KR20100041844A

KR20100041844A - 탄성 경계파 디바이스, 및 그것을 이용한 통신기

Info

Publication number: KR20100041844A
Application number: KR1020107003559A
Authority: KR
Inventors: 사또루 마쯔다; 미찌오 미우라; 다까시 마쯔다
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2010-04-22
Also published as: US8264299B2; US20110204994A1; KR101035173B1; JP4995923B2; WO2009066367A1; CN101796725B; CN101796725A; JPWO2009066367A1

Abstract

불요 응답의 특정 주파수에서의 삽입 손실의 최대량을 저감한 탄성 경계파 디바이스를 제공한다. 압전성을 갖는 압전 기판(16)과, 압전 기판 상에 형성된 빗형 전극(14a, 14b)과, 압전 기판 상에 빗형 전극을 덮도록 형성된 제1 매질(17)과, 제1 매질 상에 형성된 제2 매질(18)을 구비하고, 빗형 전극은, 복수의 전극 핑거(13a, 13b)와, 복수의 전극 핑거의 단부를 접속하는 버스 바(12a)를 갖는다. 제1 매질 상에 형성된 제3 매질(19a)을 구비하고, 제2 매질 및 제3 매질은, 제1 매질에 접하고 있고, 제1 매질, 제2 매질 및 제3 매질은, 각각 서로 다른 재료로 구성되어 있고, 전극 핑거의 길이 방향에 수직인 단면에서의 탄성 경계파의 전파 경로의 길이에 대한 제3 매질이 형성된 부분의 길이의 비율이, 전극 핑거의 길이 방향에서 상이하다.

Description

탄성 경계파 디바이스, 및 그것을 이용한 통신기{ELASTIC BOUNDARY WAVE DEVICE AND COMMUNICATION EQUIPMENT USING THE SAME}

본 발명은, 탄성 경계파 디바이스에 관한 것으로, 특히, 불요 응답의 감쇠량의 최대값을 저감하는 것이 가능한 탄성 경계파 디바이스에 관한 것이다.

탄성파를 응용한 장치의 하나로서, 탄성 표면파(SAW : Surface Acoustic Wave) 디바이스가 이전부터 잘 알려져 있다. 이 SAW 디바이스는, 예를 들면 휴대 전화로 대표되는 45㎒∼2㎓의 주파수대에서의 무선 신호를 처리하는 각종 회로에 이용된다. 각종 회로에는, 예를 들면 송신 밴드 패스 필터, 수신 밴드 패스 필터, 국발 필터, 안테나 공용기, IF 필터, FM 변조기를 들 수 있다.

최근, 탄성 경계파를 이용한 탄성 경계파 디바이스가 개발되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 도 19는 종래의 탄성 경계파 디바이스인 공진기의 구조를 도시하는 평면도이며, 도 20은 도 19의 D-D'선의 단면을 도시하는 단면도이다. 압전 기판(105) 상에 공진부(101)와 반사기(104)가 형성되어 있다. 공진부(101)는, 2개의 빗형 전극(102, 103)을 갖는다(통상은 2개를 세트로 빗형 전극이라고 칭함). 공진부(101) 및 반사기(104) 상에 제1 매질(106)이 형성되어 있다. 제1 매질(106) 상에는, 제2 매질(107)이 형성되어 있다.

빗형 전극(102)과 빗형 전극(103) 사이에 교류 전압을 인가하면, 압전 기판(105)과 제1 매질(106) 사이에 탄성 경계파가 생기고, 반대로 탄성 경계파에 의해 빗형 전극(102, 103)에 전압이 생긴다.

특허문헌1:국제공개번호WO98/52279호팜플렛

그러나, 상기 탄성 경계파 디바이스에서, 압전 기판과 제1 매질의 경계 이외에, 예를 들면 제1 매질과 제2 매질의 경계에서 여진되는 탄성파가 생겨, 이것이 불요 응답으로서 특성에 영향을 주는 것이 문제이다.

