DE10136305A1

DE10136305A1 - Oberflächenwellenbauelement

Info

Publication number: DE10136305A1
Application number: DE10136305A
Authority: DE
Inventors: Hajime Kando
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2002-02-28
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: GB2368987A; GB0117038D0; KR20020010511A; DE10136305B4; US6841918B2; CN1162963C; US6960866B2; US20020033650A1; US20050088058A1; KR100397743B1; TW511334B; CN1338821A; JP3414373B2; JP2002111429A; SG109454A1; US20050088057A1

Abstract

Ein Oberflächenwellenbauelement umfaßt eine asymmetrische Doppelelektrode, die eine Fehlanpassung zwischen reflektierten Wellen verhindert und Oberflächenwellen auf Streifen ausbreitet, und die in der Lage ist, eine hervorragende Unidirektionalität zu realisieren. Dieses Oberflächenwellenbauelement umfaßt die asymmetrische Doppelelektrode, bei der ein Halbwellenlängenabschnitt einen ersten und zweiten Streifen mit zueinander unterschiedlicher Breite umfaßt. Die Halbwellenlänge ist angeordnet, um einen Basisabschnitt zu definieren. Das Oberflächenwellenbauelement umfaß zumindest zwei dieser Basisabschnitte, die auf einem piezoelektrischen Substrag angeordnet sind. Der Absolutwert des Vektorwinkels der Reflexionsmitte liegt innerhalb etwa 45 +- 10 DEG oder innerhalb etwa 135 +- 10 DEG , wenn die Mitte des Basisabschnitts die Referenzposition ist. Alternativ ist der Absolutwert der Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Reflexionsmitte innhalb etwa 45 +- 10 DEG oder etwa 135 +- 10 DEG .

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächen wellenbauelement für die Verwendung bei beispielsweise ei nem Resonator oder einem Filter, und insbesondere auf ein Oberflächenwellenbauelement mit einer asymmetrischen Dop pelelektrode, die als ein Ein-Richtungs-Interdigitalwandler oder ein Reflektor des Dispersionsreflexionstyps verwendet wirkt.

Ein Oberflächenwellenbauelement, wie z. B. ein Oberflächen wellenfilter, wird bei Mobilkommunikationsausrüstungen oder Rundfunkausrüstungen oder anderen solchen Vorrichtungen viel verwendet. Insbesondere weil das Oberflächenwellenbau element kompakt, leicht, einstellungsfrei und leicht herzu stellen ist, ist das Oberflächenwellenbauelement für eine elektronische Komponente für die Verwendung bei tragbaren Kommunikationsausrüstungen geeignet.

Das Oberflächenwellenbauelement wird auf der Basis seiner Struktur grob in ein Transversal-Typ-Filter und ein Resona tor-Typ-Filter unterteilt. Im allgemeinen weist das Trans versal-Typ-Filter die folgenden Vorteile auf: (1) eine kleine Gruppenverzögerungsabweichung, (2) eine hervorragen de Phasenlinearität und (3) einen hohen Grad an Flexibili tät in der Paßbandgestaltung auf der Basis der Wichtung. Das Transversal-Typ-Filter hat jedoch den Nachteil, daß es einen hohen Einfügungsverlust aufweist.

Ein Interdigitalwandler (hierin nachfolgend als ein "IDT" bezeichnet), der in einem Oberflächenwellenbauelement ver wendet wird, überträgt und empfängt Oberflächenwellenbau elemente bezüglich beider Seiten eines IDT, d. h. der IDT überträgt und empfängt Oberflächenwellen bilateral auf gleiche Weise. Bei einem Transversal-Typ-Filter beispiels weise, bei dem zwei IDT durch einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind, wird eine Hälfte der Oberflä chenwellen, die von einem IDT übertragen wird, durch den anderen IDT empfangen, aber die Oberflächenwellen, die von dem einen IDT zu der gegenüberliegenden Seite des anderen IDT übertragen werden, werden ein Verlust. Dieser Verlust wird als "Zwei-Wege-Verlust" bezeichnet, und ist zu einem großen Faktor beim Erhöhen des Einfügungsverlusts eines Transversal-Typ-Filters geworden.

Um den oben beschriebenen Zwei-Wege-Verlust zu reduzieren, wurden verschiedene Typen von Ein-Richtungs-IDT vorgeschla gen. Bei solchen Ein-Richtungs-IDT werden Oberflächen schallwellen an nur einer Seite derselben übertragen und empfangen. Außerdem wurden Niedrigverlust-Transversal-Typ- Filter entwickelt, die diese Ein-Richtungs-IDT verwenden.

