JPH11145775A

JPH11145775A - 横型２ポートｓａｗ共振子

Info

Publication number: JPH11145775A
Application number: JP30617497A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Takagi; 道明高木; Shigeo Kanna; 重男神名
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、水晶基板を用いた２ポートＳＡＷ
共振子の小型化を実現することにある。【解決手段】第１と第２のＳＡＷ共振子の間に第３の構
成である結合共振子を相互に平行となるように横に配置
した上で、横モードとして発生する基本波対称モードＳ
０、基本波斜対称モードＡ０、１次高次対称モードＳ１
の内、スプリアスとなる前記Ａ０とＳ１モードを抑圧す
べく、前記第１と第２のＳＡＷ共振子の幅、結合共振子
の幅を適正に設定したことにより、従来の縦型に対して
横型であることから、素子の長手方向（Ｘ方向）寸法を
小さくできる横型２ポートＳＡＷ共振子としたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波を利用
して構成される信号入力端子を１端子対、出力端子を１
端子対からなる、ＵＨＦ帯の発振回路の発振周波数を安
定化するために使用される２ポートＳＡＷ共振子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の２ポートＳＡＷ共振子としては、
その基本的な電極構成が、例えば米国特許３８８６５０
４号公報に開示され、水晶回転Ｙ板については、電極膜
厚み１０００Å以下の場合につき、特開昭６１−２５１
２２３号公報に開示されまた、特開昭６１−２３０４１
９号公報には３個のすだれ状電極を用いた縦型の例が記
載されている。３個のすだれ状電極を有する縦型の２ポ
ートＳＡＷ共振子は、中央すだれ状電極が入力端子（１
端子対）となり、その両側に出力端子（１端子対）とな
るすだれ状電極が配置されるため、出力側負荷回路の負
荷変動に対して周波数が安定であり、さらに共振子の電
気的等価回路が作る直列共振枝路にすだれ状電極が作る
並列容量がなく、伝送特性におけるノイズ成分に関して
３０〜４０ｄＢの抑圧ができる結果、発振周波数の短期
安定度の向上ができる等、特にこの形式を用いれば水晶
単結晶からなるＳＴカットＸ伝搬板に形成してなるいわ
ゆるＳＴカット２ポートＳＡＷ共振子は、周波数温度特
性において零温度係数となって周波数安定性の面でも優
れ、１ポート型以上に優れた特徴をもつ共振子が得られ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし前述の全て縦型
の２ポートＳＡＷ共振子の従来技術では、近年著しい進
展を見せている素子容器サイズの小型化に対応すること
が困難となって来た。ことに、前記容器サイズとして、
平面サイズが５×５ｍｍの面実装型のセラミック容器に
収納することを条件とすると、素子平面サイズを約２Ｘ
３ｍｍ以内とする必要がある。これに対して、前記性能
の優れた３個のすだれ状電極を用いた型では、製作可能
周波数範囲がおよそ４００ＭＨｚ以上であり、これ以下
の周波数が収納できなかった。そこで本発明はこのよう
な問題点を解決するもので、その目的するところは、水
晶ＳＴカットのような周波数温度特性が優れ、かつ材料
のＱ値が優れた基板を用いて、従来に無く素子平面サイ
ズの小型化をはかり、周波数安定度に優れかつＣ／Ｎが
良い２ポートＳＡＷ共振子を市場に提供することにあ
る。

【０００４】課題を解決するに当たっては、前述の従来
技術に対して全く新たに、素子の小型化が可能な横多重
モードＳＡＷフィルタ（例えば、特開平４−２６５００
９号公報）において、２ポートＳＡＷ共振子として使用
する上でスプリアス（不要共振）となる基本波斜対称モ
ードＡ０等の高次横モードの抑圧を行った。それらの方
策は下記の通りである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の横型２ポ
ートＳＡＷ共振子は、圧電体平板上に、入力端子側と
なる第１のＳＡＷ共振子と出力端子側となる第２のＳＡ
Ｗ共振子を相互に横に平行配置して構成し、前記２つの
共振子間に平行配置して第３の結合共振子を形成したこ
とを特徴とする。

