JPS6355807B2 - - Google Patents

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JPS6355807B2
JPS6355807B2 JP14579181A JP14579181A JPS6355807B2 JP S6355807 B2 JPS6355807 B2 JP S6355807B2 JP 14579181 A JP14579181 A JP 14579181A JP 14579181 A JP14579181 A JP 14579181A JP S6355807 B2 JPS6355807 B2 JP S6355807B2
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JP
Japan
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surface acoustic
acoustic wave
transducer
electrodes
comb
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JP14579181A
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Japanese (ja)
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JPS5847317A (en
Inventor
Shigefumi Morishita
Yasuo Ehata
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25Constructional features of resonators using surface acoustic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧電性基板上に弾性表面波励振用
トランスデユーサとグレーテイング反射器を形成
してなる弾性表面波共振子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a surface acoustic wave resonator in which a surface acoustic wave excitation transducer and a grating reflector are formed on a piezoelectric substrate.

弾性表面波共振子の基本構成は、第1図に示す
ように圧電性基板1上に、電気信号を弾性表面波
に変換せしめるインターデイジタル電極からなる
トランスデユーサ2と、このトランスデユーサ2
で励振され両方向に伝搬する弾性表面波を中央に
反射せしめるための、弾性表面波波長の1/2のピ
ツチで多数本のストリツプを周期的に配置してな
るグレーテイング反射器3,4とを形成したもの
である。
The basic structure of a surface acoustic wave resonator is, as shown in FIG.
Grating reflectors 3 and 4 are constructed by periodically arranging a large number of strips at a pitch of 1/2 the wavelength of the surface acoustic wave, in order to reflect the surface acoustic waves excited by the surface acoustic wave and propagating in both directions to the center. It was formed.

ところで、このような共振子でインピーダンス
の大きいものを得るためには、トランスデユーサ
2の電極開口長、すなわちインターデイジタル電
極の電極指の噛み合う部分(交差部)の長さを小
さくする必要がある。しかし単純にこの電極開口
長を小さくすると、伝搬する弾性表面波のビーム
が回折の現象によつて広がり、所望の共振子形成
領域から外に放射されて逃げていくことが原因の
一つとなる共振損失が増加し、共振子としての性
能、すなわちQが低下する。
By the way, in order to obtain such a resonator with high impedance, it is necessary to reduce the electrode aperture length of the transducer 2, that is, the length of the interdigitated part (crossing part) of the electrode fingers of the interdigital electrode. . However, if the electrode aperture length is simply made smaller, the propagating surface acoustic wave beam spreads due to the phenomenon of diffraction and is radiated outward from the desired resonator formation region, causing resonance. Loss increases, and the performance as a resonator, that is, Q decreases.

この点を解決するため、発明者らは先に第2図
に示すように、2個のインターデイジタル電極2
1,22を電気的に直列に接続してトランスデユ
ーサ2を構成し、かつこのトランスデユーサ2か
ら励振された弾性表面波の伝搬路の幅方向全域に
わたるようにグレーテイング反射器3,4を形成
した弾性表面波共振子を提案している。(特願昭
56−5166号) この構成によれば、Qを高く保ちながらインピ
ーダンスを上げることができる。しかし反面、こ
の構成ではトランスデユーサ2の実効開口長が大
きくなるため、第3図にその共振通過特性を示す
ように、高次横モード波によるスプリアス31,
32が発生するという問題がある。
In order to solve this problem, the inventors first created two interdigital electrodes 2 as shown in FIG.
1 and 22 are electrically connected in series to form a transducer 2, and grating reflectors 3 and 4 are arranged so as to cover the entire widthwise propagation path of the surface acoustic waves excited from the transducer 2. We have proposed a surface acoustic wave resonator with a (Tokugansho
No. 56-5166) According to this configuration, impedance can be increased while keeping Q high. However, in this configuration, the effective aperture length of the transducer 2 becomes large, so as shown in FIG.
There is a problem that 32 occurs.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的はインピーダンスが高く、かつQが大き
く、しかもスプリアスの少ない弾性表面波共振子
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its object is to provide a surface acoustic wave resonator that has high impedance, a large Q value, and less spurious.

