JP4131591B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向した櫛歯状電極を有する弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、弾性表面波装置は、小型、軽量、無調整および高信頼性を有するため、移動体通信システムの携帯電話などの移動体通信分野に用いられている。
【0003】
また、移動体通信システムの構成部品の一つである中間周波数(IF)フィルタは、低損失で、狭帯域かつ急峻な特性が要求されるとともに、フラットな群遅延特性および位相特性が要求されている。
【0004】
そして、フラットな群遅延特性を得るためには、トランスバーサル型のフィルタのインターデジタルトランスデューサ(IDT)が用いられている。
【0005】
また、狭帯域で急峻な特性から、水晶などの温度変化による周波数変動の小さい圧電基板を用いる必要がある。
【0006】
さらに、マッチングを取ることで低損失化が可能になるが、双方向性のインターデジタルトランスデューサを用いた場合、トリプル・トランジット・エコー(TTE:電気的反射)の増大によって、振幅リップルおよび群遅延リップルが劣化する。
【0007】
このため、一方向性のインターデジタルトランスデューサが用いられている。また、このような一方向性のインターデジタルトランスデューサの内部に設けた音響的反射源により、電気的反射をキャンセルすることにより、振幅リップルおよび群遅延リップルを低減させている。
【0008】
そして、この一方向性のインターデジタルトランスデューサとしてはたとえば特開昭61−6917号公報に記載の構成が知られている。
【0009】
この特開昭61−6917号公報には、たとえば図7および図8に示す構成が知られている。
【0010】
この図7および図8に示す構成は、いわゆるスプリット電極あるいはダブル電極といわれる構成で、圧電体基板上に、一対の櫛歯状電極1,2を対向させて設けている。
【0011】
そして、櫛歯状電極1は、共通電極部3を有し、この共通電極部3の一側に向けて、2本ずつで対をなす電極指4a,4b、電極指4c,4cが突出して形成され、動作中心周波数の弾性表面波の波長をλとしたとき、電極指4aは3λ/16、電極指4bはλ/16、電極指4cはλ/8の幅に形成され、隣り合う電極指4a,4bと電極指4c,4cとの合計の幅はそれぞれλ/4である。
【0012】
また、櫛歯状電極2は、同様に、共通電極部5を有し、この共通電極部5の一側に向けて、2本ずつで対をなす電極指6a,6b、電極指6c,6cが突出して形成され、電極指6aは3λ/16、電極指6bはλ/16、電極指6cはλ/8の幅に形成され、隣り合う電極指6a,6bと電極指6c,6cとの合計の幅はそれぞれλ/4である。
【0013】
そして、櫛歯状電極1および櫛歯状電極2は、対をなして組が形成された電極指4a,4b、電極指4c,4cのそれぞれ2本と、対をなして組が形成された電極指6a,6b、電極指6c,6cのそれぞれ2本とが交互に配置され、それぞれ電極指4a,4b,4c,6a,6b,6cは平行に配設され、それぞれ隣接する電極指4a,4b,4c,6a,6b,6cとの間隙はいずれもλ/8である。
【0014】
このようにして、電極指4a,6aを3λ/16、電極指4b,6bをλ/16とすることによりそれぞれが内部反射源となり、電気的反射をキャンセルする要素となり、インターデジタルトランスデューサは、圧電基板材料により方向は異なるが、各電極指4a,4b,6a,6b端での反射により、一方向性の伝搬方向を得ている。なお、各電極指4a,4b,6a,6bの方向を入れ換えることにより伝搬方向も異なる。
【0015】
そして、一般的に、インターデジタルトランスデューサの電気的反射をキャンセルするための内部反射源の分布関数は、インターデジタルトランスデューサの励振分布関数の自己コンボリューションとなる。
【0016】
すなわち、自己コンボリューションによる内部反射源の分布関数に従って、上述のように、一部の電極指4a,6aを3λ/16、電極指4b,6bをλ/16とすることにより、一方向性とすることができる。なお、電極指4c,6cは内部反射源を構成しない。
【0017】
