JP4284175B2 - 障害励振の抑圧を改善した表面波トランスデューサ - Google Patents

Description

表面波モジュールは少なくとも１つの電気音響トランスデューサを有しており、このトランスデューサは水晶基板またはセラミック圧電基板または圧電性の薄膜上に配置されている。電気音響トランスデューサは周期的なフィンガ構造を有しており、ここでフィンガは一般に２つの異なる集電極（バスバー）に交互に接続されている。フィンガ構造の周期によってトランスデューサの共振周波数が定められる。共振周波数は電気音響変換が最大の効率で生じる周波数に相応する。表面波レゾネータでは共振周波数のもとでレゾネータのインピーダンスはほぼ０である。

トランスデューサの重要な特性は主として電極フィンガの数、幅、間隔、端子列およびトランスデューサのアパーチャによって定められる。一般にこれらは１つの音響振動モードのみが励振されるように選定される。つまり唯一の音響振動モードのみが生じるようにいわゆる可変のパラメータが設計され最適化される。

表面波モジュールに適用されるリアクタンスフィルタは表面波シングルゲートレゾネータから成っている。こうしたリアクタンスフィルタの重要な特性量はフィルタを通る信号の透過領域での最大減衰量に相応する挿入減衰量である。挿入減衰量を高める要素は全てシステム全体のパフォーマンスを劣化させるので、この場合にはきわめて小さな損失であっても回避すべきである。

リアクタンスフィルタの並列分岐に使用されるレゾネータは共振周波数の上方の入力アドミタンスの実数部分をなるべく消去できるものでなければならない。並列レゾネータの入力アドミタンスの０とは異なる実数部分はリアクタンスフィルタの透過領域に望ましくない伝導を生じさせ、これにより信号エネルギの流出を起こし、ひいては挿入減衰量を増大させる。こんにち一般に使用されるシングルゲートレゾネータの入力アドミタンスは当該の領域でリアクタンスフフィルタでの挿入減衰量の増大を生じさせるエッジを示す。このエッジはすでに知られているが、いまのところこれを抑圧する効果的な手段は見出されていない。

したがって本発明の課題は、損失機構の抑圧された表面波によって動作するモジュールのための電気音響トランスデューサを提供し、これを用いて特に改善された挿入減衰量を有する表面波フィルタを製造することである。

この課題は本発明の請求項１の特徴部分記載の電気音響トランスデューサを構成して解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明は同じ発明者の前述の損失のメカニズムの発明に直接には結びついていない。本発明の発明者は横方向のギャップの領域、つまりトランスデューサのフィンガ端部の領域に残留伝導度が形成されることを認識している。残余伝導度は横方向のギャップの領域での障害励振に相応し、この障害励振は共振とストップバンドの中央とのあいだに付加的なコンダクタンスを生じさせる。こうした直接励振は部分的にのみ反射現象に関わって生じる。なぜならノーマルフィンガトランスデューサのギャップ領域ではそれぞれフィンガ２つごとにギャップが設けられ、それぞれ１つおきのフィンガが反射位置に相当するからである。ただし励振は特に散乱フィールドによって生じ、これによりさらにギャップ領域に近似に（ｓｉｎｘ）／ｘの特性が生じる。この励振は並列アドミタンスと称され、主励振のアドミタンスにおいて加法的に考慮しなければならない。

本発明はギャップ領域の障害励振を抑圧するかその周波数位置をオフセットさせることによりこれを修正するトランスデューサを提供する。これにより透過領域から充分に障害励振が除去され、また充分な減衰が生じる。トランスデューサはフィンガの数、幅、縦方向位置、端子列およびアパーチャについては従来のように構成されており、主振動モードを定めるトランスデューサの重要な特性は既知となっている。障害励振を抑圧するために、ギャップの少なくとも１つの特徴に関してバリエーションが設けられる。バリエーションはギャップの横方向配列状態、大きさおよび形状から選定された特徴に対して行われる。ここでバリエーションによって生じるギャップの寸法変化分またはギャップのオフセット量はフィンガの長さよりも小さく保持される。

トランスデューサに沿ったギャップのバリエーションによりギャップの領域において望ましくない励振のオフセットまたは減衰が生じ、障害励振が抑圧される。これによりストップバンドの障害領域に由来する望ましくない励振を除去することができる。

