(57)【要約】【課題】弾性表面波フィルタにおいて通過域に隣接して発生するスプリアスを抑制する。【解決手段】圧電材料よりなる基板１０の表面に、入力弾性表面波変換器１１と出力弾性表面波変換器１２ａ，１２ｂを直列に配置して設け、この両弾性表面波変換器の列方向の両外側に反射器１３ａ，１３ｂをそれぞれ設け、各反射器の電極本数を互いに異ならせる。各反射器の電極本数は、一方の反射器の反射係数特性が極小となる位置の周波数と、他方の反射器の反射係数特性が極大となる位置の周波数がほゞ一致するように選択するのがよい。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料よりなる基板と、その表面に弾性表面波の伝播方向に沿って直列に配置された入力弾性表面波変換器および出力弾性表面波変換器と、この両弾性表面波変換器の列方向の両外側にそれぞれ配置された反射器よりなる弾性表面波フィルタにおいて、前記各反射器は、それぞれの電極本数を互いに異ならせたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波フィルタにおいて、前記各反射器の電極本数は、一方の前記反射器の反射係数特性が極小となる位置の周波数と、他方の前記反射器の反射係数特性が極大となる位置の周波数がほゞ一致するように選択したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の弾性表面波フィルタにおいて、前記入力弾性表面波変換器は１個とし、その両側に各１個の出力弾性表面波変換器を配置し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】
本発明は弾性表面波フィルタ、特に弾性表面波の伝播方向に直列に並べた複数の弾性表面波変換器（Ｉｎｔｅｒ−Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、以下単にＩＤＴという）の両外側に反射器を設けてなる弾性表面波フィルタにおけるスプリアスを抑制するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の弾性表面波フィルタには、例えば図３に示すように、圧電材料よりなる基板１０の表面の中央に入力ＩＤＴ１１を設け、弾性表面波の伝播方向となる両側（または片側）に出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂを設け、両出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂの外側に反射器１４ａ，１４ｂを設けたものがある。この弾性表面波フィルタは、入力端子１５から入力された多数の周波数を含む電気信号のうち特定の周波数範囲（通過域Ｒ）のものを出力端子１６から出力するものである。
【０００３】
この種の弾性表面波フィルタでは、入力ＩＤＴ１１により基板１０上に生じて長手方向に伝播される弾性表面波は両側の反射器１４ａ，１４ｂにより反射されて両反射器１４ａ，１４ｂの間に定在波を生じ、通常はこの定在波の１次〜３次共振モードを使用するようにしており、各反射器１４ａ，１４ｂは左右同じものが使用されている。出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂはこの定在波を電気信号に変換して出力端子１６から出力するものであり、弾性表面波は各反射器１４ａ，１４ｂの外側に洩れることが少ないので、フィルタ損失を少なくすることができる。図４の破線で示すフィルタ特性Ｃは、入力ＩＤＴ１１の両側に出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂを設け、さらに反射器１４ａ，１４ｂを設けたこの種の弾性表面波フィルタにおける、規格化周波数（通過域Ｒの中心周波数を１として表示した周波数）に対する挿入損失の等価回路モデルを用いた理論計算による特性の一例を示し、通過域Ｒの近傍の両側（特に低域側）には、囲み楕円Ｓ１，Ｓ２に示すようにスプリアス（不要波）が発生する。図５の破線で示すフィルタ特性Ｃは、図４の通過域Ｒ付近を拡大して示したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような弾性表面波フィルタのフィルタ特性Ｃは、入力および出力ＩＤＴ１１，１２ａ，１２ｂの両外側に配置された反射器１４ａ，１４ｂの影響を受けるが、従来技術では両側の反射器１４ａ，１４ｂが互いに同一であるので、全ての周波数において両反射器１４ａ，１４ｂが互いに強め合うようにして挿入損失の値に影響を及ぼす。このためスプリアスの極大値の値および極大値と極小値の間の振幅が大きくなり、特に極大値が大きくなることは弾性表面波フィルタの性能を低下させるという問題がある。
