JPS62115A - 弾性表面波フイルタ - 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】 （産業上の利用分野） この発明は弾性表面波フィルタに関する。

（従来の技術） 従来から種々の構成の弾性表面波フィルタが提案され又
実用化されている。第２図は従来の弾性表面波フィルタ
（以下、単に、２変換器構成フィルタと称する）の−例
を示す略平面図で、電気入力及び電気出力にすだれ状電
極から成る夫々−個の弾性表面波変換器（以下、単に変
換器と称する）で構成されている。同図において、１は
圧電基板、２は入力用変換器、３は出力用変換器、４は
入力端子、５は出力端子、６及び７は入力信号を入力用
変換器２において弾性波として変換し出力した弾性表面
波である。

一般に、変換器は双方向性を有するため、入力端子４に
供給された電気信号は入力用変換器２によって相対向す
る二方向にそれぞれ進む二つの弾性表面波に等分に変換
される。これがため、出力用変換器３が受信する弾性表
面波は一方側に進む弾性波だけとなり、入力電気信号の
１／！だけが出力用変換器で受信され、さらに出力用変
換器が双方向性のため受信信号の１／２つまシ入力電気
信号の１／４シか出力端、子５から出力されない。これ
がため、２変換器構成フイルタでは、理想的な状態であ
っても６　ｄＢの挿入損失があることが知られている。

従来から、この弾性表面波フィルタの挿入損失の低減化
を図るため、多変換器構成フィルタと称する弾性表面波
フィルタが提案され用いられてきた（昭和５８年度電子
通信学会総会全国大会予稿集、　Ｎｏ、１００．ｐｉ−
１００）　ｏこのフィルタは例えば第３図に示すように
、圧電基板１上に入力用及び出力用変換器２及び３を交
互に等間隔に複数個配列して構成した構造となっている
。この構造は、入力用変換器２によって変換された弾性
表面波を複数の変換器で受信して弾性表面波フィルタの
外部に漏れたりして出力信号として変換されない弾性表
面波のエネルギー量を減らすことによって挿入損失の減
少を図ることを狙ったものであシ、変換器の総数を増加
させれば挿入損失はさらに減少する。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、この５変換器構成フイルタのフィルタ特性と
、２変換器構成フイルタのフィルタ特性とを第４図に示
す。第４図において、横軸に周波数を及び縦軸に損失（
ｄＢ）をそれぞれプロットして示し、ｆｏは中心周波数
を示す。

この第４図のフィルタ特性からも明らかなように、２変
換器構成フイルタ特性（破線Ｉで示す）に比べて、５変
換器構成フイルタのフィルタ特性（実線■で示す）は、
通過域における損失は少なくなるが、その反面、減衰域
において、先鋭状に著しく損失が減少してしまい、減衰
域の最小損失と通過域での最大損失の差（実効減衰量）
が小さくなるという欠点があった。

例えば、５変換器構成フィルタ１．７変換器構成フイル
タ及び９変換器構成フイルタの実効減衰量は２電極構成
フイルタに比べて、それぞれ約１０ｄＢ、１５　ｄＢ及
び２０　ｄＢ程度劣化している。

この理由は次のように考えられる。第３図に示すように
、従来の多変換器構成フィルタでは隣接する各入出力変
換器の中心間間隔距離（弾性表面波の伝搬距離）　Ａｓ
　、Ａｘ　、ｔｘ・・・は等間隔（ｔｔ＝ｔｚ＝ｔ、＝
・・・＝２（一定））に配置されているため同時に印加
されて各出力用変換器から得られる電気信号はある周波
数間隔で同じ位相となる。このため多電極構成フィルタ
での減衰域における利得は周波数の周期Ｖ／２ｔ　（Ｖ
は弾性表面波の伝搬速度）で先鋭状となる特性になる。

この特性を第５図に示す。図中、横軸に周波数を及び縦
軸に利得（ｄＢ）をそれぞれプロットして示し、ｆｏは
中心周波数を示す。このような特性のためフィルタ全体
の特性としては、実効減衰量の低下が生じてしまうので
ある。

