JP2003174351A - 表面波装置及び通信機 - Google Patents

表面波装置及び通信機

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JP2003174351A JP2002229021A JP2002229021A JP2003174351A JP 2003174351 A JP2003174351 A JP 2003174351A JP 2002229021 A JP2002229021 A JP 2002229021A JP 2002229021 A JP2002229021 A JP 2002229021A JP 2003174351 A JP2003174351 A JP 2003174351A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電基板を用いたＳＨタイプの端面反射型表
面波装置において、圧電基板の端面の最適な位置を求め
ると共に当該圧電基板を用いた端面反射型の表面波装置
を提供する。 【解決手段】 比誘電率ε１１ Ｔが比較的小さな（例え
ば、比誘電率４０以下の）圧電基板１２の主面に櫛歯状
電極１３、１４を形成する。櫛歯状電極１３、１４のう
ち表面波伝播方向の最外側から数えて２本目の電極指１
３ｂの中心から圧電基板１２の端面１２ａ、１２ｂ（表
面波を反射させるための端面）までの距離Ｌが、 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs ただし、λs：表面波の波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように当該端面１２ａ、１２ｂの位置を決め
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は表面波装置及び通信
機に関し、特に、ＳＨタイプの表面波を利用した端面反
射型の表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電基板を伝搬する表面波のうち、変位
が表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とするＳＨ
タイプの表面波として、ＢＧＳ波（圧電表面すべり波）
やラブ波等がある。
【０００３】ＳＨタイプの表面波（ＢＧＳ波）を利用し
た端面反射型の表面波装置としては、例えば昭和５１年
春季日本音響学会講演論文集（昭和５１年５月発行）
Ｐ.３５１〜３５２に開示されたものがある。この表面
波装置は、例えば図１に示すような構造を有している。
図１において、符号１は圧電基板を示し、圧電セラミッ
クス材料で形成されている。圧電基板１の上面には、櫛
歯状電極（InterdigitalTransducer）２、３が形成され
ており、両櫛歯状電極２、３は、互い違いに配置された
複数の電極指２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ（櫛歯状電極２の
電極指のうち、両端のものを電極指２ｂとし、それ以外
のものを電極指２ａとする。また、櫛歯状電極３の電極
指のうち、両端のものを電極指３ｂとし、それ以外のも
のを電極指３ａとする。）を有している。なお、矢印Ｐ
は、圧電基板１の分極方向を表している。この表面波装
置では、櫛歯状電極２、３から交流電圧を印加すること
により、表面波伝播方向Ａと垂直な方向の変位のみ、す
なわち横波成分しか有しないＢＧＳ波が励振される。
【０００４】また、この表面波装置では、ＢＧＳ波が圧
電基板１の自由端面１ａ、１ｂ間で完全に反射され、そ
れによって端面１ａ、１ｂ間で閉じ込められる。すなわ
ち、この表面波装置は、端面反射型の表面波共振子とし
て動作する。レーリー波を利用した従来の表面波共振子
では、櫛歯状電極の側方に反射器を設けておく必要があ
ったのに対し、ＢＧＳ波を利用した上記表面波装置で
は、このような反射器を省略することができる。よっ
て、従来のレーリー波を利用した表面波共振子と比較し
て、チップサイズを１／１０程度と大幅に小型化するこ
とができるという大きな利点を有している。
【０００５】」
【発明が解決しようとする課題】図２は表面波伝播方向
と平行な断面における表面波装置の断面図であって、圧
電基板１の端面に接する位置に設けられている電極指３
ｂを除く各電極指２ａ、２ｂ、３ａの幅はλs／４（λs
は、表面波の波長）となり、各電極指２ａ、２ｂの中心
間の距離と各電極指３ａの中心間の距離はいずれも波長
λsと等しくなっている。ただし、圧電基板１の端面に
接する位置に設けられている端の電極指３ｂの幅はλs
／８となっている。従って、この表面波装置では、端か
ら２番目に位置する電極指２ｂの中心から圧電基板１の
端面１ａ、１ｂまでの距離Ｌは、 Ｌ＝λs／２ となっている。
【０００６】前記文献によれば、端面反射型の表面波装
置においては、端から２番目の電極指２ｂからの距離Ｌ
が表面波の波長λsの半分（つまり、Ｌ＝λs／２）の位
置に圧電基板１の端面１ａ、１ｂを設けるのが最適であ
るとされており、圧電基板１の端面１ａ、１ｂの位置が
Ｌ＝λs／２の位置からずれると、スプリアス振動が発
