JPH01252015A - 弾性表面波トランスデューサ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はテレビ等の受信機をはじめとする無線機等の通
信機器分野で広く使用されている弾性表面波フィルタ用
の弾性表面波トランスデユーサに係り、特に反射スプリ
アスを改善してフィルタの低損失化を実現する弾性表面
波トランスデユーサに関するものである。

（従来の技術） 近年、通信技術の高度化に伴ない、これに用いられる弾
性表面波（以下ＳＡ’Ｗと略す）フィルタの低損失、高
品位化が望まれている。

従来より、ＳＡＷフィルタに用いられるＳＡＷトランス
デユーサの低損失化の方法として、以下に述べるような
方法が知られている。即ち、■　ＳＡＷ共振子型フィル
タを用いる方法。

■　９０°もしくは１２０°の移相器を用いる多相励振
の電極構造を用いる方法。

■　ＳＡＷトランスデユーサを多数組組み合せる多電極
構造による方法。

■　電極指の音響反射を積極的に利用しＳＡＷトランス
デユーサに方向性を持たせる方法。

である。

ここで上記■の方法は、外部回路に位相器を必要とせず
、簡単なチューニング回路のみで広帯域でＴＴＥ　（ト
リプルトランジェントエコー）の少ない低損失フィルタ
を実現できるため近年注目されている方法である。

この■の方法によるＳＡＷフィルタの構造にはいくつか
のタイプが提案されており、以下にその典型的−例を説
明する。

第４図（ａ）は従来の方向性をもたせたＳ　Ａ　Ｗトラ
ンスデユーサの電極構成を示す図である。

同図において、符号１１はＳＡＷトランスデユーサを示
しており、このＳＡＷトランスデユーサ１１は、第１の
くし歯状電極１２と第２のくし歯状電極１３とから構成
されている。

第１のくし歯状電極１２は、略λ′ｏ／８（λ′０は５
ＡＷ）ランスデューサの基本単位でＳＡＷが最も強く励
振される中心周波数での波長）の幅の電極指１０１と、
略３／８λ′Ｏの幅の電極指１０２の周期λ′Ｏの繰り
返し構成を有し、さらにＳＡＷの入射する方向に沿って
３／８λ′０の電極指１０２は１／８λ′０の電極指１
０１から略１／８λ′０の間隙幅をおいて形成されてい
る。

また第２のくし歯状電極１３は略λ′Ｏ／８の幅の電極
指１１１の周期λ′Ｏの繰り返し構成を有し、この１７
８λ′０の電極指１１１が第１のくし歯状電極１２の３
／８λ′Ｏの電極指１０２からＳＡＷの入射方向に沿っ
て略１／８λ′Ｏの間隙幅をおいて形成されている。

この弾性表面波装置に所定の方向例えば図中左方向から
ＳＡＷが入射すると、ＳＡＷは夫々のくし歯状電極のエ
ツジにおける音響インピーダンスの不整合により、図中
１〜６の矢印で示すように反射する。第４図（ｂ）は、
第４図（ａ）中の参照面ａ−ａ’を基準（０°）として
音響および電気反射の位相を表わしたものである。参照
面ａ−ａ′は電極指１コ８２の中心にとっである。

入射されたＳＡＷは、まず外部負荷Ｒ、Ｌに流れる電流
に変換され、この電流の一部が再びＳＡＷに変換された
ものがＳＡＷの電気反射ＲＥであるから、電気反射ＲＥ
の位相は１８０’となる。

一方、参照面ａ−ａ’から見たＳＡＷの音響反射は図中
の矢印で示す位相の関係にあり、音響反射全体の合成ベ
クトルＲ＾は電気反射ＲＥの位相の逆になるため、両者
は互いに打ち消し合うことになり、結果としてＳＡＷの
反射が減少する。

第４図（ａ）の電極でＳＡＷを励振する場合はＳＡＷの
励振の位相は０″となる。このため、図中左側に進むＳ
ＡＷに対しては、音響反射と励振されたＳＡＷの位相は
重なり合い、また右側に進むＳＡＷに対しては打ち消し
合い、図中ＳＡＷは左側に大部分が伝搬する。従って第
４図（ａ）の電極は方向性をもったＳＡＷの励振電極に
もなっている。

このような５ＡＷＩ−ランスデューサは、電極指の端面
で生ずる音響反射を用いるため（電子通信学会論文誌　
１９８Ｂ／１０　Ｖｏｌ１６９−ＣＮｏ、ｌＯＰ１２９
１「分布音響反射型トランスデユーサを用いた低損失Ｓ
ＡＷフィルタの基本設計」）、第４図（ａ）に示した電
極を励振電極として用いる場合には、図中の左側と右側
に進むＳＡＷの強度の比、即ち方向性りを大きくとるた
めには、この音響反射量を大きくしなければならない。

例えば１２８°Ｙ　−Ｘ　ＬｉＮｂ０３の基板において
第４図（ａ）に示した電極指２０対で（２０λ’ｏ）Ｉ
　ＧＨｚのＳＡＷを約−３ｄＢの方向性で励振する場合
を考える。この場合、電極λ′０当りの音響反射γ０は
約３．５ｘ必要である。

