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発明の名称 弾性表面波装置およびその作成方法ならびにそれを用いた通信装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−232681
公開日 平成6年(1994)8月19日
出願番号 特願平5−15355
出願日 平成5年(1993)2月2日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】沼形 義彰 (外1名)
発明者 比企野 治 / 芝 隆司
要約 目的
すだれ状電極の最端交差部で発生する不要励振の受側の電極における応答を等しくし、良好な群遅延特性を有する弾性表面波装置を提供する。

構成
圧電基板1上に、所望の周波数特性の伝達関数に鑑みて設計されたインパルス応答を形成する入力用のすだれ状電極3および出力用のすだれ状電極2を配した弾性表面波装置において、すだれ状電極の最端交差部13,14で発生する不要励振の受側の電極における応答を等しくするための補助電極7を設けた。
特許請求の範囲
【請求項1】 圧電基板上に入力および出力用のすだれ状の電極を少なくとも2つ以上配し、少なくとも一つのすだれ状電極の異極の共通電極部から伸びる電極指の交差によって所望の伝達関数に対応するインパルス応答を形成する重み付け電極を用いた弾性表面波装置において、電極指の長さ方向と直行する方向である弾性表面波の伝搬方向に関して、入力および出力用のすだれ状電極のうち少なくとも1つのすだれ状電極の弾性表面波の伝搬方向に対し両最端交差部で発生する不要波の受側のすだれ状電極における応答強度を等しくしたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項2】 重み付け電極は電極交差開口長に重み付けを施した重み付け電極である請求項1記載の弾性表面波装置。
【請求項3】 重み付け電極は電極指の交差幅には重み付けを与えず弾性表面波の伝搬方向に対して交差位置に重み付けを与えた位相重み付け電極とした請求項1記載の弾性表面波装置。
【請求項4】 該重み付け電極の交差を非対称として所望の平坦でない群遅延特性とした請求項2記載の弾性表面波装置。
【請求項5】 重み付け電極の所望のインパルス応答を形成するすだれ状電極の電極指交差部のうち、弾性表面波の伝搬方向に対して最端部に位置する交差部である最端交差部と弾性表面波の伝搬方向に対して同じ位置に補助電極を設けた請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項6】 補助電極を複数個設けた請求項5記載の弾性表面波装置。
【請求項7】 補助電極の位置をずらすことによって遅延特性を所望のごとく曲げた請求項5または請求項6記載の弾性表面波装置。
【請求項8】 重み付け電極を有するすだれ状電極の両最端交差部のうち対向する受側の電極から遠い方の最端電極を所望のインパルス比により決定される交差長の4倍以下の範囲で長くした請求項1および請求項2ならびに請求項4ないし請求項7のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項9】 入力用すだれ状電極と出力用すだれ状電極との間にマルチストリップカプラを設けた請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項10】 電極にスプリットコネクトフィンガー電極を使用した請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項11】 吸収剤を塗布しない部分を保護マスクでマスキングし、保護マスク上から吸収剤を基板表面および保護マスク上に塗布した後、保護マスクを離脱することにより、弾性表面波装置の所望個所にアブソーバを設けることを特徴とする弾性表面波装置の製作方法。
