JPH1041778A - 弾性表面波素子 - Google Patents

弾性表面波素子

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JPH1041778A
JPH1041778A JP19353996A JP19353996A JPH1041778A JP H1041778 A JPH1041778 A JP H1041778A JP 19353996 A JP19353996 A JP 19353996A JP 19353996 A JP19353996 A JP 19353996A JP H1041778 A JPH1041778 A JP H1041778A
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Katsumi Ito
克美 伊藤
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芝  隆司
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    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性表面波フィルタのIDT端部からの不要
波を抑圧し、該不要波に起因して生じる帯域内のリップ
ルを低減させる。 【解決手段】 正規型電極2と重み付き型電極3とから
なる弾性表面波フィルタにおいて、Hot極性の重み付
き型電極3の最外端IDTに該IDT長の半分の長さお
よびSAWフィルタ適用波長(λ)のλ/2幅のダミー
電極7を設け、IDT端から発生した不要波を該ダミー
電極から発生した波で打ち消す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】圧電性基板上の入出力すだれ
状電極から構成される弾性表面波素子において、最外端
IDT付近から発生する不要波を抑圧し帯域内リップル
を低減した弾性表面波素子を提供する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波(以下、SAW(Surface Ac
oustic Wave)という)素子は、一般にTV用バンドパ
スフィルタなどに用いられている。このSAW素子は、
圧電基板上にくし歯状の電極指(以下、IDT(Inter
Digital Transduser)という)から構成される入力電極
と、出力電極とを所定の距離を隔てて配置し、両電極間
を伝播する表面波を利用して所望の周波数特性を得るも
のである。以下、一般的な弾性表面波素子の構成概要を
図8を用いて説明する。図に示すように、SAW素子
は、リチームナイオベート(LiNbO3)、リチームタ
ンタレート(LiTaO3)等で代表される圧電性基板1
と、該圧電性基板1上に形成した入力すだれ状電極(以
下、入力IDTという)2と、出力すだれ状電極(以
下、出力IDTという)3とから構成される。入力ID
Tまたは出力IDTの一方は、くし歯状電極指の交差幅
が一定な正規型電極2とし、他方を電極内で電極指の交
差幅が異なる重み付き型電極3として構成される。弾性
表面波を利用するSAWフィルタでは、電気信号を入力
IDT2で弾性表面波に変換し、出力IDT3で再び電
気信号に変換することによって所望のフィルタ特性を得
ている。
【0003】一般的に、前記SAWフィルタは、入出力
電極のいずれか一方、例えば、入力電極に、すだれ状電
極指交差幅Aが電極内で等しい正規型電極IDT2を用
い、他方の電極、例えば、出力電極に、すだれ状電極指
交差幅Bが電極内で異なる重み付き型電極IDT3が用
いられる。該電極指交差幅Bは最大交差幅を有するメイ
ンローブ5と該メインローブより小さい電極指交差幅と
なるサイドローブ5から構成され、入出力電極間には電
気的な直達波を低減させるためアース電極4が設けられ
る。前記、弾性表面波(SAW)素子は、所望とするフ
ィルタ特性が複雑、広帯域、あるいは帯域外抑圧度を大
きくするに従い、入出力電極を構成する電極指(ID
T)数を増加することが必須となる。しかし、該入出力
電極を構成するIDTの本数を増加するに従い、周波数
振幅特性や群遅延時間特性の帯域内のリップルが大きく
なる傾向がある。該リップル等を抑圧する例として特公
平3−12485号公報等に開示される方法がある。し
かし、この開示例にはIDT電極指交差幅とリップルと
を考慮した観点では配慮されていなかった。本発明者等
は、この周波数振幅特性や群遅延時間特性の帯域内のリ
ップルの発生が、IDT端部から発生する不要波による
ことを見出した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、SA
Wフィルタの最外IDT端に生じる不要波を抑圧し帯域
内リップルを低減したSAWフィルタを提供することに
ある。すなわち、SAWフィルタは前記図8に示すよう
な正規型電極2と重み付き型電極3から構成され、該S
AWフィルタのタイムドメイン特性は前記重み付き型電
極3のIDT交差幅Bと相似形状を示すのが一般的であ
る。しかし、重み付き型電極3を構成するIDTの構成
本数を増加するに従い、前記タイムドメイン特性の両端
付近には図9に示すようなIDT形状とは異なる応答
(最外IDT端不要波)が現れ、周波数振幅特性ならび
に群遅延時間特性等の帯域内にリップルが発生する原因