본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 행해져, 불요 응답의 크기를 저감한 탄성 경계파 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 탄성 경계파 디바이스는, 압전성을 갖는 압전 기판과, 상기 압전 기판 상에 형성된 빗형 전극과, 상기 압전 기판 상에 상기 빗형 전극을 덮도록 형성된 제1 매질과, 상기 제1 매질 상에 형성된 제2 매질을 구비하고, 상기 빗형 전극은, 복수의 전극 핑거와, 상기 복수의 전극 핑거의 단부를 접속하는 버스 바를 갖는다. 상기 과제를 해결하기 위해, 상기 제1 매질 상에 형성된 제3 매질을 구비하고, 상기 제2 매질 및 상기 제3 매질은, 상기 제1 매질에 접하고 있고, 상기 제1 매질, 상기 제2 매질 및 상기 제3 매질은, 각각 서로 다른 재료로 구성되어 있고, 상기 전극 핑거의 길이 방향에 수직인 단면에서의 탄성 경계파의 전파 경로의 길이에 대한 제3 매질이 형성된 부분의 길이의 비율이, 상기 전극 핑거의 길이 방향에서 서로 다르다. 이 구성에 의해, 제1 매질과 제2 매질의 경계를 전파하는 탄성 경계파와, 제1 매질과 제3 매질의 경계를 전파하는 탄성 경계파의 음속이 서로 달라, 불요 응답을 나눌 수 있어, 불요 응답의 크기를 작게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1 매질과 제2 매질의 경계의 일부에 제3 매질을 형성하여, 불요 응답을 나눔으로써, 불요 응답의 크기를 저감한 탄성 경계파 디바이스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 1 포트 공진기의 구성을 도시하는 평면도.
도 2는 도 1의 A-A'선의 단면을 도시하는 단면도.
도 3은 도 1의 B-B'선의 단면을 도시하는 단면도.
도 4는 도 1의 C-C'선의 단면을 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 공진기에서의 제3 매질이 형성되어 있는 비율을 나타내는 그래프.
도 6A는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 공진기에서의 삽입 손실 특성을 나타내는 그래프.
도 6B는 도 6A의 그래프를 확대한 그래프.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 1 포트 공진기의 구성을 도시하는 평면도.
도 8은 도 7의 D-D'선의 단면을 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 공진기에서의 제3 매질이 형성되어 있는 비율을 나타내는 그래프.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 공진기에서의 삽입 손실 특성을 확대한 그래프.
도 11은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 1 포트 공진기의 비교예의 구성을 도시하는 평면도.
도 12는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 공진기에서의 삽입 손실 특성을 확대한 그래프.
도 13은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 1 포트 공진기의 구성을 도시하는 평면도.
도 14는 도 13의 J-J'선의 단면을 도시하는 단면도.
도 15는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 공진기에서의 제3 매질이 형성되어 있는 비율을 나타내는 그래프.
도 16은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 공진기에서의 삽입 손실 특성을 확대한 그래프.
도 17은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 통신기의 구성을 도시하는 블록도.
도 18은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 통신기에 이용되는 필터의 구성을 도시하는 회로도.
도 19는 종래의 1 포트 공진기의 구성을 도시하는 평면도.
도 20은 도 19의 D-D'선의 단면을 도시하는 단면도.
[부호의 설명]
1, 2, 3, 4, 43∼48 : 공진기
11 : 공진부
12a, 12b : 버스 바
13a, 13b : 전극 핑거
14a, 14b : 빗형 전극
15 : 반사기
16 : 압전 기판
17 : 제1 매질
18 : 제2 매질
19a, 19b, 19c, 19d : 제3 매질
21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 : 삽입 손실 곡선
31 : 안테나
32 : 듀플렉서
33 : 송신측 신호 처리부
34 : 수신측 신호 처리부
35 : 마이크
36 : 스피커
37 : 송신용 필터
38 : 수신용 필터
41 : 입력 단자
42 : 출력 단자
P1∼P6 : 위치

본 발명의 탄성 경계파 디바이스, 필터 및 그 필터를 이용한 통신기는, 상기 구성을 기본으로 하여, 이하와 같은 다양한 양태를 취할 수 있다.

즉, 상기 제3 매질은, 상기 제2 매질과 탄성파의 전파 속도가 다른 재료로 구성될 수 있다. 이 구성에 의해, 제1 매질과 제2 매질의 경계를 전파하는 탄성 경계파와, 제1 매질과 제3 매질을 전파하는 탄성 경계파의 전파 속도가 서로 달라, 불요 응답에서, 2개의 공진 주파수가 생긴다. 그 결과, 불요 응답의 크기를 작게 할 수 있다.

또한, 상기 제1 매질 상에서, 상기 제3 매질이 형성된 영역과, 상기 제3 매질이 형성되어 있지 않은 영역이, 상기 전극 핑거의 길이 방향에 수직인 방향으로, 절반으로 나뉘어진 구성으로 할 수 있다. 불요 응답을 2개로 균등하게 나눌 수 있고, 그 결과, 불요 응답의 크기를 작게 할 수 있다.

또한, 상기 제3 매질이 복수개 형성된 구성이어도 된다. 제3 매질을 복수개로 나눔으로써, 제조 정밀도가 향상된다.

또한, 상기 전극 핑거의 길이 방향에 수직인 단면에서의 탄성 경계파의 전파 경로의 길이에 대한 제3 매질이 형성된 부분의 길이의 비율이, 상기 전극 핑거의 길이 방향에서 연속적으로 변화하고 있는 구성이어도 된다. 이 구성에 의해, 불요 응답의 크기를 작게 할 수 있다.

