JPH05121996A - 弾性表面波フイルタ - Google Patents

弾性表面波フイルタ

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JPH05121996A
JPH05121996A JP28470791A JP28470791A JPH05121996A JP H05121996 A JPH05121996 A JP H05121996A JP 28470791 A JP28470791 A JP 28470791A JP 28470791 A JP28470791 A JP 28470791A JP H05121996 A JPH05121996 A JP H05121996A
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JP
Japan
Prior art keywords
idts
surface acoustic
acoustic wave
input
wave filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP28470791A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Omura
正志 大村
Shusuke Abe
秀典 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining Co Ltd
Nikko Kyodo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Mining Co Ltd, Nikko Kyodo Co Ltd filed Critical Nippon Mining Co Ltd
Priority to JP28470791A priority Critical patent/JPH05121996A/ja
Publication of JPH05121996A publication Critical patent/JPH05121996A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】1GHz以上の高周波帯において低損失で広帯
域な弾性表面波フィルタを提供する。 【構成】LiTaO3 基板10と、リーキ波の伝搬方向
に沿ってLiTaO3 基板10上に配置された一対の反
射器26、27;36、37と、一対反射器26、2
7;36、37間に配置されそれぞれが並列接続された
複数の入力用IDT21、22、23;31、32と、
入力用IDT間に配置され並列接続された出力用IDT
24、25;33、34、35とを含み、入力用IDT
21、22、23;31、32及び出力用IDT24、
25;33、34、35はそれぞれ5〜30対の電極指
を有し、電極指の規格化膜厚は2%以上であるように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波フィルタ、特
に1GHz以上の高い周波数において低損失で広帯域な
弾性表面波フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】移動体通信分野においては加入者の増加
に対処するために準マイクロ波帯を利用したシステムが
検討されており、広帯域で低損失なフィルタが求められ
ている。弾性表面波を利用した弾性表面波フィルタは小
型、軽量、高性能という特性を有し、種々の弾性表面波
フィルタが実用化されている。しかしながら、1GHz
以上の準マイクロ波帯で広帯域かつ低損失なものは実用
化されておらず、開発が期待されている。
【0003】広帯域で低損失な弾性表面波フィルタを実
現するために従来から様々な方法が提案されている。広
帯域が得られるが挿入損失の大きいトランスパーサル型
フィルタの低損失化をはかる構造としてIIDTが提案
されている。このIIDT(Interdigitat
ed Interdigital Transduce
rs)は(N+1)個の入力用IDTとN個の出力用I
DT(ただし、N≧2)を交互に配置したものである。
交互に配置することによりIIDTの挿入損失はlog
(N+1)/N[dB]となり、入力用IDT及び出力
用IDTの数を増やすことにより低損失な弾性表面波フ
ィルタを得ようとするものである。
【0004】また、2ポート型弾性表面波共振子をフィ
ルタとして利用することが提案されている。このような
共振子型フィルタは、一対の反射器間に入出力用IDT
を配置することにより、低損失な弾性表面波フィルタを
実現している。しかし、この構造では一般に広帯域化は