生し易いと述べられている。
【０００７】また、電子情報通信学会 技術報告書（信
学技報）１９９６年１１月 Ｐ.４１〜４８「圧電セラミ
ックスを用いたＢＧＳ波共振子とその応用」には、圧電
基板の端面が端から２番目の電極指からＬ＝λs／２の
距離にある表面波装置と、圧電基板の端面がそこからず
れた位置に設けられている表面波装置とを比較して示し
ており、圧電基板の端面が前者の最適位置からずれた場
合には、スプリアス振動が発生することを示している。
【０００８】しかし、従来においては、端面反射型の表
面波装置に用いられる圧電基板では、比誘電率の大きな
圧電材料、例えばＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３、ＰＺＴ
などが用いられており、圧電基板の端面の最適位置も比
誘電率が大きな圧電基板を用いた最適位置を意味するも
のでしかなかった。すなわち、比誘電率が小さな圧電基
板を用いた端面反射型の表面波装置については、これま
で圧電基板の端面の最適位置は求められていなかった。
【０００９】本発明は、圧電基板、特に比誘電率が比較
的小さな圧電基板を用いた端面反射型の表面波装置にお
いて、圧電基板の端面の最適な位置を求めると共に、当
該圧電基板を用いた端面反射型の表面波装置を提供する
ことにある。さらに、その表面波装置を用いた通信機を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる第１の表
面波装置は、圧電基板の主面に櫛歯状電極を形成され、
表面波を反射させるための端面を前記櫛歯状電極の外側
領域において圧電基板に形成され、圧電基板を伝搬する
表面波のうち変位が表面波伝播方向と垂直な方向の変位
を主体とする表面波装置において、前記櫛歯状電極がシ
ングル電極である場合、その電極指のうち表面波伝播方
向の最外側から数えて２本目の電極指の中心から前記端
面までの距離Ｌが、次式 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs ただし、λs：表面波の波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように、前記端面を形成したことを特徴として
いる。ここで、シングル電極とは、対向する櫛歯状電極
の電極指どうしが、１本ずつ交互に噛み合うように配列
されたものをいう。
【００１１】本発明にかかる第２の表面波装置は、圧電
基板の主面に櫛歯状電極を形成され、表面波を反射させ
るための端面を前記櫛歯状電極の外側領域において圧電
基板に形成され、圧電基板を伝搬する表面波のうち変位
が表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とする表面
波装置において、前記櫛歯状電極がマルチ電極である場
合、同電位である電極指対のうち表面波伝播方向の最外
側から数えて２つ目の同電位電極指対を構成する電極指
の中心間の中央から前記端面までの距離Ｌが、次式 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs ただし、λs：表面波の波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように、前記端面が形成されていることを特徴
としている。ここで、マルチ電極とは、対向する櫛歯状
電極の電極指どうしが、複数本（２本以上）ずつ交互に
噛み合うように配列されたものをいう。
【００１２】本発明にかかる第３の表面波装置は、圧電
基板の主面に櫛歯状電極を形成され、表面波を反射させ
るための端面を前記櫛歯状電極の外側領域において圧電
基板に形成され、圧電基板を伝搬する表面波のうち変位
が表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とする表面
波装置において、前記櫛歯状電極が、電極指の幅又は間
隔が一定でないシングル電極である場合、表面波伝播方
向の最外側から数えて２本目の電極指の中心が、表面波
の平均波長λaの１／２に最も近い間隔で並んだ電極指
の中心から端面方向に（λa／２）×Ｍ（ただし、Ｍは
０又は正の正数）ずれた位置に配置され、最外側から数
えて２本目の電極指の中心から前記端面までの距離Ｌが
次式 （Ｎ＋５／８）λa≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λa ただし、λa：表面波の平均波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように、前記端面が形成されていることを特徴
としている。このようなシングル電極の表面波装置にお
いては、最外側の電極指を除いた隣接する電極指どうし
の間隔の平均値が平均波長λaに等しくなっているの
で、シングル電極の表面波装置においては、表面波伝播
方向の最外側から数えて２本目の電極指の中心は、最外
側の電極指を除いた電極指の平均的な周期Ｋ（＝λa）
の１／２に最も近い部分の電極指の中心間の中央から端
面方向に（Ｋ／２）×Ｍ（ただし、Ｍは０又は正の正
数）ずれた位置に配置されているということもできる。