또한, 상기 제3 매질이 재료가 서로 다른 2개 이상의 매질로 구성된 구성이어도 된다. 이 구성에 의해, 서로 다른 2개 이상의 매질과 제1 매질의 각각의 경계에서의 탄성 경계파의 전파 속도가 서로 달라, 불요 응답이 생기는 주파수가 서로 다르다. 따라서, 불요 응답이 3개 이상의 피크를 갖는 특성으로 되어, 불요 응답에 의한 삽입 손실의 최대값을 작게 할 수 있다.

또한, 제1 매질이 SiO₂이며, 제3 매질이 알루미나 또는 SiN인 구성이어도 된다. 제1 매질에 SiO₂를 이용함으로써, 온도 보상 특성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 제3 매질에 알루미나 또는 SiN을 이용함으로써, 제1 매질과 제3 매질의 경계를 전파하는 경계 탄성파의 전파 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 압전 기판은, LiTaO₃ 또는, LiNbO₃인 구성이어도 된다.

또한, 본 발명의 제1 필터는, 상기에 기재된 탄성 경계파 디바이스로서의 1 포트 공진기를 갖는다. 이 구성에 의해, 탄성 경계파 디바이스의 불요 응답에 의한 신호의 누설을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 필터는, 상기에 기재된 탄성 경계파 디바이스로서의 더블 모드 공진기를 갖는다. 이 구성에 의해, 탄성 경계파 디바이스의 불요 응답에 의한 신호의 누설을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 듀플렉서는, 송신용 필터와, 상기 송신용 필터와 통과 주파수 대역이 서로 다른 수신용 필터를 구비하고, 상기 송신용 필터 및 상기 수신용 필터 중 적어도 1개는, 제1 필터 또는 제2 필터를 이용하여 구성된다.

또한, 본 발명의 통신기는, 안테나와, 상기 안테나와 접속된 상기 듀플렉서와, 상기 듀플렉서와 접속된 신호 처리부를 구비한다.

<실시 형태 1>

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 탄성 경계파 디바이스의 일례인 탄성 경계파를 이용한 1 포트 공진기의 구성을 도시하는 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A'선의 단면을 도시하는 단면도이다. 도 1에서, 제3 매질(19a)이 형성되어 있는 위치를 명확하게 하기 위해, 도 2에 도시한 제2 매질(18)을 제거하여 표시함과 함께, 제3 매질(19a)에 해칭을 그었다. 빗형 전극의 형상을 알기 쉽게 하기 위해, 도 1에서 빗형 전극(14a, 14b) 및 반사기(15)를 파선으로 나타낸다.

압전 기판(16)은, 30Y 컷트 X 전파의 LiNbO₃에 의해 형성되어 있다. 압전 기판(16)은, 전기 기계 결합 계수 k²가 큰 것이 바람직하고, LiNbO₃ 이외에 LiTaO₃을 이용할 수도 있다. 압전 기판(16) 상에는, 공진부(11)와, 공진부(11)의 양측에 글레이팅으로 이루어지는 반사기(15)가 형성되어 있다. 공진부(11)에는, 2개의 빗형 전극(14a, 14b)이 대향하여 배치되어 있다. 빗형 전극(14a, 14b)은, 복수의 전극 핑거(13a, 13b)가 각각 버스 바(12a, 12b)에 의해 접속되어, 형성되어 있다. 전극 핑거(13a)는, 2개의 전극 핑거(13b) 사이에 끼워지도록 배치되어 있다. 빗형 전극(14a, 14b) 및 반사기(15)는, Cu를 주성분으로 하고 두께 170㎚로 형성되어 있다. 또한, 도시하는 관계상 전극 핑거의 개수를 생략하였다. 탄성 경계파의 전파 경로는, 2개의 반사기(15)를 연결하는 직선 상에서 단부의 빗형 전극부터 타단의 빗형 전극까지의 영역이 포함된다.

빗형 전극(14a, 14b) 및 반사기(15) 상에는, 온도 특성을 보상하기 위해 SiO₂로 구성된 제1 매질(17)이 형성되어 있다. 제1 매질(17)의 두께는, 전파하는 탄성파의 파장을 λ로 하면 0.1λ∼1λ 정도가 바람직하고, 예를 들면 1050㎚이다. 1 포트 공진기에서, 주요한 탄성 경계파는, 압전 기판(16)과 제1 매질(17) 사이를 전파한다. 제1 매질(17) 상의 일부에는, 두께 100㎚의 제3 매질(19a)이 형성되어 있다.

