(57)【要約】【課題】  弾性表面波の減衰が小さく、信号出力レベルがほぼ同等の移相器を形成する男性表面波素子と、この移相器を搭載する無線通信装置を提供する。【解決手段】  弾性表面波素子１０は、半導体基板３０に形成される弾性表面波素子であって、半導体基板３０の表面に形成される圧電体薄膜３３と、圧電体薄膜３３の表面に形成される櫛歯交差電極からなる入力ＩＤＴ５０と第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０と、を備え、第１の出力ＩＤＴ６０が、入力信号に対して位相差０°の第１の出力信号を出力し、第２の出力ＩＤＴ７０が、第１の出力信号に対して位相差９０°の第２の出力信号を出力する移相器２０を形成し、櫛歯交差電極の長さと、入力ＩＤＴ５０と第１の出力ＩＤＴ６０または第２の出力ＩＤＴ７０との距離と、をそれぞれ調整し、第１の出力信号と第２の出力信号の出力電圧を近似させる。無線通信装置３００は、この移相器２０を備える。【選択図】      図２
2006279456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成される弾性表面波素子であって、
前記半導体基板に形成される圧電体薄膜と、
前記圧電体薄膜の表面に形成される櫛歯交差電極からなる入力ＩＤＴと第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴと、を備え、前記第１の出力ＩＤＴが、前記入力ＩＤＴからの入力信号に対して位相差０°の第１の出力信号を出力し、
前記第２の出力ＩＤＴが、前記第１の出力信号に対して位相差９０°の第２の出力信号を出力する移相器が形成され、
前記櫛歯交差電極の長さと、前記入力ＩＤＴと前記第１の出力ＩＤＴまたは前記第２の出力ＩＤＴとの距離と、をそれぞれ調整し、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の出力電圧を近似させることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波素子において、
前記入力ＩＤＴと前記第１の出力ＩＤＴと前記第２の出力ＩＤＴとが、弾性表面波の進行方向の範囲内に順次配置され、
前記入力ＩＤＴの先頭櫛歯電極と前記第１の出力ＩＤＴの先頭櫛歯電極との距離をＬ１＝ｎλ（ｎは整数、λは弾性表面波の波長）とし、前記入力ＩＤＴの先頭櫛歯電極と前記第２の出力ＩＤＴの先頭櫛歯電極との距離をＬ２＝ｍλ±（１/４）λ（ｍは整数）とする移相器が形成されていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の弾性表面波素子において、
前記第１の出力ＩＤＴの櫛歯電極の長さをＨ１とし、前記第２の出力ＩＤＴの櫛歯電極の長さをＨ２としたとき、Ｈ１＜Ｈ２に設定される移相器が形成されていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の弾性表面波素子において、
前記第１の出力ＩＤＴの櫛歯電極を接続するバス電極が、前記圧電体薄膜の下方の弾性表面波の進行に影響がない位置に配置される移相器が形成されていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の弾性表面波素子において、
前記第１の出力ＩＤＴの櫛歯交差電極の対数をｐとし、前記第２の出力ＩＤＴの櫛歯交差電極の対数をｑとしたときに、ｐ＜ｑとなるように設定される移相器が形成されていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の弾性表面波素子において、
前記入力ＩＤＴの両側に、前記第１の出力ＩＤＴと前記第２の出力ＩＤＴとが配置される移相器が形成されていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項７】
デジタル直交変調／復調方式による無線通信装置であって、
デジタル直交変調／復調のための同相成分信号または直交成分信号を生成する移相器を備え、
前記移相器が、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の弾性表面波素子からなることを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子と、この弾性表面波素子を備える無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線通信装置において、主としてデジタル変調方式が採用されているが、このデジタル変調方式の基本技術として直交変調方式があり、Ｉ／Ｑ信号の生成に移相器が用いられている。
【０００３】
