JPS6392123A - 弾性表面波共振器複合型フィルタ - 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］ 本発明は弾性表面波フィルタ、特に広帯域低損失１開口
共振器または２開口共振器を複数個用いて構成したフィ
ルタに関する。

［従来の技術］ 一般に、１開口型の弾性表面波共振器は第１図のように
、トランスデユーサ１と反射器２，３とよりなる構造を
しており、従来、反射器２，３には薄膜ストライプまた
は溝を周期的に繰り返し配列したグレーティングを用い
ていた。このため、共振器のりアクタンス特性は第２図
のように、１個の共振周波数ｆｒと１個の反共振周波数
ｆａとを有するものとなる。したがって、これを複数個
ラダー接続し、あるいはうチス接続して構成したフィル
タは、共振周波数ｆｒの極めて近傍を通過域とする、狭
帯域な利用に限られていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 近年見いだされた弾性表面波の一種である圧電表面すべ
り波は、電気機械結合係数に２の非常に大きな表面波で
あり、この表面波を導体薄膜ストライプの反射器で反射
させると、ｋ２に比例して低損失広帯域の反射器が形成
できることが判明した。しかし、このような反射器を用
いた第１図と同様の１開口共振器のりアクタンス特性は
第３図のようになり、反射係数の帯域特性は広いが位相
推移量が大きいため、帯域内に複数の共振点と反共振点
とが存在することになる。このような１開口共振器を用
いて従来の手法でフィルタを形成すると、共振周波数ｆ
　ｒｌ＋　ｆ　ｒ２＊　ｆ　ｒ３の近傍が通過域となり
、反共振周波数ｆａ１＊ｆａ□＋ｆａ３は阻止域となる
ため、広帯域特性を有するフィルタを実現し得ないこと
になる。

本発明は、上記の広帯域反射器を用いて、反射器の反射
帯域のすべてをフィルタ通過域とするような広帯域フィ
ルタを得ることを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、それぞれ圧電基板上に設けられ薄膜電極指
を交叉さただ１個または２個のトランスデユーサと、上
記トランスデユーサから励振された表面波を反射する２
個の反射器とよりなる第１および第２の共振器において
、前記トランスデユーサと前記反射器の間の電気長を前
記第１の共振器と前記第２の共振器により４分の１波長
の奇数倍異ならしめるとともに、前記第１の共振器と前
記第２の共振器を複合接続することにより、達成される
。

［作用］ 複合接続された第１及び第２の共振器を構成するトラン
スデユーサと反射器との間の距離がお互いに４分の１波
長の奇数倍だけ異なっているので。

反射器の振幅反射係数の帯域にほぼ等しい通過帯域を有
する広帯域なフィルタを実現することができる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

広帯域反射器を用いた第４図（ａ）のような、トランス
デユーサ１と反射器２，３との電気長がＱ□なる１開口
共振器の、反射器の反射帯域内でのりアクタンス特性は
、前述のように第５図（ａ）で与えられる。また、第４
図（ｂ）のように、上記第４図（ａ）の１開口共振器と
同様で、ただしトランスデユーサ１と反射器２，３との
間の電気長がλ。／４だけ短いＱ２なる共振器の、反射
帯域内でのりアクタンス特性は第５図（ｂ）のように与
えられる。

ここで、第４図（ａ）の１開口共振器の共振周波数ｆ　
ｒ１＋　ｆ　ｒ２＋　ｆ　ｒ３、および第４図（ｂ）の
１開口共振器の共振周波数ｆｒ１’＋　ｆｒ□′は、Ｑ
２＝Ｑ１−λ。／４であるため、ｆ　ｒｘ’　＝（ｆ　
ｒ１＋ｆ　ｒ□）　／　２．　ｆ　ｒ２’　＝（ｆ　ｒ
□＋ｆ　ｒ３）　／２で与えられるが、実際にはλ。／
４の位相板の周波数特性、音速の分散等により、これら
は近似式となる。しかし、後述のように若干のずれは実
用上の障害にならない。