この発明の目的は、通過域でのフィルタ特性を損なうこ
となく、減衰域での先鋭状の損失低下を抑えることによ
り、充分な実効減衰量を持った良好なフィルタ特性を有
する多変換器構成の弾性表面波フィルタを提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を解決するために、弾性表面波を
伝搬する基板上に形成された電気・音響変換あるいは音
響・電気変換のための弾性表面波変換器からなる入力及
び出力変換器を、伝搬方向に複数個交互に配列した弾性
表面波フィルタにおいて、ある任意の互いに隣接する弾
性表面波変換器間の中心間の間隔を基準間隔ｔ、とし且
つ当該基準間隔１．以外の互いに隣接する各弾性表面波
変換器間の中心間の間隔をそれぞれｔ２〜ｔ０　として
。

ｔ１＝ｍ□・λ １、＝１□　十ｍ２・λ ｔｎ＝１１　＋ｍｎ・λ 但し、λ：弾性表面波の波長であり、弾性表面波の伝搬
速度をＶとし弾性表面波フィルタの中心周波数をｆｏと
したとき、λ＝Ｖ／ｆゆで定義される。

ｆｎｌ　　：任意の正の実数 ｍ、〜ｍｏ：それぞれ任意の整数（０，±１．±２、…
）の関係を有し、前記各間隔ｔ８〜ｔｎのうちの少なく
とも１つの間隔が他の残シの間隔と異なるように前記弾
性表面波変換器を配列して成るようにし友ものである。

また上記構成において、互いに隣接する弾性表面波変換
器間の前記各中心間間隔ｌ１〜ｌｎが一部もしくは全て
異なるようにしてもよく、さらに前記基準間隔ｉ１が波
長λの整数倍であってもよい。

（作用） このように構成すれば、多変換器構成のフィルタの各変
換器間の弾性表面波の伝搬距離は全てまたは部分的に不
規則になり各出力用変換器から得られる電気信号は全て
または部分的に異る位相となる。これがため、減衰域に
おける先鋭状の利得は抑制され１周波数−利得特性は第
６図に示すようになる。尚１図中横軸に周波数を及び縦
軸に利得（ｄＢ）をそれぞれプロットして示し、ｆｏは
中心周波数を示す。

これがため、この発明による弾性表面波フィルタは通過
域での特性を損なうことがなく、しかも、減衰域での減
衰量の低下を最小限に抑えることが出来る。従って第７
図あるいは第９図に示すフィルタ特性からも明らかなよ
うに、多変換器構成のフィルタであるにもかかわらず、
減衰域での出力信号が減少するというような特性（実線
■）をもち、フィルタ全体としては２変換器構成の場合
（破線■）よシも実効減衰量が大きくなる。

（実施例） 以下、第１図及び第８図を参照して、この発明の弾性表
面波フィルタの実施例を説明する。尚、第１図及び第８
図において第２図及び第３図に示した構成成分と同一の
構成成分については同一の符号を付して示し、その詳細
な説明を省略する。

実施例■ 第１図に示す実施例はこの発明による５変換器構成フイ
ルタで６Ｄ、出力用変換器３と入力用変換器２とを、中
心間間隔ｔ□、１．，１．，１４で順次にかつ交互に配
列させた構造となっている。これらの間隔ｔ□〜ｔ４の
うちのいずれかが基準間隔となる。ここでは例えば間隔
ｔ１を基準間隔として、残りの間隔ｚ、　ｆ　ｚ３１１
４のうちの一部あるいは全部が基準間隔ｔ□に対して、
中心周波数に対する弾性表面波の波長の整数倍（０，±
１．±２゜±３・・・）だけ異なるようにしている。例
えばｔ□＝ｍ工・λ、　ｔ、　＝、Ａ工＋ｍ２λ、　１
３　＝ｔ１　＋ｍ３・λ。

１４＝ｔ１＋ｍ４・λの関係を有するものである。

ここでλは弾性表面波の伝搬速度をＶとしたとき中心周
波数ｆ０に対する弾性表面波の波長でありλ＝ｖ／ｆ０
で与えられる。またｍｌは任意の正の実数であり、ｍ２
〜ｍ４はそれぞれ任意の整数（０゜±１．±２．±３、
…）である。従って上述の配列の関係において、各間隔
１１，１．．１．．１４のうちの一部あるいは全部が波
長λの整数倍だけ異なる間隔となるものである。例えば
ｔｘ＝２０．５λ。

