JPH0323699Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 考案の技術分野 本考案は、メカニカルフイルタの構造に係り、
とくに恒弾性金属板における縦モード振動節点を
挟んで第１の結合子と対称位置および縦モード振
動節点位置の少なくとも一方を別の結合子で追加
連結したメカニカルフイルタに関するものであ
る。

(b) 技術の背景 メカニカルフイルタは、これまで搬送無線装置
等において、周波数選択用デバイスとして広く利
用され、装置の小型化、経済化、高性能化に大き
く寄与している。ところが近年半導体技術の向
上、搬送無線装置のデイジタル化に伴い、装置の
小型化、経済化の傾向が急がれている。したがつ
て、装置に使用される部品も例外ではなく一層の
小型化、経済化が要求されるとともに、高性能化
も要求され、とくにメカニカルフイルタについて
は、スプリアスレスポンスを抑圧してフイルタ特
性の良好なメカニカルフイルタが強く要望されて
いる。

(c) 従来技術の問題点 第１図は、従来のメカニカルフイルタを説明す
るための正面斜視図で、１は変換子、２は第１の
結合子、１１は圧電素子、１２および１３は恒弾
性金属板、１４および１５は電極端子兼支持子で
ある。

変換子１は厚み方向に残留分極を有する横効果
利用の矩形状の圧電セラミツク等からなる縦振動
モードの圧電素子１１と、該圧電素子１１と同一
幅で長さの短い恒弾性金属板１２および１３を、
前記圧電素子１１の厚さ方向対向面の両面に接合
して構成される。厚さ方向に残留分極を有する矩
形状圧電素子セラミツクに対し、リード線を介し
厚み方向に電界を印加した場合、その圧電素子の
長さ方向に伸縮する振動子を横効果振動子と呼称
し、長さ方向に伸縮する振動モードを縦振動モー
ドと呼称する。更に変換子というのは電気信号を
機械的振動（上記例では縦振動）に変換したり、
逆に機械的振動を電気的信号に変換する振動子を
表す。

上述のように構成された変換子１を複数個（図
面では２個）所定の間隔で並行に隣接配列して、
それぞれの変換子１の一方の面の恒弾性金属板１
２の所定位置（縦モード振動節点から外れた位
置）を第１の結合子２で相互に一体的に接続して
いる。ここで縦モードの振動の節点（振幅最小
点；Nodal Point）とは通常圧電素子１１の長手
方向の中央部に相当する。そして前記恒弾性金属
板１２及び１３の面上における前記第１の結合子
２の接続側と反対側の片面中央部に、それぞれ電
極端子兼支持子、１４及び１５を前記恒弾性金属
板１２及び１３と一体化して導出されている。従
つて、第１の結合子２は恒弾性金属板１２のみに
結合された構造を示している。このように縦振動
モード変換子を利用したメカニカルフイルタのフ
イルタ特性は第１の結合子２の幅、長さ、個数及
び接続位置により任意に選ばれる。ところが、該
メカニカルフイルタは第１の結合子２と恒弾性金
属板１２とが一体化形成され、また電極端子が支
持子と兼用、かつ一体化形成されているため、構
造的に信頼性が高く、且つ製造も容易である等の
利点がある。しかし反面第１図に示す構成では、
変換子１の屈曲振動に起因するスプリアスレスポ
ンスがフイルタ特性に悪影響をもたらすという問
題点があつた。

前記屈曲振動とは矩形状の横効果圧電素子の長
さ方向の直線が波状に振動する現象であつて、縦
振動モード変換子の節点は屈曲振動の腹点（振幅
最大点；Antinode Point）に一致する。

(d) 考案の目的 本考案は、上記従来の問題点に鑑み、スプリア
スレスポンスを抑圧してフイルタ特性を向上する
ために、恒弾性金属板における縦振動モードの振
動節点を挟んで第１の結合子と対称となる位置及
び前記振動節点位置の少なくとも一方に別の結合
子を追加連結したメカニカルフイルタを提供する
ことを目的とするものである。

(e) 考案の構成 前述の目的を達成するために本考案は、所定方
向に残留分極を有する圧電素子と、該圧電素子の
上面ならびに下面に接合された恒弾性金属板とを
有する変換子を複数並行に隣接配列し、該各変換
子の一方の面の恒弾性金属板の振動節点から外れ
た位置を第１の結合子で相互に接続してなるメカ
ニカルフイルタにおいて、前記両変換子の恒弾性
金属板間における前記振動節点位置および該振動
節点を挟んで前記第１の結合子と対称となる位置
の少なくとも一方を別の結合子で更に連結したこ
とによつて達成される。

(f) 考案の実施例 以下本考案の実施例を図面によつて詳述する。
なお、構成、動作の説明を理解し易くするために
全図を通じて同一部分には同一符号を付してその
重複説明を省略する。

第２図は、本考案の第１の実施例を説明するた
めの正面斜視図である。図において、この考案の
メカニカルフイルタは第１図と同様に圧電素子１
１、恒弾性金属板１２，１３、電極端子兼支持子
１４，１５、ならびに第１の結合子２を備えてい
るが、前記恒弾性金属板１２に第２の結合子３を
追加連結した点に特徴を有する。この第２の結合
子３は恒弾性金属板１２における前記縦モード振
動節点位置（即ち、恒弾性金属板１２の長さ方向
の中央位置）に隣接配列された恒弾性金属板相互
間を連結するもので、前述のようにこの節点は縦
モード振動の振幅が零の位置となるため、第２の
結合子３は振動エネルギーを伝達せず、単に両恒
弾性金属板を機構的に補強する機能を有する。こ
のように節点に設けられた第２の結合子３を以下
支持線３と呼称する。

