(57)【要約】【課題】縦および横２重モード型ＳＡＷフィルタにおいて、反射器がなくてもＱ値の高いエネルギー閉じ込め状態を実現した上で、従来になく小型な素子サイズを実現する。【解決手段】圧電体平板上の伝播方向ｘに弾性表面波を励振する１個の入力用すだれ状電極と、前記励振された弾性表面波を受信する１個の出力用すだれ状電極と、前記入力と出力用すだれ状電極の間にあって前記弾性表面波の振動状態を制御する１個の制御用すだれ状電極を伝播方向ｘに配置してなる弾性表面波フィルタにおいて、前記入力および出力用すだれ状電極が、３つの領域に区分されかつ、各領域の前記すだれ状電極の電極指を２％以内で異なる一定の周期長で形成してなり、伝播方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードからなる共振現象を利用して弾性表面波フィルタを構成したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体平板上の伝播方向ｘに弾性表面波を励振する１個の入力用すだれ状電極と、前記励振された弾性表面波を受信する１個の出力用すだれ状電極と、前記入力と出力用すだれ状電極の間にあって前記弾性表面波の振動状態を制御するための１個の制御用すだれ状電極を伝播方向ｘに配置してなる弾性表面波フィルタにおいて、
前記入力および出力用すだれ状電極が、各々３つの領域に区分されかつ、各領域の前記すだれ状電極の電極指を２％以内で異なる一定の周期長で形成してなり、伝播方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードからなる共振現象を利用したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
圧電体平板上の伝播方向ｘに弾性表面波を励振する１個の入力用すだれ状電極と、前記励振された弾性表面波を受信する１個の出力用すだれ状電極とを、前記伝播方向ｘに直交するＹ方向に平行配置した弾性表面波フィルタにおいて、
前記入力および出力用すだれ状電極が、各々３つの領域に区分されかつ、各領域の前記すだれ状電極の電極指を２％以内で異なる一定の周期長で形成してなり、伝播方向ｘに直交する幅方向Ｙに定在する対称および斜対称な固有振動モードからなる共振現象を利用したことを特徴とする弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記３つの領域に区分された入力用および出力用すだれ状電極各々の配列周期長について、両側に配置したすだれ状電極の配列周期長がＰＴｓ、中央に配置したすだれ状電極の配列周期長をＰＴｍとして、これら寸法間の大小を、ＰＴｓ＞ＰＴｍの関係に設定し、ＰＴｍ／ＰＴｓの比が０．９８５から０．９９５の範囲であり、前記中央に配置したすだれ状電極の対数をＭｍとし、前記各々のすだれ状電極が有する全体の電極指対数Ｍとの比であるＭｍ／Ｍが０．１から０．６の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
前記３つの領域に区分された入力用および出力用すだれ状電極各々について、間引き重み付けを行う重み関数φ（Ｘ）＝１−Ｗ（Ｘ）を与える重み関数Ｗ（Ｘ）が前記弾性表面波フィルタの固有振動変位に関する包絡線振幅関数Ｕ（Ｘ）であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項５】
前記３つの領域に区分された入力用および出力用すだれ状電極各々について、Ａを任意定数とし、横インハーモニックモードに属する横基本波モードの波数をｋ０とし、横基本波モードの変位関数をψ０（Ｙ）として、ψ０（Ｙ）＝ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）とするとともに、Ｘｃを前記入力用のすだれ状電極または前記出力用すだれ状電極におけるメサ領域のＸ軸方向中央位置とし、さらに前記ＸとＹの関係式ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）＝｜Ｘ−Ｘｃ｜を使って、前記入力用のすだれ状電極および前記出力用のすだれ状電極の交差幅を設定する関数Ｗｃ（Ｘ）がＷｃ（Ｘ）＝ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）の式で決定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項６】
前記伝播方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードについて、対称および斜対称モードが縦基本波Ｓ０モードを合成してなる共振現象を利用したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項７】
