴが設けられている領域の外側に反射器が設けられた縦結合共振子型表面波装置にも適用することができる。
【００５２】
また、ＩＤＴの数についても、表面波伝搬方向に複数配置されていればよく、２個に限らず、３個以上配置されていてもよい。さらに、３個以上のＩＤＴが表面波伝搬方向に配置されている場合、隣り合うＩＤＴの電極指に電気的不連続部を設けた構成は、全てのＩＤＴ間に配置される必要はなく、少なくとも１つのＩＤＴ間の部分に配置されておればよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明に係る縦結合共振子型表面波装置では、表面波伝搬方向において隣り合うＩＤＴの各最外側に位置しておりかつ前記隣り合うＩＤＴ同士の間で交叉幅方向において隣接し合っている電極指において、交叉幅方向中央付近に電気的不連続部が設けられており、該電気的不連続部において、少なくとも１つの浮き電極が交叉幅方向に配置されているため、横モードに起因するリップルを効果的に抑圧することができる。しかも、隣り合う電極指に電気的不連続部及び浮き電極を設けた構成を有するだけであるため、すなわちＩＤＴ全体に渡り特殊な構造を配置する必要がないため、主伝搬モードにさほど影響を与えることなく、横モードに起因するリップルを抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る縦結合共振子型表面波装置の模式的平面図。
【図２】比較のために用意した従来例の縦結合共振子型弾性表面波装置を示す模式的平面図。
【図３】本発明の第１の実施例の縦結合共振子型表面波装置の電気的不連続部を説明するための部分切欠拡大図。
【図４】電気的不連続部の長さａを変化させた場合の伝送特性の変化を説明するための図。
【図５】図４の結果を拡大して示す図であり、電気的不連続部の長さａを変化させたときの伝送特性の変化を示す図。
【図６】電気的不連続部の長さａと、減衰量−周波数特性上に現れるリップルの大きさとの関係を示す図。
【図７】電気的不連続部の長さａと、群遅延時間特性上に現れるリップルの大きさとの関係を示す図。
【図８】図６に示したリップルの大きさの評価方法を説明するための模式図。
【図９】第２の実施例に係る縦結合共振子型弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図。
【図１０】従来例及び第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置の伝送特性を示す図。
【図１１】第２の実施例において、電気的不連続部の長さａを変化させた場合のリップルの大きさの変化を示す図。
【図１２】第２の実施例の構造において、ＩＤＴの電極指の対数及び交叉幅を変化させた場合の電気的不連続部の長さａと伝送特性上に現れるリップルの大きさとの関係を示す図。
【図１３】第３の実施例に係る縦結合共振子型弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図。
【図１４】電気的不連続部を設けなかった従来の縦結合共振子型弾性表面波装置並びに電気的不連続部を設けた縦結合共振子型弾性表面波装置及び電気的不連続部に種々の長さで浮き電極を配置した各縦結合共振子型弾性表面波装置の減衰量周波数特性及び群遅延時間周波数特性を示す図。
【図１５】図１４に示した結果を書き直した図であり、横軸が浮き電極の長さｂの電気的不連続部ａの長さに対する割合であり、比ｂ／ａが変化した場合の減衰量周波数特性上に現れる横モードリップルの大きさ、群遅延時間周波数特性上に現れる横モードリップルの大きさ及び４０ＭＨｚにおける損失の変化を示す図。
【図１６】本発明の縦結合共振子型弾性表面波装置の変形例を示すための部分切欠平面図。
【符号の説明】
１…縦結合共振子型表面波装置
２…表面波基板
２ａ，２ｂ…端面
３，４…ＩＤＴ
３ａ〜３ｅ，４ａ〜４ｄ…電極指
５…浮き電極
６ａ，６ｂ…浮き電極両端のギャップ
１１…縦結合共振子型弾性表面波装置
１２…縦結合共振子型表面波フィルタ部
１３…縦結合共振子型表面波フィルタ部
１３Ａ，１３Ｂ…ＩＤＴ
２１…縦結合共振子型弾性表面波装置
５１…縦結合共振子型弾性表面波装置
Ａ…電気的不連続部
ａ…電気的不連続部長さ
Ｂ，Ｄ…励振に関与する電極指部
ｂ…浮き電極長さ
ｃ…交叉幅領域の外側端とバスバーとの間隔
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦結合共振子型の表面波装置に関し、より詳細には、隣接するＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサ）の電極指の構造が改良された縦結合共振子型表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、共振子型弾性表面波装置では、リップルとなる不要モードを抑圧することが強く求められている。
【０００３】