【請求項12】 圧電基板上に入力および出力用のすだれ状の電極を少なくとも2つ以上配し、少なくとも一つのすだれ状電極の異極の共通電極部から伸びる電極指の交差によって所望の伝達関数に対応するインパルス応答を形成する重み付け電極を用いた弾性表面波装置であって、電極指の長さ方向と直行する方向である弾性表面波の伝搬方向に関して、入力および出力用のすだれ状電極のうち少なくとも1つのすだれ状電極の弾性表面波の伝搬方向に対し両最端交差部で発生する不要波の受側のすだれ状電極における応答強度を等しくした弾性表面波装置を中間周波フィルタとして使用したことを特徴とする通信装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電基板上に所与の伝達関数に対応するインパルス応答を形成する入力および出力用のすだれ状電極を配した構成を有する弾性表面波装置において、前記入力および出力用のすだれ状電極の最端交差部で発生する不要励振の受側の電極における応答を等しくし、特に、群遅延特性を向上するのに好適なすだれ状電極の形状を有する弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、すだれ状電極の端部における不要励振の存在に着目し、例えば、特公平3−12485号公報には、対向するすだれ状電極に近い側における最端交差部を形成する電極指を弾性表面波の伝搬方向にλ0/2の距離ずらせて折り曲げることによって電極端部から送出される不要波を相殺する方法が、開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技術は、不要励振を表面波としており、また、その励振源は、すだれ状電極の外縁であるとしているので、すだれ状電極の外縁で反射しないすだれ状電極の電極最端交差部で発生する不要励振に関しては対策がなされていない。そのため、該最端交差部における不要励振による周波数振幅特性および群遅延特性の劣化を改善できないという問題があった。本発明は、すだれ状電極の最端交差部で発生する不要励振の受側の電極における応答を等しくし、特に、良好な群遅延特性を有する弾性表面波装置を提供することを目的としている。加えて、上記の弾性表面波装置を提供する作成方法を提供することを目的とする。さらに、上記弾性表面波装置を用いた通信装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明においては、圧電基板上に所望の周波数特性の伝達関数に鑑みて設計されたインパルス応答を形成する入力および出力用のすだれ状電極を配した構成を有する弾性表面波装置において、前記入力および出力用のすだれ状電極の他に、すだれ状電極の最端交差部で発生する不要励振の受側の電極における応答を等しくするための補助電極を設けた。さらに、圧電基板上に所望の周波数特性の伝達関数に鑑みて設計されたインパルス応答を形成する入力および出力用のすだれ状電極を配した構成を有する弾性表面波装置において、重み付け電極を有するすだれ状電極の両最端交差部のうち対向する受側の電極から遠い方の最端電極を所望のインパルス比により決定される交差長の4倍以下の範囲で長くした。加えて、本発明においては、弾性表面波装置の表面を保護する保護パターンを配置した後、個の保護マスクの上から吸収剤を塗布する。また、本発明は、上記弾性表面波装置を通信機器の中間周波フィルタとして使用する。
【0005】
【作用】すだれ状電極の最端交差部において発生する不要励振は、前記した補助電極によりその受側の電極における応答が等しくなる。このため、特に、群遅延特性の平坦性を向上させる。さらに、この時、補助電極から励振される弾性表面波は、吸音材により吸収されるので、前記インパルス応答の形成に関与せず周波数特性の劣化を防ぐことができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明に係る弾性表面は装置の第1実施例の構造を示す模式的平面図である。本発明の弾性表面波装置は、128度回転Y軸切断X軸伝搬のニオブ酸リチウム(LiNbO3)単結晶からなる圧電性基板1上に、アルミニウム薄膜の正規型電極2と重み付け電極3ならびに該正規電極と重み付け電極の間に設けたシールド電極4が、フォトエッチング技術により設けられている。さらに、圧電性基板1の一部には同様の手法によって補助電極7が設けられている。また、圧電性基板1の端部付近には、端面反射を回避するための吸収剤を塗布したアブソーバ5が設けられている。