JPS5933920A - 弾性表面波バンドパス・フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の対象 本発明は、弾性表面波バンドパス・フィルタに関し、特
に複数個のトランスデユーサで１つの重み付けを形成す
ることにより、高い帯域外減衰量を得ることができる弾
性表面波バンドパス・フィルタに関するものである。

従来技術 第１図（＆）に示すように、牙結晶、圧電セラミックス
、非圧属基板と圧電性薄膜の組合わせ等の基板１００上
に人力用と出力用のすだれ状トランスデユーサ１０１，
１０２を配列し、端子ＩＮに電圧を加えると、弾性表面
波が発生し、出カドランスデューサ１０２に向けてこれ
が伝搬する。表面波の振幅は、近似的に電極指の交叉幅
に比例し、また周波数は電極指の周期に反比例し、時間
領域におけるインパルス応答のフーリエ積分がほぼフィ
ルタの伝達関数となる。ＶＨＦ、ＵＨＦの周波数性表面
波を伝搬する基板１００の表面に、単なる導電性細線の
他に、スリット、溝を形成した構成もあるが考え方はま
ったく同一である。一般に、第１図（ｂ）に示すトラン
スデユーサの動作は上側端子に（ト）電圧、下側端子に
（ハ）電圧を印加することにより、上側電極子と下側電
極子に逆相の振動が、同時に発生し、次の瞬間に上側端
子に（へ）電圧、下側端子に（−Ｆ−）ｉｔ圧を印加す
ることにより、振動が反転する。これを繰り返すことに
より、弾性表面波が励振されることになる。第１図（ａ
）のバンドパス・フィルタの周波数特性は、トランスデ
ユーサに特性合成用の重み付けを導入することにより、
第１図（Ｃ）に示すように、特定周波数ｆ、、ｆ２　　
の間だ１）減衰量りが小さく、それ以外の周波数では減
衰ＭＬを非常に大きくすることが出来る。

しかし、第１図（ａ）のバ°ンドバス・フィルタでは、
入出カドランスデューサ１０１．１０２の外側方向への
伝搬による漏れが生じるため、第１図（ｃ）のαが大き
くなり、一般に損失が大きい。

そこで、この損失を小さくする構造として、第２図に示
すように、入出カドランスデューサを複数個に分割し７
、横方向にこれらを反復して配列する構造が提案された
。すなわち、入カドランスデューサ２．４．６．５．１
０、出カドランスデューサ１゜３、、．５．７．　！？
、　１１を交互に反復して配列する、いわゆる反復構造
では、各入カドランスデューサから左右に励振される表
面波が、両側の出カドランスデューサに向って矢印で示
すように入射する。

したがって、フィルタの最端部から漏洩する表面波によ
って生ずる損失は、反復数を増加することにより、実際
上問題にならないほど小さくすることができる。

しかし、第２図のフィルタは、（Ａ）通常の表面波フィ
ルタに比べて帯域外減衰量が非常に悪いこと、＠フィル
タの特性合成に、アホ”ダイスと呼ばれる通常の重み付
は法が適用できないこと、等の間碩点がある。上記（イ
）は、第２図からも明らかなように、外部に表面波を逃
がさない構造であるため、帯域外でも人力から出力へ電
力の伝達が生ずるからであり、上記０は、第２図が広い
意味で共振器を構成しているため、共振器内での表面波
は、帯域内リップル等の関係により平面状でなければな
らないからである。