縦結合共振子型弾性表面波装置では、横モードがリップルとなるため、従来、横モードを抑圧するために、ＩＤＴに交叉幅重み付けなどの重み付けを施す方法が用いられていた。しかしながら、ＩＤＴに重み付けを施すことにより横モードを抑圧した場合、主伝搬モードへの影響が大きく、所望とするフィルタ特性を得ることが困難であった。
【０００４】
他方、特公平６−８５４９２号公報に記載の弾性表面波共振子においては、横モードリップルを抑圧するために、ＩＤＴの電極指交叉幅を開口長の６５〜７５％とされている。また、特開平９−２６０９９６号公報に記載の共振器型弾性表面波フィルタでは、ＩＤＴの電極指交叉幅の開口長に対する比率が７５〜８５％とされており、それによって、横２次モードのリップルが抑圧されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特公平６−８５４９２号公報や特開平９−２６０９９６号公報に記載のように、電極指交叉幅の開口長に対する比率を低減した構成では、表面波が励振される領域が限定される。従って、やはり、主伝搬モードへの影響を避けることができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、主伝搬モードにさほど影響を与えることなく、横モードを効果的に抑圧することができる縦結合共振子型弾性表面波装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明によれば、表面波基板と、前記表面波基板上において表面波伝搬方向に沿って配置されており、かつそれぞれが複数本の電極指を有する複数のＩＤＴとを備え、表面波伝搬方向において隣り合うＩＤＴの各最外側に位置しておりかつ前記隣り合うＩＤＴ同士の間で交叉幅方向において隣接し合っている電極指において、該ＩＤＴの交叉幅方向中央付近に電気的不連続部が設けられており、該電気的不連続部において、少なくとも１つの浮き電極が交叉幅方向に配置されている、縦結合共振子型表面波装置が提供される。
【０００８】
第１の発明の特定の局面では、上記電気的不連続部の交叉幅方向の長さをａ、浮き電極の長さをｂとしたときに、ｂ／ａが０．５７５以上とされており、それによって横モードリップルを効果的に抑圧し得るだけでなく、通過帯域高域側における挿入損失の低下を防止することができる。
【００１０】
第１の発明のある特定の局面では、電気的不連続部の交叉幅方向両側の各電極指部分が、隣り合うＩＤＴの一方または他方にそれぞれ接続されている。従って、電気的不連続部が設けられた電極指において、交叉幅方向において、励振に関与する部分、励振に関与しない部分及び励振に関与する部分が順に配置され、本発明に従って横モードを効果的に抑圧することができる。
【００１１】
本発明の別の特定の局面では、上記電気的不連続部の交叉幅方向の長さは０．６λ以上とされ、それによって横モードをより一層効果的に抑圧することができる。
【００１２】
本発明の他の特定の局面では、上記電気的不連続部の交叉幅方向の長さが交叉幅に対して７．５〜８７．５％の範囲とされており、それによって横モードをより一層効果的に抑圧することができる。
【００１３】
本発明のさらに他の特定の局面では、上記表面波基板が表面波を反射する対向二端面を有し、端面反射型表面波装置が構成される。従って、本発明に従って、主伝搬モードへの影響をさほど与えることなく、横モードが効果的に抑圧される端面反射型の表面波装置を提供することができる。
【００１４】
本発明に係る縦結合共振子型表面波装置では、縦結合共振子型表面波装置が複数段縦続接続されていてもよく、その場合、少なくとも１つの縦結合共振子型表面波装置が本発明に従って横モードを抑圧し得るように構成されればよい。
【００１５】
また、本発明のさらに他の特定の局面では、本発明に係る縦結合共振子型表面波装置を帯域フィルタとして備える通信機が提供される。主伝搬モードにさほど影響を与えることなく、横モードが効果的に抑圧される縦結合共振子型表面波装置を帯域フィルタとして備えるため、通信性能に優れた通信機を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタを示す模式的平面図である。
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１は、矩形の表面波基板２を有する。表面波基板２は、圧電基板、圧電基板上に圧電薄膜を形成してなる基板、あるいは絶縁性基板上に圧電薄膜を積層してなる基板により構成され得る。圧電基板を構成する圧電材料としては、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3または水晶などの圧電単結晶、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスを用いることができる。圧電薄膜としては、Ｔａ2Ｏ5またはＺｎＯ薄膜などを用いることができる。
【００１８】
