WO2002001715A1 - Dispositif a ondes acoustiques de surface - Google Patents

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Kyoko Kawaguchi
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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    • H03H9/6489—Compensation of undesirable effects
    • H03H9/6493—Side lobe suppression

Definitions

  • the present invention particularly relates to a transversal filter type surface acoustic wave device.
  • a transversal surface acoustic wave device is manufactured as follows.
  • a metal film such as aluminum (A1) is formed on the surface of a piezoelectric substrate such as lithium tetraborate (LB ⁇ ), and this metal film is processed by lithography technology to form a comb-shaped electrode and seal. Electrodes are formed.
  • the comb electrode includes an input comb electrode and an output comb electrode, and a shield electrode is formed between the input comb electrode and the output comb electrode.
  • the surface acoustic wave excited by the input comb electrode is transmitted to the output comb electrode.
  • a Balta wave is generated and propagated to the output side comb electrode. Since the Balta wave propagates inside the piezoelectric substrate, it reaches the output-side electrode later than the surface wave propagating on the surface of the piezoelectric substrate.
  • the electrodes on the piezoelectric substrate Countermeasures such as forming a groove, applying roughening, and applying a sound absorbing material on the surface opposite to the surface on which the surface is formed have been considered.
  • a surface acoustic wave device using a lithium tetraborate substrate has a larger bulk wave response than other devices using a quartz substrate, for example. For this reason, the above-mentioned countermeasures against Balta waves are not sufficient.
  • the present invention can suppress high-frequency components generated by unnecessary waves such as a Balta wave to a practical level, and can use a lithium tetraborate substrate for an elastic surface. It is intended to provide a wave element.
  • the present invention provides a main surface acoustic wave filter comprising an input-side comb electrode, a shield electrode, and an output-side comb electrode formed on a piezoelectric substrate;
  • a sub surface acoustic wave filter having an input comb electrode, a shield electrode, and an output comb electrode connected to the main surface acoustic wave filter in parallel and formed on the piezoelectric substrate;
  • the sub-surface acoustic wave filter is a canceller for reducing a high-frequency component generated by the Balta wave on a frequency axis higher than a pass band of the main surface acoustic wave filter. It is characterized by having a high frequency pass band for use.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a surface (filter element surface) of a surface acoustic wave device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a frequency characteristic of the main surface acoustic wave filter of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a frequency characteristic of the sub surface acoustic wave filter of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which the frequency characteristics of the filters of FIGS. 2 and 3 are matched, and shows the entire frequency characteristics of the surface acoustic wave element of FIG.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 11 denotes a piezoelectric substrate made of a lithium tetraborate single crystal.
  • a main surface acoustic wave filter F1 and a sub surface acoustic wave filter F2 are formed on the piezoelectric substrate 11.
  • the main surface acoustic wave filter F1 has a function of filtering and outputting an original input signal.
  • the sub-surface acoustic wave finalizer F 2 functions as an unnecessary component canceller for reducing high-frequency components generated by the Norck wave.
  • a Balta wave refers to a wave of another propagation form other than a surface wave propagating on the surface of a piezoelectric substrate.
  • input-side comb electrodes also called input counter digital transducers (IDTs)
  • output-side comb electrodes output counter digital transistors
  • IDT input counter digital transducers
  • shield electrode 300 is formed between the input-side comb electrode 200 and the output-side comb electrode 200. I have.
  • the input-side comb-shaped electrodes 100 oppose in parallel and include first and second common electrodes 101 and 102 having comb-shaped electrode fingers.
  • the comb-shaped electrode fingers of the first and second common electrodes 101 and 102 are arranged alternately, that is, interleaved.
  • the output-side comb-shaped electrode 200 has the same configuration, and has first and second common electrodes 201 and 202.
  • the input-side comb electrode 100, the output-side comb electrode 200, and the shield electrode are made of aluminum-aluminum (A 1) on a piezoelectric substrate 11 made of lithium tetraborate single crystal. It is formed by forming a metal film, etc., and processing this metal film by lithography technology. In practice, a large number of elements (input IDT, output IDT, shielded electrodes) are formed on a wafer (compression substrate) made of lithium tetraborate single crystal.