前記伝播方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードについて、対称および斜対称モードが縦一次Ａ０モードを合成してなる共振現象を利用したことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項８】
前記圧電体平板は、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３０度から４２．７５度回転したＳＴカット水晶平板であり、かつ入力および出力用すだれ状電極の電極指総対数ＭＴが１００〜１６０の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項９】
前記圧電体平板は、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３５度から４０度回転した基板において、さらに前記基板の電気軸からの面内の回転角Ψ＝±９０度方向を弾性表面波の位相伝播方位としたＳＴＷカット水晶平板であり、かつ入力および出力用すだれ状電極の電極指総対数ＭＴが３０〜６０の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波フィルタ。
【請求項１０】
前記圧電体平板は、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回りに反時計方向に回転角θ＝３１度から４２度回転し、かつ弾性表面波の伝播方向ｘを、前記電気軸（Ｘ軸）より４０度から４６度の範囲で面内回転した回転ＳＴカット水晶板であり、かつ入力および出力用すだれ状電極の電極指総対数ＭＴが２００〜３６０の範囲であることことを特徴とする請求項１または請求項２記載の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を利用して得られる共振子型の縦および横型の２重モードＳＡＷフィルタにおいて、入力用および出力用の２個のすだれ状電極と、振動モードの変位状態を制御するための第３のすだれ状電極のみからなり、反射器を持たないために著しく小型化可能なＳＡＷフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の共振子型の縦２重モードＳＡＷフィルタの構成法に関しては、２個のすだれ状電極（以下略してＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）と称す。）を有するものについては、特開昭６１−２８５８１４号公報に開示されており、また３個のＩＤＴを有するものについては特開平１−２３１４１７号公報に開示されている。また周波数ポテンシャルの概念を用いた設計を試みたものとして、横２重モード型について特願２０００−６１６１２０号公報があり、縦２重モード型について、特願平１１−５６２９９３号公報がある。ことに特願平１１−５６２９９３号公報においては、制御用ＩＤＴを設けてこの電極指の配列周期長ＰＴを変化させて振動モードの制御を行っている点が重要である。さらに特開平１０−３３５９６６号公報においては、同一すだれ状電極内の電極指の配列周期長ＰＴを階段状に変化させてエネルギー閉じ込めを実現している。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−２８５８１４号公報
【特許文献２】
特開平１−２３１４１７号公報
【特許文献３】
特願平１１−５６２９９３号公報
【特許文献４】
特願２０００−６１６１２０号公報
【特許文献５】
特開平１０−３３５９６６号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来技術（特許文献１〜４）のいずれの場合にも、ＩＤＴの両側に導体ストリップの周期的な配列によって構成される反射器が２個付加されている。前記の反射器は、ＩＤＴにおいて励起され両側に伝播する弾性表面波を中央に反射させて共振現象を呈するために不可欠なものであったが、その分だけＳＡＷフィルタの素子サイズは大きくなるという課題があった。
【０００４】
この課題をもう少し詳しく説明する。たとえば基板となる圧電体平板は、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３０度から４２．７５度回転したＳＴカット水晶平板である場合とする。さらに前記基板上にアルミニウム金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ技術によりＩＤＴおよび反射器等の電極パターンを形成してＳＡＷフィルタを形成する。ＩＤＴにおける正負電極指を１対と数えるとして、全ＩＤＴの電極指の総対数をＭ、前記１個の反射器の導体ストリップの本数をＮ本とした場合に、Ｍ＋Ｎが２００がほぼ従来の最小サイズであった。これを良く使われる微弱無線用途の３００ＭＨｚ帯のＳＡＷフィルタにつき素子全長Ｌを見積もると、２．１ｍｍとなる（すなわち、弾性表面速度Ｖｓ＝３１５０ｍ／ｓとして、Ｌ＝（Ｖｓ／３００ＭＨｚ）×２００×１０−３で与えられる）。ただし、反射器のＮは８０本で両側にある。