表面波基板２は、矩形の平面形状を有し、対向二端面２ａ，２ｂを有する。端面２ａ，２ｂは、表面波を反射させる反射端面として機能する。すなわち、本実施例の縦結合共振子型表面波装置は、端面反射型の表面波装置である。
【００１９】
表面波基板２上には、ＩＤＴ３，４が形成されている。ＩＤＴ３，４は、Ａｌなどの金属膜により構成されており、本実施例では、圧電基板からなる表面波基板２上にＩＤＴ３，４が形成されている。もっとも、表面波基板２が、絶縁基板または圧電基板上に圧電薄膜を積層した構造を有する場合には、圧電薄膜の上面及び下面のいずれに接するようにＩＤＴ３，４が形成されていてもよい。
【００２０】
ＩＤＴ３，４は、複数本の電極指３ａ〜３ｅ，４ａ〜４ｄを有する。表面波は電極指と直交する方向、すなわち端面２ａ，２ｂを結ぶ方向に伝搬する。表面波伝搬方向最外側の電極指３ａ，４ａは、それぞれ、端面２ａ，２ｂと上面とのなす端縁に沿うように形成されている。また、電極指３ａ，４ａは、表面波の波長をλとしたときに、λ／８の幅とされている。残りの電極指３ｂ〜３ｅ，４ｂ〜４ｄは、λ／４の幅を有するように構成されている。また、電極指間の領域の表面波伝搬方向の距離はλ／４とされている。従って、ＩＤＴ３，４メタライゼーション比は０．５とされている。
【００２１】
また、ＩＤＴ３，４間の距離、すなわちＩＤＴ３，４の最も隣接する電極指３ｅ，４ｄの中心間距離は０．２０λとされている。従って、ＩＤＴ３のＩＤＴ４側の端部の電極指３ｅと、ＩＤＴ４のＩＤＴ３側の端部の電極指４ｄとは図示のように重なり合っている。
【００２２】
ＩＤＴ３が入力側のＩＤＴであり、電極指の対数は３．５対、ＩＤＴ４が出力側のＩＤＴであり、電極指の対数は２．５対とされている。また、ＩＤＴ３，４では、いずれも電極指交叉幅は８λとされている。
【００２３】
本実施例の特徴は、ＩＤＴ３，４が隣接する部分において、交叉幅方向、すなわち表面波伝搬方向と直交する方向において、電極指３ｅ，４ｄに電気的不連続部Ａが形成されており、かつ該電気的不連続部Ａにおいて浮き電極５が形成されていることにある。
【００２４】
すなわち、図３に拡大して示すように、電極指３ｅ，４ｄが設けられている部分においては、電極指交叉幅方向において、励振に関与する電極指部分Ｂ、励振に関与しない部分である不連続部Ａ及び励振に関与する電極指部分Ｄが形成されている。電気的不連続部Ａは、浮き電極５と、浮き電極５の交叉幅方向両側のギャップ６ａ，６ｂとからなる。
【００２５】
本実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置１では、上記電気的不連続部Ａ及び浮き電極５を有するため、主伝搬モードにさほど影響を与えることなく横モードを効果的に抑圧することができる。これを具体的な実験例に基づき説明する。
【００２６】
比較のために、電気的不連続部Ａ及び浮き電極５が設けられていないことを除いては、上記実施例と同様にして構成された、図２に示す縦結合共振子型弾性表面波装置５１を用意した。
【００２７】
また、上記実施例の構造において、図３に示す、長さｃを０．３５λと一定として、不連続部Ａの交叉幅方向の長さａを１λ、２λ、３λ、４λ、７λ及び８λ＋２ｃとした各弾性表面波装置を作製した。なお、ａ＝８λ＋２ｃにおけるｃは、図３示すように交叉幅領域の外側端と、バスバーとの間隔を示す。従って、ａ＝８λ＋２ｃとは、ＩＤＴ３，４のバスバー間において、交叉幅に等しい長さの浮き電極指と、該浮き電極指の両側に長さｃのギャップ６ａ，６ｂを形成した構造に相当する。
【００２８】
上記のようにして得られた各弾性表面波装置の伝送特性を図４及び図５に示す。
図４及び図５から明らかなように、比較例、すなわちａ＝０の場合には、３７．７ＭＨｚの応答の近くである３８．０ＭＨｚ付近に横モードに起因するリップルが現れている。他方、長さａを大きくしていくと、３７．７ＭＨｚ付近のモードの周波数が高周波数側にシフトしていき、３８．０ＭＨｚ付近のリップルが現れ難くなっていることがわかる。すなわち、ａ＝３λ付近で両者が重なり、リップルが目立たなくなっていることがわかる。また、ａが３λを越えると、上記リップルが上記応答の低周波数側に現れている。
【００２９】
図４及び図５の曲線は、モードの状態を分かりやすくするために、インピーダンスマッチングを取らずに測定された結果である。図６は、インピーダンス整合を取った状態における長さａと上記リップルの大きさとの関係を示す図であり、図７は長さａと群遅延時間特性上に現れるリップルの大きさとの関係を示す図である。
【００３０】
なお、図６におけるリップルの大きさとは、図８に示すように、伝送特性曲線Ｘにおいて、リップルが現れている部分と、リップルが現れている部分の両側に現れている山の部分を結ぶ仮想線Ｙとの間の挿入損失量を言うものとする。
【００３１】
図６及び図７から明らかなように、長さａを０．６λ〜７．０λ、すなわち交叉幅に対して７．５〜８７．５％とすることにより、横モードと思われるリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。同様に、群遅延時間特性上に現れるリップルも抑圧され得ることもわかる。