高次横モード波によるスプリアスを抑圧するた
めの方法として、電気信号−弾性表面波変換用ト
ランスデユーサにCOS型アポダイス法と呼ばれ
る重み付けを施すことにより、グレーテイング反
射器内の横モード波のうち特定の単一モードのみ
に相当する表面波を励振し、他の高次モードのス
プリアスが発生しないようにする方法が提案され
ている。(1976、Ultrasonics Symposium
Proceedings Multimode Saw Resonator−A
Method to study The Optimum Resonaton
design W.H.Haydl著)。
As a method for suppressing spurious waves caused by higher-order transverse mode waves, weighting called the COS type apodice method is applied to the electrical signal-to-surface acoustic wave conversion transducer. A method has been proposed in which a surface wave corresponding to only a specific single mode is excited to prevent the generation of spurious waves in other higher-order modes. (1976, Ultrasonics Symposium
Proceedings Multimode Saw Resonator-A
Method to study The Optimum Resonance
design by WHHaydl).

本発明は、このCOS型アポダイス法重み付け
を、複数個のインターデイジタル電極を直列接続
してなるトランスデユーサに応用したもので、こ
のトランスデユーサから励振される総合の弾性表
面波エネルギー分布が余弦カーブを描くように、
トランスデユーサを構成する複数個のインターデ
イジタル電極の形状を弾性表面波の伝搬方向にお
いて徐々に変化させたとを特徴としている。さら
に具体的には、例えば2個のインターデイジタル
電極を各一方のくし型電極を共通接続することに
よつて電気的に直列に接続してトランスデユーサ
を構成する場合、共通接続された各一方のくし型
電極または、各他方のくし型電極の電極指の長さ
を、その先端部がこれらのくし型電極全体として
余弦カーブを描くように、弾性表面波の伝搬方向
において徐々に変化させればよい。
The present invention applies this COS type apodice method weighting to a transducer formed by connecting a plurality of interdigital electrodes in series, and the total surface acoustic wave energy distribution excited from this transducer has a cosine As if drawing a curve,
The transducer is characterized in that the shape of the plurality of interdigital electrodes constituting the transducer is gradually changed in the propagation direction of the surface acoustic wave. More specifically, for example, when a transducer is constructed by electrically connecting two interdigital electrodes in series by commonly connecting one of the comb-shaped electrodes, each of the interdigitated electrodes is The length of the electrode finger of the comb-shaped electrode or the other comb-shaped electrode is gradually changed in the propagation direction of the surface acoustic wave so that the tip of the comb-shaped electrode draws a cosine curve as a whole. Bye.

従つて、本発明によればQを大きく保ちながら
インピーダンスを上げることができるとともに、
高次横モード波によるスプリアスが抑圧された良
好な特性を持つた弾性表面波共振子が得られる。
Therefore, according to the present invention, impedance can be increased while keeping Q large, and
A surface acoustic wave resonator with good characteristics in which spurious waves due to higher-order transverse mode waves are suppressed can be obtained.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第4図は本発明の一実施例に係る弾性表面波共
振子の構成を示したもので、圧電性基板41、例
えばLiTaO3(リチウムタンタレイト)基板上に、
アルムニウム薄膜のような金属膜からなる電気信
号を弾性表面波に変換せしめるトランスデユーサ
42、およびその両側に位置してトランスデユー
サ42から励振された弾性表面波を反射せしめる
グレーテイング反射器43,44が形成されてい
る。
FIG. 4 shows the configuration of a surface acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention, in which a piezoelectric substrate 41, for example, a LiTaO 3 (lithium tantalate) substrate,
A transducer 42 made of a metal film such as an aluminum thin film that converts an electric signal into a surface acoustic wave, and grating reflectors 43 located on both sides of the transducer 42 that reflect the surface acoustic wave excited from the transducer 42. 44 is formed.

