JP4283076B2 - 圧電体を用いたフィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、圧電体を用いたフィルタに関し、より詳細には、圧電基板上に複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)を有するフィルタに関する。
近年、圧電基板上に複数のインタディジタルトランスデューサを有する弾性表面波デバイスで構成されるフィルタは、30MHz〜400MHz程度の周波数帯域を持つテレビのバンドパスフィルタや、800MHzや数GHzの周波数帯域を持つ携帯電話のRFフィルタなどに用いられている。IDTは1対のくし型電極(すだれ状電極ともいう)を有する。各くし型電極はバスバーと、一端がバスバーに接続され、他端が開放された複数の電極指とを有する。1対のくし型電極はそれぞれの電極指が所定の間隔で交互に隣り合うように、換言すれば交差するように配置される。1対のくし型電極に交流電圧を印加すると、弾性表面波が発生する。弾性表面波は周波数特性を有する。この周波数特性を利用することで、所望の周波数特性を持つフィルタを実現することができる。
図1は、弾性表面波を用いたフィルタの一例を示す図である。同様なフィルタが特許文献1に記載されている。図1の紙面は圧電基板に相当する。この圧電基板上に、第1のIDT10、グランド電極20及び第2のIDT30が形成され、弾性表面波の伝搬方向に隣接するように配置されている。グランド電極20は、第1のIDT10と第2のIDT30との間に介在しており、シールド電極として機能する。第1のIDT10は入力電極(又は出力電極)として機能し、第2のIDT30は出力電極(又は入力電極)として機能する。グランド電極20は、IDT10とIDT30とが電磁的に結合するのを防止する。また、グランド電極20が斜めに配置させているのは、IDT10(又はIDT30)からの弾性表面波が反射してIDT10(又はIDT30)に戻るのを防止するためである。
IDT10は1対のくし型電極10aと10bとを有する。くし型電極10aは、バスバー12aと電極指14aとを有する。同様に、くし型電極10bはバスバー12bと電極指14bとを有する。電極指14aと14bの開放端は向かい合っている。隣り合う電極指14aと14bが交差する部分、換言すれば向かい合っている電極指部分(これを電極指交差部という)が弾性表面波の励起に関与する。図1の構成は、電極指パターンに重み付けがされている。電極指パターンとは、電極指14aと14bが形成するパターンである。図1に示す電極指パターンの重み付けを、特にアポダイズによる重み付けという。アポダイズによる重み付けにより、電極指交差部の幅(以下、電極指交差幅又はアパーチャという)が弾性表面波の伝搬方向に変化している。IDT10の両端付近は、電極指交差幅が短い。この部分を一般に、微小交差部という。IDT10の中央付近は比較的電極指交差幅が長い。電極指交差幅と励振強度とは比例する。したがって、IDT10の中央部で弾性表面波が強く発生し、端部近傍で発生する弾性表面波は弱い。アポダイズによる重み付けを変えることで、周波数特性を変化させることができる。
IDT30も一対のくし型電極で構成されているが、IDT10のような重み付けはされていない。つまり、電極指交差幅はすべて等しい。このようなIDTを正規型IDTともいう。
以上のように構成されたフィルタは、バンドパスフィルタとして機能する。
特開平10−41778号公報
しかしながら、特許文献1に記載されているような図1に示すフィルタは、通過帯域外の周波数成分を十分に減衰させることができないという問題点があった。
そこで本発明は、上記のような問題を鑑み、通過帯域外特性を改善したフィルタを提供することを目的とする。
本発明は請求項1に記載のように、圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンと、前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTと、を有し、前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、
前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口は、前記伝搬方向と直交する方向に延伸し、前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なることを特徴とするフィルタである。サブ電極指パターンがメイン電極指パターンで発生する漏れ電界による弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するので、フィルタの帯域外抑圧度を改善することができる。
上記フィルタにおいて、同じ時間軸応答を示す位置において、前記サブ電極指パターンは前記メイン電極指パターンが生成する前記漏れ電界による弾性表面波と逆相の弾性表面波を生成する構造を有する構成とすることができる。
上記フィルタにおいて、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの全体に対応するように設けられている構成とすることができる。
上記フィルタにおいて、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターン中の漏れ電界による弾性表面波を発生する電極指ギャップ部のすくなくとも1つに対応して設けられている構成とすることができる。
