(57)【要約】【目的】本発明は、圧電性基板或いは圧電性薄膜基板表面上に、弾性表面波を励振または受信するすだれ状電極を有する弾性表面波機能素子において、グレーティング薄膜を用いたダウン方向分散型すだれ状電極とアップ方向分散型すだれ状電極を用いた、分散型すだれ状電極を分割し、一方向性が得られる長さに分割し、これを並列に配置することにより、電極上を伝搬することによる伝搬損失を軽減することにより、広帯域・低損失・超角型で位相特性に優れた弾性表面波機能素子が得らることを目的としている。【構成】図２のように、圧電性基板１の表面にダウン方向に一方向性をもつ分散型すだれ状電極弾性表面波とアップ方向に一方向性をもつ分散型すだれ状電極を一方向性が得られる長さで分割し、これらを対向させたフィルタ、及び距離重み付けを行うことにより、シャープなカットオフ特性をもつ弾性表面波フィルタが本特許の構成図である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性基板または電歪性基板或いは圧電・電歪性薄膜基板表面上に、弾性表面波を励振または受信するすだれ状電極を有する弾性表面波機能素子において、第１のすだれ状電極は、第２の出力すだれ状電極に向かって徐々に電極幅及び周期が短くなる正負の電極を交互に配置したダウン方向分散型すだれ状電極であり、かつ第１のすだれ状電極がダウン方向に一方向性特性をもつ電極であり、かつ上記のすだれ状電極を伝搬方向にＬ１、Ｌ２、…、ＬＭに分割し、この分割した電極を伝搬方向に直角な方向に並列に並べた構造であり、上記第２のすだれ状電極は、上記第１の入力すだれ状電極に向かって徐々に電極幅及び周期が長くなる正負の電極を交互に配置したアップ方向分散型すだれ状電極であり、かつ第２のすだれ状電極がアップ方向に一方向性特性であり、かつ上記のすだれ状電極を伝搬方向にＬ１、Ｌ２、…、ＬＭに分割し、この分割した電極を伝搬方向に直角な方向に、第１の電極との間で、Ｌ１、Ｌ２、…、ＬＭが各々同一伝搬軸上に有り、かつその距離を分割前の距離と同じにした構造、或いはその距離を伝搬速度を考慮して分割前と同じ位相になるようにシフトさせた構造からなるように配置した非分散型の弾性表面波機能素子、或いは上記の第１の電極、及び第２電極が電極の幅方向に重み付けされた構造の電極、或いは上記の第１の電極、及び第２電極との間で伝搬方向に距離重み付けを行った構造の電極からなる弾性表面波機能素子。
【請求項２】
特許請求の範囲の請求項１において、Ｌ１、Ｌ２、…、ＬＭの長さを各電極の中心周波数を中心に前後を長くした構造、及びＬ１とＬＭのみを幅重み付け、或いは距離重み付けした構造、及びＬ１、Ｌ２、…、ＬＭを幅重み付け、或いは距離重み付けした構造、分割したＬ１、Ｌ２、…、ＬＭの一方向性の方向の逆側に分散型の反射電極を配置した構造、或いはＬ１、Ｌ２、…、ＬＭの各電極が２ｄＢ以上の一方向性特性をもつ構造の弾性表面波機能素子。
【請求項３】
特許請求の範囲の請求項１、請求項２において、電極上に誘電薄膜を付着させた第１の分散型すだれ状電極において、λ／４の正電極上に幅がλ／２で周期がλの誘電体薄膜を付着させた分散型一方向性すだれ状電極、及びλ／４の正負電極間に幅がλ／２で周期がλの誘電体膜を付着させた分散型すだれ状電極の電極からなる弾性表面波機能素子。
【請求項４】
特許請求の範囲の請求項１、請求項２、請求項３において、電極上に誘電薄膜を付着させた第１の分散型すだれ状電極、及び電極間に誘電薄膜を付着させた第２の分散型すだれ状電極の電極膜厚及び誘電体薄膜の膜厚が中心周波数がほぼ一致するようにそれぞれの膜厚を異なる値とした構造の弾性表面波機能素子。