障害励振を抑圧するための有利な方法として、ギャップのバリエーションを統計的に分散させるのではなく、周期的または擬似周期的に設けることが挙げられる。これは例えば変化させるべきギャップ特徴を１次元のパラメータとし、個々のギャップ特徴がトランスデューサの長さ全体にわたって周期的なエンベロープに追従するようにこれをギャップごとに変化させることにより行われる。

本発明のトランスデューサでは、それぞれ少なくとも２つのギャップが所定数のグループにまとめられ、周期的なバリエーションがグループごとに設けられる。各グループは同数または異なる数のギャップを含む。各グループは所属のギャップ全体から形成されるパターンを有しており、このパターンはグループ内のギャップの相対的な横方向配列状態、大きさおよび形状から定義される。周期的なバリエーションは少なくとも１つのパラメータをグループごとに変化させることによって生じる。ただし各グループに少なくともほぼ一致するパターンを設け、トランスデューサにおけるその横方向絶対位置をグループごとに変化させ、トランスデューサの長さ方向で見た周期的なバリエーションを設けることもできる。

本発明によれば望ましくない励振が抑圧されるか、または励振が障害的に作用しないようにオフセットされる。このときフィルタの重要な特性（例えば透過帯域を定める特性）は実質的には変更されない。したがって本発明は所与のトランスデューサデザインから独立に相互にかみ合う複数の歯状の電極フィンガを有する全てのタイプのトランスデューサで使用することができる。本発明では、ギャップ領域の障害励振が通常の励振と同様に相応に変化し影響しあう（ｓｉｎｘ）／ｘの特性を有するという事実を利用している。特に少なくとも２つのギャップがグループにまとめられ、全体にわたる周期的なバリエーションとして、励振関数（この場合にはギャップ領域の障害励振）が所定の時間範囲において１つのグループの長さの周期に相応する関数と乗算される。例えば１つのグループがそれぞれ２つのギャップから成り、グループどうしが相互にトランスバーサル方向に交番的にオフセットされている場合、障害励振に対して周波数領域での畳み込みが行われ、励振が分割される。このようにしてストップバンドで障害を起こす元のアドミタンスから新たに２つのアドミタンスが得られる。新たなアドミタンスは元のアドミタンスに比べて強度が著しく低減されており、ストップバンドから離れるので障害とはならない。

本発明のトランスデューサにおけるギャップまたはギャップグループの周期的なバリエーションによりギャップ領域の本来の障害励振が複素数分割される。これにより修正のタイプに関係なく障害励振または障害的なコンダクタンスのオフセットまたは低減が可能となる。

可変のパラメータとしてギャップ間隔、横方向位置およびギャップの形状が挙げられる。これらの特徴は単独で、または複数または全てを組み合わせて用いることもできる。横方向位置およびギャップ間隔（ギャップの大きさ・フィンガ端部の横方向距離）は１次元のパラメータとして表され、トランスデューサの長さ方向で見て周期的または非周期的なバリエーションとして任意のエンベロープを設定してこれに追従させることができるが、ギャップの形状は方向のない０次元のパラメータ（バリエーション関数に追従しないパラメータ）となる。ギャップ形状のみに関するバリエーションは、有利には、ギャップグループがそれぞれ一様な形状を有するかまたは異なるギャップ形状から成る所定のパターンを有し、これらがグループごとに変化するように構成される。ギャップ形状はフィンガ端部の２次元の構成によって定められるが、従来のトランスデューサのフィンガではこれは矩形である。本発明のトランスデューサではフィンガ端部は任意の形状を有することができ、例えば丸みを帯びた形状や斜めにカットされた形状などであってもよい。

本発明はギャップ間隔のバリエーションを含むが、有利にはギャップ間隔は最小サイズで構成される。なぜならこれによりギャップで発生する障害励振を大幅に抑圧することができるからである。

本発明の別の実施形態によれば、ギャップ領域に、他の電極フィンガまたはバスバーにガルバニックに接続されないフィンガセクションが設けられる。

バリエーションを設ける際の別の簡単な手段として、ギャップの横方向位置およびギャップ間隔を同時に変化させることが挙げられる。こうしたバリエーションはトランスデューサのフィンガ端部および対向するバスバーの対応フィンガ基部が相互に独立に考慮され、トランスデューサの長さ方向で見て関数から独立に横方向配列状態が求められることにより得られる。電極フィンガ端部およびフィンガ基部の横方向位置のバリエーションは独立に行われるが、有利には同じ周期を有していてもよい。