本発明は請求項5に記載のように、圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの電極指交差幅がλ/4(λは圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長)以下の領域に対応して配置され、前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なるフィルタである
本発明は請求項6に記載のように、圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの電極指交差幅がλ/4(λは圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長)以下の領域に対応して設けられた励振点と、それ以外の領域に対応して配置されたグランド電位の電極指とを有し、前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なるフィルタである。
上記フィルタにおいて、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの縮小相似パターンを含む構成とすることができる。
本発明は請求項8に記載のように、圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの電極指交差幅がλ/4(λは圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長)以下の領域に対応して設けられた励振点と、それ以外の領域に対応して配置されたグランド電位の電極指とを有し、前記励振点は前記λ/4以下の領域の縮小相似パターンで形成され、前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なるフィルタである。
本発明は請求項9に記載のように、圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、前記サブ電極指パターンは、すべての電極指交差幅がゼロであり、前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なるフィルタである。
本発明は請求項10に記載のように、圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、前記サブ電極指パターンは電極指が交差する構成を有し、その最大電極指交差幅は、メイン電極指パターンの最小電極指交差幅、最小電極指間隔及び最小ギャップのうちの最も小さい値以下であり、前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なるフィルタである。
本発明は請求項11に記載のように、圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの電極指交差幅がλ/4(λは圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長)以下の領域に対応して、当該領域の電極指交差部の電極指交差幅と同じ電極指交差幅を持つ電極指交差部を含み、前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTと、を有し、前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なるフィルタである。
上記フィルタにおいて、前記複数のIDTは、重み付けがされていない電極指パターンを有するIDTを含み、当該IDTの電極指パターンは前記メイン電極指パターン及びサブ電極指パターンに対して共用された構成であって、その開口長は前記メインパターンの開口長以上である構成とすることができる。
上記フィルタにおいて、前記複数のIDTは、重み付けがされていない電極指パターンを有するIDTを含み、当該IDTは前記メイン電極指パターン及びサブ電極指パターンにそれぞれ対応した第1及び第2の電極指パターンを有し、該第1及び第2の電極指パターンはそれぞれ前記メイン電極指パターン及びサブ電極指パターンの開口長以上の開口長を有している構成とすることができる。
上記フィルタにおいて、前記サブ電極指パターンは一対のバスバーを有し、該バスバー間の距離は、前記メイン電極指パターンの一対のバスバー間の距離よりも短い構成とすることができる。
上記フィルタにおいて、前記重み付けはアポダイズ重み付けである構成とすることができる。
本発明によれば、漏れ電界波は打ち消されるので、フィルタの通過帯域外抑圧度を向上させることができる。
本発明者は、図1に示すフィルタでは、帯域外周波数成分を十分に減衰させることができない理由を以下のように考えた。
本発明者は、電極指交差幅と励振強度との関係を調べた。図2は、調査結果を示すグラフである。横軸は電極指交差幅(λ:λはフィルタの通過帯域における弾性表面波の波長を示す)、縦軸は正規化した励振強度を示す。従来、弾性表面波の励振は電極指交差部にて行われるため、電極指交差幅と励振強度とは点線で示すように比例し、電極指交差幅がゼロとなった時に励振は起こらないと考えられていた。しかし、図2に示すように、実際には、電極指交差幅が0.25λ付近までは比例関係を満足するが、電極指交差幅が0.25λ以下の微小になるにつれ、実線のような励振強度を示し、電極指交差幅がゼロであっても励振が発生していることが判明した。本発明者は、この事実を、電極指交差部以外にも弾性表面波の励振源が存在すると考えた。より詳細には、電極指の先端部分に発生する漏れ電界による弾性表面波の励振と考えた。
図3に、電極指の先端部分で発生している電界を示す。実線は、電極指交差部で生成される電界成分で、設計時に考慮されている電界成分である。破線は、漏れ電界成分である。もれ電界成分は電極指交差部を実質的に形成しない電極指間のギャップ部で発生するもので、プラス電位の電極指から、向かい合うマイナス電位の電極指に向かう電界成分や、隣のマイナス電位の電極指に向かう電界成分を含む。特に、図1に示すように電極指パターンに重み付けが施されている場合には、漏れ電界による励振が無視できなくなり、帯域外特性が劣化すると考えられる。