  • the opening length L1 (intersection length of the electrode fingers) of the input / output IDT of the main filter F1 is about 0.5 mm, and the electrode finger pitch (the distance between the centers of adjacent electrode fingers) is about 4 mm. 25 ⁇ m.
  • the sub-surface acoustic wave filter F 2 also includes an input-side comb electrode 400 and an output-side comb electrode 500 formed on the piezoelectric substrate 11.
  • a shield electrode 600 is formed between the mold electrode 400 and the output-side comb electrode 500.
  • the input-side comb-shaped electrodes 400 oppose in parallel, and have a comb-shaped electrode finger.
  • the first and second common electrodes 401 and 402 each having the following structure.
  • the comb-shaped electrode fingers of the first and second common electrodes 401 and 402 are arranged alternately, that is, interleaved.
  • the output-side comb electrode 500 has the same configuration, and has first and second common electrodes 501 and 502.
  • the first common electrode 401 of the input side comb electrode 400 and the second common electrode 201 of the main surface acoustic wave filter F1 are continuous.
  • the first common electrode 501 of the output-side comb electrode 500 and the second common electrode 202 of the main surface acoustic wave filter F2 are continuous.
  • the shield electrodes 300 and 600 of each of the filters Fl and F2 are continuous.
  • the common electrode 102 4 0 1 is connected to an earth terminal, and the common electrodes 101 and 402 are connected to input signal lines.
  • the common electrodes 202 and 501 are connected to an array line, and the common electrodes 201 and 502 are connected to an output signal line.
  • the common electrodes 102 and 401 are connected to the input signal line, the common electrodes 101 and 402 are connected to the ground line, and the common electrodes 202 and 501 are connected to the output signal line.
  • the common electrodes 201 and 502 may be connected to a ground line.
  • the opening length L2 (intersection length of the electrode fingers) of the input / output IDT of this sub-filter F2 is about 0.1 to 0.2 mm, and the electrode finger pitch (the center distance between electrode fingers adjacent to each other). Is about 4 m.
  • FIG. 2 shows the frequency characteristics of only the main surface acoustic wave filter F1.
  • the main surface acoustic wave filter F 1 is designed to have a pass band in the band W 1.
  • the frequency response of the band W2 exists on the higher frequency side than the frequency response band W1.
  • This higher frequency response is due to the effect of the Balta wave propagating toward the inside of the piezoelectric substrate 11.
  • the propagation speed of the Balta wave is faster than the propagation speed of the surface wave (S AW).
  • the propagation speed of the Balta wave is about 400 At 0 m / sec, the propagation speed of the S AW is about 350 msec.
  • the sub surface acoustic wave filter F 2 generates an excitation wave having a phase opposite to that of the baltha wave of the main surface acoustic wave filter F 1.
  • the frequency response characteristics of the sub surface acoustic wave filter F 2 are as shown in FIG.
  • the main passband W 3 on the frequency response characteristic of the sub surface acoustic wave filter F 2 is the response of the main surface acoustic wave filter F 1 due to the Balta wave response of the main surface wave filter F 1. It is designed to approximately match the frequency response band W2 on the high frequency side.
  • the attenuation of the filter F1 in the band W2 and the attenuation of the filter F2 in the band W3 are preferably designed to be substantially equal.
  • the signal component appearing in the band W3 has an opposite phase to the phase of the high frequency component appearing in the frequency response band W2.
  • the propagation path length (input / output IDT interval) of the filter F 2 is changed from ⁇ ⁇ to ( ⁇ + 1) ⁇ ( ⁇ ; Can be easily adjusted by shifting by the unit of surface acoustic wave wavelength).
  • the phase of the surface wave detected by the output IDT is almost inverted.
  • the propagation path of the Balta wave is complicated (for example, there is scattering on the substrate surface), it is actually necessary to slightly adjust the propagation path length of the filter F 2 based on a half wavelength. Although it may be considered, it can be experimentally made by those skilled in the art.
  • the opening length of the filter F2 is smaller than the opening length of the filter F1, and the electrode finger pitch of the filter F2 is equal to that of the filter F1. It is smaller than the electrode finger pitch.
  • the Balta wave response band W2 of the filter F1 appears higher than the main passband W1.
  • the main pass band W 3 of the surface acoustic wave of the filter F 2 is equal to the surface acoustic wave of the Is higher than the main passband W1.