제3 매질(19a)은, 제1 매질(17)보다도 전파하는 탄성파의 속도가 빠른 재료(예를 들면, Ti)로 구성되어 있다. 제3 매질(19a)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 매질(17)이 형성된 영역의 전극 핑거(13a)의 길이 방향에 대해 수직인 방향으로, 1 포트 공진기의 영역을 절반으로 나눈 한쪽의 영역에 형성되어 있다. 제3 매질(19a)이 형성되어 있지 않은 제1 매질(17) 상 및 제3 매질(19a) 상에는, Al₂O₃(알루미나)으로 구성되고, 두께 2㎛인 제2 매질(18)이 형성되어 있다.

제2 매질(18)은, 제1 매질(17)보다도 탄성파의 전파 속도가 빠르고, 제3 매질(19a)과 다른 전파 속도로 되는 재료로 구성되고, 전파 속도가 빠른 Al₂O₃ 이외에 Si, SiN 등을 이용할 수 있다. 1 포트 공진기에서, 후술하는 바와 같이 불요 응답을 발생시키는 부차적인 탄성 경계파는, 제1 매질(17)과 제2 매질(18)의 경계, 제1 매질(17)과 제3 매질의 경계 등을 전파한다.

도 3은, 도 1의 B-B'선에서의 단면도이다. B-B'선 상에서, 제1 매질(17) 상에는 반드시 제3 매질(19a)이 형성되어 있다. 즉, B-B'선 상의 부차적인 탄성 경계파의 전파 경로의 길이에 대해, 제3 매질(19a)이 형성되어 있는 영역의 길이의 비율(이하, 제3 매질의 형성 비율)은 100％이다.

도 4는, 도 1의 C-C'선에서의 단면도이다. C-C'선 상에서, 제1 매질(17) 상에는 제3 매질(19a)이 전혀 형성되어 있지 않다. 즉, C-C'선 상의 제3 매질의 형성 비율은 0％이다.

도 5는, 도 1의 B-B'선에 평행한 방향에서, 제3 매질(19a)의 형성 비율을 나타내는 그래프이다. 횡축은 A-A' 방향의 위치 P1과 P2 사이의 위치를 나타낸다. A-A' 방향에 수직인 방향(전파로 방향)으로, 제3 매질(19a)의 형성 비율이 100％인 영역과 0％인 영역이 있다.

즉, 탄성 경계파에 대해, 제1 매질(17)과 제2 매질(18)의 경계인 전파 경로(제1 경로)와, 제1 매질(17)과 제3 매질(19a)의 경계인 전파 경로(제2 경로)의 2종류의 경로가 형성되어 있다. 제2 경로는, 제1 경로가 생김으로써, 종래의 공진기에 비해, 폭이 절반으로 되어 있다. 제2 매질(18)은 제3 매질(19a)과 탄성파의 전파 속도가 다르기 때문에, 제1 경로를 전파하는 탄성 경계파와 제2 경로를 전파하는 탄성 경계파의 전파 속도는 서로 다르다. 또한, 제1 경로를 전파하는 탄성 경계파와 제2 경로를 전파하는 탄성 경계파의 파장은, 빗형 전극 사이의 길이에 의해 결정되므로, 동일하다. 따라서, 제1 경로를 전파하는 탄성 경계파와 제2 경로를 전파하는 탄성 경계파에서는, 공진하는 주파수는 서로 다르다.

도 6A는 본 실시 형태에 따른 공진기(1)에서의 삽입 손실의 주파수 특성(삽입 손실 특성)을 나타내는 그래프이며, 도 6B는 도 6A에 나타낸 그래프의 주파수 2000㎒∼2150㎒의 영역을 확대한 그래프이다. 삽입 손실 곡선(21)은, 공진기(1)의 삽입 손실 특성을 나타내는 곡선이다. 또한, 비교를 위해, 제3 매질을 형성하지 않은 구성인 종래의 공진기에서의 삽입 손실 특성을 나타내는 삽입 손실 곡선(22)을 도 6A 및 도 6B에 파선으로 나타낸다.

도 6A에 도시한 바와 같이, 삽입 손실 곡선(21) 및 삽입 손실 곡선(22)에서의 1805㎒로 삽입 손실이 커져 있는 부분이 압전 기판(16)과 제1 매질(17)의 경계를 전파하는 탄성 경계파에 의한 원하는 응답이다. 삽입 손실 곡선(21) 및 삽입 손실 곡선(22)에서, 손실이 큰 부분의 주파수가 반공진 주파수이며, 인입량이 클수록 반공진의 Q값이 좋은 것을 나타낸다. 도 6B에 도시한 바와 같이, 삽입 손실 곡선(21)에서, 삽입 손실 곡선(22)으로 표시된 2105㎒의 불요 응답 이외에, 2030㎒에도 불요 응답이 생겼다. 이 2030㎒의 불요 응답은, 제2 경로를 전파하는 탄성 경계파에 의해 생긴 것이다. 즉, 삽입 손실 곡선(22)으로 표시된 2105㎒의 불요 응답에 대해, 삽입 손실 곡선(21)에서는, 제2 경로를 전파하는 탄성 경계파의 분만큼, 2105㎒의 불요 응답이 2030㎒로 옮겨져 있다.

