JPH0245368B2 - - Google Patents

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JPH0245368B2
JPH0245368B2 JP56212965A JP21296581A JPH0245368B2 JP H0245368 B2 JPH0245368 B2 JP H0245368B2 JP 56212965 A JP56212965 A JP 56212965A JP 21296581 A JP21296581 A JP 21296581A JP H0245368 B2 JPH0245368 B2 JP H0245368B2
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JP
Japan
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electrode
surface acoustic
electrode finger
acoustic wave
electrodes
Prior art date
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JP56212965A
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JPS58116813A (ja
Inventor
Hiroyuki Mogi
Michiaki Takagi
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPS58116813A publication Critical patent/JPS58116813A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14517Means for weighting
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02858Means for compensation or elimination of undesirable effects of wave front distortion

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弾性表面波装置に係り、詳しくは、該
弾性表面波装置において、より精度の高いフイル
タ特性を実現するためのインターデイジタル電極
構成法に関するものである。
弾性表面波装置、特に注目されている弾性表面
波フイルタのインターデイジタル電極は、従来、
第1図の如くの形状で、圧電媒体1の上に送受1
組のすだれ状電極2−2′,3−3′を有した構成
をしており、フイルタ特性は該すだれ状電極の形
状で決定される。すなわち所望のフイルタ特性を
得るためには、すだれ状電極の交差幅及び間隔を
変化させればよいが、以下にその方法について簡
単に述べる。
今、弾性表面波フイルタの周波数特性の仕様が
ωを角周波数、ω0を通過帯域の中心角周波数と
して H(ω−ω0)=A(ω−ω0)exp(iφ(ω −ω0)) (1) で与えられたとする。但し A(ω−ω0):所望のフイルタの振幅特性 φ(ω−ω0):所望のフイルタの位相特性 H(ω−ω0)は弾性表面波フイルタの場合には、
送受トランスジユーサの作る2つの伝達関数の従
属接続とみなせるから、送波側及び受波側トラン
スジユーサの伝達関数をHs(ω−ω0),HR(ω−
ω0)とすれば H(ω−ω0)=Hs(ω−ω0)・HR(ω −ω0) (2) が成り立つ。通例、受波側のトランスジユーサは
送波側より広帯域な周波数特性を有する正規型の
インターデイジタル電極を用いるのでインパルス
応答が、次のようなパルス関数 PT(t)=1|t|<T T=N/20 0|t|>T0=υs/λ t:時間 N:電極対数 υs:表面波速度 λ:電極指周期長 を用いて hR(t)=PT(t) COSω0t (3) で与えられる場合、その周波数特性は HR(ω−ω0)=2sin(ω−ω0)T/(ω −ω0) (4) となる。従つて送波側インターデイジタル電極の
周波数特性は Hs(ω−ω0)=H(ω−ω0)・(ω−ω0
)/2sin(ω−ω0)T(5) となる。このHs(ω−ω0)を厳密に実現するため
には次式のインパルス応答関数を決定すれば良
い。
hs(t)=(t)cosω0t +g(t)sinω0t (6) (t),g(t)はHs(ω−ω0)のベースバン
ド周波数特性Hs(ω)のフーリエ逆変換として得
られる複素インパルス応答 Z(t)=(t)−ig
(t)の実部、虚部から求められる。(6)式は、さ
らに、 hs(t)=A(t)cos(ω0t+φ(t))(7) 但し A(t)=((t)2+g(t)21/2 φ(t)=−tan-1(g(t)/(t) と表わせるから(7)式によつて送波側の電極指の交
差幅A(tK)(K=−∞〜+∞)を決定するtKは次
式の根を求めて得ることができ、 ω0tK+φ(tK)=Kπ 電極指の間隔も決定される。この段階で得られ
る量は時間軸上で表現されているので実用上は
XR=tKυsによつて空間軸の量hs(x)に変換す
る。ここでtKは時間軸における送波側電極指の間
隔、XKは空間軸における送波側電極指の間隔、
ω0tK+φ(tK)=Kπは(7)式より送波側電極指の位
相を表す。
さて以上の従来法によるインターデイジタル電
極構成では、例えば第2図a〜eに示す如く
(t)の符号が反転する点t1,t2,t3,t4において
g(t)/(t)は発散するため、(7)式中のφ
(t)に+πあるいは−πのとびが生じhs(t)に
不連続点4,5,6,7が発生するが、hs(t)
