(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向二端面におけるＳＨ波の反射を利用した縦結合共振子型弾性表面波フィルタであって、
対向し合う第１，第２の端面を有する圧電基板と、
前記圧電基板上において第１の端面から第２の端面に向かう方向に沿って距離を隔てて独立に設けられており、かつシングル電極からなる複数のＩＤＴとを備え、
前記複数のＩＤＴの電極指の対数の合計をＮとした時に、第１，第２の端面間の距離が、Ｄ＋（Ｎ−０．０１×２）×λ0〜Ｄ＋（Ｎ（（１／５）×Ｄ／λ0−０．１９）×２）×λ0 ［但し、Ｎは正の整数、Ｄは隣り合うＩＤＴ間の電極指中心間距離であり、Ｄ＝ｄ＋Ｎ×λ0／２あり、ｄ＜λ0／２、Ｎは正の整数である］の範囲にある、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
【請求項２】
前記複数のＩＤＴからなる少なくとも１段の縦結合共振子型フィルタ部が構成されており、１段における複数のＩＤＴの電極指の対数の合計が２０〜１００対の間にある、請求項１に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
【請求項３】
前記圧電基板材料の比誘電率εrが４以上である、請求項１または２に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ。
【請求項４】
前記圧電基板を構成する圧電基板材料の電気機械結合係数が０．１〜０．５の範囲にある請求項１〜３のいずれかに記載の縦結合共振子型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、少なくとも１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタに関し、より詳細には、対向二端面間におけるＳＨ波の反射を利用した縦結合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、ＢＧＳ波や、ラブ波などのＳＨ波の対向二端面間における反射を利用した端面反射型弾性表面波装置が種々提案されている。特開平１１−１５０４４２号や特開平９−６９７５１号公報には、端面反射型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタが開示されている。ここでは、間挿し合う電極指が一本の電極指により構成されている、シングル電極型の複数のインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）が設けられている。
【０００３】
他方、特願平１１−６０４２３号公報では、端面反射型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおけるＩＤＴ間の距離、すなわち隣り合うＩＤＴ間の電極指中心間距離や交叉幅を制御することにより特性が変化する旨が示されている。
【０００４】
また、間挿し合う電極指が、同電位に接続される２本の電極からなる、スプリット電極型のＩＤＴを用いた端面反射型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタが、特願平１１−１２１０３５号公報、及び特願平１２−５１７９５号公報などに示されている。ここでは、ＳＨ波を反射させる端面をダイシングにより切り出す際のダイシング位置により、特性が変化する旨が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来、スプリット電極からなるＩＤＴを用いた端面反射型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタでは、反射端面の位置を制御することにより、特性が変化することが知られていた。従って、端面を最適な位置に形成する必要があることが求められていた。しかしながら、スプリット電極からなるＩＤＴでは、シングル電極を用いたＩＤＴに比べて、電気機械結合係数ｋが小さく、従って損失が大きいという問題があった。
【０００６】
また、シングル電極型のＩＤＴを用いた縦結合共振子型弾性表面波フィルタと、スプリット電極型のＩＤＴを用いた縦結合共振子型弾性表面波フィルタとでは、端面の最適位置は異なる。従って、特願平１１−１２１０３５号公報や特願平１２−５１７９５号公報に記載の端面位置を、ただちにシングル電極型ＩＤＴを用いた縦結合共振子型弾性表面波フィルタには適用することはできない。
【０００７】
他方、シングル電極型ＩＤＴを用いた縦結合共振子型弾性表面波フィルタでは、スプリット電極型ＩＤＴを用いた弾性表面波フィルタに比べ、電気機械結合係数ｋが大きいため、損失を低減することができるという利点を有する。しかしながら、シングル電極型ＩＤＴを用いた縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいては、帯域外スプリアスの影響が大きく、良好なフィルタ特性を必ずしも得ることはできなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、シングル電極型ＩＤＴを用いた端面反射型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおいて、反射端面の位置を制御し、それによって帯域外スプリアスを効果的に抑圧することができ、良好なフィルタ特性を得ることを可能とする構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、対向二端面におけるＳＨ波の反射を利用した縦結合共振子型弾性表面波フィルタであって、対向し合う第１，第２の端面を有する圧電基板と、前記圧電基板上において第１の端面から第２の端面に向かう方向に沿って距離を隔てて独立に設けられており、かつシングル電極からなる複数のＩＤＴとを備え、前記複数のＩＤＴの電極指の対数の合計をＮとした時に、第１，第２の端面間の距離が、Ｄ＋（Ｎ−０．０１×２）×λ0〜Ｄ＋（Ｎ（（１／５）×Ｄ／λ0−０．１９）×２）×λ0 ［但し、Ｎは正の整数、Ｄは隣り合うＩＤＴ間の電極指中心間距離であり、Ｄ＝ｄ＋Ｎ×λ0／２あり、ｄ＜λ0／２、Ｎは正の整数である］の範囲にある。