このように、第２図に示す構造のフィルタは低損失では
あるが、フィルタとしての特性合成が非常に困難である
。

発明の目的 本発明の目的は、このような従来の間νｑを改善するた
め、上記のような複数個に分割され、横方向に反復配列
された構造のトランスデユーサに対して、新しい定み付
けを行うことにより、低損失でかつ特性合成が蘭学であ
り、帯域外減衰量も十分確保でき、各種通信機、家電機
器に広く使用できるような弾性表面波バンドパス・フィ
ルタを提供することにある、 木兄、明の弾性表面波バンドパス・フィルタは、弾１を
表面波を伝搬する基板上に形成され、かつ伝搬方向に複
数に分割された入力用の電気・音響および出力用の音響
・電気トランスデユーサを互いに相聞して交互に複数個
配列する弾性表面波バンドパス・フィル々において、入
力または出カドランスデューサの一方に対して各々に１
つの重みイＮＪけ関数を形成し、他方の入力または出カ
ドランスデューサに対しては電気・音響または前輪・電
気トランスデユーサに特性合成用の重み付は関数の一部
を形成して、上記の反復された人力または出力トランス
デユーナ複数個で１つの重み付は関数を形成することに
特徴がある。

発明の実施例 第３図は、アボダイズ法による重み付けを導入したトラ
ンスデユーサの説明図である。

前述のように、表面波の振幅は、近似１ηに上側の電気
・音響トランスデユーサ１０３の電極指と下側の音響・
電気トランスデユーサ１０４の雷１極指が重複している
幅に比例するため、第３図（ＰＬ）に示Ｔように、両ト
ランスデユーサ１０３，１０４の電極指で形成される包
結線を、要求される伝達関数のフーリエ変換で与えられ
る形にすれば、所望の周波数特性が得られる。しかし、
第３ｅ（Ａ）の破線で示す包絡綿を有するトランスデユ
ーサからは、第５図（ｂ）の曲線で示す振幅の表面波が
伝搬する。したがって、前述のようにこの重みイ１けは
第２図のような共振器形フィルタには適用出来ない。

後に、詳しく述べるが、周波数特性は第３図（、）とま
ったく同様で、伝搬表面波がほぼ平面波となる新しい重
み付は法を先に発表した。

この重み伺けは第２図の反復構造に適用出来る。

しかし、入力または出力のトランスデユーサの一方に、
この新しい重み付けを導入しても、帯域外の減衰量が十
分でない。そこで、本発明では、入出カドランスデュー
サの双方に爪み付けを導入し、相乗効果により高い帯域
外減衰量を得ようとした。

しかし、双方に同じ構成の重シ付けを導入しても所望の
性能は得られない。し、たがって、本発明では、分割さ
れた人力（または出力）トランスデユーサに絹、各々に
１つの重み付は関数を導入し、出力（または入力）トラ
ンスデユーサには、複数個に渡って１つの重み付は関数
を導入するものである。ここでは前者の重み付は方法を
、新位相重み付けと呼び、後者の爪み付は方法を分布Ｊ
ヒの＃１位相重み付けと呼ぶことにする。

先ず、入力または出力トランスデユーサのいずれか一方
に新位相重み付けを導入した場合、次に両方に新位相重
み伺けを導入した場合、次にいずれか一方に分布形の新
位相重み付けを導入した場合、最後に本発明によるー・
方に新位相重み付けを、他方に分布形のや１位相重み付
けを、並杓して導入した場合について順次説明する。

第４−図は、新位相重み伺けを入カドランスデューサに
導入し、たバンドパス・フィルタの構造図である。本発
明者は、先に従来のアボダイズ法と同等の機能を有し、
かつ励振表面波がフィルタの通過域では、はぼ平面波と
なる重み付は法を見い出し、これを新位相重み付は法と
名付けて発表した（Ｍ、　Ｈ，ｔｌ（ｔｔａ　ｅｔ、　
ａｌ”　ｐｈａｓｅ　Ｗｏｉｈｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ＬＯ
Ｗ　Ｌｏ８ｅｒ　５ＡＷＦｉｌｔｅｒｓ　　ｌ＋　ｐｒ
ｏｓ、　　■ＥＥＥ　　［Ｊ７ｔｒａｓｏｎｉｃｓ　　
Ｓｙｍｐ、ＰＰ、３０８〜３１２ＮＯＶ、　１９８０　
ｆｔ−照）。

