KR100654867B1 - 탄성 표면파 장치 - Google Patents

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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
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Abstract

탄성 표면파 공진기를 러더형으로 복수단 접속한 탄성 표면파 장치에 있어서, 병렬 공진기(P1 내지 P3)의 빗살형 구동 전극(10)의 주기를 2 종류 이상 또한 직렬 공진기(S1 내지 S3)의 빗살형 구동 전극(10)의 주기를 2 종류 이상 갖고, 빗살형 구동 전극의 양측에 설치된 반사 전극(12, 14)의 주기가 상기 빗살형 구동 전극의 주기와 다르며, 병렬 공진기의 정전 용량을 또한 직렬 공진기의 정전 용량을 2 종류 이상 갖는다.
빗살형 구동 전극, 병렬 공진기, 반사 전극, 직렬 공진기, 압전 기판

Description

탄성 표면파 장치{SURFACE ACOUSTIC WAVE APPARATUS}
본 발명은 탄성 표면파 장치에 관한 것으로, 특히 탄성 표면파 공진기를 러더형으로 복수단 접속한 탄성 표면파 장치에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화 등의 무선 장치의 급속한 소형화ㆍ고기능화가 진행되고 있다. 그 고주파 회로에는 필터가 사용되어 있어 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 필터를 실현하기 위해 탄성 표면파 장치가 이용되고 있다.
탄성 표면파 공진기를 복수단 러더형(multi-stage ladder arrangement)으로 접속한 구성의 탄성 표면파 장치의 개략도를 도1에 나타낸다. 이렇게 나타낸 탄성 표면파 장치는 4단 구성의 필터로, 직렬 아암에 설치된 3개의 탄성 표면파 공진기(이하, 직렬 공진기라 함)(S1, S2, S3)와, 병렬 아암에 설치된 3개의 탄성 표면파 공진기(이하, 병렬 공진기라 함)(P1, P2, P3)를 갖는다. 병렬 공진기(P2)는 2 단째와 3 단째로 공용되어 있고, 직렬 공진기(S3)는 3 단째와 4 단째로 공용되어 있다. 각 공진기는 1개의 구동 전극(10)과, 그 양측에 배치된 2개의 반사기(12, 14)를 갖는다. 편의상, 이러한 참조 번호는 직렬 공진기(S3)에만 기재되어 있다. 반사기(12, 14)는 구동 전극(10)으로부터 전파해 오는 탄성 표면파를 폐쇄하는 작용을 갖는다. 구동 전극(10)과 반사 전극(12, 14)은 판형의 압전체 상으로 형성된 다. 이러한 구성의 구동 전극(10)은 인터 디지털 트랜스듀서(IDT), 빗살형 전극, 빗살형 구동 전극 또는 인터 디지털형 전극이라 불린다. 이하, 구동 전극을 빗살형 구동 전극이라 한다.
도1에 나타내는 탄성 표면파 공진기를 복수단 러더형으로 접속한 탄성 표면파 장치에 있어서, 종래의 설계에서는 병렬 공진기(P1 내지 P3)의 빗살형 구동 전극의 주기(이하, IDT 주기라 함)(λP1, λP2, λP3) 및 직렬 공진기(S1 내지 S3)의 IDT 주기(λS1, λS2, λS3)의 관계는 λP1 = λP2 = λP3, λS1 = λS2 = λS3이고, 병렬 공진기(P1 내지 P3)의 정전 용량(CP1, CP2, CP3) 및 직렬 공진기(S1 내지 S3)의 정전 용량(CS1, CS2, CS3)의 관계가 CP1 = CP2/2= CP3 , CS1 = CS2 = 2CS3이었다. 여기서 정전 용량 C[F]은 개구 길이를 L[㎛], 구동 전극 대수를 N[대]이라 하면 C = 4 × 10-14 × L/100 × N으로 나타낸다. 도2는 종래의 설계 방법에 있어서의 필터 특성이다. 또, 도2의 횡축은 주파수(㎒), 종축은 절대 감쇠량(㏈)을 나타낸다.
러더형 필터로서는 일반적으로 저손실인 특성을 용이하게 얻는 일이 가능하지만, 도2로부터도 알 수 있는 바와 같이 종래의 설계 방법에서는, 통과 대역 저주파측(또는 고주파측)의 삽입 손실이 중심 주파수 부근의 삽입 손실보다도 극단적으로 악화되어 있고(참조 번호 16과 18로 나타내는 부분), 통과 대역 내에 미소한 의사도 확인된다(참조 번호 20과 22로 나타내는 부분). 이러한 통과 대역 엣지에서의 삽입 손실의 악화는 통과 대역 내에 있는 각 공진기의 벌크 방사(압전 기판을 세로 방향으로 전파하는 파동)에 의한 의사나, 복수단 접속시에 발생하는 임피던스 정합의 어긋남이라 생각할 수 있다. 이 삽입 손실의 악화가 삽입 손실 및 통과 대역 근방의 감쇠량 개선의 방해가 되어 있었다.