【００３２】
図９は、第２の実施例に係る共振子型弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置１１では、ＩＤＴ３，４からなる縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２の前段に、電気的不連続部を有しない縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１３が接続されている。すなわち、２個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部が縦続接続されている。
【００３３】
縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１３は、電気的不連続部を有しないことを除いては、また入力側のＩＤＴ１３Ａの電極指対数が２．５対であり、ＩＤＴ１３Ｂの電極指の対数３．５対であることを除いては、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２と同様に構成されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２は、第１の実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１と同様に構成されている。
【００３４】
第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置１１のように、本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波装置では、複数の縦結合共振子型弾性表面波装置を複数縦続接続した構成を有していてもよく、その場合、少なくとも１つの縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部において、本発明に従って電気的不連続部が構成されておればよく、それによって横モードに起因するリップルを効果的に抑圧することができる。
【００３５】
図１０は、図９に示した縦結合共振子型弾性表面波装置の伝送特性を示す図である。図１０において実線が、第２の実施例の結果を示し、破線が従来例の結果を示す。ここで従来例とは、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２が電気的不連続部及び浮き電極を有しないことを除いては、上記と同様に構成された構造を有するものである。
【００３６】
図１０から明らかなように、第２の実施例においても、電気的不連続部及び浮き電極を有しない従来に比べて、横モードと思われるリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００３７】
図１１は、第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置１１において、電気的不連続部の長さａを種々変更した場合の横モードと思われるリップルの大きさの変化を示す。なお、リップルの大きさは、第１の実施例の場合と同様に、図８に示すように伝送特性曲線上のリップルの大きさを評価したものである。
【００３８】
図１１から明らかなように、長さａが０．６λ以上となれば、横モードと思われるリップルを効果的に抑圧することができ、より好ましくは、１．０λ以上とすることにより、不要リップルをより一層効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００３９】
図１２は、第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置において、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１３の入力側ＩＤＴ１３Ａ及び縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部１２の出力側ＩＤＴ４の電極指対数を３対とし、他のＩＤＴ１３Ｂ，３の電極指の対数を４対、電極指交叉幅を４．５λとした場合の、長さａの変化と伝送特性上に現れるリップルとの関係を示す図である。
【００４０】
図１２から明らかなように、電極指の対数及び電極指交叉幅を異ならせた場合でも、図１１と同様に、ａ＝０．６λ以上、より好ましくは１．０λ以上とすることにより伝送特性上に現れる横モードと思われる不要リップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００４１】
すなわち、図１１及び図１２の比較から明らかなように、ＩＤＴの電極指の対数や交叉幅を変化させた場合であっても、長さａを０．６λ以上、好ましくは１．０λ以上とすることにより、より一層リップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００４２】