【０００５】
本発明は、入力および出力ＩＤＴの両外側に設ける反射器の電極本数を異ならせることによりスプリアスを抑制して、弾性表面波フィルタの性能を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明による弾性表面波フィルタは、圧電材料よりなる基板と、その表面に弾性表面波の伝播方向に沿って直列に配置された入力弾性表面波変換器および出力弾性表面波変換器と、この両弾性表面波変換器の列方向の両外側にそれぞれ配置された反射器よりなる弾性表面波フィルタにおいて、各反射器は、それぞれの電極本数を互いに異ならせたことを特徴とするものである。
【０００７】
前項に記載の弾性表面波フィルタの各反射器の電極本数は、一方の反射器の反射係数特性が極小となる位置の周波数と、他方の反射器の反射係数特性が極大となる位置の周波数がほゞ一致するように選択することが好ましい。
【０００８】
前各項に記載の弾性表面波フィルタの入力弾性表面波変換器は１個とし、その両側に各１個の出力弾性表面波変換器を配置することが好ましい。
【０００９】
【発明の作用および効果】
前述のように、入力および出力弾性表面波変換器の両外側にそれぞれ配置された反射器が互いに同一である従来技術では、両反射器が互いに強め合ってスプリアスの極大値が大きくなるという問題がある。しかし本発明では、両弾性表面波変換器の列方向の両外側に配置された各反射器はそれぞれの電極本数を互いに異ならせており、これによりスプリアスが増大する周波数で両反射器が互いに強め合ってスプリアスを増大させることはなくなり、これによりフィルタ特性に生じるスプリアスの極大値は従来に比して抑制されるので、弾性表面波フィルタの性能を向上させることができる。
【００１０】
各反射器の電極本数を、一方の反射器の反射係数特性が極小となる位置の周波数と、他方の反射器の反射係数特性が極大となる位置の周波数がほゞ一致するように選択した弾性表面波フィルタによれば、一方の反射器がフィルタ特性のスプリアスを増大させる周波数では他方の反射器はスプリアスを減少させ、フィルタ特性に生じるスプリアスの極大値は一層抑制されるので、弾性表面波フィルタの性能を一層向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
先ず図１により、本発明による弾性表面波フィルタの実施の形態の構造の説明をする。この実施の形態の弾性表面波フィルタは、圧電材料よりなる基板１０の表面の中央に入力ＩＤＴ（入力弾性表面波変換器）１１を設け、その両側に出力ＩＤＴ（出力弾性表面波変換器）１２ａ，１２ｂを設け、両出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂの外側に反射器１４ａ，１４ｂを設けたものである。
【００１２】
この実施の形態の基板１０は、３６°Ｙ　タンタル酸リチウム（３６°Ｙ　ＬｉＴａＯ３）を素材とする細長い長方形の薄板である。基板１０の素材は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）や水晶などでもよい。
【００１３】
入力ＩＤＴ１１は、アルミニウムなどの金属薄膜よりなる１対の櫛歯状電極を、それぞれの電極指が互いに入り込むように組み合わせたもので、フォトリソグラフィなどにより基板１０の中央部となる上面に形成される。入力ＩＤＴ１１の一方の櫛歯状電極には入力端子１５が接続され、他方の櫛歯状電極は接地され、入力端子１５に加えられる多数の周波数を含む電気信号により基板１０上に生じる弾性表面波の伝播方向（各電極指と直交方向）が、基板１０の長手方向となるような向きに形成される。
【００１４】