本発明の別の実施形態では、ギャップはフィンガ基部と相応の電極フィンガ端部とのあいだではなく、電極フィンガ端部と相応に隣接するバスバーとのあいだに存在している。この場合ギャップの大きさのバリエーションは電極フィンガの位置をトランスデューサ全体にわたって変化させることにより得られる。ギャップの横方向位置のバリエーションは、フィンガ基部が設けられない場合、バスバーの幅を変化させることによっても得られる。バスバーのうちフィンガ端部に向かう側のエッジはここではフィンガ端部の位置に追従するので、バスバーにおける短い電極フィンガの領域では均等かつ幅広に構成され、一定のギャップ間隔が生じる。ギャップ間隔のバリエーションも前述のフィンガ基部なしのトランスデューサでギャップ形状を変化させる実施形態と同様に行われる。

本発明のトランスデューサではギャップ領域のバリエーションをトランスデューサの一方側のみ、つまり一方のバスバー（電流レール）のみに設けてもよいし、また両側に設けてもよい。有利にはバリエーションは両側に等しく設けられる。またトランスデューサの両側で条件が著しく異なっている場合には、ギャップのバリエーションを各側で相応に異ならせると有利である。

本発明の別の実施形態では、ギャップのグループのうち幾つかはサブグループに分割されており、各グループには少なくとも２つの異なるサブパターンが含まれる。各サブグループはギャップの大きさおよび／または形状および／または相対的な横方向位置から形成されるサブグループパターンを有している。各グループには少なくとも２つの異なるサブグループパターンが存在し、これはグループごとに交番的に少なくとも１回ずつ現れている。サブグループパターンはさらに少なくとも１つの特徴に関する周期的なバリエーションを有していてもよい。このようにしてギャップ領域での励振は異なる周期を有する少なくとも２つの異なる関数で変調される。これにより障害的なアドミタンスが複数回分割され、本発明のトランスデューサの励振特性における障害信号の抑圧が著しく改善される。

ギャップの大きさおよび／または形状および／または相対的な横方向位置に関してサブグループまたはグループに形成される周期的なバリエーションは正弦波状、三角波状、鋸歯波状、半円波状またはその他の周期的な関数にしたがうものである。また当該のバリエーションは線形であってもよいし、複数の線形のバリエーションを組み合わせたものであってもよい。例えばトランスデューサ内のギャップの横方向の絶対位置に関するバリエーションまたは横方向の相対位置に関するバリエーションは線形であってよい。ただし周期的なバリエーションは例えば線形に上昇および下降するギャップ位置の組み合わせであってもよい。同様にこうしたバリエーションの構成はギャップの大きさ、すなわち電極フィンガの端部からフィンガ基部までの距離についても当てはまる。

ギャップの少なくとも１つの特徴についての線形のバリエーションまたは線形のバリエーションの組み合わせには他のバリエーション、例えば正弦波状または半円波状のバリエーションを用いることもできる。ギャップ間隔に関するバリエーションではフィンガ端部の形状ひいてはギャップの形状はトランスデューサの長さに沿ったギャップ間隔のエンベロープに追従する。

前述のように、トランスデューサの特性はギャップ領域にバリエーションを設けてもおとんど変化しない。これはギャップのバリエーションにおける全ての寸法変化分がトランスデューサのフィンガ長さに比べて相対的に小さいからである。完全に充分な効果を達成するには、ギャップのバリエーションにおける寸法変化分がトランスデューサのフィンガ幅の２倍となるようにする。これにより当該のバリエーションはトランスデューサの重みづけおよびトランスデューサの伝達関数に用いられるバリエーションよりも格段に小さくなる。これに対して本発明ではトランスデューサのアドミタンスを不変のままとし、所望の励振と関係ない障害的な励振のみを回避する。ギャップのバリエーションはフィンガ基部のバリエーションのみによって行われ、励振関数には全く作用しない。トランスデューサのフィンガのオーバラップ長さはここでは不変のままであり、特にトランスデューサの長さに関して一定に保持される。またギャップに関するバリエーションは通常の位相の重み付けまたは間引きと組み合わせることもできる。

同様に本発明のギャップ領域のバリエーションはノーマルフィンガのトランスデューサのみに制限されない。反射のないスプリットフィンガトランスデューサに本発明のバリエーションを設けることも可能である。この場合にはノーマルフィンガトランスデューサに比べてフィンガ数が複数倍となるので、バリエーションは有利には４つのギャップの周期を有する。このようにバリエーションに対する２つの波長の最小周期が達成され、ギャップ領域の障害的な励振関数を上述のように畳み込むことができる。

