JPH01137718A - 弾性表面波用トランスデューサ - Google Patents
弾性表面波用トランスデューサInfo
- Publication number
- JPH01137718A JPH01137718A JP29567887A JP29567887A JPH01137718A JP H01137718 A JPH01137718 A JP H01137718A JP 29567887 A JP29567887 A JP 29567887A JP 29567887 A JP29567887 A JP 29567887A JP H01137718 A JPH01137718 A JP H01137718A
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- JP
- Japan
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- electrode
- width
- reflection
- type
- surface acoustic
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、反射スプリアスを改善した低損失弾性表面波
用トランスデユーサに関するものである。
用トランスデユーサに関するものである。
(従来の技術)
従来、弾性表面波トランスデユーサとしては、圧電性基
板表面に櫛歯状電極〈以下、IDT)を設けたものが実
用されている。IDTは第1および第2の櫛歯形電極を
所定の間隙を設けて噛み合せて構成したものである。こ
のIDTの電極ストリップのピッチ交差幅等を変化させ
ることにより、種々の周波数特性を実現することができ
る。
板表面に櫛歯状電極〈以下、IDT)を設けたものが実
用されている。IDTは第1および第2の櫛歯形電極を
所定の間隙を設けて噛み合せて構成したものである。こ
のIDTの電極ストリップのピッチ交差幅等を変化させ
ることにより、種々の周波数特性を実現することができ
る。
上記IDTを用いて構成された各種弾性表面波装置にお
いて、常に問題となるスプリアスとしてIDTによる表
面波の反射スプリアスがある。この反射スプリアスは、
実際゛にフィルタや遅延線を構成した場合にトリプル・
トランジット・エコー(以下、TTE)の形で現われ特
性を著しく劣化させる原因となっている。
いて、常に問題となるスプリアスとしてIDTによる表
面波の反射スプリアスがある。この反射スプリアスは、
実際゛にフィルタや遅延線を構成した場合にトリプル・
トランジット・エコー(以下、TTE)の形で現われ特
性を著しく劣化させる原因となっている。
この反射スプリアスの要因として、IDTの電極部と間
隙部の音響インピーダンスの差により生ずる反射成分(
以下R^と記す)と、IDTの電気的な再励起により生
じる反射成分(以下Rεと記す)の二つがある。
隙部の音響インピーダンスの差により生ずる反射成分(
以下R^と記す)と、IDTの電気的な再励起により生
じる反射成分(以下Rεと記す)の二つがある。
したがってこの反射ス、プリアスを取除くには、反射成
分R^とRεとを互いに逆相にして打消し合うようにす
ればよい。
分R^とRεとを互いに逆相にして打消し合うようにす
ればよい。
従来、上述の考え方に基づいて音響インピーダンスの差
により生ずる反射成分R^と、電気的な再励起により生
ずる反射成分Rtを互いに打消す手段として第5図に示
すトランスデユーサがある(特開昭60−140917
号公報参照)。
により生ずる反射成分R^と、電気的な再励起により生
ずる反射成分Rtを互いに打消す手段として第5図に示
すトランスデユーサがある(特開昭60−140917
号公報参照)。
同図において符号1は、圧電材料基板に形成された第1
の櫛歯形電極を示し、符号2は第2の櫛歯形電極を示し
ており、この第1の櫛歯形電極1と第2の櫛歯形電極2
のそれぞれの電極を噛み合せて弾性表面波トランスデユ
ーサを構成している。
の櫛歯形電極を示し、符号2は第2の櫛歯形電極を示し
ており、この第1の櫛歯形電極1と第2の櫛歯形電極2
のそれぞれの電極を噛み合せて弾性表面波トランスデユ
ーサを構成している。
このトランスデユーサの電極指対は、電気的反射REの
みが生じかつ音響的反射R^が零になる第1のタイプの
電極指対Aと、電気反射および音響反射が両方とも生じ
る第2のタイプの電極指対Bとから成立っている。第1
のタイプの電極指対Aの幅寸法は弾性表面波の波長λの
178に設定され、また第2のタイプの電極指対Bの幅
寸法は1/8λと3/8λの組合せより設定されている
。
みが生じかつ音響的反射R^が零になる第1のタイプの
電極指対Aと、電気反射および音響反射が両方とも生じ
る第2のタイプの電極指対Bとから成立っている。第1
のタイプの電極指対Aの幅寸法は弾性表面波の波長λの
178に設定され、また第2のタイプの電極指対Bの幅
寸法は1/8λと3/8λの組合せより設定されている
。
第6図は、第5図の変形例であり、領域Bを、交差幅方
向に分散させた場合に相当している。第6図において、
電極タイプBの領域が三角形状になっている理由は次の
ように説明される。すなわち、同図の場合、電気反射は
領域AおよびBの両者から生ずるため、このIDTの総
合の電気反射特性の時間軸波形は、矩形のコンボリュー
ションである三角形状になる。したがって、この電気反