【００１３】本発明にかかる第４の表面波装置は、圧電
基板の主面に櫛歯状電極を形成され、表面波を反射させ
るための端面を前記櫛歯状電極の外側領域において圧電
基板に形成され、圧電基板を伝搬する表面波のうち変位
が表面波伝播方向と垂直な方向の変位を主体とする表面
波装置において、前記櫛歯状電極が、電極指の幅又は間
隔が一定でないマルチ電極である場合、表面波伝播方向
の最外側から数えて２つ目の同電位電極指対の中心が、
表面波の平均波長λaの１／２に最も近い間隔で並んだ
電極指対どうしの中心間の中央から端面方向に（λa／
２）×Ｍ（ただし、Ｍは０又は正の正数）ずれた位置に
配置され、最外側から数えて２つ目の同電位電極指対の
中心から前記端面までの距離Ｌが次式 （Ｎ＋５／８）λa≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λa ただし、λa：表面波の平均波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように、前記端面が形成されていることを特徴
としている。ここで、電極指対の中心とは、同電位電極
指対を構成する電極指の中心どうしの中央のことをい
う。このようなダブル電極の表面波装置においては、最
外側の同電位電極指対を除いた隣接する電極指対の中心
どうしの間隔の平均値が平均波長λaに等しくなってい
るので、ダブル電極の表面波装置においては、表面波伝
播方向の最外側から数えて２つ目の同電位電極指対の中
心は、最外側の電極指対を除いた同電位電極指対の中心
間の平均的な周期Ｋ（＝λa）の１／２に最も近い部分
の電極指対の中心間の中央から端面方向に（Ｋ／２）×
Ｍ（ただし、Ｍは０又は正の正数）ずれた位置に配置さ
れているということもできる。
【００１４】本発明の第１〜第４の表面波装置は、圧電
基板を伝搬する表面波のうち変位が表面波伝播方向と垂
直な方向の変位を主体とする、特にＢＧＳ波やラブ波な
どのＳＨタイプの表面波を用いた表面波装置である。圧
電基板としては、比誘電率ε １１ Ｔの比較的小さな圧電
基板を用いるのが望ましい。ここで、比誘電率ε１１ Ｔ
が比較的小さいとは、端面反射型の表面波装置において
従来より圧電基板に用いられていたＬｉＮｂＯ３やＬｉ
ＴａＯ３、ＰＺＴなどの圧電材料よりも比誘電率が小さ
いことを意味している。特に、比較的小さな比誘電率ε
１１ Ｔの圧電基板としては、比誘電率ε１１ Ｔが４０以
下の圧電材料によって形成された圧電基板が目安とな
る。また、比誘電率ε１１ Ｔが比較的小さい圧電基板と
しては、具体的には、水晶（例えば、比誘電率ε１１ Ｔ
が４.６）又はＣａ３Ｇａ２Ｇｅ４Ｏ１４型構造を有す
る単結晶又は三方晶構造を有する単結晶からなる圧電基
板を挙げることができ、Ｃａ３Ｇａ２Ｇｅ４Ｏ１４型構
造を有する酸化物単結晶としては、例えばランガサイト
（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）がある。なお、圧電基板に
設けられている表面波反射のための端面は、圧電基板の
外周面によって形成されていてもよく、圧電基板の主面
に設けた溝によって形成されていてもよい。また、表面
波反射のための端面は、圧電基板の両側に形成されてい
てもよく、圧電基板の片側にだけ形成されていてもよ
い。
【００１５】
【作用】本発明によれば、圧電基板を用いた端面反射型
の表面波装置においては、表面波反射用の端面の最適な
位置は、シングル電極の場合、櫛歯状電極のうち表面波
伝播方向の最外側から数えて２本目の電極指の中心から
の距離Ｌが、（Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）
λs［ただし、λsは表面波の波長、Ｎ＝０、１、２、
…］を満たす位置であることが明らかになった。そし
て、圧電基板を用いた端面反射型の表面波装置におい
て、表面波反射のための端面をかかる最適位置に設ける
ことにより、リップル（スプリアス振動）がなく、か
つ、インピーダンス比〔共振周波数におけるインピーダ
ンスＺｒと反共振周波数におけるインピーダンスＺａと
の比である山谷比＝２０Log（Ｚａ／Ｚｒ）〕の大きな
特性を得ることができた。
【００１６】また、ダブル電極の場合には、圧電基板を
用いた端面反射型の表面波装置における表面波反射用の
端面の最適な位置は、同電位である電極指対のうち表面
波伝播方向の最外側から数えて２つ目の同電位電極指対
を構成する電極指の中心間の中央からの距離Ｌが、（Ｎ
＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs［ただし、λs
は表面波の波長、Ｎ＝０、１、２、…］を満たす位置で
あることが明らかになった。そして、圧電基板を用いた
端面反射型の表面波装置において、表面波反射のための
端面をかかる最適位置に設けることにより、リップル
（スプリアス振動）がなく、かつ、インピーダンス比
〔共振周波数におけるインピーダンスＺｒと反共振周波
数におけるインピーダンスＺａとの比である山谷比＝２
０Log（Ｚａ／Ｚｒ）〕の大きな特性を得ることができ
た。
【００１７】また、電極指の幅又は間隔が一定でないシ