また本発明のトランスデューサは再帰フィルタとして構成することもできる。再帰フィルタの反射性は当該のトランスデューサが有利な波の伝搬方向を有するように調整される。波の伝搬方向が１方向のみであるトランスデューサはＳＰＵＤＴトランスデューサと称されるが、これも本発明によりギャップ領域にバリエーションを有するように構成される。再帰型のトランスデューサは電極フィンガの幅および／または電極フィンガの間隔が種々に異なる点に特徴があるので、方向を有するトランスデューサでは少なくとも１つのギャップ特徴に関して一様なバリエーションを設けることはできない。簡単な実施形態では、再帰型のトランスデューサではギャップが所定のパターンの割り当てられたグループへ分割され、パターンのタイプまたは横方向位置に関してトランスデューサの長さ全体にわたって本発明のバリエーションが適用される。

ビームステアリング効果（表面波のエネルギ伝搬方向が電極フィンガに対して垂直でないこと）に基づいて斜めに構成されたトランスデューサにおいても本発明は適用可能である。こうしたトランスデューサではギャップのバリエーションも可能となるからである。

別の有利な実施形態では、本発明のトランスデューサは例えばレゾネータフィルタとして構成された表面波フィルタに用いられる。例えば本発明は縦方向のデュアルモードレゾネータフィルタ（いわゆるＤＭＳフィルタ）において使用することができる。またシングルゲートレゾネータのインターディジタルトランスデューサに本発明を適用し、リアクタンスフィルタとして用いることもできる。このとき複数のシングルゲートレゾネータを含むリアクタンスフィルタ内で唯一のフィルタのみが本発明のトランスデューサを備えたレゾネータを有するように構成すると有利である。有利には本発明のトランスデューサを備えたシングルゲートレゾネータはリアクタンスフィルタの直列分岐で使用される。なぜならこのとき公知のフィルタでは付加的なコンダクタンスが特に障害的に作用するが、本発明ではそれが排除されるからである。

本発明のトランスデューサは基板に被着された圧電膜上に構成することができる。こうした膜は薄膜形成プロセスで製造される。有利には本発明のトランスデューサは単結晶基板、例えば水晶、リチウムニオベート、リチウムタンタレートまたはランガサイトなどの公知の材料から成る基板上に構成される。こうした一般的な基板のほか、本発明は他の全ての圧電基板に適用可能であり、ここで表面波が形成されて伝搬する。

本発明のトランスデューサは１つの材料から成るメタライゼーション部、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金から成るメタライゼーション部を有する。またトランスデューサを複数の層から形成し、個々の層の少なくとも一部が少なくとも主要な成分としてアルミニウムを含むように構成することもできる。残りの層はＣｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｃまたはその他の金属から構成されている。この手段により、高い電力の電気信号が入力結合されて表面波へ変換されるような場合にもトランスデューサの耐性が高められる。

本発明のトランスデューサは一様なフィンガ周期の構成のみに限定されない。本発明のトランスデューサは縦方向で増大または低下するフィンガ幅および／またはフィンガ間隔（フィンガ周期）を有してもよい。この種のトランスデューサはチャープトランスデューサとも称される。トランスデューサの長さ全体にわたって周期性が変化するので、こうしたトランスデューサは広い帯域幅を有する。

帯域幅の広いトランスデューサは横方向で変化するフィンガ幅および／またはフィンガ間隔を変化させることによっても得られる。また本発明によりこれをいっそう向上させることもできる。こうしたタイプのトランスデューサはＦＡＮトランスデューサと称される。フィンガ幅および／またはフィンガ間隔のバリエーションは例えば線形または双曲線形をしている。また横方向で見て不規則に変化するフィンガ幅および／またはフィンガ間隔を有するトランスデューサを構成することもできる。

またトランスデューサをフォーカシングトランスデューサとして構成し、本発明にしたがって修正することもできる。

本発明のトランスデューサを不規則なトランスデューサまたは非周期的なトランスデューサとして構成することもできる。例えばトランスデューサをフィンガ幅および／またはフィンガ間隔の異なる複数のセルから構成することができる。こうした不規則なトランスデューサは、励振関数を変調し、変調に対して全ての自由度（ここではフィンガ間隔およびフィンガ幅）を利用する場合に得られる。

