JPS6234411A - 圧電フイルタ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＡＭラジオ受信機の中間周波用フイ、ルタ等に
使用される圧電基板の拡がり振動を利用した３端子形の
圧電フィルタに関する （従来技術） 従来、この種の圧電フィルタとしては、第１７図（ａ）
、第１７図（ｂ）および第１７図（ｃ）に示すように、
四角形状の圧電基板Ｉの一つの主表面には、その周縁部
に所定幅を有する四角形状のリング電極２が形成される
とともに、このリング電極２と同心に、四角形状のトッ
ド電極３が形成され、上記圧電基板ｌのいま一つの主表
面には上記リング電極２およびトッド電極３に対向する
アース電極４が形成されてなるものが周知である。この
圧電フィルタ５をＡＭラジオ受信機の中間周波用フィル
タとして使用する場合、第１８図に示すように、上記構
成を有する２組の圧電フィルタ５　ａ、　５　ｂが結合
コンデンサＣ８を介してカスケード接続される。圧電フ
ィルタ５ａのトッド電極３と圧電フィルタ５ｂのトッド
電極３との間に接続される上記結合コンデンサＣ６は、
これら圧電フィルタ５ａと５ｂとの結合度を低くするた
めのものである。

ところで、第１８図のＡＭラジオ受信機の中間周波用フ
ィルタにおいで、部品点数および外付部品を削減するた
めには、結合コンデンサＣ８を使用せずに、圧電フィル
タ５ａのトッド電極３と圧電フィルタ５ｂのトッド電極
３とを直接、接続することが好ましい。このように圧電
フィルタ５ａのトッド電極３と圧電フィルタ５ｂのドツ
ト電極３とを直接、接続したときに結合度を小さくする
ためには、圧電フィルタ５ａのトッド電極３および圧電
フィルタ５ｂのトッド電極３の面積を小さくし、各トッ
ド電極３とそれに対向するアース電極４との間の静電容
量を小さくするとともに、圧電フィルタ５ａおよび５ｂ
の電気機緘変換効率を小さくするよう１こすればよい。

しかしながら、上Ｊ己のように圧電フィルタ５ａおよび
５ｂの各トッド電極３を小さくすると、フィルタ周波数
の３倍、５倍および７倍の周波数帯域におけるスプリア
ス特性が劣化する問題がある。このため、この種圧電フ
ィルタ５ａのトッド電極３と圧電フィルタ５ｂのトッド
電極３とを直接、接続したＡＭラジオ受信機の中間周波
用フィルタは実現されていなかった。

（発明の目的） 本発明の目的は、結合コンデンサを使用することなく、
直接、カスケード接続しても結合度か小さく、しかもス
プリアス特性か良好な圧電フィルタを提供することであ
る。

（発明の構成） このため、本発明は、四角形状の圧電基板の一つの主表
面に四角形状のリング電極と中心電極とが形成されると
とも上記圧電基板のいま一つの主表面に上記リング電極
および中心電極に対向するアース電極が形成され、上記
中心電極は圧電基板の上記一つの主表面の少なくとも一
方の対角線方向に伸長して形成されていることを特徴と
している。すなわち、本発明は、リング電極、中心電極
、およびアース電極を有する３端子フイルタにおいて、
中心電極を圧電基板のいま一つの主表面の少なくとも一
方の対角線方向に伸長して形成することにより、圧電基
板の上記一つの主表面の対角線方向に発生する不要振動
モードによる異極性の表面電荷が相殺されるようにした
もＱである。本発明のかかる特徴は、本願の発明者によ
る次の考察に基づいて得られたものである。

本願の発明者は、先ず、第１７図（ａ）、第１７図（ｂ
）および第１７図（Ｃ）の圧電フィルタ５の圧電基板ｌ
と同一の圧電材料を使用し、圧電基板１とほぼ同一の寸
法を有する、４　、９　ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍの圧電
基板（図示せず。）を製作し、その両生表面に夫々全面
電極を形成して、この圧電基板のインピーダンス特性を
測定したところ、第１９図に示す結果を得た。

