【手続補正書】
【提出日】平成16年8月6日(2004.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】弾性表面波フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極指を有する一対の櫛歯状電極を互いに噛み合うように配置した入力用交叉指電極及び出力用交叉指電極を圧電基板上に形成してなる弾性表面波フィルタにおいて、
前記入力用交叉指電極及び出力用交叉指電極は、櫛歯状電極の隣接する電極指間にダミー電極指を有しているとともに、該ダミー電極指の電極指幅を他のダミー電極指の電極指幅と相違せしめたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電基板上に交叉指電極を形成した弾性表面波装置に関し、特に入力用交叉指電極と出力用交叉指電極を用いた共振子型弾性表面波フィルタに関する。 
【０００２】
【従来の技術】
従来の共振子型の弾性表面波フィルタにおいては、例えば、図４のような電極構造となっている。即ち、圧電基板１０の表面に、入力用交叉指電極２０と出力用交叉指電極３０と、入出力用交叉指電極２０，３０の弾性表面波のエネルギーを閉じこめるグレーティング反射器４０，５０とがそれぞれ弾性表面波伝播方向に向けて配設されてなる。
入力用交叉指電極２０は櫛歯状の入力用電極２１と櫛歯状のグランド電極２２を有している。
入力用電極２１は共通電極２−１と複数の電極指２１ａ、各隣接しあう電極指２１ａ間に形成されたダミー電極指２１ｂとから成る。また、グランド電極２２は共通電極２−２と複数の電極指２２ａ、各隣接しあう電極指２２ａ間に形成されたダミー電極指２２ｂとから成る。この電極指２１ａ，２２ａ、ダミー電極指２１ｂ，２２ｂは弾性表面波の伝搬方向に対して垂直に形成されている。
【０００３】
一方、出力用交叉指電極３０は櫛歯状の出力用電極３１と櫛歯状のグランド電極３２を有している。
出力用電極３１は共通電極３−１と複数の電極指３１ａ、各隣接しあう電極指３１ａ間に形成されたダミー電極指３１ｂとから成る。また、グランド電極３２は共通電極３−２と複数の電極指３２ａ、各隣接しあう電極指３２ａ間に形成されたダミー電極指３２ｂとから成る。この電極指３１ａ、３２ａ、ダミー電極指３１ｂ、３２ｂはそれぞれ弾性表面波の伝搬方向に対して垂直に形成されている。
【０００４】
ダミー電極指２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂは弾性表面波の伝播速度を均一にするために配設している。即ち、ダミー電極指２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂを設けない場合には、入出力用電極指２１ａ、３１ａ及びグランド用電極指２２ａ、３２ａの交叉部と非交叉部で伝播速度が異なり弾性表面波の伝播する位相差が交叉部と非交叉部で生じるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の弾性表面波フィルタにおいては、図５に示すように弾性表面波の伝播方向に対し垂直方向に1次の横振動モードのみならず２次以上の高次横振動モードの振動エネルギーが閉じ込められており、基本モードが主応答のモードとなるのに対し2次以上はスプリアスとなる。この高次横振動モードの偶数次の振動モードにおける電荷は、入出力用交叉指電極２０，３０内で相殺されるが、奇数次の振動モードによる電荷は相殺されることがなく、フィルタ特性にスプリアスとして現れるという問題があった。
【０００６】
この高次横モードスプリアスを抑圧するために、入出力交叉指電極の交叉長および開口長を小さくする方法や、COS型等の重み付けを施す方法があるが、これらの方法では挿入損失が悪化し、所望の特性を得るのが困難となる。特開平8-22989号公報に開示の手法では、２重モードフィルタの帯域を形成する縦方向のモードの閉じ込めが十分にできないことが多く、挿入損失が悪化する。特開平9-260996号公報に開示の手法を用いても、より高次の横モードに対しての効果が少ない。
【０００７】
本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、高次横振動モードによるスプリアスを抑圧でき、且つ通過帯域の挿入損失の低下を防止した弾性表面波フィルタを提供することを目的とする。 
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本発明の弾性表面波フィルタは、複数の電極指を有する一対の櫛歯状電極を互いに噛み合うように配置した入力用交叉指電極及び出力用交叉指電極を圧電基板上に形成してなるものにおいて、前記入力用交叉指電極及び出力用交叉指電極は、櫛歯状電極の隣接する電極指間にダミー電極指を有しているとともに、該ダミー電極指の電極指幅を他のダミー電極指の電極指幅と相違せしめたことを特徴とするものである。