この構成によれば、重み付け電極3に電気信号が入力されると、重み付け電極3によって弾性表面波に変換され、この弾性表面波は圧電性基板1上を伝搬して電極指交差長の等しい正規型電極2に到達し、再び電気信号に変換されてフィルタ特性を実現する。重み付け電極3は、所望の周波数特性の伝達関数に鑑みて設計されたインパルス応答を形成する。本実施例では、群遅延特性は平坦に設計されており、そのため、重み付け電極3の電極指交差は、弾性表面波の伝搬方向に対して対称になっている。重み付け電極3において、重み付け電極3に対向する正規型電極2に遠い側の最端交差部14および近い側の最端交差部13からは、弾性表面波だけではなく、基板の表面に沿って伝搬するバルク波(Surface SkimmingBulk Wave;SSBW)(以下、端部不要波と記す)が励振され、弾性表面波装置の特性を劣化させる。
【0007】この端部不要波の群遅延特性への影響について、信号応答強度の時間分布を表すタイムドメイン解析を用いて説明する。図14は、従来の技術によるタイムドメイン特性を示す。前記の端部不要波は、タイムドメイン特性8aにおいて、ほぼ、弾性表面波の主信号の到達時間の最小および最大の位置に表われる。即ち、図1における最端交差部14から送出される端部不要波は、タイムドメイン特性8aにおいて端部不要波応答10aの位置に、また、最端交差部13から送出される端部不要波は、タイムドメイン特性8aにおいて端部不要波応答9aの位置にその応答が表われる。この端部不要波は、レイリーモードである弾性表面波(Surface Acoustic Wave;以下、SAWと記す)とは異なり、基板の表面において境界条件を満足せず、伝搬するに従って減衰するモ−ドである。そのため、最端交差部14から送出される端部不要波は、最端交差部13から送出される端部不要波に比べて伝搬する距離が長いため、減衰量が、最端交差部13から送出される端部不要波よりも大きい。したがって、タイムドメイン特性8aにおいて、端部不要波応答10aは、端部不要波応答9aよりも小さい応答として表われている。よって、タイムドメインにおける応答強度が非対称となり、群遅延特性の平坦度の劣化をもたらしている。図15は従来の技術による群遅延特性であり、群遅延特性曲線11には波頭間隔で約30nsec p−pのうねりが生じている。
【0008】図1に示された、本発明で用いられる補助電極7は、この群遅延特性への影響を実質的になくす働きをする。即ち、補助電極7は、一対の微小交差電極指によりちょうど弾性表面波の伝搬方向に関して最端交差部14と同じ位置に開口が形成されているため、この補助電極から送出される表面波は、図2のタイムドメイン特性に示すように、タイムドメイン特性8b上の端部不要波応答10bの位置に主信号に比べ非常に微小な応答として現れる。この微弱な応答と重み付け電極3の最端交差部14の応答が足し合わされて、端部不要波応答10bは端部不要波応答9bと同じ強度とすることができる。
【0009】図3は本発明の効果を表わす群遅延特性であり、図15の群遅延特性曲線11に見られたうねりが抑圧され平坦な群遅延特性曲線12が得られている。この時、補助電極7による振幅特性への影響は、補助電極7の開口長が微小でありその主信号に対する応答も無視し得る程度に小さい。
【0010】図4は、本発明に係る弾性表面波装置の第2実施例の構造を示す模式的平面図であり、図1に示した符号と同じ符号は図1と同様の構成要素を示し、電極自体の構成は、本発明の第1実施例と同様である。本実施例においては、補助電極7と正規型電極2の間には吸収剤を塗布したアブソーバ5が設けられているため、この弾性表面波装置の周波数特性に影響を与えることがない。ところが、補助電極7から送出される端部不要波と同じモードの波は、最端交差部14から送出される端部不要波と重畳されるので、本発明の第1実施例と同様の群遅延特性を得ることができる。