そこで、本発明者は、図1に示すIDT10での漏れ電界により励振された弾性表面波(以後、漏れ電界波と記述する)を相殺する又は打ち消す弾性表面波を発生させることを考えた。図4は、この原理を説明するための図である。図示するフィルタは、圧電基板上に形成されたIDT100とIDT130とを有する。これらの間には、図1に示すグランド電極20が形成されているが、図面を簡単にするために省略してある。IDT100は図1に示すIDT10に相当するメイン電極指パターン110と、本発明により新たに設けられたサブ電極指パターン120とを有する。サブ電極指パターン120は、メイン電極指パターン110に電気的に並列に接続され、このメイン電極指パターン110で発生する漏れ電界波を相殺する弾性表面波を発生する。IDT100は3つのバスバー112a、112b、112cを有し、このうちバスバー112bがメイン電極指パターン110とサブ電極指パターン120とで共通に用いられている。図4に示す構成は、メイン電極指パターン110とバスバー112a、112bとを有するIDTと、サブ電極指パターン120とバスバー112b、112cとを有するIDTとを並列に接続した構成と言ってもよい。バスバー112bは基準電位であるグランド電位に設定され、バスバー112aと112bには同一のプラス(又はマイナス)の交流電圧が与えられる。
サブ電極指パターン120は、同じ時間軸応答を示す位置において、メイン電極指パターン120で発生する漏れ電界励振Aと逆相の漏れ電界励振A‘を発生する。同じ時間軸応答を示す位置とは、メイン電極指パターン110の励振点を、弾性表面波の伝搬方向に対し垂直方向に並行移動した位置である。また、漏れ電界による励振Aと、逆相の漏れ電界の励振A’とは同じ強度であることが好ましい。より詳しく説明すると、メイン電極指パターン110においては、所望の特性を得るための電極指交差部が形成されており、電極指交差部での電位差による電界(実線矢印)が発生すると共に、ギャップ部における漏れ電界(点線矢印)が発生する。一方、サブ電極指パターン120においては、図4に示すように微小の電極指交差部を有するため、この微小電極指交差部による電界はほとんど発生しないが、漏れ電界はメイン電極指パターン110で発生する漏れ電界と同じ強度だけ発生する。サブ電極指パターン120の電極指交差部は微小であるため、その電極指の長さはメイン電極指パターン110の電極指の長さよりも短くてよい。換言すれば、バスバー112bと112cとの間の距離は、バスバー112aと112bとの間の距離よりも短い。なお、図6を参照して後述するように、サブ電極指パターン120の電極指は交差していなくともよい。
メイン電極指パターン110とサブ電極指パターン120は、同じ時間応答を示す位置の電極指において励振電圧による電界符号が正負反転しており、メイン電極指パターン110の励振を打ち消す方向でサブ電極指パターン120が励振される。すなわち、メイン電極指パターン110に対してサブ電極指パターンは逆相の関係となっている。これにより、メイン電極指パターン110の漏れ電界Aで励振された波は、時間TA後に出力されるが、サブ電極指パターン120の逆相の漏れ電界A‘で励振された波も時間TAと同時間TA’で出力に到達するため、同時刻において互いに打ち消されることになる。一方、電極指交差部による励振はメイン電極指パターン110のみであるため、つまりサブ電極指パターン120は電極指交差部を実質的に備えていないので、打ち消されることなく、所望の特性が維持される。
次に、本発明の実施例を説明する。
図5は本発明の実施例1に係るフィルタの構成を示す図である。図示するフィルタは、圧電基板50と、この上に形成されたIDT100A、グランド電極20及びIDT130を有する。IDT100Aは例えば入力IDTとして機能し、IDT130は出力IDTとして機能する。逆に、IDT130を入力IDT、IDT100Aを出力IDTとして用いることもできる。グランド電極20は図1のグランド電極20と同一構成である。また、IDT130は図1のIDT30と同一構成である。
IDT100Aは、電気的に並列に接続されたメイン電極指パターン110Aとサブ電極指パターン120Aとを有する。メイン電極指パターン110Aは、アポダイズ重み付けされた電極指パターンを有する。サブ電極指パターン120Aは、メイン電極指パターン110Aの片側に位置し、メイン電極指パターン110Aの全体に対応するように設けられている。つまり、弾性表面波伝搬方向におけるメイン電極指パターン110Aの長さと、サブ電極指パターン120Aの長さとはほぼ等しい。サブ電極指パターン120Aの全ての電極指交差幅はゼロである。図6に、サブ電極パターン120Aの部分拡大図を示す。バスバー112bから延びる電極指と、バスバー112cから延びる電極指とは交差しておらず、一定のギャップを介して対向している。電極指交差部がないので、メイン電極指パターン110Aのように、電極指交差部が生成する電界は発生しない。図5に示す端子T1とT2には、同一の交流電圧が印加されるので、メイン電極指パターン110Aで発生する漏れ電界とサブ電極指パターン120Aで発生する電界とは逆相である。したがって、メイン電極指パターン110Aで発生する漏れ電界波は、サブ電極指パターン120Aで発生する電界波で相殺される。この結果、メイン電極指パターン110Aの電極指交差部で生成される電界により発生した弾性表面波はサブ電極指パターン120Aに影響されることなく、グランド電極20を介してIDT130に伝搬する。この結果、帯域外抑圧度を向上させることができる。