に忠実に電極極性配置を定めたとしても、これら
不連続点が存在する領域によつては下記に述べる
ような不都合を生じる。すなわち、第3図に示す
ごとく、不連続点の存在する領域を前記tKすなわ
ちxKにおいて定まる電極指幅l1及び電極指間隔l2
l3で構成される1電極指対内のA,B,Cに分割
して考え、それぞれの場合について、電極指の極
性配置と、その電極にインパルス状の電圧波形が
印加された場合に発生する、歪、変位の状態を概
説すると第4図のようになる。尚、1電極指対と
は従来の弾性表面波装置の1電極指を弾性表面波
伝搬方向に2つに分割したものであり、本発明で
はこの電極指形状を用いている。この場合電極指
幅及び分割間隔は電極指周期長の約1/8とな
る。第4図aは不連続点が第3図の領域Aにある
場合、bはB領域にある場合、cはC領域にある
場合である。図中9,9′,9″は不連続点近傍の
hs(x)の波形(点線部はフーリエ変換で決まる
波形)10…極性1の電極指、11…極性2の電
極指、12,12′,12″は電界によつて生ずる
圧電体の歪S、13,13′,13″は歪Sによつ
て得られる圧電基板表面の変位uであ。第4図
a,bにおいては不連続点近傍における変位とhs
(x)のフーリエ変換で決まる波形との対応は良
いが、一方第4図cでは隣接する4つの電極指が
同極性となり上記対応がとれていない。従つてhs
(x)に忠実に電極指配置を定めても励起される
表面波は所望のものとは異つた部分が生じ実現さ
れるフイルタ特性も仕様からはずれることにな
る。尚、第4図cにおいて、hs(x)の波形9″の
極性より各電極の極性が定まるものであり、斜線
図示した4個の電極指が同符号電極指となつてい
る。また、第4図a,bについては、hs(x)の
波形9,9′の極性に従つて1電極指対内で電極
指の極性順序を反転した状態を示しているもので
ある。
ここで上記の電極指幅l1、電極指間隔l2,l3
決定について言及する。
(7)式を適当な窓関数(たとえばハニング関数な
ど)ω0(t)により有限時間で打つ切ると次式に
なる。
hs′(t)=hs(t)・ω0(t)=A′(t)cos(ω0
t+φ(t))……(7)′ 標本化定理を用いてhs′(t)を内挿する。すな
わち hs′(t)=N0 〓 〓N=-N0 Hs′(nT)sin2πc(t−nT)/2πc(t−nT
) c:帯域制限周波数(||>cでフーリエ変
換が0) T=1/2c、N0=(N−1)/2、N:標本
数 上記内挿入結果にもとづきhs′(t)の根及び不
連続点をニユートン法により算出し、電極指の位
置を決定する。求められた根より第7図aに示す
通り、 SK=tK−tK-1/2、SK-1=tK-1+tK-2/2 SK+1=tK+1+tK/2,…… とし、電極幅bK及びギヤツプdKを次式で与える。
bK=|SK+1−SK|/4dK=bK bKがl1にdKがl2,l3に相当する。
第7図は第2図eの不連続部分周辺の拡大図で
ある。
互いにA,B,C領域の分別について述べる
と、第7図のbに示す如く、 上記電極幅及びギヤツプより電極指の位置を t^(K,1)=tK−3/2dK t^(K,2)=tK−1/2dK t^(K,3)=tK+1/2dK t^(K,4)=tK+3/2dK により決定し、 t^(K,1)−1/2dKA<t^(K,1)+1/2bK t^(K,1)+1/2bKC<t^(K,3)+1/2bK t^(K,3)+1/2bKB<t^(K,4)+1/2dK とする。
尚、反転する点が、A,B,Cいずれの領域に
存在するかは、所望のテイルター特性、窓関数設
定値を明確にした上でコンピユータシミユレーシ
ヨンを実施した結果から判定するものであり、定
性的に全ての場合分けはできない。
又、領域A,B,Cの分割は同符号であるか、
異符号であるかを基準になされるのではなく、不
連続点に着目し、これが各電極指とどのような関
係にあるかを明らかにするためになされるもので
あつて、領域Cが同符号電極間に設けられる場
合、異符号電極間に設けられる場合、両方の可能
性が存在する。
本発明は、かかる欠点を除去したもので、その
目的は仕様により忠実なフイルタ特性を与える電
極構成法用いた弾性表面波装置を提供することに
ある。以下実施例に基づいて本発明を詳しく説明
する。第5図は、本発明の一実施例の構成を与え
る図で10′,11′は送波側重み付きすだれ状電
極指、15,16は受波側すだれ状電極指、1
7,18は電気信号入力部、14は浮遊中間電極
指(以下フローデイング電極と呼ぶ)である。こ
こで言うフローデイング電極とは次のような性質
のものである。前記hs(x)の不連続点が第4図
cのような状態にある場合、領域Cでhs(x)は
2つの根を有することになり基本的には異極性電
極指対が2つ必要になるがこのことは結果的に電
極を間引くことになる。尚ここで2つの根を有す
るとは不連続点であるがゆえに(7)式において位相
を表わす項φ(t)=−tan-1(g(t)/(c)が
2種類の値をとることである。
従つて(7)′式に2つの結果が現われ、各々の符
号を判定すると異極性となるため、これを称して
異極性電極指体が2つ以上必要になると述べてい
る。
さらに、異な極性電極指体を領域Cに配置する
ことは圧電媒体にとつては定性的に変位を打ち消
す結果となり、電極を除去することに相当する。
しかしながら電極指を全く除去してしまつた場
合その部分での特性インピーダンスの変化が大き
くなるので、これをさけるため電極指は電気信号
入力部17,18より切り離し交差幅と等しい長
さをもつたものとして設置する。このようなフロ
ーテイング電極指を設けることにより第6図に示
す如くhs(x)の不連続点が第3図C領域にある
場合でも不連続点近傍のhs(x)と変位の不一致
性は解消され励起表面波は所望のものに対してよ