예를 들어, 일본 특허 공개 제2000-341086호 공보에는 통과 대역 엣지의 삽입 손실을 개선하기 위해, 병렬 공진기의 주기를 간신히 변화시키는 방법을 취하고 있지만, 그것만으로는 직렬 공진기의 벌크 방사에 의한 의사나 통과 대역 외로 나타내는 의사를 회피할 수 없다. 또한 일본 특허 공개 제2001-308676호에서는 통과 대역 특성의 각형성을 개선하기 위해, 벌크 방사에 의한 의사를 빗살형 구동 전극의 주기와 반사기의 주기를 다르게 한 방법을 취하고 있지만, 그것만으로는 통과대 엣지의 삽입 손실의 악화를 회피할 수 없다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하여 공진기를 복수단 러더형으로 접속한 탄성 표면파 장치의 삽입 손실 및 각형성을 동시에 개선하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 탄성 표면파 장치는 탄성 표면파 공진기를 러더형으로 복수단 접속한 탄성 표면파 장치에 있어서, 병렬 공진기의 빗살형 구동 전극의 주기를 2 종류 이상 또한 직렬 공진기의 빗살형 구동 전극의 주기를 2 종류 이상 갖고, 빗살형 구동 전극의 양측에 설치된 반사 전극의 주기가 상기 빗살형 구동 전극의 주기와 다르며, 병렬 공진기의 정전 용량을 2 종류 이상 또한 직렬 공진기의 정전 용량을 2 종류 이상 갖은 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 벌 크 방사를 분산시킬 수 있어 대역 내외의 의사를 분산시켜 억제할 수 있는 동시에, 임피던스의 부정합을 완화할 수 있다. 덧붙여, 통과 대역 엣지의 손실을 저감할 수 있어 삽입 손실과 각형성을 더 향상시킬 수 있다.
도1은 탄성 표면파 장치의 일구성예를 나타내는 도면이다.
도2는 종래의 설계 방법에 있어서의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도3은 공진기에 관한 변수의 일부를 나타내는 도면이다.
도4는 빗살형 구동 전극의 주기와 반사 전극의 주기와의 관계를 나타내는 도면이다.
도5는 직렬 공진기의 통과 특성을 나타내는 도면이다.
도6은 병렬 공진기의 통과 특성을 나타내는 도면이다.
도7은 본 발명의 제1 실시예의 탄성 표면파 장치를 나타내는 도면이다.
도8은 비교예와 제1 실시예의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도9는 비교예와 제2 실시예의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도10은 비교예와 제3 실시예의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도11은 비교예와 제4 실시예의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도12는 비교예와 제5 실시예의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도13은 본 발명의 탄성 표면파 장치의 일실시 형태를 나타내는 도면이다.
우선, 이하의 설명에서 이용되는 변수에 대해 설명한다.
도3은 공진기에 관한 변수의 일부를 나타내는 도면이다. IDT 주기(λP, λS)는 동일한 측(동일한 버스 바아)으로부터 연장되는 전극지(電極指) 사이의 거리에 상당한다. W는 전극지의 폭이다. 이하의 설명에서는, W를 IDT 패턴 폭이라고도 한다. G는 인접하는 전극지 사이의 거리이다. 이하의 설명에서는, G를 IDT 사이 갭이라고도 한다. λref는 반사 전극 주기(또는 반사기 주기라고도 함)이며, 1개 간격의 전극지 사이의 주기를 나타낸다. 또, 이하의 설명에 있어서 IDT 주기(λP, λS)에 있어서, 병렬 공진기와 직렬 공진기를 특별히 구별할 필요가 없는 경우에는 λidt라 쓰는 경우가 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 탄성 표면파 공진기를 러더형으로 복수단 접속한 탄성 표면파 장치에 있어서, 병렬 공진기의 빗살형 구동 전극의 주기(IDT 주기)를 2 종류 이상 갖고, 직렬 공진기의 빗살형 구동 전극의 주기를 2 종류 이상 갖고(이하 제1 조건이라 함), 빗살형 구동 전극의 양측에 설치된 반사 전극의 주기가 상기 빗살형 구동 전극의 주기와 다르며(이하 제2 조건이라 함), 병렬 공진기의 정전 용량을 2 종류 이상 또한 직렬 공진기의 정전 용량을 2 종류 이상 갖는다(이하 제3 조건이라 함).
이 구성을, 도1에 나타낸 탄성 표면파 장치를 예로 들어, 이하 상세하게 설명한다.