射を、時間軸上のすべての点で打消し合う・ようにする
ためには、音響反射波形を同じ三角形にすればよいわけ
である。このことは、周波数軸上に置換えて考えるなら
ば、音響反射R^の周波数振幅特性と、電気反射Rtの
周波数振幅特性とを、広帯域にわたって等しくすること
を意味している。
向に分散させた場合に相当している。第6図において、
電極タイプBの領域が三角形状になっている理由は次の
ように説明される。すなわち、同図の場合、電気反射は
領域AおよびBの両者から生ずるため、このIDTの総
合の電気反射特性の時間軸波形は、矩形のコンボリュー
ションである三角形状になる。したがって、この電気反
射を、時間軸上のすべての点で打消し合う・ようにする
ためには、音響反射波形を同じ三角形にすればよいわけ
である。このことは、周波数軸上に置換えて考えるなら
ば、音響反射R^の周波数振幅特性と、電気反射Rtの
周波数振幅特性とを、広帯域にわたって等しくすること
を意味している。
すなわち、このような構造のIDTを用いてフィルタを
構成した場合、TTEを広帯域に抑制することができる
ことを示唆している。
構成した場合、TTEを広帯域に抑制することができる
ことを示唆している。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、このような従来の弾性表面波トランスデ
ユーサにあっては、次のような問題点があった。すなわ
ち、弾性表面波トランスデユーサの電気反射量は、それ
に接続された負荷の値に応じて変化する。したがって音
響反射量もこの電気反射量に見合った大きさで発生させ
る必要がある。
ユーサにあっては、次のような問題点があった。すなわ
ち、弾性表面波トランスデユーサの電気反射量は、それ
に接続された負荷の値に応じて変化する。したがって音
響反射量もこの電気反射量に見合った大きさで発生させ
る必要がある。
この音響反射量の調整は、櫛歯状電極の電極指の金属膜
厚を変化させることにより行われる。これは金11IM
4の質量効果の作用により音響反射量が変化することに
起因する。したがって、たとえば負荷の順によって電気
反射量が多くなった場合には、電極指の膜厚を厚くして
質量効果の作用を大きくし、音響反射量を多くすること
が必要となる。
厚を変化させることにより行われる。これは金11IM
4の質量効果の作用により音響反射量が変化することに
起因する。したがって、たとえば負荷の順によって電気
反射量が多くなった場合には、電極指の膜厚を厚くして
質量効果の作用を大きくし、音響反射量を多くすること
が必要となる。
しかし、このように電極量IfL膜を厚くした場合には
、表面波エネルギーの一部がバルク波モードに変換され
る場合が多くなり、いわゆるバルクスプリアスにより出
力信号にリップルが現れるようになる。この現象は櫛歯
状電極の膜厚が厚いほど、また電極指の本数が多いほど
顕著である。
、表面波エネルギーの一部がバルク波モードに変換され
る場合が多くなり、いわゆるバルクスプリアスにより出
力信号にリップルが現れるようになる。この現象は櫛歯
状電極の膜厚が厚いほど、また電極指の本数が多いほど
顕著である。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
で、バルクスプリアスによるリップル発生が少なく、し
かも音響反射と電気反射とが効果的に打消し合い、もっ
て反射スプリアスの減少された弾性表面波トランスデユ
ーサを提供することを目的とする。
で、バルクスプリアスによるリップル発生が少なく、し
かも音響反射と電気反射とが効果的に打消し合い、もっ
て反射スプリアスの減少された弾性表面波トランスデユ
ーサを提供することを目的とする。
[発明の構成コ
(問題点を解決するための手段)
本発明の弾性表面波用トランスデユーサは、圧電基板上
に電気的反射のみが生じ、音響的反射が零となる第1の
タイプの電極指対と、電気的反射および音響的反射の両
者が生じる第2のタイプの電極指対とを組合せて形成し
、第1のタイプの電極指対は基板を伝搬する弾性表面波
の略1/8の幅寸法の電極指により形成し、第2のタイ
プの電極指対は、波長の略1/8および圧電基板におい
て音響反射量が最大となる電極幅近傍の幅寸法の電極指
対により形成されていることを特徴とする。
に電気的反射のみが生じ、音響的反射が零となる第1の
タイプの電極指対と、電気的反射および音響的反射の両
者が生じる第2のタイプの電極指対とを組合せて形成し
、第1のタイプの電極指対は基板を伝搬する弾性表面波
の略1/8の幅寸法の電極指により形成し、第2のタイ
プの電極指対は、波長の略1/8および圧電基板におい
て音響反射量が最大となる電極幅近傍の幅寸法の電極指
対により形成されていることを特徴とする。
(作 用)
第4図は、ニオブ酸リチウム(jiNbot)のti幅
と音響反射率との関係を示したものである(文献: I
EEE TRANSACTIONS ON IILTR
AsONIcs。
と音響反射率との関係を示したものである(文献: I
EEE TRANSACTIONS ON IILTR
AsONIcs。
FLRRQELECTRIC8,AND FREQIJ
ENCY C0NTR0L、VOL。
ENCY C0NTR0L、VOL。
UFFC−33,NO,4JULY 1986 P、3
70)。
70)。
同図において、横軸は弾性表面波の波長で規格した電W
1幅、縦軸は音響反射量であり、図中のOlo、01.
