JPH09246907A - 弾性表面波フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性表面波フィルタ装置の挿入損失を改善す
るとともに広帯域に亘って平坦な周波数特性を得るよう
にする。 【解決手段】 一方向性変換器１４において開放型浮き
電極２０を使用する。このような開放型浮き電極２０で
はショートバーが存在しないため、この部分による弾性
表面波の反射が発生しない。したがって、弾性表面波の
反射が原因の周波数に対する減衰量の波形の頭部のリッ
プルが大きくなるおそれがなく、広帯域に亘って平坦な
周波数特性を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波フィルタ
装置、特にＣＤＭＡ通信方式に好適な弾性表面波フィル
タ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル通信システムの開発に伴い、種
々の通信方式が開発されている。通信にはＦＤＭＡ方式
及びＴＤＭＡ方式があり、周波数帯域又は時間帯域を分
割して各局に割り当てられる。これに対して、ＣＤＭＡ
方式は、周波数及び時間で重畳された信号を利用するこ
とにより多数のチャネル数を確保できるために高い有用
性を有し、その開発が強く要請されている。このＣＤＭ
Ａ方式に用いられる弾性表面波フィルタ装置については
特有なフィルタ特性が要求されており、その特性を要約
すると次の通りである。 （ａ）１０ｄＢ以下の挿入損失を満たすこと。 （ｂ）広い帯域に亘って歪みの小さい周波数特性を形成
できること。 （ｃ）３０ｄＢ以上のＴ．Ｔ．Ｅ(Triple Transit Ech
o) レベルを満たすこと。

【０００３】これらの要件を満たす弾性表面波フィルタ
装置としては、例えば特願平7-283492号に記載されてい
る。このような弾性表面波フィルタ装置は、図４に示す
ように電極指の幅がλ／１２の短絡型浮き電極を有する
一方向性変換器１と、アポタイズ法により重み付けをし
た双方向性変換器２を組み合わせたものである。このよ
うに、一方向性変換器１を用いることにより挿入損失を
小さくするとともにＴ．Ｔ．Ｅレベルについて大きな減
衰レベルを得るようにし、かつ、双方向性変換器２を用
いることにより広帯域に亘って歪みの小さい良好な周波
数特性を得るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな弾性表面波フィルタ装置では双方向性変換器を用い
るために、挿入損失の面については一方向性変換器のみ
を用いる場合に比べれば好ましいものではなく、したが
って挿入損失を一層改善することが要求される。挿入損
失を改善するためには、図５に示すように、線幅がλ／
１２の複数の電極指を有する正電極３及び負電極４と、
線幅がλ／１２の複数の短絡型の浮き電極５とを具える
一方向性変換器６を設け、短絡型の浮き電極５により弾
性表面波を反射させ、挿入損失を少なくすることが考え
られる。

【０００５】しかしながら、図５の弾性表面波フィルタ
装置では挿入損失は改善されるが、図６の周波数に対す
る減衰量の特性図に示すように周波数に対する減衰量の
波形の頭部のリップルが大きくなり、広帯域に亘って平
坦な周波数特性を得ることができない。したがってかか
る弾性表面波フィルタ装置を実用化することができな
い。

【０００６】本発明の目的は、挿入損失を一層改善する
とともに広帯域に亘って平坦な周波数特性を得ることが
できる弾性表面波フィルタ装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による弾性表面波
フィルタ装置は、圧電性基板と、この圧電性基板上に形
成した入力側変換器と、この入力側変換器で励振された
弾性表面波を変換する出力側変換器とを具える弾性表面
波フィルタ装置において、前記入力側変換器と出力側変
換器のうちのいずれか一方を、正規型電極構造の一方向
性変換器で構成し、他方を重み付けをした電極構造の一
方向性変換器で構成し、前記正規型電極構造の一方向性
変換器が、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合
に、λのピッチで周期的に形成した複数の電極指を有す
る正電極と、同様にλのピッチで周期的に形成した複数
の電極指を有し、各電極指が前記正電極の電極指とλ／
２の中心間距離を以てそれぞれ位置する負電極と、隣接
する正電極の電極指と負電極の電極指との間の中心位置
から弾性表面波の伝播方向と同一又は反対の方向に偏位
して各電極指が位置する短絡型の浮き電極とを具え、前
記重み付け電極構造の一方向性変換器が、λを基本弾性
表面波の伝播波長とした場合に、λのピッチで周期的に
形成した複数の電極指を有する正電極と、λのピッチで
周期的に形成した複数の電極指を有し、各電極指が前記
正電極の電極指とλ／２の中心間距離を以てそれぞれ位
置する負電極と、隣接する正電極の電極指と負電極の電
極指との間の中間位置から弾性表面波の伝播方向と同一
又は反対の方向に偏位して位置する開放型の浮き電極と
を具えることを特徴とするものである。