【０００５】
また、前述の従来技術（特許文献５）の場合は、１Ｐ型のＳＡＷ共振子について詳細に述べられてはいるが、ＳＡＷフィルタの構成方法が開示されていない。
【０００６】
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは、従来と同等の通過および抑圧特性を維持して、従来に比して著しく小型な共振子型である縦および横型の２重モードＳＡＷフィルタを実現し提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波フィルタは、圧電体平板上の伝播方向ｘに弾性表面波を励振する１個の入力用すだれ状電極と、前記励振された弾性表面波を受信する１個の出力用すだれ状電極と、前記入力と出力用すだれ状電極の間にあって前記弾性表面波の振動状態を制御するための１個の制御用すだれ状電極を伝播方向ｘに配置してなる弾性表面波フィルタにおいて、
前記入力および出力用すだれ状電極が、各々３つの領域に区分されかつ、各領域の前記すだれ状電極の電極指を２％以内で異なる一定の周期長で形成してなり、伝播方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードからなる共振現象を利用したことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、反射器が無くても共振先鋭度（Ｑ値）が従来品と遜色ない値で得られ従って挿入損失が同水準であり、反射器が無い分、従来品と比較して素子サイズが著しく小型な縦２重モードＳＡＷフィルタが実現できるという効果を有する。
【０００９】
本発明の弾性表面波フィルタは、圧電体平板上の伝播方向ｘに弾性表面波を励振する１個の入力用すだれ状電極と、前記励振された弾性表面波を受信する１個の出力用すだれ状電極とを、前記伝播方向ｘに直交するＹ方向に平行配置した弾性表面波フィルタにおいて、
前記入力および出力用すだれ状電極が、各々３つの領域に区分されかつ、各領域の前記すだれ状電極の電極指を２％以内で異なる一定の周期長で形成してなり、伝播方向ｘに直交する幅方向Ｙに定在する対称および斜対称な固有振動モードからなる共振現象を利用したことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、反射器が無くても共振先鋭度（Ｑ値）が従来品と遜色ない値で得られ従って挿入損失が同水準であり、反射器が無い分、従来品と比較して素子サイズが著しく小型な横２重モードＳＡＷフィルタが実現できるという効果を有する。
【００１１】
本発明の弾性表面波フィルタは、前記３つの領域に区分された入力用および出力用すだれ状電極各々の配列周期長について、両側に配置したすだれ状電極の配列周期長がＰＴｓ、中央に配置したすだれ状電極の配列周期長がＰＴｍとして、これら寸法間の大小を、ＰＴｓ＞ＰＴｍの関係に設定し、ＰＴｍ／ＰＴｓの比が０．９８５から０．９９５の範囲であり、前記中央に配置したすだれ状電極の対数をＭｍとし、前記各々のすだれ状電極が有する全体の電極指対数Ｍとの比であるＭｍ／Ｍが０．１から０．６の範囲であることを特徴とする。
上記構成範囲であれば、前記圧電体平板が従来の水晶ＳＴカットの場合、あるいは水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回りに反時計方向に回転し、かつ弾性表面波の伝播方向を前記電気軸（Ｘ軸）より面内回転した回転ＳＴカットの場合、さらには、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３５度から４０度回転した基板において、さらに前記基板の電気軸からの面内の回転角Ψ＝±９０度方向を弾性表面波の位相伝播方位としたＳＴＷカット等の水晶板上に形成した弾性表面波フィルタにおける２個の固有振動モードのＱ値とＲ１を最良の水準に実現できるという効果を有する。
【００１２】
本発明の弾性表面波フィルタは、前記３つの領域に区分された入力用および出力用すだれ状電極各々について、間引き重み付けを行う重み関数φ（Ｘ）＝１−Ｗ（Ｘ）を与える重み関数Ｗ（Ｘ）が前記弾性表面波フィルタの固有振動変位に関する包絡線振幅関数Ｕ（Ｘ）であることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、素子サイズを著しく減少させた弾性表面波フィルタにおいて、ＳＡＷフィルタの挿入損失を低減するに有効な、高いＱ値と適切に低いＣＩ値（等価直列抵抗Ｒ１に対応）が得られる上に、すだれ状電極の並列容量Ｃ０が、Ｃ０＝２〜４ｐＦ程度と小さく押さえることができることから、５０Ωに終端整合し易いＳＡＷフィルタが実現できるという効果を有する。
【００１４】