ングル電極の場合には、表面波伝播方向の最外側から数
えて２本目の電極指の中心を、λa／２［ただし、λaは
表面波の平均波長］に最も近い間隔で並んだ電極指の中
心間の中央から端面方向に（λa／２）×Ｍ［ただし、
Ｍ＝０、１、２、…］ずれた位置に配置し、しかも、最
外側から数えて２本目の電極指の中心から前記端面まで
の距離Ｌが、（Ｎ＋５／８）λa≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）
λa［ただし、Ｎ＝０、１、２、…］を満たすよう端面
を形成することにより、リップル（スプリアス振動）が
なく、かつ、インピーダンス比〔共振周波数におけるイ
ンピーダンスＺｒと反共振周波数におけるインピーダン
スＺａとの比である山谷比＝２０Log（Ｚａ／Ｚｒ）〕
の大きな特性を得ることができた。
【００１８】また、電極指の幅又は間隔が一定でないマ
ルチ電極の場合には、表面波伝播方向の最外側から数え
て２つ目の同電位電極指対の中心を、λa／２［ただ
し、λaは表面波の平均波長］に最も近い間隔で並んだ
電極指対どうしの中心間の中央から端面方向に（λa／
２）×Ｍ［ただし、Ｍ＝０、１、２、…］ずれた位置に
配置し、しかも、最外側から数えて２つ目の同電位電極
指対の中心から前記端面までの距離Ｌが、（Ｎ＋５／
８）λa≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λa［ただし、Ｎ＝０、
１、２、…］を満たすように端面を形成することによ
り、リップル（スプリアス振動）がなく、かつ、インピ
ーダンス比〔共振周波数におけるインピーダンスＺｒと
反共振周波数におけるインピーダンスＺａとの比である
山谷比＝２０Log（Ｚａ／Ｚｒ）〕の大きな特性を得る
ことができた。
【００１９】また、本発明にかかる表面波装置は、通信
機に用いるのに適している。
【００２０】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図３は本発明
の一実施形態によるシングル電極の表面波装置の斜視図
である。この端面反射型表面波装置１１にあっては、圧
電基板１２の一方主面上に一対の櫛歯状電極１３、１４
が形成されている。両櫛歯状電極１３、１４は、蒸着等
の方法によって圧電基板１２の主面に形成されパターニ
ングされており、それぞれ交互に噛み合った複数の電極
指１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ（櫛歯状電極１３の
電極指のうち、両端のものを電極指１３ｂとし、それ以
外のものを電極指１３ａとする。また、櫛歯状電極１４
の電極指のうち、両端のものを電極指１４ｂとし、それ
以外のものを電極指１４ａとする。）を備えている。圧
電基板１２は、比誘電率ε１１ Ｔが比較的小さい水晶や
ランガサイトによって形成されており、表面波を反射さ
せるための端面１２ａ、１２ｂが形成されている。
【００２１】この表面波装置１１にあっても、櫛歯状電
極１３、１４から交流の入力電圧を印加すると、ＳＨタ
イプの表面波が励振され、励振されたＳＨ波が前記端面
１２ａ、１２ｂ間を結ぶ方向（表面波伝播方向Ａ）に伝
搬する。このＳＨ波は端面１２ａ、１２ｂ間で反射され
て閉じ込められ、定在波が端面１２ａ、１２ｂ間に発生
することにより、ＳＨ波を利用した端面反射型共振子と
して動作させることができる。
【００２２】この表面波装置１１においては、図４
（ａ）に示すように、櫛歯状電極１３、１４の各電極指
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの幅はλs／４（λs
は、表面波の波長）となっており、各電極指１３ａ、１
３ｂ、１４ａ、１４ｂ間の距離もλs／４となってい
る。さらに、図４（ａ）に示すように、櫛歯状電極１
３、１４のうち表面波伝播方向Ａの最外側から数えて２
本目の電極指１３ｂの中心から前記端面１２ａ、１２ｂ
までの距離Ｌは、次の（１）式を満たしている。 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs …（１） ここで、λsは表面波の波長であり、Ｎ＝０、１、２、
…（非負整数）である。さらに、端の電極指１４ｂと端
面１２ａ、１２ｂとの間には、電極がなく圧電基板１２
の露出した領域１５が形成されている。なお、左右の２
番目の電極指１３ｂから端面１２ａ、１２ｂまでの距離
は、等しくなくてもよい（つまり、同じＮの値をとらな
くてもよい。）
【００２３】図４（ｂ）は距離Ｌ＝λsの場合を表して
おり、端の電極指１４ｂと端面１２ａ、１２ｂとの間に
は、電極のない領域１５がかなり広く形成されている。
これに対して、図４（ａ）は、距離Ｌがλs／２よりも
若干大きな場合を表している。
【００２４】図５は、端から２番目の電極指の中心から
表面波反射用の端面までの距離Ｌに対するインピーダン
ス比〔共振点のインピーダンスＺｒと反共振点のインピ
ーダンスＺａの比２０log（Ｚａ／Ｚｒ）〕の変化を測
定した結果を示す図であって、実線は比誘電率が比較的
小さい圧電基板を用いた本発明の場合を示し、破線は非
誘電率が比較的大きい従来例の場合を示している。従来