【０００８】既に説明したように、重み付け電極構造の
一方向性変換器に短絡型の浮き電極を設けた場合には、
浮き電極のショートバーが弾性表面波伝播路内に存在す
るので、この部分で弾性表面波の反射が発生する。ま
た、ショートバーが存在する部分の弾性表面波の伝播速
度は他の部分より遅くなる。特に電極の交叉幅が短い部
分では、このような弾性表面波の反射及び伝播速度の遅
延が顕著になる。このような弾性表面波の反射及び遅延
により、周波数に対する減衰量の波形の頭部のリップル
が大きくなり、広帯域に亘って平坦な周波数特性を得る
ことができない。

【０００９】本発明による弾性表面波フィルタ装置で
は、重み付け電極構造の一方向性変換器において短絡型
の浮き電極の代わりに、開放型の浮き電極を、隣接する
正電極の電極指と負電極の電極指との間の中間位置から
弾性表面波の伝播方向と同一又は反対の方向に偏位して
配置する。開放型の浮き電極ではショートバーが存在し
ないため、この部分による反射が発生せず、弾性表面波
の反射が原因の周波数に対する減衰量の波形の頭部のリ
ップルが大きくなるおそれがない。したがって、広帯域
に亘って平坦な周波数特性を得ることができる。

【００１０】また、浮き電極の配置位置を隣接する正電
極の電極指と負電極の電極指との間の中間位置から偏位
させることにより、非対称構造に基づく一方向伝播が一
層増強され、これにより浮き電極を有しない一方向性変
換器を用いる場合に比べて挿入損失を大幅に改善するこ
とができる。

【００１１】本発明による弾性表面波フィルタ装置の他
の例では、前記重み付け電極構造の一方向性変換器の正
電極電極指とλ／２の中心間距離を以てダミー電極をそ
れぞれ配置するとともに、前記重み付け電極構造の一方
向性変換器の負電極の電極指とλ／２の中心間距離を以
てダミー電極をそれぞれ配置したことを特徴とする。

【００１２】周波数に対する減衰量の波形の頭部のリッ
プルを小さくするためには、弾性表面波の反射を防止す
るだけでなく、弾性表面波の伝播速度の遅延も防止する
ことが好ましい。すなわち、弾性表面波の伝播速度が弾
性表面波伝播路内でできるだけ一様であることが好まし
い。電極指が設けられた部分を通過する弾性表面波の伝
播速度と、電極指が設けられていない部分を通過する弾
性表面波の伝播速度とは相違するために、弾性表面波の
伝播速度の遅延が生じやすくなるが、このような遅延は
電極の交叉幅が短い部分に特に発生しやすい。したがっ
て、重み付け電極構造の一方向性変換器の正電極電極指
とλ／２の中心間距離を以てダミー電極をそれぞれ配置
するとともに、重み付け電極構造の一方向性変換器の負
電極の電極指とλ／２の中心間距離を以てダミー電極を
それぞれ配置して、弾性表面波伝播路内の弾性表面波の
伝播速度を一様にすることにより、弾性表面波の伝播速
度の遅延を防止する。

【００１３】本発明による弾性表面波フィルタ装置の他
の例では、前記正規型の電極構造の一方向性変換器及び
重み付け電極構造の一方向性変換器の正電極及び負電極
の各電極指及び浮き電極の弾性表面波の伝播方向におけ
る幅をそれぞれほぼλ／１２とし、前記浮き電極及び開
放型浮き電極の偏位量をそれぞれλ／１２としたことを
特徴とする。

