JP4414583B2 - 弾性表面波装置及びそれを用いた通信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波装置及びそれを用いた通信装置に係り、特に外部移相回路を必要としない低損失の弾性表面波装置及びそれを用いた通信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の低損失型弾性表面波装置は、例えばIEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM PROCEEDINGS 533頁 B. R. Potterらにより報告されているように、グループ型一方向性電極では、外部に移相回路を必要としていた。
【0003】
図8は、従来のグループ型弾性表面波装置の概略構成図である。1個の伝播路上にIすだれ状電極9とQすだれ状電極10が同図に示すように配置されており、11は電気的位相器である。2個のすだれ状電極9,10の幾何学的位相差Φmならびに電気的位相Φcはともに90度としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
グループ型一方向性電極は比較的広帯域に方向性がとれる、位相特性が良好である等の利点を有するが、外部に移相回路を必要とする。その他に、内部反射型一方向性電極の手法を用いると外部移相回路は不要であるが、位相特性が劣化しやすい等の欠点を有する。また、基板の弾性定数の非対称性を利用するN-SPUDT(Natural Single Phase Unidirectional Transducer)という方法も有るが、基板が比較的高価で、相対するすだれ状電極では反対の方向性が出るため、一般的には方向性が劣化する、電極構造が複雑となる等の欠点を有する。
【0005】
前述のように従来のグループ型一方向性では、外部に電気的な移相回路を必要とするという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、基本的にはグループ型一方向性電極の利点を残し、かつ外部に移相回路を必要としない弾性表面波装置及びそれを用いた通信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】
前記目的を達成するため、本発明の第1の手段は、弾性表面波基板上に入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極が配置された弾性表面波装置において、
弾性表面波の伝播路を少なくとも2個以上有し、
前記各伝播路に少なくとも4個以上のすだれ状電極が配置され、そのうち各々組みとなる2個のすだれ状電極の幾何学的位相差Φmを0度または180度から外し、それぞれのすだれ状電極を独立に他方の伝播路に配置したすだれ状電極に接続し、それぞれの接続点には電気素子を接続せず、組みとなるそれぞれ2個のすだれ状電極群は相対する入力電極または出力電極に対し対称に配置されて、片方の伝播路における前記電極群への入力信号が他方の伝播路に伝達する際に所望の方向により強く弾性表面波を放射させるように構成したことを特徴とするものである。
【0008】
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記2個のすだれ状電極を幾何学的位相差Φmだけ隔てる手段としてソリッド型のグループ型電極を用いたことを特徴とするものである。
【0009】
本発明の第3の手段は前記第1の手段において、前記2個のすだれ状電極を幾何学的位相差Φmだけ隔てる手段としてスプリット型のグループ型電極を用いたことを特徴とするものである。
【0011】
本発明の第4の手段は前記第1の手段において、前記幾何学的位相差Φmを90度としたことを特徴とするものである。
【0012】
本発明の第5の手段は、前記第1の手段ないし第4の手段のうちのいずれか記載の弾性表面波装置を通信装置のフィルタ部に用いたことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図とともに説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成図である。弾性表面波基板1上に表面波の伝播路を2個設け、第1の伝播路にI1 すだれ状電極2とQ1 すだれ状電極3を配置し、第2の伝播路にI2 すだれ状電極4、Q2 すだれ状電極5を配置している。
【0014】
電極間距離をL、弾性表面波音速をV、周波数をfとしたとき、幾何学的位相差Φmは
Φm=2πfL/V
で求められる。0度、180度以外の幾何学的位相差Φm分だけ離して前記I1 すだれ状電極2とQ1 すだれ状電極3、ならびにI2 すだれ状電極4とQ2 すだれ状電極5が配置されている。本実施形態では幾何学的位相差Φmを90度としている。