【作用】
上述した高次横振動モードスプリアスは、両側の共通電極間で弾性表面波が多重反射して定在波が生じることによって発生し、定在波の形状によってスプリアスの周波数が変化する。例えば、図３に於いて３次横振動モードスプリアスｃは基本モードより高周波側に発生し、５次横振動モードスプリアスｄは更に高周波側に発生している。しかし、このスプリアスレベルを抑制するのに、従来から、同じ３次横振動モードスプリアスでも、開口長（交叉指電極における両側の共通電極間の間隔）、交叉指電極の交叉長を変化させることにより、高次横モードの定在波の波形を変化させ、これに伴ってスプリアスの周波数を変化させて行われていた。
【０００９】
これに対し、本発明では、基本モードの励振に関与する交叉部に関係のないダミー電極に着目し、少なくともダミー電極指の内の１つは、その電極指幅が、他のダミー電極指の電極指幅と相違するようにしたことで、伝搬する高次横振動モードの定在波の波形を変化させ、高次横振動モードスプリアスの周波数を分散することができるので、挿入損失の増大を抑えながらスプリアスレベルを抑制することができるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態における共振子型の弾性表面波フィルタを説明する平面図である。図１において弾性表面波フィルタＡは、圧電基板１の主面に、入力用交叉指電極２及び出力用交叉指電極３が、また、入出力用交叉指電極２，３の両側にはグレーティング反射器４，５が弾性表面波の伝播方向に配設されている。 
圧電基板１は水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、さらに、所定伝播方向となるように分極処理されたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＺ（ジルコン酸鉛）等から成り、所定カット角，所定伝播方向となるように切断処理されている。
【００１１】
入力用交叉指電極２は、櫛歯状の入力用電極２３と櫛歯状のグランド電極２４とが互いに噛み合うように配置されている。入力電極２３は、共通電極２３ａに複数の入力用電極指２ａが並列して弾性表面波伝播方向に対して略垂直に形成され、この各入力用電極指２ａ間に振動に寄与しない入力用のダミー電極指２ｂが弾性表面波伝播方向に対して略垂直に形成されている。
【００１２】
更に、グランド用電極２４は、共通電極２４ａに複数のグランド用電極指２ｃが並列して弾性表面波伝播方向に対して略垂直に形成され、この各グランド用電極指２ｃ間に振動に寄与しないグランド用のダミー電極指２ｄが弾性表面波伝播方向に対して略垂直に形成されている。
【００１３】
そして、入力用電極指２ａにグランド用のダミー電極指２ｃが、また、入力用のダミー電極指２ｂにグランド用電極指２ｃがそれぞれ対向するように配設されている。また、一方の入力用電極２３は外部回路ｓと接続され、ここより入力信号が励振される。また、他方のグランド用電極２４は外部回路の接地電位tと接続される。なお、入力用電極指２ａとグランド用電極指２ｃが弾性表面波伝播方向で互いに噛み合う交叉長をＷ1としている。 
出力用交叉指電極３は、櫛歯状の出力用電極３３と櫛歯状のグランド電極３４とが互いに噛み合うように配置されている。出力用電極３３は、共通電極３３ａに複数の出力用電極指３ａが並列して弾性表面波伝播方向に対して略垂直に形成され、この各出力用電極指３ａ間に振動に寄与しない出力用のダミー電極指３ｂが弾性表面波伝播方向に対して略垂直に形成されている。
【００１４】
また、グランド用電極３４は、共通電極３４ａに複数のグランド用電極指３ｃが並列して弾性表面波伝播方向に対して略垂直に形成され、この各グランド用電極指３ｃ間に振動に寄与しないグランド用のダミー電極指３ｄが弾性表面波伝播方向に対して略垂直に形成されている。
【００１５】
そして、出力用ダミー電極指３ｂにグランド用電極指３ｄが、また、出力用電極指３ａにグランド用ダミー電極指３ｄがそれぞれ対向するように配設されている。また、一方の出力用電極３３は外部回路ｖと接続され、ここから出力信号が抽出される。また、他方のグランド用電極３４は外部回路の接地電位tと接続される。 
ここで、入出力用交叉指電極２，３のダミー電極指２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄは、電極指幅が弾性表面波の伝搬方向の距離によって変化するように形成されている。
【００１６】
ダミー電極指の電極指幅の変化は大きければ大きいほど高次横振動モードスプリアスの発生周波数が分散しスプリアスレベルが低下する。この場合は、入出力交叉指電極２，３の弾性表面波伝搬方向中央部でダミー電極指の電極指幅を一番広く形成し、入出力用交叉指電極２、３の弾性表面波伝播方向の端部になるに従って電極指幅が狭くなるように形成されている。
【００１７】