従来、半導体基板上に、所定の周波数特性を有する弾性表面波素子と、弾性表面波の伝搬方向に差動増幅器の差動対を構成する２個のトランジスタが形成され、これらのトランジスタの内部で電子またはホールの走行する方向が弾性表面波の伝搬方向と同じであり、前述のトランジスタのゲートが弾性表面波素子の伝搬方向において、一方のトランジスタは、弾性表面波の時間０（つまり位相０°）、他方のトランジスタは（１／４）λだけ遅れる（位相が９０°遅れる）ように配置し、デジタル通信で必要とされるＩ／Ｑ信号を得る高周波回路素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８４９８４号公報（第５，６頁、図５，６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１では、半導体基板上に弾性表面波素子（ＳＡＷ）を形成した後、トランジスタのゲート電極位置を、弾性表面波素子との距離が（１／４）λ（λは弾性表面波の波長）となるようにして移相器を形成しているが、弾性表面波素子とトランジスタの製造プロセスが異なるため、正確な距離を管理することが困難であり、位相誤差及び振幅誤差を低減することが困難である。このことは、この移相器を無線通信機器等に採用した際に、転送効率が低下するというような課題が考えられる。
【０００６】
さらに、この弾性表面波素子は、送信用（励振用）と受信用のＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を備えており、この送信用ＩＤＴと受信用のＩＤＴとの距離が長い場合、あるいは、それらＩＤＴと差動増幅器の差動対を構成するトランジスタとの距離が長い場合において、弾性表面波が伝播過程で減衰することがあり、この伝播損失によって信号出力の差異が発生するということが考えられる。
【０００７】
本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、弾性表面波の伝播過程での伝播損失の大きさをほぼ平準化し、信号出力がほぼ同じレベルの移相器が形成される弾性表面波素子と、この弾性表面波素子を搭載する小型で、転送効率が高い無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の弾性表面波素子は、半導体基板に形成される弾性表面波素子であって、前記半導体基板に形成される圧電体薄膜と、前記圧電体薄膜の表面に形成される櫛歯交差電極からなる入力ＩＤＴと第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴと、を備え、前記第１の出力ＩＤＴが、前記入力ＩＤＴからの入力信号に対して位相差０°の第１の出力信号を出力し、前記第２の出力ＩＤＴが、前記第１の出力信号に対して位相差９０°の第２の出力信号を出力する移相器が形成され、前記櫛歯交差電極の長さと、前記入力ＩＤＴと前記第１の出力ＩＤＴまたは第２の出力ＩＤＴとの距離と、をそれぞれ調整し、前記第１の出力信号と第２の出力信号の出力電圧を近似させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、半導体基板上に圧電体薄膜と入力ＩＤＴ、第１の出力ＩＤＴ、第２の出力ＩＤＴからなる弾性表面波素子を形成し、この弾性表面波素子が位相差９０°の移相器を構成しているため、前述した従来技術に比べ構成部品数が少なく、簡単な構造で、しかも前述した各ＩＤＴを半導体製造プロセスで一括形成できるため、それぞれのＩＤＴの形状、ＩＤＴ間の距離を正確に管理することが可能で、位相誤差や振幅誤差が小さい小型の移相器を構成することができる。
【００１０】
また、この弾性表面波素子は、機能回路素子を含む半導体基板に形成するので、１チップＩＣとすることができ、小型で取り扱い易く、コスト低減が可能なデバイスを提供することができる。
【００１１】
また、このような弾性表面波素子は、櫛歯交差電極の長さ及び入力ＩＤＴと出力ＩＤＴとの距離が弾性表面波の伝播損失に影響することが知られているが、櫛歯交差電極の長さと、入力ＩＤＴと第１の出力ＩＤＴの距離、または第２の出力ＩＤＴとの距離と、をそれぞれ調整することによって、第１の出力信号と第２の出力信号とが、ほぼ同レベルの信号出力を得ることができ、信号処理を安定して行うことができる。
【００１２】
また、本発明は、前記入力ＩＤＴと前記第１の出力ＩＤＴと前記第２のＩＤＴとが、弾性表面波の進行方向の範囲内に順次配置され、前記入力ＩＤＴの先頭櫛歯電極と前記第１の出力ＩＤＴの先頭櫛歯電極との距離をＬ１＝ｎλ（ｎは整数、λは弾性表面波の波長）とし、前記入力ＩＤＴの先頭櫛歯電極と前記第２の出力ＩＤＴの先頭櫛歯電極との距離をＬ２＝ｍλ±（１/４）λ（ｍは整数）とする移相器が形成されていることが好ましい。
【００１３】
このような、入力ＩＤＴと第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴの構成により、第１の出力ＩＤＴの出力信号は入力ＩＤＴの信号と同相、つまり位相差０°の出力信号、第２の出力ＩＤＴは、第１の出力ＩＤＴの出力信号に対して±(１／４)π（ｒａｄ）、つまり＋９０°または−９０°の位相差を容易につくり出すことができ、前述したこれらのＩＤＴを半導体製造プロセスで一括形成できるため位相誤差が小さい移相器を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の構成では、前記第１の出力ＩＤＴの櫛歯電極の長さをＨ１とし、前記第２の出力ＩＤＴの櫛歯電極の長さをＨ２としたとき、Ｈ１＜Ｈ２に設定される移相器が形成されていることが好ましい。