ｔ２＝ｔ、　＋２λ、　１３＝１□＋４λ、１４＝１□
＋６λとなるように各変換器を配列すると、各変換器間
の弾性表面波の伝搬距離は不規則になり各出力用変換器
から得られる電気信号は異る位相となる。このため、減
衰域における先鋭状の利得は第６図に示すように抑制さ
れ、５変換器構成にもかかわらず減衰域での電気信号は
減少する。

この発明による５変換器構成フイルタのフィルタ特性と
、従来の２変換器構成フイルタのフィルタ特性とを第７
図に示す。第７図において、横軸に周波数を及び縦軸に
損失（ｄＢ）をそれぞれプロットして示し、ｆｏは中心
周波数を示す。

第７図のフィルタ特性から明らかなように、２変換器構
成フィルタ特性（破線■で示す）に比べて、５変換器構
成フイルタのフィルタ特性（実線■で示す）の方が実効
減衰量が犬きくなっていることがわかる。

この実施例では各変換器を配列する間隔をｔ□＝２０．
５λ、　ｔ２＝ｔ、　＋２λ、　ｔ３＝ｔ、　＋４λ、
ｚ４＝＝ｔ１＋６λとして述べたが、これら５変換器構
成の各変換器の配列間隔は、・２変換器構成フイルタで
希望されるフィルタ特性に応じかつ損失が低減されるよ
う適切な距離差に設計変更することが出来る。またこの
実施例では基準間隔ｔ１＝２０．５λ　すなわちｍ、＝
２０．５のように係数ｍｌが整数でない場合に９いて述
べたが、この係数ｍ□は当然整数であって良く、例えば
町＝２０とすれば基準間隔１、＝２０λとなる。

実施例■ 第８図に示す実施例は９変換器構成フイルタであり、出
力用変換器３と入力用変換器２とを順次にかつ交互に中
心間間隔１．．１．．１１，１．．１．　。

ｔ６１　ｚ、　ｔ　ｚ、で配列させた構造となっている
。これらの間隔ｔ□〜ｔ８のうちのいずれかが基準間隔
となる。ここでは例えば間隔ｔ１を基準間隔として、残
りの間隔ｔ２〜ｔ８のうちの一部あるいは全部が基準間
隔ｔ１に対して、中心周波数に対する弾性表面波の波長
の整数倍（０，±１．±２・・・）異なるようにしてい
る。

ここでは、この中心間間隔ｔ、〜ｔ、をｔ、＝２０．５
λ。

１、　＝１．＋λ、１．＝１□＋２λｌ１ｍ　＝１．＋
３λ、ｔ、＝ｔ、＋４λ、ｔ６＝ｔ、＋ｓλ、ｔ、＝ｔ
１＋６λ＋　Ｌａ＝Ｌ＋　＋７λと設定している。

そして第９図に、中心間間隔ｔ１〜ｔ、を全て等しい値
として構成した従来の９変換器構成フイルタ特性（一点
鎖線…で示す）と、この９変換器構成フイルタ特性（実
線りを示す。

尚、同図において、横軸に周波数を及び縦軸に損失（ｄ
Ｂ）をそれぞれプロットして示し、ｆｏは中心周波数を
示す。

この第９図のフィルタ特性からも明らかなように従来の
９変換器構成フイルタではフィルタを構成する変換器の
数が増しただけ減衰域でのフィルタ特性は更に先鋭状に
大きくなって悪化していることがわかる。

しかし、この発明による９変換器構成フイルタは同じ数
の変換器を有するにもかかわらず、実効減衰量の劣化の
抑制は著しく、従って、そのフィルタ特性は従来の９変
換器構成フイルタ特性と比較して明らかに良好となるこ
とがわかる。この発明による９変換器構成フイルタの中
心間間隔ｔ□〜ｔｌｌをこの実施例で設定した値を全部
又は部分的に変え適切に設定することでよシ優れたフィ
ルタ特性を実現出来ることは云うまでもない。また本実
施例においても当然基準間隔ｔ８を波長λの整数倍とし
てもよい。