【０００６】（２）前記（１）において、前記結合共
振子は、弾性表面波の位相伝搬方向に直交して周期的に
配列した多数の導体ストリップからなり、前記導体スト
リップの間隔周期は、前記第１と第２のＳＡＷ共振子の
電極間隔周期とほぼ等しいことを特徴とする。

【０００７】（３）前記（１）において、前記結合共振
子の導体ストリップの幅方向長さＷＣ₃が、前記第１と
第２のＳＡＷ共振子の電極指交差幅ＷＣ₁，ＷＣ₂より等
しいか小さいことを特徴とする。

【０００８】（４）前記（１）において、前記横型２ポ
ートＳＡＷ共振子の伝送特性において、基本波斜対称モ
ードＡ０の挿入損失Ｓｂ（Ａ０）が、基本波対称モード
Ｓ０の挿入損失Ｓｂ（Ｓ０）より５ｄＢ以上大きいこと
を特徴とする。

【０００９】（５）前記（１）において、前記圧電体平
板が３０から４５度の回転Ｙ板である、水晶ＳＴカット
Ｘ伝搬方位であることを特徴とする。

【００１０】（６）前記（２）において、前記結合共振
子の導体ストリップ群を相互に任意形状の導体または、
対角導体にて接続したことを特徴とする。

【００１１】（７）前記（１）において、前記１個のＳ
ＡＷ共振子が有するすだれ状電極の対数が１２０対から
６０対の範囲かつ片側反射器の導体本数が８０本から１
４０本の範囲内であることを特徴とする。

【００１２】（８）前記（１）から（７）において、前
記横型２ポートＳＡＷ共振子において、第１と第２のＳ
ＡＷ共振子が持つ電極指交差幅（ＷＣ₁＝ＷＣ₂）が、弾
性表面波の波長を単位として、１０．５±２波長、第３
の結合共振子の導体ストリップ長さＷＣ₃が４〜１０波
長、共振子間のギャップＧが１±０．５波長であること
を特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の横型２ポートＳＡＷ共振
子における技術課題を解決するに当たっては以下に述べ
る理論を用いて、いわゆる損失を考慮した横モード微分
方程式を導出して、モードの振動変位とその共振周波数
を算出し、横型２ポートＳＡＷ共振子の設計を行ったの
でこの内容を順に説明する。

【００１４】まず最初に、本発明の詳細な説明中に現れ
るＳＡＷ共振子について説明することにする。ＳＡＷ共
振子は、水晶とかタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウ
ム、四ホウ酸リチウム等の圧電体材料から特定方位で切
り出された通称ウェハーと呼ばれる圧電体平板の表面
に、アルミニウム等の金属導体薄膜を形成した後、フォ
トリソグラフィー技術により特定の機能を果たす微細パ
ターンを形成して構成される。またＳＡＷ共振子には、
大別して１ポート型と２ポート型があるが、１ポート型
は、１個のすだれ状電極とその両側に位置して弾性表面
波の反射機能を有する一対の反射器をもつものであり、
本発明の対象となる横型２ポートＳＡＷ共振子の部分を
構成するものである。すでにこれらについては、多数の
公知資料があるので、本発明に係わるもの以外は詳細な
説明を行わないことにする。また、すだれ状電極（以
降、略してＩＤＴ（Interdigital Transduser）と称
す）の電極指の交差幅ＷＣとは、正極性と負極性の電極
指が相互に重なる配置となるＳＡＷ共振子の幅方向の寸
法である。前記のＳＡＷ共振子において、前記ＩＤＴを
構成する際の要点として、正電極と負電極を１対として
Ｍ対としたときに、ＩＤＴの電極指全体でのトータル反
射係数Гを次式（１）の通り定義した上で、１０＞Г＞
０．８とすれば、振動エネルギーが共振子の中央に集中
した、いわゆるエネルギー閉込型ＳＡＷ共振子（参考文
献：エネルギー閉じ込め弾性表面波共振子，信学技法Ｕ
Ｓ８７−３６，ｐｐ９−１６（１９８７．９．））を実
現できることが知られている。