り忠実となり、フイルタ特性も満足すべきものと
なる。不連続点が第3図AあるいはB領域にある
場合は従来通りhs(x)によつて決定される電極
指配置のまま、すなわち1電極指対内で電極指の
極性順序が反転する状態にすれば良い。また、第
5図に示す如くトランスジユーサの最外殻に位置
する電極指について外側の分割部分を除去するこ
とによつて、トランスジユーサの偶関数性を満足
なものとして、フローテイン電極指の効果に相乗
してフイルタ特性の仕様忠実度に寄与し得る。尚
これは正規型電極のインパルス応答関数は電極に
インパルス状の電圧が印加された場合cos2π/λx の応答変位が発生すると考えられているので、電
極の外側の部分の分割部分を除去することによ
り、現実のトランスジユーサの応答変位がcos
2π/λxにより近づくものと推定したことが理由で ある。
本発明を実施するにあたつては、電極指配置計
算を行なう際にhs(x)の不連続点存在領域を判
定する項目を追加するだけで他には何ら煩雑な加
工技術を必要とせず容易に忠実度の高い電極指構
成を実現できる。なお本発明は弾性表面波フイル
タに限らず他の表面波デバイスの電極指構成にお
いても適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の弾性表面波装置の電極指配置概
略図。第2図はインパルス応答関数に不連続点が
発生することを示す説明図。第3図はインバルス
応答関数の不連続点の存在領域を分割して考える
ための概略図、第4図はインパルス応答関数の不
連続点が存在する領域による電極指配置と、その
電極にインパルス状の電圧が印加された場合に発
生する歪、変位を示す概略図。第5図は本発明に
もとづく弾性表面波装置の電極指配置概略図、第
6図は本発明にもとづく一実施例とフローテイン
電極指の効果を示す説明図。第7図a,bは本発
明の説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 弾性表面波を発生し、かつ伝搬させ得る圧電
    性媒体上に電気信号を弾性表面波に変換する送波
    側インターデイジタルトランスデユーサ及び、弾
    性表面波を電気信号に変換する受波側インターデ
    イジタルトランスデユーサを形成し、該トランス
    デユーサを介して弾性表面波を送受し、所望のフ
    イルタ特性を実現する弾性表面波装置に於て、受
    波側インターデイジタルトランスデユーサの電極
    構造には、平行して並び異符号電極の交差幅が等
    しい正規型の電極を用い、一方送波側インターデ
    イジタルトランスデユーサの電極構造には、電極
    交差幅、電極間隔が一定でない重みつき電極を用
    いるとともに、送波側及び受波側インターデイジ
    タルトランスデユーサ電極は各電極指が弾性表面
    波伝搬方向に2つに分割され、その分割間隔及び
    電極指が電極指周期長の約1/8である電極指対
    として形成され、且つ、最外殻に位置する電極指
    対の外側の分割部分が除去して構成されてなり、
    所望のフイルタ特性におけるインパルス応答関数
    の不連続点に対応した部分の前記電極指対を、電
    気信号入力部より切り離し、交差幅と等しい長さ
    を持つた浮遊中間電極指にすることを特徴とする
    弾性表面波装置。 2 弾性表面波を発生し、かつ伝搬させ得る圧電
    性媒体上に電気信号を弾性表面波に変換する送波
    側インターデイジタルトランスデユーサ及び、弾
    性表面波を電気信号に変換する受波側インターデ
    イジタルトランスデユーサを形成し、該トランス
    デユーサを介して弾性表面波を送受し、所望のフ
    イルタ特性を実現する弾性表面波装置に於て、受
    波側インターデイジタルトランスデユーサの電極
    構造には、平行して並び異符号電極の交差幅が等
    しい正規型の電極を用い、一方送波側インターデ
    イジタルトランスデユーサの電極構造には、電極
    交差幅、電極間隔が一定でない重みつき電極を用
    いるとともに、送波側及び受波側インターデイジ
    タルトランスデユーサ電極は各電極指が弾性表面
    波伝搬方向に2つに分割され、その分割間隔及び
    電極指が電極指周期長の約1/8である電極指対
    として形成され、且つ、最外殻に位置する電極指
    対の外側の分割部分が除去して構成されてなり、
    所望のフイルタ特性におけるインパルス応答関数
    の不連続点に対応した部分の前記電極指対の各々
    の電極指を、極性順序が反転した電極指にするこ
    とを特徴とする弾性表面波装置。
JP21296581A 1981-12-29 1981-12-29 弾性表面波装置 Granted JPS58116813A (ja)

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JPS58116813A JPS58116813A (ja) 1983-07-12
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JPH0548373A (ja) * 1991-08-12 1993-02-26 Mitsubishi Electric Corp 弾性表面波回路
JP3622758B2 (ja) 2003-03-28 2005-02-23 松下電器産業株式会社 弾性表面波共振器、弾性表面波フィルタ、及びアンテナ共用器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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