삽입 손실 곡선(21)에는, 새롭게 2030㎒에 불요 응답이 생겼다. 그러나, 이 삽입 손실의 최대값은, 삽입 손실 곡선(22)의 2105㎒에서의 불요 응답에 의한 삽입 손실의 최대값에 비해 약 6할 작아진다. 또한, 삽입 손실 곡선(21)에서, 2030㎒에 생긴 불요 응답의 분만큼, 2105㎒의 불요 응답에 의한 삽입 손실의 최대값이 약 4할 저감되어 있다. 따라서, 불요 응답에 의한 삽입 손실의 최대값은 저감한다.

<실시 형태 2>

도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 1 포트 공진기(2)의 구성을 도시하는 평면도이며, 도 8은 도 7에서의 D-D'선의 단면도이다. 도 7에서, 제3 매질(19b)이 형성되어 있는 위치를 명확하게 하기 위해, 도 8에 도시한 제2 매질(18)을 제거하여 표시함과 함께, 제3 매질(19b)에 해칭을 그었다. 또한, 빗형 전극(14a, 14b) 및 반사기(15)를 파선으로 나타낸다. 또한, 본 실시 형태에 따른 공진기(2)는, 실시 형태 1에 따른 공진기(1)에 대해, 제3 매질(19b)의 형상이 다를 뿐이며, 실시 형태 1에 따른 공진기(1)와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

직방체 형상(엄밀하게는 테이퍼가 걸리기 때문에 직방체에 가까운 형태로 됨)의 제3 매질(19b)이 복수 형성되고, 제3 매질(19b)의 길이 방향이 탄성 경계파의 전파 방향(도면의 좌우 방향)과 일치하도록 배치되어 있다. 각 제3 매질(19b)은, 소정의 간격을 두고 배치되어 있다.

도 7의 E-E'선의 단면에서, 도 3에 도시한 단면도에서의 제3 매질(19a)과 마찬가지로, 제1 매질(17) 상에는 반드시 제3 매질(19b)이 형성되어 있다. 즉, E-E'선의 부차적인 탄성 경계파의 전파 경로의 길이에 대해, 제3 매질(19b)이 형성되어 있는 영역의 길이의 비율(제3 매질의 형성 비율)은 100％이다.

도 7의 F-F'선의 단면에서, 도 4에 도시한 단면도와 마찬가지로, 제1 매질(17) 상에는 제3 매질(19a)이 전혀 형성되어 있지 않다. 즉, F-F'선 상의 제3 매질(19b)의 형성 비율은 0％이다.

도 9는, 도 7의 D-D' 방향에 수직인 방향(전파 방향)에서의 제3 매질(19b)의 형성 비율을 나타내는 그래프이다. 횡축은 D-D' 방향의 위치 P3과 P4 사이의 위치를 나타낸다. 제3 매질(19b)의 형성 비율이 100％인 영역과 0％인 영역이 교대로 형성되어 있다. 즉, 경계파에 대해, 제1 매질(17)과 제2 매질(18)의 경계인 전파 경로(제1 경로)와 제1 매질(17)과 제3 매질(19b)의 경계인 전파 경로(제2 경로)의 2개가 형성되어 있다.

도 10A는 본 실시 형태에 따른 공진기(2)에서의 삽입 손실의 주파수 특성(삽입 손실 특성)을 나타내는 그래프이며, 도 10B는 도 10A에 나타낸 그래프의 주파수 2000㎒∼2150㎒의 영역을 확대한 그래프이다. 삽입 손실 곡선(23)은, 공진기(2)의 삽입 손실 특성을 나타내는 곡선이다. 또한, 비교를 위해, 제3 매질을 형성하지 않은 구성인 종래의 공진기에서의 삽입 손실의 주파수 특성을 나타내는 삽입 손실 곡선(24)을 도 10A 및 도 10B에 파선으로 나타낸다.

도 10A에 나타낸 바와 같이, 삽입 손실 곡선(23) 및 삽입 손실 곡선(24)에서의 1800㎒에서 삽입 손실이 커져 있는 부분이 압전 기판(16)과 제1 매질(17)의 경계에 의한 응답이다. 도 10B에 나타낸 바와 같이, 삽입 손실 곡선(23)에서, 삽입 손실 곡선(24)에 생긴, 2105㎒의 불요 응답을 대신하여, 2075㎒와 2100㎒의 2개의 피크를 갖는 불요 응답이 생겼다. 삽입 손실 곡선(23)에서의 2075㎒의 불요 응답은, 제2 경로에 의해 생기는 것이다. 한편, 2100㎒의 불요 응답은, 제1 경로에 의해 생기는 것이다.