【００１５】
詳しくは、後述する実施の形態で説明するが、弾性表面波の伝播損失が、櫛歯交差電極の長さとほぼ反比例する領域が存在し、また伝播損失が、入力ＩＤＴと出力ＩＤＴとの距離に比例するため、入力ＩＤＴと近い位置にある第１の出力ＩＤＴの櫛歯交差電極の長さを第２の出力ＩＤＴよりも小さく設定することで、第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴとの伝播損失をほぼ同じにすることで、第１の出力信号と、第２の出力信号の出力をほぼ同じレベルにすることができる。
【００１６】
また、前記第１の出力ＩＤＴの櫛歯電極を接続するバス電極が、前記圧電体薄膜の下方の弾性表面波の進行に影響がない位置に配置される移相器が形成されていることが好ましい。
【００１７】
前述したように、第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴの櫛歯交差電極の長さが、Ｈ１＜Ｈ２に設定されている場合、弾性表面波の進行範囲に第１の出力ＩＤＴの櫛歯電極を接続するバス電極があると、弾性表面波の進行を妨げることが考えられるが、このバス電極を弾性表面波の進行に影響がない位置に配置することで、弾性表面波の進行を妨げることがなく、正確な位相差９０°の移相器を実現することができる。
【００１８】
また、本発明では、前記第１の出力ＩＤＴの櫛歯交差電極の対数をｐとし、前記第２の出力ＩＤＴの櫛歯交差電極の対数をｑとしたときに、ｐ＜ｑとなるように設定される移相器が形成されていることが好ましい。
【００１９】
前述したように、弾性表面波の伝播損失は、入力ＩＤＴと出力ＩＤＴとの距離に比例する。詳しくは実施の形態で後述するが、第１の出力ＩＤＴより第２の出力ＩＤＴの櫛歯交差電極の対数を増加することで、第２の出力ＩＤＴに係る伝播損失が減少する。従って、入力ＩＤＴとの距離が大きい第２の出力ＩＤＴの櫛歯交差電極の対数を多くすることで、第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴそれぞれの伝播損失をほぼ同一にすることができ、このことから、第１の出力信号と第２の出力信号との信号出力をほぼ同じになるよう調整することができる。
【００２０】
さらに、本発明の構成では、前記入力ＩＤＴの両側に、前記第１の出力ＩＤＴと前記第２の出力ＩＤＴとが配置される移相器が形成されていることが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、入力ＩＤＴの両側に、第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴとを配置することにより、入力ＩＤＴと、第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴとのそれぞれの距離を短くすることができ弾性表面波の伝播損失を低減することができる。
【００２２】
また、このようにすれば、入力ＩＤＴと、第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴとのそれぞれの距離の差を小さくすることができるので、伝播損失の大きさもほぼ同じとなり、それぞれの信号出力を同じレベルにすることができる。
【００２３】
また、本発明の無線通信装置は、デジタル直交変調／復調方式による無線通信装置であって、デジタル直交変調／復調のための同相成分信号または直交成分信号を生成する移相器を備え、前記移相器が、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の弾性表面波素子からなることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、半導体基板に形成される弾性表面波素子からなる移相器を備え、デジタル直交変調及び復調を行うため、振幅誤差及び位相誤差を小さく抑えることができ転送効率が高い無線通信装置を提供することができる。
また、半導体基板に弾性表面波素子が形成され、１チップ化しているため、小型化やコスト低減にも寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は本発明に係る実施形態１の弾性表面波素子が示され、図６には、この弾性表面波素子からなる移相器が搭載される無線通信装置、図７，８には、実施形態２の移相器、図９には、実施形態３の移相器が示されている。
（実施形態１）
【００２６】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、実施形態１に係る弾性表面波素子を模式的に示す断面図である。図１（ａ）において、弾性表面波素子１０は、基本構成として、半導体基板３０の表面に絶縁層３１、絶縁層３２が層状に形成され、その層間には、配線層１０１〜１０３が形成され、絶縁層３２の表面には圧電体薄膜３３が形成されている。この圧電体薄膜３３の表面には、櫛歯交差電極からなる入力ＩＤＴ５０と、第１の出力ＩＤＴ６０と、第２の出力ＩＤＴ７０と、反射器４１，４２とが形成されている。