도1의 구성은 탄성 표면파 공진기를 러더형으로 4단 접속한 탄성 표면파장치 이다. 이 탄성 표면파 장치에 제1 조건을 적용시키면, 이 탄성 표면파 장치는 병렬 공진기(P1 내지 P4)의 IDT 주기(λP1, λP2, λP3)는 2 종류 이상 갖고, 직렬 공진기(S1 내지 S3)의 IDT 주기(λS1, λS2, λS3)는 2 종류 이상 갖는다. 2 종류 이상이라 함은, 바꿔 말하면 다른 값이 2개 이상 존재하는 것이다. 병렬 공진기(P1 내지 P3)에 관한 제1 조건은 λP1 ≠ λP2 = λP3, λP1 = λP2 ≠ λP3, λP1 = λP3 ≠ λP2 또는 λP1 ≠ λP2 ≠ λP3의 4개이다. 마찬가지로, 직렬 공진기(S1 내지 S3)에 관한 제1 조건은 λS1 ≠ λS2 = λS3, λS1 = λS2 ≠ λS3, λS1 = λS3 ≠ λS2 또는 λS1 ≠ λS2 ≠ λS3의 4개이다.
IDT 주기를 바꾸면, 공진기의 주파수 특성이 변화된다. 구체적으로는, IDT 주기를 크게 하면 주파수 특성은 낮은 주파수 측으로 이동한다. 반대로, IDT 주기를 작게 하면 주파수 특성은 높은 주파수 측으로 이동한다. 종래와 같이, λP1 = λP2 = λP3에서는 3개의 병렬 공진기의 주파수 특성은 중합한다. 따라서, 벌크 방사에 의한 의사가 크게 나타난다. 이에 대해, 제1 조건으로 IDT 주기를 적어도 2 종류 이상 설치함으로써, 중합하지 않는 2개 이상의 주파수 특성이 형성된다. 이에 의해 벌크 방사를 분산시킬 수 있어 의사를 분산시켜 억제할 수 있다. 동시에, 임피던스의 부정합을 완화할 수 있다. 또, 후술하는 바와 같이 제1 조건은 후술하는 제3 조건과 조합되어 필터 특성을 비약적으로 개선할 수 있다.
다음에, 상기 제2 조건에 대해 설명한다. 도1에 나타낸 탄성 표면파 공진기 에 제2 조건을 적용시키면, 빗살형 구동 전극(10)의 양측에 설치된 반사 전극(12, 14)의 주기(λref)가 상기 빗살형 구동 전극(10)의 주기(λidt)와 다르다. 또, 반사 전극(12, 14)는 동일 주기(λref)를 갖는다.
도4는 빗살형 구동 전극(10)의 주기(λidt)와 반사 전극(12, 14)의 주기(λref)와의 관계를 나타내는 도면이다. 도4는 λidt = λref인 경우의 공진기 주파수 특성과, λidt ≠ λref인 경우의 공진기 주파수 특성을 나타내고 있다. 또, 도4의 횡축은 주파수(㎒), 종축은 절대 감쇠량(㏈)을 나타낸다. λidt ≠ λref인 경우는 λidt = λref인 경우에 비해 통과 대역에 근접하는 의사는 억제되고, 또한 그 위치도 다른 데다가 각형성도 개선되어 있다.
다음에, 상기 제3 조건에 대해 설명한다. 도1에 나타낸 탄성 표면파 장치에 제3 조건을 적용시키면, 이 탄성 표면파 장치는 병렬 공진기(P1 내지 P3)의 정전 용량(CP1, CP2, CP3)을 2 종류 이상, 또한 직렬 공진기(S1 내지 S3)의 정전 용량(CS1, CS2, CS3)을 2 종류 이상 갖는다. 2 종류 이상이라 함은, 바꿔 말하면 다른 값이 2개 이상 존재하는 것이다. 병렬 공진기(P1 내지 P3)에 관한 제3 조건은 CP1 ≠ CP2 = CP3, CP1 = CP2 ≠ CP3, CP1 = CP3 ≠ CP2 또는 CP1 ≠ CP2 ≠ CP3의 4개이다. 마찬가지로, 직렬 공진기(S1 내지 S3)에 관한 제3 조건은 CS1 ≠ CS2 = CS3, CS1 = CS2 ≠ CS3, CS1 = CS3 ≠ CS2 또는 CS1 ≠ CS2 ≠ CS3의 4개이다. 또, 병렬 공진기(P2) 및 직렬 공진기(S3)는 동작적으로 공용되어 있지만, 본 발명에서 말하는 정전 용량은 공용되어 있는지 여부에 관계없이, 실제의 공진기 그 자체의 정전 용량이다.