トランスデユーサ42は、2個のインターデイ
ジタル電極421,422が各々励振する弾性表
面波の伝搬方向が一致するように弾性表面波の伝
搬方向と直交する方向に並べられるとともに、く
し型電極a,bの電極指が平行に形成され、かつ
各一方のくし型電極aが共通接続されることによ
つて電気的に直列に接続されている。そして、イ
ンターデイジタル電極421,422は共通接続
された各一方のくし型電極aの電極指の長さが、
その先端部がこれらのくし型電極a全体として余
弦カーブを描くように、弾性表面波の伝搬方向に
おいて徐々に変化している。また、インターデイ
ジタル電極421,422の各他方のくし型電極
bの電極指の長さは一定である。
The transducer 42 includes two interdigital electrodes 421 and 422 arranged in a direction perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic waves so that the propagation directions of the surface acoustic waves excited by the two interdigital electrodes 421 and 422 coincide with each other, and comb-shaped electrodes a, The electrode fingers b are formed in parallel, and each one of the comb-shaped electrodes a is connected in common, so that they are electrically connected in series. In the interdigital electrodes 421 and 422, the length of the electrode finger of each commonly connected comb-shaped electrode a is
The tips gradually change in the propagation direction of the surface acoustic wave so that the comb-shaped electrodes a as a whole draw a cosine curve. Furthermore, the length of the electrode fingers of the other comb-shaped electrode b of the interdigital electrodes 421 and 422 is constant.

具体的数値例を挙げれば、インターデイジタル
電極421,422の電極開口長は、伝搬する弾
性表面波の波長をλ0として、最大のところ(くし
型電極aの電極指が最長のところ)で20λ0であ
り、電極指の数は各々11対、また電極指の線幅は
8μm、配列ピツチ(周期長)は16μmである。
To give a specific numerical example, the electrode aperture length of the interdigital electrodes 421 and 422 is 20λ at the maximum (where the electrode fingers of the comb-shaped electrode a are the longest), where the wavelength of the propagating surface acoustic wave is λ 0 . 0 , the number of electrode fingers is 11 pairs each, and the line width of the electrode fingers is
The array pitch (period length) is 16 μm.

一方、グレーテイング反射器43,44は各各
200本のストリツプ電極によつて構成され、スト
リツプ電極の線幅おおよび配列ピツチはインター
デイジタル電極421,422と同じであり、さ
らに開口長はインターデイジタル電極421,4
22の開口長の合計と同じ40λ0である。すなわ
ち、グレーテイング反射器43,44はトランス
デユーサ42によつて励振された弾性表面波の伝
搬路の幅方向全域にわたつて形成されている。
On the other hand, the grating reflectors 43 and 44 each
It is composed of 200 strip electrodes, and the line width and arrangement pitch of the strip electrodes are the same as those of the interdigital electrodes 421 and 422, and the opening length is the same as that of the interdigital electrodes 421 and 422.
It is 40λ 0 , which is the same as the sum of the 22 aperture lengths. That is, the grating reflectors 43 and 44 are formed over the entire width direction of the propagation path of the surface acoustic wave excited by the transducer 42.

このように構成された本発明による弾性表面波
共振子は、トランスデユーサ42を構成するイン
ターデイジタル電極421,422の最大の電極
開口長20λ0と同じ電極開口長の1個のインターデ
イジタル電極をトランスデユーサに用いた場合と
同程度の高いインピーダンス値が得られる。しか
もグレーテイング反射器43,44がインターデ
イジタル電極421,422を直列に接続したト
ランスデユーサ42から励振される弾性表面波を
効率よく反射するように構成されているため、Q
は電極開口長が40λ0のトランスデユーサを用いた
場合と同程度の値を維持することができる。
The surface acoustic wave resonator according to the present invention configured as described above has one interdigital electrode having the same electrode aperture length as the maximum electrode aperture length 20λ 0 of the interdigital electrodes 421 and 422 constituting the transducer 42. A high impedance value comparable to that obtained when used in a transducer can be obtained. Moreover, since the grating reflectors 43 and 44 are configured to efficiently reflect the surface acoustic waves excited from the transducer 42 in which the interdigital electrodes 421 and 422 are connected in series, the Q
can maintain the same value as when using a transducer with an electrode aperture length of 40λ 0 .

そしてさらに、インターデイジタル電極42
1,422は全体としてCOS型アポダイズ法に
よる重み付けが施されており、トランスデユーサ
42から励振される総合の弾性表面波エネルギー
分布がCOS型となつているため、高次横モード
波によるスプリアスの抑圧も図られることにな
る。
Furthermore, the interdigital electrode 42
1,422 is weighted as a whole by the COS type apodization method, and the overall surface acoustic wave energy distribution excited from the transducer 42 is of the COS type, so the spurious caused by higher-order transverse mode waves is reduced. It will also be suppressed.