なお、図5の構成では、アポダイズ重み付けがされていないIDT130は、その開口長がメイン電極指パターン110A及びサブ電極指パターン120Aの幅(弾性表面波伝搬方向に垂直な方向の長さ)の合計にほぼ等しいように形成されている。
圧電基板50は例えば、128LiNbO3、112LiTaO3、Li2B47、水晶などのレイリー波を用いたフィルタや、36LiTaO3、42LiTaO3、64LiNbO3などのSH(Horizontal Shear Wave)波を用いた弾性表面波フィルタを含むものである。
図7は、図5に示すフィルタの変形例である。この変形例に係るフィルタのIDT100Bは、端子T4を介してバスバー112bに交流電圧を与え、バスバー112aと112cをグランド電位に設定する構成を有する。この接続であっても、図4に示す作用・効果と同様の作用・効果を得ることができる。なお、サブ電極指バターン120Aとメイン電極指パターン110Aとの配置は、図6に示す配置と異なっている(上下が逆である)が、作用・効果において実質的な相違はない。図5に示す電極配置において、図7に示すようにバスバー112bに交流電圧を印加し、バスバー112aと112cとをグランド電位に設定してもよい。上記以外のフィルタの構成は、図5のフィルタの構成と同一である。図7に示す構成であっても、図5のフィルタと同様に帯域外抑圧度を向上させることができる。
図8は、本発明の第2の実施例に係るフィルタを示す図である。図中、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。このフィルタのアポダイズ重み付けされたIDT100Cは、2つのサブ電極指パターン120Aと120Bを有する。サブ電極指パターン120Aと120Bは、メイン電極指パターン110Aの両側に設けられている。サブ電極指パターン120Aと120Bは、メイン電極指パターン110Aの全体に対応するように設けられている。サブ電極指パターン120Aと120Bは、図6に示す電極指パターンを有する。メイン電極指パターン110Aとサブ電極指パターン120Bとは、バスバー112bを介して電気的に並列に接続されている。同様に、メイン電極指パターン110Aとサブ電極指パターン120Aとは、バスバー112aを介して電気的に並列に接続されている。バスバー112aは端子T4に接続され、サブ電極指パターン120Bのバスバー112cは端子T2に接続されている。サブ電極指パターン120Aのバスバー112dは接地され、バスバー112bも接地される。端子T2とT4に同一の交流電圧を印加することで、サブ電極指パターン120A、120Bはメイン電極指パターン110Aで発生する漏れ電界波を相殺する方向の弾性表面波を発生する。サブ電極指パターンを2つ設けているので、各サブ電極指パターン120A、120Bは発生する電界励振は、メイン電極指パターン110Aが発生するもれ電界による励振よりも小さくてよい。
以上の構成により、帯域外抑圧度を向上させることができる。
図9は、本発明の第3の実施例に係るフィルタを示す図である。図中、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。図示する構成は、図8に示す構成の変形例に相当する。このフィルタが備えるアポダイズ重み付けされたIDT100Dは、メイン電極指パターン110Aの両側に、サブ電極指パターン120C及び120Dを有する。サブ電極指パターン120C、120Dは、メイン電極指パターン110Aの一部に設けられている。そして、サブ電極指パターン120C、120Dの両方で、メイン電極指パターン110Aの全体をカバーしている。換言すれば、弾性表面波伝搬方向におけるサブ電極指パターン120Cと120Dの長さの合計は、メイン電極指パターン110Aの同方向における長さに等しい。サブ電極指パターン120Cは、メイン電極指パターン110Aの右側で発生する漏れ電界波を相殺するような弾性表面波を発生する。同様に、サブ電極指パターン120Dは、メイン電極指パターン110Aの左側で発生する漏れ電界波を相殺する。
以上の構成により、帯域外抑圧度を向上させることができる。
図10は、本発明の第4の実施例に係るフィルタを示す図である。図中、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。このフィルタが備えるアポダイズ重み付けされたIDT100Eは、メイン電極指パターン110Aの片側の全体にわたり設けられたサブ電極指パターン120Eを有する。サブパターン120Eは、図6に示す電極指パターンを有する部分120aと、ダミー電極指を有する部分120bとを有する。以下、部分120aを漏れ電界波相殺部と言い、部分120bをダミーパターン部と言う。漏れ電界相殺部120aは、メイン電極指パターン110Aに含まれる微小電極指交差部に対応して設けられている。微小電極指交差部とは、例えば電極指交差幅がλ/4以下の部分を言う。図2を参照して説明したように、電極指交差幅がλ/4以下になると漏れ電界の影響が無視出来ないので、この部分に対応させて(つまり、微小電極指交差部と同じ時間軸応答を示す位置に)漏れ電界波相殺部120aが形成されている。メイン電極指パターン110Aに含まれる微小電極指交差部は、その両端部のみならず、内部にも形成されることがあるので、これらに対応して漏れ電界波相殺部120aが設けられる。漏れ電界波相殺部120aは励振点を含む電極指パターンである。ダミーパターン部120bは、メイン電極指パターン110Aに含まれる微小電極指交差部以外の部分に対応して設けられている。微小電極指交差部以外の部分とは、電極指交差幅がλ/4を超える部分である。ダミーパターン部120bは、メイン電極指パターン110Aと同様の弾性表面波伝搬状態を形成するために設けられている。ダミーパターン部120bの各電極指は、グランド電位のバスバー112bからバスバー112c方向に延びている。したがって、ダミーパターン部120bは励振点を持たない。