このように、内部反射源の分布関数は連続的であるが、内部反射源として分布させる方法は、離散的分布させるのが一般的である。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、連続関数である内部反射源の関数を、離散的分布させているので近似的にならざるを得ないから、通過帯域の全ての周波数範囲でリップルのない特性を得ることは難しい問題を有している。
【0019】
特に、近年、帯域幅1.25MHzの狭帯域CMDA、帯域幅5MHzの広帯域CDMA方式のように、中間周波数フィルタといえども広い帯域幅を要求されるようになり、帯域内のリップルを小さくすることがより困難な状況である。
【0020】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、通過帯域内の振幅リップルおよび群遅延リップルを低減する弾性表面波装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の電極指がそれぞれ共通電極部に接続されて形成された対をなす櫛歯状電極を対向させた弾性表面波装置において、前記櫛歯状電極は、2本毎に対をなして交互に配置され、動作中心周波数の弾性表面波の波長をλとしたとき、λ/8より狭い幅の電極指とλ/8より広い幅の電極指とをそれぞれ複数種ずつ有し、対をなす2本の前記電極指の合計の幅がλ/4であるものである。
【0022】
そして、λ/8より狭い幅の電極指とλ/8より広い幅の電極指とをそれぞれ複数種ずつ有し、これら対をなす2本の電極指の合計の幅をλ/4とするため、電気的反射をキャンセルするため音響的な内部反射源の分布関数をたとえば連続的に分布させることができ、通過帯域内の振幅リップルおよび群遅延リップルを低減する。
【0023】
また、櫛歯状電極は、λ/8の幅の電極指を有するもので、反射に寄与しないλ/8の電極指を含んでいてもよい。
【0024】
またさらに、対向する櫛歯状電極の電極指と重なり合って位置する部分の長さが異なる部分を有するもので、励振量を変化させることにより周波数特性を変化させる。
【0025】
また、電極指が2本以上で対をなした部分を有するもので、励振量を変化させることにより周波数特性を変化させる。
【0026】
さらに、対向する櫛歯状電極の電極指と先端が互いに対向して直線状に位置する電極指を有するものである。
【0027】
またさらに、対をなす電極指毎に長さが異なり、対向する櫛歯状電極の隣に位置する電極指と重なり合って位置する部分の長さが異なる部分を有するもので、励振量を変化させることにより周波数特性を変化させる。
【0028】
そしてまた、対をなす電極指の幅は、内部反射源として重み付けされているものである。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の弾性表面波装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【0030】
図1および図2に示す弾性表面波装置であるインターデジタルトランスデューサは、いわゆるスプリット電極あるいはダブル電極といわれる構成で、圧電体基板上に、一対の櫛歯状電極11,12を対向させて設けている。
【0031】
そして、櫛歯状電極11は、共通電極部13を有し、この共通電極部13の一側に向けて、2本ずつで対をなす電極指14a1,14a2,…,14b1,14b2…、電極指14cが突出して形成され、動作中心周波数の弾性表面波の波長をλとしたとき、電極指14a1,14a2…はλ/8より幅広、たとえば12λ/80、14λ/80…の幅に形成され、電極指14b1,14b2…はλ/8より幅狭、たとえば8λ/80、6λ/80…の幅に形成され、電極指14cはλ/8の幅に形成され、隣り合う電極指14a1,14b1、電極指14a2,14b2…と電極指14c,14cとの合計の幅はそれぞれλ/4である。
【0032】
また、櫛歯状電極12は、同様に、共通電極部15を有し、この共通電極部15の一側に向けて、2本ずつで対をなす電極指16a1,16b1,…,16a2,16b2…が突出して形成され、電極指16a1,16a2…はλ/8より幅広、たとえば11λ/80、13λ/80…の幅に形成され、電極指16b1,16b2…はλ/8より幅狭、たとえば9λ/80、7λ/80…の幅に形成され、隣り合う電極指16a1,16b1、電極指16a2,16b2…の合計の幅はそれぞれλ/4である。
