JPH01120110A - ラブ波型表面波共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は弾性表面波（ＳＡＷ）共振子、殊に容量比が小
さいラプ波型表面波共振子に関する。

（従来技術） 従来、ＶＨＦ−ＵＨＦ　帯の高周波領域において広帯域
可変の電圧制御発揚器（ＶＣＯ）や広帯域低損失フィル
タには誘電体共振器が多く用いられてきた。

しかしながら、誘電体共振器を用いたフィルタは小型化
、量産化に適さない為、広帯域低損失フィルタにはトラ
ンスバーサル型のＳＡＷフィルタが広く使われるように
なった。

−万、広帯域可変のｖＣＯも電気機械結合係数にの大き
い１２８°ＹカツトＸ伝搬Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏａや３６
°ＹカツトＸ伝搬リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯａ
　）を用いてＳＡＷ或いは擬似弾性表面波（Ｐ８ＡＷ）
による共振子を構成し、その容量比ｒの小さい利点を生
かして可変帯域幅の比較的広い小型で安定なりＣＯが作
られるようになった。

しかし、これらの基板を用いた共振子はに８が５’ｌＡ
程度である為容量比ｒは２０以上となシ可変できる比帯
域幅は高々数チであった。又。

これらの共振子を用いて広帯域フィルタを構成しようと
しても、容量比の制限から、高々数チの比帯域幅しか得
られず、更にｋの大きい基板が望まれていた。

これに対して清水らは回転ＹカットＬｉＮｂＯ５基板上
に音速の遅い薄膜層を設けて擬似弾性表面波を減衰のな
いラプ波型の表面波とし、ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ５
上にＡｕ電極でＩＤＴを形成し、ｋが３０％以上で容量
比ｒが３以下の共振子を実現した。

（文献　電子通信学会超音波研究会技術研究報告、　Ｌ
］８８６−３７．Ｐ、３１（１９８６）、）ところがこ
のラプ波型表面波共振子は共振特性において反射波によ
る細かいスプリアスや。

縦の高次モード及び横の高次モード等のスプリアスが現
われ、ＶＣＯを構成したときにそのスプリアスによって
周波数が変化してしまいＶＣＯとして使えないという欠
点があった。

このスプリアスを除去する為にＩＤＴに重みづけを施す
等の改善策も試みられてきたがスプリアスは完全には消
えず、ＶＣＯに適用するに足る特性を得るには至ってい
なかった。

（発明の目的） 本発明は上述した如き従来のラプ波型表面波共振子には
スプリアスが多いという欠点を解決するためになされた
ものであって、高周波領域に於いて容量比が小さくスプ
リアスの無いラプ波型表面波共振子を提供することを目
的とする。

（発明の概要） 上述の目的を達成する為２本発明に於いてはラプ波型表
面波共振子のＩＤ’ｌ’を２分割し互いに逆位相となる
ように接続して反対称モードで共振が起こるようにした
ものである。

（発明の実施例） 以下１本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説
明する。

第２図（ａｔはＳＡＷ共振子等の一般的なＩＤＴ励振型
１ボート共撮子の電極構成と縦方向の撮動モードを表わ
した説明図であって、対称モード（基本モ―′ド）で動
作する。ラプ波型表面波共振子を対称モードで励振させ
るとＩＤＴ対数が５〜４０対のとき容量比の極めて小さ
い共振子が得られるが１反射波による細かいスプリアス
や縦および横の高次モードスプリアスが現われること前
述の通シである。

これに対して第２図（ｂｌはＩＤＴを２分割しポンディ
ングによシ互いに逆相に接続することによシ対称モード
は電荷が相殺されて励起できず　゛反対称モード（縦２
次モード）のみが励振される。

この反対称モードによる共振は一般に対称モードによる
共振に比べて等価抵抗（ＣＩ　）が大きくＱが小さくな
る為、従来１ボートの共振子としては利用されなかった
。ところが２つのＩＤＴ間の位相が逆位相となる為、対
称モードに基づ〈高次横モードが打ち消されて現われな
いという利点がある。

その上ラプ波型表面波共振子の場合はｋが極めて大きい
為ＩＤＴ対数を５〜１５対と少なくしても振動エネルギ
ーがかなシ閉じ込められるので、共振子としてＱの高い
最適対数として１５〜３０　対によシ構成すると高次の
縦モード、横モード、或いはレーリー波等の不要波もＱ
が高くなシスプリアスとなって現われてしまう。これに
対して反対称モードで励振するとこれら高次モードのＱ
が低下し現われなくなシ、且つ反対称モードで励振され
た主共振はエネルギーが充分閉じ込もシ一般の共振子と
は異なシ対称モードとハソ同じ等価抵抗やＱ値を示すこ
とがわかった。然るにラプ波型表面波共振子を反対称モ
ードで共振する構成とすることは前述した通シスプリア
スを除去する上で極めて効果があると考えられる。

第１図は第２図で示した反対称モードを励振するためボ
ンディングワイヤで分割した２つの共振子を交叉する代
、９にパ°ターン上で２つのＩＤＴを逆位相となるよう
接続したｌボート共振子の構成図である。ＬｉＮｂ０ａ
基板１０表面上ＫＩＤＴ２を形成し、ＩＤＴのはｙ中央
の位置３においてＩＤＴの電極符号を逆転することによ
り、第２図（ｂｌと同様に反対称モードのみを励振する
よう圧したものである。