【請求項５】
特許請求の範囲の請求項１、請求項２、請求項３、請求項４において、圧電性基板として、１２８°Ｙ−Ｘ  ＬｉＮｂＯ３、０°〜７０°Ｙ−Ｘ  ＬｉＮｂＯ３、Ｙ−Ｚ  ＬｉＮｂＯ３、２５°〜４５°Ｙ−Ｘ  ＬｉＮｂＯ３、Ｘ−１１２°Ｙ  ＬｉＴａＯ３、回転Ｙ−Ｘ伝搬ＫＮｂＯ３、ランガサイト、リチュウムテトラボレート、水晶、ＢＧＯ、ＢＳＯ、ＺｎＯ／基板、ＡｌＮ／基板からなる弾性表面波基板、また、グレーティング反射膜として、ＴｅＯ２薄膜及びＴｅｘＯｙ薄膜、ＳｉＯ２薄膜及びＳｉｘＯｙ薄膜、ＢＧＯ薄膜，ＢＧＳ薄膜、ＬｉＮｂＯ３薄膜、ＬｉＴａＯ３薄膜、Ｔａ２Ｏ５薄膜、ＺｎＯ薄膜、ＡｌＮ薄膜からなる構造、また電極膜としてＡｌ薄膜、Ｃｕ薄膜、ＡｌとＣｕの合金からなる金属薄膜、Ａｕ，Ａｇ、Ｍｏ，Ｗ，及びこれらの合金からなる金属薄膜構造の弾性表面波機能素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は伝搬方向に周期の異なる分散型すだれ状電極一方向性変換器を分割することにより、低損失・広帯域・帯域内フラットな特性をもつ弾性表面波機能素子に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の圧電基板上にすだれ状電極を設けた弾性表面波変換器では、伝搬方向に周期が一定の同周期構造のため、帯域幅が狭く、また帯域内フラットな特性とするためには、Ｓｉｎ  Ｘ／Ｘ（Ｘは電極の位置）の関数などの幅方向重み付けが必要であり、逆位相電極が必要であり、低損失特性は得られない。一方、分散型遅延線や弾性表面波コンボルバーに用いられている、伝搬方向に周期の異なる分散型すだれ状電極変換器を用いた変換器では、広帯域特性と帯域内でフラットな特性をもつことが知られている。更に、この変換器は、Ｙカット・Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板では、電極の反射を用いて、ダウン方向に一方向性をもつことが、山之内らにより、文献（Ｋ．Ｙａｍａｎｏｕｃｈｉ，Ｊ．Ｏｇａｔａ，Ｎ．Ｍｏｈｏｔａ  ａｎｄ  Ｓ．Ｋａｔｏ，“Ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｃｏｎｖｏｌｖｅｒｓ”，１９９１  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏｃｃｅｄｉｎｇｓ，Ｖｏｌ．１、ｐｐ．２５１−２５４）で発表されている。しかし、この構造の変換器では、一方向性特性がダウン方向のみであり、低損失フィルタは、分散型特性のみしか得られない。本特許は、これらの欠陥を取り除くために考案されたものである。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  分散型すだれ状電極を用いたダウン方向に一方向性をもつ分散型フィルタでは、遅延時間周波数特性が周波数に対して大きく変化するため、一般の通信用には、応用できない。そこで、分散型すだれ状電極を用いたダウン方向に一方向性をもつ変換器とアップ方向に一方向性特性を組み合わせることにより、低損失、シャープカットオフ、フラットワイドバンドの特性が得られているが、広帯域すだれ状電極では、電極長が長くなり、電極上での伝搬損失のため、低損失特性は得られない。本特許は、これらの問題を解決した構造に関するものである。