本発明の弾性表面波フィルタは、前記３つの領域に区分された入力用および出力用すだれ状電極各々について、Ａを任意定数とし、横インハーモニックモードに属する横基本波モードの波数をｋ０とし、横基本波モードの変位関数をψ０（Ｙ）として、ψ０（Ｙ）＝ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）とするとともに、Ｘｃを前記入力用のすだれ状電極または前記出力用すだれ状電極におけるメサ領域のＸ軸方向中央位置とし、さらに前記ＸとＹの関係式ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）＝｜Ｘ−Ｘｃ｜を使って、前記入力用のすだれ状電極および前記出力用のすだれ状電極の交差幅を設定する関数Ｗｃ（Ｘ）がＷｃ（Ｘ）＝ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）の式で決定されることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、共振子型のＳＡＷフィルタの横幅方向に定在する横高次モード群からなるスプリアスが発生しないように、横モード基本波のみを選択して励振駆動できるため、通過帯域幅内に前記スプリアスによる振幅ディップが発生しない。さらには、通過帯の低周波数帯側においてＩＤＴの放射スペクトルとして通常発生するスプリアス電力を抑圧できるために帯域外の抑圧特性が２０ｄＢ程改善できるという効果を有する。
【００１６】
本発明の弾性表面波フィルタは、前記伝播方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードについて、対称および斜対称モードが縦基本波Ｓ０モードを合成してなる共振現象を利用して弾性表面波フィルタを構成したことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、最も閉じ込め長さが小さくできる振動モードＳ０を利用しているために、素子サイズが最も小型なＳＡＷフィルタが実現できるという効果を有する。
【００１８】
本発明の弾性表面波フィルタは、前記伝播方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードについて、対称および斜対称モードが縦一次Ａ０モードを合成してなる共振現象を利用して弾性表面波フィルタを構成したことを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、通過帯域幅下側のスプリアス電力を抑圧できるために、４０ｄＢ程の帯域外抑圧特性が実現できるという効果を有する。さらにまた、上側ストップバンド周波数帯のスプリアス電力も抑圧できるという効果を有する。
【００２０】
本発明の弾性表面波フィルタは、前記圧電体平板は、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３０度から４２．７５度回転したＳＴカット水晶平板であり、かつ入力用および出力用すだれ状電極の電極指総対数ＭＴが１００〜１６０の範囲であることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、周波数温度特性が零温度係数を有して安定で狭帯域用途に向いた、水晶ＳＴカット基板を用いたＳＡＷフィルタの素子サイズを従来比にして１／２〜４／５程度に小型化できるという効果を有する。周波数が３００ＭＨｚであれば、弾性表面波の速度を３１５０（ｍ／ｓ）として素子サイズは長さ１．０５ｍｍ〜１．６８ｍｍとなる。
【００２２】
本発明の弾性表面波フィルタは、前記圧電体平板は、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３５度から４０度回転した基板において、さらに前記基板の電気軸からの面内の回転角Ψ＝±９０度方向を弾性表面波の位相伝播方位としたＳＴＷカット水晶平板であり、かつ入力および出力用すだれ状電極の電極指総対数ＭＴが３０〜６０の範囲であることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、表面付近にエネルギー集中したＳＨ波を利用するため反射係数がＳＴカットの約３倍大きな水晶ＳＴＷカット基板を用いたＳＡＷフィルタの素子サイズを、従来比にして１／２〜４／５に小型化できるという効果を有する。周波数が３００ＭＨｚであれば、弾性表面波の速度が５０００（ｍ／ｓ）であるので、素子サイズは長さ０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとなる。
【００２４】