상기 제1과 제3 조건은 동일한 병렬 및 직렬 공진기로 성립하는 구성이라도 좋고, 제1 조건과 제3 조건과는 다른 병렬 및 직렬 공진기로 성립하는 구성이라도 좋다.
도5는 직렬 공진기(S1, S2)의 통과 특성을 나타내는 도면이다. λS1 = λS2인 경우에 있어서 CS1 > CS2라 하면, 정전 용량의 차이로 최소 삽입 손실이 되는 주파수가 다르게 된다. 상대적으로 큰 정전 용량(CS1)을 갖는 직렬 공진기(S1)의 쪽이 급경사인 수직 하강 특성을 갖는다. 도6은 병렬 공진기(P1, P2)의 통과 특성을 나타내는 도면이다. λP1 = λP2인 경우에 있어서 CP1 < CP2라 하면, 정전 용량의 차이로 최소 삽입 손실이 되는 주파수가 다르게 된다. 상대적으로 작은 정전 용량(CP1)을 갖는 병렬 공진기(P1)의 쪽이 급경사인 수직 하강 특성을 갖는다 ．
또한, 이러한 제3 조건에 상기 제1 조건을 조합시킴으로써 삽입 손실과 각형성의 양방을 개선할 수 있다. 전술한 바와 같이, IDT 주기를 크게 하면 주파수 특성은 낮은 주파수 측으로 이동한다. 반대로, IDT 주기를 작게 하면 주파수 특성은 높은 주파수 측으로 이동한다. 예를 들어, 도5에 있어서 보다 급경사인 특성을 갖는 직렬 공진기(S1)의 최소 삽입 손실의 주파수(이하, 피크 주파수라 함)를 직렬 공진기(S2)의 피크 주파수에 맞추는 경우에는, 직렬 공진기(S1)의 IDT 주기(λS1)를 크게 한다. 이에 의해, 직렬 공진기(S1)의 피크 주파수가 저주파 측으로 이동하고, 직렬 공진기(S1, S2)의 통과 특성을 합성한 특성은 삽입 손실과 각형성의 양방이 개선된 것으로 이루어진다. 또한, 예를 들어 도6에 있어서, 보다 급경사인 특성을 갖는 병렬 공진기(P1)의 피크 주파수를 병렬 공진기(P2)의 피크 주파수에 맞추는 경우에는, 병렬 공진기(P1)의 주기(λP1)를 작게 한다. 이에 의해, 병렬 공진기(P1)의 피크 주파수가 고주파 측으로 이동하고, 병렬 공진기(P1, P2)의 통과 특성을 합성한 특성은 삽입 손실과 각형성의 양방이 개선된 것으로 이루어진다.
또한, 바람직한 실시 형태의 몇 가지를 열거하면, 다음과 같다.
병렬 공진기(P1 내지 P3) 중 가장 정전 용량이 큰 병렬 공진기(예를 들어 P2)의 빗살형 구동 전극의 주기가 가장 크다.
직렬 공진기(S1 내지 S3) 중 가장 정전 용량이 작은 직렬 공진기(예를 들어 S3)의 빗살형 구동 전극의 주기가 가장 작다.
병렬 공진기(P1 내지 P3) 중 빗살형 구동 전극의 주기가 가장 작은 병렬 공진기(예를 들어 P3)의 정전 용량이 가장 작다.
직렬 공진기(S1 내지 S3) 중 빗살형 구동 전극의 주기가 가장 큰 직렬 공진기(예를 들어 S1)의 정전 용량이 가장 크다.
병렬 공진기(P1 내지 P3) 중 임의의 2개의 병렬 공진기(P1과 P2, P2와 P3 또는 P1과 P3)의 정전 용량을 각각 Cpa, Cpb라 하고, 빗살형 전극 주기를 각각 λpa, λpb라 하였을 때, Cpa > Cpb가 되면 λpa > λpb이다.
직렬 공진기(S1 내지 S3) 중 임의의 2개의 직렬 공진기(S1과 S2, S2와 S3 또는 S1과 S3)의 정전 용량을 각각 Csa, Csb라 하고, 빗살형 전극 주기를 각각 λsa, λsb라 하였을 때, Csa > Csb가 되면 λsa > λsb이다.
또한, 정전 용량은 개구 길이(L)와 구동 전극 대수(N)로 결정되기 때문에, 병렬 공진기(P1 내지 P3) 중 빗살형 구동 전극의 주기가 다른 병렬 공진기는 빗살형 구동 전극의 개구 길이와 구동 전극 대수 중 적어도 한 쪽이 다르다. 물론, 양방이 다르더라도 좋다. 마찬가지로, 직렬 공진기(S1 내지 S3) 중 빗살형 구동 전극의 주기가 다른 직렬 공진기는 빗살형 구동 전극의 개구 길이와 구동 전극 대수 중 적어도 한 쪽이 다르다. 물론, 양방이 다르더라도 좋다.