図１３は、第３の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図である。第３の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置２１では、第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおける浮き電極５が省略されている。その他の構造は、第２の実施例と同様である。
【００４３】
第３の実施例から明らかなように、本発明においては、電気的不連続部において浮き電極指は必ずしも設けられずともよい。すなわち、電気的不連続部Ａは、電極指部分が存在しない部分であってもよい。
【００４４】
上記のように、第１〜第３の実施例では、電気的不連続部を隣り合うＩＤＴの隣接し合っている電極指において設けることにより、また、電気的不連続部に浮き電極を設けることにより、横モードと思われるリップルを効果的に抑圧することが可能とされている。
【００４５】
図１４及び図１５は、不連続部が設けられていない従来の縦結合共振子型弾性表面波装置と、本発明に従って不連続部が設けられており、かつ浮き電極の交叉幅方向の長さｂの不連続部の長さａに対する比ｂ／ａを種々変化させた場合、並びに第３の実施例のように不連続部が設けられているものの、浮き電極が設けられていない縦結合共振子型弾性表面波装置の伝送特性を図１４に示す。
【００４６】
図１５は、図１４に示した結果を書き直した図であり、各縦結合共振子型弾性表面波装置における、浮き電極の長さｂ／不連続部の長さａが変化した場合の減衰量周波数特性上に現れるリップルの大きさ（ｄＢ）、群遅延時間特性上に現れるリップルの大きさ（ｎ秒）及び中心周波数＝４０ＭＨｚにおける挿入損失の変化を示す図である。
【００４７】
図１４及び図１５から明らかなように、浮き電極が設けられていない第３の実施例に相当するｂ／ａ＝０の場合、横モードと思われるリップルを浮き電極が設けられている場合と同様に効果的に抑圧し得ることがわかる。もっとも、浮き電極が設けられていない場合には、通過帯域高域側における挿入損失が大きくなる。従って、好ましくは、電気的不連続部に浮き電極を設けることが望ましいことがわかる。
【００４８】
また、浮き電極を設ける場合、図１４及び図１５の結果から、浮き電極の長さｂの不連続部の長さａに対する比ｂ／ａが０．５７５以上、すなわち５７．５％以上である場合には、４０ＭＨｚにおける損失が小さくなることがわかる。すなわち、リップルを改善しつつ、リップルよりも高域側における通過帯域内の挿入損失を小さくすることができる。従って、ｂ／ａは５７．５％以上であることが望ましい。
【００４９】
本発明は、第１〜第３の実施例に限定されるものではない。
例えば、図１６に示すように、本発明においては、隣り合うＩＤＴ３，４が第１〜第３の実施例に比べて隔てられていてもよい。すなわち、第１の実施例では、ＩＤＴ３，４間隔が０．２λであるため、ＩＤＴ３，４の隣り合う電極指３ｅ，４ｄが重なっていたが図１６に示すように、ＩＤＴ３の電極指３ｅと、ＩＤＴ４の電極指４ｄが重なり合わないように隔てられていてもよい。この場合には、隣り合う電極指３ｅ，４ｄに、それぞれ、上記実施例と同様に、電気的不連続部Ａ及び浮き電極５，５を設ければよい。なお、図１６に示した変形例においても、浮き電極は必ずしも設けられずともよい。
【００５０】
また、第１，第２の実施例及び上記変形例では、電気的不連続部Ａに１つの浮き電極５が設けられていたが、浮き電極５は、電気的不連続部Ａにおいて、交叉幅方向に複数設けられていてもよい。
【００５１】
さらに、本発明は、第１〜第３の実施例のような端面反射型の表面波装置に限らず、ＩＤＴが設けられている領域の外側に反射器が設けられた縦結合共振子型表面波装置にも適用することができる。
【００５２】
また、ＩＤＴの数についても、表面波伝搬方向に複数配置されていればよく、２個に限らず、３個以上配置されていてもよい。さらに、３個以上のＩＤＴが表面波伝搬方向に配置されている場合、隣り合うＩＤＴの電極指に電気的不連続部を設けた構成は、全てのＩＤＴ間に配置される必要はなく、少なくとも１つのＩＤＴ間の部分に配置されておればよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明に係る縦結合共振子型表面波装置では、表面波伝搬方向において隣り合うＩＤＴの各最外側に位置しておりかつ前記隣り合うＩＤＴ同士の間で交叉幅方向において隣接し合っている電極指において、交叉幅方向中央付近に電気的不連続部が設けられており、該電気的不連続部において、少なくとも１つの浮き電極が交叉幅方向に配置されているため、横モードに起因するリップルを効果的に抑圧することができる。しかも、隣り合う電極指に電気的不連続部及び浮き電極を設けた構成を有するだけであるため、すなわちＩＤＴ全体に渡り特殊な構造を配置する必要がないため、主伝搬モードにさほど影響を与えることなく、横モードに起因するリップルを抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る縦結合共振子型表面波装置の模式的平面図。