本発明の弾性表面波フィルタは、前記圧電体平板は、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回りに反時計方向に回転角θ＝３１度から４２度回転し、かつ弾性表面波の伝播方向ｘを、前記電気軸（Ｘ軸）より４０度から４６度の範囲で面内回転した回転ＳＴカット水晶平板であり、かつ入力および出力用すだれ状電極の電極指総対数ＭＴが２００〜３６０の範囲であることことを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、周波数温度特性変化量が従来の水晶ＳＴカットの約半分となって高精度が実現できる面内回転ＳＴカットを用いたＳＡＷフィルタにおいて、素子サイズを従来比にして１／２〜４／５に小型化できるという効果を有する。周波数が３００ＭＨｚであれば、弾性表面波の速度が３２６０（ｍ／ｓ）として素子サイズは長さ２．１７ｍｍ〜３．９１ｍｍとなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明に係わる弾性表面波装置の第１の実施例である縦２重モードＳＡＷフィルタの平面図である。その構成を説明すると、図中の１００は圧電体平板、破線の枠内１０１は入力用すだれ状電極（ＩＤＴ１）、破線の枠内１０２は出力用すだれ状電極（ＩＤＴ２）、破線の枠内１０３は制御用すだれ状電極（ＩＤＴ３）、１０４はクロスバスバー導体の幅寸法（ＣＢＢＷ）、１０５は本発明の弾性表面波装置を駆動する外付けの信号源、１０６は本発明の弾性表面波装置の終端インピーダンスとなる外付けの抵抗素子、階段状の関数で示した１０７は電極周期長関数Ｐ（Ｘ）、１０８は前記Ｐ（Ｘ）軸、１０９は素子の長手方向であり、弾性表面波の位相伝播方向であるＸ軸、１１０は入力用すだれ状電極内のメサ領域１の区間、１１１は出力用すだれ状電極内のメサ領域２の区間、１１２と１１３は正負の電極指からなる１対の電極指である。さらに１１４と１１５は入力用すだれ状電極の正負バスバー電極のパッドであり１０５の信号源にワイヤーボンディング、ギャグボンディング等の接続手段にて接続される。１１６と１１７は出力用すだれ状電極の正負バスバー電極のパッドであり、これから１０６の終端負荷抵抗に前記手段にて接続する。また、図中の入力ＩＤＴ１内の記号ＰＴ１ｍは、メサ領域１の区間の電極周期長寸法であり、ＰＴ１ｓは入力ＩＤＴ１内のメサ領域１以外の両側区間の電極周期長寸法である。出力ＩＤＴ２内の記号ＰＴ２ｍは、メサ領域２の区間の電極周期長寸法であり、ＰＴ２ｓは出力ＩＤＴ２内のメサ領域２以外の両側区間の電極周期長寸法である。さらにＰＴ３ｃは制御用すだれ状電極１０３内のすだれ状電極の電極周期長である。これらの電極周期長寸法は前述の階段関数１０７で指定されることはすでに述べた。前記電極周期長Ｐはすだれ状電極の導体幅Ｌと導体の存在しない区間Ｓの和として定義される（Ｐ＝Ｌ＋Ｓ）。さらに説明すると、前記圧電体平板は、たとえば水晶からなる圧電結晶から特定の切断方位と厚みで切り出してその表面を鏡面研磨したものであり、一例としてＳＴカットの場合は、水晶Ｙ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３０度から４２．７５度回転したものであり、また水晶ＳＴＷカットの場合はＹ板を電気軸（Ｘ軸）回り反時計方向にθ＝３５度から４０度回転した基板において、さらに前記基板の電気軸からの面内の回転角Ψ＝±９０度方向を弾性表面波の位相伝播方位としたものであり、面内回転ＳＴカットの場合はＹ板を電気軸（Ｘ軸）回りに反時計方向に回転角θ＝３１度から４２度回転し、かつ弾性表面波の伝播方向ｘを、前記電気軸（Ｘ軸）より４０度から４６度の範囲で面内回転したものである。さらに圧電体平板が水晶以外の圧電結晶であるＬｉＴａＯ３とかの材料でも良く、さらにはＳｉ基板上にＡｌＮ、ＺｎＯ等の圧電薄膜を形成した基板であってもよい。また前記入出力用すだれ状電極、制御用すだれ状電極の電極パターン等は、アルミニウム等の金属導体を蒸着あるいはスパッタ等の手段により適当な厚みで薄膜形成した後、フォトリソグラフイ技術手段により、例えば金属アルミニウムからなる多数の平行導体の電極指を周期的に配置しパターン形成してできる。
【００２７】
前述のとおり、前記入力および出力用すだれ状電極は、各々３つの領域に区分されかつ、各領域の前記すだれ状電極の電極指を２％以内で異なる一定の周期長、ＰＴ１ｓ、ＰＴ１ｍ、ＰＴ１ｓあるいはＰＴ２ｓ、ＰＴ２ｍ、ＰＴ２ｓの寸法に形成してなり、伝播方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードからなる共振現象を利用して縦２重モード型の弾性表面波フィルタを構成している。また制御用すだれ状電極１０３（ＩＤＴ３）は、電極周期長ＰＴ３ｃ寸法を変えて、文字通りに前記対称および斜対称の振動モードの制御を行うためのものである。また、１０４のクロスバスバー導体は非エネルギー閉じ込め型の振動モードを除去するためのもので有ることを付け加える（特許文献３参照のこと）。
【００２８】
（実施例２）