困難である。一方、速い音速の弾性表面波としてリーキ
ー波が注目されている。特に36°回転Y板−X伝搬の
LiTaO3 基板では、伝搬損失のほとんどないリーキ
ー波が得られ、しかも温度特性も比較的よいので、高い
周波数での弾性表面波素子への利用が注目されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造による弾性表面波フィルタでは、周波数が1GHz
以上の高周波になると、広帯域化できずまたは挿入損失
が増大するという問題があった。広帯域化のためには、
弾性表面波の反射率の影響を小さくするために電極指の
膜厚を薄くする必要がある。こうすると各電極指の電極
抵抗が大きくなり、弾性表面波フィルタの挿入損失が大
きくなる。このため、挿入損失を下げるためには電極指
の膜厚を厚くして電極抵抗を下げる必要がある。しか
し、電極指の膜厚を厚くすると電極指における反射率が
大きくなり、広帯域化が困難になる。このように1GH
z以上の高周波帯において低損失で広帯域な弾性表面波
フィルタの実現は困難であった。
【0006】本発明の目的は1GHz以上の高周波帯に
おいて低損失で広帯域な弾性表面波フィルタを提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、LiTaO
3 基板と、リーキー波の伝搬方向に沿って前記LiTa
3 基板上に配置された一対の反射器と、前記一対の反
射器間に配置されそれぞれが並列接続された複数の入力
用IDTと、前記複数の入力用IDT間に配置され並列
接続された出力用IDTとを含み、前記入力用IDT及
び前記出力用IDTはそれぞれ5〜30対の電極指を有
し、前記電極指の規格化膜厚は2%以上であることを特
徴とする弾性表面波フィルタによって達成される。
【0008】なお、36°回転Y板LiTaO3 基板を
用いて、リーキー波をX方向に伝搬させることが望まし
く、基板のカット面及び伝搬方向は±5°程度ずれてい
てもよい。また、IDT及び反射器の電極指構造を同一
間隔とすることが望ましい。
【0009】
【作用】本発明によれば低損失の弾性表面波フィルタを
実現できる。一般に、弾性表面波フィルタの損失の原因
として、伝搬損失、電極指の抵抗による損失、変換され
ない弾性表面波エネルギによる損失、バルク変換損失、
等が考えられる。
【0010】伝搬損失を小さくするためには、弾性表面
波の伝搬距離を短かくすればよい。本発明では、5〜3
0対と比較的少ない対数の入力用IDTと出力用IDT
を交互に配置することにより、入力用IDTからの弾性
表面波が隣接する出力用IDTに受信されるので、弾性
表面波の伝搬距離を短くして伝搬損失を小さくしてい
る。
【0011】電極指の抵抗を小さくするには、本発明で
は、電極指の規格化膜厚を2%以上に増やして電極指の
抵抗を小さくして挿入損失を低減している。変換されな
い弾性表面波エネルギーを少なくすれば挿入損失を小さ
くすることができる。本発明では、複数の入力用IDT
と複数の出力用IDTを交互に配置し、入力用IDTと
出力用IDTの外側に一対の反射器を設けることによ
り、入力用IDTにより両側に発生した弾性表面波エネ
ルギの全てを出力用IDTにより電気的エネルギーに変
換することにより挿入損失を小さくしている。
【0012】また、入力用IDTと出力用IDTの外側
に一対の反射器を設けることにより、弾性表面波エネル
ギーの漏れがほとんどなく基板端面からの反射をほとん
ど無視できるので、吸音剤を塗布する等の工夫をするこ
となく帯域内におけるリップルを低減することができ
る。加えてバルク変換損失の発生原因として、IDT及
び反射器の電極形状の不連続性によるものが知られてい
る。本発明の弾性表面波フィルタではIDT及び反射器
の電極形状を同じ周期とすることにより、電極形状の不
連続性によるバルク変換損失を低減することができる。
【0013】また、本発明によれば広い帯域幅の弾性表
面波フィルタを実現できる。図1に、同じ対数の3つの
入力用IDTと2つの出力用IDTを交互に配置し、電
極が100本の一対の反射器により挟んで構成した弾性
表面波フィルタのシミュレーション結果を示す。圧電基
板として36°回転Y板−X伝搬LiTaO 3 基板を用
い、電極材料としてアルミニウムを用い、電極指の規格
化膜厚(h/λ)を0.5%から10%に変化させた場
合の比帯域幅(3dBダウンの幅)をシミュレーション
により求めた。横軸は入力用IDT及び出力用IDTの
対数であり、縦軸は比帯域幅である。
【0014】図1のシミュレーション結果から、電極指
の規格化膜厚(h/λ)が厚くなると、比帯域幅のピー
クが大きくなると共に全体として対数が低い方にシフト