【００１４】このように電極指の幅をほぼλ／１２に設
定し、浮き電極を、隣接する正電極の電極指と負電極の
電極指の中間位置から弾性表面波の伝播方向と同一又は
反対の方向にλ／１２だけ偏位させることにより、非対
称構造による一方向性を十分に達成することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明による弾性表面波フィルタ
装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図
１は、本発明による弾性表面波フィルタ装置の第１の実
施の形態を示す図である。本形態では、圧電性基板とし
て矩形の水晶基板１１を用いる。水晶基板は温度変化に
対する帯域幅変化が微小であるから、温度変化による通
過周波数帯域の変化を微小範囲に維持することができ
る。この水晶基板１１の表面上に入力側変換器１２と、
シールド電極１３と、出力側変換器１４とを形成する。

【００１６】入力側変換器１２を一方向性変換器とし、
この一方向性変換器を、正電極１５及び負電極１６と、
これら正電極１５及び負電極１６の電極指間に配置した
短絡型浮き電極１７とで構成する。これら正電極１５、
負電極１６及び短絡型浮き電極１７の弾性表面波の伝播
方向における電極指の幅を０．８×λ／１２と１．３×
λ／１２との間に設定するが、本例では１．１×λ／１
２に設定する。ここで、λを基本弾性表面波の波長とす
る。正電極１５及び負電極１６の各電極指はそれぞれλ
のピッチで形成し、正電極１５の電極指と隣接する負電
極１６の電極指との間の中心間距離はλ／２に設定す
る。また、短絡型浮き電極１７の電極指を、隣接する正
電極１５及び負電極１６の電極指間の中間位置から弾性
表面波の伝播方向の上流側にλ／１２だけ偏位するよう
に配置して、非対称構造に基づく一方向性を高める。入
力側変換器１２の電極の対数を例えば４０対に設定す
る。この対数は、要求されるフィルタ特性に応じて適宜
最適条件に設定することができる。

【００１７】本形態では、入力側変換器１２は、短絡型
浮き電極１７の配置位置を隣接する正電極１５の電極指
と負電極１６の電極指との間の中間位置から大幅に偏位
させて、非対称に基づく一方向伝播を一層増強すること
により挿入損失を小さくしている。ここで、電極指の幅
をλ／８に設定したのでは、短絡型浮き電極１７の偏位
量が小さいために非対称構造に基づく一方向性を有効に
達成することができない。このために、電極指の幅をλ
／１２に定め、短絡型浮き電極１７を、隣接する正電極
１５の電極指と負電極１６の電極指との中間位置から弾
性表面波の伝播方向とは反対の方向にλ／１２だけ偏位
させる。

【００１８】出力側変換器１４を一方向性変換器とし、
この一方向性変換器を、正電極１８と、負電極１９と、
これら正電極１８及び負電極１９の電極指間に配置した
開放型浮き電極２０とで構成する。正電極１８及び負電
極１９の各電極指も入力側変換器１２と同様に、λのピ
ッチでそれぞれ形成し、正電極１８の電極指と負電極１
９の電極指との間の中心間距離をλ／２に設定する。こ
れら正電極１８、負電極１９及び開放型浮き電極２０の
弾性表面波の伝播方向における電極指の幅を、入力側変
換器１２と同様に例えば１．１×λ／１２に設定する。
本形態では、開放型浮き電極２０を、隣接する正電極１
８及び負電極１９の中間位置から弾性表面波の伝播方向
にλ／１２だけ偏位するように配置して、非対称構造に
基づく一方向性を高める。出力側変換器１４の電極の対
数を例えば３３０対に設定する。

【００１９】また、出力側変換器１４にはアポタイズ法
による重み付けが行われており、正電極１８の電極指と
負電極１９の電極指との交叉幅すなわち開口長を弾性表
面波の方向に沿って変化させている。

【００２０】本例の動作を説明する。一方向性変換器の
入力側変換器１２及び一方向性の出力側変換器１４を用
いた場合、フィルタ処理すべき信号が端子２１及び２２
に入力されると、入力側変換器１２によって励起された
弾性表面波はほとんど一方向すなわち出力側変換器１４
方向に伝播され、シールド電極１３を経て出力側変換器
１４で受信信号に変換され、端子２３及び２４から電気
的な信号が出力される。