第４図（ａ）、（ｂ）の１開口共振器のインピーダンス
をそれぞれＺａｔＺｂとし、これらの共振器を第６図（
ａ）のようにラチス型、あるいはこれを変形した同図（
ｂ）のヤウマン（Ｊ　ａｕｍａｎｎ）型、（ｃ）のヤウ
マン変形接続、（ｄ）のリガー（Ｒｉｅｇｇｅｒ　）型
等の回路に組み込み、４端子フイルタを形成する。この
ようなフィルタの通過域は反射器の振幅反射係数の帯域
にほぼ等しい、すなわち広帯域なフィルタとなることを
以下に説明する。

反射器の反射帯域外では、表面波は反射器で反射されず
にほとんどが通過していくため、Ｚａ＝Ｚｂとなる。第
６図（ａ）のラチス型回路を第７図のＴ形に変形してみ
るとｔ　Ｚ　ａ”Ｚ　ｂでは（Ｚｂ−Ｚａ）／２＝Ｏと
なり、入出力端の途中が短絡されたことになって、フィ
ルタとしては阻止域となる。また、反射器の反射帯域内
ではＺａ＋Ｚｂは第５図（ａ）、（ｂ）のような変化を
するが、例えばｆ＝ｆｒ、の近傍ではｚａ−ｏとなり、
第６図（ａ）のラチス回路ではＺａを通って電流が流れ
る。

なお、ｆ＝ｆａ□の近傍ではＺａ−ｏｏになるが、この
ときはｆ−ｆｒ１’であるためＺｂ−０となり、Ｚｂを
通って電流が流れる。このような現象をＺａｙＺｂで交
互に繰り返すことによってフィルタの通過帯域を形成す
る。したがって、フィルタの通過帯域と反射器の振幅反
射係数の帯域とは一致することになり、広帯域なフィル
タが形成できる。

一般に、ｆａｘはｆ　ｒ　ｉ’　と必ずしも一致せず、
また同様にｆａｉ’はｆｒｉ＋、とは必ずしも一致して
いない。この不一致はフィルタの通過域内で小さな振幅
と遅延時間特性のリップルとなって表われる。しかし、
トランスデユーサの電極対数を適当に選ぶことによって
１反共振周波数ｆａｉ＋ｆａｉ′を共振周波数の中間、
すなわちｆａｉ〜（ｆ　ｒ　ｉ＋ｆ　ｒ　ｉ＋１）／２
ｐ　ｆ　ａ　１’〜（ｆ　ｒ　１’＋　ｆ　ｒ　１’　
＋１）　／　２に定めることができる。このような条件
を満たすトランスデユーサを用いることにより、ｆａｉ
はｆｒｉ’　と、ｆａｉ’はｆ　ｒ　ｉ＋１とそれぞれ
ほぼ一致させることができる。

したがって、帯域内リップルの小さい広帯域なフィルタ
が実現可能である６ 本発明の構成による広帯域フィルタの実施例としては種
々の形態のものが実現可能であることは明らかである。

まず、単一の圧電性基板上に、前記第４図（ａ）および
（ｂ）に示した２種類の共振器を複数個配置し、広帯域
なフィルタを実現することができる。次に、第６図（ｂ
）〜（ｄ）における変成器は、等価な機能を含む半導体
素子回路に置換しうろことも明らかである。また、各イ
ンピーダンスがｚａとＺｂの１開口共振器の反射器とト
ランジスデューサとの間の電気長が、ＺａとＺｂでλｏ
／４の奇数倍の差が存在すればよいことも自明である。

さらに、反射系およびトランスデユーサの電極構成に種
々の変化を与えて各種のフィルタ特性を合成することも
可能である。

次に、本発明を拡張して２開口共振器に適用する場合を
以下に述べる。第８図（ａ）〜（ｃ）はその各実施例を
示し、同図（ａ）は入力端と出力端の各トランスデユー
サ同志をそれぞれ直列接続した直列接続型の２開口共振
器複合型フィルタである。

この場合、通常は図示のように、各同一形状の４個の反
射器４，５，６．７と、同一形状の４個のトランスデユ
ーサ８，９．．１０．１１とを用い、２組の２開口共振
器ＡとＢを構成する。このとき、ＡとＢとでは各トラン
スデユーサと反射器との間の電気長が１７４波長の奇数
倍だけ異なるようにし、それ以外は同一の配置とする。

