JPH03182111A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPH03182111A JPH03182111A JP32100489A JP32100489A JPH03182111A JP H03182111 A JPH03182111 A JP H03182111A JP 32100489 A JP32100489 A JP 32100489A JP 32100489 A JP32100489 A JP 32100489A JP H03182111 A JPH03182111 A JP H03182111A
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 19
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野J
本発明は、弾性表面波装置の電極構造に関する。
[従来の技術]
従来の弾性表面波装置の電極構造としては、先願の一実
施例として、圧電体平板上に形成されたIDTとその両
側の1対の反射器の金属導体の配列を、弾性表面波の波
長をえとじて前記金属導体の電極幅をん/4、かつ電極
導体間の間隔を同一のん/4とした一様な周期的配列と
するか、又は前記金属導体の幅βと電極導体間の間隔S
の比β/Sを1又は1と異ならせて一様に周期的配列す
る例があった。(特許公報子1−33969−9照、) 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、前述の従来技術では、弾性表面波装置の直列共
振抵抗が高いか、共振のQ値が低いという問題点を有す
る。そこで本発明はこのような問題点を解決するちので
、その目的とするところは小型でQ値が高く安定性に優
れたSAW共振子及びSAW共振子より構成された二重
モードフィルタ等の弾性表面波装置を市場に提供するこ
とにある。
施例として、圧電体平板上に形成されたIDTとその両
側の1対の反射器の金属導体の配列を、弾性表面波の波
長をえとじて前記金属導体の電極幅をん/4、かつ電極
導体間の間隔を同一のん/4とした一様な周期的配列と
するか、又は前記金属導体の幅βと電極導体間の間隔S
の比β/Sを1又は1と異ならせて一様に周期的配列す
る例があった。(特許公報子1−33969−9照、) 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、前述の従来技術では、弾性表面波装置の直列共
振抵抗が高いか、共振のQ値が低いという問題点を有す
る。そこで本発明はこのような問題点を解決するちので
、その目的とするところは小型でQ値が高く安定性に優
れたSAW共振子及びSAW共振子より構成された二重
モードフィルタ等の弾性表面波装置を市場に提供するこ
とにある。
本発明の弾性表面波装置は、
(1)圧電体平板の表面中央に弾性表面波を送受する交
差指電極(IDT)と、交差指電極(IDT)の両側に
前記弾性表面波を反射する1対の反射器を形成した弾性
表面波装置に於て、前記反射器は周期長PRの周期的な
配列をなす反射構造体の幅がほぼPRのHであり、さら
に前記1対の反射器の交差指電極(IDT)側の端部を
原点として、反射器の反射構造体の周期PRに近い周期
長PTを6って、原点から交差指電極(IDT)の中央
に向って電極導体が存在しない領域(幅s1.電極導体
の存在する領域(if極幅β)が交互に配置されかつ、
前記12/PTの比が0.5くJ2./PT〈0,8で
ある交差指電極(I DT)を有すること。
差指電極(IDT)と、交差指電極(IDT)の両側に
前記弾性表面波を反射する1対の反射器を形成した弾性
表面波装置に於て、前記反射器は周期長PRの周期的な
配列をなす反射構造体の幅がほぼPRのHであり、さら
に前記1対の反射器の交差指電極(IDT)側の端部を
原点として、反射器の反射構造体の周期PRに近い周期