【００１３】
本発明（第１，第２の発明）の特定の局面では、前記複数のＩＤＴからなる少なくとも１段の縦結合共振子型フィルタ部が構成されており、１段における複数のＩＤＴの電極指の対数の合計が２０〜１００対の間の数とされている。
【００１４】
上記圧電基板が比誘電率εrが４以上の圧電基板材料により構成することが好ましい。
本発明の別の特定の局面では、圧電基板を構成する圧電基板材料の電気機械結合係数は０．１〜０．５の範囲にあり、広帯域のフィルタ特性を得ることができ、かつ低損失化を果たすことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタの外観を模式的に示す斜視図である。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１は、ＳＨ波を用いた端面反射型の表面波フィルタである。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１は、矩形板状の圧電基板２を有する。圧電基板２を構成する材料は、特に限定されるわけではないが、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3または水晶などの圧電単結晶、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックスを用いることができる。圧電セラミックスからなる場合には、圧電基板２は、図示の矢印Ｐ方向に分極処理される。すなわち、後述のＩＤＴの電極指が延びる方向に分極軸が揃うように分極処理される。
【００１７】
圧電基板２を構成する材料としては、好ましくは、比誘電率εrが４以上の圧電材料が用いることができる。また、圧電基板２を構成する圧電材料の電気機械結合係数は、０．１〜０．５の範囲が好ましく、この場合には、電気機械結合係数ｋが十分に大きいため、低損失化及び広い帯域幅を実現することができる。
【００１８】
本実施例では、上記圧電基板２は、３６度回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3により構成されている。
圧電基板２は、対向し合う第１，第２の端面２ａ，２ｂを有する。端面２ａ，２ｂは、ＳＨ波を反射させる反射端面を構成している。
【００１９】
圧電基板２の上面には、第１，第２のＩＤＴ３，４が形成されている。ＩＤＴ３，４は、本実施例ではＡｌからなるが、Ａｌ以外の他の金属もしくは合金により構成されていてもよい。
【００２０】
ＩＤＴ３，４は、いずれも、シングル電極型のＩＤＴである。シングル電極型のＩＤＴとは、間挿し合う電極指３ａ，４ａが、一本の電極指すなわちシングル電極により構成されている、ＩＤＴである。
【００２１】
本願発明者は、本実施例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１を構成するに先立ち、まず、０．９ｍｍ×１．７ｍｍ×厚さ０．３５ｍｍの圧電基板２上に、電極指の対数がそれぞれ２０対であるＩＤＴ３，４を形成し、各ＩＤＴ３，４の交叉幅を１９．５λとした縦結合共振子型弾性表面波フィルタを参考例として試作した。なお、λは表面波の波長を示す。ここで、図３に示すように、ＩＤＴ３，４間の距離Ｄ、すなわちＩＤＴ３，４の隣り合う電極指中心間距離は、従来例に従って、λ0／２とした。また、端面２ａ，２ｂの位置は、ＩＤＴ３，４の電極指の周期が最もλ0に近い部分の電極指３ｂ，４ｂの中心から、第１，第２の端面２ａ，２ｂ方向へ、Ｍ×λ0／２の位置とした。なお、Ｍは正の整数であり、λ0はＩＤＴの平均的な波長を示すものとする。
【００２２】
このようにして得られた参考例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの周波数特性を図２に示す。
図２から明らかなように、参考例の縦結合共振子型弾性表面波フィルタでは、通過帯域外にスプリアスＳＰ−１，ＳＰ−２，ＳＰ＋１，ＳＰ＋２が大きく現れることがわかる。
【００２３】
本願発明者は、これらの帯域外スプリアスＳＰ−１，ＳＰ−２，ＳＰ＋１，ＳＰ＋２と、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１における端面２ａ，２ｂとの位置の関係を調べた。図４〜図１０は、それぞれ、上記参考例と同様にして構成された縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１において、ＩＤＴ３，４間の距離Ｄを種々異ならせた場合のスプリアスの変化を示す図である。
【００２４】