例の場合には、距離Ｌがλs／２の時に最大値となって
いるのに対し、本発明の表面波装置１１の場合には、次
の（２）式に示す範囲で、インピーダンス比が最大値を
有している。 （５／８）λs≦Ｌ≦（７／８）λs …（２） 圧電基板１２の端面１２ａ、１２ｂが表面波の波長λs
だけずれた位置でも振動の位相や振動状態は同じである
から、上記（２）式は、前記（１）式のように一般化す
ることができる（その一部は、図５から確認できる）。
【００２５】また、図６は比誘電率が比較的小さい圧電
基板１２を用いた表面波装置において、表面波伝播方向
Ａの最外側から数えて２本目の電極指１３ｂの中心から
圧電基板１２の端面１２ａ、１２ｂまでの距離Ｌを（３
／４）λsとし、周波数（図６の横軸では、共振周波数
が１となるように正規化している。）を変化させたとき
のインピーダンスの大きさと位相を表している。この圧
電基板１２では、従来例にある最適端面位置Ｌ＝λs／
２から大きくずれた位置に端面１２ａ、１２ｂを形成し
ているにもかかわらず、リップルやスプリアス振動がな
く、かつインピーダンス比〔２０Log（Ｚａ／Ｚｒ）〕
の大きな特性が得られている。
【００２６】なお、水晶と同じく比誘電率が小さい圧電
基板として、ランガサイトを用いた場合にも、図５及び
図６と同様な結果が得られた。
【００２７】よって、比誘電率ε１１ Ｔが比較的小さい
圧電基板を用いたシングル電極の表面波装置では、電極
指のうち表面波伝播方向の最外側から数えて２本目の電
極指の中心から圧電基板の端面までの距離Ｌを、 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs が満足されるように決めることにより、リップル（スプ
リアス振動）がなく、かつ、従来の端面の距離にて得る
ことのできるインピーダンス比の最大値よりも大きなイ
ンピーダンス比を有する特性を得ることができる。この
結果、応答レベルが大きく、安定した発振状態を実現す
ることができる良好なＳＨ波を利用した端面反射型の表
面波共振子を実現することができる。
【００２８】（第２の実施形態）図７は、本発明の別な
実施形態であって、端面反射型の縦結合共振子型フィル
タ（表面波装置）２１の平面図を示している。この端面
反射型の縦結合共振子型フィルタ２１の例を図７に示
す。この端面反射型の縦結合共振子型フィルタ２１にあ
っては、２つの櫛歯状電極１３、１４を組み合わせた表
面波共振子２２、２３が１組、圧電基板１２の一方主面
上に横列配置されている。圧電基板１２の、表面波伝播
方向Ａに位置する両側端面は、表面波を反射させるため
の端面１２ａ、１２ｂとなっている。
【００２９】この縦結合共振子型フィルタ２１にあって
は、一方の表面波共振子２２の櫛歯状電極１３、１４間
に入力電圧を印加すると、ＳＨタイプの表面波が励振さ
れ、励振されたＳＨ波が前記端面１２ａ、１２ｂ間を結
ぶ方向に伝搬する。この表面波は端面１２ａ、１２ｂ間
で反射され、さらに表面波の基本波と高次モードの波と
が結合して定在波が端面１２ａ、１２ｂ間に発生する。
この定在波に基づく出力は、他方の表面波共振子２３の
櫛歯状電極１３、１４間から取り出され、ＳＨ波を利用
した縦結合共振子型フィルタ２１として動作させること
ができる。
【００３０】この縦結合共振子型フィルタ２１に対して
は、表面波伝播方向の最外側から数えて２本目の電極指
１３ｂの中心から表面波反射用の端面１２ａ、１２ｂま
での距離Ｌが、 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs の条件を満たすように、前記端面１２ａ、１２ｂの位置
を設計している。この結果、共振周波数でのインピーダ
ンスが小さくなり、リップルがなくなるため、縦結合共
振子型フィルタ２１の挿入損失が低減し、通過帯域内特
性の平坦性が向上する。また、通過帯域の切れも良好と
なる。
【００３１】また、この実施形態では、端面反射型の表
面波装置として、縦結合共振子型フィルタを説明した
が、これに限るものではなく、横結合共振子型フィル
タ、ラダー型フィルタ等でもよい。
【００３２】なお、上記各実施形態では、各電極指の幅
をλs／４として説明したが、これに限るものではな
い。また、最外側の電極指の幅についてもλs／４とし
て説明したが、これに限るものではない。
【００３３】（第３の実施形態）図８（ａ）（ｂ）は本
発明のさらに別な実施形態による表面波装置の平面図及
び断面図である。この表面波装置は、マルチ電極（図８
ではダブル電極となっている。）の櫛歯状電極を有する
ものであって、マルチ電極とは、同一櫛歯状電極におい
て隣接する複数本の電極指によって電極指対を構成し、
対向する櫛歯状電極の電極指対どうしが交互に噛み合う
ように配列されたものである。この端面反射型表面波装
置２４にあっては、圧電基板１２の一方主面上に一対の
櫛歯状電極１３、１４が形成されており、櫛歯状電極１
３にあっては隣接する複数本（図８では２本）の電極指
１３ａ、１３ｂが同電位の電極指対を構成し（マルチ電
極の場合には、櫛歯状電極１３の電極指のうち、両端の
電極指対を構成するものを電極指１３ｂとし、それ以外