【図２】比較のために用意した従来例の縦結合共振子型弾性表面波装置を示す模式的平面図。
【図３】本発明の第１の実施例の縦結合共振子型表面波装置の電気的不連続部を説明するための部分切欠拡大図。
【図４】電気的不連続部の長さａを変化させた場合の伝送特性の変化を説明するための図。
【図５】図４の結果を拡大して示す図であり、電気的不連続部の長さａを変化させたときの伝送特性の変化を示す図。
【図６】電気的不連続部の長さａと、減衰量−周波数特性上に現れるリップルの大きさとの関係を示す図。
【図７】電気的不連続部の長さａと、群遅延時間特性上に現れるリップルの大きさとの関係を示す図。
【図８】図６に示したリップルの大きさの評価方法を説明するための模式図。
【図９】第２の実施例に係る縦結合共振子型弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図。
【図１０】従来例及び第２の実施例の縦結合共振子型弾性表面波装置の伝送特性を示す図。
【図１１】第２の実施例において、電気的不連続部の長さａを変化させた場合のリップルの大きさの変化を示す図。
【図１２】第２の実施例の構造において、ＩＤＴの電極指の対数及び交叉幅を変化させた場合の電気的不連続部の長さａと伝送特性上に現れるリップルの大きさとの関係を示す図。
【図１３】第３の実施例に係る縦結合共振子型弾性表面波装置の電極構造を示す模式的平面図。
【図１４】電気的不連続部を設けなかった従来の縦結合共振子型弾性表面波装置並びに電気的不連続部を設けた縦結合共振子型弾性表面波装置及び電気的不連続部に種々の長さで浮き電極を配置した各縦結合共振子型弾性表面波装置の減衰量周波数特性及び群遅延時間周波数特性を示す図。
【図１５】図１４に示した結果を書き直した図であり、横軸が浮き電極の長さｂの電気的不連続部ａの長さに対する割合であり、比ｂ／ａが変化した場合の減衰量周波数特性上に現れる横モードリップルの大きさ、群遅延時間周波数特性上に現れる横モードリップルの大きさ及び４０ＭＨｚにおける損失の変化を示す図。
【図１６】本発明の縦結合共振子型弾性表面波装置の変形例を示すための部分切欠平面図。
【符号の説明】
１…縦結合共振子型表面波装置
２…表面波基板
２ａ，２ｂ…端面
３，４…ＩＤＴ
３ａ〜３ｅ，４ａ〜４ｄ…電極指
５…浮き電極
６ａ，６ｂ…浮き電極両端のギャップ
１１…縦結合共振子型弾性表面波装置
１２…縦結合共振子型表面波フィルタ部
１３…縦結合共振子型表面波フィルタ部
１３Ａ，１３Ｂ…ＩＤＴ
２１…縦結合共振子型弾性表面波装置
５１…縦結合共振子型弾性表面波装置
Ａ…電気的不連続部
ａ…電気的不連続部長さ
Ｂ，Ｄ…励振に関与する電極指部
ｂ…浮き電極長さ
ｃ…交叉幅領域の外側端とバスバーとの間隔
Claims (7)
- 表面波基板と、前記表面波基板上において表面波伝搬方向に沿って配置されており、かつそれぞれが複数本の電極指を有する複数のＩＤＴとを備え、
表面波伝搬方向において隣り合うＩＤＴの各最外側に位置しておりかつ前記隣り合うＩＤＴ同士の間で交叉幅方向において隣接し合っている電極指において、該ＩＤＴの交叉幅方向中央付近に電気的不連続部が設けられており、該電気的不連続部において、少なくとも１つの浮き電極が交叉幅方向に配置されている、縦結合共振子型表面波装置。 - 前記電気的不連続部の交叉幅方向の長さをａ、前記浮き電極の交叉幅方向の長さをｂとしたときに、ｂ／ａが０．５７５以上である、請求項１に記載の縦結合共振子型表面波装置。
- 前記電気的不連続部の交叉幅方向の長さが、０．６λ以上である、請求項１または２に記載の縦結合共振子型表面波装置。
- 前記電気的不連続部の交叉幅方向の長さが、交叉幅に対して７．５〜８７．５％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の縦結合共振子型表面波装置。
- 前記表面波基板が、表面波を反射させる対向二端面を有し、端面反射型表面波装置である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の縦結合共振子型表面波装置。
- 複数の縦結合共振子型表面波装置が縦続接続されており、該複数の縦結合共振子型表面波装置の内少なくとも１つが、請求項１〜５のいずれか１項に記載の縦結合共振子型表面波装置である、縦結合共振子型表面波装置。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載の縦結合共振子型表面波装置を帯域フィルタとして備える通信機。
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