長PTを6って、原点から交差指電極(IDT)の中央
に向って電極導体が存在しない領域(幅s1.電極導体
の存在する領域(if極幅β)が交互に配置されかつ、
前記12/PTの比が0.5くJ2./PT〈0,8で
ある交差指電極(I DT)を有すること。
(2)前記請求項(1)記載の交差指電極がIDTの中
央部を除く両端部に形成されたことを特徴とする。
央部を除く両端部に形成されたことを特徴とする。
[作 用〕
本発明の上記構成によれば、弾性表面波を最も良く反射
できる反射器と該反射器からの弾性表面波の位相に位相
整合した交差指電極を構成した上に、発生する分極電荷
を効率良く検出できる交差指電極幅を選択したことから
弾性表面波装置のQ値が高く又共振子の直列共振抵抗R
1を小さくすることができる。
できる反射器と該反射器からの弾性表面波の位相に位相
整合した交差指電極を構成した上に、発生する分極電荷
を効率良く検出できる交差指電極幅を選択したことから
弾性表面波装置のQ値が高く又共振子の直列共振抵抗R
1を小さくすることができる。
[実 施 例]
第1図は本発明の弾性表面波装置の実施例に於ける平面
図であって、図中各部値の名称は、100、は圧電体平
板、101は交差指電極(IDT)、102は反射器、
103と104は101交差指電極(I DT)の各々
正と負極性の電極、又105と106,107は反射器
102の反射構造体である反射導体である6本発明の弾
性表面波装置に利用される弾性表面波は、水晶、LiT
aos 、L、1NbOx 、Lf* B40?等の圧
電体平板100上の表面に局在して伝播する弾性波であ
る。又前記101の交差指fitly(IDT)と反射
器102の金属導体は、前記圧電体平板上の面を鏡面仕
上げした上に、AE、Ag、Cn等の導電性金属の薄膜
を蒸着等の手段で形成後、写真食刻法によりパターン形
成してなる。前記交差指電極(I DT)は、正負電極
103.104に交番電圧を印加することにより弾性表
面波を励起できる。又反射器102の機能は、前記ID
Tから両方向に放射される弾性表面波を反射して元にも
どすものであって、前記105.106.107の各導
体が作る弾性表面波伝播路の音響的不整合によって行な
われる0通例、反射器はIDTの両側に構成する0次に
本発明の第1図の詳細な寸法関係をA−A断面図として
第2図に示した6図中各部位の名称は、200は圧電体
平板、201と202.203は交差指電極(IDT)
、204と205等は反射器の反射導体である。同図に
於て反射器は204反射導体の左端部Tより右側の領域
をしめる6反射導体204,205の周期長はPRであ
り、PRは利用する弾性表面波の波長尤のほぼえ/2で
あり、また反射導体の幅寸法WRはほぼ前記入の嵐とし
ている0図中の206と207が、励振されて表面に定
在する弾性表面波の応力波の振幅変化を表わす、206
と207は180°位相の異なる状態を示す、また、前
記反射器の左端部Tから対向して配置された他の反射器
の右端部までが交差指電極(IDT)の領域である0本
発明の交差指電極(IDT)は、反射器の反射構造体で
ある反射導体の周期長PRに近くかつ適切に設定された
周期長PTを6って原点TよりIDTの中央に向ってI
DTの電極導体の存在しない領域(幅S)、電極導体の
存在する領域(電極幅I2)が交互に配置され、かつ前
記電極幅4とPTの比が0.5〈β/PT<0.8であ
る交差指電極(IDT)からなっている、また原点Tか
ら2つ目の電極左端までのえTはほぼ弾性表面波の波長
見に近い長さとなっている。応力波の節は、種々の実験
と計算の結果より、反射器の左端部下と一致する他、交
差指電極の反射器に近い部分に於てち、同様に電極の左
端部で節となっている。ちちろん、IDTの左側に反射
器が配置された場合にあっては、上記記述は、反射器の
左端部下が右端部下に、又電極の左端部が右端部となる
ことはもちろんである。
図であって、図中各部値の名称は、100、は圧電体平