の電極指対を構成するものを電極指１３ａとする。）、
櫛歯状電極１４にあっては隣接する複数本（図８では２
本）の電極指１４ａ、１４ｂが同電位の電極指対を構成
しており（マルチ電極の場合には、櫛歯状電極１４の電
極指のうち、両端の電極指対を構成するものを電極指１
４ｂとし、それ以外の電極指対を構成するものを電極指
１４ａとする。）、櫛歯状電極１３の電極指対を構成す
る複数の電極指１３ａ、１３ｂと櫛歯状電極１４の電極
指対を構成する複数の電極指１４ａ、１４ｂとが交互に
配列されている。この場合も圧電基板１２は、比誘電率
ε１１ Ｔが比較的小さい水晶やランガサイトによって形
成されており、表面波を反射させるための端面１２ａ、
１２ｂが形成されている。
【００３４】この表面波装置２４においては、図８
（ａ）（ｂ）に示すように、櫛歯状電極１３、１４の各
電極指１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの幅はλs／４
（λsは、表面波の波長）よりも短くなっており、櫛歯
状電極１３の隣り合う電極指対の中心間の距離や櫛歯状
電極１４の隣り合う電極指対の中心間の距離は、いずれ
もλsとなっている。さらに、図８（ａ）（ｂ）に示す
ように、櫛歯状電極１３、１４の電極指対のうち、表面
波伝播方向Ａの最外側から数えて２つ目の電極指対を構
成する電極指１３ｂ、１３ｂの中心間の中央から前記端
面１２ａ、１２ｂまでの距離Ｌは、次式を満たしてい
る。 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs ここで、λsは表面波の波長であり、Ｎ＝０、１、２、
…（非負整数）である。
【００３５】よって、比誘電率ε１１ Ｔが比較的小さい
圧電基板を用いたマルチ電極の表面波装置では、同電位
である電極指対のうち表面波伝播方向の最外側から数え
て２つ目の同電位電極指対を構成する電極指の中心間の
中央から前記端面までの距離Ｌを、 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs が満足されるように決めることにより、リップル（スプ
リアス振動）がなく、かつ、従来の端面の距離にて得る
ことのできるインピーダンス比の最大値よりも大きなイ
ンピーダンス比を有する特性を得ることができる。この
結果、応答レベルが大きく、安定した発振状態を実現す
ることができる良好なＳＨ波を利用した端面反射型の表
面波共振子を実現することができる。
【００３６】（第４の実施形態）図９は本発明のさらに
別な実施形態による表面波装置２５を示す平面図であ
る。この実施形態は、電極指の幅又は間隔が一定でない
シングル電極からなる櫛歯状電極１３、１４を備えたも
のである。図９に示すように、櫛歯状電極１４におけ
る、最外側の電極指１４ｂをのぞく電極指１４ａの中心
間の距離をλ11、λ12、…、λ1iとし、櫛歯状電極１３
における電極指１３ａ、１３ｂ、１３ｃの中心間の距離
をλ21、λ22、…、λ2jとするとき、これらの電極指間
距離の平均値λaは、次の（３）式で表される。このタ
イプの表面波装置２５においては、この電極指間距離の
平均値λaは、一般にその表面波の平均波長に等しくな
るように設計されている。
【００３７】
【数１】
【００３８】また、櫛歯状電極１３の電極指１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ間の各距離と櫛歯状電極１４の電極指１４
ａ間の各距離とのうちで、平均値λａに最も近い距離を
隔てている一組の電極指を、例えば図９に示すように電
極指１３ｃ、１３ｃであるとする。
【００３９】この表面波装置２５においては、最外側か
ら２番目に位置する左右の電極指１３ｂ、１３ｂの中心
から平均距離に近い電極指１３ｃ、１３ｃの中心間の中
央までの距離が、それぞれ λa／２×Ｍ１ （Ｍ１＝０、１、２、…） λa／２×Ｍ２ （Ｍ２＝０、１、２、…） となるように、２番目の電極指１３ｂ、１３ｂの中心の
位置を定めている。
【００４０】さらには、最外側から数えて２本目に位置
する左右の電極指１３ｂ、１３ｂの中心から圧電基板１
２の端面１２ａ、１２ｂまでの距離Ｌが、いずれも （Ｎ＋５／８）λa≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λa を満たすように、端面１２ａ、１２ｂの位置を定めてい
る。ただし、前記のように、左右の電極指１３ｂの中心
と端面１２ａ、１２ｂとの距離で、Ｎの値は等しくなく
てもよい。
【００４１】このような条件により、共振周波数でのイ
ンピーダンスが小さくなり、リップルがなくなるため、
ランダムな寸法のシングル電極を有する表面波装置にお
ける挿入損失を低減させることができ、通過帯域内特性
の平坦性が向上する。また、通過帯域の切れも良好とな
る。
【００４２】（第５の実施形態）図１０は本発明のさら
に別な実施形態による表面波装置２６を示す平面図であ
る。この実施形態は、電極指の幅又は間隔が一定でない
マルチ電極（図１０では、ダブル電極の場合を表してい
る。）からなる櫛歯状電極１３、１４を備えたものであ
る。図１０に示すように、櫛歯状電極１４における、最