このように、漏れ電界の影響がある領域に対してのみ、この漏れ電界を相殺するように作用する逆位相の電界を発生する漏れ電界波相殺部(つまり励振点)をサブ電極指パターン中に設けることで、帯域外抑圧度を改善することができる。
図11は、本発明の第5の実施例に係るフィルタを示す図である。図中、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。図11の構成は、図10に示す構成の変形例に相当する。つまり、図11に示すIDT100Fのサブ電極指パターンは、図10に示すサブ電極指パターン120Eから、中央付近にあるダミーパターン部120bを取り除いた構成を有する。この結果、IDT100Fは、メイン電極指パターン110Aの片側であって、その両端部付近に設けられたサブ電極指パターン120F1と120F2を有する。サブ電極指パターン120F1と120F2はそれぞれ、漏れ電界波相殺部120aとダミーパターン部120bとを有する。メイン電極指パターン110Aのパターンによっては、サブ電極指パターン120F1及び/又は120F2はダミーパターン部を含まない場合もある。
このように、漏れ電界の影響がある領域に対してのみ、この漏れ電界を相殺するように作用する逆位相の電界を発生する漏れ電界波相殺部(つまり励振点)をサブ電極指パターン中に設けることで、帯域外抑圧度を改善することができる。
前述したサブ電極指パターン120A〜120E、120F1、120F2はメイン電極指パターン110Aの漏れ電界波を相殺するために、図6に示す電極指交差幅がゼロの電極指パターンを有している。しかし、サブ電極指パターン120A〜120E、120F1、120F2は図6に示す電極指パターンに限定されるものではなく、図4を参照して説明したように、微小電極指交差部を含むサブ電極指パターンであってもよい。以下、微小電極指交差部を含むサブ電極指パターンについて、図12を参照して説明する。
図12は、微小電極指交差部を含むサブ電極指パターンを示す図である。微小電極指交差幅は全て一定であってもよいし、異なる複数の電極指交差幅を含むサブ電極指パターンであってもよい。いずれの場合でも、サブ電極指パターンの最大電極指交差幅を、メイン電極指パターンの最小電極指交差幅、最小電極指間隔(隣合う電極指間の距離)、又は最小ギャップ(向かい合う電極指端間の距離)以下とすることが好ましい。この場合、メイン電極指パターンの最小電極指交差幅、最小電極指間隔及び最小ギャップのうち、もっとも小さい方の値以下にサブ電極指パターンの最大電極指交差幅に設定することができる。
上記構成以外にも、以下のような微小電極指交差部を持つサブ電極指パターンを用いることができる。例えば、メイン電極指パターン110Aのうち、λ/4以下の電極指交差幅を有する微小電極指交差部と同じ交差幅を有する電極指交差幅をサブ電極指パターン120A〜120E、120F1、120F2に設けることができる。このようなサブ電極指パターンを図11に示すサブ電極指パターン120F1、120F2に適用したフィルタを、第6の実施例として図13に示す。
図13に示すフィルタが備えるアポダイズ重み付けされたIDT100Gは、2つのサブ電極指パターン120G1、120G2を有する。2つのサブ電極指パターン120G1、120G2は、メイン電極指パターン110Aの片側に設けられている。2つのサブ電極指パターン120G1、120G2は、メイン電極指パターン110Aの電極指交差部のうち、電極指交差幅がλ/4以下の電極指交差部に対応するように位置する電極指交差部を有し、その電極指交差幅は、対応するメイン電極指パターン110の電極指交差部の電極指交差幅に等しい。
このように、漏れ電界の影響がある領域に対してのみ、この漏れ電界を相殺するように作用する逆位相の電界を発生する励振点をサブ電極指パターン中に上記の通りに設けることで、帯域外抑圧度を改善することができる。
なお、上記各実施例におけるサブ電極指パターン120A〜120E、120F1、120F2、120G1、120G2は図6と図12のパターンが混在する構成であってもよい。また、第4の実施例のように電極指交差幅がλ/4を超える部分に対応してダミーパターンを設けてもよい。
図14は、本発明の第7の実施例に係るフィルタを示す図である。図中、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。このフィルタが備えるIDT100Hは、メイン電極指パターン110Aの片側全体に設けられたサブ電極指パターン120Hを有する。サブ電極指パターン120Hは、メイン電極指パターン110Aのアポダイズ重み付けを縮小相似させた構造を有する。つまり、サブ電極指パターン120Hもアポダイズ重み付けが施されている。図14では、弾性表面波伝搬方向におけるサブ電極指パターン120Hの両側のパターンは、便宜上図6のように図示してあるが、対応するメイン電極指パターン110Aの微小電極指交差部を縮小した相似の構成を持つ。縮小相似により、サブ電極指パターン120Hの開口長(アパーチャ)は、メイン電極指パターン110Aの開口長よりも狭い。なお、サブ電極指パターン120の開口長をメイン電極指パターンの開口長よりも狭くする構成は、縮小相似以外にも実現可能である。
このように、メイン電極指パターン110Aの縮小相似構成のサブ電極指パターン120Hを用いることでにより、メイン電極指パターン110Aで発生する漏れ電界波を相殺することができ、帯域外抑圧度を向上させることができる。