또, 정전 용량은 빗살형 구동 전극의 전극지 폭과 인접하는 전극지 사이의 갭과의 비에도 관계되기 때문에, 병렬 공진기(P1 내지 P3) 중 빗살형 구동 전극의 주기가 다른 병렬 공진기는 빗살형 구동 전극의 전극지 폭과 인접하는 전극지 사이의 갭과의 비가 다르다. 마찬가지로 직렬 공진기(S1 내지 S3) 중 빗살형 구동 전극의 주기가 다른 직렬 공진기는, 빗살형 구동 전극의 전극지 폭과 인접하는 전극지 사이의 갭과의 비가 다르다.
또, 탄성 표면파 공진기를 러더형으로 복수단 접속한 탄성 표면파 장치는 도1에 나타낸 것에 한정되지 않으며, 본 발명은 다른 여러 가지 러더형 탄성 표면파 장치를 포함한다. 예를 들어, 도1에 나타낸 직렬 공진기(S3)는 3 단째와 4 단째에 공통으로 설치되어 있지만, 1 단째와 2 단째와 같이 따로 따로 구성해도 된다. 반 대로, 1 단째와 2 단째의 직렬 공진기(S1, S2)를 합성한 직렬 공진기를 이용할 수도 있다. 또한, 각 단마다 단일의 직렬 공진기를 이용해도 좋다. 병렬 공진기(P2)도 2개의 병렬 공진기로 구성해도 된다. 또, 도1의 2 단째의 병렬 공진기(P2)는 2 단째의 직렬 공진기(S2)의 후단에 위치하고 있지만, 전단이라도 좋다. 이 경우의 병렬 공진기는 다른 단과 공용되지 않는다. 또, 1 단째를 변형하여 직렬 공진기(S1)의 후단에 병렬 공진기(P1)를 배치해도 된다. 또, 단수는 4단으로 한정되지 않으며, 본 발명은 2단 이상의 모든 러더형 탄성 표면파 장치를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.
(제1 실시예)
본 발명의 제1 실시예를 나타낸다. 도7에 나타낸 바와 같이, PCS의 수신 필터[통과 대역 = 1930 내지 1990 ㎒, 감쇠(송신) 대역 = 1850 내지 1910 ㎒)]에 대해, P1 - S1 - S2 - P2 - S3 - S4 - P3과 접속한 러더형 필터를 압전 기판 42°Y - XLiTaO3 상에 Al 합금에 의해 형성하였다. P1은 IDT 주기 λP1 = 2.024 ㎛, 반사기 주기 λrefP1 = 2.044 ㎛, 개구 길이 LP1 = 54.6 ㎛, 구동 전극 대수 NP1 = 20쌍, P2는 IDT 주기 λP2 = 2.043 ㎛, 반사기 주기 λrefP2 = 2.063 ㎛, 개구 길이 LP2 = 83.8 ㎛, 구동 전극 대수 NP2 = 72쌍, P3은 IDT 주기 λP3 = 2.018 ㎛, 반사기 주기 λrefP3 = 2.038 ㎛, 개구 길이 LP3 = 54.5 ㎛, 구동 전극 대수 NP3 = 20쌍, S1 및 S4는 IDT 주기 λS1 = λS4 = 1.941 ㎛, 반사기 주기 λrefS1 = λrefS4 = 1.931 ㎛, 개구 길이 LS1 = LS4 = 25.2 ㎛, 구동 전극 대수 NS1 = NS4 = 121쌍, S2 및 S3은 IDT 주기 λS2 = λS3 = 1.969 ㎛, 반사가 주기 λrefS2 = λrefS3 = 1.964 ㎛, 개구 길이 LS2 = LS3 = 25.6 ㎛, 구동 전극 대수 NS2 = NS3 = 123쌍으로 이루어진다. 또한 모든 공진기는 IDT 패턴 폭(W)과 IDT 사이 갭(G)의 비 W/G = 1.5로 설계되어 있다.
도7에 나타낸 필터는 정전 용량의 관계가 CP1 ≠ CP2 ≠ CP3 ≠ CS1 = CS4 ≠ CS2 = CS3이며, IDT 주기는 λP1 ≠ λP2 ≠ λP3 ≠ λS1 = λS4 ≠ λS2 = λS3이며, IDT 주기와 반사기 주기는 다르다. 본 도면에 있어서, 공진기의 반사기는 글랜드(GND)에 떨어뜨리지 않지만, GND 전위로서도 좋다.
