図面 (/)

技術 弾性表面波フィルタ装置及びこれに用いる一方向性変換器

出願人 日本碍子株式会社
発明者 堀尾保文鶴岡達也
出願日 1999年3月19日 (21年9ヶ月経過) 出願番号 1999-075824
公開日 2000年10月6日 (20年2ヶ月経過) 公開番号 2000-278075
状態 未査定
技術分野 弾性表面波素子とその回路網
主要キーワード 合成反射波 通常帯域 電機機械 伝播波長 スプリット型 励振強度 アポタイズ 伝播軸
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年10月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

強いリップル及び減衰量の悪化を発生させないような重み付け構造を有する変換器を用いて弾性表面波フィルタ装置を構成する。

解決手段

λを基本弾性表面波伝播波長とした場合、対Aについて、弾性表面波の伝播方向の幅がλ/12の第1〜4電極指4〜7を正電極2に接続する。第1電極指4と第2〜4電極指5〜7との中心間距離をそれぞれ、λ/6,λ/2及び2λ/3とする。対Bについては、第1電極指8を正電極2に接続し、第2電極指9及び第4電極指10を相互に接続して短絡型浮き電極11を構成し、第3電極12を負電極3に接続する。この場合も、第1電極指8と第2〜4電極指9,12,10との中心間距離をそれぞれ、λ/6,λ/2及び2λ/3とする。

概要

背景

従来、短絡型浮き電極各電極指がこれに隣接する正電極電極指負電極の電極指との中間位置から弾性表面波伝播方向又はこれとは反対の方向にλ/12偏位して位置する一方向性変換器を有する弾性表面波フィルタ装置が、例えば特開平5−347535号公報に開示されている。

このような一方向性変換器を有する弾性表面波フィルタ装置では、電極の非対称に基づく一方向性を高めることによって電極指の励振効果と反射効果とを適切に利用して挿入損失を大幅に低減させることができる。

概要

強いリップル及び減衰量の悪化を発生させないような重み付け構造を有する変換器を用いて弾性表面波フィルタ装置を構成する。

λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合、対Aについて、弾性表面波の伝播方向の幅がλ/12の第1〜4電極指4〜7を正電極2に接続する。第1電極指4と第2〜4電極指5〜7との中心間距離をそれぞれ、λ/6,λ/2及び2λ/3とする。対Bについては、第1電極指8を正電極2に接続し、第2電極指9及び第4電極指10を相互に接続して短絡型浮き電極11を構成し、第3電極12を負電極3に接続する。この場合も、第1電極指8と第2〜4電極指9,12,10との中心間距離をそれぞれ、λ/6,λ/2及び2λ/3とする。

目的

本発明の目的は、一方向性の特性を十分生かしながら種々の特性を満足する弾性表面波フィルタ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、一方向性の特性を十分生かしながら種々の特性を満足するために弾性表面波フィルタ装置に用いられる一方向性変換器を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

弾性表面波フィルタ装置用の一方向性変換器であって、電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板と、この圧電性基板上に形成された第1電極と、この第1電極に対向するように前記圧電性基板上に形成された第2電極とを具え、λを基本弾性表面波伝播波長とした場合に、前記第1電極と第2電極との間に、弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第1電極指と、この第1電極指との中心間距離がλ/6で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第2電極指と、前記第1電極指との中心間距離がλ/2で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第3電極指と、前記第1電極との距離が2λ/3で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第4電極指とをλのピッチ周期的に形成し、一部の対を、前記第1〜4電極指の各々を前記第1電極に接続した対とし、それ以外の対を、前記第1電極指を前記第1電極に接続し、前記第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、前記第3電極指を前記第2電極に接続した対としたことを特徴とする一方向性変換器。

請求項2

前記圧電性基板を、水晶基板タンタル酸リチウム基板ほう酸リチウム基板又はランガサイト基板としたことを特徴とする請求項1記載の一方向性変換器。

請求項3

電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板と、この圧電性基板上に形成され、電気信号が外部から入力され、この電気信号を弾性表面波に変換する入力側変換器と、前記圧電性基板上に形成され、前記入力側変換器で励振された弾性表面波を電気信号に変換し、この電気信号を外部に出力する出力側変換器とを具え、前記入力側変換器及び出力側変換器をそれぞれ、前記圧電性基板上に形成された第1電極と、この第1電極に対向するように前記圧電性基板上に形成された第2電極とを具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合に、前記第1電極と第2電極との間に、弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第1電極指と、この第1電極指との中心間距離がλ/6で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第2電極指と、前記第1電極指との中心間距離がλ/2で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第3電極指と、前記第1電極との距離が2λ/3で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第4電極指とをλのピッチで周期的に形成し、一部の対を、前記第1〜4電極指の各々を前記第1電極に接続した対とし、それ以外の対を、前記第1電極指を前記第1電極に接続し、前記第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、前記第3電極指を前記第2電極に接続した対とした一方向性変換器としたことを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。