【0015】
同図に示すように第1の伝播路のI1 すだれ状電極2は第2の伝播路のQ2 すだれ状電極5に、第1の伝播路のQ1 すだれ状電極3は第2の伝播路のI2 すだれ状電極4に接続されている。
【0016】
本実施形態のように幾何学的位相差Φmを90度にすれば、第2の伝播路の入射波側の方向では、I1 すだれ状電極2からQ2 すだれ状電極5を通ってくる波と、Q1 すだれ状電極3からI2 すだれ状電極4を通ってくる波は同相となり、逆方向に伝搬する波では、I1 すだれ状電極2からI2 すだれ状電極4を通ってくる波と、Q1 すだれ状電極3からQ2 すだれ状電極5を通ってくる波の位相差は2Φm=180度となり相殺される。幾何学的位相差Φmが90度以外では原理的には逆方向に波が伝搬するが、方向性が充分な条件では低損失性も保持される。
【0017】
図1に示されているように、I1 すだれ状電極2の近傍に入力補助電極6が、I2 すだれ状電極4の近傍に順方向出力補助電極7が、Q2 すだれ状電極5の近傍に逆方向出力補助電極8が、それぞれ配置されている。このような構成をとることにより、外部の移相器を設けなくても方向性をとることができる。
【0018】
図2は、本発明の第2実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成図である。この実施形態は、2個のすだれ状電極を幾何学的位相差Φm(90度)だけ隔てる手段としてソリッド型のグループ型電極を用いた例である。
【0019】
表面波の伝播路を2個設け、第1の伝播路にI1 すだれ状電極12とQ1 すだれ状電極13を配置し、第2の伝播路にI2 すだれ状電極14、Q2 すだれ状電極15を配置している。そして第1の伝播路のI1 すだれ状電極12は第2の伝播路のQ2 すだれ状電極15に、第1の伝播路のQ1 すだれ状電極13は第2の伝播路のI2 すだれ状電極14に接続されている。
【0020】
I1 すだれ状電極12とQ1 すだれ状電極13の間に共通電極としてのミアンダ電極16が、I2 すだれ状電極14とQ2 すだれ状電極15の間に共通電極としてのミアンダ電極17が、それぞれ配置されている。
【0021】
図3は、第2実施形態に係る弾性表面波装置の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。電極対数を調整して、伝播路間の信号伝達は損失の少ないように設定した。尚、より広帯域な特性が必要な場合は、上下の電極間の配線にインダクタンス等を挿入することにより、対応可能である。弾性表面波基板は128度Y−X LiNb03を用い、シミュレーションツールとしては等価回路モデルを用いている。同図に示すようにシミュレーション結果では、充分な方向性が得られている。
【0022】
図4は、この第2実施形態に係る弾性表面波装置における周波数実測特性図である。図3と図4を比較すると明らかなように、第2実施形態に係る弾性表面波装置はシミュレーション程ではないが充分な方向性が得られている。この実施形態に係る弾性表面波装置は、ミアンダ電極22,23の配線を太くでき、そこでの導体損失を減らすことができる。
【0023】
図5は、本発明の第3実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成図である。この実施形態は、2個のすだれ状電極を幾何学的位相差Φm(90度)だけ隔てる手段としてスプリット型のグループ型電極を用いた例である。
【0024】
表面波の伝播路を2個設け、第1の伝播路にI1 すだれ状電極18とQ1 すだれ状電極19を配置し、第2の伝播路にI2 すだれ状電極20とQ2 すだれ状電極21を配置している。そして第1の伝播路のI1 すだれ状電極18は第2の伝播路のQ2 すだれ状電極21に、第1の伝播路のQ1 すだれ状電極19は第2の伝播路のI2 すだれ状電極20に接続されている。
【0025】
I1 すだれ状電極18とQ1 すだれ状電極19の間に共通電極としてのミアンダ電極22が、I2 すだれ状電極20とQ2 すだれ状電極21の間に共通電極としてのミアンダ電極23が、それぞれ配置されている。
【0026】
図6は、第3実施形態に係る弾性表面波装置の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。弾性表面波基板は128度Y−X LiNb03を用い、シミュレーションツールとしては等価回路モデルを用いている。同図に示すようにシミュレーション結果では、充分な方向性が得られ、また帯域外の抑圧度が大きい。この実施形態に係る弾性表面波装置を用いれば、帯域外抑圧度を向上させることができる