外側の電極指対１４ｂをのぞく電極指対１４ａ、１４ｃ
の中心（各電極指対を構成する電極指１４ａ、１４ｃの
中心間の中央）間の距離をλ11、λ12、…、λ1iとし、
櫛歯状電極１３における電極指対１３ａ、１３ｂ、１３
ｃの中心（各電極指対を構成する電極指１３ａ、１３
ｂ、１３ｃの中心間の中央）間の距離をλ21、λ22、
…、λ2jとするとき、これらの電極指対間距離の平均値
λaは、次の（４）式で表される。このタイプの表面波
装置２６においては、この電極指対間距離の平均値λa
は、一般にその表面波の平均波長に等しくなるように設
計されている。
【００４３】
【数２】
【００４４】また、櫛歯状電極１３の電極指対１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ間の各距離と櫛歯状電極１４の電極指対
１４ａ、１４ｃ間の各距離とのうちで、平均値λａに最
も近い距離を隔てている一組の電極指対を、例えば図１
０に示すように電極指１４ｃ、１４ｃであるとする。
【００４５】この表面波装置２６においては、最外側か
ら２番目に位置する左右の電極指対１３ｂ、１３ｂの中
心から平均距離に近い電極指１４ｃ、１４ｃの中心間の
中央までの距離が、それぞれ λa／２×Ｍ１ （Ｍ１＝０、１、２、…） λa／２×Ｍ２ （Ｍ２＝０、１、２、…） となるように、２番目の電極指対１３ｂ、１３ｂの中心
の位置を定めている。
【００４６】さらには、最外側から数えて２本目に位置
する左右の電極指対１３ｂ、１３ｂの中心から圧電基板
１２の端面１２ａ、１２ｂまでの距離Ｌが、いずれも （Ｎ＋５／８）λa≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λa を満たすように、端面１２ａ、１２ｂの位置を定めてい
る。この場合も、左右の電極指対１３ｂの中心と端面１
２ａ、１２ｂとの距離で、Ｎの値は等しくなくてもよ
い。
【００４７】このような条件により、共振周波数でのイ
ンピーダンスが小さくなり、リップルがなくなるため、
ランダムな寸法のマルチ電極を有する表面波装置におけ
る挿入損失を低減させることができ、通過帯域内特性の
平坦性が向上する。また、通過帯域の切れも良好とな
る。
【００４８】（第６の実施形態）本発明の表面波装置
は、携帯電話や無線通信機などの受信装置（受信段）と
して用いることができる。例えば、図８は本発明にかか
る表面波装置をＲＦ段用フィルタ３３及びＩＦ段用フィ
ルタ３５として用いた受信装置のブロック図である。こ
の受信装置３１では、受信用のアンテナ３２にＲＦ段用
フィルタ３３、ミキサー３４、ＩＦ段用フィルタ３５、
ミキサー３６及び増幅器（ＩＣ）３７を接続し、ミキサ
ー３４、３６にそれぞれＶＣＯ（電圧制御発振器）３
８、３９を接続して構成されている。
【００４９】
【発明の効果】本発明の端面反射型の表面波装置によれ
ば、圧電基板を用いた端面反射型の表面波装置におい
て、リップル（スプリアス振動）がなく、かつ、インピ
ーダンス比の大きな特性を得ることができる。この結
果、応答レベルが大きく、安定した発振状態を実現する
ことができる良好な端面反射型の表面波装置や、挿入損
失が小さく、通過帯域の平坦性の良好な端面反射型の表
面波装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の表面波装置を示す斜視図である。
【図２】表面波伝播方向と平行な断面における、図１の
表面波装置の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による表面波装置の斜視図
である。
【図４】同上の表面波装置の表面波伝播方向と平行な断
面を示す断面図であって、（ａ）（ｂ）は最外側から数
えて２番目の電極指の中心から端面までの距離の異なる
表面波装置の断面図を表している。
【図５】最外側から数えて２番目の電極指の中心から表
面波反射用の端面までの距離Ｌに対するインピーダンス
比の変化を測定した結果を示す図である。
【図６】比誘電率が比較的小さい圧電基板を用いた表面
波装置において、表面波伝播方向の最外側から数えて２
本目の電極指の中心から圧電基板の端面までの距離Ｌを
３λs／４とし、周波数を変化させたときのインピーダ
ンスの大きさと位相の変化を示す図である。
【図７】本発明の別な実施形態であって、端面反射型の
縦結合共振子型フィルタの平面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、本発明のさらに別な実施形態
による表面波装置の平面図及び断面図である。
【図９】本発明のさらに別な実施形態による表面波装置
の平面図である。
【図１０】本発明のさらに別な実施形態による表面波装
置の平面図である。
【図１１】本発明にかかる表面波装置を用いた受信装置
のブロック図である。
【符号の説明】
１１ 表面波装置 １２ 圧電基板 １２ａ、１２ｂ 表面波反射用の端面 １３、１４ 櫛歯状電極 １３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ 電極指 ２１ 縦結合共振子型フィルタ ２２ 表面波共振子 ２３ 表面波共振子
