JPH07162261A

JPH07162261A - 多重電極型弾性表面波フィルタ

Info

Publication number: JPH07162261A
Application number: JP30919193A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Tanaka; 敏晴田中; Kuniyuki Matsui; 邦行松井; Kosuke Takeuchi; 孝介竹内; Hirosuke Takahashi; 裕輔高橋; Isao Kiyose; 功清瀬; Kenichi Shibata; 賢一柴田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、フィルタ特性が帯域外抑圧度が十
分とするとともに、帯域内のリップルを小さなものとす
る多重電極弾性表面波フィルタを提供する。【構成】多重電極型弾性表面波フィルタに於いて、そ
の電極にアポダイズ法による重み付けが施されてなる電
極の、櫛の最大本数を５０乃至１３０本の範囲としたこ
とを特徴としたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波を利用する
多重電極型弾性表面波フィルタの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波フィルタは、ＶＨＦ帯からＵ
ＨＦ帯までの帯域において、小型化・軽量化に優れた特
性を有するデバイスとして利用され、とりわけ携帯用自
動車電話装置あっては、装置全体の小型化、低消費電力
化等の要望が大きいことから、積極的にこの弾性表面波
フィルタの導入が図られている。

【０００３】このフィルタの構成に関しては多種提案さ
れているものの、外部回路との調整が比較的容易である
という特徴から、多電極構成からなる電極が精力的に研
究され、とりわけその中でも伝搬特性等が良好な電極構
造として対数重み付けを施したものが提案されている。
斯る構造に関しては、例えば弾性表面波素子技術第１５
０委員会第２８回研究会資料等で詳しく述べられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、この種の多
電極構成にあっても、フィルタ特性の内、帯域外抑圧度
に関しては未だ十分でなく、更にその抑圧度を増すフィ
ルタの開発が望まれている。

【０００５】本願発明は、上記課題に鑑み、十分な帯域
外抑圧度を備えると共に、帯域内リップルの小さな重み
付け法を提案することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明の特徴とすると
ころは、櫛型送信電極と櫛型受信電極とを、交互に弾性
表面波伝搬方向に並設し、上記両電極の少なくとも一方
の電極がアポダイズ法による重み付けが施された多重電
極型弾性表面波フィルタに於いて、そのアポダイズ法に
よる重み付けが施された上記電極の、櫛の最大本数が、
５０乃至１３０本の範囲にしたことにあり、また、上記
櫛型送信電極と上記櫛型受信電極の間隔Ｌと、圧電体基
板の上記主面を伝搬する弾性表面波の波長λとの関係
が、Ｌ＝（０．５ｎ＋α）・λ 但し、ｎは、０以上の整数 α＝０．２６〜０．５としたことにある。

【０００７】

【作用】本願発明は、アポダイズ法による重み付けが施
された上記電極の、櫛の最大本数が、５０乃至１３０本
の範囲とすることで、十分な帯域外抑圧度を備えること
が可能にすると共に、帯域内のリップルを小さなものと
することができる。

【０００８】また、櫛型送信電極と櫛型受信電極との間
隔と、弾性表面波の波長とを一定の関係を保つようにす
ることでも、十分な帯域外抑圧度を備えさせることが可
能になると共に、帯域内のリップルを小さなものとする
ことができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本願発明の一実施例である多重電極
型弾性表面波フィルタの電極構造を示す図であり、この
フィルタを構成する各電極毎の結線については模式的に
描いる。図中の(1)はLiTaO₃やLiNbO₃等から成る圧電基
板、(2)は圧電基板(1)の一主面上に設けられた２つの櫛
型受信電極で、それらは相互に並列接続されている。
(3)は３つの櫛型送信電極で受信側と同様に相互に並列
接続されており、その櫛型受信電極(2)と櫛型送信電極
(3)とは、弾性表面波伝搬方向に交互に並設されてい
る。そしてまたこれら電極の、これを構成する電極本数
を変化させることで対数重み付けを施している。(4)は
両電極の弾性表面波伝搬方向の両端に配置された反射器
である。

【００１０】本実施例では、受信電極(2)に重み付け関
数による、重み付けが施されている。具体的には、櫛型
受信電極(2)を構成する櫛の１本（以下、電極指とい
う）毎の長さに変化をつけることで重み付けがなされる
こととなるが、これら電極指を眺めたならば、該電極内
の相互に隣接することとなる各電極指の先端を辿ると、
緩やかな包絡線が描かれているように見える(図中の破
線が包絡線(5)である)。