一方、コンピュータの発達により、最近、実用化されつ
つある有限要素法解析を用いて上記圧電基板のモデルに
ついて、シュミレーション計算により、インピーダンス
特性を求めたところ、第１９図に示すものと良い一致が
見られた。

そこで、コンピュータによる有限要素法解析により、上
記圧電基板のモデルについて、変位および歪みに対応し
てその表面に発生する表面電荷分布を求めたところ、第
１９図のインピーダンス特性において、基本振動ａ１そ
れに対するスプリアスｂないしＱに夫々対応して、第２
０図（ａ）ないしくＩ２）に示すような表面電荷分布を
得た。ここで、第１９図を見れば明らかなように、スプ
リアスｃ、ｇ、ｈおよびｉは励起しにくいモードである
ので、以下の議論からは除外することにして、第２０図
（ｂ）。

（ｄ）、（ｅ）、（Ｄ、（Ｄ、（ｋ）および（Ｃ）の表
面電荷分布のパターンを見れば明らかなように、スプリ
アスｂ。

ｄ、ｅ、ｆ、ｊ、におよびＱに対応する圧電基板の表面
電荷の分布は、圧電基板の対角線方向に符号の異なる電
荷が分布していることが分かる。

ところで、圧電基板のある不要振動モード、即ち、スプ
リアスを抑圧するためには、その振動モードにおいて圧
電基板表面に発生する表面電荷がちょうど相殺されるよ
うな電極形状とすればよいことが知られている。

従って、上記シュミレーションの結果と上記事実とから
、圧電基板の対角線方向に電極が形成されていれば、ス
プリアス振動に対応して圧電基板表面の表面電荷が相殺
され、スプリアス振動が抑圧されるものと考えられる。

これに対し、第１７図（ａ）、第１７図（ｂ）およυ第
１７図（ｃ）のように、四角形状のトッド電極３を有す
る圧電共振子５において、トッド電極３の寸法を小さく
すると、圧電基板１の一つの主表面上で相殺される電荷
量が正負アンバランスになる。したがって、このような
構成を有する２つの圧電共振子５，５を結合コンデンサ
なしに直接、カスケード接続したＡＭ受信機用フィルタ
では、スプリアス特性が劣化することが理解される。

本発明は、このような考察に基づいてなされたものであ
る。

（発明の効果） 本発明によれば、３端子フイルタの中心電極を”　圧電
基板の一つの主表面の少なくとも一方の対角線方向に伸
長して形成するようにしたので、中心電極の面積が小さ
くなり、かつ、圧電基板の対角線方向に発生する不要振
動モードによる異極性の表面電荷が相殺され、結合コン
デンサを使用することなく、直接、カスケード接続して
もスプリアス特性が劣化することのない圧電フィルタを
得ることができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）、第１図（ｂ）および第１図（ｃ）に本発
明に係る圧電フィルタの一実施例を示す。

上記圧電フィルタ１１は第１７図（ａ）、第１７図（ｂ
）および第１７図（ｃ）の圧電フィルタ５において、ト
ッド電極３に代えて、圧電基板１の一つの主表面の周縁
部に形成された所定幅を有する四角形状のリング電極２
でとり囲まれた領域に、圧電基板１の上記一つの主表面
の対角線！、および１２の方向に十字状の中心電極３ａ
を形成するようにしたものである。

なお、第１図（ａ）、第１図（ｂ）および第１図（ｅ）
において、第１７図（ａ）、第１７図（ｂ）および第１
７図（ｅ）に対応する部分には対応する符号を付して示
し、重複した説明は省略する。