종래 제1 경로뿐이었던 전파 경로가 2종류의 경로로 나뉘어짐으로써, 제2 경로가 형성된 분만큼, 제1 경로의 폭이 좁아져, 제1 경로를 전파하는 탄성 경계파가 종래의 구성보다 감소된다. 또한, 제2 경로의 폭도, 종래의 제1 경로의 폭보다도 좁기 때문에, 제2 경로를 전파하는 탄성 경계파도 종래의 구성의 제1 경로를 전파하는 탄성 경계파보다도 적다. 그 때문에, 2075㎒, 2100㎒에서의 삽입 손실이 각각, 삽입 손실 곡선(24)에서의 최대값에 비해 약 5할, 6할 저감되어 있다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 공진기의 비교예에 대해 설명한다. 도 11은, 본 실시 형태에 따른 공진기(2)에 대한 비교예로서의 공진기(3)의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 7에 도시한 평면도와 마찬가지로, 제2 매질을 제거하여 표시함과 함께, 제3 매질(19c)에 해칭을 그었다. 또한, 빗형 전극(14a, 14b) 및 반사기(15)를 파선으로 나타낸다. 공진기(3)에서, 직방체 형상의 제3 매질(19c)이 복수 배열되어 있는 점은, 본 실시 형태에 따른 공진기(2)와 마찬가지이지만, 제3 매질(19c)의 길이 방향이 탄성 경계파의 전파 방향(도 11의 좌우 방향)으로부터 45도 기울어져 있는 점이 본 실시 형태에 따른 공진기(2)와 다르다.

도 12는, 본 비교예에 따른 공진기(3)에서의 삽입 손실 특성을 나타내는 그래프이다. 탄성 경계파의 전파 방향에서의 제3 매질(19c)의 형성 비율은, 제3 매질(19c)의 폭과, 제3 매질(19c)과 인접하는 제3 매질(19c) 사이의 폭이 동일하면, 어느 전파 경로에서도 50％이다. 즉, 어느 경로를 전파하여도 탄성 경계파의 전파 속도에 차가 생기지 않는다. 그 때문에, 불요 응답이 2개로 나뉘어지지 않아, 불요 응답의 삽입 손실의 최대값이, 종래의 삽입 손실 특성에서의 불요 응답의 삽입 손실의 최대값으로부터 2할 정도만 저감된다.

이상과 같이, 제3 매질(19b)이 형성되어 있는 비율이 전파 경로에 의해 상이하도록 형성함으로써, 불요 응답이 2개 이상으로 분리되어, 불요 응답의 삽입 손실의 최대값이 저감된다.

<실시 형태 3>

도 13은, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 공진기(4)의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 13에서, 제3 매질(19d)이 형성되어 있는 위치를 명확하게 하기 위해, 제2 매질을 제거하여 표시함과 함께, 제3 매질(19d)에 해칭을 그었다. 또한, 빗형 전극(14a, 14b) 및 반사기(15)를 파선으로 나타낸다. 또한, 본 실시 형태에 따른 공진기(4)는, 실시 형태 1에 따른 공진기(1)와, 제3 매질(19d)의 형상이 서로 다를 뿐이며, 실시 형태 1에 따른 공진기(1)와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 따른 공진기(4)에서, 제3 매질(19d)의 형상이 도 13에 도시한 바와 같이 지면 상에서 삼각형으로 되는 3각 기둥(엄밀하게는 테이퍼가 걸리기 때문에 3각 기둥에 가까운 형태로 됨)이며, 삼각형의 정점이 다른 삼각형의 정점에 접하도록 배치되어 있다.

도 13의 H-H'선의 단면에서, 도 3에 도시한 단면도에서의 제3 매질(19a)과 마찬가지로, 제1 매질(17) 상에는 반드시 제3 매질(19d)이 형성되어 있다. 즉, H-H'선의 부차적인 탄성 경계파의 전파 경로의 길이에 대해, 제3 매질(19d)이 형성되어 있는 영역의 길이의 비율(제3 매질의 형성 비율)은 100％이다.

도 13의 I-I'선의 단면에서, 도 4에 도시한 단면도와 마찬가지로, 제1 매질(17) 상에는 제3 매질(19d)이 전혀 형성되어 있지 않다. 즉, I-I'선 상의 제3 매질(19d)의 형성 비율은 0％이다.

도 14는, 도 13의 J-J'선의 단면을 도시하는 단면도이다. J-J'선 상에서, 제1 매질(17) 상에는 제3 매질(19d)이 형성된 영역과 형성되어 있지 않은 영역이 있다. 탄성 경계파의 전파 경로의 길이를 l로 하고, 1 구획의 제3 매질(19d)의 길이를 w, 1 구획의 제3 매질(19d)이 탄성 경계파의 전파 경로 상에 형성된 개수를 n으로 하면, 제3 매질(19d)의 형성 비율은, (n×w/l)×100(％)으로 된다.