図２は、本発明に係わる弾性表面波装置の第２の実施例である横２重モードＳＡＷフィルタの平面図である。その構成を説明すると、図中の２００は圧電体平板、破線の枠内２０１は入力用すだれ状電極（ＩＤＴ１）、破線の枠内２０２は出力用すだれ状電極（ＩＤＴ２）、２０３は本発明の弾性表面波装置を駆動する外付けの信号源、２０４は本発明の弾性表面波装置の終端インピーダンスとなる外付けの抵抗素子、２０５は入力用すだれ状電極内のメサ領域１の区間、２０６は出力用すだれ状電極内のメサ領域２の区間、２０７は電極周期長関数の寸法値を示すＰ（Ｘ）軸、２０８は素子の長手方向であり弾性表面波の位相伝播方向であるＸ軸、さらに階段状の関数で示した２０９は電極周期長関数Ｐ（Ｘ）、２１０は負極の電極指、２１１は正極の電極指である。さらに２１２は負極側のバスバー電極、２１３は正極側のバスバー電極である。前記バスバー電極の各パッドと２０３の信号源あるいは２０４の終端負荷抵抗間は、ワイヤーボンディング、ギャグボンディング等の接続手段にて接続されている。また、図中の入力ＩＤＴ１内の記号ＰＴ１ｍは、メサ領域１の区間の電極周期長寸法であり、ＰＴ１ｓは入力ＩＤＴ１内のメサ領域１以外の両側区間の電極周期長寸法である。出力ＩＤＴ２内の記号ＰＴ２ｍは、メサ領域２の区間の電極周期長寸法であり、ＰＴ２ｓは出力ＩＤＴ２内のメサ領域２以外の両側区間の電極周期長寸法である。これらの電極周期長寸法は前述の階段関数２０９で指定されることはすでに述べた。前記電極周期長Ｐ（Ｘ）はすだれ状電極の導体幅Ｌと導体の存在しない区間Ｓの和として定義される（Ｐ（Ｘ）＝Ｌ＋Ｓ）。前記圧電体平板および電極パターンの形成方法は、前述の図１の説明と同一である。
【００２９】
前述のとおり、前記入力および出力用すだれ状電極は、各々３つの領域に区分されかつ、各領域の前記すだれ状電極の電極指を２％以内で異なる一定の周期長、ＰＴ１ｓ、ＰＴ１ｍ、ＰＴ１ｓあるいはＰＴ２ｓ、ＰＴ２ｍ、ＰＴ２ｓの寸法に形成してなり、伝播方向ｘに直交するＹ軸方向に定在する対称および斜対称な固有振動モードからなる共振現象を利用して横２重モード型の弾性表面波フィルタを構成している。
つぎに予定するＩＤＴについての各種重み付けに関する説明に入る前に、前述の図１と図２の基本動作に関する説明を、図３による振動変位図と図１２による動作原理図、図１３と図１４による共振子の特性図により行い、さらに本発明の図１と図２のＳＡＷフィルタの特性を図７（従来品）と図８（本発明品）を比較して行うことにする。
【００３０】
まず最初に、図３において本発明になる図１と図２の弾性表面波装置が有する振動変位の図を示す。図中の上段３００は対称モードであり、下段は斜対称モード３０１である。縦軸Ｕ（Ｘ）は振動変位の包絡線振幅であり、横軸がＸ軸の場合は、図１の縦２重モード型の場合における弾性表面波の位相伝播方向であり、横軸がＹ軸の場合は、図２の横２重モード型の場合における素子幅方向である。いずれの場合においても曲線３００で示される対称モードは両端において振幅がほぼ零に減衰し、メサ領域１およびメサ領域２の中央付近において同符号の最大の振幅を有し、素子の中心位置において最小値を取っている。３０１の斜対称モードにおいては、両端において振幅がほぼ零に減衰し、メサ領域１およびメサ領域２の中央付近において正負極性の最大の振幅を有し、素子の中心位置において零値を取っている。
【００３１】
つぎに、図３のような振動変位Ｕ（Ｘ）がいかにして発生するかについては、縦２重モード型の場合について図１２に示したストップバンド理論を用いて概念的に説明できる。図１２中の１２００は圧電体平板、１２０１は入力用ＩＤＴ１、１２０２は出力用ＩＤＴ２、１２０３は入力用ＩＤＴ１のメサ領域１の区間、１２０４は入力用ＩＤＴ１のメサ領域１以外の区間、１２０５は出力用ＩＤＴ２のメサ領域２の区間、１２０６は出力用ＩＤＴ２のメサ領域２以外の区間、さらに１２１７は制御用ＩＤＴ３の領域である。前述の区間に対応して、各領域が有する分散特性１２０９、１２１０等の状態と振動変位の包絡線振幅Ｕ（Ｘ）を曲線１２１３で示した。１２０８は周波数軸であるので、周波数ポテンシャルＦＰＴＮ（Ｘ）軸として表記することができる。この周波数ポテンシャルＦＰＴＮ（Ｘ）は、前記電極周期長寸法Ｐ（Ｘ）と弾性表面波速度Ｖｓを用いて、ＦＰＴＮ（Ｘ）＝Ｖｓ／｛２Ｐ（Ｘ）｝によって関係つけることができる。各領域における前記周波数ポテンシャルの設定値の差は、おおむね数％以内に設定される。各々のＩＤＴ１、ＩＤＴ２は弾性表面波の放射機能と反射機能を同時に有するが、たとえば主体となるメサ領域１（１２０３）において発生した弾性表面波の動作周波数は下側伝播帯にある丸印１２１１を有するが、これは太い矢印の両側方向に伝播する。これら伝播した弾性表面波は領域１２０４のストップバンド帯１２０９の周波数帯に該当しており、反射して再度メサ領域１（１２０３）の中央に集中してＵ（Ｘ）に振幅の最大値を発生する。また、制御用ＩＤＴ３領域に達した弾性表面波は上側の伝播帯の周波数に該当するために、そのまま通過して出力用ＩＤＴ２領域に達して後、領域１２０６のストップバンド帯において同様に反射して、メサ領域２（１２０５）の中央に集中して出力側のＵ（Ｘ）に振幅の最大値を発生する。以上の動作原理により本発明においては、反射器がなくても振動のエネルギーが素子領域内に閉じ込められてＱ値の高い共振現象を得ることができる。
【００３２】