請求項4

電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板と、この圧電性基板上に形成され、電気信号が外部から入力され、この電気信号を弾性表面波に変換する入力側変換器と、前記圧電性基板上に形成され、前記入力側変換器で励振された弾性表面波を電気信号に変換し、この電気信号を外部に出力する出力側変換器とを具え、前記入力側変換器と出力側変換器のうちの一方を、前記圧電性基板上に形成された第1電極と、この第1電極に対向するように前記圧電性基板上に形成された第2電極とを具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合に、前記第1電極と第2電極との間に、弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の幅の第1電極指と、この第1電極指との中心間距離がλ/6で位置する第2電極指と、前記第1電極指との中心間距離がλ/2で位置する第3電極指と、前記第1電極との距離が2λ/3で位置する第4電極指とをλのピッチで周期的に形成し、一部の対を、前記第1〜4電極指の各々を前記第1電極に接続した対とし、それ以外の対を、前記第1電極指を前記第1電極に接続し、前記第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、前記第3電極指を前記第2電極に接続した対とした一方向性変換器とし、前記入力側変換器と出力側変換器のうちの他方を双方向性変換器としたことを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。

請求項5

電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板と、この圧電性基板上に形成された双方向性変換器と、この双方向性変換器の弾性表面波の伝播軸線の両側に配置した第1の一方向性変換器及び第2の一方向性変換器とを具え、前記双方向性変換器を入力側変換器とする場合、前記第1の一方向性変換器及び第2の一方向性変換器を出力側変換器とし、前記双方向性変換器を出力側変換器とする場合、前記第1の一方向性変換器及び第2の一方向性変換器を入力側変換器とし、前記第1の一方向性変換器及び第2の一方向性変換器の各々が、前記圧電性基板上に形成された第1電極と、この第1電極に対向するように前記圧電性基板上に形成された第2電極とを具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合に、前記第1電極と第2電極との間に、弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第1電極指と、この第1電極指との中心間距離がλ/6で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第2電極指と、前記第1電極指との中心間距離がλ/2で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第3電極指と、前記第1電極との距離が2λ/3で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第4電極指とをλのピッチで周期的に形成し、一部の対を、前記第1〜4電極指の各々を前記第1電極に接続した対とし、それ以外の対を、前記第1電極指を前記第1電極に接続し、前記第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、前記第3電極指を前記第2電極に接続した対としたことを特徴とする弾性表面波フィルタ装置。

請求項6

前記双方向性変換器が、λ/4の中心間距離を以て位置し、弾性表面波の伝播方向の幅がλ/8である2個の電極指の組をλのピッチで周期的に形成した正電極と、同様にλ/4の中心間距離を以て位置し、弾性表面波の伝播方向の幅がλ/8である2個の電極指の組をλのピッチで周期的に形成され、各電極指の組が前記正電極の隣接する電極指の組とλ/2の中心間距離を以てそれぞれ位置する負電極とを具えることを特徴とする請求項4又は5のうちのいずれか1項に記載の弾性表面波フィルタ装置。

請求項7

前記双方向性変換器を、重み付けした電極構造としたことを特徴とする請求項6記載の弾性表面波フィルタ装置。

請求項8

前記双方向性変換器の重み付け電極構造を、弾性表面波の伝播方向に沿って前記正電極の電極指と負電極の電極指との交叉幅が順次変化するアポタイズ法、又は弾性表面波の伝播方向に沿って前記正電極の電極指と負電極の電極指との交叉幅が一様で、励振強度を変化させることによって重み付けを行う間引き法によって構成したことを特徴とする請求項7記載の弾性表面波フィルタ装置。

請求項9

前記圧電性基板を、水晶基板、タンタル酸リチウム基板、ほう酸リチウム基板又はランガサイト基板としたことを特徴とする請求項3から8のうちのいずれかに記載の弾性表面波フィルタ装置。

技術分野

0001

本発明は、間引電極構造を有する一方向性変換器を具える弾性表面波フィルタ装置及びこれに好適な一方向性変換器に関するものである。

背景技術

0002

従来、短絡型浮き電極各電極指がこれに隣接する正電極電極指負電極の電極指との中間位置から弾性表面波伝播方向又はこれとは反対の方向にλ/12偏位して位置する一方向性変換器を有する弾性表面波フィルタ装置が、例えば特開平5−347535号公報に開示されている。

0003

このような一方向性変換器を有する弾性表面波フィルタ装置では、電極の非対称に基づく一方向性を高めることによって電極指の励振効果と反射効果とを適切に利用して挿入損失を大幅に低減させることができる。

発明が解決しようとする課題

0004

近年、一方向性の特性を生かしながら種々の特性を満足する(例えば、帯域外減衰特性を大きく設定する。)弾性表面波フィルタ装置が所望されている。

0005

本発明の目的は、一方向性の特性を十分生かしながら種々の特性を満足する弾性表面波フィルタ装置を提供することである。

0006

本発明の他の目的は、一方向性の特性を十分生かしながら種々の特性を満足するために弾性表面波フィルタ装置に用いられる一方向性変換器を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