以下に本発明を実施例およびこれに対応する図に則して詳細に説明する。図１には横方向位置の矩形のギャップバリエーションを有する第１の電気音響トランスデューサが示されている。図２には横方向位置の矩形のギャップバリエーションを有する第２の電気音響トランスデューサが示されている。図３には横方向位置の正弦波状のギャップバリエーションを有する電気音響トランスデューサが示されている。図４には横方向位置の鋸歯波状のギャップバリエーションを有する電気音響トランスデューサが示されている。図５には電極フィンガの種々の形状が示されている。図６にはギャップの位置および大きさを線形に変化させた電気音響トランスデューサが示されている。図７には１次元のギャップパラメータを変化させたときの種々の関数が示されている。図８には本発明のトランスデューサのシングルゲートレゾネータの入力アドミタンスと公知のトランスデューサのシングルゲートレゾネータの入力アドミタンスとを比較したグラフが示されている。図９には本発明のトランスデューサのシングルゲートレゾネータを使用したフィルタの挿入減衰量が示されている。

図１には本発明の第１の実施例の略図が示されている。ここにはノーマルフィンガトランスデューサ１のバスバー３の領域が部分図として示されている。このトランスデューサは波長当たり２つずつの電極フィンガ２を有している。この実施例ではトランスデューサは横方向のギャップ位置に関してバリエーションを有している。ギャップ４の最大オフセット量を表す絶対値ΔＤはここでは２つの電極フィンガの幅よりも小さく、ノーマルフィンガトランスデューサでは中心周波数の半波長に相応する区間よりも小さい。隣接する２つのギャップから成る対をさらに隣接する対に対してオフセットすることにより、当該の時間範囲でのギャップ領域の障害励振は４つの表面波波長の周期を有する別の励振関数と乗算される。ここで周波数領域での畳み込みひいては励振の分割が生じ、ストップバンド領域の障害励振は消去される。

図２には第２の実施例としてギャップの横方向位置の矩形のバリエーションを有するトランスデューサの一部が示されている。ギャップはそれぞれ４つずつグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，．．．にまとめられており、各グループはそれぞれ相互に小さな振幅ぶんだけ横方向にオフセットされている。この場合にも周波数領域の本来の励振は畳み込まれて分割され、ストップバンド領域からの障害励振のアドミタンスは消去される。

図３には第３の実施例としてギャップの横方向位置のバリエーションを有するトランスデューサの一部が示されている。ここではギャップ４の横方向位置はトランスデューサの長さ方向で見て横軸座標の正弦波関数に追従している。このバリエーションも周期的であり、ここでは例えば１２個のギャップから成る周期長を有している。

図４には第４の実施例としてギャップ４の横方向位置の別の矩形バリエーションが設けられたトランスデューサが示されている。トランスデューサの長さ方向で見て、ギャップ４はグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，．．．へまとめられており、各グループＧｎは一様なパターンを有する。このパターンは図示のバスバー３の領域のグループに属するギャップ４の位置の組み合わせから成っている。ここでは各グループは４つの波長の周期に相応する４つのギャップを有している。各パターンはここでは同一であり、各グループについて横方向位置の線形バリエーションが設けられている。全体を通して見ると鋸歯波状のギャップ位置のバリエーションが現れている。

図４の実施例では全てのグループパターンが同一であり、横方向配列状態は同じレベルとなっている。ただし同一のパターンをグループごとに相互に横方向にオフセットした構成を用いてもよい。またギャップのグループについて例えば図１、図２に示したような矩形関数を適用してもよい。任意の他のバリエーションにしたがうパターン、有利には横方向位置に関する周期的パターンを相互にオフセットすることもできる。

上述の実施例および実施例に対応する図において、ギャップの形状を定める電極フィンガ端部は矩形となっており、このときには矩形のギャップが得られる。フィンガ端部の形状を変化させてギャップ形状を変更することもできる。図５には例えばフィンガ端部の５つの形状が示されている。図５のａには公知の矩形の形状、図５のｂ、ｃには斜めにカットされた形状、図５のｄには丸みを帯びた形状、図５のｅには凹形の形状が示されている。フィンガ端部は本発明によれば任意の形状に構成することができる。

