JPS5834047B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交叉くし歯状電極を用いた弾性表面波装置に
関し、特に、接続する外部回路とのマツチングを容易に
するため電極間のインピーダンスを高くした弾性表面波
装置に関する。

一般に、弾性表面波装置は、例えば、フィルタ装置では
、第１図ａに示すように、ＬｉＮｂＱ２のような単結晶
もしくはＰＺＴのような圧電磁器の圧電基板１の表面上
に交叉くし歯状電極２．３を設けて入出カドランスジュ
ーサーを構成したもの、同図すに示すように、絶縁基板
４上に形成されたＺｎＯのような圧電薄膜５０表面上に
交叉くし歯状電極２．３を設けて入出カドランスジュー
サーを構成したもの、また、図示はしていないが同図す
における基板４と圧電薄膜５との間に同様な電極を設け
て入出カドランスジューサーを構成したものがある。

各図において、入力側電極２に加えた電気的信号は入カ
ドランスジューサーによって弾性表面波に変換され、こ
の表面波は圧電体１゜５に沿って伝播され、出力側電極
３に到達した表面波が出カドランスジューサーによって
電気的信号に変換されるものである。

そして、各トランスジューサーのインピーダンスは、使
用周波数と、各電極２，３を構成している一組のくし歯
電極２ａと２ｂ、３ａと３ｂ間の容量とでほぼ決定され
るものであり、その容量を決定する要因である圧電体の
誘電率、電極フィンガー間の距離および交叉幅等の実際
的な値から、そのインピーダンスは前後段に接続する外
部回路のインピーダンスに比べて小さな値となることが
非常に多い。

したがって、外部回路とマツチングをとることが困難と
なる。

このため、トランスジューサーのインピーダンスを高く
するための改良案が次に述べるように種々提案されてい
る。

すなわち、トランスジューサーのインピーダンスを高く
するために、第２図ａ、ｂ、ｃに示すような形状の交叉
くし歯状電極が提案されている。

同図ａは交叉幅を通常のもの（点線で図示）よりも狭く
したもの、同図すは交叉幅方向に２分割して直列接続し
たもの、同図Ｃは表面波進行方向、すなわち交叉幅方向
と直角の方向に対数を等分割して直列接続したものであ
る。

しかしながら、同図ａ、ｂの電極構造を用いた装置は、
いずれも電極の交叉幅が狭くなるため弾性表面波のビー
ム族がりが大きくなり、この結果減衰域の周波数−振幅
特性が、第５図の点線で示すように、所期の特性（実線
で図示）からはずれてくるという欠点を有している。

同図Ｃの電極構造を用いた装置は、上記したような欠点
はなく、所期の特性が得られる。

ところが、このように表面波進行方向に等対数分割する
手法を、第３図に示すような、所望の周波数特性に合わ
せて電極フィンガーを除去するいわゆる間引き電極に適
用した場合（等対数分割した間引き電極は図示せず）に
は大きな問題点が生ずる。

すなわち、等対数分割した間引き電極を用いた装置の振
幅−周波数特性は、本来の分割していない間引き電極（
第３図）を用いた装置の特性に比較して、第６図に示す
ように著しく異なる。

第６図において、点線は等対数分割した間引き電極を用
いたもの、実線は第３図示の間引き電極を用いたものの
特性をそれぞれ示す。

このように両者の特性が大幅に異なるのは、電極を分割
するにあたって、多数の電極フィンガーを間引いている
にもかかわらず、対数を単に等分割しただけであるから
、各分割された部分電極の静電容量すなわちインピーダ
ンスが不均一となり、周波数特性が容量の小さい部分電
極の特性にほとんど支配されるためである。

不発明は、上述した従来欠点を除去したもので、所望の
複雑な周波数特性を得るため所定の多数の電極フィンガ
ーを間引いた複雑な形状の電極であっても、所期の周波
数特性を変化させることなくインピーダンスを高めるこ
とができる弾性表面波装置を提供することを目的とする
。

次に、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳述する。

第４図は本発明による交叉くし歯状電極１０を示し、こ
の電極１０は第１図で示した装置の一方もしくは両方の
トランスジューサーとして圧電体上に設けられる。

この交叉くし歯状電極１０は、得ようとする振幅−周波
数特性をフーリエ逆変換したインパルス応答に対応させ
て選定された電極フィンガー（破線で示す）を間引いた
（除去した）いわゆる間引きｉｆに構成されている。