第５図は１２８°Ｙ　−Ｘ　ＬｉＮｂ０３基板に第４図
（ａ）に示した構造のアルミニウム電極を用いた場合の
、波長λ０−λ′０のＳＡＷに対する電極λ′０当りの
音響反射量のアルミニウム膜厚依存性を示す図である。

同図から音響反射γｏ＝３．５％はアルミニウム膜厚を
ｈとすると、ｈ／λ’ＱｍＯ，０３５に対応し、アルミ
ニウム膜０，１３μｍを最小線幅０．４８μｍの電極指
を形成する微細加工工程を必要とする。このような加工
工程は一般的には量産性に不利となる。

（発明が解決しようとする課題） このように上述した従来の構造による方向性トランスデ
ユーサでは、微細加工工程を必要とするため、高度な技
術が必要とされ、歩留りの低下やコスト上昇等から量産
性に劣るという問題があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
で、電極周期λ′０に対してλｏ−λ′ｏ／２の波長の
ＳＡＷ、即ち２次高調波のＳＡＷを方向性をもたせて励
振させる電極構造とすることで、極端な微細加工工程を
必要しない量産性に優れた高周波用の方向性ＳＡＷトラ
ンスデユーサを提供するものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の弾性表面波トランデューサは、圧電性基板と、
この圧電性基板上に形成された略λｏ／４　（但し、λ
０は励振される弾性表面波の中心周波数の波長とする）
幅および略λｏ／２幅の電極指群の組み合せからなる第
１のくし歯状電極と、略λ０／２幅の電極指群からなり
、前記第１のくし歯状電極とかみ合うように前記圧電性
基板上に形成された第２のくし歯状電極とを備えた弾性
表面波トランスデユーサにおいて、前記第１のくし歯状
電極を、弾性表面波の入射する方向に沿って形成された
λｏ／４幅の電極指と、このλｏ／４幅の電極指からλ
ｏ／４の間隙幅をおいて形成されたλｏ／２幅の電極指
とを一組として各隣接する組間の間隙幅がλ０となるよ
うに配列構成し、前記第２のくし歯状電極を、略“λｏ
／２幅の電極指が前記第１のくし歯状電極の電極指の組
間に略λ０／４の間隙を設けて配列するように構成し、
かつ弾性表面波の伝搬方向へのくし歯状電極の電極端面
での音響反射が生ずるよう電極の膜厚が設定されている
ことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明は、電極周期λ′０に対してλＱｍλ′ｏ／２の
波長のＳＡＷ、即ち２次高調波のＳＡＷにおいて電気反
射ＲＥと音響反射Ｒ＾が互いに０°もしくは１８０＠の
位相関係になるような電極を形成することで、極端な微
細加工を必要としない量産性に優れた方向性５ＡＷ）ラ
ンスデューサが得られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する
。

第１図は実施例の電極構成を示す図で、同図において符
号２１はＳＡＷトランスデユーサである。

このＳＡＷトランスデユーサ２１は第１のくし歯状電極
２２と第２のくし歯状電極２３とがら構成されている。

第１のくし歯状電極２２は、略λ′ｏ／８（λ′０はＳ
ＡＷトランスデユーサの基本単位で、励振されるＳＡＷ
の波長λ０の約２倍の長さ）の幅の電極指２０１と、略
λ′ｏ／４の幅の電極指２０２の周期λ′０の繰り返し
構成を有し、さらにＳＡＷの入射する方向に沿ってλ′
ｏ／４の電極指２０２はλ′ｏ／８の電極指２０１がら
略λ′ｏ／８の間隙幅をおいて形成されている。また第
２の＜シ歯状電極２３は略λ′ｏ／４の幅の電極指２２
１の周期λ′０の繰り返し構成を有し、このλ′０／４
の電極指２２１が第１の＜シ園状電極２２のλ′ｏ／４
の電極指２０２からＳＡＷの入射方向に沿ってλ′ｏ／
８の間隙幅をおいて形成されている。

この実施例の５ＡＷ）ランスデューサに図中左方向から
λ０　（−λ’ｏ／２）の波長のＳＡＷが入射すると、
ＳＡＷは夫々のくし歯状電極のエツジにおける音響イン
ピーダンスの不整合により、図中１〜６の矢印で示すよ
うに反射する。

第１図（ｂ）は参照画ａ−ａ’を基準（０’　）として
音響および電気反射の位相を表わしたものである。

参照画ａ−ａ’　は電極指２２２の中心にとっである。

入射されたＳＡＷは、外部負荷Ｒ１およびＬに流れる電
流に変換され、この電流の一部が再びＳＡＷに変換され
たものがＳＡＷの電気反射ＲＥであるから、ＳＡＷに対
して電気反射Ｒεの位相は１８０°、音響反射全体の合
成ベクトルＲ＾は０″となり、両者は互いに打ち消し合
うことになり、ＳＡＷの反射は減少する（第１図（ｂ）
）。