図６にはトランスデューサの長さ方向で見てギャップの位置・大きさ・形状または電極フィンガ端部の形状にバリエーションを有する本発明のトランスデューサが示されている。こうしたバリエーションは、下方のバスバー３に接続されたフィンガ２ａ（フィンガ基部）がトランスデューサの長さ方向で見て線形関数の組み合わせに追従するフィンガ端部位置を有するようにすると得られる。セクションａではフィンガ基部２ａの長さはｘ方向で線形に低下する。このときフィンガ端部の位置はもちろんずれる。セクションｂではフィンガ基部２ａの長さは線形に増大する。フィンガ基部の長さから独立にまたは同じ周期で、図中簡単にしか示されていない対向するバスバー５側のフィンガ端部２ｂの位置が変化する。ここではフィンガ端部位置２ｂの変化は同様に線形であり、セクションａでは方向ｘで線形に増大するギャップ間隔が見られ、セクションｂでは線形に低下するギャップ間隔が見られる。またフィンガ端部のプロフィルは全ギャップを通したエンベロープに追従している。またそのつどの実施例に応じて任意に同一の形状のフィンガ端部またはそれぞれ異なる形状のフィンガ端部を使用することができる。

図７には１次元の量として表現されたギャップの特徴（例えばギャップの位置や大きさなど）のバリエーションの種々の関数が示されている。図７のａの矩形関数はここでは図１、図２に示されたギャップ位置のバリエーションに相応する。このようなバリエーションはギャップの大きさについても適用可能である。同様に図７のｂ、ｃの関数は図３、図４に示されたギャップ位置のバリエーションに相応する。他の関数の例は図７のｄ、ｅ、ｆに示されている。

また本発明のトランスデューサは周期的な関数にしたがって２つの特徴のバリエーションを有することもできる。このとき選択される関数はそれぞれの特徴ごとに異なっていてよい。例えば図６ではギャップの位置のバリエーションと図７のｄのギャップの間隔のバリエーションとが組み合わされているが、これら２つの特徴を任意の他の関数によって変化させることもできる。有利には種々の特徴を同時に変化させる際には同じ周期が用いられる。

前述の実施例ではバリエーションは一方のバスバーの領域のみに設けられていたが、本発明のトランスデューサは有利には他方のバスバーの領域に同じバリエーションまたは類似のバリエーションを有する。他方のバスバーの領域のギャップのバリエーションが異なる周期または異なる位相の同じ関数、または全く異なる関数に基づいて設けられる場合、上方のギャップと下方のギャップとで障害的なコンダクタンスが異なって発生し、種々にオフセットされる。

本発明はカスケーディングシングルゲートレゾネータにも使用できる。これは直列接続された部分トランスデューサを有するトランスデューサである。ここでの部分トランスデューサは少なくとも１つの電極フィンガ、有利には複数の電極フィンガから成るフィンガグループを有している。これらは、相応の長さに構成されかつ横方向で見てトランスデューサの中央に配置されたバスバーに共通に接続されている。この場合本発明のバリエーションはギャップの大きさおよび／またはギャップの位置および／またはフィンガ端部の形状に対して適用することができる。特にギャップ位置のバリエーションを設ける場合、接続されるバスバーはギャップ位置に追従する。接続された２つの部分トランスデューサ間に配置される中央のバスバーは異なる幅で構成されるか、段をなすように構成される。

本発明のトランスデューサは例えばシングルゲートレゾネータとして使用される。図８にはシングルゲートレゾネータの入力アドミタンスが図１の本発明のトランスデューサの例で示されている。本発明のトランスデューサのレゾネータのアドミタンスは曲線Ａで示されており、本発明のギャップバリエーションの設けられていない同種の公知のトランスデューサのアドミタンスが曲線Ｂで示されている。公知のレゾネータの入力アドミタンスは位置Ｓで曲線から隆起しており、これは障害的なコンダクタンスを表している。本発明のトランスデューサを用いたシングルゲートレゾネータは当該の領域に急峻に低下する特性を有しており、これは所望の主モードの理想的な励振に相当する。

ラダー型のリアクタンスフィルタの基本回路の最も簡単な構成は２つのシングルゲートレゾネータを接続したものである。横分岐（並列分岐）に本発明のトランスデューサを備えたシングルゲートレゾネータを使用すれば、左方のエッジの急峻性が増してフィルタの透過特性が改善される。また縦分岐（直列分岐）に本発明のトランスデューサを備えたシングルゲートレゾネータを使用すれば、中心周波数より上の領域の挿入減衰量が小さくなり、やはりフィルタの透過特性が改善される。