本発明のうち請求項1記載の一方向性変換器は、弾性表面波フィルタ装置用の一方向性変換器であって、電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板と、この圧電性基板上に形成された第1電極と、この第1電極に対向するように前記圧電性基板上に形成された第2電極とを具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合に、前記第1電極と第2電極との間に、弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第1電極指と、この第1電極指との中心間距離がλ/6で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第2電極指と、前記第1電極指との中心間距離がλ/2で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第3電極指と、前記第1電極との距離が2λ/3で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第4電極指とをλのピッチ周期的に形成し、一部の対を、前記第1〜4電極指の各々を前記第1電極に接続した対とし、それ以外の対を、前記第1電極指を前記第1電極に接続し、前記第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、前記第3電極指を前記第2電極に接続した対としたことを特徴とするものである。

0008

本発明のうち請求項1記載の一方向性変換器は、弾性表面波フィルタ装置の入力側変換器又は出力側変換器として用いられる。ここで、このような一方向性変換器を入力側変換器に用いる場合、すなわち、第1〜4電極指が弾性表面波の伝播方向に順に形成した場合について考察する。なお、第1電極と第2電極のうちの一方を正電極とし、他方を負電極とする。それ以外の対の各々については、短絡型浮き電極を配置してその位置の電位強制的ににしているので、電位分布が強制的に変化し、励振中心が変化する。これによって、励振波が出力側変換器方向に励振する場合について考えると、各電極指の反射波ベクトル和の向きは励振波の向きと一致する。一方、励振波が出力側変換器の逆方向に励振する場合について考えると、各電極指の反射波のベクトル和の向きは励振波の向きと正反対であり、これらは相殺される。したがって、それ以外の対においては出力側変換器方向にのみ励振波及び反射波が伝播する。

0009

それに対して、一部の対の各々については、第1〜4電極指が全て第1電極に接続しているので、励振波が発生しない。この場合、それより上流のそれ以外の対で発生した励振波及びそれより上流の対で発生した反射波が一部の対に伝播し、第1〜4電極指の反射波のみが生じる。これら反射波のベクトル和の向きが上流のそれ以外の対で発生した励振波の向きと同一であるので、一部の対においても出力側変換器方向にのみ反射波が伝播する。また、一部の対について第1電極のみに第1〜4電極指を接続した間引き電極構造によって、各対についての電極指幅が同一になるので、一部の対を伝播する弾性表面波の伝播速度は、それ以外の対を伝播する弾性表面波の伝播速度と同一となり、弾性表面波フィルタ装置の特性に悪影響が及ぼされない。

0010

このように、一部の対について第1〜第4電極指を第1電極のみに接続することによって、一方向性の特性を十分生かしながら種々の特性を満足する間引き重み付けを行うことができる。なお、このような一方向性変換器を出力側変換器に用いた場合でも、同様な作用効果を得ることができる。

0011

このような一方向性変換器を入力側変換器又は出力側変換器として用いた弾性表面波フィルタ装置の圧電性基板としては、通常、ニオブ酸リチウム基板(LiNbO3 )、水晶基板タンタル酸リチウム基板(LiTaO3 )、ほう酸リチウム基板(Li2 B4 O7 )、ランガサイト基板(La3 Ga5 SiO14)等が用いられている。これら基板のうち、ニオブ酸リチウム基板は比較的大きな5.5%の電気機械結合係数(K2 )を有するので、良好な変換特性が得られるという利点を有する。しかしながら、温度特性に難点があるため、すなわち、温度変化に対する帯域幅の変化が大きくなるという不都合があり、広帯域用フィルタとしてだけ用いられてきた。共振型のフィルタは、その構造からG.D.T.が大きい不具合が強く指摘されていた。それに対して、浮き電極型の変換器を有する弾性表面波フィルタ装置は、電極の非対称構造を有効に利用しているため、挿入損失、G.D.T.(Groupe Delay Time)を大幅に低減させることができる。したがって、非対称構造の内部反射型電極構造を温度特性に優れた圧電性基板に適用すれば、G.D.T.及び挿入損失に優れるとともに、温度変化に対する通常帯域の変化が極めて小さい弾性表面波フィルタ装置を実現することができる。

0012

このような状況を考慮すると、本発明による弾性表面波フィルタ装置によれば、周波数に対する温度特性が極めて小さく、電気機械結合係数がニオブ酸リチウム基板に比べて1/3から1桁小さく、かつ、電極指による反射係数が浮き電極に対して正の反射係数を有する圧電性基板を用いる。これら基板は、温度変化に対する周波数変動微小であるので、圧電性基板としてこれら基板のうちのいずれかを用いると、温度特性に対する通過周波数帯域の変化を微小範囲に維持することができる。しかしながら、電気機械結合係数が小さい基板上に既存の変換器をそのまま形成すると、挿入損失の観点から良好な特性の弾性表面波フィルタ装置を実現することができない。