도8에 비교예(필터 A)의 특성과 본 실시예(필터 B)의 특성을 나타낸다. 결과, 삽입 손실 및 필터의 각형이 대폭 개선되어 있다. 또한, 전술한 Cpa > Cpb가 되면 λpa > λpb 또는/및 Csa > Csb가 되면 λsa > λsb의 조건을 충족시키도록, 정전 용량과 IDT 주기를 변화시킨 경우라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(제2 실시예)
본 실시예는 도1의 구성을 갖고, 병렬 공진기(P1 내지 P3) 중 가장 정전 용량이 큰 병렬 공진기(P2)의 IDT 주기가 가장 큰 필터이다. P1은 IDT 주기 λP1 = 2.032 ㎛, 반사기 주기 λrefP1 = 2.052 ㎛, 개구 길이 LP1 = 54.9 ㎛, 구동 전극 대수 NP1 = 42쌍, P2는 IDT 주기 λP2 = 2.040 ㎛, 반사기 주기 λrefP2 = 2.060 ㎛, 개 구 길이 LP2 = 84.3 ㎛, 구동 전극 대수 NP2 = 84쌍, P3은 IDT 주기 λP3 = 2.032 ㎛, 반사기 주기 λrefP3 = 2.052 ㎛, 개구 길이 LP3 = 54.9 ㎛, 구동 전극 대수 NP3 = 40쌍, S1 및 S2는 IDT 주기 λS1 = λS2 = 1.952 ㎛, 반사기 주기 λrefS1 = λrefS2 = 1.947 ㎛, 개구 길이 LS1 = LS2 = 25.0 ㎛, 구동 전극 대수 NS1 = NS2 = 132쌍, S3은 IDT 주기 λS3 = 1.952 ㎛, 반사기 주기 λrefS3 = 1.947 ㎛, 개구 길이 LS3 = 25.0 ㎛, 구동 전극 대수 NS3 = 66쌍으로 이루어진다. 또한 모든 공진기는 W/G = 1.5로 설계되어 있다.
도9에 비교예(필터 A)와 본 실시예(필터 B)의 통과 특성 비교를 나타낸다. 정전 용량이 가장 큰 병렬 공진기(P2)의 IDT 주기를 가장 크게 함으로써, 통과 대역 저주파 엣지의 삽입 손실을 대폭 개선할 수 있었다. 또 λP2 변경 전후에서의 삽입 손실의 저주파측의 주파수 변화량(X)과 송신 대역 감쇠량의 주파수 변화량(Y)의 차 X - Y > 0으로부터 각형도 개선할 수 있었다. 이 때의 λP1(λP3)과 λP2 의 차나 각 정전 용량은, 요구되는 필터 특성에 의해 임의로 바꿀 수 있다. 또한 λP1과 λP3은 같지 않아도 좋다.
(제3 실시예)
본 실시예는 도1의 구성을 갖고, 상기 병렬 공진기(P1 내지 P3) 중, IDT 주기가 가장 작은 병렬 공진기(P3)의 정전 용량이 가장 작은 필터이다. P1은 IDT 주 기 λP1 = 2.032 ㎛, 반사기 주기 λrefP1 = 2.052 ㎛, 개구 길이 LP1 = 54.9 ㎛, 구동 전극 대수 NP1 = 42쌍, P2는 IDT 주기 λP2 = 2.032 ㎛, 반사기 주기 λrefP2 = 2.052 ㎛, 개구 길이 LP2 = 84.0 ㎛, 구동 전극 대수 NP2 = 84쌍, P3은 IDT 주기 λP3 = 2.022 ㎛, 반사기 주기 λrefP3 = 2.042 ㎛, 개구 길이 LP3 = 54.6 ㎛, 구동 전극 대수 NP3 = 40쌍, S1 및 S2는 IDT 주기 λS1 = λS2 = 1.952 ㎛, 반사기 주기 λrefS1 = λrefS2 = 1.947 ㎛, 개구 길이 LS1 = LS2 = 25.0 ㎛, 구동 전극 대수 N S1 = NS2 = 132쌍, S3은 IDT 주기 λS3 = 1.952 ㎛, 반사기 주기 λrefS3 = 1.947 ㎛, 개구 길이 L S3 = 25.0 ㎛, 구동 전극 대수 NS3 = 66쌍으로 이루어진다. 또한 모든 공진기는 W/G = 1.5로 설계되어 있다.
도10에 비교예(필터 A)와 본 실시예(필터 B)의 통과 특성 비교를 나타낸다. 정전 용량이 가장 작은 병렬 공진기(P3)의 IDT 주기를 가장 작게 함으로써, 통과 대역 저주파 엣지의 삽입 손실 및 각형을 개선할 수 있었다. 이 때 λP2(λP3)와 λP1의 차나 각 정전 용량은, 요구되는 필터 특성에 의해 임의로 바꿀 수 있다. 또한 λP1과 λP2는 같지 않아도 좋다. 또한, λP2 > λP1 > λP3의 조건이라도 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다.