따라서, J-J'선을 전파하는 탄성 경계파의 전파 속도는, H-H'선을 전파하는 탄성 경계파의 전파 속도와, I-I'선을 전파하는 탄성 경계파의 전파 속도 사이이다. 그 때문에, 생기는 불요 응답의 주파수는, I-I'선을 전파하는 탄성 경계파에 의한 불요 응답의 주파수와, J-J'선을 전파하는 탄성 경계파에 의한 불요 응답의 주파수 사이이다.

도 14에서, J-J'선이 H-H'선에 근접함에 따라서, 제3 매질(19d)의 길이 w가 커져, 제3 매질(19d)의 형성 비율은 커진다. J-J'선이 I-I'선에 근접함에 따라서, 제3 매질(19d)의 길이 w가 작아져, 제3 매질(19d)의 형성 비율은 작아진다.

도 15는, 도 13의 H-H' 방향에 수직인 방향에서의 전파로에서, 제3 매질(19d)의 형성 비율을 나타내는 그래프이다. 횡축은 H-H' 방향의 위치 P5와 P6 사이의 위치를 나타낸다. 도 15에서, 제3 매질(19d)이 100％ 형성되어 있는 영역(H-H'선 상)으로부터 0％인 영역(I-I'선 상)에 연속적으로 제3 매질(19d)의 형성 비율이 변화되어 있다.

도 16A는, 본 실시 형태에 따른 공진기에서의 삽입 손실의 주파수 특성(삽입 손실 특성)(27)을 나타내는 그래프이며, 도 16B는 도 16A에 나타낸 그래프의 주파수 2000∼2150㎒의 영역을 확대한 그래프이다. 삽입 손실 곡선(27)은, 공진기(4)의 삽입 손실 특성을 나타내는 곡선이다. 또한, 비교를 위해, 제3 매질을 형성하지 않은 구성인 종래의 공진기에서의 삽입 손실의 주파수 특성을 나타내는 삽입 손실 곡선(28)을 도 16A 및 도 16B에 파선으로 나타낸다.

본 실시 형태에 따른 공진기(4)의 삽입 손실 곡선(27)에 나타낸 바와 같이, 종래의 공진기에 생긴, 2105㎒의 불요 응답을 대신하여, 2050㎒부터 2150㎒까지의 주파수 영역에 완만하게 불요 응답이 생겼다. 이것은, 전파 경로에서 제3 매질(19d)의 형성 비율이 연속적으로 변화되어 있기 때문에, 경계파의 전파 속도가 서로 다른 경로가 다수 형성되고, 피크의 주파수가 조금씩 서로 다른 불요 응답이 서로 겹쳐진 특성이기 때문이다. 이 불요 응답의 피크인 2090㎒에서는 삽입 손실이 종래의 공진기에 의해 생긴 삽입 손실에 비해 약 5할 저감되어 있다.

이상과 같이, 불요 응답의 삽입 손실의 최대값이 작아짐으로써, 불요 응답에 의한 신호의 영향을 작게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제3 매질(19d)을 비교적 작은 삼각형을 다수 배치한 구성을 나타냈지만, 전파 방향에서의 제3 매질의 형성 비율이 연속적으로 변화하는 것이라면 비교적 큰 삼각형이어도, 4각형이어도, 그 밖의 형상이어도 된다.

또한, 실시 형태 1∼3에서, 공진기가 1 포트 공진기인 예에 대해 설명하였지만, 더블 모드 공진기에 이들 구성을 이용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

<실시 형태 4>

도 17은, 본 발명의 실시 형태 4에 따른 통신기를 도시하는 구성도이다. 통신기는, 안테나(31)와, 듀플렉서(32)와, 송신측 신호 처리부(33)와, 수신측 신호 처리부(34)와, 마이크(35)와, 스피커(36)를 갖는다. 듀플렉서(32)는, 송신용 필터(37)와, 수신용 필터(38)를 갖고 있다. 수신용 필터(38)는, 송신용 필터(37)의 통과 대역과 다른 통과 대역(수신 대역)을 갖는다.

마이크(35)는, 음성을 음성 신호로 변환하여, 음성 신호를 송신측 신호 처리부(33)에 입력한다. 송신측 신호 처리부(33)는, 음성 신호를 변조한 송신 신호를 생성한다. 듀플렉서(32)는, 송신측 신호 처리부(33)에서 생성된 송신 신호를 안테나(31)에 입력한다.