【００１５】

【数１】

【００１６】但し、ここでＭは前記ＩＤＴの対数、ｂは
電極１本当たりの弾性表面波の反射係数、Ｈは前記導体
の膜厚、λは弾性表面波の波長である。

【００１７】例えば、ＳＴカット水晶板で前記アルミニ
ウム導体で形成されたＩＤＴであれば、ｂ＝０．２５
５、Ｈ／λ＝０．０３としてＭ＝８０対とすれば、図１
の１ポートＳＡＷ共振子を構成できる。このときΓ＝
２．４４８程度となる。従って、Ｍ＝８０対程の１ポー
ト型ＳＡＷ共振子を本発明の横型２ポートＳＡＷ共振子
に使用し、素子サイズの小型化をはかることが可能であ
ると考えられる。

【００１８】次に、前記のＳＡＷ共振子において、弾性
表面波の伝搬方向（Ｘ軸とする）に対して直交する幅方
向（Ｙ軸とする）について、ＳＡＷ共振子の振動変位を
簡便に計算するための方法として、筆者等はすでにこれ
ら横モードを支配する微分方程式を導いて公開している
（高木，桃崎，他：”常温に動的及び静的零温度係数を
もつＫカット水晶ＳＡＷ共振子”，電気学会電子回路
技術委員会第２５回ＥＭシンポジウム，ｐｐ７９−８
０，（１９９６））。さらに今回新たに、ＳＡＷ共振子
の電極を短絡した際のジュール熱等のエネルギ損失を考
慮した場合に対応できるように、前記微分方程式を拡張
して次式（１）として用いた。

【００１９】

【数２】

【００２０】ここで、ωは角周波数、ω₀（Ｙ）は該当
する領域の素子角周波数、ａは幅方向の実効的せん断剛
性定数、Ｖ（Ｙ）は幅方向の弾性表面波変位の振幅、Ｙ
は弾性表面波の波長で規格化したＹ座標である。また、
ω₀（Ｙ）は座標Ｙにおける弾性表面波の速度を角周波
数に換算した量であり、周波数ポテンシャル関数と呼ぶ
ことにする。εは新たに追加したエネルギ損失項でＹ座
標の関数ε（Ｙ）である。また前記の周波数ポテンシャ
ル関数はＳＡＷ共振子の動作点近傍においては、弾性表
面波の伝搬路に存在するアルミニウム金属導体膜の厚み
Ｈ（Ｙ）の関数により変化する。もっと一般的には、ア
ルミニウム金属の質量ｍ（Ｙ）の関数で変化することが
確認されている。従って、ＳＡＷ共振子の主要部を構成
するすだれ状電極部においては、すだれ状電極のもつ質
量ｍ（Ｙ）によりω₀（Ｙ）は決定される。すなはち、
ω₀（ｍ（Ｙ））である。前記の水晶ＳＴ−カットの場
合には、膜厚みが薄いために、前記のω₀（Ｙ）はｍに
対してほぼ直線的に降下する。ここで計算を簡単にする
ために式（１）において、基準となる周波数ω_００ ^２で
割ると、

【００２１】

【数３】

【００２２】ここで、Ω＝ω／ω_００は規格化周波数、
Ｑ（ｍ（Ｙ））は周波数ポテンシャル関数となる。変位
振幅Ｖ（Ｙ）求める方法は、たとえば、次の様に逐次積
分にて計算することができる。

【００２３】

【数４】

【００２４】式（３）のＶ（Ｙ，Ω）は規格化周波数の
関数であるが、現実に起きる変位振幅は、エネルギーの
最小原理である次式により与えられるΩにおいて得られ
る。

【００２５】

【数５】

【００２６】以上の式（２）から（４）は、定数ａを負
の適正値とすれば、縦モードにも適用可能であるが、本
発明に用いた計算の基本式であり、これらを用いて、後
述の具体的実施例になる横型２ポートＳＡＷ共振子の設
計を行い、試作品を測定してみたので、これらを順に説
明する。