0013

本発明者が、電機機械結合係数の小さい基板における挿入損失について詳細な検討を行った結果、浮き電極の反射係数の符号が挿入損失に大きく影響していることが判明した。このような基板の場合、短絡型浮き電極を用いると、その電極指の励振中心のシフトが起こり、励振波の位相と反射波の位相とが一致する。さらに、開放型浮き電極に比べて短絡型浮き電極の方が反射係数が大きい。したがって、上記一部のピッチ以外のピッチについては、浮き電極として短絡型浮き電極を用いるのが好適である。このように構成することによって、電気機械結合係数の小さい基板を用いても挿入損失を極めて小さい範囲に抑制することができ、その結果、温度特性に優れるとともに低損失広帯域弾性表面波フィルタ装置を実現することができる。

0014

本発明のうち請求項2記載の一方向性変換器は、前記圧電性基板を、水晶基板、タンタル酸リチウム基板、ほう酸リチウム基板又はランガサイト基板としたことを特徴とするものである。

0015

本発明では、電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板として、電気機械結合係数が0.1〜1.5%である水晶基板(0.14%)、タンタル酸リチウム基板(0.64%)、ほう酸リチウム基板(1.0%)又はランガサイト基板(0.3〜0.4%)を用いる。

0016

本発明のうち請求項3記載の弾性表面波フィルタ装置は、電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板と、この圧電性基板上に形成され、電気信号が外部から入力され、この電気信号を弾性表面波に変換する入力側変換器と、前記圧電性基板上に形成され、前記入力側変換器で励振された弾性表面波を電気信号に変換し、この電気信号を外部に出力する出力側変換器とを具え、前記入力側変換器及び出力側変換器をそれぞれ、前記圧電性基板上に形成された第1電極と、この第1電極に対向するように前記圧電性基板上に形成された第2電極とを具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合に、前記第1電極と第2電極との間に、弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第1電極指と、この第1電極指との中心間距離がλ/6で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第2電極指と、前記第1電極指との中心間距離がλ/2で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第3電極指と、前記第1電極との距離が2λ/3で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第4電極指とをλのピッチで周期的に形成し、一部の対を、前記第1〜4電極指の各々を前記第1電極に接続した対とし、それ以外の対を、前記第1電極指を前記第1電極に接続し、前記第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、前記第3電極指を前記第2電極に接続した対とした一方向性変換器としたことを特徴とするものである。

0017

このような弾性表面波フィルタ装置では、請求項1記載の一方向性変換器を2個組み合わせた弾性表面波フィルタ装置と同様の作用効果を有する。

0018

本発明のうち請求項4記載の弾性表面波フィルタ装置は、電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板と、この圧電性基板上に形成され、電気信号が外部から入力され、この電気信号を弾性表面波に変換する入力側変換器と、前記圧電性基板上に形成され、前記入力側変換器で励振された弾性表面波を電気信号に変換し、この電気信号を外部に出力する出力側変換器とを具え、前記入力側変換器と出力側変換器のうちの一方を、前記圧電性基板上に形成された第1電極と、この第1電極に対向するように前記圧電性基板上に形成された第2電極とを具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合に、前記第1電極と第2電極との間に、弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の幅の第1電極指と、この第1電極指との中心間距離がλ/6で位置する第2電極指と、前記第1電極指との中心間距離がλ/2で位置する第3電極指と、前記第1電極との距離が2λ/3で位置する第4電極指とをλのピッチで周期的に形成し、一部の対を、前記第1〜4電極指の各々を前記第1電極に接続した対とし、それ以外の対を、前記第1電極指を前記第1電極に接続し、前記第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、前記第3電極指を前記第2電極に接続した対とした一方向性変換器とし、前記入力側変換器と出力側変換器のうちの他方を双方向性変換器としたことを特徴とするものである。

0019

このように、請求項1記載の一方向性変換器を双方向性変換器と組み合わせて、本発明による弾性表面波フィルタ装置を構成することができ、このような弾性表面波フィルタ装置は、特にCDMA用の弾性表面波フィルタ装置に好適である。

0020

また、このような弾性表面波フィルタ装置によって得られる電気信号の周波数特性は、一方向性変換器の特性と双方向性変換器の特性とが掛け合わされた特性となる。したがって、周波数特性については双方向性変換器の良好な特性が活用され、挿入損失及びT.T.E.(Triple TransitEcho)レベルについては一方向性変換器の有用な特性が生かされた弾性表面波フィルタ装置を実現することができる。その結果、周波数特性、挿入損失及びT.T.E.レベルの要件を全て満足する弾性表面波フィルタ装置を実現することができる。