すなわち、上記ＩＤＴ３，４間の距離Ｄを０．４５λ0〜０．７５λ0の範囲で変化させ、かつさらに端面２ａ，２ｂの位置を種々変化させ、スプリアスＳＰ−１，ＳＰ−２，ＳＰ＋１，ＳＰ＋２と、端面位置との関係を調べた。結果を図４〜図１０に示す。図４では、ＩＤＴ間の距離に対応するＤが０．４５λ0の場合の帯域外スプリアスの減衰量が示されている。ここで、縦軸は、スプリアスの減衰量を示し、横軸は端面２ａ，２ｂの位置（×λ0）を示す。なお、端面の位置は、第１，第２のＩＤＴ３，４における電極指の周期が最もλ0に近い部分の電極指３ｂ，４ｂの中心を基準とし、該中心から端面２ａ，２ｂまでの距離で表した。
【００２５】
図４から明らかなように、Ｄ＝０．４５λ0の場合には、端面の位置が−０．０７λ0〜−０．０２λ0の範囲にある場合に、帯域外スプリアスＳＰ−１，ＳＰ−２，ＳＰ＋１，ＳＰ＋２の減衰量が全て−２８ｄＢ以下となり、これらの帯域外スプリアスが効果的に抑圧されていることがわかる。すなわち、図４から明らかなように、Ｄ＝０．４５λ0とした時に、第１，第２の端面２ａ，２ｂの位置を、−０．０７λ0〜−０．０２λ0とすることにより、帯域外スプリアスを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００２６】
同様に、図５〜図１０から明らかなように、Ｄが０．５λ0〜０．７５λ0の範囲で変化された場合には、下記の表１に示す端面位置の時に、それぞれ、帯域外スプリアスが効果的に抑圧されることがわかる。
【００２７】
【表１】
0003952732.tif 000002
【００２８】
上記のように、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１では、ＩＤＴ３，４間の距離と、端面２ａ，２ｂの位置を制御することにより、帯域外スプリアスを効果的に抑圧することができ、良好なフィルタ特性を得ることができる。
【００２９】
本願発明者は、さらに、ＩＤＴ３，４の電極指の対数を変化させ、対数の変化により、上記ＩＤＴ間の距離及び端面位置とスプリアスを抑圧し得る効果との関係を調べた。結果を図１１〜図１３に示す。図１１〜図１３は、それぞれ、ＩＤＴ３，４の電極指の対数を、１０対対１０対、１２対対１２対及び４０対対４０対とした場合の結果を示す。図１１〜図１３のいずれにおいても、ＩＤＴ間の距離を表すＤは０．５λ0とした。
【００３０】
図１１から明らかなように、電極指の対数が１０対対１０対の場合には、端面の位置を−０．０２５λ0〜＋０．０２５λ0とすれば、スプリアスＳＰ−１，ＳＰ−２，ＳＰ＋１，ＳＰ＋２をいずれも−２５ｄＢ以下に抑圧し得ることがわかる。同様に図１２から明らかのように、電極指の対数が１２対対１２対の場合には、端面の位置を−０．０７５λ0〜＋０．０８０λ0の範囲とすれば、全ての帯域外スプリアスの減衰量を−２０ｄＢ以下とし得ることがわかる。
【００３１】
さらに、図１３から明らかなように、４０対対４０対の場合には、端面位置が−０．０５λ0〜−０．０７５λ0の場合に、全ての帯域外スプリアスが−１８ｄＢ以下に抑圧される。
【００３２】
本願発明者は、図４〜図１３に示したように、ＩＤＴ３，４の電極指の対数を種々異ならせ、ＩＤＴ間の距離及び端面の位置を種々変更し、上記帯域外スプリアスの減衰量が大きい範囲を調べた。結果を図１４に示す。図１４は、上記のように帯域外スプリアスの減衰量が大きい範囲を示し、図１４の横軸はＩＤＴ間の距離（×λ0）、縦軸は端面位置（×λ0）を示し、□はＩＤＴ３，４の電極指の対数の合計が２０対の場合を、○は３２対の場合、△は４０対、▽は６０対、◇は８０対、×は１００対の場合を示す。
【００３３】
図１４において、電極指の対数の合計が２０対の場合を例に取ると、この場合には、図１４の□で結ばれた線Ｂの範囲の場合に帯域外スプリアスが効果的に抑圧されることを意味する。
【００３４】
従って、図１４から明らかなように、ＩＤＴ３，４の電極指の総対数が２０〜１００の範囲では、帯域外スプリアスの抑圧度が高い端面カット位置の下限は、図１４に示す直線Ｃで表される。この直線Ｃは、端面の位置をＢ、ＩＤＴ間の距離Ｄをｄ＋Ｎ×λ0／２とした場合、以下の式で表される。
【００３５】
Ｂ＝（１／５）×Ｄ−０．１９λ0＋Ｍ×λ0／２
また、図１４に示されている電極指の総対数が２０対〜１００対の範囲で帯域外スプリアスか効果的に抑圧される領域における第１，第２の端面２ａ，２ｂの位置は、図１４から、Ｍ×λ0／２−０．００１λ0〜Ｍ×λ0／２−０．０８λ0…式（１）の範囲とすれば良いことがわかる。
【００３６】
従って、ＩＤＴ３，４内の周期が一定の場合には、第１，第２の端面２ａ，２ｂの位置は、各ＩＤＴの第１，第２の端面に最も近い電極指の隣の電極指の中心から、λ0／２−０．００１λ0〜λ0／２＋（１／５）Ｄ−０．１９λ0…式（２）の範囲に位置していることが望ましいことがわかる。
【００３７】
他方、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１における第１，第２の端面２ａ，２ｂ間の距離を中心に考えた場合には、第１，第２の端面２ａ，２ｂが上述した式（１）の範囲にある場合には、Ｄ＋（Ｎ−０．０１×２）×λ0〜Ｄ＋（Ｎ−０．０８×２）×λ0の範囲とすればよいことがわかる。また、式（２）の場合には、第１，第２の端面間の距離をＤ＋（Ｎ−０．０１×２）×λ0〜Ｄ＋（Ｎ（（１／５）×Ｄ／λ0−０．１９）×２）×λ0とすればよいことがわかる。
【００３８】