図15は、本発明の第8の実施例に係るフィルタを示す図である。図中、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。このフィルタは、図5に示すフィルタの変形例に相当する。フィルタは、前述のIDT130とは異なる構成のIDT130Aを持つ。アポダイズ重み付けがされていない電極指パターンを持つIDT130Aの開口長は、メイン電極指パターン110A及びサブ電極指パターン120Aの幅(弾性表面波伝搬方向に垂直な方向の長さ)の合計よりも大きい。この構成により、端子T1、T2に交流電圧を印加した場合、メイン電極指パターン110A及びサブ電極指パターン120Aからの弾性表面波を確実に受信することができる。
IDT130Aは第1の実施例のみならず、第2ないし第7の実施例にも適用することができる。
図16は、本発明の第9の実施例に係るフィルタを示す図である。図中、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。このフィルタは、前述のIDT130、130Aとは異なる構成のIDT130Bを持つ。IDT130Bは、2つの電極指パターン140A、140Bを備える。電極指パターン140Aは、IDT100Aのメイン電極指パターン110Aに対応し、電極指パターン140Bはサブ電極指パターン120Aに対応する。電極指パターン140Aの開口長は、メイン電極指パターン110Aの開口長に等しいか、又はそれ以上である。同様に、電極指パターン140Bの開口長は、サブ電極指パターン110Bの開口長に等しいか、又はそれ以上である。この構成により、電極T1とT2に交流電圧を印加した場合にIDT100Aが発生する弾性表面波をIDT130Bで確実に受信することができる。
上記IDT130Bは、第1の実施例のみならず、第2ないし第7の実施例にも適用することができる。
なお、前述したIDT130や130Aは、IDT100Aのメイン電極指パターン110A及びサブ電極指パターン120Aに対し共用された構成であると言うことができる。
図17は、本発明の第10の実施例に係るフィルタを示す図である。図中、前述した構成要素と同一のものには同一の参照番号を付してある。このフィルタが備えるIDT100Iのメイン電極指パターン110Bは、アポダイズ重み付けではなく、電極指を間引くことで重み付けが施された構成(抜き電極構成)を有する。IDT100Iのサブ電極指パターン120Iは、メイン電極指パターン110Bの重み付けに応じた電極指パターンを有する。つまり、同じ時間軸応答を示す位置において、サブ電極指パターン120Iはメイン電極指パターン110Bが生成する漏れ電界波と逆相の電界波を生成する構造を有する。図示するサブ電極指パターン120Iは図6に示す構成であるが、図12に示す微小電極指交差部を有する構成を用いてもよい。
前述の第1ないし第9の実施例において、図17に示す重み付けを適用することもできる。また、上記各実施例において、他の重み付けを適用することもできる。
図18は、図1に示す従来フィルタ及び図5に示す本発明のフィルタの周波数特性を示すグラフである。図中、横軸は周波数(MHz)、縦軸は減衰量(dB)を示す。グラフの実線は従来のフィルタの特性を示し、破線は本発明のフィルタの特性を示す。フィルタは112LiTaO3を用いて製作した。本発明のフィルタのサブ電極指パターン120Aの電極指交差幅はゼロとした。グラフからわかるように、サブ電極指パターンを付加することで、メイン電極指パターンで発生する漏れ電界がキャンセルされ、帯域外抑圧度(帯域外減衰)が改善されている。
以上、本発明の実施例を説明した。本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、他の実施例や変形例などを含むものである。
例えば、本実施例ではソリッド電極で説明を行なっているが、スプリット電極やDART型電極(λ/8−3λ/8電極)に代表される一方向性電極(SPUDT)においても、原理的に発明の効果があることは明確である。また、圧電基板も特定されることなく、全ての基板に対して有効であることは明らかである。
本発明のフィルタは帯域外抑圧度が改善された特性を有するので、TVチューナ携帯電話用のRFフィルタやTVチューナの中間周波数フィルタに適用すれば、これらの周波数特性を改善することができる。特に、デジタル地上波放送で望まれている通過帯域外の高減衰化を実現することができる。
従来のフィルタを示す図である。 電極指交差幅と励振強度との関係を示すグラフである。 IDTで発生する漏れ電界を説明するための図である。 本発明の原理を説明するための図である。 本発明の第1の実施例に係るフィルタを示す図である。 サブ電極指パターンの一例を示す図である。 図5に示すフィルタの変形例を示す図である。 本発明の第2の実施例に係るフィルタを示す図である。 本発明の第3の実施例に係るフィルタを示す図である。 本発明の第4の実施例に係るフィルタを示す図である。 本発明の第5の実施例に係るフィルタを示す図である。 サブ電極指パターンの別の例を示す図である。 本発明の第6の実施例に係るフィルタを示す図である。 本発明の第7の実施例に係るフィルタを示す図である。 本発明の第8の実施例に係るフィルタを示す図である。 本発明の第9の実施例に係るフィルタを示す図である。 本発明の第10の実施例に係るフィルタを示す図である。 図1に示すフィルタ及び図5に示すフィルタの周波数特性を示すグラフである。
符号の説明
10、100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100I、 IDT
20 グランド電極、
30、130、130A、130B IDT
110、110A、110B メイン電極指パターン