【0033】
そして、櫛歯状電極11および櫛歯状電極12は、対をなして組が形成された電極指14a1,4b1、電極指14a2,14b2…、電極指14c,14cのそれぞれ2本と、対をなして組が形成された電極指16a1,16b1、電極指16a2,16b2…のそれぞれ2本とが交互に配置され、それぞれ電極指14a1,14b1,14a2,14b2,…,14c,16a1,16b1,16a2,16b2…は平行に配設され、それぞれ隣接する電極指14a1,14b1,14a2,14b2,…,14c,16a1,16b1,16a2,16b2…との間隙はいずれもλ/8である。
【0034】
ここで、電極指の膜厚と反射量との関係を図3を参照して説明する。
【0035】
この図3では、電極指の幅をλ/16、3λ/16としたもので、電極膜厚h/λと1周期当たり、電極指2本分のλ/2当たりの反射量γの関係を示したもので、電極膜厚と反射量とは比例関係にあり、直線的に変化している。
【0036】
次に、電極幅偏差wと1周期当たりの反射量γとの関係を図4を参照して説明する。
【0037】
この図4では、電極膜厚を一定にした場合に、電極幅偏差wと1周期当たりの反射量γとの関係を示したもので、電極幅偏差wは細い方の電極幅とλ/8との差である。すなわち、λ/8より幅が狭い電極指の幅をw1、λ/8より幅が広い電極指の幅をw2とすると、w=w1−λ/8であり、簡単にするために、w2=λ/4−w1としている。
【0038】
そして、電極幅偏差wと反射量γとは比例関係にあり、直線的に変化する。特に、w=0、対をなす電極指の幅がλ/8で等しい場合には、反射量が0になる。また、wの正負に伴ない反射量の符号も反転しているが、一方向性の向きに対応している。
【0039】
したがって、図3および図4に基づき、内部反射源の分布関数を連続的に分布できる。すなわち、内部反射源の分布関数の最大値が得られるように、膜厚hと電極幅偏差wの可変範囲となる最大電極幅偏差wmaxを決定する。このとき、電極幅偏差wの最大電極幅偏差wmaxは、幅の狭い電極指に対応し、電極パターン形成上で無理のない値を選択すればよい。すなわち、内部反射源の分布関数を実現する膜厚hと電極幅偏差wの組み合わせは、理論上無数に存在することになる。
【0040】
そして、各分布関数の値を最大値で規格化して、図4から最大電極幅偏差wmaxに対する比例計数を求めることで、各々の組の電極幅偏差wを決定する。なお、分布関数が負の値をとるように設定してもよい。
【0041】
上述のように、電極指14a1,14a2…を12λ/80、14λ/80…、電極指14b1,14b2…を8λ/80、6λ/80…、電極指14cをλ/8、電極指16a1,16a2…を11λ/80、13λ/80…、電極指16b1,16b2…を9λ/80、7λ/80…というように、λ/8を含まずに4種類以上、λ/8を含んで5種類以上とすることにより、いわゆる抜き電極で重み付けをし、内部反射源の反射量を連続的に変化することができるので、連続関数である内部反射源の分布関数を連続的に分布させる。したがって、通過帯域内の振幅リップルおよび群遅延リップルを低減することができる。
【0042】
次に、他の実施の形態の弾性表面波装置を図5を参照して説明する。
【0043】
この図5に示す弾性表面波装置はアポダイズ型で、図1に示す弾性表面波装置において、一方の櫛歯状電極11の電極指14d,14eと他方の櫛歯状電極12の電極指16d,16eとを対向させて直線状に配設し、一方の櫛歯状電極11の電極指14dと他方の櫛歯状電極12の電極指16dは比較的短めで、一方の櫛歯状電極11の電極指14eと他方の櫛歯状電極12の電極指16eは比較的長めで、電極指14d,14e、電極指16d,16eは2本ずつ1組として交互に配置され、電極指14d,14e,16d,16eと平行に隣り合って重なり合う部分の長さは異なって設けられて重み付けを設けている。また、一方の櫛歯状電極11の電極指14dおよび他方の櫛歯状電極12の電極指16eを加えた長さと、一方の櫛歯状電極11の電極指14eと他方の櫛歯状電極12の電極指16dを加えた長さとは、ほぼ共通電極部13および共通電極部15間の長さとほぼ等しい長さに設定される。このように、隣り合って平行になる部分の長さを異ならせることにより、励振量を変化させて周波数特性を変化させる。