する傾向にあることがわかる。比帯域幅を約1%以上と
するためには、図1から明らかなように、入力用IDT
及び出力用IDTをそれぞれ5〜30対の電極指とし、
電極指の規格化膜厚(h/λ)を2%以上とすることが
必要となる。
【0015】
【実施例】本発明の第1の実施例による弾性表面波フィ
ルタを図2を用いて説明する。36°回転Y板−X伝搬
のLiTaO3 基板10上に、5つのIDTと一対の反
射器により構成された2つの電極構造列20、30がX
方向に弾性表面波が伝搬するように形成されている。
【0016】電極構造列20では、3つの入力用IDT
21、22、23と2つの出力用IDT24、25が交
互に配置され、これら入力用IDT21、22、23と
出力用IDT24、25が一対の反射器26、27によ
り挟まれている。3つの入力用IDT21、22、23
は並列接続され、2つの出力用IDT24、25も並列
接続されている。
【0017】各IDT21〜25は15.5対の電極指
(15本と16本の電極指が組合されている)により構
成され、反射器26、27は100本の電極により構成
されている。IDT21〜25の電極指及び反射器2
6、27の電極はアルミニウムにより作られ、規格化膜
厚が5%で、開口長は入出力インピーダンスにより決め
られる所定長である。IDT21〜25及び反射器2
6、27は同一の周期構造であり、IDTとIDT間及
び反射器とIDT間も同じ周期で形成され、電極構造列
20全体として同一の周期構造をしている。
【0018】電極構造列30では、2つの入力用IDT
31、32と3つの出力用IDT33、34、35が交
互に配置され、これら入力用IDT31、32と出力用
IDT33、34、35が一対の反射器36、37によ
り挟まれている。2つの入力用IDT31、32は並列
接続され、3つの出力用IDT33、34、35も並列
接続されている。
【0019】各IDT31〜35は15.5対の電極指
により構成され、反射器36、37は100本の電極に
より構成されている。IDT31〜35の電極指及び反
射器36、37の電極はアルミニウムにより作られ、規
格化膜厚が5%で、開口長は25λである。終端インピ
ーダンスは50Ωである。IDT31〜35及び反射器
36、37は同一の周期構造であり、IDTとIDT間
及び反射器とIDT間も同じ周期で形成され、電極構造
列30全体として同一の周期構造である。
【0020】各電極構造列20、30単独でも弾性表面
波フィルタを構成することが可能であるが、本実施例で
は2つの電極構造列20と30を縦続接続して全体とし
て帯域外減衰量の大きい弾性表面波フィルタを実現して
いる。すなわち、電極構造列20の出力用IDT24、
25と電極構造列30の入力用IDT31、32を接続
用IDTとして互いに接続することにより、電極構造列
20と電極構造列30を縦続接続している。入力用ID
T21、22、23が全体の弾性表面波フィルタの入力
用IDTとして機能し、出力用IDT33、34、35
が全体の弾性表面波フィルタの出力用IDTとして機能
する。
【0021】本実施例によれば、図1のシミュレーショ
ン結果から明らかなように、2%以上の比帯域幅を有す
る広帯域で低損失な弾性表面波フィルタを実現できる。
本発明の第2の実施例による弾性表面波フィルタを図3
を用いて説明する。図2に示す弾性表面波フィルタと同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0022】本実施例の弾性表面波フィルタは各電極構
造列20、30のIDTを7つに増やした点に特徴があ
る。すなわち、電極構造列20では、3つの入力用ID
T21、22、23と4つの出力用IDT28、24、
25、29が交互に配置され、これら入力用IDT2
1、22、23と出力用IDT28、24、25、29
が一対の反射器26、27により挟まれている。3つの
入力用IDT21、22、23は並列接続され、4つの
出力用IDT28、24、25、29も並列接続されて
いる。
【0023】電極構造列30では、4つの入力用IDT
38、34、35、39と3つの出力用IDT31、3
2、33が交互に配置され、これら入力用IDT38、
34、35、39と出力用IDT31、32、33が一
対の反射器36、37により挟まれている。4つの入力
用IDT38、34、35、39は並列接続され、3つ
の出力用IDT31、32、33も並列接続されてい
る。
【0024】また、電極構造列20の出力用IDT2
8、24、25,29と電極構造列30の入力用IDT
38、34、35,39を接続用IDTとして互いに接
続することにより、電極構造列20と電極構造列30を
縦続接続している。本実施例によっても、第1の実施例