0021

本発明のうち請求項5記載の弾性表面波フィルタ装置は、電気機械結合係数が0.1〜1.5%の圧電性基板と、この圧電性基板上に形成された双方向性変換器と、この双方向性変換器の弾性表面波の伝播軸線の両側に配置した第1の一方向性変換器及び第2の一方向性変換器とを具え、前記双方向性変換器を入力側変換器とする場合、前記第1の一方向性変換器及び第2の一方向性変換器を出力側変換器とし、前記双方向性変換器を出力側変換器とする場合、前記第1の一方向性変換器及び第2の一方向性変換器を入力側変換器とし、前記第1の一方向性変換器及び第2の一方向性変換器の各々が、前記圧電性基板上に形成された第1電極と、この第1電極に対向するように前記圧電性基板上に形成された第2電極とを具え、λを基本弾性表面波の伝播波長とした場合に、前記第1電極と第2電極との間に、弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第1電極指と、この第1電極指との中心間距離がλ/6で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第2電極指と、前記第1電極指との中心間距離がλ/2で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第3電極指と、前記第1電極との距離が2λ/3で位置する弾性表面波の伝播方向の幅がほぼλ/12の第4電極指とをλのピッチで周期的に形成し、一部の対を、前記第1〜4電極指の各々を前記第1電極に接続した対とし、それ以外の対を、前記第1電極指を前記第1電極に接続し、前記第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、前記第3電極指を前記第2電極に接続した対としたことを特徴とするものである。

0022

このように請求項1記載の一方向性変換器を双方向性変換器の両側に配置して本発明による弾性表面波フィルタ装置を構成することもでき、このような弾性表面波フィルタ装置も、特にCDMA用の弾性表面波フィルタ装置に好適である。

0023

また、このように双方向性変換器の両側に一方向性変換器を配置した場合、双方向性変換器で励振されたエネルギーを殆ど全て有効に利用することができ、挿入損失を大幅に低減させるのに有利である。

0024

本発明のうち請求項6記載の弾性表面波フィルタ装置は、前記双方向性変換器が、λ/4の中心間距離を以て位置し、弾性表面波の伝播方向の幅がλ/8である2個の電極指の組をλのピッチで周期的に形成した正電極と、同様にλ/4の中心間距離を以て位置し、弾性表面波の伝播方向の幅がλ/8である2個の電極指の組をλのピッチで周期的に形成され、各電極指の組が前記正電極の隣接する電極指の組とλ/2の中心間距離を以てそれぞれ位置する負電極とを具えることを特徴とするものである。

0025

双方向性変換器として、正電極及び負電極の各電極指の幅をλ/4に設定した変換器がある。この変換器は励振効率の面では極めて有益である。しかしながら、電極指の各端間のピッチがλ/4となるため、電極指の各端縁で生じた反射波が互いに同相になり、その結果、1dB以上の大きなリップルが生じる。したがって、一方向性変換器と組み合わせた場合、周波数特性を満足することができない。

0026

また、各電極指の幅をλ/8に設定した双方向性変換器の場合、電極指の面積がλ/4型よりも少なくなるため、励振効率はλ/4型よりも低下する。また、電極指の端縁で生じる反射波の位相が相互にずれるために、周波数特性にリップルが生じてしまう。したがって、一方向性変換器と組み合わせた場合、挿入損失及び周波数特性について満足できる特性を得ることができない。

0027

これに対して、幅がλ/8の2本電極指を対とし、正電極及び負電極の電極指を2本の電極指対で構成したλ/8スプリット型の双方向性変換器の場合、電極指の面積はλ/4型と同一であり、高い変換効率が得られる。また、電極指端縁で発生する反射波は互いに位相が反転した反射波同士だけであるので、リップルのない極めて良好な周波数特性が得られる。したがって、このλ/8スプリット型の電極構造を有する双方向性変換器をλ/12型の一方向性変換器と組み合わせれば、挿入損失、周波数特性及びT.T.E.減衰レベルについて各変換器が有する固有の欠点が互いに補完され、その結果、優れた特性を有する弾性表面波フィルタ装置を実現することができる。

0028

本発明のうち請求項7記載の弾性表面波フィルタ装置は、前記双方向性変換器を、重み付けした電極構造としたことを特徴とするものである。

0029

このように双方向性変換器も重み付けした電極構造とすることによって、更に良好な周波数特性の波形が得られるようになる。

0030

本発明のうち請求項8記載の弾性表面波フィルタ装置は、前記双方向性変換器の重み付け電極構造を、弾性表面波の伝播方向に沿って前記正電極の電極指と負電極の電極指との交叉幅が順次変化するアポタイズ法、又は弾性表面波の伝播方向に沿って前記正電極の電極指と負電極の電極指との交叉幅が一様で、励振強度を変化させることによって重み付けを行う間引き法によって構成したことを特徴とするものである。