【００２７】
半導体基板３０は、本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）から構成されるが、他に化合物半導体材料（ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＳｉＧｅ、ＺｎＳなど）を採用することができる。この半導体基板３０には、弾性表面波素子１０の駆動回路や信号処理回路等を構成するトランジスタ等の機能回路素子を含む回路１００が形成されている。
【００２８】
絶縁層３１，３２は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）またはＳｉ3Ｎ4から形成されるが、他にリンドープガラス（ＰＳＧ）、ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5、等を採用することができる。また、配線層１０１〜１０３は、アルミニウムから形成される。配線層の材料としては他に、アルミニウム合金、Ｃｕ，Ｃｕ合金、Ａｕ、Ａｕ合金等から形成され、それぞれビアホール１０１Ａ，１０２Ａ，１０３Ａによって回路１００の所定の端子に接続されている。
【００２９】
さらに、圧電体薄膜３３の材料は、弾性表面波を励振可能な圧電体としてＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ（Ｐｂ−Ｚｒ−Ｔｉ）等を適宜選択して採用することができる。圧電体薄膜３３の厚みは、その材質や結晶性に応じて適宜設定されるが、励起される弾性表面波の１波長以上の厚みに設定される。この圧電体薄膜３３の表面に櫛歯交差電極が構成されている。
この櫛歯交差電極からなる入力ＩＤＴ５０と第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０とから移相器２０が構成される。
【００３０】
続いて、本実施形態に係る櫛歯交差電極の構成について説明する。
図２は、櫛歯交差電極の構成を模式的に示す平面図である。図２において、入力ＩＤＴ５０と、第１の出力ＩＤＴ６０と、第２の出力ＩＤＴ７０と、が弾性表面波の進行方向に順次配置され構成されている。また、入力ＩＤＴ５０及び第２の出力ＩＤＴ７０それぞれの外側には、反射電極からなる反射器４１，４２が形成されている。
【００３１】
これら、反射器４１，４２を含んで、入力ＩＤＴ５０、第１の出力ＩＤＴ６０、第２の出力ＩＤＴ７０とは、半導体製造プロセスによって、一括形成される。
なお、反射器４１，４２は、必ずしも設けなくてもよい。
【００３２】
入力ＩＤＴ５０は、櫛歯電極５１からなるＩＮ電極と、櫛歯電極５２からなるＧＮＤ(グランド)電極と、がそれぞれ挿間されて櫛歯交差電極をなしている。櫛歯電極５１はバス電極５７で接続されており、その中間部でＩＮ端子５４に接続され、櫛歯電極５２はバス電極５３で接続され、その中間部でＧＮＤ端子５５に接続されている。
【００３３】
櫛歯電極５１の２本と、隣り合う櫛歯電極５２の２本とで、櫛歯交差電極１対とカウントし、図２では、入力ＩＤＴ５０は３対の櫛歯交差電極で構成されている。なお、櫛歯交差電極は、３対に限定されず、整数倍の構成とすることができる。
【００３４】
隣接する２本の櫛歯電極５１の次の櫛歯電極までの電極間ピッチはλ（弾性表面波の波長）である。なお、櫛歯電極の幅と隣接する櫛歯電極間の隙間は（１/８）λである。入力ＩＤＴ５０の先頭櫛歯電極５６からｎλ（図２では、Ｌ１で表し、ｎは整数、ｎλは入力ＩＤＴ５０の全長より長い）の距離に第１の出力ＩＤＴ６０が形成されている。
【００３５】
従って、第１の出力ＩＤＴ６０の出力信号（第１の出力信号）の位相は、入力ＩＤＴ５０の出力信号の位相と同期しているため、同相の信号を出力し、入力ＩＤＴ５０に対しては位相差０°の出力電極であり、第２の出力ＩＤＴ７０に対しては励振電極（入力電極）である。
【００３６】
第１の出力ＩＤＴ６０は、櫛歯電極６１からなるＯＵＴ１電極と、櫛歯電極６２からなるＧＮＤ電極から構成されている。櫛歯電極６１は、バス電極６３で接続され、そのうちの１本の櫛歯電極６５が、ＯＵＴ１端子６４に接続されている。
【００３７】
このバス電極６３は、前述した圧電体薄膜３３の下の絶縁層３１の表面に形成され、櫛歯電極６１とはビアホール６６でそれぞれ接続されている。この断面構造は、図１（ｂ）を参照して後述する。
また、櫛歯電極６２は、入力ＩＤＴ５０から延在されるバス電極５３で接続されている。
【００３８】
櫛歯電極６１とＧＮＤ電極６２との組み合わせ、櫛歯電極の幅及び電極間ピッチは、入力ＩＤＴ５０と同様に構成されている。ここで、櫛歯電極６１の長さはＨ１である。
なお、第１の出力ＩＤＴ６０は、図２では、櫛歯交差電極３対で構成されているが、３対には限定されず整数倍の構成とすることができる。
【００３９】
