JPH09181554A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力及び出力電極を傾斜電極で構成した弾性
表面波装置において、所望の群遅延特性を実現する。 【解決手段】 圧電基板２０上には、櫛歯状の入力電極
３０及び出力電極４０が弾性表面波の伝搬方向に並設さ
れている。両電極３０，４０は傾斜電極で構成されると
ともに、両電極３０，４０における弾性表面波の伝搬方
向の各中心線Ｌ1，Ｌ2が互いに平行にならないようにす
る。入力電極３０にて電気信号から変換された弾性表面
波が出力電極４０に到達するまでの時間は中心線Ｌ1，
Ｌ2に沿った位置に応じて異なるとともに、入力電極３
０にて弾性表面波に変換されかつ出力電極４０にて電気
信号に再変換される信号の周波数は中心線Ｌ1，Ｌ2に沿
った位置に応じて異なるので、中心線Ｌ1，Ｌ2の傾きを
適宜設定することにより、信号の周波数変化に対する群
遅延時間を任意な特性に変更することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、フィルタとして利
用されるのに適した弾性表面波装置に係り、特に圧電基
板上に設けた櫛歯状の入力電極及び出力電極を傾斜電極
で構成した弾性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、図９（Ａ）
（Ｂ）に示すように、厚さの薄い直方体状に成形した圧
電基板１０上に弾性表面波が伝搬する方向に並設させた
櫛歯状の入力電極１１及び出力電極１２を有し、前記両
電極１１，１２の各複数の電極指をそれぞれ所定の曲率
係数Ｐ（パワーファクタＰともいう）で傾斜させるよう
にしている。そして、各電極１１，１２における弾性表
面波の伝搬方向両端間の各中央位置を電極指の延設方向
に沿ってつなげた各線（中心線Ｌ1，Ｌ2）が互いに平行
になるように両電極１１，１２を配置するとともに、両
電極１１，１２を前記中心線Ｌ1，Ｌ2に対してそれぞれ
対称になるように構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の弾
性表面波装置では、弾性表面波の回折現象、ビームの偏
り（ビームステアリリング）などの影響で、図９（Ｃ）
に示すように、群遅延特性における群遅延時間が周波数
が高くなるにしたがって長くなり、所望の群遅延特性を
有する弾性表面波装置を製造することが難しいという問
題があった。通常、この群遅延特性は周波数の変化に対
して群遅延時間がフラットであることが望ましい。

【０００４】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は所望の群遅延特性を得ることがで
きる弾性表面波装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、入力及び出力電極を傾斜
電極で構成し、各電極における弾性表面波の伝搬方向両
端間の各中央位置を電極指の延設方向に沿ってつなげた
各線が互いに平行にならないように両電極を配置したこ
とにある。

【０００６】この場合、例えば、前記各電極における弾
性表面波の伝搬方向両端間の各中央位置を電極指の延設
方向に沿ってつなげた各線が直線になり、かつ同各線間
の一端側の距離が各他端側の距離より短くなるように両
電極を構成したり、同各線が曲線になるように両電極を
構成したりするとよい。

【０００７】

【発明の作用及び効果】上記のように構成した弾性表面
波装置においては、各電極における弾性表面波の伝搬方
向両端間の各中央位置を電極指の延設方向に沿ってつな
げた各線が互いに平行でないので、入力電極にて電気信
号から変換された弾性表面波が出力電極に到達するまで
の時間は前記中央位置をつなげた各線に沿った位置に応
じて異なる。一方、傾斜電極においては、一般的に入力
電極にて弾性表面波に変換されかつ出力電極にて電気信
号に再変換される信号の周波数は前記中央位置をつなげ
た各線に沿った位置に応じて決定されるので、前記到達
時間の相違は伝搬される信号の周波数に応じて変更され
ることになる。したがって、入力電極における前記中央
位置をつなげた線と出力電極における前記中央位置をつ
なげた線とがなす角度（０度を除く）を適宜設定するこ
とにより、群遅延時間が信号の周波数の変化に対してフ
ラットになる群遅延特性を有する弾性表面波装置を実現
したり、群遅延時間が信号の周波数の変化に対して任意
に変化する弾性表面波装置を実現できる。その結果、本
発明によれば、所望の群遅延特性を有する弾性表面波装
置を簡単に製造できるようになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図１（Ａ）は同実施形態に係る弾
性表面波装置を平面図により概略的に示している。

【０００９】この弾性表面波装置は、ニオブ酸リチウム
（LiNbO₃）、タンタル酸リチウム（LiTaO₃）、水晶など
の圧電材料で厚さの薄い直方体状に形成した圧電基板２
０を備えている。圧電基板２０上には、入力電極３０及
び出力電極４０が並設されていて、入力電極３０により
電気信号が弾性表面波に変換され、同変換された弾性表
面波が圧電基板２０上を図示矢印方向に伝搬して出力電
極４０に到達し、かつ同到達した弾性表面波が出力電極
４０にてふたたび電気信号に変換されるようになってい
る。