第5図は本発明の上記実施例に係る弾性表面波
共振子の共振通過特性を示したもので、第3図に
見られていたスプリアス31,32がよく抑圧さ
れているのが理解されよう。
FIG. 5 shows the resonance passage characteristics of the surface acoustic wave resonator according to the above embodiment of the present invention, and it can be seen that the spurious components 31 and 32 seen in FIG. 3 are well suppressed. .

この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、例えばインターデイジタル電極421,42
2の各他方のくし型電極すなわち共通接続されな
い方のくし型電極bの電極指の長さを弾性表面波
の伝搬方向において徐々に変化させても、スプリ
アスの抑圧に関して同じ効果を得ることができ
る。
The present invention is not limited to the above embodiments, and for example, the interdigital electrodes 421, 42
Even if the length of the electrode fingers of the other comb-shaped electrode b of 2, that is, the comb-shaped electrode b that is not commonly connected, is gradually changed in the propagation direction of the surface acoustic wave, the same effect in suppressing spurious can be obtained. .

また、第6図に示すようにグレーテイング反射
器43,44についても431,432,44
1,442の如く2分割して直列に接続した構成
とすることが可能である。
Further, as shown in FIG. 6, the grating reflectors 43, 44 are also
It is possible to have a configuration in which the circuit is divided into two parts, such as 1,442, and connected in series.

また、第7図に示すようにインターデイジタル
電極421,422の電極指の長さが一定の方の
くし型電極bの相互間に、くし型電極aと先端ど
うし対向する形でダミー電極cを形成して、トラ
ンスデユーサ42内での弾性表面波の波面の乱れ
を防止することもできる。
In addition, as shown in FIG. 7, a dummy electrode c is placed between the interdigital electrodes 421 and 422 with their tips facing each other between the comb-shaped electrodes b whose electrode fingers have a constant length. It is also possible to prevent disturbance of the surface acoustic wave wavefront within the transducer 42 by forming the surface acoustic wave.

さらに、以上の例では1個のトランスデユーサ
を用いたいわゆる1端子対型の共振子を例示した
が、グレーテイング反射器の間に2個のトランス
デユーサを並設し、一方を入力トランスデユー
サ、他方を出力トランスデユーサとして用いるよ
うな2端子対型の共振子にも本発明を適用するこ
とができる。
Furthermore, in the above example, a so-called one-terminal pair type resonator using one transducer was illustrated, but two transducers are installed in parallel between the grating reflectors, and one is connected to the input transformer. The present invention can also be applied to a two-terminal pair type resonator in which one terminal is used as a transducer and the other is used as an output transducer.

以上の実施例では、インターデイジタル電極を
2個直列接続してトランスデユーサを構成した
が、3個以上のインターデイジタル電極を直列接
続してトランスデユーサを構成した場合にも、こ
の発明を適用できる。第8図、第9図はその実施
例で、両側のインターデイジタル電極421,4
22は前記各実施例とほぼ同様に形成され、中央
のインターデイジタル電極433は電極開口長、
すなわち両くし型電極の電極指の長さを一定とし
ている。
In the above embodiments, the transducer was constructed by connecting two interdigital electrodes in series, but the present invention can also be applied to a case in which a transducer is constructed by connecting three or more interdigital electrodes in series. can. FIGS. 8 and 9 show examples of this, in which interdigital electrodes 421, 4 on both sides
22 is formed in substantially the same manner as in each of the above embodiments, and the central interdigital electrode 433 has an electrode opening length,
In other words, the lengths of the electrode fingers of both comb-shaped electrodes are constant.