続いて、第１の出力ＩＤＴ６０に係る断面構造について図１（ｂ）を参照して説明する。図１（ｂ）において、櫛歯電極６１には、櫛歯電極６１とバス電極６３との交差部に（図２、参照）ビアホール６６を設け、圧電体薄膜３３と絶縁層３２を貫通して、絶縁層３１と絶縁層３２との層間に形成されたバス電極６３と接続されている。
【００４０】
また、櫛歯電極６１の中央部の櫛歯電極６５は、ＯＵＴ１端子６４まで延在され、ＯＵＴ１端子６４からビアホールを経てバス電極６３に接続されている。
さらに、バス電極６３は、ビアホール１０５によって、回路１００の所定の端子に接続されている。
【００４１】
櫛歯電極６１の長さ（Ｈ１で表される）は、隣り合う入力ＩＤＴ５０の櫛歯電極５１や第２の出力ＩＤＴ７０の櫛歯電極７１よりも小さいため、弾性表面波の進行範囲にバス電極６３が存在することになり、弾性表面波の進行に影響を与えることが考えられる。そのため、バス電極６３は、絶縁層３１の表面に形成される。
【００４２】
第２の出力ＩＤＴ７０は、櫛歯電極７１からなるＯＵＴ２電極と、櫛歯電極７２からなるＧＮＤ電極と、がそれぞれが挿間されてなる櫛歯交差電極から構成されている。櫛歯電極７１はバス電極７５で接続されており、その中間部でＯＵＴ２端子７３に接続され、櫛歯電極７２は入力ＩＤＴ５０から延在されるバス電極５３で接続されている。
【００４３】
この際、第２の出力ＩＤＴ７０の櫛歯電極の長さは、Ｈ２で表され、前述した第１の出力ＩＤＴ６０の櫛歯電極の長さＨ１よりも長く設定されている。
また、櫛歯電極７１と櫛歯電極７２との組み合わせ、櫛歯電極の幅及び電極間ピッチは、入力ＩＤＴ５０と同様に構成され、第２の出力ＩＤＴ７０は、図２では、櫛歯交差電極３対で構成されているが、３対には限定されず整数倍の構成とすることができる。
【００４４】
第２の出力ＩＤＴ７０は、入力ＩＤＴ５０の端部の先頭櫛歯電極５６から先頭櫛歯電極７４までの距離Ｌ２がｍλ＋（１／４）λ（ｍは整数、Ｌ２はＬ１＋第１の出力ＩＤＴの全長より長い）に設定されている。従って、第２の出力ＩＤＴ７０の出力信号（第２の出力信号）の位相は、第１の出力ＩＤＴ６０の出力信号の位相とは＋（１／４）πλ（ｒａｄ）だけずれている。つまり、位相差＋９０°の出力信号が出力される。
【００４５】
なお、Ｌ２＝ｍλ−（１／４）λに設定すれば、第１の出力ＩＤＴ６０の出力信号に対して位相差−９０°の出力信号を得ることができる。
【００４６】
次に、第２の出力ＩＤＴ７０と回路１００との接続構造を図１（ｃ）を参照して説明する。第２の出力ＩＤＴ７０は、ＯＵＴ２端子７３の下部に設けられるビアホール６８によって、圧電体薄膜３３及び絶縁層３２を貫通して、絶縁層３１と絶縁層３２との層間に設けられる配線層１０４に接続され、さらに、ビアホール１０６によって回路１００の所定の端子に接続されている。
【００４７】
入力ＩＤＴ５０と回路１００との接続構造は、第２の出力ＩＤＴ７０と回路１００との接続構造と同じであるため、図示及び説明を省略する。
【００４８】
このように、圧電体薄膜３３に形成される入力ＩＤＴ５０と第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０からなる移相器２０は、図３で示すように位相差９０°の移相器である。
図３は、前述した移相器２０により出力される信号波形を表すグラフである。横軸には時間ｔ、縦軸には振幅ｓｔが示されている。図３において、上段にはＯＵＴ１端子６４に出力される信号波形を示している。
【００４９】
この信号波形は、入力ＩＤＴ５０から入力される入力信号と同位相の信号波形である。下段には、ＯＵＴ２端子７３から出力される信号波形であり、グラフに示すように、ＯＵＴ２端子７３から出力される信号波形は、第１の出力ＩＤＴ６０の出力信号に対して位相差＋９０°を有する。
このようにして、入力信号に対して位相差０°及び位相差＋９０°の２出力が得られる位相差９０°の移相器が形成されるのである。
【００５０】
また、前述したように、第２の出力ＩＤＴをＬ２＝ｍλ−（１／４）λに設定することで、位相差−９０°の出力を得ることができる。
このように、入力ＩＤＴ５０に対して、第１の出力ＩＤＴと第２の出力ＩＤＴの構成によって、位相差０°と位相差＋９０°または−９０°の移相器を実現できる。
【００５１】
続いて、第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０それぞれの櫛歯電極の長さＨ１とＨ２、第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０との入力ＩＤＴ５０からの距離と、弾性表面波の伝播損失の関係について説明する。
図４は、櫛歯電極の長さと弾性表面波の伝播損失との関係を示すグラフである。図４において、縦軸に伝播損失（ｄＢで表し、グラフ下方が損失が大きい）、横軸に櫛歯電極の長さを表す。このグラフが示すように、伝播損失は、Ｈ０を頂点とする曲線で表され、頂点から下方は、ほぼ直線で近似される領域を有し、Ｈ１とＨ２は、ほぼ反比例の範囲に存在する。前述したように、櫛歯電極の長さは、Ｈ１＜Ｈ２の関係にあり、伝播損失はＨ２、つまり第２の出力ＩＤＴ７０の方が小さいことを示している。