板、101は交差指電極(IDT)、102は反射器、
103と104は101交差指電極(I DT)の各々
正と負極性の電極、又105と106,107は反射器
102の反射構造体である反射導体である6本発明の弾
性表面波装置に利用される弾性表面波は、水晶、LiT
aos 、L、1NbOx 、Lf* B40?等の圧
電体平板100上の表面に局在して伝播する弾性波であ
る。又前記101の交差指fitly(IDT)と反射
器102の金属導体は、前記圧電体平板上の面を鏡面仕
上げした上に、AE、Ag、Cn等の導電性金属の薄膜
を蒸着等の手段で形成後、写真食刻法によりパターン形
成してなる。前記交差指電極(I DT)は、正負電極
103.104に交番電圧を印加することにより弾性表
面波を励起できる。又反射器102の機能は、前記ID
Tから両方向に放射される弾性表面波を反射して元にも
どすものであって、前記105.106.107の各導
体が作る弾性表面波伝播路の音響的不整合によって行な
われる0通例、反射器はIDTの両側に構成する0次に
本発明の第1図の詳細な寸法関係をA−A断面図として
第2図に示した6図中各部位の名称は、200は圧電体
平板、201と202.203は交差指電極(IDT)
、204と205等は反射器の反射導体である。同図に
於て反射器は204反射導体の左端部Tより右側の領域
をしめる6反射導体204,205の周期長はPRであ
り、PRは利用する弾性表面波の波長尤のほぼえ/2で
あり、また反射導体の幅寸法WRはほぼ前記入の嵐とし
ている0図中の206と207が、励振されて表面に定
在する弾性表面波の応力波の振幅変化を表わす、206
と207は180°位相の異なる状態を示す、また、前
記反射器の左端部Tから対向して配置された他の反射器
の右端部までが交差指電極(IDT)の領域である0本
発明の交差指電極(IDT)は、反射器の反射構造体で
ある反射導体の周期長PRに近くかつ適切に設定された
周期長PTを6って原点TよりIDTの中央に向ってI
DTの電極導体の存在しない領域(幅S)、電極導体の
存在する領域(電極幅I2)が交互に配置され、かつ前
記電極幅4とPTの比が0.5〈β/PT<0.8であ
る交差指電極(IDT)からなっている、また原点Tか
ら2つ目の電極左端までのえTはほぼ弾性表面波の波長
見に近い長さとなっている。応力波の節は、種々の実験
と計算の結果より、反射器の左端部下と一致する他、交
差指電極の反射器に近い部分に於てち、同様に電極の左
端部で節となっている。ちちろん、IDTの左側に反射
器が配置された場合にあっては、上記記述は、反射器の
左端部下が右端部下に、又電極の左端部が右端部となる
ことはもちろんである。
次に第3図は、反射器の反射構造体が1弾性表面波の伝
播幅(開口長)にわたって掘られた細長い溝、即ちグル
ープである場合について第2図と同様なA−A断面構造
を示す図である0図中各部位の名称は、300は圧電体
平板、301.302.303は交差指電極(IDT)
の電極導体、304と305は反射器の反射構造体であ
るグルブ、さらに306と307が弾性表面波の応力波
を示す、第3図に記入された寸法記号の意味は第2図と
同一である。
播幅(開口長)にわたって掘られた細長い溝、即ちグル
ープである場合について第2図と同様なA−A断面構造
を示す図である0図中各部位の名称は、300は圧電体
平板、301.302.303は交差指電極(IDT)
の電極導体、304と305は反射器の反射構造体であ
るグルブ、さらに306と307が弾性表面波の応力波
を示す、第3図に記入された寸法記号の意味は第2図と
同一である。
次に本発明の弾性表面波装置がとる寸法関係の妥当性に
ついて第4図と第5図を用いて説明する。まず最初、第
4図によって本発明のとる反射器の妥当性を説明する0
図中、横軸は1反射構造体の周期長PRに対する反射構
造体の輻WRの比であり、縦軸は、反射器のもつ反射係