【００２１】端子２１及び２２から得られる信号の周波
数特性は、送信側変換器の特性と受信側変換器の特性と
が掛け合わされた特性となる。したがって、トランスバ
ーサル型フィルタ装置において重み付け電極構造の一方
向性の出力側変換器と正規型電極構造の一方向性の入力
側変換器とを組み合わせることにより、周波数特性、挿
入損失及びＴ．Ｔ．Ｅレベルの要件を全て満足する弾性
表面波フィルタ装置を実現することができる。

【００２２】既に説明したように、一方向性変換器１４
に短絡型浮き電極を使用する場合には弾性表面波伝播路
内にショートバーが存在するので、弾性表面波の反射が
この部分で発生する。また、この部分の弾性表面波の伝
播速度は弾性表面波伝播路内の他の部分より遅くなる。
特に正電極１８と負電極１９との交叉幅が短い部分で
は、このような弾性表面波の反射及び伝播速度の遅延が
顕著になる。このような弾性表面波の反射及び遅延によ
り、周波数に対する減衰量の波形の頭部のリップルが大
きくなり（図６参照）、広帯域に亘って平坦な周波数特
性を得ることができない。

【００２３】本形態では、一方向性変換器１４において
開放型浮き電極２０を使用する。このような開放型浮き
電極２０にはショートバーが存在しないため、この部分
による弾性表面波の反射が発生しない。したがって、弾
性表面波の反射が原因の周波数に対する減衰量の波形の
頭部のリップルが大きくなるおそれがなく、広帯域に亘
って平坦な周波数特性を得ることができる。

【００２４】なお、本形態では、入力側変換器１５にア
ポタイズ法による重み付けが行われた一方向変換器を、
出力側変換器１４に正規型電極構造の一方向性変換器を
用いた場合も同様の効果が得られる。また、電極１５及
び１８を負電極とし、電極１６及び１９を正電極とする
こともできる。

【００２５】図２は、本発明による弾性表面波フィルタ
装置の第２の実施の形態を示す図である。本形態でも、
圧電性基板として矩形の水晶基板３１を用い、この水晶
基板３１の表面上に入力側変換器３２と、シールド電極
３３と、出力側変換器３４とを形成する。

【００２６】本形態では、入力側変換器３２を図１の入
力側変換器１２と同一の構成とし、出力側変換器３４を
一方向性変換器とする。この一方向性変換器を、正電極
３８と、負電極３９と、これら正電極３８及び負電極３
９の電極指間に配置した開放型浮き電極４０と、正電極
３８及び負電極３９に設けたダミー電極４１とで構成す
る。正電極３８及び負電極３９の各電極指も入力側変換
器３２と同様に、λのピッチでそれぞれ形成し、正電極
３８の電極指と負電極３９の電極指との間の中心間距離
をλ／２に設定する。これら正電極３８、負電極３９、
開放型浮き電極４０の弾性表面波の伝播方向における電
極指の幅を、入力側変換器１２と同様に例えば１．１×
λ／１２に設定する。本形態でも、開放型浮き電極４０
を、隣接する正電極１８及び負電極１９の中間位置から
弾性表面波の伝播方向にλ／１２だけ偏位するように配
置して非対称構造に基づく一方向性を高める。出力側変
換器１４の電極の対数を例えば３３０対に設定する。

【００２７】また、本形態でも出力側変換器３４にはア
ポタイズ法による重み付けが行われており、正電極３８
の電極指と負電極３９の電極指との交叉幅すなわち開口
長を弾性表面波の方向に沿って変化させている。本形態
ではさらに、正電極３８及び負電極３９の電極指とλ／
２の中心間距離を以てダミー電極４１を配置する。

【００２８】電極指が設けられた部分を通過する弾性表
面波の伝播速度と、電極指が設けられていない部分を通
過する弾性表面波の伝播速度とは相違するために、弾性
表面波の伝播速度の遅延が生じやすくなるが、このよう
にダミー電極４１を配置して弾性表面波伝播路内の弾性
表面波の伝播速度を一様にすることにより弾性表面波の
伝播速度の遅延を防止する。既に説明したように、周波
数に対する減衰量の波形の頭部のリップルを小さくする
ためには、弾性表面波の反射を防止するだけでなく、弾
性表面波の伝播速度の遅延も防止することが好ましい。
このような遅延は特に正電極３８と負電極３９との交叉
幅が短い部分に発生しやすい。したがって、ダミー電極
４１をこのように配置して、弾性表面波伝播路内の弾性
表面波の伝播速度を一様にすることにより、弾性表面波
の伝播速度の遅延を防止する。