【００５２】
なお、頂点位置Ｈ０は、電極材料、半導体基板材料、弾性表面波の振動モードに影響されるが、本実施形態の条件下では、概ね１００λ〜数１００λの範囲とされる。
【００５３】
図５は、入力ＩＤＴ５０と、第１の出力ＩＤＴ６０との距離Ｌ１と第２の出力ＩＤＴ７０との距離Ｌ２と、弾性表面波の伝播損失との関係を示すグラフである。図５において、縦軸には伝播損失（グラフ下方が損失が大きい）、横軸には入力ＩＤＴ５０からの距離が表わされている。前述したように入力ＩＤＴ５０からの距離は、Ｌ１＜Ｌ２の関係にあり、第１の出力ＩＤＴ６０までの伝播損失の方が、第２の出力ＩＤＴ７０までの伝播損失よりも小さい。
【００５４】
従って、前述した櫛歯電極の長さと伝播損失と、入力ＩＤＴからの距離と伝播損失と、の関係は逆となり、櫛歯電極を短く設定する場合には距離を短くし、櫛歯電極を長く設定する場合には距離を長くするように調整することにより、伝播損失を同レベルに抑えることができ、このことから、第１の出力ＩＤＴ６０及び第２の出力ＩＤＴ７０との信号出力をほぼ同等にすることができる。
【００５５】
続いて、前述した実施形態１に記載の弾性表面波素子からなる移相器を搭載した無線通信装置について図面を参照して説明する。
図６には、本発明に係る無線通信装置３００の構成を示すブロック図が示され、特に本発明の要旨である移相器に係る部位の構成を示している。図６において、まず受信側からの信号の流れに沿って説明すると、アンテナ３０１（ＡＴＮ）で受信されたデジタル信号は、送受切換器３０２（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）から低雑音増幅器３０３（ＬＮＡ：Ｌｏｗ  ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）で増幅され、帯域通過フィルタ３０４（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｌｔｅｒ）で所定周波数領域の信号のみが通過されてミキサ３０５，３０６（Ｍｉｘｅｒ）に入力される。
【００５６】
ミキサ３０５には、電圧制御発信器３１０（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌａｔｏｒ）からの所定の周波数の基準信号が入力され、演算処理される。ミキサ３０５から出力される信号は同相成分Ｉであり、差動増幅器３０９を経て帯域通過フィルタ３０７を経てベースバンド（Ｂａｓｅ  ｂａｎｄ）信号が出力される。
【００５７】
一方、ミキサ３０６には、移相器２０（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒ）によって基準信号からつくられた位相差９０°の信号が入力され、演算処理される。ミキサ３０６から出力される信号は直交成分Ｑであり、差動増幅器３０９を経て帯域通過フィルタ３０８を経てベースバンド（Ｂａｓｅ  ｂａｎｄ）信号が出力される。
このように、入力信号の位相に直交変調をかけて、図示しない信号処理回路によって音声等に変換される。
【００５８】
次に、送信側からの信号の流れに沿って説明すると、直交変調されたベースバンド信号のうち同相成分Ｉは、ミキサ３１２に入力される。また、直交成分Ｑは、ミキサ３１１に入力される。ミキサ３１２では、移相器２０からの位相差９０°の信号と同相成分Ｉとを演算処理し、ミキサ３１１では、電圧制御発信器３１０からの基準信号と直交成分Ｑとを演算処理し、それぞれの信号が合成（直交復調）され、帯域通過フィルタ３１３において不要な周波数成分が除去されて、電力増幅器３１４（ＰＡ：ｐｏｗｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）で増幅されてアンテナ３０１から送信される。
【００５９】
この無線通信装置３００を構成する回路素子のうち、アンテナ３０１と送受切換器３０２以外は、弾性表面波素子からなる移相器２０を含め、半導体基板３０内部に内蔵されており１チップの半導体装置（ＩＣ）として構成されている。
【００６０】
従って、前述した実施形態１によれば、弾性表面波素子１０が、半導体基板３０上に圧電体薄膜３３と入力ＩＤＴ５０、第１の出力ＩＤＴ６０、第２の出力ＩＤＴ７０からなる位相差９０°の移相器２０を構成しているため、前述した従来技術に比べ構成部品数が少なく、簡単な構造で、しかも前述した各ＩＤＴを半導体製造プロセスで一括形成できるため、それぞれのＩＤＴの形状、ＩＤＴ間の距離を正確に管理することが可能で、位相誤差や振幅誤差が小さい小型の移相器を構成することができる。
【００６１】
また、この弾性表面波素子１０は、機能回路素子を含む半導体基板に形成するので、１チップＩＣとすることができ、小型で取り扱い易く、コスト低減が可能なデバイスを提供することができる。
【００６２】
また、このような弾性表面波素子１０は、櫛歯交差電極（櫛歯電極）の長さと、入力ＩＤＴ５０と第１の出力ＩＤＴ６０または第２の出力ＩＤＴ７０との距離と、をそれぞれ調整することによって、第１の出力信号と第２の出力信号とがほぼ同一の信号出力を得ることができ、信号処理を安定して行うことができる。