(제4 실시예)
본 실시예는 도1의 구성을 갖고, 직렬 공진기(S1 내지 S3) 중 가장 정전 용 량이 작은 직렬 공진기(S3)의 IDT 주기가 가장 작은 필터이다. P1은 IDT 주기 λP1 = 2.030 ㎛, 반사기 주기 λrefP1 = 2.050 ㎛, 개구 길이 LP1 = 52.0 ㎛, 구동 전극 대수 NP1 = 23쌍, P2는 IDT 주기 λP2 = 2.060 ㎛, 반사기 주기 λrefP2 = 2.080 ㎛, 개구 길이 LP2 = 83.3 ㎛, 구동 전극 대수 NP2 = 76쌍, P3은 IDT 주기 λP3 = 2.020 ㎛, 반사기 주기 λrefP3 = 2.040 ㎛, 개구 길이 LP3 = 52.0 ㎛, 구동 전극 대수 N p3 = 20쌍, S1은 IDT 주기 λS1 = 1.972 ㎛, 반사기 주기 λrefS1 = 1.967 ㎛, 개구 길이 LS1 = 30.0 ㎛, 구동 전극 대수 NS1 = 190쌍, S2는 IDT 주기 λS2 = 1.972 ㎛, 반사기 주기 λrefS2 = 1.967 ㎛, 개구 길이 LS2 = 31.0 ㎛, 구동 전극 대수 NS2 = 123쌍, S3은 IDT 주기 λS3 = 1.962 ㎛, 반사기 주기 λrefS3 = 1.952 ㎛, 개구 길이 LS3 = 30.0 ㎛, 구동 전극 대수 NS3 = 76쌍으로 이루어진다. 또한 모든 공진기는 W/G = 1.5로 설계되어 있다.
도11에, 비교예(필터 A)와 본 실시예(필터 B)의 통과 특성 비교를 나타낸다. 정전 용량이 가장 작은 직렬 공진기(S3)의 IDT 주기를 가장 작게 함으로써, 통과 대역 고주파 엣지의 삽입 손실을 대폭 개선할 수 있었다. 또한 λS3 변경 전후에서의 삽입 손실의 고주파측의 주파수 변화량(X)과 통과 대역 고주파측 감쇠량의 주파수 변화량(Y)의 차 X - Y > 0으로부터 각형도 개선할 수 있었다. 이 때 λS3과 λ S1(λS2)의 차나 각 정전 용량은, 요구되는 필터 특성에 의해 임의로 바꿀 수 있다. 또한 λS1과 λS2는 같지 않아도 좋다.
(제5 실시예)
본 실시예의 필터는 도1의 구성을 갖고, 직렬 공진기(S1 내지 S3) 중 IDT 주기가 가장 큰 직렬 공진기(S1)의 정전 용량이 가장 큰 필터이다. P1은 IDT 주기 λP1 = 2.030 ㎛, 반사기 주기 λrefP1 = 2.050 ㎛, 개구 길이 LP1 = 52.0 ㎛, 구동 전극 대수 NP1 = 23쌍, P2는 IDT 주기 λP2 = 2.060 ㎛, 반사기 주기 λrefP2 = 2.080 ㎛, 개구 길이 LP2 = 83.3 ㎛, 구동 전극 대수 NP2 = 76쌍, P3은 IDT 주기 λP3 = 2.020 ㎛, 반사기 주기 λP3 = 2.040 ㎛, 개구 길이 LP3 = 52.0 ㎛, 구동 전극 대수 NP3 = 20쌍, S1은 IDT 주기 λS1 = 2.012 ㎛, 반사기 주기 λrefS1 = 2.007 ㎛, 개구 길이 LS1 = 30.4 ㎛, 구동 전극 대수 NS1 = 190쌍, S2는 IDT 주기 λS2 = 1.972 ㎛, 반사기 주기 λrefS2 = 1.962 ㎛, 개구 길이 LS2 = 31.0 ㎛, 구동 전극 대수 NS2 = 123쌍, S3은 IDT 주기 λS2 = 1.972 ㎛, 반사기 주기 λrefS3 = 1.962 ㎛, 개구 길이 LS3 = 30.0 ㎛, 구동 전극 대수 NS3 = 76쌍으로 이루어진다. 또한 모든 공진기는 W/G = 1.5로 설계되어 있다.