上記の新位相重み付は法を、第２図の入カドランスデュ
ーサに導入すると、第４図に示すように乙Ｃす、友カド
ランスデューサ１５＋　１７．１９＋　２Ｌ２３の重み
付は効果によって、ある程度の帯域外減衰量を確保する
ことができる。

しか１７、第４図に示すように、入出カドランスデュー
サの一方のみに重み付けを導入するｍ造では、帯域外減
衰量は約１５　ｔｉＢ程度しか期待できず、したがって
フィルタの適用範囲は著しく制限されてしまう。

そこで、次に人出万両トランスデユーサに上記重み刊け
を導入することにより、入出方向トランスデユーサの相
乗効果で高い帯域外減衰量を得たいため、種々検討を行
った、 初メニ、第４図の出カドランスデューサ１４゜１６、１
８．２０．２２．２４にも入カドランスデューサと同じ
ように、新位相重み付けを導入する構造について検討し
たが、そ°の結果、帯域外減衰量は、入カドランスデュ
ーサのみに新位相重み付けを導入した館４図の構造と大
差がなく、この方法は有効な手段ではないことが判明し
た。

次に、入出カドランスデューサが複数個に分割され、交
互に反復して配）６されでいることを利用して、反復さ
れたトランスデユーナ複数個で１つの新位相重み付けを
実現する構造について検討した。

第５図（ａ、）　（ｂ）は、ゼ［位相重み付は法とその
等価ｆｌａ造ヲ示す説明図である。

新位イ（イ暇みｆ＝Ｉけを導入したトランスデユーサは
、例えば第５図（ａ）に示すように、３領域Ａ、　、　
Ａ２．　Ａ。

に表面波を励振し、″６丁、気的には、これらを並列に
ドライブする構造を有している。第３図（ａ）に示すア
ポダイズ法のｈ”ｌｉ　７ｉＱでは、？（を気・音響お
よび音響・電気トランスデユーサに対して、複数領域に
分けた場合、各領域ごとにバス（経路）をとってみると
、）１を圧印加位１ａに近い力から遠い方に向って順次
励振電極数が減少する。したがって、第３図（ｂ）に示
すような振幅の表面波が伝搬され、平面波とならない。

これに対して、第５図（ａ）に示す新位相重み伺は法の
構造では、電気・音響および音響・電へ１．トランスデ
ユーサごとにＡ、　、　Ａ２．　Ａ３領域のいずれのパ
スをとっても励振′Ｗｔ、極数が４本と等しいため、平
面波が伝搬される。また、第５図（−）のトランスデユ
ーサの等側構造は、第５図（ｂ）に示すように、電気・
音響トランスデユーサ２７は６本の励振電極を、音響・
電気トランスデユーサ５５は７本の励振電極を、それぞ
れ備えていることになる。そして、電気・音響トランス
デユーサ２７の励振電極の長さが６本とも同一であるの
に対して、音響・電気トランスデユーサ５５の励振電極
の長さは、両端が短かく、両端から２木目が次に短かく
、中央の５本が同一で長いため、点線で示すような包結
線を形成している。

本発明の分布形の新位相重み付は法は、この包絡線が示
す特性合成用の重み付は関数を、入力または出カドラン
スデューサの各々に具備するのではなく、分割された入
力または出カドランスデューサ複数個で、この包結線が
示す重み付は関１ｉ１１７１個を形成す２）ものである
。すｆ、ｒわち、第４図に示すように、分割された個々
のトランスデユーサに新位相重み付けを導入することな
く、第６図に示すように、分割された出カドランスデュ
ーサ（または入カドランスデューサ）複数個で１つの新
位相重み付けを実現するのである。

第６図は、木兄１１１．Ｊの実施例を示すもので、／ｌ
ｉカドランスデューサに分布形の新イ１′１．相重み４
ｋｌけ左・導入したバンドパス・フィルタの４Ｗｌ　ｍ
　１ｆｆｌである。