となっている。本発明は、該最外IDT端に生じる不要
波を抑圧し帯域内に生じるリップルを低減することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】Hot側極性の重み付き
型電極の最外端に、該最外端IDT長Lの1/2の長さ
で、電極幅がSAWフィルタ適用波長(λ)のλ/2幅
を有するダミー電極を前記重み付き型電極と同電位に設
けるとともに、さらに、正規型電極と重み付き型電極間
に前記ダミー電極を設けたことによって生じる音速歪み
を抑圧する伝播波位相補正用ダミー電極を設け、良好な
周波数特性を実現したSAWフィルタを得る。
【0006】以下に、前記IDT端付近から発生する不
要波の特徴と上記形態が該不要波抑圧に有効となる理由
について説明する。 (1) 重み付き型電極の最外端IDTの2〜3対分の
領域に弾性表面波吸収材を形成することにより最外端I
DT付近からの不要波は抑圧される。 (2) 重み付き型電極の最外端IDTの場所を変えて
も不要波が発生する個所はIDT端部付近である。 (3) 正規型電極には通常のSAWフィルタ使用と同
じ信号を加え、重み付き型電極の対向するIDT双方を
Hot電極とした場合でも、重み付き型電極の最外端I
DT付近から信号が観測される。 (4) 最外端IDT付近の不要波はIDTの極性がH
ot側のときに発生し、アース側としたときには発生し
ない。
【0007】すなわち、前記不要波が発生する特徴から
不要波発生原因は、正規型あるいは重み付き型電極内の
対向IDT間での印加信号に対する正規な応答とは別に
圧電性基板上の電極とステム等の接地側電極との間で電
荷が発生し、該電荷が前記入出力電極を構成する最外端
IDT部に集中して不要波が発生し、SAWフィルタ特
性の帯域内でのリップル発生原因となっている。したが
って、該最外IDT端のHot側電極に発生した不要波
の影響を低減するには、最外IDT端のHot側電極に
発生した不要波の位相と180°位相差を有する波を発
生させて打ち消せば、本発明の目的は達成される。具体
的には、前記手段によって最外端IDTで発生する不要
波の大きさを等しく、位相差をλ/2としてキャンセル
させることによって、本発明の目的は達成される。
【0008】
【発明の実施の形態】
[実施例1]本発明の実施の形態について、以下図を用
いて説明する。図1に、国内用ディジタルCATV(Ca
ble Television)用の弾性表面波(SAW)フィルタに
適用した例を用いて説明する。この例のSAWフィルタ
は、基板1としてLiNbO3を用い、入力電極として正
規型電極2を、出力電極として重み付き型電極3を用い
た。また、前記入出力電極間に、直達波を抑圧するため
にアース電極4を設けた。電極材料にはアルミニュウム
を薄膜形成技術により蒸着形成し、フォトリソグラフィ
技術によりパターニングして作製した。入出力電極を構
成するIDT電極構造は、SAW適用波長(λ)のλ/
8としたスプリット型電極を採用し、電極膜厚は700
0Åとした。信号の接続は図1上の上側をHot側と
し、下側をアース側とした。
【0009】図2に図1の入出力電極間部分を拡大して
示す。重み付き型電極3のHot側のIDT端に、長さ
が最外端IDT9長(L)の半分(L/2)で、電極幅
がSAWフィルタ適用波長(λ)の180°位相差とな
るλ/2幅のダミー電極7を設けた。また、入出力電極
間に前記IDT端ダミー電極7を設けたことによってS
AW伝播路上で発生する弾性表面波の位相差を補正する
ため、正規型電極2の重み付き型電極3と対向する側の
最外端IDTに伝播波位相補正用ダミー電極8を設け
た。該音速補正用ダミー電極8を、電極幅が前記ダミー
電極7と同じλ/2で、長さを入出力電極の開口長(L
0)から前記ダミー電極7の長さ(L/2)を差し引い
た(L0−L/2)として形成した。また、重み付き型
電極3の正規型電極2と対向しない最遠端側に位置する
IDTについても前記正規型電極2側と同様なダミー電
極7を設けた。
【0010】その結果、タイムドメイン特性は図3に示
すように、図9に示した従来技術において最外端IDT
付近から発生していた不要波は抑圧され、重み付き型電
極の電極指交差幅のエンベロープに相似な特性が得ら
れ、周波数帯域内でも群遅延時間特性においては、約1
00nsecのリップルを約50nsecに半減するこ
とができた。
【0011】[実施例2]前記実施例1ではIDT端ダ
ミー電極7、ならびに伝播波位相補正用ダミー電極8の
形態をベタ電極としたが、第2の実施例は、図4、図5
に示すように該電極構造を入出力電極と同じλ/8電極
構造として行った。この実施例においても、前記実施例
1と同様IDT端に発生する不要波は抑圧され良好なフ
ィルタ特性を得ることができた。
【0012】[実施例3]前記第1、2実施例では、出
力電極からの信号取り出し法としてIDTの一方をHo
tとし、他方を接地とする非平行で行った例について説
明したが、第3の実施例として、信号取り出しをIDT
の両方とも接地しない平行取り出しで行った例について
説明する。
【0013】図6に、本実施例における入出力電極間の
部分拡大図を示す。重み付き型電極3に設けるIDT端
ダミー電極7は、両IDTのバスバーからIDT長(L
1、L2)の1/2となる長さ(L1/2、L2/2)
として両IDTの最外端IDTに形成した。また、伝播