ところで、これらの場合両側のインターデイジ
タル電極421,422でのインピーダンスと中
央のインターデイジタル電極433でのインピー
ダンスを等しくすることが重要である。これらの
インピーダンスに差があると、正しいCOS型の
弾性表面波エネルギー分布が得られないからであ
る。そこで、第8図ではインターデイジタル電極
433の電極開口長をインターデイジタル電極4
21,422より小さくして、また第9図ではイ
ンターデイジタル電極433の電極指の数を少な
くして、インピーダンスを揃えている。
Incidentally, in these cases, it is important to equalize the impedance at the interdigital electrodes 421 and 422 on both sides and the impedance at the central interdigital electrode 433. This is because if there is a difference in these impedances, a correct COS type surface acoustic wave energy distribution cannot be obtained. Therefore, in FIG. 8, the electrode opening length of the interdigital electrode 433 is
21 and 422, and in FIG. 9, the number of electrode fingers of the interdigital electrode 433 is reduced to make the impedance uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は弾性表面波共振子の基本構成を示す平
面図、第2図はインピーダンスの増加とQの向上
を図つた弾性表面波共振子の平面図、第3図はそ
の共振通過特性を示す図、第4図は本発明の一実
施例に係る弾性表面波素子の平面図、第5図はそ
の共振通過特性を示す図、第6図〜第9図は本発
明の他の実施例の平面図である。 41……圧電性基板、42……トランスデユー
サ、43,44……グレーテイング反射器、42
1,422,433……インターデイジタル電
極。
Fig. 1 is a plan view showing the basic configuration of a surface acoustic wave resonator, Fig. 2 is a plan view of a surface acoustic wave resonator designed to increase impedance and improve Q, and Fig. 3 shows its resonance passage characteristics. 4 is a plan view of a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing its resonance passage characteristics, and FIGS. 6 to 9 are diagrams of other embodiments of the present invention. FIG. 41...Piezoelectric substrate, 42...Transducer, 43, 44...Grating reflector, 42
1,422,433...interdigital electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 圧電性基板と、この基板上に形成され電気信
号を弾性表面波に変換せしめるインターデイジタ
ル電極からなるトランスデユーサと、このトラン
スデユーサによつて励振される弾性表面波の伝搬
路の幅方向全域にわたるように前記基板上に形成
され、前記弾性表面波を反射せしめるグレーテイ
ング反射器とからなる弾性表面波共振子におい
て、前記トランスデユーサは各々励振する弾性表
面波の伝搬方向が一致するように弾性表面波の伝
搬方向と直交する方向に並べられ、かつ電気的に
直列に接続された複数個のインターデイジタル電
極からなり、これらのインターデイジタル電極は
前記トランスデユーサから励振される総合の弾性
表面波エネルギー分布が余弦カーブを描くように
弾性表面波の伝搬方向において徐々に形状が変化
していることを特徴とする弾性表面波共振子。 2 前記トランスデユーサを構成する複数個のイ
ンターデイジタル電極は、各々共振する弾性表面
波の伝搬方向が一致するように弾性表面波の伝搬
方向と直交する方向に並べられるとともに、くし
型電極の電極指が平行に形成され、かつ各一方の
くし型電極が共通接続されることによつて電気的
に直列に接続された2個のインターデイジタル電
極であり、これらのインターデイジタル電極は共
通接続された各一方のくし型電極、または各地方
のくし型電極の電極指の長さが、その先端部がこ
れらのくし型電極全体として余弦カーブを描くよ
うに弾性表面波の伝搬方向において徐々に変化し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の弾性表面波共振子。
[Claims] 1. A transducer comprising a piezoelectric substrate, interdigital electrodes formed on the substrate and converting an electric signal into a surface acoustic wave, and a surface acoustic wave excited by the transducer. A surface acoustic wave resonator is formed on the substrate so as to cover the entire width of the propagation path of the surface acoustic wave, and includes a grating reflector for reflecting the surface acoustic wave. Consisting of a plurality of interdigital electrodes that are arranged in a direction perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic wave so that the propagation directions coincide and are electrically connected in series, and these interdigital electrodes are connected to the transducer. A surface acoustic wave resonator characterized in that its shape gradually changes in the direction of propagation of surface acoustic waves so that the overall excited surface acoustic wave energy distribution draws a cosine curve. 2. The plurality of interdigital electrodes constituting the transducer are arranged in a direction perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic waves so that the propagation directions of the resonating surface acoustic waves coincide with each other, and the interdigital electrodes of the comb-shaped electrodes Two interdigital electrodes electrically connected in series by having fingers formed in parallel and one of the comb-shaped electrodes being connected in common, and these interdigital electrodes are connected in common. The length of the electrode fingers of each one of the comb-shaped electrodes or the comb-shaped electrodes in each region gradually changes in the propagation direction of the surface acoustic wave so that the tips of the comb-shaped electrodes as a whole draw a cosine curve. A surface acoustic wave resonator according to claim 1, characterized in that:
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WO2016063718A1 (en) * 2014-10-21 2016-04-28 株式会社村田製作所 Elastic wave resonator and ladder-type filter

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