【００６３】
また、前述したように、入力ＩＤＴ５０と第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０の構成により、第１の出力ＩＤＴは０°、第２の出力ＩＤＴは、第１の出力ＩＤＴに対して±(１／４)π（ｒａｄ）、つまり＋９０°または−９０°の位相差を容易につくり出すことができ、前述したこれらのＩＤＴを半導体製造プロセスで一括形成できるため位相誤差が小さい移相器を実現することができる。
【００６４】
また、櫛歯電極の長さが、Ｈ１＜Ｈ２に設定されている場合、バス電極６３を圧電体薄膜３３の下方の弾性表面波の進行に影響がない位置に形成することで、弾性表面波の進行を妨げることがなく、正確な位相差９０°の移相器２０を実現することができる。
【００６５】
さらに、実施形態１の無線通信装置３００は、半導体基板３０に形成される弾性表面波素子１０からなる移相器２０を備えているので、移相差０°の信号出力と位相差９０°の信号出力がほぼ同レベルに設定することができ、安定した信号処理を行うことができる他、この移相器２０を備えデジタル直交変調及び復調を行うため、振幅誤差及び位相誤差を小さく抑えることができ転送効率が高い無線通信装置を提供することができる。
また、半導体基板３０に弾性表面波素子１０（移相器２０）が形成され、１チップ化しているため、小型化やコスト低減にも寄与できる。
（実施形態２）
【００６６】
次に、本発明に係る実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、前述した実施形態１の技術思想を基本に、第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０の構成を変えたところに特徴を有し、他の構成は実施形態１と同じであるため説明を省略し、共通部分には同じ符号を附して説明する。
【００６７】
図７は、実施形態２に係る移相器２０の櫛歯交差電極の構成を模式的に示す平面図である。図７において、入力ＩＤＴ５０、第１の出力ＩＤＴ６０、第２の出力ＩＤＴ７０及び反射器４１，４２の配列は実施形態１と同じである。なお、反射器４１，４２はなくてもよい。即ち、第１の出力ＩＤＴ６０は、入力ＩＤＴ５０の先頭櫛歯電極５６からの距離をＬ１とし、第２の出力ＩＤＴ７０は距離Ｌ２を有して構成されている。
【００６８】
ここで、図７では、第１の出力ＩＤＴ６０は、ＯＵＴ１電極を構成する櫛歯電極６１と、ＧＮＤ電極を構成する櫛歯電極６２とが挿間される櫛歯交差電極が３対形成されている。しかし交差電極は３対に限らず適宜設定される整数倍のｐ対とされる。
【００６９】
また、第２の出力ＩＤＴ７０は、ＯＵＴ２電極を構成する櫛歯電極７１とＧＮＤ電極を構成する櫛歯電極７２とが挿間される櫛歯交差電極が４対形成されている。しかし交差電極は４対に限らず適宜設定される整数倍のｑ対とされる。
【００７０】
これら第１の出力ＩＤＴ６０の櫛歯交差電極の対数ｐと第２の出力ＩＤＴ７０の櫛歯交差電極の対数ｑとの関係は、ｐ＜ｑで表される。この関係について図８を参照して説明する。
図８は、櫛歯交差電極の対数ｐ、ｑと弾性表面波の伝播損失との関係を表すグラフである。図８において、縦軸には伝播損失（ｄＢで表され、下方が損失大）、横軸には櫛歯交差電極の対数があらわされている。このグラフは、櫛歯交差電極の対数が多くなるに従い伝播損失が減少することを示している。
【００７１】
つまり、第２の出力ＩＤＴ７０は、第１の出力ＩＤＴ６０よりも伝播損失が小さいことを示している。実施形態１で示したように、伝播損失は、入力ＩＤＴ５０からの距離に依存し、伝播損失は、入力ＩＤＴ５０からの距離が大きい第２の出力ＩＤＴ７０の方が第１の出力ＩＤＴ６０より大きい。
【００７２】
従って、伝播損失は、櫛歯交差電極の対数と入力ＩＤＴ５０からの距離とは逆の関係である。このことから、櫛歯交差電極の対数と入力ＩＤＴ５０からの距離とを適切に調整することにより、第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０との伝播損失の大きさをほぼ同一にすることができ、このことによって、第１の出力ＩＤＴ６０の信号出力と第２の出力ＩＤＴ７０の信号出力をほぼ同レベルに設定することができる。
（実施形態３）
【００７３】
続いて、本発明に係る実施形態３について図面を参照して説明する。実施形態３は、前述した実施形態１の技術思想を基本とし、入力ＩＤＴ５０の弾性表面波の進行方向両側に第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０とを配置したところに特徴を有する。他の構成は、実施形態１と同じであるため説明を省略し、共通部分には同じ符号を附して説明する。
【００７４】
図９は、実施形態３に係る移相器２０の櫛歯電極の構成を模式的に示す平面図である。図９において、入力ＩＤＴ５０の図中左側に第２の出力ＩＤＴ７０が配置され、右側に第１の出力ＩＤＴ６０が配置されている。