数γを示す、γが大きい程、反射器に入射する弾性表面
波は大きく反射される6図よりWR与34PHに於てγ
の最大値を示している。但し、この様な特性をとる圧電
体材料としては、水晶、Li*BnO? 、L i T
ags等が知られている。γが最大値をとることにより
弾性表面波装置のQ値は1反射器を透過して失なわれる
波のエネルギーが最小となるために最高値が得られる。
ついて第4図と第5図を用いて説明する。まず最初、第
4図によって本発明のとる反射器の妥当性を説明する0
図中、横軸は1反射構造体の周期長PRに対する反射構
造体の輻WRの比であり、縦軸は、反射器のもつ反射係
数γを示す、γが大きい程、反射器に入射する弾性表面
波は大きく反射される6図よりWR与34PHに於てγ
の最大値を示している。但し、この様な特性をとる圧電
体材料としては、水晶、Li*BnO? 、L i T
ags等が知られている。γが最大値をとることにより
弾性表面波装置のQ値は1反射器を透過して失なわれる
波のエネルギーが最小となるために最高値が得られる。
最後に第4図に交差指電極(IDT)の電極幅βを変え
た場合の弾性表面波装置のとる直列共振抵抗R1と共振
の動的容量CIの特性を示す0図中、横軸は前記IDT
の周期長PTに対するIDTの電極幅2の比!2/PT
であり、縦軸は、直列共振抵抗R1(501)及び共振
の能動的容量C1(502)の相対値である。まず、曲
11502のC1が同図の様な特性をとる理由は次の通
りである。第2図及び第3図の通りに弾性表面波の応力
波が定在することはすでに説明した。この応力波F (
x)に対応して発生する圧電体圧表面上の分極分布を考
えると1弾性表面波にともなう歪み波S (x)は、S
(x)=eF (x) (1)但し
く1)式でXは弾性表面波の伝播方向の位置座標である
。上記S (X)に対応して、圧電体表面に発生する分
極波P (x)は、 P (X)=ds (x) (2)=
edF (x) で与えられる。ここでeは圧電気定数であり、dは圧電
係数であって、材料と方位で与えられる定数である。(
2)式に於てF (x)はkを波数、Bを振幅として、
F (x) =Bs i n (kx)で近似的に与え
られるから、交差指電極1本当たりで集められる総電荷
Mは次の積分で与えられる。
た場合の弾性表面波装置のとる直列共振抵抗R1と共振
の動的容量CIの特性を示す0図中、横軸は前記IDT
の周期長PTに対するIDTの電極幅2の比!2/PT
であり、縦軸は、直列共振抵抗R1(501)及び共振
の能動的容量C1(502)の相対値である。まず、曲
11502のC1が同図の様な特性をとる理由は次の通
りである。第2図及び第3図の通りに弾性表面波の応力
波が定在することはすでに説明した。この応力波F (
x)に対応して発生する圧電体圧表面上の分極分布を考
えると1弾性表面波にともなう歪み波S (x)は、S
(x)=eF (x) (1)但し
く1)式でXは弾性表面波の伝播方向の位置座標である
。上記S (X)に対応して、圧電体表面に発生する分
極波P (x)は、 P (X)=ds (x) (2)=
edF (x) で与えられる。ここでeは圧電気定数であり、dは圧電
係数であって、材料と方位で与えられる定数である。(
2)式に於てF (x)はkを波数、Bを振幅として、
F (x) =Bs i n (kx)で近似的に与え
られるから、交差指電極1本当たりで集められる総電荷
Mは次の積分で与えられる。
共振子のC1はMに比例すると考えると第5図の502
の特性が説明できる。さらに、直列共振抵抗R1は弾性
表面波装置の共振子のQ値を用いて前記C,からR2=
1/ (QwC+ )で与えられるから図中501の
R1の特性が説明できる。
の特性が説明できる。さらに、直列共振抵抗R1は弾性
表面波装置の共振子のQ値を用いて前記C,からR2=
1/ (QwC+ )で与えられるから図中501の
R1の特性が説明できる。
但しWは動作周波数である。従ってβ/ P tが0.