図示した間引き電極は、電極フィンガーを間引く前の最
初の電極パターンが一様な交叉幅及び一様な電極ピッチ
をもつように構成された、代表的な例を示している。

さらに交叉くし歯状電極１０は、弾性表面波進行方向に
複数個の部分電極１１．１２．１３に分割されている。

これらの部分電極１１，１２゜１３は順次電気的に直列
に接続され、その両端が入力端（もしくは出力端）１４
．１５に電気的に接続されている。

各部分電極１１．１２．１３の弾性表面波進行方向の長
さについては、間引きを施した両側の部分電極１１．１
３の長さが、間弓きを施していない中央の部分電極１２
の長さよりも長くなるように構成されている。

実際に各長さを決定するには、各部分電極１１，１２．
１３のインピーダンスすなわち隣接電極フィンガー間の
インピーダンスの総和がそれぞれほぼ等しくなるように
、各部分電極１１．１２．１３の対数を設定すればよい
。

本実施例においては、各部分電極１１．１２．１３のイ
ンピーダンスが互いに等しくなるので、これらのインピ
ーダンスにより入力端１４．１５間の電圧が３等分され
、各部分ｔ％１１．１２．１３の両端に加わる電圧が互
いに等しくなり、各隣接する電極フィンガー間に加わる
電圧も互いに等しくなる。

したがって、不くし歯状電極１０を用いたフィルタ装置
の振幅−周波数特性は、分割していない単なる間引き電
極を用いた装置の特性と同様の結果が得られる。

すなわち、第６図の実線で示す特性とほぼ同一の特性と
なる。

上記実施例において、破線で示した間引くべき電極フィ
ンガーの位置に、他の電極フィンガーとは電気的に隔絶
されたダミーの電極フィンガーを１設けてもよく、また
、隣接する電極フィンガーと同電位にした同じくダミー
の電極フィンガーを設けてもよい。

このようにダミー電極を設ける目的は、伝播速度のずれ
に起因して起こる位相特性の悪化を防ぐことにある。

すなわち、圧電体上を伝−播する弾性表面波は、メタラ
イズされた電極フィンガー上を通過するときと電極フィ
ンガーのない圧電体上を通過するときとを比較すると、
後者の場合が前者の場合よりも速くなり、間引き電極の
ように電極フィンガーのある部分とない部分が存デ在す
ると伝播速度のずれにより位相特性が悪化するけれども
、上述したようにダミー電極を設けることにより位相特
性のずれをなくすることができる。

特に、圧電体としてＰＺＴのような高誘電率基フ板を用
いた場合、電極間インピーダンスが非常に低くなるけれ
ども、本発明によれば電極間インピーダンスを所望値に
まで十分高めることができる。

本発明は、以上説明したように、間引き電極を複数個に
分割しかつ電気的に直列接続した部分電極の表面波進行
方向の長さを、各部分電極内で間引いた電極フィンガー
の数に比例して長くなるように設定しているので、間引
き電極のように複雑な電極であっても、所期の振幅−周
波数特性を変化させることなく、インピーダンスを十分
高めることができるという実用上大きな効果を有し、特
に、ＰＺＴのような高誘電率圧電体を用いた場合に本発
明は非常に有効となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂはそれぞれ一般的な弾性表面波装置を示す
図、第２図ａ、ｂ、ｃはそれぞれ従来の正規形交叉くし
歯状電極を示す図、第３図は一般的な間引き電極を示す
図、第４図は本発明による間引き電極を示す図、第５図
および第６図は振幅周波数特性図である。 １０・・・・・・交叉くし歯状電極、１１，１２．１３
・・・・・・部分電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧電体上に交叉くし歯状電極のトランスジューサー
   を設け、このトランスジューサーによって電気的信号を
   弾性表面波へ、もしくは弾性表面波を電気的信号へ変換
   するようにした弾性表面波装置において、前記トランス
   ジューサーの交叉くし歯状電極を弾性表面波進行方向に
   複数個に分割し、かつ電気的に直列接続し、前記分割さ
   れた部分電極の弾性表面波進行方向の長さを、各部分電
   極内で間引く電極フィンガーの数に比例して長くなるよ
   うに設定したことを特徴とする弾性表面波装置。