【００７５】
ここで、第２の出力ＩＤＴ７０の先頭櫛歯電極７４と、入力ＩＤＴ５０の先頭櫛歯電極５６との距離Ｌ２は、ｍλ＋（１／４）λに設定されている。従って、入力ＩＤＴ５０に対して＋（１／４）πλ（ｒａｄ）つまり＋９０°の位相差を有する信号が出力される。
【００７６】
また、第１の出力ＩＤＴ６０は、入力ＩＤＴ５０の先頭櫛歯電極５６からの距離Ｌ１（Ｌ１＝ｎλ）の位置に先頭櫛歯電極６１Ｃがくるように配置されている。従って、第１の出力ＩＤＴ６０は、入力ＩＤＴ５０の出力信号と同位相の信号を出力する。ここで、入力ＩＤＴ５０の他方の先頭櫛歯電極５８と第１の出力ＩＤＴ６０の先頭櫛歯電極６１Ｃとの距離はＬ３で表される。
このようにして、第１の出力ＩＤＴ６０からは位相差０°、第２の出力ＩＤＴ７０からは位相差＋９０°の信号が出力される位相差＋９０°の移相器２０が形成される。
【００７７】
この際、前述した（図５、参照）入力ＩＤＴ５０から第１の出力ＩＤＴ６０または第２の出力ＩＤＴ７０までの距離と伝播損失は比例する関係にあるため、Ｌ１とＬ２、Ｌ１とＬ３の値を近づけるように設定することで、弾性表面波の伝播損失の大きさを近似することができる。
【００７８】
従って、前述した実施形態３によれば、入力ＩＤＴ５０の両側に、第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０とをそれぞれ配置することにより、入力ＩＤＴ５０と、第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０とのそれぞれの距離を短くすることができ弾性表面波の伝播損失を低減することができると共に、第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０の伝播損失の大きさもほぼ同等になる。このことにより、第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴ７０それぞれの信号出力を同じにすることができる。
【００７９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態１（図１（ｂ）、参照）では、バス電極６３は、絶縁層３１，３２の層間に形成しているが、圧電体薄膜３３が、弾性表面波の進行に影響がでない範囲の厚みを有していれば、絶縁層３２と圧電体薄膜３３との層間に形成することができる。
【００８０】
また、前述した実施形態１による櫛歯電極の長さＨ１とＨ２の関係を実施形態２，３にも応用することができる。つまり、入力ＩＤＴ５０からの第１の出力ＩＤＴ６０または第２の出力ＩＤＴ７０との距離と、櫛歯電極の長さＨ１とＨ２の長さを適宜組み合わせることで、さらに第１の出力ＩＤＴ６０と第２の出力ＩＤＴとの信号出力のレベルを近づけることができる。
【００８１】
また、前述の実施形態１〜実施形態３に示す各ＩＤＴの構成は、これに限定されるものではなく、櫛歯電極の材料、半導体基板の材料、弾性表面波の振動モードによって変えられるが、櫛歯電極の長さ、入力ＩＤＴと出力ＩＤＴとの距離を適宜組み合わせることで、各出力信号のレベルを信号処理がし易いレベルに近似することができる。
【００８２】
従って、前述の実施形態１〜実施形態３によれば、、弾性表面波の伝播過程での伝播損失の大きさをほぼ平準化し、信号出力がほぼ同じ移相器が形成される弾性表面波素子と、この弾性表面波素子を搭載する小型で、転送効率が高い無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子を模式的に示す断面図。
【図２】本発明の実施形態１に係る櫛歯交差電極の構成を模式的に示す平面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る移相器から出力される信号波形を表すグラフ。
【図４】本発明の実施形態１に係る櫛歯電極の長さと弾性表面波の伝播損失との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の実施形態１に係る入力ＩＤＴと、出力ＩＤＴとの距離と弾性表面波の伝播損失との関係を示すグラフ。
【図６】本発明に係る無線通信装置の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施形態２に係る移相器の櫛歯交差電極の構成を模式的に示す平面図。
【図８】本発明の実施形態２に係る櫛歯交差電極の対数と弾性表面波の伝播損失との関係を表すグラフ。
【図９】本発明の実施形態３に係る移相器の櫛歯交差電極の構成を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００８４】
１０…弾性表面波素子、２０…移相器、３０…半導体基板、３３…圧電体薄膜、５０…入力ＩＤＴ、６０…第１の出力ＩＤＴ、７０…第２の出力ＩＤＴ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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