5以上に於てR3が減少する。しかしながら(2/ P
Tが0.8以上にあっては、IDT部の電極バクーン
加工が極めて困難となるので実用的効果がうすれる。実
際に、動作周波数400MHzの水晶STカットX伝播
方法で動作する弾性表面波装置に於て、弾性表面波の波
長えはえ=7.9μmであって前記交差指電極の存在し
ない領域の長さs*0.8μmとなって写真食刻による
加工が極めて困難になる。
5以上に於てR3が減少する。しかしながら(2/ P
Tが0.8以上にあっては、IDT部の電極バクーン
加工が極めて困難となるので実用的効果がうすれる。実
際に、動作周波数400MHzの水晶STカットX伝播
方法で動作する弾性表面波装置に於て、弾性表面波の波
長えはえ=7.9μmであって前記交差指電極の存在し
ない領域の長さs*0.8μmとなって写真食刻による
加工が極めて困難になる。
最後に、交差指電極が0.5(J2/PT <0゜8を
とるIDTの領域についてであるが、かならずし6弾性
表面波の応力波は、IDTの中央部に於て電極の端部で
節とならないので、IDTの中央部を除く両サイドに前
述のI2/PTの値の電極幅を認定することにより一層
の効果が認められる。
とるIDTの領域についてであるが、かならずし6弾性
表面波の応力波は、IDTの中央部に於て電極の端部で
節とならないので、IDTの中央部を除く両サイドに前
述のI2/PTの値の電極幅を認定することにより一層
の効果が認められる。
〔発明の効果]
以上述べたように本発明によれば1反射器の寸法及びI
DTの電極寸法を適切に設定したことにより弾性表面波
装置のQ値が高く又、弾性表面波との電気機械結合が大
きくとれる結果、共振子の動的容量C1が大きく、さら
に直列共振抵抗Rの小さなちのが実現できるので、共振
子とした場合にはQ及びR1が優れるために安定な発振
の維持ができる他、素子の小型化も可能となる。さらに
本発明を二重モードフィルタに用いた場合には、R+が
小さいために押入損失の小さい良好なフィルタが実現で
きる。
DTの電極寸法を適切に設定したことにより弾性表面波
装置のQ値が高く又、弾性表面波との電気機械結合が大
きくとれる結果、共振子の動的容量C1が大きく、さら
に直列共振抵抗Rの小さなちのが実現できるので、共振
子とした場合にはQ及びR1が優れるために安定な発振
の維持ができる他、素子の小型化も可能となる。さらに
本発明を二重モードフィルタに用いた場合には、R+が
小さいために押入損失の小さい良好なフィルタが実現で
きる。
第1図は、本発明の弾性表面波装置の一実施例の示す平
面図、第2図は第1図のA−A断面を示す断面図、第3
図は本発明の他の実施例の示すA−A断面図、第4図反
射器のが有する反射特性を示す図。 第5図は本発明の弾性表面波装置が示す直列共振抵抗R
1 と動的容量C1 の特性図であ る。 00 ・圧電体平板 0 ・交差指電極(I DT) 02 ・反射器 以 上
面図、第2図は第1図のA−A断面を示す断面図、第3
図は本発明の他の実施例の示すA−A断面図、第4図反
射器のが有する反射特性を示す図。 第5図は本発明の弾性表面波装置が示す直列共振抵抗R
1 と動的容量C1 の特性図であ る。 00 ・圧電体平板 0 ・交差指電極(I DT) 02 ・反射器 以 上
Claims (2)
- (1)圧電体平板の表面中央に弾性表面波を送受する交
差指電極(IDT)と、交差指電極(IDT)の両側に
前記弾性表面波を反射する1対の反射器を形成した弾性
表面波装置に於て、前記反射器は周期長PRの周期的な
配列をなす反射構造体の幅がほぼPRの1/2であり、
さらに前記1対の反射器の交差指電極(IDT)側の端
部を原点として、反射器の反射構造体の周期長PRに近
い周期長PTをもって、原点から交差指電極(IDT)
の中央に向かって電極導体が存在しない領域(幅s)、
電極導体の存在する領域(電極幅l)が交互に配置され
かつ、前記E/PTの比が0.5<l/PT<0.8で
ある交差指電極(IDT)を有することを特徴とする弾
性表面波装置。 - (2)前記請求項1記載の交差指電極がIDTの中央部
を除く両端部に形成されたことを特徴とする弾性表面波
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32100489A JPH03182111A (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32100489A JPH03182111A (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03182111A true JPH03182111A (ja) | 1991-08-08 |
Family
ID=18127715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32100489A Pending JPH03182111A (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03182111A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0993072A (ja) * | 1995-09-26 | 1997-04-04 | Fujitsu Ltd | 表面弾性波フィルタ |
| US6369674B1 (en) * | 1998-02-27 | 2002-04-09 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Broad-band surface acoustic wave filter with specific ratios of transducer electrode period to reflector period |
-
1989
- 1989-12-11 JP JP32100489A patent/JPH03182111A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0993072A (ja) * | 1995-09-26 | 1997-04-04 | Fujitsu Ltd | 表面弾性波フィルタ |
| US6369674B1 (en) * | 1998-02-27 | 2002-04-09 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Broad-band surface acoustic wave filter with specific ratios of transducer electrode period to reflector period |
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