  • the electrode finger pitch of the filter F2 needs to be narrower than the electrode finger pitch of the filter F1. Therefore, this implementation In the example, the electrode finger pitch of the filter F 1 is about 4.25 ⁇ m, and the electrode finger pitch of the filter F 2 is about 4 m.
  • the response of the filter F1 due to the Nork wave response is smaller than the response due to its surface acoustic wave response. Therefore, the response of the filter F2 for canceling the banorek wave response of the filter F1 may be reduced accordingly.
  • the opening length of the IDT One factor that determines the magnitude of the response is the opening length of the IDT. A longer opening length results in a larger response, and a shorter opening length results in a smaller response. Become. In other words, in the present embodiment, the filter F2 has an opening length smaller than the opening length of the filter F1, so that the filter F1 has a smaller Balta wave response. Just as much response (W3) as possible can be obtained. Expressing this from the viewpoint of the insertion loss, the insertion loss of the filter F 2 is larger than the insertion loss of the filter F 1 by 10 dB or more.
  • the coverage (L2ZL1) between the opening length L2 of the filter F2 and the opening length L1 of the filter F1 is 12 or less, more preferably 1/5 to 2 / It is set to be 5.
  • the propagation velocity difference between the balta wave and the surface wave in addition to the phase relationship described above. is there. That is, it is necessary that the Balta wave response of the filter F 1 and the surface wave response of the filter F 2 coincide in time and have opposite phases.
  • the propagation velocity of the bulk wave is 400000111/360
  • the propagation velocity of the surface wave is 350m / sec
  • the propagation velocity of the surface wave is lower.
  • S2 is smaller. That is, by shortening the reach of the surface wave of the filter F2, the correction is made so as to be temporally equal to the Balta wave response of the filter F1.
  • FIG. 4 shows the frequency response characteristics when the frequency response characteristics of FIGS. 3 and 2 are combined.
  • the surface acoustic wave element of the present invention can obtain the frequency response characteristic of FIG. 4 (a characteristic in which an unnecessary component appearing in band W2 is canceled by an additional component appearing in band W3).
  • the size of the above surface acoustic wave element is, for example, about 1.5 mm to 2.1 mm on the short side, about 8 mm to 12 mm on the long side, and about 0.5 mm in thickness.
  • the main surface acoustic wave filter F1 is designed according to the frequency characteristics to be applied.
  • the frequency characteristics of the main surface acoustic wave filter F1 are set, it is possible to determine the band of the high frequency component due to the bulk wave and its frequency characteristics. This can be obtained from experimental data.
  • the sub surface acoustic wave filter F 2 is adjusted so that the frequency response characteristic of the sub surface acoustic wave filter F 2 is matched with the frequency characteristic of the unnecessary component due to the bulk wave. Can be designed.
  • the phase relation between the unnecessary component and the output signal of the sub-surface acoustic wave filter F2 is set so as to be in opposite phases.
  • the phase adjustment can be obtained by adjusting the position of the electrode finger of the sub surface acoustic wave filter F2 in the propagation direction of the surface acoustic wave filter; Therefore, in the design stage, a predetermined signal is input to the main surface acoustic wave filter F1, and the phase of the unnecessary component is measured. Next, a predetermined signal is input to the sub surface acoustic wave filter F 2, and the phase of the cancel output signal is measured. Then, the phase difference between the phase of the unnecessary component and the output signal for cancellation is obtained. Next, the sub-surface acoustic wave filter F 2 is positioned based on the phase difference. Once the frequency response formula is obtained, it can be converted to the response characteristics on the time axis by performing a Fourier transform. The response characteristic on the time axis corresponds to the position of the electrode finger through which the surface acoustic wave propagates.
  • the bandwidth of the above-mentioned surface acoustic wave device is, for example, about ⁇ 1 mm with a center frequency of 210.38 MHz which is a center frequency used in a mobile phone of the CDMA system.
  • the band of the above-mentioned Balta waves was targeted at about 21 MHz to about 21 MHz.
  • quartz may be used as the piezoelectric element.
  • the width and number of the electrode fingers are shown in a simplified manner in the drawings, and are not limited to the numbers and widths shown in the drawings. As the type of electrode finger width selection, a combination of 78 and ⁇ ⁇ ⁇ 6 is possible. 1 Industrial applicability
  • the surface acoustic wave device according to the invention of the present application can be used as an intermediate frequency filter or a general filter used for an electronic device such as a mobile phone.