【発明が解決するための手段】
【０００４】  本特許は、広帯域の特性が得られる電極長が長いダウン方向に一方向性をもつ変換器とアップ方向に一方向性特性を組み合わせた低損失、シャープカットオフ、フラットワイドバンドの特性が得られる変換器において、長手方向にＭ分割し、同じ周波数特性をもつ電極が対応し、伝搬距離が同一になるように横方向に並べて並列接続することにより、電極上を伝搬することによる伝搬損失を軽減することができる。
【実施例】
【０００５】
【実施例１】実施例の１は、圧電性基板または電歪性基板或いは圧電・電歪性薄膜基板表面上に、弾性表面波を励振または受信するすだれ状電極を有する弾性表面波機能素子において、図１のように、第１のすだれ状電極は、第２の出力すだれ状電極２に向かって徐々に電極幅及び周期が短くなる正負の電極を交互に配置したダウン方向分散型すだれ状電極１であり、かつ第１のすだれ状電極がダウン方向に一方向性特性をもつ電極であり、かつ上記のすだれ状電極を伝搬方向にＬ１、Ｌ２、…、ＬＭに分割し、この分割した電極を図２のように、伝搬方向に直角な方向に並列に並べた構造であり、上記第２のすだれ状電極２は、上記第１の入力すだれ状電極に向かって徐々に電極幅及び周期が長くなる正負の電極を交互に配置したアップ方向分散型すだれ状電極であり、かつ第２のすだれ状電極がアップ方向に一方向性特性であり、かつ上記のすだれ状電極を伝搬方向にＬ１、Ｌ２、…、ＬＭに分割し、この分割した電極を図２のように伝搬方向に直角な方向に、第１の電極との間で、Ｌ１、Ｌ２、…、ＬＭが各々同一伝搬軸上に有り、かつその距離を分割前の距離と同じにした構造、或いはその距離が伝搬速度を考慮して分割前と同じ位相になるようにシフトさせた構造からなるように配置した非分散型の弾性表面波機能素子、或いは上記の第１の電極、及び第２電極が電極の幅方向に重み付けされた構造の電極、或いは上記の第１の電極、及び第２電極との間で伝搬方向に距離重み付けを行った構造の電極からなる弾性表面波機能素子が実施例の１である。
【実施例２】実施例の２は、特許請求の範囲の請求項１において、Ｌ１、Ｌ２、…、ＬＭの長さを各電極の中心周波数を中心に前後を長くした構造、及びＬ１とＬＭのみを幅重み付けした構造、或いは距離重み付けした構造、及びＬ１、Ｌ２、…、ＬＭを幅重み付けした構造、或いは距離重み付けした構造、分割したＬ１、Ｌ２、…、ＬＭの一方向性分散型すだれ状電極の一方向性の反対側に分散型の反射電極を配置した構造、或いはＬ１、Ｌ２…、ＬＭの各電極の一方向性が２ｄＢ以上の一方向性をもつ構造の弾性表面波機能素子が実施例の２である。
【実施例３】実施例の３は、特性請求項の範囲の請求項１、請求項２において、図３のように、電極９上に誘電薄膜を付着させた第１の分散型すだれ状電極において、λ／４の正電極上に幅がλ／２で周期がλの誘電体薄膜８を付着させた分散型一方向性すだれ状電極、及び図４のように、λ／４の正負電極間に幅がλ／２で周期がλの誘電体１０を付着させた分散型すだれ状電極の電極からなる弾性表面波機能素子が実施例の３である。
【実施例４】実施例の４は、特許請求の範囲の請求項１、請求項２、請求項３において、電極上に誘電薄膜を付着させた第１の分散型すだれ状電極、及び電極間に誘電薄膜を付着させた第２の分散型すだれ状電極の電極膜厚及び誘電体薄膜の膜厚が中心周波数がほぼ一致するようにそれぞれの膜厚を異なる値とした構造の弾性表面波機能素子が実施例の４である。