【００１０】入力電極３０は、圧電基板２０上の図示左
側部分にて、弾性表面波の伝搬方向に平行かつ相対向し
て延設された一対の帯状の導電体で構成した連結部３
１，３２を備えている。連結部３１は連結部３２よりも
短く構成されている。連結部３１，３２には、連結部３
１から連結部３２に向かうにしたがって電極指間距離が
長くなるように所定の曲率係数をもって曲線的に傾斜さ
せた複数の電極指３３，３４の各一端がそれぞれ接続さ
れ、各電極指３３，３４は交差長を異ならせて互いに交
差している。連結部３１，３２及び電極指３３，３４の
弾性表面波の伝搬方向両端間の中央位置を電極指３３，
３４の延設方向に沿ってつなげた線（以下、単に入力電
極３０の中心線Ｌ1という）は、連結部３１，３２の延
設方向と直角な直線Ｌ10（以下、単に基準線Ｌ10とい
う）に対して、連結部３１の中央位置が出力電極４０に
近づきかつ連結部３２の中央位置が出力電極４０から遠
ざかる方向に傾いている。そして、入力電極３０は、中
心線Ｌ1に対しても基準線Ｌ10に対しても非対称に形成
されている。なお、この場合、中心線Ｌ1は直線であ
る。

【００１１】出力電極４０も、圧電基板２０の図示右側
上面にて、入力電極３０と同様な連結部４１，４２及び
電極指４３，４４により構成されている。連結部４１，
４２及び電極指４３，４４の弾性表面波の伝搬方向両端
間の中央位置を電極指４３，４４の延設方向に沿ってつ
なげた線（以下、単に出力電極４０の中心線Ｌ2とい
う）は、連結部４１，４２の延設方向と直角な直線Ｌ20
（以下、単に基準線Ｌ20という）に対して、連結部４１
の中央位置が入力電極３０に近づきかつ連結部４２の中
央位置が出力電極３０から遠ざかる方向に傾いている。
そして、出力電極４０は、中心線Ｌ2に対しても基準線
Ｌ20に対しても非対称に形成されている。なお、この場
合も、中心線Ｌ2は直線である。

【００１２】上記のように構成した弾性表面波装置にお
いては、入力電極３０にて電気信号から変換された弾性
表面波は圧電基板２０上を伝搬して出力電極４０に到達
し、同出力電極４０にて電気信号に再変換される。この
信号の変換においては、電極指間距離が連結部３１，４
１から連結部３２，４２に向かうにしたがって長くなっ
ているので、入力電極３０にて弾性表面波に変換されか
つ出力電極４０にて電気信号に再変換される信号の周波
数は、連結部３１，４１から連結部３２，４２に向かう
にしたがって低くなる。一方、両電極３０，４０の各中
心線Ｌ1，Ｌ2は互いに平行でなく、同中心線Ｌ1，Ｌ2間
の距離は連結部３１，４１側にて連結部３２，４２側よ
りも短いので、入力電極３０にて変換された弾性表面波
が出力電極４０に到達するまでの時間は、連結部３１，
４１から連結部３２，４２に向かうにしたがって長くな
る。その結果、この弾性表面波装置の群遅延特性におけ
る群遅延時間は、信号周波数が低くなるにしたがって長
くなる側に補正されることになる。

【００１３】したがって、中心線Ｌ1，Ｌ2間の距離が連
結部３１，４１側にて短くなるように同中心線Ｌ1，Ｌ2
を基準線Ｌ10，Ｌ20に対して適宜角度だけ傾けることに
より、すなわち中心線Ｌ1と中心線Ｌ2とがなす角度（０
度以外）を適宜設定することにより、図９（Ｃ）に示し
た群遅延特性における低い周波数に対応した群遅延時間
を長くするとともに高い周波数に対応した群遅延時間を
短くするように補正でき、群遅延時間が周波数の変化に
対してフラットになる図１（Ｂ）に示すような群遅延特
性を実現できる。

【００１４】また、上記実施形態においては、両電極３
０，４０の両中心線Ｌ1，Ｌ2間の距離が連結部３１，４
１側にて短くなるように両中心線Ｌ1，Ｌ2を基準線Ｌ1
0，Ｌ20に対して互いに異なる方向にそれぞれ傾けるよ
うにしたが、図２（Ａ）に示すように、出力電極４０の
中心線Ｌ2を基準線Ｌ20に対して傾けないで、入力電極
３０の中心線Ｌ1のみを基準線Ｌ10に対して連結部３１
側にて出力電極４０の中心線Ｌ2に近づく側に傾けて、
両中心線Ｌ1，Ｌ2間の距離が連結部３１，４１側にて短
くなるようにしてもよい。逆に、入力電極３０の中心線
Ｌ1を基準線Ｌ10に対して傾けないで、出力電極４０の
中心線Ｌ2のみを基準線Ｌ20に対して連結部４１側にて
入力電極３０の中心線Ｌ1に近づく側に傾けて、両中心
線Ｌ1，Ｌ2間の距離が連結部３１，４１側にて短くなる
ようにしてもよい。