【００２７】（実施例１）以下、本発明の実施の形態を
図１から順を追って説明する。図１は本発明の横型２ポ
ートＳＡＷ共振子に使用される電極パターンを平面図で
表した一実施の形態である。図１中の各部位の名称は、
１００は圧電体平板、１０１は励振用信号源、１０２は
信号源の等価内部抵抗、１０３と１０４と１０１１と１
０１２と１０１３等は、横型２ポートＳＡＷ共振子の素
子ＧＮＤ（外部回路の接地と区別して素子ＧＮＤ（接地
の意味）と呼ぶ）を外部回路の接地端子へ接続するため
のワイヤーボンデング線、１０５と１０７と１０８と１
０１０等は横型２ポートＳＡＷ共振子の素子ＧＮＤ、１
０１４は負荷抵抗である。細かい破線で囲まれた１０１
５は第１のＳＡＷ共振子、１０１６は第３の構成である
結合共振子、１０１７は第２のＳＡＷ共振子である。第
１のＳＡＷ共振子を構成している、荒い破線で囲まれた
１０１８と１０２０等はグレーテング反射器（以降略し
て反射器と呼ぶ）。１０１９はすだれ状電極（以降略し
てＩＤＴと呼ぶ）である。１００の圧電体平板は、水
晶、タンタル酸リチウム、ＬＢＯ等の圧電性を有する単
結晶およびＺｎＯ等の圧電性薄膜を形成した基板等から
なる。前記の１００上に形成された前記の第１と第２の
ＳＡＷ共振子１０１５、１０１７を構成するＩＤＴと反
射器等は、アルミニウムおよび金等の導電性を有する金
属膜を蒸着、スパッタ等の手段により薄膜形成した後、
フォトリソグラフィ技術によりパターン形成して作られ
る。前記ＩＤＴは利用する弾性表面波（レーリー波及び
リーキー波等）の位相進行方向（長手方向Ｘ）に対して
直交して、平行かつ周期的に多数配置される電極指群か
らなる。前記第１と第２のＳＡＷ共振子は、ほぼ同一の
寸法と特性を具備させる。前記第１と第２のＳＡＷ共振
子と第３の構成である結合共振子は、前記の位相進行方
向Ｘを長手方向として、横に各々平行に配置している。
第１と第２のＳＡＷ共振子間に挟まれて配置された結合
共子の詳細な構成を図３から図４に示すが、従来のＳＡ
Ｗ共振子の特徴である、弾性表面波の励振を行うＩＤＴ
を有していない。

【００２８】（実施例２）次に図２は、本発明の横型２
ポートＳＡＷ共振子について、他の一実施例である。図
中の各部位の名称は、２００が圧電体平板、細かい破線
で囲まれた２０１は第１のＳＡＷ共振子、２０２は結合
共振子、２０３は第２のＳＡＷ共振子である。前記２０
１と２０２と２０３で横型２ポートＳＡＷ共振子を構成
している。２０４と２０５，２０６，２０７は、例えば
接地のためのワイヤーボンデング線である。２０８は入
力信号源、２０９は前記入力信号源の内部抵抗（５０
Ω）、２０１０は負荷抵抗である。破線で囲まれた２０
１１と２０１２はＩＤＴである。２０１５と２０１６等
は反射器である。本実施例においては、結合共振子２０
２の各導体ストリップ群の両端部は、導体パターン２０
１３と２０１４で短絡されている。また全幅はＷＣ₃で
ある。