【0011】図5は、本発明に係る弾性表面波装置の第3実施例の構造を示す模式的平面図であり、図1に示した符号と同じ符号は図1と同様の構成要素を示す。本実施例においても平坦な群遅延特性が要求されている。本実施例では、受側から最も遠い最端交差部14の開口長lが、受側に最も近い所望のインパルスを与える開口長dよりも大きく設定されている。この時、開口長lの大きさを、開口長dの大きさの2倍としている。この開口長lは開口長dの4倍以下であることが望ましい。このような重み付け電極を用いると、補助電極7を設けることなく本発明第1実施例で記した同様の効果を群遅延特性に与えることができる。また、この時、最端交差部14による振幅特性への影響は、その開口長lと所望のインパルスを与える開口長dとの差が微小であるので、最端交差部14の拡張分の主信号に対する応答も無視し得る程度に小さい。
【0012】図6は、本発明に係る弾性表面波装置の第4実施例の構造を示す模式的平面図であり、図1に示した符号と同じ符号は図1と同様の構成要素を示す。本実施例の電極構成は、重み付け電極15以外は、本発明第1実施例と同様である。本実施例において、重み付け電極15は交差を弾性表面波の伝播方向に対して非対称として所望の平坦でない群遅延特性を得ている。このような弾性表面波装置においても、最端交差部13と最端交差部14から送出される端部不要波の影響により群遅延特性が劣化する。この場合においても、補助電極7を設けることにより、本発明第1実施例と同様の作用によって群遅延特性の劣化を防ぐことができる。
【0013】図7は、本発明に係る弾性表面波装置の第5実施例の構造を示す模式的平面図であり、図1に示した符号と同じ符号は図1と同様の構成要素を示す。本実施例の電極構成は、補助電極7以外は、本発明の第1実施例と同様である。本実施例において、補助電極7は、正規型電極2の中心から距離T2を隔てて設けられている。この時、重み付け電極3の中心と正規型電極2の中心間の距離はT1であり、補助電極7と重み付け電極3の中心から正規型電極2の中心間の距離差はT3(=T2−T1)である。このような電極構成によれば、タイムドメイン特性上に主信号に対してT3/V(Vは、端部不要波の速度)の位置に応答が現れるので、V/T3の周期のうねりを故意に発生させることができる。そのため、補助電極7の位置と交差幅を調整することにより、所望の非平坦群遅延特性を得ることができる。
【0014】図8は、本発明に係る弾性表面波装置の第6実施例の構造を示す模式的平面図であり、図1に示した符号と同じ符号は図1と同様の構成要素を示す。本実施例の電極構成は、補助電極7以外は、本発明第1実施例と同様である。本実施例においては、所望の群遅延特性は平坦に設定され、補助電極7は、重み付け電極3を挟んで2つ弾性表面波の伝搬方向に対して最端交差部14と同じ位置に設けられている。この構成によれば、重み付け電極3と正規型電極2の中心軸を一致させて、補助電極7を設けることができるので、重み付け電極3と正規型電極2の弾性表面波の伝搬方向と直角な方向に対する強度分布の最大値を一致させることができ、より低損失の振幅特性が得られる。
【0015】図9は、本発明に係る弾性表面波装置の第7実施例の構造を示す模式的平面図であり、図1に示した符号と同じ符号は図1と同様の構成要素を示す。本実施例では、バルク波を抑圧するために、入出力用すだれ状電極の間に公知の技術であるマルチストリップカプラ16を介在させている。さらに、本実施例では、入力および出力電極双方に重み付け電極3を使用している。マルチストリップカプラ16を使用することにより、弾性表面波の伝搬方向と直角な方向に対する強度分布が一様となる。本実施例によれば、入力用すだれ状電極と出力用すだれ状電極を弾性表面波の伝搬方向に直角な方向にずらして設けることによって、圧電性基板表面に沿って伝搬する端部不要波以外のバルク波の影響を抑圧することができ、さらに、入力および出力電極双方に重み付け電極3の弾性表面波の伝搬方向に対して最端交差部14と同じ位置に設けられた補助電極7により、群遅延特性の劣化を防ぐことができる。
【0016】図10は、本発明に係る弾性表面波装置の第8実施例の構造を示す模式的平面図であり、図1に示した符号と同じ符号は図1と同様の構成要素を示す。本実施例においては、電極指の交差位置に重み付けを施すことによって電極指の交差幅を一定にした、位相重み電極17を使用している。この位相重み電極17の受側に近い最端交差部13および受側から遠い最端交差部14においても端部不要波が発生し、群遅延特性を劣化させる。本実施例においても、本発明の第1実施例と同様に、補助電極7を設けることによって群遅延特性劣化を防ぐことができる。