0031

重み付けの方法として、電極指の間隔を変化させるバリビッチ法が既知である。しかしながら、この方法では、電極指における反射波に位相のずれが発生し、これがリップルの原因となる。それに対して、アポタイズ法では、電極指の弾性表面波の伝播方向と直交する方向の長さを順次変化させているので、位相ずれによるリップルの発生を防止し、リップルのない良好な周波数特性の波形が得やすくなる。このことは、弾性表面波の伝播方向に沿って正電極の電極指と負電極の電極指との交叉幅が一様で、電極を間引くことによって励振強度を変化させる重み付けを行う間引き法にも当てはまる。なお、間引き法によって重み付けを行う場合、各対における弾性表面波の伝播速度を一致させるために、各対の電極指幅の総和を同一にしている。

0032

本発明のうち請求項9記載の弾性表面波フィルタ装置は、前記圧電性基板を、水晶基板、タンタル酸リチウム基板、ほう酸リチウム基板又はランガサイト基板としたことを特徴とするものである。

0033

このような弾性表面波フィルタ装置は、請求項2記載の一方向性変換器を用いた弾性表面波フィルタ装置と同様の作用効果を有する。

発明を実施するための最良の形態

0034

本発明による弾性表面波フィルタ装置及び一方向性変換器の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面は線形的であり、寸法通りではない。

0035

図1は、本発明による一方向性変換器の実施の形態を示す図である。この一方向性変換器を入力側変換器として用いる場合、図において右方向に弾性表面波が伝播し、出力側変換器として用いる場合、図において左方向に弾性表面波が伝播する。

0036

本実施の形態において、圧電性基板として水晶基板1を用いる。水晶基板は、温度変化に対する帯域幅変化が微小であるので、温度変化による通過周波数帯域の変化を微小に維持することができる。

0037

この一方向性変換器は第1電極としての正電極2及び第2電極としての負電極3を具える。一部の対(図1の対A)を、弾性表面波の伝播方向の幅がλ/12の第1〜4電極指4〜7を正電極2に接続する。なお、第1電極指4と第2電極指5との中心間距離をλ/6とし、第1電極指4と第3電極指6との中間位置をλ/2とし、第1電極指4と第4電極指7との中心間距離を2λ/3とする。このような対Aを、所望の特性に応じて規則的又は不規則的に配置する。

0038

それ以外の対(例えば、図1の対B)を、第1電極指8を正電極2に接続し、第2電極指9及び第4電極指10を相互に接続して短絡型浮き電極11を構成し、第3電極12を負電極3に接続した対とする。この場合も、第1電極指8と第2電極指9との中心間距離をλ/6とし、第1電極指8と第3電極指12との中心間距離をλ/2とし、第1電極指8と第4電極指10との中心間距離を2λ/3とする。

0039

なお、正電極2及び負電極3の対数を、例えば200対に設定するが、この対数は、要求される変換器特性に応じて適宜最適条件に設定することができる。また、対A及び対Bの数を、要求される変換器特性に応じて適宜最適条件に設定することができる。

0040

本実施の形態の動作を説明する。図1に示した一方向性変換器を、端子13及び14から電気信号が入力される入力側変換器に用いるとともに、第1電極指と第2〜4電極指との中心間距離が弾性表面波の伝播方向とは逆の方向でそれぞれλ/6,λ/2及び2λ/3となるように配置した点を除いて同一構成の一方向性変換器を出力側変換器として用いた弾性表面波フィルタ装置について考察する。

0041

図2は、図1の対Bにおける励振波及び反射波の位相関係を説明するための図であり、図3は、図2における位相関係のベクトル図である。また、図4は、図1の対Bにおける励振波及び反射波の位相関係を説明するための図であり、図5は、図4における位相関係のベクトル図である。対Bにおいては、短絡型浮き電極が配置された位置の電位は強制的に零にされるため、圧電性基板(この場合、水晶基板)表面に形成される電界分布が変化することによって、電極指Fp1の励振中心がシフトし、これによって励振波と反射波との間の理想状態に近い位相シフトを発生させることができ、短絡型浮き電極の電極指を、正電極の電極指と負電極の電極指との中間位置から弾性表面波の伝播方向とは反対の方向にλ/12偏位して配置した場合、最良の結果が得られる。

0042

このように短絡型浮き電極を用いることによって、励振中心は正電極の中心から図2の左方向に偏位する。その結果、電極指Fp1から各電極指Fs1,Fn,Fs2及びFp2に入射し、右方向に反射する各反射波rs1,rn,rs2,rpは励振波E1に対して位相遅れが少なくなる。その結果、右方向に反射する合成反射波R1は励振波E1に対してほぼ同相となる。それに対して、図4及び5に示すように、左方向に反射する各反射波rs1,rn,rs2,rpは励振波E2に対して更に位相が遅れた状態となる。その結果、左方向に反射する合成反射波R2は励振波E2に対してほぼ逆位相となる。この結果、ほぼ理想状態の一方向性が達成される。