ここで、入力側または出力側のトランスデユーサ、たと
えば図示のように、出力側のトランスデユーサ９と１１
は接続極性を互いに反転させる必要がある。これによっ
て、このフィルタは、反射系の振幅反射特性と同程度の
通過域を有する帯域通過型の共振器複合型フィルタとな
り、帯域外特性は、電極接続を反転しているため互いに
打消し合い、大きな減衰量を得ることができる。

次に、同図（ｂ）は２開口共振器Ｃ，Ｄのトランスデユ
ーサ８と１０，９と１１を並列接続した並列接続型の２
開口共振器複合型フィルタを示し、上記（ａ）と同様に
、たとえば図示のように出力側のトランスデユーサ９，
１１を反転接続したものである。

さらに同図（ｃ）は同図（ｂ）の並列接続型と同一の構
造であるが、上記の反転接続のかわりに等価的に極性を
反転させるため、一方のトランスデユーサ（同図（ｃ）
ではトランスデユーサ１１）を１／２波長だけ移動させ
たものであり（すなわち、同図（ｃ）ではＱ０＝Ｑｂ＋
λＯ／４）、同様の特性が得られる。この１／４波長の
移動は直列接続の場合にも適用できる。

第９図は第８図（ａ）〜（Ｑ）とは異なる構造の２開口
共振器複合型フィルタの例である。この場合、２組の２
開口共振器ＡとＢは同一形状である。しかし、Ａ、Ｂは
共にトランスデユーサと反射器との間の電気長が左右で
１７４波長の奇数倍だけ異なっており、フィルタの結線
は図示のように行なう、これによって、Ａ内の反射波と
Ｂ内の反射波とは互いに位相が反転するため、図示の結
線で出力として取り出すことができる。

したがって、第８図（ａ）〜（ｃ）の場合と同様に、反
射系の振幅反射特性と同程度の通過域を有する帯域通過
型の共振器複合型フィルタとなる。

なお、トランスデユーサの対数Ｎは、通常整合がとれる
ように、 Ｎ−Ｆ／に２ （Ｆ＝１〜２の定数） に選ぶのがよい。間引き電極等を用いて、周波数特性を
変化させ得ることも明らかである。

′　［効果］ 以上説明したように、本発明によるときは、広帯域の弾
性表面波フィルタを得ることができその効果は大きいも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の１開口弾性表面波共振器を示す構成図、
第２図は狭帯域反射器を用いた１開口表面波共振器のリ
アクタンス特性図、第３図は広帯域反射器を用いた１開
口表面波共振器のりアクタンス特性図、第４図（ａ）（
ｂ）は本発明にかかる１開口共振器の１実施例を示す構
成図、第５図（ａ）（ｂ）は第４図（ａ）（ｂ）の各反
射器の反射帯域内のりアクタンス特性図、第６図（、）
〜（ｄ）、第７図は第４図（ａ）および（ｂ）の１開口
共振器をそれぞれ複合接続して構成したフィルタの各回
路図、第８図（ａ）および（ｂ）（ｃ）は本発明にかか
る他の実施例である２開口共振器の直列接続型および並
列接続型の各共振器複合型フィルタの構成図、第９図は
第８図（ａ）〜（ｃ）とは異なる形式の２開口共振器複
合型フィルタの構成図である。 １．８，９，１０，１１・・・トランスデユーサ、２．
４，５，６，７・・・反射器。 ′＃　ｌ　団 ’Ｉ’ｚｍ 才　３　図 才　Ｉ　図 矛　５　図 オ　ｌ　図 オ　７　閃 才　８　口 才　２　図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６２年１０月２３８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　それぞれ圧電基板上に設けられ薄膜電極指を交叉させ
   た１個または２個のトランスデューサと、上記トランス
   デューサから励振された表面波を反射する２個の反射器
   とよりなる第１および第２の共振器を具備し、前記トラ
   ンスデューサと前記反射器の間の電気長を前記第１の共
   振器と前記第２の共振器により４分の１波長の奇数倍異
   ならしめるとともに、前記第１の共振器と前記第２の共
   振器を複合接続したことを特徴とする弾性表面波共振器
   複合型フィルタ。