つぎに、本発明になるＳＡＷフィルタの伝送特性について説明する前に、前記入力用ＩＤＴ１および出力用ＩＤＴ２の領域に定在する固有振動モードの特性につき説明する。前述の図３の実施例においては前記固有振動モードは縦および横の基本波Ｓ０モードと呼ばれるものであり、これが前記ＩＤＴ１とＩＤＴ２の領域に中央対称に定在したものが対称モードであり、極性反転して定在したものが斜対称モードである。前記Ｓ０モードのみに関して、共振の等価直列抵抗Ｒ１（単位Ω）とＩＤＴの電極指対数Ｍの特性について図１３と図１４に示す。図１３はメサ領域の電極指対数ＭｍとＩＤＴの対数Ｍの比であるＥＴＡ＝Ｍｍ／ＭをパラメータとしてＥＴＡが０．１（曲線１３０１）、０．２（曲線１３０２）、０．３（曲線１３０３）、０．５（曲線１３０５）について、前記Ｒ１とＭの関係を示したものである。見ての通り対数Ｍが増加するに従いＲ１の値は減少することがわかる。図１４は対数Ｍが１６０（曲線１４０１）と２００（曲線１４０２）の場合において、前記ＥＴＡを横軸にＲ１を描いたもので、ＥＴＡが０．１から０．６の範囲において平坦なＲ１が実現できることがわかる。ただしここで、ＰＴＮＧ＝ＰＴｍ／ＰＴｓの比であり０．９８５０から０．９９５の範囲に設定した。
【００３３】
つぎに、本発明によって得られるＳＡＷフィルタの伝送特性につき図７と図８を用いて説明する。図７は典型的な従来の反射器を有した縦２重モードＳＡＷフィルタの伝送特性（ＳＢ（ｄＢ）＝２０ｌｏｇ１０（Ｓ２１））である。図の横軸は素子の公称周波数ｆ０で規格化した周波数変化率ｄｆ／ｆ（ｐｐｍ）であり、縦軸は前記の挿入損失ＳＢ（ｄＢ）である。曲線７００が伝送特性、破線の円で囲まれた７０１と７０２、７０３は、各々反射器が有ることによって強調された縦高次モードＳ１、Ａ１、Ａ２である。殊に７０１は振幅が大きくスプリアスとして課題であった。図８は本発明の図１が示す縦２重モードＳＡＷフィルタの伝送特性ＳＢ（ｄＢ）である（図７と同様な特性）。同図の上から（ａ）図は素子が有するＩＤＴ１（Ｍ１対）＋ＩＤＴ２（Ｍ２対）＋ＩＤＴ３（Ｍ３対）が有する総電極指対数ＭＴ＝Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＝２００対の場合（曲線８００）であり、（ｂ）図は前記のＭＴが１６０の場合（曲線８０１）であり、（ｃ）図は前記のＭＴが１００の場合（曲線８０４）である。図の特性から見る限りにおいて、前記ＭＴは従来水準の２００（＝Ｍ＋Ｎ相当）から１６０に減少させても良好な伝送特性が得られることがわかる。さらに工夫すれば、ＭＴが１００程度でもＳＡＷフィルタが実現できる余地がある（図（ｃ））。ちなみに破線の枠８０２と８０３内に示した部分はスプリアスである。この抑圧対策は後述する。
【００３４】
以上で本発明の基本的な説明を終了し、つぎに、さらに特性改善のための本発明構成につき説明する。この要旨は入力用ＩＤＴ１と出力用ＩＤＴ２の重み付け手段に関するものである。
【００３５】
（実施例３）
まず、図４は出力用ＩＤＴ２についての間引き重み付けの状態を示すものである。入力用ＩＤＴ１はこれをＸ＝０の縦軸で対称に折り返した状態をとる。
【００３６】
前記の間引き重み付け法とは、正負からなる電極指対をＩＤＴの給電導体（バスバー電極）から切り離した浮き状態の電極を形成して所望の特性を得る方法で、この浮き電極は弾性表面波定在振動の駆動および検出には寄与しない。これらの“浮き電極対”は特定の密度分布に従って多数配置されており、この分布密度を重み付け関数φ＝１−Ｗ（Ｘ）で表すことにする。前記の関数Ｗ（Ｘ）（図４の４０１）の形状はおおむねつぎのとおりである。
【００３７】
弾性表面波の位相伝播方向Ｘに関して、前記メサ領域２のすだれ状電極（ＩＤＴ２）の中央位置ＸｃにおいてＷ（Ｘ）＝１であり、位置Ｘｃから正負両端方向に遠ざかるに従い、Ｗ（Ｘ）は対称かつ単調に減少して３つに区分したＩＤＴ２の全領域をカバーしている。このような手段によってＩＤＴ２の励振強度（図の４００）に重み付けする方法は、一般的には“間引き重み付け法”と呼ばれている。
【００３８】
本発明にあっては、前記の重み関数Ｗ（Ｘ）として、図３に見られる振動変位についての包絡線振幅関数Ｕ（Ｘ）を最大振幅を１に規格化して、Ｗ（Ｘ）として使用するものである。前記Ｕ（Ｘ）は、前述の浮き電極対が存在しない場合における図１の素子の固有振動変位解である。このような手段を用いることにより、等価直列抵抗Ｒ１を同水準に維持したまま、ＩＤＴ１およびＩＤＴ２の並列容量Ｃ０を小さくでき、通常Ｃ０が大きいために容量性の低インピーダンス傾向となるＳＡＷフィルタのインピーダンスを高めに改善して、５０Ω整合が容易となる。
【００３９】
具体例として図１５において、本発明の間引き重み付けを行った場合と行わない場合の前記並列容量Ｃ０の変化を示した。図中、１５００が本発明の間引き重み付けを行った場合のＣ０変化であり、破線１５０１が行わない場合である。みてのとおり、例えばＭ＝１３５の場合において、３．６２ｐＦが２．４３ｐＦと大幅（６７％）にＣ０が減少していることがわかる。一方、等価直列抵抗Ｒ１の変化については、例えばＭ＝２００においては従来はＲ１＝１５Ωであるものが、本発明では１５．４Ωと大差ない水準の特性が得られている。