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Description

明 細 書
弾性表面波素子
技術分野
この発明は、 特に ト ラ ンスバーサルフ ィ ルタ型の弾性表面 波素子の改良に関する。
背景技術
ト ラスバーサル型の弾性表面波素子は、 次のよ う に製造さ れている。 四ホウ酸リ チウム （ L B 〇） な どの圧電基板の表 面にアルミ ニウム （ A 1 ) などの金属膜を形成し、 この金属 膜を リ ゾグラ フィ技術によ り加工し、 櫛型電極、 シール ド電 極等を形成 している。
櫛型電極は、 入力側櫛型電極と 出力側櫛型電極とからな り この入力側櫛型電極と 出力側櫛型電極と の間にシール ド電極 を形成してレ、る。
ト ラ ンスバーサル型の弾性表面波素子では、 入力側櫛型電 極で励振された弾性表面波が出力側櫛型電極に伝達される。 この と きバルタ波が発生し、 出力側櫛型電極に伝搬される。 バルタ波は、 圧電基板の内部を伝搬するために、 圧電基板の 表面を伝搬する表面波よ り も遅れて出力側電極に到達する。
この結果、 出力側櫛型電極の出力信号を解析する と、 本来 の弾性表面波の通過帯域特性よ り も高域側にパルク波による 高周波成分が生じている。 よって、 弾性表面波素子のフ ィル タ特性は、 高周波側の.減衰特性が劣っている もの と して観察 される。
上記のよ う なバルタ波を抑制するために、 圧電基板の電極 が形成されている面と反対側の面に、 溝を形成する、 粗し加 ェを施す、 吸音材を塗布するなどの対策が考えられている。 しかしなが ら、 四ホウ酸リ チウム基板を用いる弾性表面波素 子では、 他の例えば水晶基板を用いた素子に比べて、 バルク 波応答が大きい。 このために上記したバルタ波抑制対策では 不十分である。
発明の開示
そこでこの発明は、 バルタ波等の不要波が作用 して生じる 高周波成分を実用 レベルにまで抑制する こ と ができ、 帯域通 過特性の優れた弾性表面波素子を提供する こ と を 目的とする , またこ の発明は、 バルタ波等の不要波によ り 生 じる高周波 成分を実用 レベルにまで抑制する こ と ができ、 四ホウ酸リ チ ゥム基板を用いる こ とができ る弾性表面波素子を提供する こ と を 目的とする。
この発明は、 上記の 目的を達成するために、 圧電基板上に 形成された入力側櫛型電極、 シール ド電極、 出力側櫛型電極 からなる メ イ ン弾性表面波フィルタ と 、
前記メ イ ン弹性表面波フィルタ に並列に接続されて、 前記 圧電基板上に形成された入力側櫛型電極、 シール ド電極、 出 力側櫛型電極を有したサブ弾性表面波フ ィ ルタ と を有 し、
前記サブ弾性表面波フィ ルタは、 周波数軸上で前記メ イ ン 弾性表面波フ ィ ルタ の通過帯域よ り も高域側に、 バルタ波に よ り 生じる高域成分を低減するためのキャ ンセル用高域成通 過帯域をもつこ と を特徴とする。
図面の簡単な説明 図 1 はこ の発明の一実施の形態によ る弾性表面波素子の表 面 （フ ィ ルタ素子面） を模式的に示す平面図。
図 2 は 、 図 1 の メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ の周波数特性を 示す図。
図 3 は 、 図 1 のサブ弾性表面波フ ィ ルタ の周波数特性を示 す図。
図 4 は 、 図 2 と図 3 の フ ィ ルタ の周波数特性が合せられた 状態であ り 、 図 1 の弾性表面波素子の全体の周波数特性を示 す図。
発明を実施するための最良の形態
以下、 こ の発明の実施の形態を図面を参照 して説明する。 図 1 はこ の発明の一実施の形態である。 図 1 において、 1 1 は四ホ ゥ酸リ チ ウ ム単結晶からなる圧電基板である。
こ の圧電基板 1 1 上には、 メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ F 1 と、 サブ弾性表面波フイ ノレタ F 2 とが形成されている。 メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ F 1 は、 本来の入力信号をフ ィ ルタ処 理して出力する機能を有する。 これに対してサブ弾性表面波 フ イ ノレタ F 2 は、 ノ ルク波によ り 生じる高域成分を低減する ための不要成分キヤ ンセル用 フ イ ノレタ と して機能する。