【0017】図11は、本発明に係る弾性表面波装置の第9実施例の構造を示す模式的平面図であり、図1に示した符号と同じ符号は図1と同様の構成要素を示す。本実施例では、重み付け電極19および正規型電極18に、公知の技術であるスプリットコネクト型の電極指を用いている。このスプリットコネクト型の電極指は、λ/8幅の電極指となるため、電極内で発生する反射の影響を抑圧することができる。このスプリットコネクト型の電極指を用いた重み電極19の最端交差部13および14においても、端部不要波が発生し群遅延特性を劣化させる。本実施例においても、本発明の第1実施例と同様に、補助電極7を設けることによって群遅延特性劣化を防ぐことができる。
【0018】図12は、本発明に係る弾性表面波装置の製作方法の一実施例を説明するための分解斜視図である。本製作方法は、補助電極7で発生する弾性表面波および圧電性基板の端部で発生する反射を吸収するために設けられるアブソ−バ5の塗布方法に関するものである。図12(イ)に示すように、弾性表面波装置を構成する所望の電極パターン2,6,4,5,7を作成するとともにその表面上に位置合わせパターン22bを設けた圧電性基板1と、吸収剤を塗布する部分に対応させて空隙21が設けられたプラスチック製の保護マスク20を準備する。次いで同図(ロ)に示されるように、前記マスク20に設けられた位置合わせマ−カ22aを基板1上に設けた位置合わせマーカ22bに合わせて圧電性基板1に保護マスク20を接触させ、この上から通常の手法によって吸収剤を塗布する。塗布後、保護マスク20を剥離することによって所望の個所に所望の形状のアブソバー5を正確にかつ容易に形成することができる。
【0019】図13は、本発明に係る弾性表面波装置をテレビジョン受信機の中間周波フィルタとして用いた第11実施例のシステムブロック図である。テレビジョンの受信部の概要を示している。アンテナから入力された信号は、チューナブロック23で中間周波信号に変換され、中間周波フィルタ24に送られる。中間周波フィルタ24は本発明に係る弾性表面波装置から構成されておりチューナブロック23から送られてくる中間周波信号から1チャンネル分の信号を抜き取り(フィルタリング)、抜き取った信号を次段の検波ブロック25へ送出する。検波ブロックはこの信号を検波後、映像信号出力端子26と音声出力端子27に出力する。このことにより、弾性フィルタを用いた簡単な構造で、帯域フィルタを得ることができ、通信装置の小型化が図れる。
【0020】なお、特に記述しなかったが、本発明に係る弾性表面波装置の種々実施例は、それぞれ、組み合わせて適用することも可能である。さらに、実施例1から実施例9では特に記述しなかったが、端部不要波応答9bと端部不要波応答10bを許容範囲内に等しくするために、補助電極7の交差部に部分的に吸収剤を塗布してアブソ−バ5設けることによって調整することができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、上述のように補助電極によるダミー交差部を励振源とする励振により、弾性表面波装置のすだれ状電極の最端交差部において発生する不要励振が補正されるので、元来、所望の周波数特性の伝達関数に鑑みて設計されたインパルス応答を形成する入力および出力用のすだれ状電極の交差部は、不要な励振を発生せず、さらに、この時、ダミー交差部は、前記インパルス応答の形成に関与せずに周波数特性の劣化を防ぐことができるという効果を奏することができる。また、実施例についての測定結果では、ピーク比で表わした帯域内の周波数振幅特性のうねりの大きさが従来は0.8dBであったのを、本発明によれば、0.3dB以下に改善することができた。すだれ状電極の最端交差部において発生する不要励振は、補助電極により、その受側の電極における応答を等しくすることができる。このことにより、群遅延特性の平坦性を向上させることができる。さらに、補助電極から励振される弾性表面波は、吸収剤等により吸収されるため、前記インパルスレスポンスの形成に関与せず、周波数特性の劣化を防ぐことができる。




 

 


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