【実施例５】実施例の５は、特許請求の範囲の請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、において、圧電性基板として、１２８°Ｙ−Ｘ  ＬｉＮｂＯ３、０°〜７０°Ｙ−Ｘ  ＬｉＮｂＯ３、Ｙ−Ｚ  ＬｉＮｂＯ３、２５°〜４５°Ｙ−Ｘ  ＬｉＮｂＯ３、Ｘ−１１２°Ｙ  ＬｉＴａＯ３、回転Ｙ−Ｘ伝搬ＫＮｂＯ３、ランガサイト、リチュウムテトラボレート、水晶、ＢＧＯ，ＢＳＯ、ＺｎＯ／基板、ＡｌＮ／基板からなる弾性表面波基板、また、グレーティング反射膜として、ＴｅＯ２薄膜及びＴｅｘＯｙ薄膜、ＳｉＯ２薄膜及びＳｉｘＯｙ薄膜、ＢＧＯ薄膜，ＢＧＳ薄膜、ＬｉＮｂＯ３薄膜、ＬｉＴａＯ３薄膜、Ｔａ２Ｏ５薄膜、ＺｎＯ薄膜、ＡｌＮ薄膜からなる構造、また電極膜としてＡｌ薄膜、Ｃｕ薄膜、ＡｌとＣｕの合金からなる金属薄膜、Ａｕ，Ａｇ、Ｍｏ，Ｗ，及びこれらの合金からなる金属薄膜構造の弾性表面波機能素子の実施例の５である。
【発明の効果】
【０００６】上記のフィルタの一例として、反射グレーティング膜として、ＴｅＯ２薄膜、単結晶基板として、１２８°Ｙ−Ｘ  ＬｉＮｂＯ３を用いた図２の構造で３分割し、Ｌ１とＬ３を距離重み付けを行った遅延時間フラットな特性のフィルタの特性を図５に示す。図の前進方向で示すように、挿入損失がほとんど０ｄＢ，帯域幅２５％の間でほとんどフラットな特性が得られている。図３、図４の構造に電極を組み合わせた構造のフィルタの周波数特性を図６に示す。従来のλ／４の電極上に誘電体膜をもつすだれ状電極と電極の間に誘電体膜を設けた構造の場合と図の前進方向で示すようにほぼ同じ結果が得られている。また、上記の分散型すだれ状電極変換器の方向性が逆方向の終端に分散型反射器を設けた構造の変換器も本特許に含まれる。また、一方向性分散型のスランテッド構造のすだれ状変換器も本特許に含まれる。また、第１の電極がアップ方向一方向性分散型電極、第２の電極がダウン方向一方向性電極である場合も本特許に含まれる。
また、周期を伝搬方向に向かって短くする、或いは長くする関数として、直線ＦＭチャープ構造、周期を直線的に変化させた構造、中心周波数の位置を中心にＳｉｎＸ、ＣｏｓＸ関数を用いて変化する方法なども本特許に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一直線上に配列されたダウン構造分散型すだれ状電極及びアップ構造分散型すだれ状電極を用いたフィルタの平面図
【図２】図１の電極をＬ１、Ｌ２、…、ＬＭに分割し横方向に並列に接続した構造の分割型すだれ状電極を用いたフィルタの平面図
【図３】λ／２の誘電体薄膜を用いた一方向性すだれ状電極の断面図
【図４】λ／２の誘電体薄膜を用いた一方向性すだれ状電極の断面図
【図５】図２の構造で分割数３のフィルタの挿入損失の周波数特性
【図６】図３と図４を組み合わせたフィルタの挿入損失の周波数特性
【符号の説明】
１−ダウン方向一方向分散型すだれ状電、２−アップ方向一方向分散型すだれ状電極、３−ダウン方向に一方向性をもつ分割分散型すだれ状電極、４−アップ方向に一方向性をもつ分割分散型すだれ電極、５−誘電体／金属膜構造の電極、６−電極、７−誘電体薄膜、８−誘電体薄膜、９−電極、１０−誘電体薄膜
【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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