0.02 !llテ規格化しり金!E a厚を示してい
る。同図から明らかなように、同一金属膜厚でも電極幅
によって音響反射量に違いが生じている。従来、たとえ
ば特開昭60−145716号公報に開示されている例
では、弾性表面波の波長の略3/8の電極幅を使用した
が、これは、必ずしも最大の音響反射量が得られる電極
幅ではない、しかるに、電極幅を最大の音響反射量が得
られる電極幅の近傍にすれば、従来例に比べ、電極金属
膜厚を薄くすることができ、かつ十分な音響反射量をう
ろことができる。特に櫛歯電極の対数が多くなる狭帯域
通過特性の弾性表面波フィルタを構成した場合、表面波
エネルギーがバルク波モードに変換される割合が少なく
なる。したがって、伝搬損失の低下に伴う挿入損失の改
善および低リップルが可能である。またこの場合、従来
技術に比較して、薄い膜厚で実現できるため、製造プロ
セスも容易になるという利点もある。
1幅、縦軸は音響反射量であり、図中のOlo、01.
0.02 !llテ規格化しり金!E a厚を示してい
る。同図から明らかなように、同一金属膜厚でも電極幅
によって音響反射量に違いが生じている。従来、たとえ
ば特開昭60−145716号公報に開示されている例
では、弾性表面波の波長の略3/8の電極幅を使用した
が、これは、必ずしも最大の音響反射量が得られる電極
幅ではない、しかるに、電極幅を最大の音響反射量が得
られる電極幅の近傍にすれば、従来例に比べ、電極金属
膜厚を薄くすることができ、かつ十分な音響反射量をう
ろことができる。特に櫛歯電極の対数が多くなる狭帯域
通過特性の弾性表面波フィルタを構成した場合、表面波
エネルギーがバルク波モードに変換される割合が少なく
なる。したがって、伝搬損失の低下に伴う挿入損失の改
善および低リップルが可能である。またこの場合、従来
技術に比較して、薄い膜厚で実現できるため、製造プロ
セスも容易になるという利点もある。
(実施例)
以下、本発明の一実施例について第1図ないし第3図を
参照して説明する。
参照して説明する。
第1図は本発明による一実施例の弾性表面波トランスデ
ユーサを示す図で、本例では圧電基板としてニオブ酸リ
チウム(LiNbOy )を使用した例を示している。
ユーサを示す図で、本例では圧電基板としてニオブ酸リ
チウム(LiNbOy )を使用した例を示している。
第2図はインターディジタル電極を用いて構成された弾
性表面波装置の櫛歯状電極金属膜厚に対する音響反射率
の関係を示したものである。同図から明らかなように、
金属膜が所定の膜厚Tより厚いほど質量効果の作用によ
って大きな音響反射が得られ、一方、金属膜が膜厚Tよ
り薄いと今度は電界短絡効果が作用して質量効果によっ
て得られる音響反射の位相とは逆相の音響反射が得られ
、その値は膜厚が薄いほど大きくなる。また、膜厚Tに
おいては、質量効果と電界短絡効果とが同じ大きさにな
り音響反射は起こらない。
性表面波装置の櫛歯状電極金属膜厚に対する音響反射率
の関係を示したものである。同図から明らかなように、
金属膜が所定の膜厚Tより厚いほど質量効果の作用によ
って大きな音響反射が得られ、一方、金属膜が膜厚Tよ
り薄いと今度は電界短絡効果が作用して質量効果によっ
て得られる音響反射の位相とは逆相の音響反射が得られ
、その値は膜厚が薄いほど大きくなる。また、膜厚Tに
おいては、質量効果と電界短絡効果とが同じ大きさにな
り音響反射は起こらない。
このように音響反射は質量効果の作用によるも以外に金
属膜の膜厚を所定量以下にすることによる電界短絡効果
の作用によっても発生させることができる0本実施例は
、この電界短絡効果により音響反射が生ずるような電極
膜厚とする。すなわち、第1図に示したとおり、電気的
反射のみが生じ、音響的反射が零となる第1のタイプの
電極指対をA、tた電気的反射および音響的反射の両方
が生じる第2のタイプの電極指対をBとする。電極指対
Aは基板を伝搬する弾性表面波の波長をλとすると、略
1/8λ幅の電極で構成し、を極指対Bは略1/8λ幅
の電極と略1/4λ幅の電極で構成している。前記17
4λ幅の電極は、前述作用で示した第4図から同一膜厚
において、音響反射量が最大となるような電極幅の近傍
として設定したものである。また、第1図の174λ幅
電極と従来例で示した第6図の3/8λ幅電極とが対応
するが、電極の位置が174λ分づれている。これは、
電界短絡効果による音響反射の位相は質量効果によって
得られる音響反射の位相とは逆相となるからである。こ
の構成により、電気反射の位相と音響反射の位相とが逆
相となる。このため両者は互いに打消し合い、結果とし
て反射スプリアスを減少することができる。
属膜の膜厚を所定量以下にすることによる電界短絡効果
の作用によっても発生させることができる0本実施例は
、この電界短絡効果により音響反射が生ずるような電極