尚、 本実施例においてバルタ波と は圧電基板表面を伝搬す る表面波を除く 他の伝搬形態の波を指す。
メ イ ン弾性表面波フィルタ F 1 の構成から説明する。
圧電基板 1 1 上には、 入力側櫛型電極 (入カイ ンターデジ タノレ 卜 ラ ンス ジユ ーサ ( I D T ) と も称される） 1 0 0 と 出 力側櫛型電極 （出カイ ンターデジタル ト ラ ンスジユーサ （ I D T ) と も称される） 2 0 0 と力 らな り 、 この入力側櫛型電 極 2 0 0 と 出力側櫛型電極 2 0 0 と の間にシール ド電極 3 0 0 を形成 している。
入力側櫛型電極 1 0 0 は、 並列に対向 し、 櫛歯状の電極指 を有する第 1、 第 2 の共通電極 1 0 1、 1 0 2 カゝらなる。 第 1、 第 2 の共通電極 1 0 1、 1 0 2 の櫛歯状の電極指は、 交 互に配列されている、 つま り イ ンター リ ブされている。 出力 側櫛型電極 2 0 0 も同様な構成であ り 、 第 1、 第 2 の共通電 極 2 0 1 ， 2 0 2 を有する。
上記の入力側櫛型電極 1 0 0 、 出力側櫛型電極 2 0 0 、 シ 一ル ド電極は、 四ホウ酸リ チウム単結晶からなる圧電基板 1 1 上にアルミ -ゥム （ A 1 ) な どの金属膜を形成し、 この金 属膜を リ ゾグラ フィ技術によ り 加工する こ とで形成されてい る。 実際には、 四ホウ酸リ チウム単結晶からなる ウェハ （圧 電基板） 上に、 多数の素子 （入力側 I D T , 出力側 I D T， シール ド電極） が形成される。
このメ イ ンフ ィルタ F 1 の入出力 I D T の開 口長 L 1 (電 極指の交差長） は約 0 . 5 m m、 電極指ピッチ （互いに隣接 する電極指同士の中心間距離） は約 4 . 2 5 μ mである。
次にサブ弾性表面波フィ ルタ F 2 について説明する。
こ のサブ弾性表面波フ ィ ルタ F 2 も、 圧電基板 1 1 上に形 成された、 入力側櫛型電極 4 0 0 と 出力側櫛型電極 5 0 0 と からな り 、 この入力側櫛型電極 4 0 0 と 出力側櫛型電極 5 0 0 と の間にシール ド電極 6 0 0 を形成している。
入力側櫛型電極 4 0 0 は、 並列に対向 し、 櫛歯状の電極指 を有する第 1、 第 2 の共通電極 4 0 1 、 4 0 2カゝらなる。 第 1、 第 2の共通電極 4 0 1 、 4 0 2 の櫛歯状の電極指は、 交 互に配列されている、 つま り イ ンター リ ブされている。 出力 側櫛型電極 5 0 0 も同様な構成であ り 、 第 1、 第 2 の共通電 極 5 0 1 ， 5 0 2 を有する。 こ こで、 入力側櫛型電極 4 0 0 の第 1 の共通電極 4 0 1 と メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ F 1 の 第 2 の共通電極 2 0 1 と は連続 している。 また出力側櫛型電 極 5 0 0 の第 1 の共通電極 5 0 1 と メ イ ン弾性表面波フ ィル タ F 2 の第 2 の共通電極 2 0 2 と は連続している。 また夫々 のフ ィ ルタ F l ， F 2 のシール ド電極 3 0 0 、 6 0 0 は連続 している。 この弾性表面波装置は、 例えば、 共通電極 1 0 2 4 0 1 が、 アー ス端子に接続され、 共通電極 1 0 1 、 4 0 2 が入力信号ライ ンに接続される。 また共通電極 2 0 2 、 5 0 1 がアー ^ライ ンに接続され、 共通電極 2 0 1 、 5 0 2 が出 力信号ライ ンに接続される。 なお、 共通電極 1 0 2、 4 0 1 が、 入力信号ライ ンに接続され、 共通電極 1 0 1 、 4 0 2が アー スライ ンに接続され、 共通電極 2 0 2 、 5 0 1 が出力信 号ライ ンに接続され、 共通電極 2 0 1 、 5 0 2 がアース ライ ンに接続されてもよい。