弾性表面波の伝播方向となる入力ＩＤＴ１１の両側の基板１０上には、多少の隙間をおいてそれぞれ１個の出力ＩＤＴ１２ａおよび１２ｂが形成されている。この実施の形態の出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂは、電極指の数が異なる点を除き、入力ＩＤＴ１１と同一構造であり、入力ＩＤＴ１１と同様にして、また各電極指が弾性表面波の伝播方向と直交するように形成される。各出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂの一方の櫛歯状電極は互いに連結されて出力端子１６が接続され、他方の櫛歯状電極は何れも接地されている。
【００１５】
また弾性表面波の伝播方向となる出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂの両外側の基板１０上には、多少の隙間をおいてそれぞれ１個の反射器１３ａ，１３ｂが形成されている。各反射器１３ａ，１３ｂは、互いに平行に並べた複数の電極の両端を連結したものであるが、電極本数は互いに異なっており、反射器１３ｂの方が電極本数は少なくなっている。この反射器１３ａ，１３ｂは、入力ＩＤＴ１１および出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂと同様にして、各電極が弾性表面波の伝播方向と直交するように形成される。
【００１６】
入力端子１５に加えられた多数の周波数を含む電気信号は、入力ＩＤＴ１１により基板１０上に長手方向に沿って伝播する弾性表面波に変換され、両側の反射器１３ａ，１３ｂにより反射されて、主な周波数の信号に対応する弾性表面波は、両反射器１３ａ，１３ｂの間に定在波を生じる。そして出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂは、この定在波を電気信号に変換して出力端子１６から出力する。
【００１７】
次に、上述のように出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂの両外側に電極本数が互いに異なる反射器１３ａ，１３ｂを配置した本発明の実施例（図１参照）のフィルタ特性と、出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂの両外側に電極本数が同一の反射器１４ａ，１４ｂを配置した比較例（図３参照）のフィルタ特性Ｃの説明をする。
（比較例）
比較例の主なディメンションは次のとおりである。
【００１８】
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この比較例のフィルタ特性（規格化周波数に対する弾性表面波フィルタの挿入損失の特性）Ｃは、図４および図５の破線に示すとおりである。このフィルタ特性Ｃに示すように、通過域Ｒの近傍の両側（特に低域側）には、囲み楕円Ｓ１，Ｓ２に示すようにスプリアスが発生する。通過域Ｒ付近を拡大して示す図５には、規格化周波数に対する反射器１４ａ（または１４ｂ）の反射器特性（規格化周波数に対する反射器の反射係数の特性）Ｄを記入したが、フィルタ特性Ｃのスプリアス部分の最大値である通過域Ｒの両側に隣接する１番目の極大値Ｃａ　，Ｃａ′となる位置の周波数は、反射器特性Ｄの両側の１番目の極小値Ｄ１ａとなる位置の周波数とほゞ対応しており、反射器特性Ｄがスプリアスの発生、特にスプリアスの最大値に影響を与えていることを示している。
【００１９】
図６は反射器の電極本数を変えた場合の、規格化周波数に対する反射器特性の変化を示す図であり、各反射器特性Ｄ，Ｅ，Ｆは、電極本数がそれぞれ１６０本、１４０本、１２０本の場合の特性を示している。これより明らかなように、各反射器特性Ｄ，Ｅ，Ｆは、通過域Ｒの近傍の両側におけるスプリアスに影響を与える極小位置の周波数は、反射器の電極本数が減少するにつれて通過域Ｒから離れ、しかも通過域Ｒ付近の特性はほとんど変化することなく維持されていることがわかる。従って左右の各反射器の電極本数を互いに異ならせることにより、通過域Ｒ近傍の両側に発生するスプリアスの最大値に影響を与える左右の反射器の特性を相殺させ、しかも通過域Ｒの特性をそのまま維持することが期待できる。
【００２０】
具体的には図６の反射器特性Ｆの１番目の極小値Ｆ１ａとなる位置の周波数は反射器特性ＤおよびＥの１番目の極大値Ｄ１ｂおよびＥ１ｂとなる各位置の周波数とほゞ対応し、また反射器特性Ｅの１番目の極小値Ｅ１ａとなる位置の周波数は反射器特性Ｄの１番目の極大値Ｄ１ｂとなる位置の周波数とほゞ対応しているので、これらの対応する反射器を組み合わせて出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂの両外側に配置することにより、通過域Ｒ近傍の両側に発生するスプリアスの最大値を抑制し、しかも通過域Ｒの特性をそのまま維持することが期待できる。