また第１図（ａ）の電極でＳＡＷを励振する場合には、
図中左側に大部分のＳＡＷが伝搬することになる。

ここで、１２８°Ｙ　−Ｘ　ＬｉＮｂ０３基板において
電極指２０対（２０λ’ｏ）でＩ　Ｇ１１ｚのＳＡＷを
、約−３ｄＢの方向性で励振する場合を考える。この場
合電極端面での音響反射γ０は約３．５％必要である。

第２図に１２８°Ｙ　　ＸＬｉＮｂ０３基板に第１図（
ａ）に示す構造のアルミニウム電極を用いた場合の波長
λ０−λ′／２のＳＡＷに対する電極λ′０当りの音響
反射量のアルミニウム膜厚依存性を示した。同図から音
響反射γｏ＝３．５はアルミニウム膜厚をｈとすると、
ｈ／λ’　　ｏ　−０，０７５％に対応し、０．３０μ
ｍのアルミニウム膜厚を最小線幅０．９７μｍの電極指
を形成すれば良いことになる。

第３図は本発明の他の実施例を示す図で、同図に示す電
極構造において３１の領域は、第１図（ａ）で説明した
５ＡＷ）ランスデューサと同様な構造で、３２の領域は
第１図（ａ）の第１のくし歯状電極２２におけるλ′０
／８の電極指１２１とλ′ｏ／４の電極指２０２の間の
λ′ｏ／８の間隙を同種電極材料にて埋めた構造になっ
ている。３１の領域では第１図（ａ）で説明したように
、トランスデユーサは音響反射を生ずるか、３２の領域
では第１図（ｂ）中の音響反射ベクトル５と６が無くな
るため、トランスデユーサ−周期当りの音響反射は打ち
消し合い、音響反射は生じない。

本例は、５ＡＷ）ランスデューサ内部に音響反射の強度
を分布できることを示したもので、このような構成とす
ることで、トランスデユーサの反射特性を広帯域にする
ことができ、広帯域にＴＴＥを低減することが可能とな
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の弾性表面波トランデューサ
によれば、電極周期λ′０に対してλ〇−λ′０／２の
波長のＳＡＷ、即ち、２次高周波のＳＡＷを方向性をも
たせて励振させる電極を形成することにより、極端な微
細加工工程を必要とせずに高周波用の広帯域でＴＴＥの
少ない低損失フィルタを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例による弾性表面波トラン
スデユーサの構成と弾性表面波の位相を示す図、第２図
は実施例のトランスデユーサにおける構造の一周期当り
の音響反射のアルミニウム膜厚依存性を示す図、第３図
は本発明の他の実施例の弾性表面波トランデューサの構
成を示す図、第４図は従来の弾性表面波トランスデユー
サの構成と弾性表面波の位相を示す図、第５図は従来例
のトランスデユーサにおける構造の一周期当りの音響反
射のアルミニウム膜厚依存性を示す図。 ２１・・・・・・・・・ＳＡＷトランデューサ２２・・
・・・・・・・第１のくし歯状電極２３・・・・・・・
・・第２のくし歯状電極出願人　　　　　　株式会社　
東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− （ｂ） 第１図 Ｒ（λ０′当り） 第２図 ス１ 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電性基板と、 この圧電性基板上に形成された略λ＿０／４（但し、λ
   ＿０は励振される弾性表面波の中心周波数の波長とする
   ）幅および略λ＿０／２幅の電極指群の組み合せからな
   る第１のくし歯状電極と、 略λ＿０／２幅の電極指群からなり、前記第１のくし歯
   状電極とかみ合うように前記圧電性基板上に形成された
   第２のくし歯状電極とを備えた弾性表面波トランスデュ
   ーサにおいて、 前記第１のくし歯状電極を、弾性表面波の入射する方向
   に沿って形成されたλ＿０／４幅の電極指と、このλ＿
   ０／４幅の電極指からλ＿０／４の間隙幅をおいて形成
   されたλ＿０／２幅の電極指とを一組として各隣接する
   組間の間隙幅がλ＿０となるように配列構成し、 前記第２のくし歯状電極を、略λ＿０／２幅の電極指が
   前記第１のくし歯状電極の電極指の組間に略λ＿０／４
   の間隙を設けて配列するように構成し、かつ弾性表面波
   の伝搬方向へのくし歯状電極の電極端面での音響反射が
   生ずるよう電極の膜厚を形成したことを特徴とする弾性
   表面波トランデューサ。
2. （２）請求項１記載の弾性表面波トランスデューサ中で
   特徴付けられる第１のタイプの電極指対と、波長路λ＿
   ０の第１のくし歯状電極と、 この第１のくし歯状電極とかみ合うよう弾性表面波の入
   射する方向に沿って前記第１のくし歯状電極から略λ＿
   ０／４の間隙をおいて略λ＿０／２の幅の電極指からな
   る第２のくし歯状電極が配置されるよう構成され、波長
   ２λ＿０で前記くし歯状電極の電極端面での音響反射が
   相殺され音響反射の生じない第２のタイプの電極指対と
   を組み合せて構成したことを特徴とする弾性表面波トラ
   ンスデューサ。