【００１５】さらに、図２（Ｂ）に示すように、両電極
３０，４０の両中心線Ｌ1，Ｌ2を両基準線Ｌ10，Ｌ20に
対して同一方向に傾けるとともに、一方の中心線Ｌ1又
はＬ2の傾きを大きくして、両中心線Ｌ1，Ｌ2間の距離
が連結部３１，４１側にて短くなるようにしてもよい。
なお、これらの図２（Ａ）（Ｂ）の場合にも、各連結部
３１，３２，４１，４２は弾性表面波の伝搬方向に平行
に延設されている。

【００１６】このように上記実施形態を変形しても、中
心線Ｌ1と中心線Ｌ2とがなす角度（０度以外）を適宜設
定することにより、図９（Ｃ）に示した群遅延特性にお
ける低い周波数に対応した群遅延時間を長くするととも
に高い周波数に対応した群遅延時間を短くするように補
正でき、群遅延時間が周波数の変化に対してフラットに
なる図１（Ｂ）に示すような群遅延特性を実現できる。

【００１７】次に、上記実施形態の他の変形例について
説明すると、図３（Ａ）は同変形例に係る弾性表面波装
置を平面図により概略的に示している。この場合も、両
電極３０，４０の両中心線Ｌ1，Ｌ2間の距離が連結部３
１，４１側にて短くなるように両中心線Ｌ1，Ｌ2を基準
線Ｌ10，Ｌ20に対して互いに異なる方向に傾けてある
が、両中心線Ｌ1，Ｌ2がなす角度を上記図１（Ａ）の場
合よりも大きくする。したがって、この場合には、低い
周波数に対する群遅延時間がより長くなり、かつ高い周
波数に対する群遅延時間がより短くなるので、この弾性
表面波装置の群遅延特性は図３（Ｂ）に示すようにな
る。また、この場合も、上記実施形態の図２（Ａ）
（Ｂ）に示すような変形例と同様に、両電極３０，４０
の中心線Ｌ1，Ｌ2のうちの一方のみを傾けたり、両方を
同一方向に傾けるようにしてもよい。

【００１８】また、他の変形例は、図４（Ａ）に示すよ
うに、両電極３０，４０の両中心線Ｌ1，Ｌ2間の距離が
連結部３２，４２側にて短くなるように両中心線Ｌ1，
Ｌ2を基準線Ｌ10，Ｌ20に対して互いに異なる方向に傾
けてある。これによれば、前記場合と逆に低い周波数に
対する群遅延時間が短くなり、かつ高い周波数に対する
群遅延時間が長くなるので、この弾性表面波装置の群遅
延特性は図４（Ｂ）に示すようになる。また、この場合
も、上記実施形態の図２（Ａ）（Ｂ）に示すような変形
例と同様に、両電極３０，４０の中心線Ｌ1，Ｌ2のうち
の一方のみを傾けたり、両方を同一方向に傾けるように
してもよい。

【００１９】また、前述した各例では中心線Ｌ1，Ｌ2は
直線であったが、これらの中心線Ｌ1，Ｌ2を曲線にした
変形例について次に説明する。この種の変形例は、図５
（Ａ）に示すように、両電極３０，４０の両中心線Ｌ
1，Ｌ2が曲線になるように両電極３０，４０を構成す
る。そして、両中心線Ｌ1，Ｌ2間の距離が連結部３１，
４１側及び連結部３２，４２側にて短くなるとともに、
連結部３１，４１と連結部３２，４２との各中央位置に
て長くなるように、両中心線Ｌ1，Ｌ2を基準線Ｌ10，Ｌ
20に対して互いに異なる方向に曲げてある。これによれ
ば、低域及び高域の周波数に対する群遅延時間が短くな
り、かつ中域の周波数に対する群遅延時間が長くなるの
で、この弾性表面波装置の群遅延特性は図５（Ｂ）に示
すようになる。