【００２１】
上述した実施の形態によれば、出力ＩＤＴ１２ａの両外側配置された各反射器１３ａ，１３ｂはそれぞれの電極本数を互いに異ならせており、これによりスプリアスが増大する周波数で両反射器が互いに強め合ってスプリアスを増大させることはなくなる。これによりフィルタ特性に通過域に隣接して生じるスプリアスの極大値は従来に比して抑制されるので、弾性表面波フィルタの性能を向上させることができる。
【００２２】
また上述した実施の形態では、各反射器１３ａ，１３ｂの電極本数を、一方の反射器の反射係数特性が極小となる位置の周波数と、他方の反射器の反射係数特性が極大となる位置の周波数がほゞ一致するように選択しており、このようにすれば、一方の反射器がフィルタ特性のスプリアスを増大させる周波数では他方の反射器はスプリアスを減少させ、フィルタ特性に生じるスプリアスの極大値は一層抑制されるので、弾性表面波フィルタの性能を一層向上させることができる。
【００２３】
また上述した実施の形態では、入力ＩＤＴ１１は１個としてその両側に各１個の出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂを配置した弾性表面波フィルタに適用した場合につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、１個の入力ＩＤＴと１個の出力ＩＤＴを基板の上に配置したものなど、１個または複数個の入力ＩＤＴと１個または複数個の出力ＩＤＴを組み合わせた任意の弾性表面波フィルタに適用可能である。
（実施例１）
この実施例１は、出力ＩＤＴ１２ａ，１２ｂの両外側に配置する反射器１３ａ，１３ｂの電極本数を一方は１６０本とし他方は１２０本としたもので、その他のディメンションは上述した比較例と同じである。
【００２４】
この実施例１のフィルタ特性Ａは図２の実線に示すとおりであり、図２には比較のために上述した比較例のフィルタ特性Ｃを破線で記入してある。この両特性Ａ，Ｃを比較すると、囲み楕円Ｓ１，Ｓ２で示すように、通過域Ｒの近傍の両側に何れもスプリアスが見られるが、このスプリアスにおける挿入損失の極大値の値および極大値と極小値の間の振幅は、何れも本発明の実施例の方が小さい。そしてフィルタ特性の通過域に隣接して生じるスプリアスの極大値は従来に比して抑制されており、しかも通過域Ｒの挿入損失の特性は実質的に互いに同一であるので、弾性表面波フィルタの性能が向上されていることがわかる。
（実施例２）
この実施例２は、反射器１３ａ，１３ｂの電極本数を一方は１４０本とし他方は１２０本としたもので、その他のディメンションは上述した実施例１および比較例と同じである。
【００２５】
この実施例２のフィルタ特性Ｂは図２の二点鎖線に示すとおりである。このフィルタ特性Ｂを比較例のフィルタ特性Ｂと比較すると、実施例１の場合と程度の差はあるが、フィルタ特性の通過域に隣接して生じるスプリアスの極大値は従来に比して抑制されており、しかも通過域Ｒの挿入損失の特性は実質的に互いに同一であるので、弾性表面波フィルタの性能が向上されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による弾性表面波フィルタの一実施形態の構造を示す平面図である。
【図２】図１に示す実施形態の弾性表面波フィルタのフィルタ特性と、従来技術による弾性表面波フィルタのフィルタ特性を比較して示す図である。
【図３】従来技術による弾性表面波フィルタの一例を示す平面図である。
【図４】図３に示す従来技術の弾性表面波フィルタのフィルタ特性を示す図である。
【図５】図４に示すフィルタ特性の通過域付近の拡大図および反射器特性を示す図である。
【図６】反射器の電極本数を変えた場合の反射器特性の変化を示す図である。
【符号の説明】
１０…基板、１１…入力弾性表面波変換器（入力ＩＤＴ）、１２ａ，１２ｂ…出力弾性表面波変換器（出力ＩＤＴ）、１３ａ，１３ｂ…反射器
【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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