こ のサブフ ィ ルタ F 2 の入出力 I D Tの開口長 L 2 (電極 指の交差長） は約 0 . 1 〜 0 . 2 m m、 電極指ピッチ （互い に隣接する電極指同士の中心間距離） は約 4 mである。
次に図 2 〜図 4 を用いて本実施例の弾性表面波素子の動作 を説明する。 尚図 2 〜図 4 の横軸は、 周波数 （M H z ) 、 縦 軸は減衰量 （ d B ) で示す。 図 2 は、 メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ F 1 のみの周波数特性 を示 している。 メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ F 1 は、 帯域 W 1 に通過帯域を有する よ う に設計されている。 しか し、 こ の周 波数応答帯域 W 1 よ り も高域側に帯域 W 2 の周波数応答が存 在する。 こ の高域側の周波数応答は、 圧電基板 1 1 の内部に 向かって伝搬したバルタ波の影響である。 尚、 バルタ波の伝 搬速度は表面波 （ S AW) の伝搬速度よ り も速いこ とが知ら れてお り 、 本実施例の圧電基板においてはバルタ波の伝搬速 度が約 4 0 0 0 m / s e c , S AWの伝搬速度が約 3 5 0 0 m s e c である。
一方、 サブ弾性表面波フ ィ ルタ F 2 は、 メ イ ン弾性表面波 フ ィ ルタ F 1 のバルタ波と逆位相の励振波を発生する。 その 結果、 サブ弾性表面波フ ィ ルタ F 2 の周波数応答特性は、 図 3 に示されている よ う になる。 こ のサブ弾性表面波フ ィ ルタ F 2 の周波数応答特性上の主要通過帯域 W 3 は、 その帯域が 先のメ イ ン弹性表面波フィ ルタ F 1 のバルタ波応答によ る レ ス ポ ンス である高域側の周波数応答帯域 W 2 にほぼ一致する よ う に設計されている。
尚、 帯域 W 2 における フ ィ ルタ F 1 の減衰量と 、 帯域 W 3 におけるフ ィ ルタ F 2 の減衰量は、 好ま し く はほぼ等しいレ ベルと なる よ う に設計されている。
さ らに周波数応答帯域 W 2 に現れる高周波成分の位相に対 して、 帯域 W 3 に現れる信号成分が逆位相 と なる よ う に設計 されている。 位相を逆にするためには、 フ ィ ルタ F 2 の伝搬 路長 （入出力 I D T間隔） を η λ から （ η + 1 ) λ (伹し； は、 弾性表面波波長） 単位でずらすこ と によ り 容易に調整す る こ とができ る。
即ち、 半波長 （若 しく はその奇数倍） 伝搬路長をずらすと . 出力 I D Tによって検出される表面波の位相がち ょ う ど反転 するためである。 尚、 バルタ波の伝搬経路は複雑なため （例 えば基板表面での散乱等がある） 、 現実にはフィルタ F 2 の 伝搬路長を半波長分を基準と して若干調整してやる必要が生 じる場合も考え られるが、 当業者にと っては実験的に成 し得 る。
このよ う に出力側櫛型電極 5 0 0 の電極指の配置位置を選 定する こ と によ り 、 帯域 W 2 に現れる不要成分が、 帯域 W 3 に現れる追加成分によ り キャンセルされる こ と になる。
尚、 本実施例の弾性表面波素子において、 フ ィ ルタ F 2 の 開 口長はフィルタ F 1 の開 口長よ り も小さ く 、 またフィルタ F 2 の電極指ピッチはフ ィ ルタ F 1 の電極指ピッチよ り も小 さい。 この理由は以下の通 り である。