【００１１】このような包絡線の形状は、そもそも上記
重み付け関数を逆フーリエ変換することによって得られ
るもので、斯る変換によって得られた情報を電極指の形
状（長さ）という形で具体化する。

【００１２】図２は、この様な櫛型受信電極の、重み付
け関数の逆フーリエ関数によって得られたフィルタ特性
の１つである、周波数と減衰量との関係を示したもので
ある。同図は横軸をフィルタの周波数とし、縦軸を入力
信号に対する減衰量としているが、これによって得られ
た包絡線ａ，ｂの形状そのものが、例えば上記受信電極
の１つを構成する、ＩＮ側(a)の電極とアース側の電極
(b)とのそれぞれから延びた電極指の先端を隣接間で辿
った場合に描かれる包絡線の形状に対応することとな
る。

【００１３】然し乍ら、この逆フーリエ関数はそもそも
無限長関数であることから、長さが有限な電極に応用し
ようとすると、不可避的に誤差が含まれてしまうことと
なってしまう。本願発明は、斯るパターニングのための
逆フーリエ変換するに際して、非線形計画法を用いるこ
とによって、最適な時間長をシュミレーションした。こ
の非線形計画法に関しては、例えば信学技報ＵＳ７８−
４１(pp37〜44)、「弾性波素子技術ハンドブック」（日
本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会編，pp212
〜213)に詳細に記載されている。尚、本シミュレーショ
ンで使用した等価回路は周知のスミスの等価回路であ
る。

【００１４】図３は、重み付けを施した電極の櫛の本数
が１４１本とした場合のフィルタ特性のシミュレーショ
ン結果であり、同様に図４乃至図６にそれぞれの電極の
櫛の本数を、１２９本、５１本、４１本とした場合の特
性を示している。尚、各本数の電極を使用した場合の電
極の櫛の本数を表１に示している。

【００１５】

【表１】

【００１６】なお、同表に示したフィルタの多重電極構
造は中心から左右対称の構造のものを使用したことか
ら、中心から一方の端部に至るまでの電極の櫛の本数を
示しており、更には上記表中の下線を施した電極につい
てのみ重み付けを施している。

【００１７】図３乃至図６の結果によれば、図３に示す
ような電極の櫛の本数を１４０本以上とすると、この電
極自体によって生じる弾性表面波の反射により、帯域内
のリップルが大きくなってしまうことが分かる。その一
方、電極本数が４０本以下（図６）に少なくすると、ア
ポダイズ法による重み付けの効果が充分反映されないこ
ととなり、帯域外抑圧度が悪化してしまう。

【００１８】具体的には、図３の（ア）で示した低周波
側には大きな落ち込みが見られるのに対して、図４にお
ける（イ）にはそのような落ち込みが見られない。一
方、リップルについては、図３における（ウ）の領域で
は大きなリップル（約１０ｄＢ）が見られるのに対し
て、図４にあっては、約５ｄＢと小さくなっていること
が分かる。因みに、ＡＭＰＳ方式にあっては、その仕様
として、帯域幅２５ｄＢ、リップル５ｄＢ以内であるこ
とから、本願発明に含まれる図４の場合にあっては、こ
の仕様を満たすこととなる。

【００１９】従って、アポダイズ法による重み付けの効
果を充分に反映させるためには、電極を構成する櫛の本
数を５０乃至１３０本とすることが好適であることが分
かる。

【００２０】因みに、図７は表１に示した条件で行った
上記シミュレーションの結果(a)と実際に斯る条件で製
作した弾性表面波フィルタの特性図(b)で、同図から分
かるように、そのシミュレーション結果と実際のフィル
タ特性がよく一致している。

【００２１】次に、櫛型受信電極と櫛型送信電極との距
離をＬとし、弾性表面波の波長をλとした場合に、数１
の関係を満たす条件下でのαをパラメータとしてシミュ
レーションを行った。

【００２２】

【数１】

【００２３】なお、斯る関係を採用したのは、多電極構
成のフィルタはそもそも透過波や反射波による遅れ波を
受信してしまう構造であることから、この遅れ波による
通過特性の形状に与える影響が大きい。そこで、遅れ波
の主応答波に対する位相関係を逆位相にしてやれば、平
坦度の良い通過帯域が得られると考えたことから、上記
関係を用いている。

【００２４】図８乃至図１１は、斯るシミュレーション
の結果をフィルタ特性で示したものである。これらは、
αをそれぞれ0.25,0.26,0.5,0.51とした場合であり、こ
れら図より分かるように、αが0.25以下とした場合にあ
っては、帯域内近傍における低周波側のリップルが増加
してしまうのに対して、αを0.51以上とした場合にあっ
ては、帯域内近傍における高周波側のリップルが増加し
てしまう。