120、120A、120B、120C、120D、120E、120F1、120F2、120G1、120G2、120H、120I サブ電極指パターン
112a、112b、112c、112d バスバー
T1、T2、T3、T4 端子

Claims (15)

  1. 圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、
    少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、
    前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンと、
    前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTと、を有し、
    前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、
    前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口は、前記伝搬方向と直交する方向に延伸し
    前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、
    前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なることを特徴とするフィルタ。
  2. 同じ時間軸応答を示す位置において、前記サブ電極指パターンは前記メイン電極指パターンが生成する前記漏れ電界によって生じる弾性表面波と逆相の弾性表面波を生成する構造を有することを特徴とする請求項1記載のフィルタ。
  3. 前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの全体に対応するように設けられていることを特徴とする請求項1記載のフィルタ。
  4. 前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターン中の漏れ電界によって生じる弾性表面波を発生する電極指ギャップ部のすくなくとも1つに対応して設けられていることを特徴とする請求項1記載のフィルタ。
  5. 圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、
    少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、
    前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの電極指交差幅がλ/4(λは圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長)以下の領域に対応して配置され、
    前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、
    前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、
    前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、 前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なることを特徴とするフィルタ。
  6. 圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、
    少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、
    前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの電極指交差幅がλ/4(λは圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長)以下の領域に対応して設けられた励振点と、それ以外の領域に対応して配置されたグランド電位の電極指とを有し、
    前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、
    前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、
    前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、 前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なることを特徴とするフィルタ。
  7. 前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの縮小相似パターンを含むことを特徴とする請求項1記載のフィルタ。
  8. 圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、
    少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、
    前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの電極指交差幅がλ/4(λは圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長)以下の領域に対応して設けられた励振点と、それ以外の領域に対応して配置されたグランド電位の電極指とを有し、前記励振点は前記λ/4以下の領域の縮小相似パターンで形成され
    前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、