波位相補正用ダミー電極8は、前記正規型電極2の重み
付き型電極側最外端IDTの前記IDT端ダミー電極7
を形成した領域外のSAW伝播領域に設けた。本実施例
においても、前記実施例と同様最外端IDTから発生す
る不要波は抑圧され良好なフィルタ特性を得ることがで
きた。
【0014】なお、上記各実施例では、正規型電極2と
反対側の重み付き型電極3の最外端IDTにもIDT端
ダミー電極7を設けた例について説明したが、正規型電
極2と反対側の最外端側IDTの2〜3対分以上に弾性
表面波吸収材を形成した場合においても同様な効果が得
られることは言うまでもない。また、上記各実施例にお
いては、IDTを電極指幅がλ/8となるスプリットタ
イプ電極の場合についてのみ説明したが、IDT端から
発生する不要波は該電極指形態に左右されずHot側電
極の端部に発生するものであることから、本発明は、I
DTがソリッドタイプ電極の場合においても有効とな
る。
【0015】さらに、前記伝播波位相補正用ダミー電極
8の形成位置は、正規型電極の最外端IDTに限らず、
重み付き型電極のアース電極に形成しても良い。要は、
伝播波位相補正用ダミー電極8は、入出力電極間のID
T端ダミーの形成領域外で位相歪みを低減できる位置で
あれば、どこに設けることもできる。
【0016】上記実施例では、IDT端ダミー電極7の
幅を、最外端IDT端から弾性表面波フィルタ適用波長
(λ)のλ/2幅としたが、IDT端ダミー電極7から
の不要波の位相とIDT端からの不要波の位相の位相差
が180°となれば、不要波を抑制することができるの
で、(λ/2)+nλとすることもできる。なお、上記
実施例では位相補正用ダミー電極を設けた例についての
み説明したが、図7に示すように該ダミー電極を設けな
い場合においても本発明の最外端IDTに設けるλ/2
幅電極の効力は発揮された。
【0017】
【発明の効果】本発明において、IDT端ダミー電極を
設けることによって、Hot側電極のIDT端から発生
する不要波を低減することができる。さらに、伝播波位
相補正用ダミー電極を設けることによって、IDT端ダ
ミー電極を設けたことによる伝搬波の位相差を補正する
ことができる。したがって、本発明によれば、重み付き
型電極のIDT本数を多くすることができ、SAW素子
の設計余裕度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる弾性表面波フィルタの構成を説
明する平面図。
【図2】図1に示した弾性表面波フィルタの部分拡大
図。
【図3】本発明にかかる弾性表面波フィルタのフィルタ
特性図。
【図4】本発明にかかる弾性表面波フィルタの第2の実
施例の構成を説明する平面図。
【図5】図4に示した弾性表面波フィルタの部分拡大
図。
【図6】本発明にかかる弾性表面波フィルタの第3の実
施例の構成を説明する平面図。
【図7】本発明にかかるダミー電極を設けた弾性表面波
フィルタの構成を説明する平面図。
【図8】従来技術の弾性表面波フィルタの構成を説明す
る平面図。
【図9】従来技術の弾性表面波フィルタのフィルタ特性
図。
【符号の説明】
1 圧電性基板 2 正規型電極 3 重み付き型電極 4 アース電極 7 IDT端ダミー電極 8 伝播波位相補正用ダミー電極
フロントページの続き (72)発明者 芝 隆司 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内 (72)発明者 湯原 章綱 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電性基板上に電気信号を弾性表面波信
    号に変換する入力すだれ状電極(以下、入力IDTとい
    う)と該入力IDTからの弾性表面波を再び電気信号に
    変換する出力すだれ状電極(以下、出力IDTという)
    から構成され、該入出力IDTの少なくとも一方が重み
    付き型電極から構成される弾性表面波素子において、少
    なくとも正規型電極と対向する前記重み付き型電極の最
    外端IDTに、長さが該IDT電極指長(L)の半分
    (L/2)、電極幅が前記最外端IDT端から弾性表面
    波フィルタ適用波長(λ)のλ/2幅となるダミー電極
    を設けたことを特徴とする弾性表面波素子。
  2. 【請求項2】 重み付き型電極に近接する正規型電極の
    最外端IDT、もしくは両電極間の弾性表面波伝播領域
    に、伝播波の位相補正用ダミー電極を前記λ/2幅のダ
    ミー電極を設けた領域外に設け、入出力電極間の弾性表
    面波の位相を補正した請求項1記載の弾性表面波素子。
  3. 【請求項3】 IDT端λ/2幅電極が重み付き型電極
    の両端に形成されていることを特徴とする請求項1また
    は請求項2記載の弾性表面波素子。
  4. 【請求項4】 重み付き型電極の正規型電極側と最遠端
    側に位置する最外端IDTの2〜3対以上のIDTに弾
    性表面波吸収材を形成した請求項1または、請求項2記
    載の弾性表面波素子。
  5. 【請求項5】 ダミー電極を、極性がHot側の重み付
    き型電極の最外端IDTに設けた請求項1ないし請求項
    4のいずれか記載の弾性表面波素子。
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