まず電極指ピッチの関係について説明する と、 フィルタ F 1 のバルタ波応答帯域 W 2 は、 そのメ イ ン通過帯域 W 1 よ り も高域側にあ らわれる。 本実施例においては、 このバルタ波 応答をフィルタ F 2 の弾性表面波の応答でキャンセルするた め、 フィ ルタ F 2 の弾性表面波による主要通過帯域 W 3 はフ イ ノレタ F 1 の弾性表面波による主要通過帯域 W 1 よ り も高域 側にある。 この よ う にフ ィ ルタ F 1 よ り も高周波域に通過帯 域を設けるために、 フ ィ ルタ F 2 の電極指ピッチをフィ ルタ F 1 の電極指ピッチよ り も狭める必要がある。 従って本実施 例においては、 フ ィ ルタ F 1 の電極指ピッチを約 4 . 2 5 μ m、 フ イ ノレタ F 2 の電極指ピッチを約 4 m と している。
次に、 開 口長の関係について説明する。 図 2 に示すと お り フィ ルタ F 1 の ノ ルク波応答によ る レス ポ ンスは、 その弹性 表面波応答によ る レス ポンス よ り も小さい。 したがって、 フ ィ ルタ F 1 のバノレク波応答をキャ ンセルする ためのフ ィ ルタ F 2 の レス ポ ンス も相応に小さ く すればよい。
レス ポ ンス の大き さ を定める一つの要因は、 I D T の開 口 長であ り 、 開 口長が大き ければレス ポンス は大き く な り 、 開 口長が小 さ ければレス ポンスは小さ く なる。 つま り 、 本実施 例では、 フ ィ ルタ F 2 の開 口長をフ ィ ルタ F 1 の開 口長よ り も小 さ く する こ と に よ って、 フィ ルタ F 1 のバルタ波応答を 丁度間セルでき るだけの応答 （ W 3 ) を得ている。 これを揷 入損失の観点か ら表現する と 、 フ ィ ルタ F 2 の挿入損失がフ ィ ルタ F 1 の挿入損失よ り 1 0 d B以上大き い。
尚、 フ ィ ルタ F 2 の開 口長を小 さ く する こ と に よ って、 フ ィルタ F 2 で発生 し得るバルタ波の影響は無視でき る程度と なる。 フ ィ ルタ F 2 の開 口長 L 2 と フ イ ノレタ F 1 の開 口長 L 1 と の被 （ L 2 Z L 1 ) は、 1 2以下、 よ り 好ま し く は 1 / 5 〜 2 / 5 と なる よ う に設定される。
尚、 フ ィ ルタ F 1 と フ ィ ルタ F 2 と の伝搬路長を決定する に当たっては、 先に述べた位相関係に加えて、 バルタ波 と表 面波の伝搬速度差を考盧する必要がある。 即ち、 フ ィ ルタ F 1 のバルタ波応答 と 、 フ ィ ルタ F 2 の表面波応答 と は、 時間 的に一致 し、 かつ位相が逆である必要がある。 と こ ろで先に 述べた通 り 、 バルク波の伝搬速度は 4 0 0 0 111 / 3 6 0 ， 表 面波の伝搬速度は 3 5 0 0 m / s e c であ り 、 表面波の伝搬 速度の方が遅い。 この速度差を補正するために、 フィルタ F 1 の入出力 I D T中心間距離 S 1 と、 フ ィ ルタ F 2 の入出力 I D T中心間距離 S 2 と を比較する と、 S 2 のほ う が小さい 即ち、 フ ィ ルタ F 2 の表面波の到達距離を短く してやる こ と によ って、 フ ィ ルタ F 1 のバルタ波応答と時間的に等しく な る よ う に補正している。
図 4 は、 上述した図 3 と 図 2 の周波数応答特性を合成した 場合の周波数応答特性を示している。 本発明の弾性表面波素 子は、 図 4 の周波数応答特性 （帯域 W 2 に現れる不要成分が 帯域 W 3 に現れる追加成分によ り キャ ンセルされた特性） を 得る こ と ができ る。
上記の弾性表面波素子の大き さ は、 例えば短辺 1 . 5 mm から 2 . 1 m m程度、 長辺 8 m mから 1 2 m m程度、 厚みは 0 . 5 m m程度である。