次にこの構成によシ実際にラプ波型表面波共感子を試作
した結果について説明する。

第３図は従来の対称モードによる１ボートのラプ波型表
面波共振子のインピーダンス特性を示したスミスチャー
トであって、電極パターンは第２図（ａ）に示した構成
をとシ、ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ５基板の上に膜厚が
０．３２ｐｍのＡｕによるＩＤＴ電極を形成し、その対
数Ｎは２０　。

周期りは１６／７ｍ、交叉長Ｗは３２０１Ｉｍである。

第３図よシ明らかなようにスプリアスが非常に多（ＶＣ
Ｏ用の共振子としては実用に供し得ないものであった。

これに対して第４図は本発明による反対称モードを用い
た１ボートのラプ波型表面波共振子のインピーダンス特
性を示した図であって、電極パターンは第１図に示した
構成をとシ他の条件は第３図の特性を示した共感子と全
く同一としたものである。第４図よシ明らかなようにス
プリアスの殆んどが消えてきれいな特性となってお、６
．ｖｃｏに適用するに十分な特性を示すことが理解され
よう。

次にこれらの共振子の等価回路定数を比較してみると、
下表のような結果となった。

この表から明らかな通シ、ラプ波型表面波共振子の場合
は反対称モードで共感させてもその特性は対称モードに
よる共振特性と殆んど変わらず１等価抵抗が小さく、容
量比の極めて小官い共感子が得られる。従って本発明に
よる構成の１ボート共振子は容量比が極めて小さいとい
うラプ波型表面波共感子の利点を生かしたまま不要波を
殆んど除去することができるため、■ＣＯに適用すれば
広帯域可変の■ＣＯが実現できるはかシでカ＜、共振子
を用いた広帯域フィルタへの応用にも適している。

伺９本発明に係るラプ波型表面波共振子の電極パターン
としては前記第１図に示すものに限らず９例えば第５図
に示す如く２つのＩＤＴ電極配列を全く同等とし一万の
バスバーを接続したタイプ、即ち２つのＩＤＴを直列接
続として反対称モードを励振するタイプとしてもよい。

このような直列接続とした構成をとるとラプ波型表面波
共振子はｋが非常に大きく少ないＩＤＴ対数でもインピ
ーダンスが低くなシすぎてＱが低下してしまうという欠
点を解消し、直列インダクタンスが約４倍と大きくなる
反面等価抵抗を適切な値とすることによシＱ’＆高める
ことができるという利点もある。

従っ′て一般の共振子が反対称モードで励振するとＱが
低下するのに対して、ラプ波型表面波共振子はｋが非常
に大きい為、逆に反対称モードのＱを高くすることがで
きる。

以上ＩＤＴ型の１ボ一トラプ波型表面波共掘子について
のみ説明したが２本発明はＩＤＴの両側に反射器を有す
る反射器型共振子にも適用可能であることは勿論のこと
、ＩＤＴＩＣ重みづけを施した共振子に適用しても伺−
層の効果が得られろ。

又１本発明はＡ４１電極のように密度が大きく音速の遅
い金属ならば他の金属でも良く６例えばＡｇ、Ｐｔ等を
用いても同じ効果が得られるばかシでなく’　、Ａ７電
極のように密度の小さい金属を用いてもＡｌ′ｆ！Ｌ極
膜厚を非常圧厚くするか或いはＡｌ電極の下にＢｉｔ’
ｓ等他の音速の遅い薄膜層を設けて実効的に音速を遅く
しラプ波の表面への集中を大きくした場合にも適用可能
である。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように構成するので。

高周波領域に於いて容量比が小さく且つスプリアスの殆
んど無いラプ波型表面波共振子を得る上で著しい効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るラプ波型表面波共振子の電極構成
を示す図、第２図はＩＤＴの電極構成とその共振モード
の説明をする図で（ａｔは対称モード、（ｂ）は反対称
モート°を示した図、第３図は対称モードによるラプ波
型表面波共振子のインピーダンス特性を示′した図、第
４図は本発明に係る反対称モードによるラプ波型共振子
のインピーダンス特性を示した図、第５図は本発明の他
の実施例を示す電極構成図である。 １・・・・・・・・・ＬｉＮｂＯ５基板、　　　２・・
・・・・・・・ＩＤＴ３・・・・・・・・・電極転極部
。 篤　１　図 第２図 第　　５　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転Ｙカットリチウムナイオペート（ＬｉＮｂＯ
   ＿３）基板上にＡｕ，Ａｇ等の密度が大きく音速の遅い
   金属を用いて２分割インタディジタルトランスジューサ
   （ＩＤＴ）電極を形成すると共にこれら両ＩＤＴ電極を
   相互に逆位相となる様接続し，これらＩＤＴ電極によっ
   て励起されたラプ波型表面波を反対称モードにて共振せ
   しめるようにしたことを特徴とするラプ波型表面波共振
   子。
2. （２）前記１対のＩＤＴ電極の両側に反射器を付したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（１）記載のラプ波型表
   面波共振子。
3. （３）前記ＩＤＴ電極を充分な膜厚を有するＡｌにて構
   成するか或いは前記基板とＡｌ膜との間に音速の遅い材
   料による薄膜層を設けた構造としたことを特徴とする特
   許請求の範囲（１）又は（２）記載のラプ波型表面波共
   振子。