    前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、
    前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、 前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なることを特徴とするフィルタ。
  9. 圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、
    少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、
    前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、
    前記サブ電極指パターンは、すべての電極指交差幅がゼロであり、
    前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、
    前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、
    前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、 前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なることを特徴とするフィルタ。
  10. 圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、
    少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、
    前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、
    前記サブ電極指パターンは電極指が交差する構成を有し、その最大電極指交差幅は、メイン電極指パターンの最小電極指交差幅、最小電極指間隔及び最小ギャップのうちの最も小さい値以下であり、
    前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTを有し、
    前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、
    前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、 前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なることを特徴とする記載のフィルタ。
  11. 圧電基板と、この上に設けられた複数のインタディジタルトランスデューサ(IDT)とを有するフィルタであって、
    少なくとも1つのIDTは重み付けされたメイン電極指パターンを有し、
    前記少なくとも1つのIDTは更に、前記メイン電極指パターンに並列に接続され、該メイン電極指パターンで発生する漏れ電界によって生じる弾性表面波を相殺する弾性表面波を発生するサブ電極指パターンを有し、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの電極指交差幅がλ/4(λは圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長)以下の領域に対応して、当該領域の電極指交差部の電極指交差幅と同じ電極指交差幅を持つ電極指交差部を含み、
    前記少なくとも1つのIDTの前記メイン電極指パターンで発生する弾性表面波の伝搬方向に設けられた別のIDTと、を有し、
    前記別のIDTの開口は、前記伝搬方向において、前記メイン電極指パターンの開口および前記サブ電極指パターンの開口と重なるように配置され、
    前記少なくとも1つのIDT及び前記別のIDTの両外側には反射器が設けられておらず、
    前記サブ電極指パターンは、前記メイン電極指パターンの励振点に対し、弾性表面波伝搬方向に垂直な方向に前記励振点を平行移動した位置に励振点を含み、 前記メイン電極指パターンと前記サブ電極指パターンとでは弾性表面波の伝搬路が異なることを特徴とするフィルタ。
  12. 前記複数のIDTは、重み付けがされていない電極指パターンを有するIDTを含み、当該IDTの電極指パターンは前記メイン電極指パターン及びサブ電極指パターンに対して共用された構成であって、その開口長は前記メイン電極指パターンの開口長以上であることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項記載のフィルタ。
  13. 前記複数のIDTは、重み付けがされていない電極指パターンを有するIDTを含み、当該IDTは前記メイン電極指パターン及びサブ電極指パターンにそれぞれ対応した第1及び第2の電極指パターンを有し、該第1及び第2の電極指パターンはそれぞれ前記メイン電極指パターン及びサブ電極指パターンの開口長以上の開口長を有していることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項記載のフィルタ。
  14. 前記サブ電極指は一対のバスバーを有し、該バスバー間の距離は、前記メイン電極指の一対のバスバー間の距離よりも短いことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項記載のフィルタ。
  15. 前記重み付けはアポダイズ重み付けであることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項記載のフィルタ。
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