図９にはこの種のリアクタンスフィルタの透過特性が所定の波長（中心周波数）の関数Ｓ_２１に則して示されている。ここでも本発明のフィルタのレゾネータのアドミタンスは曲線Ａで示されており、本発明のフィルタの設けられていない同種の公知のトランスデューサのアドミタンスが曲線Ｂで示されている。本発明のフィルタは縦分岐および横分岐の双方に本発明のトランスデューサを備えたシングルゲートレゾネータを有している。図から見て取れるように、左方のエッジ（左方の矢印）は急峻になっているが、曲線Ａのフィルタの帯域幅はほとんど低下していない。中心周波数より上の挿入減衰量（右方の矢印）が小さくなっていることも見て取れる。しかも透過特性の曲線Ａは平坦であり、低い挿入減衰量を示している。これは本発明のトランスデューサによってエッジの急峻性および挿入減衰量の点で改善されたフィルタが実現されることを意味する。類似の結果は本発明のトランスデューサを用いてＤＭＳフィルタすなわち縦デュアルモードレゾネータフィルタを形成する場合にも得られる。このフィルタは例えば２つのリフレクタ間に本発明のトランスデューサを３つ有している。

また本発明のトランスデューサをトランスバーサルモードで結合されたレゾネータフィルタ（ＴＭＲフィルタ）として使用することもできる。この種のフィルタは高いアパーチャを有しており、音波は複数のトランスバーサルモードで伝搬する。この場合にもギャップの領域の障害励振が発生するが、本発明によって回避される。

他の適用形態として、本発明を表面波技術におけるＩＤマークに用いることもできる。これは本発明のトランスデューサと少なくとも１つのリフレクタとを含む。トランスデューサに印加される電気信号はここでは表面波へ変換され、リフレクタで反射され、同じトランスデューサで再び電気信号へと逆変換される。２重の変換を経て一般に不変の信号が得られ、この信号は本発明のトランスデューサまたはこれを用いた遅延線により障害励振が僅かしか作用しなくなる。

本発明を幾つかの実施例に則して説明したが、さらに別の関数を用いた別のバリエーションを適用したり、複数のバリエーションを組み合わせて適用したりすることもできる。

横方向位置の矩形のギャップバリエーションを有する第１の電気音響トランスデューサを示す図である。

横方向位置の矩形のギャップバリエーションを有する第２の電気音響トランスデューサを示す図である。

横方向位置の正弦波状のギャップバリエーションを有する電気音響トランスデューサを示す図である。

横方向位置の鋸歯波状のギャップバリエーションを有する電気音響トランスデューサを示す図である。

電極フィンガの種々の形状を示す図である。

ギャップの位置および大きさを線形に変化させた電気音響トランスデューサを示す図である。

１次元のギャップパラメータを変化させたときの種々の関数を示す図である。

本発明のトランスデューサのシングルゲートレゾネータの入力アドミタンスと公知のトランスデューサのシングルゲートレゾネータの入力アドミタンスとを比較したグラフである。

本発明のトランスデューサのシングルゲートレゾネータを使用したフィルタの挿入減衰量を示す図である。

Claims (31)