図7は、本発明の第4実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成図である。この実施形態では表面波の伝播路を2個設け、第1の伝播路にI1 すだれ状電極24、I1 すだれ状電極26、Q1 すだれ状電極25、Q1 すだれ状電極27の4個のすだれ状電極を配置している。また第2の伝播路にI2 すだれ状電極28、I2 すだれ状電極30、Q2 すだれ状電極29、Q2 すだれ状電極31の4個のすだれ状電極を配置している。そのうち各々組みとなる2個のすだれ状電極の幾何学的位相差Φmは90度となっている。
【0027】
各電極の接続関係は図に示すようになっており、それぞれのすだれ状電極を独立に他方の伝播路に配置したすだれ状電極に接続し、組みとなるそれぞれ2個のすだれ状電極群は相対する入力電極または出力電極あるいは中間段の電極に対し対称に配置されている。そしてこれら一方向性電極を、入力すだれ状電極32と出力すだれ電極33の両側にそれぞれ配置している。
【0028】
この実施形態に係る弾性表面波装置を用いれば、弾性表面波エネルギーを閉じ込め、低損失化を図ることができる。
【0029】
本発明の弾性表面波装置は、例えば携帯電話などの通信装置のフィルタ部に用いることができ、弾性表面波装置の回路が簡略化される共に、低損失で帯域外特性が良好であるため、通信装置の小形化、高性能化が図れる。
【0030】
前記実施形態では弾性表面波の伝播路を2個設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、伝播路を3個以上設ける弾性表面波装置にも適用可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば外部移相回路を用いず、方向性の良好な一方向性電極が得られ、回路の簡略化と、通信装置の小形化、高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る弾性表面波装置の周波数シュミレーション特性図である。
【図4】本発明の第2実施形態にに係る弾性表面波装置の周波数実測特性図である。
【図5】本発明の第3実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る弾性表面波装置の周波数シュミレーション特性図である。
【図7】本発明の第4実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成図である。
【図8】従来の弾性表面波装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 弾性表面波基板
2、12、18、24、26 I1 すだれ状電極
3、13、19、25、27 Q1 すだれ状電極
4、14、20、28、30 I2 だれ状電極
5、15、21、29、31 Q2 すだれ状電極
6 入力補助電極
7 順方向出力補助電極
8 逆方向出力補助電極
16、17、22、23 ミアンダ電極
32、33 すだれ状電極
Claims (5)
- 弾性表面波基板上に入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極が配置された弾性表面波装置において、
弾性表面波の伝播路を少なくとも2個以上有し、
前記各伝播路に少なくとも4個以上のすだれ状電極が配置され、そのうち各々組みとなる2個のすだれ状電極の幾何学的位相差Φmを0度または180度から外し、それぞれのすだれ状電極を独立に他方の伝播路に配置したすだれ状電極に接続し、それぞれの接続点には電気素子を接続せず、組みとなるそれぞれ2個のすだれ状電極群は相対する入力電極または出力電極に対し対称に配置されて、片方の伝播路における前記電極群への入力信号が他方の伝播路に伝達する際に所望の方向により強く弾性表面波を放射させるように構成したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 請求項1記載の弾性表面波装置において、前記2個のすだれ状電極を幾何学的位相差Φmだけ隔てる手段としてソリッド型のグループ型電極を用いたことを特徴とする弾性表面波装置。
- 請求項1記載の弾性表面波装置において、前記2個のすだれ状電極を幾何学的位相差Φmだけ隔てる手段としてスプリット型のグループ型電極を用いたことを特徴とする弾性表面波装置。
- 請求項1記載の弾性表面波装置において、前記幾何学的位相差Φmを90度としたことを特徴とする弾性表面波装置。
- 前記請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1項記載の弾性表面波装置を通信装置のフィルタ部に用いたことを特徴とする通信装置。
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