膜厚とする。すなわち、第1図に示したとおり、電気的
反射のみが生じ、音響的反射が零となる第1のタイプの
電極指対をA、tた電気的反射および音響的反射の両方
が生じる第2のタイプの電極指対をBとする。電極指対
Aは基板を伝搬する弾性表面波の波長をλとすると、略
1/8λ幅の電極で構成し、を極指対Bは略1/8λ幅
の電極と略1/4λ幅の電極で構成している。前記17
4λ幅の電極は、前述作用で示した第4図から同一膜厚
において、音響反射量が最大となるような電極幅の近傍
として設定したものである。また、第1図の174λ幅
電極と従来例で示した第6図の3/8λ幅電極とが対応
するが、電極の位置が174λ分づれている。これは、
電界短絡効果による音響反射の位相は質量効果によって
得られる音響反射の位相とは逆相となるからである。こ
の構成により、電気反射の位相と音響反射の位相とが逆
相となる。このため両者は互いに打消し合い、結果とし
て反射スプリアスを減少することができる。
このように、電界短絡効果の作用によって音響反射を発
生させ、この音響反射と電気反射とを逆相にして互いに
相殺させて反射スプリアスを取除くようにしている。さ
らに、音響反射が最大得られるような電極幅で構成して
いる。したがって本発明によると、反射スプリアスの少
ない弾性表面波トランスデユーサが得られる。また、電
極金属膜の膜厚を薄くすることができるので、表面波エ
ネルギーがバルク波にモード変換される割合が少なくな
るため、バルクスプリアスを低減することもできる。
生させ、この音響反射と電気反射とを逆相にして互いに
相殺させて反射スプリアスを取除くようにしている。さ
らに、音響反射が最大得られるような電極幅で構成して
いる。したがって本発明によると、反射スプリアスの少
ない弾性表面波トランスデユーサが得られる。また、電
極金属膜の膜厚を薄くすることができるので、表面波エ
ネルギーがバルク波にモード変換される割合が少なくな
るため、バルクスプリアスを低減することもできる。
本実施例は、電極指対Bを略1/8λと略1/4λ幅の
電極で構成したが、電極幅は174λ幅に限ったもので
はなく、Z1fI膜厚に応じて最大な音響反射率が得ら
れる電極幅にすればよい(たとえばニオブ酸リチウムで
は第4図から1/10λ〜1/4λの電極幅とすればよ
い)、また、本実施例では、基板材料にニオブ酸リチウ
ムを使用したが、他の基板材料からなる圧電基板にも本
発明を適用できることは言うまでもない。
電極で構成したが、電極幅は174λ幅に限ったもので
はなく、Z1fI膜厚に応じて最大な音響反射率が得ら
れる電極幅にすればよい(たとえばニオブ酸リチウムで
は第4図から1/10λ〜1/4λの電極幅とすればよ
い)、また、本実施例では、基板材料にニオブ酸リチウ
ムを使用したが、他の基板材料からなる圧電基板にも本
発明を適用できることは言うまでもない。
また、本発明は、第3図に示すように圧電性基板11に
グループ12を形成することにより、それらの組合わせ
でさらに大きな音響反射が得られるようにすることも可
能である。
グループ12を形成することにより、それらの組合わせ
でさらに大きな音響反射が得られるようにすることも可
能である。
[発明の効果]
以上説明したように本発明の表面弾性波トランスデユー
サによれば、従来に比べ、電極金属膜厚を薄くすること
ができるので、表面波エネルギーがバルク波にもモード
変換される割合が少なくなる。したがって、バルク波ス
プリアスをも低減することができ、さらには挿入損失を
改善することもできる。特に負荷の値に応じて、電気反
射が多くなり、これを打消すための音響反射の量を多く
しなければならない場合等に、このような効果は顕著で
ある。また、薄い膜厚で実現できるため、製造プロセス
も容易となり、そのため周波数制御も容易なため、製造
歩留りを上げることができる。
サによれば、従来に比べ、電極金属膜厚を薄くすること
ができるので、表面波エネルギーがバルク波にもモード
変換される割合が少なくなる。したがって、バルク波ス
プリアスをも低減することができ、さらには挿入損失を
改善することもできる。特に負荷の値に応じて、電気反
射が多くなり、これを打消すための音響反射の量を多く
しなければならない場合等に、このような効果は顕著で
ある。また、薄い膜厚で実現できるため、製造プロセス
も容易となり、そのため周波数制御も容易なため、製造
歩留りを上げることができる。
第1図は本発明による一実施例の電極の構成を示す図、
第2図は電極膜厚と音響反射率の関係を示す図、第3図
は本発明の他の実施例を示す図、第4図は電極幅と音響
反射率との関係を示す図、第5図および第6図は従来例
の電極の構成を示す図である。 1・・・・・・・・・第1の櫛歯形電極2・・・・・・
・・・第2の櫛歯形電極11・・・・・・・・・圧電基