このような構成であれば、上記圧電フィルタ１１は、第
１９図に示すスプリアス８＠ｅｇｆｔＪｔｋおよびρに
おける圧電基板１の上記一つの主表面における表面電荷
が中心電極３ａにより相殺され、これらスプリアスｄ、
ｅＪ、ｊ、におよびａを抑圧することができる。また、
リング電極２の７在により、スプリアスｂ、ｅＪの電荷
がそれぞれ相殺される。そして、中心電極３ａの幅を変
えることにより、２組の圧電フィルタ１１．１１をカス
ケード接続した場合の結合度も自由に調整することがで
きる。

これにより、結合コンデンサを使用することなく、直接
、２組の圧電フィルタｔ　ｉ、ｔ　ｔをカスケード接続
することができる。

次に、上記実施例の変形例を第２図ないし第６図に示す
。

第２図の圧電フィルタ１２は、上記圧電フィルタ１１の
圧電基板ｌに代えて、平行四辺形状の圧電基板１′を使
用したものであり、第３図の圧電フィルタ１３は、上記
圧電フィルタ１１の中心電極３ａに代えて、対角線Ｑ、
力方向直線状の中心電極３ｂを使用したものである。ま
た、第４図の圧電フィルタ１４は、第３図の圧電フィル
タ１３の圧電基板１に代えて、第２図の圧電フィルタ１
２の圧電基［１’を使用したものである。さらに、第５
図および第６図に示す圧電フィルタ１５および１６は、
いずれも中心電極３ｃが圧電基板１およびｌｏの対角線
ｅｌの中点の両側および対角線ムの中点の片側に伸長し
た形状を有するもので、圧電フィルタ１５の圧電基板！
および圧電フィルタ１６の圧電基板Ｉ°は、第３図の圧
電フィルタ１３の圧力基板ｌおよび第２図の圧電フィル
タ１２の圧電基板ｌ°と夫々同じ形状を有している。

なお、上記中心電極３　ａ、　３　ｂおよび３ｃの各、
先端部はその先端に向かって幅が挾くなるような形状を
有しているが、第７図（ａ）、第７図（ｂ）および第７
図（Ｃ）に夫々示すように、半円状、四角形状およびコ
ーナ部にアールの付いた形状のもの等にすることができ
る。

また、中心電極は火路上記の形状になればよく、たとえ
ば部分的に幅が変わったり、凸部や凹部があってもよい
。・直線的に延在していなくてもよい。

第４図例において中心電極３ｂは対角線Ｑ、力方向はな
く対角線Ｃ７方向に配置してあってもよい。第５図例に
おいて対角線Ｑ、の左上方向に延びている中心電極３Ｃ
部分を逆に対角線ｅ、の右下方向に延ばしてもよい。第
６図例において中心電極３Ｃが圧電基板ｌ°の対角線Ｑ
、の中点の両側および対角線Ｑ、の中点の片側、すなわ
ち右上方あるいは左下方のいずれか一方へ伸長した配置
も考えられる。

次に、第１図（ａ）、第１図（ｂ）および第１図（ｃ）
において説明した圧電フィルタ１１を２組、第８図に示
すように、直接、カスケード接続したＡＭラジオ受信機
の中間周波用フィルタの前段の圧電フィルタｌｌａに標
準信号発生装置２１より、４４５ＫＨｚないし４６５Ｋ
ＨｚおよびＤＣ−１０ＭＨｚの信号を入力し、後段の圧
電フィルタｌｌｂから出力する信号電圧を高周波型°圧
計２２にて測定したところ、第１１図、第１２図および
次の第１表に示すような通過特性、スプリアス特性およ
びフィルタ定数を得た。

第１表 なお、第８図において、Ｒｇ　＋　Ｒ＋　＝　Ｒ２＝　
３０００オームであり、Ｃ＋　＝　５０　ｐＦであった
。

第８図の中間周波用フィルタの前段に中間周波トランス
Ｔ、を接続した第９図に示す中間周波用フィルタの上記
と同様のフィルタ特性の測定結果を第１３図、第１４図
および次の第２表に示す。