【００４０】
しかしながらスプリアスの抑圧に関しては、図９に示す通り通過帯の特性（９００）およびスプリアス（９０１）は間引き重み付け無しの図８の（ｂ）図と大差のない大きさであり、効果が認められない。
【００４１】
（実施例４）
そこで前記のスプリアスを抑圧するためにつぎに行った重み付け方法は、図５に示すような重み付け関数Ｗ（Ｘ）（曲線５００と５０１）を用いた交差幅重み付け法である。図５は総電極指対数ＭＴが１６０対の場合についての入力用ＩＤＴ１に対する重み付け関数５００と、出力用ＩＤＴ２に対する重み付け関数５０１を示すものである。ここで用いた前記交差幅重み付け法は、既に知られた横高次モード抑圧のための重み付け法でもある（
【特許文献３】特願平１１−５６２９９３号公報の頁２９−３０参照のこと）。ここに前記手法を要約して説明すると、前記ＩＤＴ１（入力用のすだれ状電極）およびＩＤＴ２（出力用のすだれ状電極）の交差幅を設定する関数Ｗｃ（Ｘ）（図５の５００と５０１）が、Ａを任意定数、横インハーモニックモードに属する横基本波モードの波数をｋ０とし、横基本波モードの変位関数をψ０（Ｙ）として、ψ０（Ｙ）＝ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）とするとともに、Ｘｃを前記入力用のすだれ状電極または前記出力用すだれ状電極におけるメサ領域のＸ軸方向中央位置とし、さらに前記ＸとＹの関係式ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）＝｜Ｘ−Ｘｃ｜を使って、前記入力用のすだれ状電極および前記出力用のすだれ状電極の交差幅を設定する関数Ｗｃ（Ｘ）がＷｃ（Ｘ）＝ＡｒｃＣＯＳ（ｋ０Ｙ）の式で決定される。ただし、Ａｒｃは逆関数のことである。図５のＷ（Ｘ）は前記Ｗｃ（Ｘ）に等しい。図５の交差幅重み付けを行った本発明の縦２重モードＳＡＷフィルタの伝送特性は図１０のように、通過帯域特性１０００は重み付け無しの場合と変わらずに、スプリアス（破線１００１の円内）のみが従来の２５ｄＢから３７ｄＢに改善できている（図８の（ｂ）図と比較のこと）。
【００４２】
（実施例５）
さらに他の重み付け法の実施例として、前述の実施例４による交差幅重み付けを行った上に、さらに利用する固有振動モードとして縦高次のＡ０モードを選択して駆動励振する方法を図６を用いて説明する。前記Ａ０モードは入力用ＩＤＴ１の領域あるいは出力用ＩＤＴ２の領域下において、メサ領域１あるいはメサ領域２のほぼ中央において包絡線振幅Ｕ（Ｘ）の極性が正負反転していることから、交差幅重み付け関数Ｗ（Ｘ）においても、極性を反転させてモード選択すればよいことがわかった。図６の上図の曲線６００、６０１、６０２全体により前記Ａ０モードから合成される斜対称モード６０５と対称モード６０６（破線）を選択的に駆動できることになる。
【００４３】
以上の構成による本発明の縦２重モードＳＡＷフィルタの伝送特性は図１１の曲線１１００のようになった。破線円内１１０１は縦基本波Ｓ０モードが形成する特性であるが十分振幅が小さく抑圧されている。また１１０２は上側のストップバンド周波数が作るスペクトルであるが、縦基本波Ｓ０モードの場合（図８の（ｂ）図の２０ｄＢの場合）と比較して、３０ｄＢ程度に十分抑圧できている。また、１１００の通過帯の下側スペクトル（−３００００〜−４００００ｐｐｍ範囲）も十分抑圧できている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波装置の１実施例を示す縦２重モードＳＡＷフィルタの平面図。
【図２】本発明の弾性表面波装置の他の実施例を示す横２重モードＳＡＷフィルタの平面図。
【図３】本発明の図１および図２が示す振動変位図。
【図４】本発明の間引き重み付け状態を示す図。
【図５】本発明の交差幅重み付け状態を示す図。
【図６】本発明の縦Ａ０モード選択のための交差幅重み付けを示す図。
【図７】従来の縦２重モードＳＡＷフィルタが有する伝送特性図（反射器付き）。
【図８】本発明の図１が有する伝送特性図。
【図９】本発明の図４が有する伝送特性図。
【図１０】本発明の図５が有する伝送特性図。
【図１１】本発明の図６が有する伝送特性図。
【図１２】本発明の図１あるいは図２の動作原理を示す説明図。
【図１３】本発明の図１あるいは図２が有する特性図。
【図１４】本発明の図１あるいは図２が有する他の特性図。
【図１５】本発明の図４が有する特性図。
【符号の説明】
１００  圧電体平板
１０１  入力ＩＤＴ１
１０２  出力ＩＤＴ２
１０３  制御ＩＤＴ３
１１０  メサ領域１
１１２  メサ領域２
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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