1. 表面波フィルタのための電気音響トランスデューサにおいて、
   電気音響トランスデューサ（１）のフィンガ（２）の数、幅、縦方向位置、端子列、およびアパーチャの設定によりトランスデューサの特性が定められ、
   フィンガ端部の領域で発生する障害励振を抑圧するために、電気音響トランスデューサの任意のフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの各ギャップ（４）は横方向位置に関してバリエーションを有し、
   各ギャップ（４）の横方向位置に関するバリエーションの振幅はフィンガ長さよりも小さく、該各ギャップ（４）の横方向位置のバリエーションの振幅は電気音響トランスデューサ（１）のフィンガ幅の２倍を超えない
   ことを特徴とする電気音響トランスデューサ。
2. 電気音響トランスデューサのフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの各ギャップ（４）の横方向位置に関するバリエーションは周期性を有する、請求項１記載の電気音響トランスデューサ。
3. 電気音響トランスデューサのフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの少なくとも一部のギャップ（４）がそれぞれ少なくとも２つのギャップから成る所定数のグループ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，．．．）にまとめられており、各グループは少なくとも２つの波長の長さにわたって延在しており、各グループはギャップ（４）の相対的な横方向配列状態、大きさおよび／または形状の点で所定のパターンを有しており、当該のパターンは全てのグループにおいて少なくともほぼ一致しているものの電気音響トランスデューサにおける横方向の絶対位置に関して相互にオフセットされているか、または全体を通して見て周期的なグループごとのバリエーションを有する、請求項１または２記載の電気音響トランスデューサ。
4. 電気音響トランスデューサのフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの各ギャップ（４）の横方向位置に関する周期的なバリエーションは正弦波状である、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
5. 電気音響トランスデューサのフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの各ギャップ（４）の横方向位置に関する周期的なバリエーションは三角波状である、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
6. 電気音響トランスデューサのフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの各ギャップ（４）の横方向位置に関する周期的なバリエーションは半円波状である、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
7. 電気音響トランスデューサのフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの各ギャップ（４）のグループのうち幾つかはサブパターンを有するサブグループに分割されており、各グループ内では少なくとも２つの異なるサブパターンがグループ当たり少なくとも１回ずつ交番して現れている、請求項３から６までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
8. サブグループのサブパターンは波の伝搬方向でのギャップ（４）の横方向位置に関する線形のバリエーションであるか、または複数の線形のバリエーションの組み合わせである、請求項７記載の電気音響トランスデューサ。
9. 電気音響トランスデューサのフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの各ギャップ（４）の相対的な横方向位置に関して同じサブパターンが相互に横方向にオフセットされている、請求項７または８項記載の電気音響トランスデューサ。
10. １つのサブグループ内では電気音響トランスデューサのフィンガ基部と相応のフィンガ端部とのあいだの各ギャップの横方向位置に関して同じギャップのみが存在しており、各サブグループ間で少なくとも各ギャップの大きさまたは形状が異なっている、請求項７から９までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
11. フィンガ幅、フィンガ間隔およびフィンガ端子列は当該の電気音響トランスデューサが所定の波の伝搬方向を有するかまたはＳＰＵＤＴトランスデューサとして機能するように構成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
12. 両側がリフレクタによって制限されており、シングルゲートレゾネータの一部であるかまたは縦デュアルモードレゾネータフィルタ（ＤＭＳフィルタ）の一部である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
13. 種々の材料から成る基板に配置された圧電膜上に配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
14. 水晶、リチウムニオベート、リチウムタンタレートまたはランガサイトから成る圧電基板上に配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
15. アルミニウムを含む一様な構造、または主成分としてアルミニウムを含む個々の層から成る多層構造を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
16. スプリットフィンガトランスデューサとして構成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
17. 縦方向に増大するフィンガ幅またはフィンガ間隔を有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
18. 横方向に増大するフィンガ幅またはフィンガ間隔を有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
19. フォーカシングトランスデューサとして構成されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
20. 横方向で規則的または不規則に変化するフィンガ幅またはフィンガ間隔を有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
21. 縦方向に不規則なフィンガ幅またはフィンガ間隔を有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
22. 前記ギャップ（４）は、大きさまたは横方向配列状態に関して、電気音響トランスデューサの両側の２つのバスバー（３，５）の近傍に存在する短いフィンガの領域にバリエーションを有する、請求項１から２１までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
23. 電気音響トランスデューサの両側の２つのバスバー（３，５）の近傍に存在する短いフィンガの領域における横方向位置のバリエーションは相互に異なる周期または位相によって形成されている、請求項２２記載の電気音響トランスデューサ。
24. 直列接続された部分トランスデューサを備えたカスケーディングトランスデューサとして構成されている、請求項１から２３までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサ。
25. 表面波シングルゲートレゾネータから構成されており、少なくとも１つのシングルゲートレゾネータが請求項１から２４までのいずれか１項記載の電気音響トランスデューサを有することを特徴とするリアクタンスフィルタ。
26. 表面波シングルゲートレゾネータから構成されており、該レゾネータは請求項１から２４までのいずれか１項記載の複数の電気音響トランスデューサを含むシングルゲートレゾネータを横分岐にのみ有することを特徴とするリアクタンスフィルタ。
27. 表面波シングルゲートレゾネータから構成されており、該レゾネータは請求項１から２４までのいずれか１項記載の複数の電気音響トランスデューサを含むシングルゲートレゾネータを横分岐にも縦分岐にも有することを特徴とするリアクタンスフィルタ。
28. 請求項１から２４までのいずれか１項記載の複数の電気音響トランスデューサを備えていることを特徴とするトランスバーサルフィルタ。
29. 請求項１から２４までのいずれか１項記載の複数の電気音響トランスデューサを備えていることを特徴とするＤＭＳフィルタ。
30. 請求項１から２４までのいずれか１項記載の複数の電気音響トランスデューサを備えていることを特徴とするトランスバーサルモード結合レゾネータフィルタ。
31. 請求項１から２４までのいずれか１項記載の複数の電気音響トランスデューサを備えていることを特徴とする表面波遅延線。

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