【００２９】（実施例３）次に、前述の結合共振子の具
体的構成を図３と図４を用いて詳述する。まず図３は、
最も基本的な結合共振子の導体パターンの配置である。
結合共振子は、特定の幅寸法ＷＣ₃に設定された導体ス
トリップ３０４、３０５、３０６等を多数平行配置して
構成する。前記導体ストリップ群は、弾性表面波の位相
伝搬方向（図中のＸ軸方向）に対してほぼ直交して配置
される。結合共振子はおおむね３つの主要部分から構成
される。破線に囲まれた３０１と３０３は、図１のＳＡ
Ｗ共振子（１０１５，１０１７）の反射器に対応する部
位、３０２はＩＤＴに対応する部位である。反射器に対
応する部位３０１と３０３の導体ストリップの配置周期
ＰＲと、ＩＤＴに対応する部位３０２の導体ストリップ
の配置周期はＰＴは、前述の図１のＳＡＷ共振子１０１
５、１０１７のものとほぼ同一である。また、図中のＬ
３は線幅寸法、Ｓ３はスペース幅寸法であり、これらも
同様に前記第１と第２のＳＡＷ共振子のものとほぼ等し
く設定する。３０７は前記導体ストリップ群を接続して
短絡する導体で、新たに付加されている。このようにす
ることにより、前記導体ストリップ群に発生する静電気
を短絡して制動効果をさらに増加させる作用がある。

【００３０】より具体的には水晶ＳＴカットについて、
前記ＰＴとＰＲの関係を、前述の数式（２）から（４）
式を用いて説明した周波数ポテンシャルω₀（Ｘ）を用
いて図４に示した。図４において、結合共振子の各部位
４００、４０１、４０２に対応する周波数ポテンシャル
を４０３、４０４、４０５の一定値とした。図中の横軸
４０６は結合共振子のＸ軸方向座標、縦軸４０７は周波
数軸である。ω₀₀は前記４０１と４０２の周期長ＰＲで
決まる周波数であり、ほぼ結合共振子の共振周波数ｆｃ
に相当する。反射器に相当する部位の弾性表面波の速度
をＶｃとすると、前記ＰＲとｆｃの関係は、ＰＲ＝Ｖｃ
／（２ｆｃ）である。また、ＰＴ＜ＰＲの関係を設定し
て、ＰＴ＝Ｖｃ／（２ｆＴ）の関係式から決まるｆＴを
ｆｃよりζ＝３０００から７０００ｐｐｍ程上昇させて
いる。

【００３１】つぎに、図１の横型２ポートＳＡＷ共振子
の動作原理と特性および具体的設計例につき、図５から
図９を用いて順に説明する。

【００３２】図５と図６は図１の横型２ポートＳＡＷ共
振子の幅方向であるＹ軸方向に関する、ＩＴＤの詳細な
構成と振動変位Ｖ（Ｙ）の一例を図示したものである。
図５は０度位相シフト型の２ポートＳＡＷ共振子に対応
する。図５中の各部位の名称は、５００が第１のＳＡＷ
共振子のＩＤＴの一部、５０１は結合共振子の一部、５
０２は第２の共振子のＩＤＴ部、５０３は正極性側の電
極指と５０４は負極性側の電極指である（この負極性側
導体は図１の接地電位側のパターンに接続している）。
５０５は前記正極性側の電極指群の端部を接続する給電
導体（バスバー）であり、５０６は負極性側の給電導体
である。５０７は、結合共振子の導体ストリップの一つ
である。５０８は第２のＳＡＷ共振子の正極性側の電極
指、５０９は負極性側の電極指である。５１０は前記５
０８等の正極性側の電極指群の端部を接続する給電導体
である。また５１１は５０９等の負極性側の電極指を接
続する給電導体である。５１２はＹ軸方向、５１３はＸ
軸方向である。図中の寸法ＷＣ₁、ＷＣ₂は各々第１と第
２のＳＡＷ共振子の電極指交差幅、ＷＣ₃は結合共振子
の幅、Ｇは各共振子間の間隙長である。つぎに図５の下
段は、例えば５１２のＹ軸に沿っての振動変位Ｖ（Ｙ）
を図示したものである（５１４）。殊に、曲線５１６は
横モード群の一つである基本波対称モードＳ０、５１７
と５１８は基本波斜対称モードＡ０の変位である。変位
Ｖ（Ｙ）が正の場合には、対応する位置にある電極指に
は正電荷が、Ｖ（Ｙ）が負の場合には、負電荷が発生し
ていると考えてよい。従って、基本波斜対称モードＡ０
の場合には、結合共振子の領域ＷＣ₃において、５１３
の軸の左右で発生電荷が正負打ち消し合うことになる。
５０７の導体ストリップは短絡効果を果たし、若干存在
する抵抗によって発生するジュール熱によりエネルギー
損失をともなうことになる。一方、５１６の基本波対称
モードＳ０においては、前記結合共振子領域は正極性の
同電位であり、電荷短絡現象を生じない。前記変位曲線
５１７と５１８は、前述の式（２）においてエネルギ損
失の無い場合５１７（ε＝０）とエネルギ損失のある場
合５１８（ε≠０）について計算したものである。明ら
かにＡ０モードに関しては、振幅の伝達に関して制動効
果が認められる。このことは横型２ポートＳＡＷ共振子
にとってスプリアスとなる前記Ａ０モードを抑圧できる
ことを暗示する。この場合、主共振となるモードはＳ０
である。