また、 電極指の幅、 長さ、 厚みは、 弾性表面波 （ S AW) の伝搬効率、 および伝搬方向に影響を与える。 従って、 メ イ ン弹性表面波フ ィルタ F 1 は、 適用対象と なる周波数特性に 応じて設計される。 メ イ ン弾性表面波フィ ルタ F 1 の周波数 特性が設定される と、 バルク波によ る高周波成分の帯域およ びその周波数特性を判定する こ と ができ る。 これは、 実験デ 一タカ、ら求める こ とができ る。 次に、 サブ弾性表面波フィル タ F 2 の周波数応答特性を前記バルク波による不要成分の周 波数特性に合せてよ う に、 該サブ弾性表面波フ ィ ルタ F 2 を 設計する こ と ができ る。 次に、 不要成分とサブ弾性表面波フ ィ ルタ F 2 の出力信号との位相関係を逆位相 となる よ う に、 設定する。 位相調整は、 サブ弾性表面波フ ィ ルタ F 2 の電極 指の位置を弾性表面波フ ィ ルタ の伝搬方向へ； / 2調整する こ と によ り 得る こ とができ る。 したがって、 設計段階では、 所定の信号をメ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ F 1 に入力 し、 不要 成分の位相を測定する。 次に、 サブ弾性表面波フィルタ F 2 に所定の信号を入力 し、 そのキャ ンセル用出力信号の位相を 測定する。 そ して不要成分の位相 とキャ ンセル用出力信号と の位相差を求める。 次に、 前記位相差に基いて、 サブ弾性表 面波フ ィ ルタ F 2 の位置決めを行な う。 周波数応答の数式が 求ま る と、 これをフーリ エ変換する こ とで時間軸上の応答特 性に変換する こ とができ る。 時間軸上の応答特性は、 弾性表 面波が伝搬される電極指の位置に対応する。
上記した弾性表面波素子の帯域幅と しては、 例えば C D M A方式の携帯電話で用いられる 中心周波数である 2 1 0 . 3 8 M H z を中心周波数とする ± 1 ΜΗ ζ程度である。 さ らに また上記のバルタ波の帯域と しては 2 1 3 M H z 力 ら 2 1 5 MH z 程度を対象と した。
また圧電素子と しては水晶を用いても良い。 この場合は、 基板裏面加工等の工程を簡略化する こ と も可能である。 また . 電極指の幅および数は、 図面上では簡略化 して示 したもので あ り 、 図に示す数おょぴ幅に限定される ものではない。 電極 指の幅の選択の種類と しては、 78， λ Ζ ΐ 6 の組み合せ が可能である。 1 産業上の利用可能性
本願の発明による弾性表面波素子は、 携帯電話機などの電 子装置に使用される 中間周波数フ ィ ルタ、 一般的なフ ィ ルタ と して用いる こ とが可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された入力側櫛型電極及び出力側櫛 型電極を有する メ イ ン弾性表面波フィ ルタ と、
前記圧電基板上に形成された入力側櫛型電極及ぴ出力側櫛 型電極を有し、 前記メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ と電気的に並 列に接続して形成されたサブ弾性表面波フ ィ ルタ と を具備し 前記サブ弾性表面波フ ィ ルタ の入力側櫛型電極及び出力側 櫛型電極は、 前記メ イ ン弾性表面波フ ィルタ の通過帯域の高 域側に生じる不要波に対して、 逆位相の弾性表面波を励振し かつ、 前記不要波によ り 周波数軸上にあ らわれる応答と重な る位置に主要通過帯域を有する こ と を特徴とする弾性表面波 素子。
2 . 前記圧電基板は、 四ホウ酸リ チ ウム単結晶基板である こ と を特徴とする請求項 1 記載の弾性表面波素子。
3 . 前記メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ の櫛型電極の開 口長 L 1 と、 前記サブ弾性表面波フ ィ ルタの櫛型電極の開口長 L 2 との関係は、 L 1 > L 2である こ と を特徴とする請求項 1 記 載の弾性表面波素子。
4 . 前記サブ弾性表面波フ ィ ルタの単独の損失は、 メ イ ン 弾性表面波フィ ルタ の単独の揷入損失に比べてほぼ 1 0 d B 大きいこ と を特徴とする請求項 1 記載の弾性表面波素子。
5 . メ イ ン弾性表面波フ ィ ルタ の入力側櫛型電極と、 出力側 櫛型電極の中心間隔 S 1 、 サブ弾性表面波フ ィ ルタの入力側 櫛型電極と 出力側櫛型電極との中心間隔 S 2 と の関係は、 S 1 > S 2 である こ と を特徴とする請求項 1 記載の弾性表面波 素子。
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