板 12・・・・・・・・・グループ 出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第1図 第2図 ]1 檗3図 第4図
第2図は電極膜厚と音響反射率の関係を示す図、第3図
は本発明の他の実施例を示す図、第4図は電極幅と音響
反射率との関係を示す図、第5図および第6図は従来例
の電極の構成を示す図である。 1・・・・・・・・・第1の櫛歯形電極2・・・・・・
・・・第2の櫛歯形電極11・・・・・・・・・圧電基
板 12・・・・・・・・・グループ 出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第1図 第2図 ]1 檗3図 第4図
Claims (5)
- (1)圧電基板上に電気的反射のみが生じ、音響的反射
が零となる第1のタイプの電極指対と、電気的反射およ
び音響的反射の両者が生じる第2のタイプの電極指対と
を組合せて形成し、第1のタイプの電極指対は基板を伝
搬する弾性表面波の略1/8の幅寸法の電極指により形
成し、第2のタイプの電極指対は、波長の略1/8およ
び圧電基板において音響反射量が最大となる電極幅近傍
の幅寸法の電極指対により形成されていることを特徴と
する弾性表面波用トランスデューサ。 - (2)圧電基板が、ニオブ酸リチウム(LiNbO_3
)からなり、かつ第2のタイプの電極指対が波長の略1
/8と略1/10〜1/4の幅寸法の電極指対により構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の弾性表面波用トランスデューサ。 - (3)各電極膜が、電界短絡効果の作用により、音響反
射が生じる膜厚で構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項記載の弾性表面波用トラ
ンスデューサ。 - (4)第1のタイプの電極指対と、第2のタイプの電極
指対とを交差幅方向に分布させたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の弾性表面波用トランスデューサ
。 - (5)第1のタイプの電極指対と、第2のタイプの電極
指対が、表面波の伝搬方向に分布させて形成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の弾性表面
波用トランスデューサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29567887A JPH01137718A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 弾性表面波用トランスデューサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29567887A JPH01137718A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 弾性表面波用トランスデューサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01137718A true JPH01137718A (ja) | 1989-05-30 |
Family
ID=17823771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29567887A Pending JPH01137718A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 弾性表面波用トランスデューサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01137718A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5485051A (en) * | 1992-09-02 | 1996-01-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Surface acoustic wave device |
-
1987
- 1987-11-24 JP JP29567887A patent/JPH01137718A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5485051A (en) * | 1992-09-02 | 1996-01-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Surface acoustic wave device |
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