【００３３】つぎに図６は第１と第２のＳＡＷ共振子の
電極指極性を逆に配置したもので、１８０度位相シフト
型の２ポートＳＡＷ共振子に対応するものである。図中
の各部位の名称は、６００が第１のＳＡＷ共振子のＩＤ
Ｔの一部、６０１は結合共振子の一部、６０２は第２の
共振子のＩＤＴ部、６０３は正極性側の電極指と６０４
は負極性側の電極指である（この負極性側導体は図１の
接地電位側のパターンに接続している）。６０５は前記
正極性側の電極指群の端部を接続する給電導体（バスバ
ー）であり、６０６は負極性側の給電導体である。６０
７は、結合共振子の導体ストリップの一つである。６０
８は第２のＳＡＷ共振子の負極性側の電極指、６０９は
正極性側の電極指である。６１０は前記６０９等の正極
性側の電極指群の端部を接続する給電導体である。また
６１１は６０８等の負極性側の電極指を接続する給電導
体である。６１２はＹ軸方向、６１３はＸ軸方向であ
る。図中の寸法ＷＣ₁、ＷＣ₂は各々第１と第２のＳＡＷ
共振子の電極指交差幅、ＷＣ₃は結合共振子の幅、Ｇは
各共振子間の間隙長である。つぎに図６の下段は、例え
ば６１５のＹ軸に沿っての基本波対称モードＳ０の振動
変位Ｖ（Ｙ）を図示したものである（６１６）。変位Ｖ
（Ｙ）が正の場合には、対応する位置にある電極指には
正電荷が、Ｖ（Ｙ）が負の場合には、負電荷が発生して
いると考えてよい。ところで図６においては、第２のＳ
ＡＷ共振子側のＩＤＴ６０２の電極指極性が、図５の場
合に対して反転しているため、６１０を正極、６１１を
負極として得られる電圧は相対的に反転しする（６１
７）。従って１８０度位相シフト型が得られることにな
る。

【００３４】つぎに、本発明の構成により得られる特性
につき図７から図９を用いて説明する。前記の特性は、
水晶ＳＴカット（３０から４５度の回転Ｙカット）Ｘ伝
搬方位についての具体的設計例である。最初に図７にお
いて、ＳＡＷ共振子の等価定数とＩＤＴ対数の関係を示
す。前記ＳＡＷ共振子の周波数として２５０ＭＨｚとし
た。前記周波数にて、水晶で製作可能と思われる最小の
素子サイズである約２×３ｍｍに収納するためには、Ｉ
ＤＴの対数Ｍと片側の反射器Ｎの和が２００以内である
必要がある。この条件のもとに、１個のＳＡＷ共振子の
Ｑ値（共振先鋭度）（曲線７００）と等価直列共振抵抗
Ｒ₁（曲線７０１）の特性を図７に示した。ＩＤＴの対
数Ｍが４０から１２０の範囲において、約１万以上のＱ
値が、また、Ｒ１はＭが６０から１２０対の範囲におい
て１００Ω程度が得られる。ただし、前記第１と第２の
ＳＡＷ共振子の電極指交差幅（前述のＷＣ_1, ＷＣ₂）と
して、１０．５±２波長を用いた。