【００２０】さらに、他の変形例も、図６（Ａ）に示す
ように、両電極３０，４０の両中心線Ｌ1，Ｌ2が曲線に
なるように両電極３０，４０を構成する。そして、両中
心線Ｌ1，Ｌ2間の距離が連結部３１，４１側及び連結部
３２，４２側にて長くなるとともに、連結部３１，４１
と連結部３２，４２との各中央位置にて短くなるよう
に、両中心線Ｌ1，Ｌ2を基準線Ｌ10，Ｌ20に対して互い
に異なる方向に曲げてある。これによれば、低域及び高
域の周波数に対する群遅延時間が長くなり、かつ中域の
周波数に対する群遅延時間が短くなるので、この弾性表
面波装置の群遅延特性は図６（Ｂ）に示すようになる。

【００２１】これらの図４〜６の各（Ａ）に示した弾性
表面波装置は、上記実施形態に示したように、群遅延時
間が周波数の変化に対してフラットになるものではない
が、特異な周波数特性を必要とするフィルタなどに利用
される。そして、このように中心線Ｌ1，Ｌ2を直線にす
るとともにそれらの傾きを変えたり、曲線にするととも
にその曲率を変えたりすることにより、任意の群遅延特
性特性を有する弾性表面波装置を製造できる。

【００２２】また、上記実施形態及び各種変形例におい
ては、電極指３３，３４，４３，４４を曲線にするとと
もに重み付けして両電極３０，４０を傾斜電極で構成し
た弾性表面波装置について説明したが、本発明は、図７
（Ａ）に示すように電極指３３，３４，４３，４４を直
線にするとともに重み付けするように構成したり、図７
（Ｂ）（Ｃ）に示すように電極指３３，３４，４３，４
４を曲線にするとともに重み付けしないように構成した
り、図７（Ｄ）に示すように電極指３３，３４，４３，
４４を直線にするとともに重み付けしないように構成し
た両電極３０，４０を有する弾性表面波装置にも適用で
きる。さらに、図８に示すように電極指３３，３４，４
３，４４をダブルに構成した両電極３０，４０を有する
弾性表面波装置にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）は本発明の一実施形態を示す弾性表面
波装置の平面概略図であり、（Ｂ）は同弾性表面波装置
の群遅延特性を示すグラフである。

【図２】 （Ａ）は上記実施形態の変形例を示す弾性表
面波装置の平面概略図であり、（Ｂ）は同実施形態の他
の変形例を示す弾性表面波装置の平面概略図である。

【図３】 （Ａ）は本発明の上記実施形態の他の変形例
を示す弾性表面波装置の平面概略図であり、（Ｂ）は同
他の変形例に係る弾性表面波装置の群遅延特性を示すグ
ラフである。

【図４】 （Ａ）は本発明の上記実施形態の他の変形例
を示す弾性表面波装置の平面概略図であり、（Ｂ）は同
他の変形例に係る弾性表面波装置の群遅延特性を示すグ
ラフである。

【図５】 （Ａ）は本発明の上記実施形態の他の変形例
を示す弾性表面波装置の平面概略図であり、（Ｂ）は同
他の変形例に係る弾性表面波装置の群遅延特性を示すグ
ラフである。

【図６】 （Ａ）は本発明の上記実施形態の他の変形例
を示す弾性表面波装置の平面概略図であり、（Ｂ）は同
他の変形例に係る弾性表面波装置の群遅延特性を示すグ
ラフである。

【図７】 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の他の適用例に係る
弾性表面波装置の平面概略図である。

【図８】 本発明の他の適用例に係る弾性表面波装置の
平面概略図である。

【図９】 （Ａ）（Ｂ）は共に従来の弾性表面波装置の
平面概略図であり、（Ｃ）は同弾性表面波装置の群遅延
特性を示すグラフである。

【符号の説明】

２０…圧電基板、３０…入力電極、３１，３２…連結
部、３３，３４…電極指、４０…出力電極、４１，４２
…連結部、４３，４４…電極指、Ｌ1,Ｌ2…中心線、Ｌ1
0，Ｌ20…基準線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上にて弾性表面波の伝搬方向に
   櫛歯状の入力電極及び出力電極を並設するとともに、前
   記両電極を傾斜電極で構成した弾性表面波装置におい
   て、前記各電極における弾性表面波の伝搬方向両端間の
   各中央位置を電極指の延設方向に沿ってつなげた各線が
   互いに平行にならないように前記両電極を配置したこと
   を特徴とする弾性表面波装置。
2. 【請求項２】 前記各電極における弾性表面波の伝搬方
   向両端間の各中央位置を電極指の延設方向に沿ってつな
   げた各線が直線になり、かつ同各線間の一端側の距離が
   各多端側の距離より短くなるように前記両電極を構成し
   たことを特徴とする前記請求項１に記載の弾性表面波装
   置。
3. 【請求項３】 前記各電極における弾性表面波の伝搬方
   向両端間の各中央位置を電極指の延設方向に沿ってつな
   げた各線が曲線になるように前記両電極を構成したこと
   を特徴とする前記請求項１に記載の弾性表面波装置。