即ち、ダミー電極指２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄの電極指幅Ｌｘは、入出力用交叉指電極２，３の弾性表面波伝播方向の長さをＬ、入出力用交叉指電極２，３の端部から任意のダミー電極指までの距離をＸ、弾性表面波フィルタの中心周波数における波長をλとしたとき、ダミー電極指の電極指幅は、次の式で示されるように設計した重みつけを施している。
Ｌｘ＝（３λＸ)／（２Ｌ）・・・・・・・・・・・・・（０≦Ｘ≦Ｌ／２）
Ｌｘ＝｛（３λ）／２｝−｛（３λＸ）／（２Ｌ）｝・・・（Ｌ／２≦Ｘ≦Ｌ）  また、本発明の他の実施形態として、入出力用交叉指電極の弾性表面波伝搬方向の中央部でダミー電極指の電極指幅がもっとも小さく、弾性表面波伝播方向の端部になるに従って大きくなるように形成しても良い。また、入出力用交叉指電極の弾性表面波伝搬方向の一方端部から他方端部に向かってダミー電極指の電極指幅が徐々に小さくなる（或いは大きくなる）ように形成しても良い。その他の電極の重み付けとしては、曲線関数（２次関数または高次関数）状に重み付けしても良く、また、曲線関数形状の重みつけを周期的に繰り返す構造にしてもよい。これらによっても高次横振動モードスプリアスの周波数の分散が更にすすめることができ、スプリアスレベルを抑制することができる。 
なお、入出力用交叉指電極２，３及びグレーティング反射器４，５は、例えば、アルミニウム薄膜からなり、その厚みは０．１〜１μｍで所定のパターンに被着形成されている。また、入出力用電極指２ａ、３ａ、グランド用電極指２ｃ、３ｃの電極指幅及び間隔は、例えば、弾性表面波の波長λに対してλ／４となっている。 
【００１８】
【実施例】
次に本発明の作用効果を確認するために本発明の実施例を示す。圧電基板としては２７．５ーＳＴカットの水晶基板を用い、図１に示す構造に従って、圧電基板の表面に入力用交叉指電極、出力用交叉指電極、グレーティング反射器をそれぞれ弾性表面波伝播方向に沿って形成した。これにより、中心周波数３６０ＭＨｚの２ポート共振子型の弾性表面波フィルタを製作した。入力用交叉指電極、出力用交叉指電極、グレーティング反射器は、具体的には圧電基板に電極材料であるアルミニウムを真空蒸着により膜厚０．３６オｍで形成した後、フォトプロセスで所定パターンを形成してＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で不要部を除去し、レジスト剥離して電極を形成した。この場合、電極指周期を８．５４オｍとし、入出力用電極指の交叉長Ｗ1はＷ1＝１２７オｍとした。また、入出力用交叉指電極の開口長Ｗ０をＷ０＝１７２オｍとし、また、入出力電極の延長上の励振に寄与しないダミー電極指の電極指幅を入出力用交叉指電極の弾性表面波伝播方向のセンターに向かうに従って広く、入出力用交叉指電極の弾性表面波伝播方向の両端になるほど狭くなるように重み付けを施した。以上の構成で２ポート共振子型の弾性表面波フィルタを２素子並列接続したものを２段縦続接続して実験した結果を図２に示す。
これより、通過帯域外の高周波側における阻止域で高次横振動モードによる不要なスプリアスａ（３次のスプリアス）、ｂ（５次のスプリアス）のスプリアスレベルを抑制でき良好な特性が得られた。 
比較例としてダミー電極指の電極指幅をすべて同じ（λ/４）とした構成で実験した結果を図３に示す。 
図に示すように、高次横振動モードによる３次のスプリアスｃ、５次のスプリアスｄのスプリアスレベルが大きく、実用には不適な特性であった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、複数の電極指を有する一対の櫛歯状電極を互いに噛み合うように配置した入力用交叉指電極及び出力用交叉指電極を圧電基板上に形成し、前記入力用交叉指電極及び出力用交叉指電極が、櫛歯状電極の隣接する電極指間にダミー電極指を有する弾性表面波フィルタにおいて、弾性表面波の伝搬方向の距離によって、ダミー電極指の電極指幅が変化するようにしたので、これにより、高次横振動モードスプリアスの周波数を分散させてスプリアスレベルを抑制し、その結果、通過帯域外の減衰量が大きい弾性表面波フィルタが提供できる。
【００２０】
また、ダミー電極指の電極指幅のみを変化させるので通過帯域内の挿入損失を劣化させず、通過帯域内の低損失と通過帯域外の高減衰を兼ね備えた良好な特性を有する弾性表面波フィルタが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の弾性表面波フィルタの平面図である。
【図２】
本発明のフィルタ特性を示す特性図である。
【図３】
従来のフィルタ特性を示す特性図である。
【図４】
従来の弾性表面波フィルタを示す平面図である。
【図５】
従来の弾性表面波フィルタにおいて発生する横振動モードを説明する図である。
【符号の説明】
Ａ：弾性表面波装置
１：圧電基板
２：入力用交叉指電極
３：出力用交叉指電極
４、５：グレーティング反射器