上述した実施例は５変換器構造及び９変換器構造の弾性
表面波フィルタにつき説明したが、この発明はこれ以外
の予震換器構造の弾性表面波フィルタをも含むことは勿
論である。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、本発明によれば、
弾性表面波変換器を複数個釜べて成る多食換器構成の弾
性表面波フィルタにおいて、前述の如き配列関係で前記
弾性表面波変換器を配列することにより減衰域の各出力
用変換器からの電気信号の位相をずらすことができる。

これによシ減衰域での先鋭状の利得を抑制することでき
、通過域での特性を損なうことがなく、しかも、減衰域
での減衰量の低下を最小限に抑えることが出来る。

従って、この発明の予震換器構成フィルタは低損失で、
充分な実効減衰量の取れた良好なフィルタ特性を有する
弾性表面波フィルタとなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の弾性表面波フィルタの一実施例の構成
を示す略平面図、第２図は従来の２変換器構成の弾性表
面波フィルタの構成を示す略平面図、第３図は従来の５
変換器構成の弾性表面波フィルタの構成を示す略平面図
、第４図は従来のフィルタのフィルタ特性図、第５図は
従来のフィルタの周波数・利得特性図、第６図は本発明
に係るフィルタの一実施例の周波数・利得特性図、第７
図は本発明に係るフィルタの一実施例のフィルタ特性及
び従来のフィルタのフィルタ特性を示した図、第８図は
本発明の弾性表面波フィルタの他の実施例の構成を示す
略平面図、第９図は本発明に係るフィルタの他の実施例
のフィルタ特性図。 １・・・圧電基板、２・・・入力用変換器、３・・・出
力用変換器、４・・・入力端子、５・・・出力端子。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 ３：■頗障罫　　！１〜／ｎ：に側融勝間神０嬰庫ネ堤
＠Ｉｔや（〜＊蛾（冒ｉ浪Ｉルアの一μ文第１図 第２図 ４２未］忙り偉柱表勿漕フィル７め構べ第３図 ４ｍ！＃Ｉフィル７町フィル７％柊 第４図 今ｉ１＋＋＋フィル７のＲｑ二皮歇・　利堵ネ）セミ〉
１４軽量イ息（イ判辷々−フイルりの１１ヨｔｔｇこ・
　利９１→−撃Ａ弓Ｅ第６図 法定ｗ４１トク１々フイｊし７めフィルｌ−−トー１第
７図 第４ｗＦ４＋＝！４に＊ｉイル７ｍ１ｋｌ”ｉ本藷萌、
ｔｕｂ憎０刀ル１の７ｓＡＪ髪１生第９図

Claims (3)

【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・
   音響変換あるいは音響・電気変換のための弾性表面波変
   換器からなる入力及び出力変換器を、伝搬方向に複数個
   交互に配列した弾性表面波フィルタにおいて、 ある任意の互いに隣接する弾性表面波変換器間の中心間
   の間隔を基準間隔ｌ＿１とし且つ当該基準間隔ｌ＿１以
   外の互いに隣接する各弾性表面波変換器間の中心間の間
   隔をそれぞれｌ＿２〜ｌ＿ｎとして、ｌ＿１＝ｍ＿１・
   λ ｌ＿２＝ｌ＿１＋ｍ＿２・λ ｌ＿ｎ＝ｌ＿１＋ｍ＿ｎ・λ 但し、λ：弾性表面波の波長であり、弾性表面波の伝搬
   速度をＶとし弾性表面波フィルタの中心周波数をｆ＿０
   としたとき、λ＝Ｖ／ｆ＿０で定義される。 ｍ＿１：任意の正の実数 ｍ＿２〜ｍ＿ｎ：それぞれ任意の整数（０、±１、±２
   、…）の関係を有し、前記各間隔ｌ＿１〜ｌ＿ｎのうち
   の少なくとも１つの間隔が他の残りの間隔と異なるよう
   に前記弾性表面波変換器を配列して成ることを特徴とす
   る弾性表面波フィルタ。
2. （２）互いに隣接する弾性表面波変換器間の前記各中心
   間間隔ｌ＿１〜ｌ＿ｎが一部もしくは全て異なることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波フィ
   ルタ。
3. （３）前記基準間隔ｌ＿１が波長λの整数倍であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   の弾性表面波フィルタ。