0043

図6は、図1の対Aにおける励振波及び反射波の位相関係を説明するための図であり、図7は、図6における位相関係のベクトル図である。電極指Fp1,Fs3,Fs4,Fs5が全て正電極に接続しているので、励振波が発生せず、電極指Fp1,Fs3,Fs4,Fs5の反射波rp1,rs3,rs4,rs5のみが生じる。対Aにはそれより上流の対Bで発生した励振波及び対Bの反射波が発生し、これら反射波rp1,rs3,rs4,rs5のベクトル和R3の向きが上流の対Bで発生した励振波の向きと同一であるので、対Aにおいても出力側変換器方向にのみ反射波が伝播する。また、対Bについて正電極のみに電極指Fp1,Fs3,Fs4,Fs5を接続した間引き電極構造によって、各対についての電極指幅が同一になるので、対Aを伝播する弾性表面波の伝播速度は、対Bを伝播する弾性表面波の伝播速度と同一となり、弾性表面波フィルタ装置の特性に悪影響が及ぼされない。

0044

このように、一部の対Aについて第1〜第4電極指9〜12(図1)を正電極2(図1)のみに接続することによって、一方向性変換器に対して、一方向性の特性を十分生かしながら種々の特性を満足する間引き重み付け電極構造を構成することができる。なお、このような一方向性変換器を出力側変換器に用いた場合でも、同様な作用効果を得ることができる。

0045

図8は、本発明による弾性表面波フィルタ装置の第1の実施の形態を示す図である。本実施の形態でも、圧電性基板として水晶基板21を用いる。この水晶基板21の表面上に、電気信号が端子22及び23を通じて外部から入力され、この電気信号を弾性表面波に変換する入力側変換器24と、シールド電極25と、入力側変換器24で励振された弾性表面波を電気信号に変換し、この電気信号を端子26及び27を通じて外部に出力する出力側変換器28とを、弾性表面波の伝播方向に沿って形成する。

0046

入力側変換器24を、図1に示した間引き電極構造の一方向性変換器と同一のものとする。出力側変換器28は、各対について第1〜4電極指を、第1電極指と第2〜4電極指との中心間距離が弾性表面波の伝播方向とは反対の方向でそれぞれλ/6,λ/2及び2λ/3となるように配置した点を除いて図1に示した一方向性変換器と同一構造を有する。

0047

このような弾性表面波フィルタ装置では、図1に示した一方向性変換器と、これと同様な構成の一方向性変換器とを組み合わせた弾性表面波フィルタ装置と同様な作用効果を有する。

0048

図9は、本発明による弾性表面波フィルタ装置の第2の実施の形態を示す図である。本実施の形態では、入力側変換器35を、図2の入力側変換器24と同一構成のものとする。出力側変換器36を、λ/4の中心間距離を以て配置した2個の電極指の組をλのピッチで周期的に複数形成した正電極37及び負電極38を有するスプリット電極構造の双方向性変換器で構成し、正電極37の各電極指の組が負電極38の電極指の組とλ/2の中心間距離を以てそれぞれ位置するように設定する。本実施の形態では、弾性表面波の変換効率を良くするために、これら正電極37及び負電極38の電極指の幅をλ/8に設定する。このように構成することによって、互いに隣接する電極指の間隔が全てλ/8に設定されることになる。出力側変換器36の対数を、例えば300対に設定する。

0049

また、出力側変換器36には、アポタイズ法による重み付けが行われており、正電極37の電極指と負電極38の電極指との交叉幅すなわち開口長を、弾性表面波の伝播方向に沿って変化させている。

0050

このように、本発明による一方向性変換器を双方向性変換器と組み合わせて、本発明による弾性表面波フィルタ装置を構成することができ、このような弾性表面波フィルタ装置は、特にCDMA用の弾性表面波フィルタ装置に好適である。

0051

また、このような弾性表面波フィルタ装置によって得られる電気信号の周波数特性は、一方向性変換器の特性と双方向性変換器の特性とが掛け合わされた特性となる。したがって、周波数特性については双方向性変換器の良好な特性が活用され、挿入損失及びT.T.E.レベルについては一方向性変換器の有用な特性が生かされた弾性表面波フィルタ装置を実現することができる。その結果、周波数特性、挿入損失及びT.T.E.レベルの要件を全て満足する弾性表面波フィルタ装置を実現することができる。

0052

図10は、本発明による弾性表面波フィルタ装置の第4の実施の形態を示す図である。本実施の形態では、入力側変換器39の両側に第1及び第2の出力側変換器40及び41を配置する。入力側変換器39を、図9の出力側変換器36と同一のものとし、第1の出力側変換器40を、図8の入力側変換器24と同一のものとし、第2の出力側変換器41を、正電極を負電極にするとともに負電極を正電極とした点を除いて図2の出力側変換器28と同一のものとする。