フロントページの続き (72)発明者 藤本 耕治 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J097 AA01 AA11 AA15 BB11 DD05 DD08 DD09 EE08 FF01 GG02 KK01 KK03 KK09

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電基板の主面に櫛歯状電極を形成さ
    れ、表面波を反射させるための端面を前記櫛歯状電極の
    外側領域において圧電基板に形成され、圧電基板を伝播
    する表面波のうち変位が表面波伝播方向と垂直な方向の
    変位を主体とする表面波装置において、 前記櫛歯状電極がシングル電極である場合、その電極指
    のうち表面波伝播方向の最外側から数えて２本目の電極
    指の中心から前記端面までの距離Ｌが、次式 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs ただし、λs：表面波の波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように、前記端面が形成されていることを特徴
    とする表面波装置。
  2. 【請求項２】 圧電基板の主面に櫛歯状電極を形成さ
    れ、表面波を反射させるための端面を前記櫛歯状電極の
    外側領域において圧電基板に形成され、圧電基板を伝搬
    する表面波のうち変位が表面波伝播方向と垂直な方向の
    変位を主体とする表面波装置において、 前記櫛歯状電極がマルチ電極である場合、同電位である
    電極指対のうち表面波伝播方向の最外側から数えて２つ
    目の同電位電極指対を構成する電極指の中心間の中央か
    ら前記端面までの距離Ｌが、次式 （Ｎ＋５／８）λs≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λs ただし、λs：表面波の波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように、前記端面が形成されていることを特徴
    とする表面波装置。
  3. 【請求項３】 圧電基板の主面に櫛歯状電極を形成さ
    れ、表面波を反射させるための端面を前記櫛歯状電極の
    外側領域において圧電基板に形成され、圧電基板を伝搬
    する表面波のうち変位が表面波伝播方向と垂直な方向の
    変位を主体とする表面波装置において、 前記櫛歯状電極が、電極指の幅又は間隔が一定でないシ
    ングル電極である場合、表面波伝播方向の最外側から数
    えて２本目の電極指の中心が、表面波の平均波長λaの
    １／２に最も近い間隔で並んだ電極指の中心から端面方
    向に（λa／２）×Ｍ（ただし、Ｍは０又は正の正数）
    ずれた位置に配置され、最外側から数えて２本目の電極
    指の中心から前記端面までの距離Ｌが次式 （Ｎ＋５／８）λa≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λa ただし、λa：表面波の平均波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように、前記端面が形成されていることを特徴
    とする表面波装置。
  4. 【請求項４】 圧電基板の主面に櫛歯状電極を形成さ
    れ、表面波を反射させるための端面を前記櫛歯状電極の
    外側領域において圧電基板に形成され、圧電基板を伝搬
    する表面波のうち変位が表面波伝播方向と垂直な方向の
    変位を主体とする表面波装置において、 前記櫛歯状電極が、電極指の幅又は間隔が一定でないマ
    ルチ電極である場合、表面波伝播方向の最外側から数え
    て２つ目の同電位電極指対の中心が、表面波の平均波長
    λaの１／２に最も近い間隔で並んだ電極指対どうしの
    中心間の中央から端面方向に（λa／２）×Ｍ（ただ
    し、Ｍは０又は正の正数）ずれた位置に配置され、最外
    側から数えて２つ目の同電位電極指対の中心から前記端
    面までの距離Ｌが次式 （Ｎ＋５／８）λa≦Ｌ≦（Ｎ＋７／８）λa ただし、λa：表面波の平均波長 Ｎ ：０又は正の整数 を満たすように、前記端面が形成されていることを特徴
    とする表面波装置。
  5. 【請求項５】 前記圧電基板は、比誘電率ε１１ Ｔが４
    ０以下の圧電材料によって形成されていることを特徴と
    する、請求項１、２、３又は４に記載の表面波装置。
  6. 【請求項６】 前記圧電基板は、水晶あるいはＣａ３Ｇ
    ａ２Ｇｅ４Ｏ１４型構造を有する単結晶あるいは三方晶
    構造を有する単結晶からなることを特徴とする、請求項
    １、２、３、４又は５に記載の表面波装置。
  7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５又は６に記載
    した表面波装置を用いて構成された通信機。
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