【0044】
また、図1と同様にλ/8以外の幅の電極指も含まれており、これら電極指の幅を変化させることにより反射量を設定する。
【0045】
また、他の実施の形態の弾性表面波装置を図6を参照して説明する。
【0046】
この図6に示す弾性表面波装置は、図1に示す弾性表面波装置において、図1では櫛歯状電極11の電極指14a1,14b1,14a2,14b2,…,14c,14cと、櫛歯状電極12の電極指16a1,16b1,16a2,16b2,…とを2本1組で交互に配設しているが、この図6では櫛歯状電極11の電極指14a1,14b1,14a2,14b2,…,14cと、櫛歯状電極12の電極指16a1,16b1,16a2,16b2,…とを任意の本数を連続させて1組として交互に配設する。このように、抜き電極で電極指の1組の連続する数を異ならせることにより、励振量を変化させて周波数特性を変化させる。
【0047】
また、図1と同様にλ/8以外の幅の電極指も含まれており、これら電極指の幅を変化させることにより反射量を設定する。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、λ/8より狭い幅の電極指とλ/8より広い幅の電極指とをそれぞれ複数種ずつ有し、これら対をなす2本の電極指の合計の幅をλ/4とするため、電気的反射をキャンセルするため音響的な内部反射源の分布関数をたとえば連続的に分布させることができ、通過帯域内の振幅リップルおよび群遅延リップルを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の弾性表面波装置の一実施の形態を示す平面図である。
【図2】 同上図1の一部を拡大して示す平面図である。
【図3】 同上電極膜厚と反射量との関係を示すグラフである。
【図4】 同上電極幅偏差と反射量との関係を示すグラフである。
【図5】 同上他の実施の形態の弾性表面波装置を示す平面図である。
【図6】 同上また他の実施の形態の弾性表面波装置を示す平面図である。
【図7】 従来例の弾性表面波装置を示す平面図である。
【図8】 同上図7の一部を拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
11,12 櫛歯状電極
13,15 共通電極部
14a1,14b1,14a2,14b2,…,14c,16a1,16b1,16a2,16b2… 電極指
Claims (7)
- 複数の電極指がそれぞれ共通電極部に接続されて形成された対をなす櫛歯状電極を対向させた弾性表面波装置において、
前記櫛歯状電極は、2本毎に対をなして交互に配置され、動作中心周波数の弾性表面波の波長をλとしたとき、λ/8より狭い幅の電極指とλ/8より広い幅の電極指とをそれぞれ複数種ずつ有し、対をなす2本の前記電極指の合計の幅がλ/4である
ことを特徴とした弾性表面波装置。 - 櫛歯状電極は、λ/8の幅の電極指を有する
ことを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装置。 - 対向する櫛歯状電極の電極指と重なり合って位置する部分の長さが異なる部分を有する
ことを特徴とする請求項1または2記載の弾性表面波装置。 - 電極指が2本以上で対をなした部分を有する
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の弾性表面波装置。 - 対向する櫛歯状電極の電極指と先端が互いに対向して直線状に位置する電極指を有する
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の弾性表面波装置。 - 対をなす電極指毎に長さが異なり、対向する櫛歯状電極の隣に位置する電極指と重なり合って位置する部分の長さが異なる部分を有する
ことを特徴とする請求項5記載の弾性表面波装置。 - 対をなす電極指の幅は、内部反射源として重み付けされている
ことを特徴とする請求項1ないし6いずれか記載の弾性表面波装置。
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