【００３５】つぎに、図８は第１と第２のＳＡＷ共振子
が持つ電極指交差幅（ＷＣ₁＝ＷＣ₂）が、弾性表面波の
波長を単位として、１０．５波長、第３の結合共振子の
導体ストリップ長さＷＣ₃が４波長、共振子間のギャッ
プＧが約１波長（１±０．５）とした場合の、４３０Ｍ
Ｈｚの０度位相シフト型、１８０度位相シフト型の伝送
特性図である。入力、出力の終端抵抗値は５０Ωとし
た。ただし、反射器の導体本数とＩＤＴの対数の和は、
図７の場合より多い３００を用いた。図８の横軸は周波
数、縦軸は動作伝送特性の振幅ＳｂとＳｂの位相であ
る。８００は動作伝送特性の振幅Ｓｂの対数表示。８０
１は主共振であるＳ０モード、８０２は抑圧されたＡ０
モード、８０４は抑圧前のＡ０モードである。８０３は
１次高次対称モードＳ１（同様に横モード）である。位
相特性図中の８０７は図６に対応する１８０度位相シフ
ト型、８０８は図５に対応する０度位相シフト型であ
る。前記の８０３の１次高次対称モードＳ１を抑圧する
方法は、前記の電極指交差幅ＷＣ₁，ＷＣ₂を小さくし
て、周波数を主共振周波数から遠ざけることが有効であ
り、前記の１０．５波長はこの事実より設定されてい
る。おおむね１５〜６波長範囲であれば、希望の抑圧効
果が得られる。さらにＳ１モードを抑圧する方法として
は、文献（W.H.Haydl,B.Dischler,P.Hiesinger;"MULTIM
ODE SAW RESONATORS -A METHOD TO STUDY THE OPTIMUM
RESONATOR DESIGN", Ultrasonics Symposium Proceedin
gs, pp.287-296(1976)）にあるように、余弦関数（ＣＯ
Ｓ（ＫＹ））による電極指交差幅の重み付けを行うこと
が効果的であることが知られているので付け加える。

【００３６】最後に図９は、前記図８の主共振Ｓ０モー
ドの最小挿入損失値Ｓｂ（Ｓ０）とＡ０モードの最小挿
入損失値Ｓｂ（Ａ０）が結合共振子の幅ＷＣ₃（弾性表
面波の波長λ単位で表示）によってどのように変化する
かをみたものである。図中９００がＳｂ（Ｓ０）、９０
１がＳｂ（Ａ０）、９０２が図３の短絡導体を付した結
合共振子を用いた場合である。Ｓｂ（Ｓ０）とＳｂ（Ａ
０）との差はＷＣ₃が４波長以上であれば、通常２ポー
トＳＡＷ共振子として使用できる５ｄＢの差が確保でき
ている。また、主共振の挿入損失Ｓｂ（Ｓ０）が１０ｄ
Ｂ以下の方が、発振回路に使用する能動素子のもつ増幅
率の水準値（１２〜１５ｄＢ）に適合するため、ＷＣ₃
が８波長以下が好ましい。また、図３の結合共振子にた
いする９０２の場合には抑圧効果がさらに増しているこ
とがわかる。