第６図では、入カドランスデューサ３０，３２゜３４．
３６．３８は正規形で、各トランスデユーサからは左右
に等ｆ！〈幅の表面波が励振される１、出カドランスデ
ューサ２９．３１，３３，３５，３７．３９には、フィ
ルタの対称性を考慮して、中心部分の２つのトランスデ
ユーサ３３．３５に対しては第５図（ａ）の新位相重み
付けの領域Ａ１　　部分を導入し、その外側３Ｌ　３７
に対しては、領域Ａ２　　の部分を導入し、さらに最外
側２９．３９に対しては、領域Ａ３　　の）ヨ・１分を
導入する。具体的には、第５図（ａ）からも明らかなよ
うに、領＃、Ａ、とＡ２は同−構造であって、音響・電
気トランスデユーサ５５は中牛本と外側２本（厚み大）
の電極を、電気・音り゛？トランスデユーサ２７は４本
の電極をそれぞれ有している。また、領域Ａ３　　で（
：１、音ｖ１ｋ・電気トランスデユーサ５５は厚み大の
電極２本を挟んで細い電ｔｉ！ｉｉ３本を、電気・音響
トランスデユーサ２７は４本の電極を、それぞれ有して
いる。領域ＡＩｌ　ｈ２＋Ａ、を第６図の出カドランス
デューサの中央部、外側ｂ１（、両端部に割当てること
により、第６図の６個の出カドランスデューサ全体で第
５図（ａ）すなわち第５図（ｂ）の包結線のコーリエ変
換で与えられる周波数特性が形成されることになる。

また、第６図から明らかなように、電気的には、これら
複数のトランスデユーサは並列にドライブされる。

第６図を第４Ｐ！？ｌの構造と比較すると、第６図では
、分割された各トランスデユーサに分布して新位相重み
付けを導入し、左側半分と右側半分とで、それぞれ１つ
の重み付けを形成している。計算機シミュレーションで
検討した結果、第４図ど第６［４の構造は、フィルタの
周波数特性がきわめてよく一致しており、第６図の分布
形の重み付けの場合でも、帯域外減衰量は約１５ｚｌＢ
程度得られることが判明した。

第７図は、本発明の他の実施例を示す弾性表面波バンド
パス・フィルタの構造図である。

第６図の構造でり浅、フィルタ内を伝搬している表面波
が平面波を形成しているため、第７図に示スヨうに、入
カドランスデユー’Ｊｉ３．，４５，４７゜４９．５１
には、第４図と同じように、各々のトランスデユーサに
新位相重み何けを導入し、出カドランスデューサ！２．
４４，４６’＋　４８，５０．５２には、＠６図の分布
形の新位相爪み付けを導入することができる。計′ｊχ
機シミュレーションで検討した結果、入力側の重み付け
と出力側のＩＲみ付けの相乗効果により、帯域外減衰量
は約３０ｔｔＢ以上確保できることが判明した。

第７図の場合、入カドランスデューサ４３，４５゜４７
、４Ｑ＋　５１　Ｃ，！いずれも第５図（ａ）に示ずＡ
４　＋Ａ２．　Ａ３の領域からそれぞれ両方向に平面波
を伝搬し、出カドランスデューサ４２．４４．４６．４
８゜５０．５２は各々がＡ’ｌ　＋　Ａ、’２またはＡ
′３　の領域の１つを有しているので、例えば出カドラ
ンスデューサ４２は自分の領域Ａ′３　　の牛１−１１
に伝搬されてきた領域Ａ、、　、　Ａ２．　Ａ３　　か
らの特性を相乗した効果を示し、また出カドランスデュ
ーサ４４は自分の領域Ａ′２　の特性に伝搬されてきた
領域Ａ、　、　Ａ２．　Ａ３からの特性を相乗した効果
を示し、また出カドランスデューサ４６は自分の領域Ａ
ｔ、　　の特性に伝搬されてきた領域ＡＩ　＋　Ａ２　
＋　Ａ３　　からの特性を相乗した効果を示す。