Ｅ以下余白１ 第２表 なお、第９図において、Ｒ，、＝３００キロオーム、Ｒ
１□＝２キロオーム、Ｃ１゜＝７ｐＦ、Ｃ＋□＝５０ｐ
Ｆであった。

一方、第１８図の従来の圧電フィルタ５　ａｔ　Ｓ　ｂ
を使用した中間周波用フィルタの前段に中間周波トラン
スＴ１を接続した第１０図に示す中間周波用フィルタの
上記と同様のフィルタ特性の測定結果を第１５図、第１
６図および次の第３表に示す。

第３表 なお１．第１０図において、Ｒ，、＝３００キロオーム
、Ｒ，□＝２キロオーム、Ｃ０＝４７　ｐＦ、Ｃｌ０＝
７ｐＦ、Ｃ＋＋＝５０ｐＦであった。

以上の測定データを比較すれば明らかなように、第９図
の中間周波用フィルタは、結合コンデンサｃｏを使用し
た第１０図の中間周波用フィルタとほぼ同じ特性を有し
ており、θ〜３ＭＨｚの周波数帯において、スプリアス
は、８ｄＢ程度改善されている。また、５．５ＭＨｚ〜
７ＭＨｚの周波数帯に存在する圧電基板１（圧電フィル
タ５ａと５ｂ、圧電フィルタｌｌａとｌｌｂとでは厚み
に差をつけて、　ある。）の厚み振動スプリアスも約１
０ｄＢ程度改善されている。これは、圧電基板１の厚み
振動の表面電荷も、その主表面の中心に近いほど多く分
布するため、この部分の電極面積が小さくなったことに
よる駆動効率の低下による効果である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は夫々本発明に係る圧
電フィルタの一実施例の平面図および底面図、第１図（
Ｃ）は第１図（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、第２
図、第３図、第４図、第５図および第６図は夫々上記実
施例の変形例の平面図、 第７図（ａ）、第７図（ｂ）および第７図（ｃ）は夫々
中心電極の先端部の形状の説明図である。 第８８図は本発明に係る圧電フィルタを使用した中間周
波用フィルタの特性測定回路図、第９図は第８図の中間
周波用フィルタと中間周波トランスとを組み合わせた中
間周波用フィルタの特性測定回路図、 第１Ｏ図は従来の中間周波用フィルタの特性測定回路図
である。 第１１図および第１２図は夫々第８図の中間周波用フィ
ルタの通過特性図およびスプリアス特性図、 第１３図および第１４図は夫々第９図の中間周波用フィ
ルタの通過特性図およびスプリアス特性図 第１５図および第１６図は夫々第１０図の中間周波用フ
ィルタの通過特性図およびスプリアス特性図である。 第１７図（ａ）および第１７図（ｂ）は夫々従来の圧電
フィルタの平面図および底面図、 第１７図（Ｃ）は第１７図（ａ）の■−■線に沿う断面
図、 第１８図は従来の圧電フィルタを使用した中間周波用フ
ィルタの回路図、 第１９図は従来の圧電フィルタの圧電基板のインピーダ
ンス特性図、 第２０図（ａ）ないしくσ）は夫々圧電基板の主表面に
発生する表面電荷のパターンの説明図である。 ＩＳ　１’・・・圧電基板、　２・・・リング電極、３
　ａ、　３　ｂ、　３　ｃ・・・中心電極、４・・・全
面電極、１１〜１６・・・圧電フィルタ、Ｑ、、Ｑ、・
・・対角線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）四角形状の圧電、基板の一つの主表面にはその周
   縁部に所定幅を有する四角形状のリング電極が形成され
   るとともに、このリング電極の内部に中心電極が形成さ
   れ、上記圧電基板のいま一つの主表面には上記リング電
   極および中心電極に対向するアース電極が形成されてな
   る圧電フィルタにおいて、 上記中心電極は圧電基板の上記一つの主表面の少なくと
   も一方の対角線方向に伸長して形成され、不要振動モー
   ドにより上記一つの主表面上に発生する異極性の表面電
   荷が相殺されるようにしたことを特徴とする圧電フィル
   タ。