と同様に、2%以上の比帯域幅を有する広帯域で低損失
な弾性表面波フィルタを実現できる。
【0025】本発明の第3の実施例による弾性表面波フ
ィルタを図4を用いて説明する。図2及び図3に示す弾
性表面波フィルタと同一の構成要素には同一の符号を付
して説明を省略する。本実施例の弾性表面波フィルタ
は、IDT数の異なる図2の電極構造列20と図3の電
極構造列30を組み合わせた点に特徴がある。
【0026】すなわち、電極構造列20では、3つの入
力用IDT21、22、23と2つの出力用IDT2
4、25が交互に配置され、これら入力用IDT21、
22、23と出力用IDT24、25が一対の反射器2
6、27により挟まれている。一方、電極構造列30で
は、4つの入力用IDT38、34、35、39と3つ
の出力用IDT31、32、33が交互に配置され、こ
れら入力用IDT38、34、35、39と出力用ID
T31、32、33が一対の反射器36、37により挟
まれている。
【0027】電極構造列20の出力用IDT24、25
と電極構造列30の入力用IDT38、34、35、3
9とを接続用IDTとして互いに接続することにより、
電極構造列20と電極構造列30を縦続接続している。
本実施例によっても、第1の実施例と同様に、2%以上
の比帯域幅を有する広帯域で低損失な弾性表面波フィル
タを実現できる。
【0028】本発明は上記実施例に限らず種々の変形が
可能である。例えば、入力用IDT及び出力用IDTの
数は2つ以上であれば上記実施例より多くても少なくて
もよい。また、縦続接続する電極構造列の段数は3段以
上でもよい。
【0029】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、LiTa
3 基板上に、リーキ波の伝搬方向に沿ってLiTaO
3 基板上に配置された一対の反射器と、一対の反射器間
に配置されそれぞれが並列接続された複数の入力用ID
Tと、複数の入力用IDT間に配置され並列接続された
複数の出力用IDTとを含み、入力用IDT及び出力用
IDTはそれぞれ5〜30対の電極指を有し、電極指の
規格化膜厚は2%以上であるので、1GHz以上の高周
波帯において低損失で広帯域な弾性表面波フィルタを実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による弾性表面波フィルタにおける電極
の規格化膜厚を変化させた場合のIDT対数と比帯域幅
の関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図2】本発明の第1の実施例による弾性表面波フィル
タを示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例による弾性表面波フィル
タを示す図である。
【図4】本発明の第3の実施例による弾性表面波フィル
タを示す図である。
【符号の説明】
10…36°回転Y板−X伝搬LiTaO3 基板 20…電極構造列 21、22、23…入力用IDT 28、24、25、29…出力用IDT(接続用ID
T) 26、27…反射器 30…電極構造列 38、34、35、39…入力用IDT(接続用ID
T) 31、32、33…出力用IDT 36、37…反射器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LiTaO3 基板と、リーキー波の伝搬
    方向に沿って前記LiTaO3 基板上に配置された一対
    の反射器と、前記一対の反射器間に配置されそれぞれが
    並列接続された複数の入力用IDTと、前記複数の入力
    用IDT間に配置され並列接続された出力用IDTとを
    含み、前記入力用IDT及び前記出力用IDTはそれぞ
    れ5〜30対の電極指を有し、前記電極指の規格化膜厚
    は約2%以上であることを特徴とする弾性表面波フィル
    タ。
JP28470791A 1991-10-30 1991-10-30 弾性表面波フイルタ Pending JPH05121996A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6037847A (en) * 1995-10-13 2000-03-14 Fujitsu Limited Surface acoustic wave device using a leaky surface acoustic wave with an optimized cut angle of a piezoelectric substrate
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