したがって、全体の効果は、次式で表わされる。

（Ａ’３（＾１＋　Ａ２−１−　Ａ−３）＋λ′２（Ａ
１＋Ａ２千Ａ３）＋Ａ′３（Ａ１＋Ａ２　＋Ａ３　）　
）　Ｘ　２−２　（Ａ’ｔ　＋　Ａ’２　＋　Ａ’３　
）　（Ａ、＋　Ａ２　＋　Ａ　３　）・・・・・く１） 上式（１）により、帯域外減衰量も相乗効果で確保でき
ることになる。

発明の効果 以上Ｂ・；δ明したように、本発明〔よれば、入出カド
ランスデューサを複数個に分割し、反復して配置した低
損失の弾性表面波フィルタにおいて、入力また＋Ｊ出カ
ドランスデューサに新位相重み付けを分布して導入した
ので、帯域外減衰量が十分に確保でき、特性合成が簡単
に行え、各種通信分野に広く使用することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の弾性表面波バンドパス・フィルタの説明
図、第２図Ｇ、を従ユ（（の反復（１１（造の低イ（１
失弾４１８１ｌｆｉ７　波バンドパス・フ・ｒルタの構
３１題ソ′１、第３１テはアポ々゛イズ法（による恵み
付けを導入したトランスデユーサの特性説明図、第４図
は新位相爪み句けを入カドランスデューサに導入したパ
ン１−パス・フィルタの構造図、ｔへ５図は新位相重み
付は法の説明１ト１．２１１６図は本発明の実施例を示
す出カドランスデューサに分布形σ）新位相爪み付けを
導入したバンドパス・フィルタの構′＃図、第７図ハ本
発明の他の実施例を示す弾性表面波バンドパス・フィル
々の構ρ図である。 ２＋　４　＋　６＋　８＋　１０ｒ　１５＋　１７＋　
１９＋　２１１２３．３０＋、’３２１３４−＋　３６
．３８．４３．４５＋　４７．４９．５］、　：人力ト
ランスデユーサ、１．３．．５．７．９．　ＩＬ　１４
，１６゜：ｔ、ａ、　、２０．２２．２４．２９．３１
．３３．３５．３７．３９＋４２．４牛、　４６．４−
８．５０．５２　：出カドランスデューサ、１２．２５
．４０．５３　：入力電気端子、■凸。 ２６、４Ｌ　、５３　：出力背気端子、２８　：　’ｆ
ｌｆ、気端子、２７：電気・音響トランスデユーサ、５
５：音響・’、′ｌ、、ぐ１．トランスデユーサ。 特許出願人　　株式会社　［Ｊ　立ψμ作−所代　　理
　　人　　　弁理士　磯　　村　　雅　　俊　”第１図 第　　　３　　　図 笛　　　　、’ｌ　　　　ＦＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）弾性表面波を伝搬する基板上に形成された電気・
   音響および音響・電気トランスデユーサからなる入力お
   よび出カドランスデューサを、伝搬方向に複数個交互に
   配列した弾性表面波バンドパス・フィルタにおいて、上
   記入力または出カドランスデューサのうちの一方は、個
   々の電気・音響および音響・電気トランスデユーサで特
   性合成用の重み付は関数の一部を戸成することにより、
   上記入力または出カドランスデューサ複数個で１つの重
   み付は関数を形成することを特徴とする弾性表面波バン
   ドパス・フィルタ。 ｅ）前記入力または出力°トランスデユーサの一方は、
   各々で１つの重み付は関数を形成し、他方の入力または
   出カドランスデューサは、複数個で１つの重み付は関数
   を形成することを特徴とする特・フィルタ