도12에 비교예(필터 A)와 본 실시예(필터 B)의 통과 특성 비교를 나타낸다. 정전 용량이 가장 큰 직렬 공진기(S1)의 IDT 주기를 가장 크게 함으로써, 통과 대 역 고주파 엣지의 삽입 손실 및 각형을 개선할 수 있었다. 이 때의 λS1과 λS2(λS3)의 차나 각 정전 용량은, 요구되는 필터 특성에 의해 임의로 바꿀 수 있다. 또한 λS2와 λS3은 같지 않아도 좋다. 또한, λS3 < λS2 < λS1의 조건이라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
상기 각 실시예에서는, 개구 길이(L)와 대수(N)에서 공진기의 정전 용량을 조절하였지만, IDT 패턴 폭(W)과 IDT 사이 갭(G)의 비(W/G)를 바꿈으로써 정전 용량을 조정(W/G를 작게 하면 정전 용량이 작아짐)해도 된다. 또한, 개구 길이(L)와 대수(N) 및 IDT 패턴 폭(W)과 IDT 사이 갭(G)의 비(W/G)의 양방을 바꿔도 좋다.
도13에 본 발명에 따른 탄성 표면파 장치의 일구성예의 평면도이다. 42°Y 컷트 - X 전파 LiTaO3의 압전 기판(20) 상에 Al 합금의 전극이 형성되어 있다. 물론, 다른 압전 기판이나 다른 전극 재료를 이용해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 도13은 단일의 압전 기판(20) 상에 직렬 공진기(S1 내지 S3)의 전극 및 병렬 공진기(P1 내지 P3)가 형성된 탄성 표면파 장치를 나타낸 것으로, 전극 패턴은 상기 조건에 합치하도록 엄밀히 나타낸 것이 아니다.
이상, 본 발명의 실시 형태 및 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하였다. 본 발명은 이러한 실시 형태 및 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 실시 형태나 변형예를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 공진기를 복수단 러더형으로 접속 한 탄성 표면파 장치의 삽입 손실 및 각형성이 동시에 개선된 탄성 표면파 장치를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 탄성 표면파 공진기를 러더형으로 복수단 접속한 탄성 표면파 장치에 있어서, 병렬 공진기의 빗살형 구동 전극의 주기를 2 종류 이상 또한 직렬 공진기의 빗살형 구동 전극의 주기를 2 종류 이상 갖고, 빗살형 구동 전극의 양측에 설치된 반사 전극의 주기가 상기 빗살형 구동 전극의 주기와 다르며, 병렬 공진기의 정전 용량을 2 종류 이상 또한 직렬 공진기의 정전 용량을 2 종류 이상 가지며, 상기 병렬 공진기 중 가장 정전 용량이 큰 병렬 공진기의 빗살형 구동 전극의 주기가 가장 큰 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 직렬 공진기 중 가장 정전 용량이 작은 직렬 공진기의 빗살형 구동 전극의 주기가 가장 작은 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 병렬 공진기 중 빗살형 구동 전극의 주기가 가장 작은 병렬 공진기의 정전 용량이 가장 작은 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 직렬 공진기 중 빗살형 구동 전극의 주기가 가장 큰 직렬 공진기의 정전 용량이 가장 큰 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 병렬 공진기 중 임의의 2개의 병렬 공진기의 정전 용량을 각각 Cpa, Cpb라 하고, 빗살형 전극 주기를 각각 λpa, λpb라 하였을 때, Cpa > Cqb가 되면 λpa > λpb인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 직렬 공진기 중 임의의 2개의 직렬 공진기의 정전 용량을 각각 Csa, Csb라 하고, 빗살형 전극 주기를 각각 λsa, λsb라 하였을 때, Csa > Csb가 되면 λsa > λsb인 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 병렬 공진기 중 빗살형 구동 전극의 주기가 다른 병렬 공진기는 빗살형 구동 전극의 개구 길이와 구동 전극 대수 중 적어도 한 쪽이 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 직렬 공진기 중 빗살형 구동 전극의 주기가 다른 직렬 공진기는 빗살형 구동 전극의 개구 길이와 구동 전극 대수 중 적어도 한 쪽이 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 병렬 공진기 중 빗살형 구동 전극의 주기가 다른 병렬 공진기는 빗살형 구동 전극의 전극지 폭과 인접하는 전극지 사이의 갭과의 비가 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  11. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 직렬 공진기 중 빗살형 구동 전극의 주기가 다른 직렬 공진기는 빗살형 구동 전극의 전극지 폭과 인접하는 전극지 사이의 갭과의 비가 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 탄성 표면파 장치는 압전 기판을 갖고 상기 병렬 공진기 및 상기 직렬 공진기 각각의 빗살형 구동 전극과 반사 전극과는 상기 압전 기판 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
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GB2368988A (en) Floating electrode SAW device of the FEUDT type

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