なお、上記実施例では、複数のＩＤＴとして第１，第２のＩＤＴ３，４が備えられていたが、本発明においては、３以上のＩＤＴが表面波伝搬方向に配置されていてもよい。さらに、上記実施例では、ＩＤＴ３，４を有する１段の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部を構成されていたが、本発明の縦結合共振子型弾性表面波フィルタは複数段構成を有するものであってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係る縦結合共振子型弾性表面波フィルタでは、第１，第２の端面間の距離が、Ｄ＋（Ｎ−０．０１×２）×λ0〜Ｄ＋（Ｎ（（１／５）×Ｄ／λ0−０．１９×２）×λ0の範囲とされているので、第１の発明と同様に、通過帯域外スプリアスを効果的に抑圧することができ、良好な共振特性を得ることができる。
【００４３】
よって、本発明によれば、第１，第２の端面の位置及び端面間の距離を制御することにより、ＳＨ波を利用した端面反射型弾性表面波装置における帯域外スプリアスの抑圧を確実に果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための縦結合共振子型弾性表面波フィルタの外観を示す斜視図。
【図２】縦結合共振子型弾性表面波フィルタにおける帯域外スプリアスを説明するための減衰量−周波数特性を示す図。
【図３】第１，第２のＩＤＴ間の距離と端面の位置を説明するための模式的平面図。
【図４】ＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．４５λ0の場合の帯域外スプリアスの減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図５】ＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．５０λ0の場合の帯域外スプリアスの減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図６】ＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．５５λ0の場合の帯域外スプリアスの減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図７】ＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．６０λ0の場合の帯域外スプリアスの減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図８】ＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．６５λ0の場合の帯域外スプリアスの減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図９】ＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．７０λ0の場合の帯域外スプリアスの減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図１０】ＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．７５λ0の場合の帯域外スプリアスの減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図１１】第１，第２のＩＤＴの電極指の対数が１０対対１０対であり、かつ第１，第２のＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．５λ0の場合の帯域外減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図１２】第１，第２のＩＤＴの電極指の対数が１２対対１２対であり、かつ第１，第２のＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．５λ0の場合の帯域外減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図１３】第１，第２のＩＤＴの電極指の対数が４０対対４０対であり、かつ第１，第２のＩＤＴ間の距離Ｄ＝０．５λ0の場合の帯域外減衰量と端面の位置との関係を示す図。
【図１４】帯域外スプリアスの減衰量が大きい場合の端面の位置と、ＩＤＴ間の距離との関係を示す図。
【符号の説明】
１…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
２…圧電基板
２ａ，２ｂ…第１，第２の端面
３，４…第１，第２のＩＤＴ
【図１】
0003952732.tif 000003
【図２】
0003952732.tif 000004
【図３】
0003952732.tif 000005
【図４】
0003952732.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003952732.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003952732.tif 000013
【図１２】
0003952732.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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