【００３７】以上が本発明の横型２ポートＳＡＷ共振子
の構成とその特性および具体的設計例である。設計例は
水晶ＳＴカットで示したが、他のカットであるＫカット
とか３６度回転Ｙ板のＹ｀伝搬であるＳＴＷ（Surface
Transversal Wave)でも良く、さらにまた水晶以外の圧
電気材料であっても良い事は容易にわかることである。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、周波
数安定度に優れ、従ってC／Ｎに優れた水晶基板を用い
て、第１と第２のＳＡＷ共振子の間に結合共振子を相互
に平行となるように配置した上で、横モードとして発生
する基本波対称モードＳ０、基本波斜対称モードＡ０、
１次高次対称モードＳ１の内スプリアスとなる前記Ａ０
とＳ１モードを抑圧すべく、前記第１と第２のＳＡＷ共
振子の幅、第３の構成である結合共振子の幅を適正に設
定したことにより、従来の縦型２ポートＳＡＷ共振子に
対して横型が素子の長手方向（Ｘ方向）が短くできるこ
とから、従来に無く小型な横型２ポートＳＡＷ共振子が
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の横型２ポートＳＡＷ共振子の一実施
例が有する導体パターンを示す平面図。

【図２】本発明の他の横型２ポートＳＡＷ共振子の実
施例が示す図。

【図３】本発明の結合共振子の一実施例が示す平面
図。

【図４】本発明の結合共振子の他の実施例が示す平面
図。

【図５】本発明の０度位相シフト型の構成と効果示す
概念図。

【図６】本発明の他の１８０度位相シフト型の構成と
効果を示す概念図。

【図７】本発明の図１と図２が示すＳＡＷ共振子の等
価定数特性図。

【図８】本発明の図１と図２が示す伝送特性図。

【図９】本発明の図１と図２が示す横モード抑圧特性
図。

【符号の説明】

１００圧電体平板１０１５第１のＳＡＷ共振子１０１６結合共振子１０１７第２のＳＡＷ共振子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電体平板上に、入力端子側となる第１の
ＳＡＷ共振子と出力端子側となる第２のＳＡＷ共振子を
相互に横に平行配置して構成し、前記２つの共振子間に
平行配置して第３の結合共振子を形成したことを特徴と
する横型２ポートＳＡＷ共振子。
【請求項２】前記結合共振子は、弾性表面波の位相伝搬
方向に直交して周期的に配列した多数の導体ストリップ
からなり、前記導体ストリップの間隔周期は、前記第１
と第２のＳＡＷ共振子の電極間隔周期とほぼ等しいこと
を特徴とする請求項１記載の横型２ポートＳＡＷ共振
子。
【請求項３】前記結合共振子の導体ストリップの幅方向
長さＷＣ₃が、前記第１と第２のＳＡＷ共振子の電極指
交差幅ＷＣ₁，ＷＣ₂より等しいか小さいことを特徴とす
る請求項１記載の横型２ポートＳＡＷ共振子。
【請求項４】前記横型２ポートＳＡＷ共振子の伝送特性
において、基本波斜対称モードＡ０の挿入損失Ｓｂ（Ａ
０）が、基本波対称モードＳ０の挿入損失Ｓｂ（Ｓ０）
より５ｄＢ以上大きいことを特徴とする請求項１記載の
横型２ポートＳＡＷ共振子。
【請求項５】前記圧電体平板が３０から４５度の回転Ｙ
カット板である、水晶ＳＴカットＸ伝搬方位であること
を特徴とする請求項１記載の横型２ポートＳＡＷ共振
子。
【請求項６】前記結合共振子の導体ストリップ群を相互
に任意形状の導体または、対角導体にて接続したことを
特徴とする請求項２記載の横型２ポートＳＡＷ共振子。
【請求項７】前記１個のＳＡＷ共振子が有するすだれ状
電極の対数が１２０対から６０対の範囲かつ片側反射器
の導体本数が８０本から１４０本の範囲内であることを
特徴とする請求項１記載の横型２ポートＳＡＷ共振子。
【請求項８】前記横型２ポートＳＡＷ共振子において、
第１と第２のＳＡＷ共振子が持つ電極指交差幅（ＷＣ₁
＝ＷＣ₂）が、弾性表面波の波長を単位として、１０．
５±２波長、第３の結合共振子の導体ストリップ長さＷ
Ｃ₃が４〜１０波長、共振子間のギャップＧが１±０．
５波長であることを特徴とする請求項１〜７いずれか記
載の横型２ポートＳＡＷ共振子。