【００２５】具体的に、これらシュミレーションの結果
を比較すると、図８では図中の（ア）に示す部分に特性
の落ち込みが見られるのに対して、図９にあってはその
ような落ち込みがなく（イ）、伝搬特性が平坦化してい
ることが分かる。図１０においてもその平坦化の程度は
同様である。

【００２６】一方、図１１では、伝搬領域における頂上
部（ウ）は狭くなっており、とりわけ高周波側での落ち
込みが顕著となっていることが分かる。

【００２７】従って、αを0.26乃至0.5とすることで、
フィルタ特性を良好なものとすることができる。なお、
本シミュレーションにおいて使用した電極の電極の櫛の
数を表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】同表においても、下線に示された電極が、
重み付け関数が施された電極であり、中心から一端部ま
での電極の櫛の本数を示していることは、表１と同様で
ある。なお、斯る条件での電極の櫛の本数は、その最大
本数を５０乃至１３０本とするかぎり、いずれも同様の
傾向を示すことを確認している。

【００３０】

【発明の効果】本願発明は、アポダイズ法による重み付
けが施された上記電極の櫛の最大本数が、５０乃至１３
０本の範囲とすることで、十分な帯域外抑圧度を備える
ことが可能となると共に、帯域内のリップルを小さなも
のとすることができる。

【００３１】また、櫛型送信電極と櫛型受信電極との間
隔と、弾性表面波の波長とを一定の関係を保つようにす
ることでも、十分な帯域外抑圧度を備えることが可能と
なると共に、帯域内のリップルを小さなものとすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多重電極側弾性表面波フィルタの電極
構造を示す模式図である。

【図２】櫛型受信電極に施された重み付け関数によるフ
ィルタ特性を示す特性図である。

【図３】電極の本数を１４１本とした場合のフィルタ特
性を示す特性図である。

【図４】電極の本数を１２９本とした場合のフィルタ特
性を示す特性図である。

【図５】電極の本数を５１本とした場合のフィルタ特性
を示す特性図である。

【図６】電極の本数を４１本とした場合のフィルタ特性
を示す特性図である。

【図７】シミュレーションのよる特性図(a)及び実際に
製作した表面波フィルタ特性図(b)である。

【図８】αを０．２５とした場合のフィルタ特性を示す
特性図である。

【図９】αを０．２６とした場合のフィルタ特性を示す
特性図である。

【図１０】αを０．５とした場合のフィルタ特性を示す
特性図である。

【図１１】αを０．５１とした場合のフィルタ特性を示
す特性図である。

【符号の説明】

（１）…圧電基板（２）…櫛型
受信電極（３）…櫛型送信電極（４）…反射
器（５）…包絡線

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【手続補正書】

【提出日】平成６年２月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】このような包絡線の形状は、そもそも上記
重み付け関数をフーリエ変換することによって得られる
もので、斯る変換によって得られた情報を電極指の形状
（長さ）という形で具現化する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】然し乍ら、このフーリエ関数はそもそも無
限長関数であることから、長さが有限な電極に応用しよ
うとすると、不可避的に誤差が含まれてしまうこととな
ってしまう。本願発明は、斯るパターニングのためのフ
ーリエ変換するに際して、非線形計画法を用いることに
よって、最適な時間長をシミュレーションした。この非
線形計画法に関しては、例えば信学技報ＵＳ７８−４１
(pp37〜44)、「弾性波素子技術ハンドブック」（日本学
術振興会弾性波素子技術第１５０委員会編、pp212〜21
3)に詳細に記載されている。尚、本シミュレーションで
使用した等価回路は周知のスミスの等価回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋裕輔大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者清瀬功大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者柴田賢一大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電体基板の一主面上に、相互に弾性表
面波を送受する２以上の櫛型送信電極と１以上の櫛型受
信電極とを、交互に弾性表面波伝搬方向に並設し、上記
両電極の少なくとも一方の電極がアポダイズ法による重
み付けが施されている多重電極型弾性表面波フィルタに
於いて、アポダイズ法による重み付けが施された上記電極の、櫛
の最大本数が、５０乃至１３０本の範囲にあることを特
徴とする多重電極型弾性表面波フィルタ。
【請求項２】上記櫛型送信電極と上記櫛型受信電極の
間隔Ｌと、圧電体基板の上記主面を伝搬する弾性表面波
の波長λとの関係が、Ｌ＝（０．５ｎ＋α）・λ 但し、ｎは、０以上の整数 α＝０．２６〜０．５であることを特徴とする請求項１記載の多重電極型弾性
表面波フィルタ。