0053

このように、図1に示した一方向性変換器を双方向性変換器の両側に配置することによって、特にCDMA用の弾性表面波フィルタ装置に好適な弾性表面波フィルタ装置を構成することができる。また、このように双方向性変換器の両側に一方向性変換器を配置することによって、双方向性変換器で励振されたエネルギーをほとんど全て有効に利用することができ、挿入損失を大幅に低減させるのに有利である。

0054

次に、図8に示した本発明による弾性表面波フィルタ装置の特性と、図11に示した従来の弾性表面波フィルタ装置の特性との比較を行う。なお、図11に示す弾性表面波フィルタ装置では、一部の対を、第1電極指を正電極又は負電極に接続し、第2電極指及び第4電極指を相互に接続して短絡型浮き電極を構成し、かつ、第3電極指を負電極又は正電極に接続した対とし、それ以外の対を、第1〜4電極指を有しない対とし、一部の対及びそれ以外の対の配置については図8に示した弾性表面波フィルタ装置と同様にした間引き電極構造を有するものとする。

0055

図12は、図8の弾性表面波フィルタ装置の特性図である。この場合、一方向性が十分生かされるとともに所望の特性を満足するように重み付けを行うことによって、挿入損失が十分低減されるとともに、所望の特性(この場合、広帯域)が得られることがわかる。

0056

図13は、図11の弾性表面波フィルタ装置の特性図である。図13に示すような間引き重み付けを行った場合、一部の対とそれ以外の対との間に伝播速度が生じるために一部の対の各々で生じた励振波及び反射波の位相差が発生し、強いリップル及び減衰量の悪化が生じることがわかる。

0057

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、上記実施の形態において、圧電性基板として水晶基板を用いたが、タンタル酸リチウム基板(LiTaO3 )、ほう酸リチウム基板(Li3 B4 O7 )又はランガサイト基板8(La3 Ga5 SiO14)を代わりに用いることもできる。

0058

また、上記弾性表面波フィルタ装置の第1〜3の実施の形態において、入力側変換器を出力側変換器として用いるとともに、出力側変換器を入力側変換器として用いることもできる。

0059

上記双方向性変換器を重み付けするに当たり、アポタイズ法の代わりに間引き法によって重み付けすることもできる。この場合、各対における弾性表面波の伝播速度を一致させるために、各対の電極指の総和を同一にしている。

0060

図1に示した一方向性変換器を従来既知の変換器と組み合わせて弾性表面波フィルタ装置を構成することもできる。

0061

さらに、一方向性変換器及び双方向性変換器の正電極を負電極にするとともに、負電極を正電極とすることもできる。

図面の簡単な説明

0062

図1本発明による一方向性変換器の実施の形態を示す図である。
図2図1の対Aにおける励振波及び反射波の位相関係を説明するための図である。
図3図2における位相関係のベクトル図である。
図4図1の対Aにおける別の励振波及び反射波の位相関係を説明するための図である。
図5図4における位相関係のベクトル図である。
図6図1の対Bにおける励振波及び反射波の位相関係を説明するための図である。
図7図6における位相関係のベクトル図である。
図8本発明による弾性表面波フィルタ装置の第1の実施の形態を示す図である。
図9本発明による弾性表面波フィルタ装置の第2の実施の形態を示す図である。
図10本発明による弾性表面波フィルタ装置の第3の実施の形態を示す図である。
図11従来の弾性表面波フィルタ装置を示す図である。
図12図8の弾性表面波フィルタ装置の特性図である。
図13図11の弾性表面波フィルタ装置の特性図である。

--

0063

1,21水晶基板、2,37正電極、3,38負電極、4,9 第1電極指、5,10 第2電極指、6,12 第4電極指、7,29短絡型浮き電極、8,11 第3電極指、13,14,22,23,26,27端子、24,35,39,42入力側変換器、25シールド電極、28,36出力側変換器、40 第1の出力側変換器、41 第2の出力側変換器

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社村田製作所の「 フロントエンド回路および通信装置」が 公開されました。( 2020/10/08)

    【課題】周波数帯域が少なくとも一部重なる複数の高周波信号を同時に伝送することが可能なフロントエンド回路を提供する。【解決手段】フロントエンド回路1は、入力端子10aに入力された高周波信号を予め定められ... 詳細

  • 株式会社村田製作所の「 フロントエンド回路および通信装置」が 公開されました。( 2020/10/08)

    【課題】複数の高周波信号を同時に伝送させることが可能な小型のフロントエンド回路を提供する。【解決手段】フロントエンド回路1は、入力端子10aに入力された高周波不平衡信号を一対の高周波平衡信号に変換して... 詳細

  • 東レ株式会社の「 中空構造体の製造方法」が 公開されました。( 2020/10/08)

    【課題】感光性樹脂層のクラックを抑制する中空構造体を得る。【解決手段】支持フィルムと感光性樹脂層と保護フィルムをこの順に積層した感光性樹脂シートを用いた中空構造体の製造方法であって、以下の工程を順次有... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