【００２９】図３は、本発明による弾性表面波フィルタ
装置の第２の実施の形態の周波数に対する減衰量の関係
を示す図である。図３に示すように、図２に示す弾性表
面波フィルタ装置によれば広帯域に亘って一層平坦な周
波数特性が得られることがわかる。

【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装置の第１の
実施の形態を示す図である。

【図２】本発明による弾性表面波フィルタ装置の第２の
実施の形態を示す図である。

【図３】本発明による弾性表面波フィルタ装置の第２の
実施の形態の周波数に対する減衰量の関係を示す図であ
る。

【図４】従来の弾性表面波フィルタ装置を示す図であ
る。

【図５】従来の弾性表面波フィルタ装置の出力側変換器
に短絡型浮き電極を配置したものを示す図である。

【図６】従来の弾性表面波フィルタ装置の出力側変換器
に短絡型浮き電極を配置したものの周波数に対する減衰
量の関係を示す図である。

【符号の説明】

１１，３１ 水晶基板、１２，３２ 入力側変換器 １
３，３３ シールド電極 １４，３４ 出力側変換器
１５，１８，３５，３８ 正電極 １６，１９，３６，
３９ 負電極 １７，３７ 短絡型浮き電極 ２０，４
０ 開放型浮き電極 ２１，２２，２３，２４，４２，
４３，４４，４５ 端子 ４１ ダミー電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電性基板と、この圧電性基板上に形成し
   た入力側変換器と、この入力側変換器で励振された弾性
   表面波を変換する出力側変換器とを具える弾性表面波フ
   ィルタ装置において、 前記入力側変換器と出力側変換器のうちのいずれか一方
   を、正規型電極構造の一方向性変換器で構成し、他方を
   重み付けをした電極構造の一方向性変換器で構成し、 前記正規型電極構造の一方向性変換器が、λを基本弾性
   表面波の伝播波長とした場合に、λのピッチで周期的に
   形成した複数の電極指を有する正電極と、同様にλのピ
   ッチで周期的に形成した複数の電極指を有し、各電極指
   が前記正電極の電極指とλ／２の中心間距離を以てそれ
   ぞれ位置する負電極と、隣接する正電極の電極指と負電
   極の電極指との間の中心位置から弾性表面波の伝播方向
   と同一又は反対の方向に偏位して各電極指が位置する短
   絡型の浮き電極とを具え、 前記重み付け電極構造の一方向性変換器が、λを基本弾
   性表面波の伝播波長とした場合に、λのピッチで周期的
   に形成した複数の電極指を有する正電極と、λのピッチ
   で周期的に形成した複数の電極指を有し、各電極指が前
   記正電極の電極指とλ／２の中心間距離を以てそれぞれ
   位置する負電極と、隣接する正電極の電極指と負電極の
   電極指との間の中間位置から弾性表面波の伝播方向と同
   一又は反対の方向に偏位して位置する開放型の浮き電極
   とを具えることを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。
2. 【請求項２】前記重み付け電極構造の一方向性変換器の
   正電極電極指とλ／２の中心間距離を以てダミー電極を
   それぞれ配置するとともに、前記重み付け電極構造の一
   方向性変換器の負電極の電極指とλ／２の中心間距離を
   以てダミー電極をそれぞれ配置したことを特徴とする請
   求項１記載の弾性表面波フィルタ装置。
3. 【請求項３】前記正規型の電極構造の一方向性変換器及
   び重み付け電極構造の一方向性変換器の正電極及び負電
   極の各電極指及び浮き電極の弾性表面波の伝播方向にお
   ける幅をそれぞれほぼλ／１２とし、前記短絡型浮き電
   極及び開放型浮き電極の偏位量をそれぞれλ／１２とし
   たことを特徴とする請求項２記載の弾性表面波フィルタ
   装置。