안테나(31)는, 송신 신호를 전파로 변환하여 출력한다. 또한, 안테나(31)는, 전파를 전기 신호인 수신 신호로 변환하고, 수신 신호를 듀플렉서(32)에 입력한다. 듀플렉서(32)에서, 수신용 필터(38)는, 수신 대역의 수신 신호를 통과시켜, 수신측 신호 처리부(34)에 입력한다. 한편, 송신용 필터(37)는, 통과 대역이 수신 대역과 다르기 때문에, 수신 신호를 통과시키지 않는다. 따라서, 수신 신호는 송신측 신호 처리부(33)에 입력되지 않는다. 수신측 신호 처리부(34)는, 수신 신호에 대해 검파, 증폭 등의 처리를 행하여, 음성 신호를 생성한다. 스피커(36)는, 음성 신호를 음성으로 변환하여 출력한다.

도 18은, 송신용 필터(37), 혹은 수신용 필터(38)에 이용되는 래더형 필터의 구성을 도시하는 구성도이다. 입력 단자(41)와 출력 단자(42) 사이에 공진기(43, 44, 45)가 직렬로 순서대로 배치되어 있다. 공진기(43)와 공진기(44) 사이에, 한쪽이 접지된 공진기(46, 47)가 각각 접속되어 있다. 또한, 공진기(45)와 출력 단자(42) 사이에, 한쪽이 접지된 공진기(48)가 접속되어 있다.

도 18에 도시한 필터는, 일반적인 래더형 필터이지만, 공진기(43∼48)는, 실시 형태 1∼3에 나타낸 공진기이다. 따라서, 필터의 통과 대역 이외에 불필요한 응답은 작고, 예를 들면, 안테나(31)로부터의 수신 신호가 송신용 필터(37)로부터 누설되어, 송신측 신호 처리부(33)에 입력되는 양이 경감된다.

또한, 통신기가 마이크(35) 및 스피커(36)를 구비한 구성에 대해서 설명하였지만, 반드시 이 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터와 같이 반드시 마이크(35) 또는 스피커(36)를 필요로 하지 않는 것, 및 음성 데이터 이외의 데이터를 송수신하는 것이어도 된다.

본 발명의 탄성 경계파 디바이스는, 불요 응답의 영향이 적어, 통신기의 필터 등에 이용 가능하다.

Claims

압전성을 갖는 압전 기판과,
상기 압전 기판 상에 형성된 빗형 전극과,
상기 압전 기판 상에 상기 빗형 전극을 덮도록 형성된 제1 매질과,
상기 제1 매질 상에 형성된 제2 매질을 구비하고,
상기 빗형 전극은, 복수의 전극 핑거와, 상기 복수의 전극 핑거의 단부를 접속하는 버스 바를 갖는 탄성 경계파 디바이스로서,
상기 제1 매질 상에 형성된 제3 매질을 구비하고,
상기 제2 매질 및 상기 제3 매질은, 상기 제1 매질에 접하고 있고,
상기 제1 매질, 상기 제2 매질 및 상기 제3 매질은, 각각 서로 다른 재료로 구성되어 있고,
상기 전극 핑거의 길이 방향에 수직인 단면에서의 탄성 경계파의 전파 경로의 길이에 대한 제3 매질이 형성된 부분의 길이의 비율이, 상기 전극 핑거의 길이 방향에서 상이한 탄성 경계파 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 제3 매질은, 상기 제2 매질과 탄성파의 전파 속도가 다른 재료로 구성된 탄성 경계파 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 매질 상에서, 상기 제3 매질이 형성된 영역과, 상기 제3 매질이 형성되어 있지 않은 영역이, 상기 전극 핑거의 길이 방향에 수직인 방향으로, 절반으로 나뉘어진 탄성 경계파 디바이스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 매질이 복수개 형성된 탄성 경계파 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전극 핑거의 길이 방향에 수직인 단면에서의 탄성 경계파의 전파 경로의 길이에 대한 제3 매질이 형성된 부분의 길이의 비율이, 상기 전극 핑거의 길이 방향에서 연속적으로 변화하고 있는 탄성 경계파 디바이스.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 매질이 재료가 서로 다른 2개 이상의 매질로 구성된 탄성 경계파 디바이스.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 매질이 SiO₂이며, 제3 매질이 알루미나 또는 SiN인 탄성 경계파 디바이스.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전 기판은, LiTaO₃ 또는, LiNbO₃인 탄성 경계파 디바이스.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 탄성 경계파 디바이스가 1 포트 공진기이며, 상기 1 포트 공진기를 갖는 필터.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 탄성 경계파 디바이스가 더블 모드 공진기이며, 상기 더블 모드 공진기를 갖는 필터.
송신용 필터와,
상기 송신용 필터와 통과 주파수 대역이 서로 다른 수신용 필터를 구비하고,
상기 송신용 필터 및 상기 수신용 필터 중 적어도 1개는, 제9항 또는 제10항의 필터를 이용하여 구성된 듀플렉서.
안테나와,
상기 안테나와 접속된 제11항의 듀플렉서와,
상기 듀플렉서와 접속된 신호 처리부
를 구비한 통신기.