本考案の変換子１は本来縦モードで振動するよ
うに設計されているが、同時にスプリアスモード
として屈曲振動モードを発生する要素を持つてい
る。但し、縦モードに比べ屈曲振動モードは周波
数的に低いところに発生する。この屈曲振動モー
ドレスポンス発生の原因は、大別して２点ある。

その第１の原因は、本考案の変換子１は圧電素
子１１の表裏両面に恒弾性金属板１２，１３を接
合し、且つ恒弾性金属板１２側のみに第１の結合
子２が連結された構成となつているため、この表
裏２個の恒弾性金属板の質量が異なつており、恒
弾性金属板１２の方が第１の結合子２の半分の質
量分（他の半分は連結された相手側の変換子の恒
弾性金属板の質量に付加）だけ重くなつている。
この状態で圧電素子１１が所定の周波数で伸縮し
た場合、変換子１は恰もバイメタルのように屈曲
モードで振動を行うことに拠る。なお、上記説明
は恒弾性金属板１２，１３が互いに質量の異なる
場合であるが、恒弾性金属板１２だけに注目して
も、真中から左右を見た場合、第１の結合子２の
存在する方が重くなつている事が分かる。即ち、
非対称の要素も屈曲振動モードを誘起する原因に
なる。

第２の原因は変換子の製造上の良否に起因す
る。即ち、恒弾性金属板１２と１３の製造寸法が
異なる場合（第１の結合子２は今考慮に入れな
い）や、恒弾性金属板１２と１３が表裏寸法的に
ずれて圧電素子１１に接合された場合は、前述し
た対称性が崩れて屈曲モード振動が誘起されるこ
とになる。

以上、屈曲モード振動発生の原因を述べたが、
第２図の構成によれば、支持線３はスプリアスで
ある屈曲振動モードの腹部（屈曲振動変位が最大
となる変換子１の長さ方向の中央部）に取りつけ
られ、更に支持線３は電極端子兼支持子１４をメ
カニカルフイルタ用外部機構に半田付け等にて固
着されるため、屈曲振動は抑圧される効果があ
る。換言すれば、屈曲モード振動の最大振幅の位
置に障害物を置くことにより振動の減衰を図る原
理を利用したものである。

第３図は、本考案の第２の実施例を説明するた
めの正面斜視図である。図において、この考案の
メカニカルフイルタは第２図と同様に圧電素子１
１、恒弾性金属板１２，１３、電極端子兼支持子
１４，１５、第１の結合子２、第２の結合子（支
持線）３を備えているが、前記恒弾性金属板１２
に第３の結合子４を追加連結した点に特徴を有す
る。この第３の結合子３は、隣接し合う恒弾性金
属板１２間における前記縦モード振動節点位置に
設けた前記支持線３を挟んで前記第１の結合子２
と対称となる位置に更に追加連結したものであ
る。この構成によつて、より一層スプリアスレス
ポンスの抑制効果を得るものである。

第４図は、本考案の第３の実施例を説明するた
めの正面斜視図である。図において、この考案の
メカニカルフイルタは第３図と同様に圧電素子１
１、恒弾性金属板１２，１３、電極端子兼支持子
１４，１５、第１の結合子２、第３の結合子４を
備えているが、第２の結合子（支持線）３だけが
欠落した点に特徴を有する。この構成は第１図の
従来例が上述のように恒弾性金属板１２の中央部
を基準に見た場合、左右アンバランスになつてい
るのを改善して均等化することにより屈曲モード
振動の発生を抑制したものである。

(g) 考案の効果 以上の説明から明らかなように本考案に係るメ
カニカルフイルタによれば、従来の結合子１個に
くらべてスプリアスレスポンスを抑制して、フイ
ルタ特性が向上し、伝送装置の品質向上に寄与す
るところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のメカニカルフイルタを説明す
るための正面斜視図、第２図は、本考案に係るメ
カニカルフイルタの第１の実施例を説明するため
の正面斜視図、第３図は、本考案に係るメカニカ
ルフイルタの第２の実施例を説明するための正面
斜視図、第４図は、本考案に係るメカニカルフイ
ルタの第３の実施例を説明するための正面斜視図
である。 図において、１は変換子、２は第１の結合子、
３は第２の結合子（支持線）、４は第３の結合子、
１１は圧電素子、１２及び１３は恒弾性金属板、
１４及び１５は電極端子兼支持子をそれぞれ示
す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 厚み方向に残留分極を有する横効果型の圧電素
   子と、該圧電素子の上面ならびに下面に接合され
   た恒弾性金属板とを有する縦振動モードの変換子
   を複数並行に隣接配列し、該各変換子の一方の面
   の恒弾性金属板の縦モード振動節点から外れた位
   置を第１の結合子で相互に接続してなるメカニカ
   ルフイルタにおいて、 前記隣接し合う恒弾性金属板間における前記縦
   モード振動節点位置および該振動節点を挟んで前
   記第１の結合子と対称となる位置の少なくとも一
   方を別の結合子で更に連結したことを特徴とする
   メカニカルフイルタ。