Beispielsweise haben Hanma u. a. in "A TRIPLE TRANSIT SUP PRESSION TECHNIQUE", 1976, IEEE, Ultrasonics Symposium Pro ceedings, Seite 328-331, eine asymmetrische Doppelelek trode vorgeschlagen. Fig. 14 ist eine schematische Teil schnittdraufsicht, die die asymmetrische Doppelelektrode, die in diesem Stand der Technik offenbart ist, zeigt.

Bei einer asymmetrischen Doppelelektrode 101 sind Halbwel lenlängen Z, die aus zwei Streifen 102 und 103 bestehen, die zueinander unterschiedliche Breiten aufweisen, sind wiederholt mehrmals entlang der Ausbreitungsrichtung von Oberflächenwellen angeordnet. Eine solche Elektrode, die durch Halbwellenlängenabschnitte Z definiert ist, die aus zwei Streifen mit zueinander unterschiedlichen Breiten be stehen, wird als eine "unsymmetrische Doppelelektrode" oder "asymmetrische Doppelelektrode" bezeichnet.

Die Breite eines Halbwellenlängenabschnitts ist auf 0,5 λ eingestellt. Die Breite eines Streifens 102 mit einer rela tiv schmalen Breite ist auf λ/16 eingestellt. Die Breite eines Streifens 103 mit einer relativ breiten Breite ist auf 3 λ/16 eingestellt. Die Breite eines Zwischenraums zwi schen den Streifen 102 und 103 ist auf 2 λ/16 eingestellt. Die Breite eines äußeren Zwischenraums des Streifens 102 in dem Halbwellenlängenabschnitt ist auf λ/16 eingestellt. Die Breite des äußeren Zwischenraums des Streifens 103 in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen in dem Halbwel lenbereich ist auf λ/16 eingestellt.

Zwischen benachbarten Basisabschnitten sind die elektri schen Polaritäten einander entgegengesetzt.

Bei der oben beschriebenen asymmetrischen Doppelelektrode kann eine Reflexion pro Basisabschnitt durch einen resul tierenden Vektor ausgedrückt werden, der durch synthesemä ßiges Zusammenfügen von reflektierten Wellen von den in Fig. 15 gezeigten Kanten X1 bis X4 der Streifen 102 und 103 erzeugt wird. Fig. 16 zeigt die Reflexionsvektoren an den Kanten X1 bis X4, wenn die Referenzposition auf die Mitte eines Basisabschnittes eingestellt ist, und den daraus re sultierenden Vektor. Wie aus Fig. 16 ersichtlich, ist der resultierende Vektor V bei einem Winkel von 67,5° positio niert, und die Reflexionsmitte ist bei einem Winkel von 67,5°/2 = 33,75° positioniert.

Außerdem sind bei dieser asymmetrischen Doppelelektrode die Außenkante X1 des Streifens 102 und die Außenkante X4 des Streifens 103 bezüglich der Mitte des Halbwellenabschnitts bilateral symmetrisch angeordnet. Daher sind die Abstände zwischen der Mitte eines Basisabschnitts und den Außenkan ten der nächstliegenden Streifen in den benachbarten Basis abschnitten ebenfalls gleich zueinander. Bei der asymmetri schen Doppelelektrode ist daher eine Erregungsmitte an der Mitte des Grundabschnitts Z positioniert, mit einer Phasen differenz von 33,75°, die zwischen einer Erregungsmitte und der Reflexionsmitte erzeugt wird. Somit wirkt die asymme trische Doppelelektrode als eine Ein-Richtungs-Elektrode.

Die nachstehende Tabelle 1 zeigt den Inter-Modus- Kopplungskoeffizient κ₁₂/k₀, die Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte ψ und der Reflexionsmitte ϕ, wenn eine asymmetrische Doppelelektrode aus einem Aluminiumfilm mit einer 3%-Film-Dicke auf einem ST-Schnitt- Kristallquarzsubstrat gebildet ist, als ein Beispiel für die oben beschriebenen asymmetrischen Doppelelektrode.

Tabelle 1

Hier ist k₀ eine Wellenanzahl von Oberflächenwellen, die sich durch einen IDT ausbreiten. Das Verhältnis κ₁₂/k₀ und die Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte ψ und der Reflexionsmitte ϕ können von der Resonanzfrequenz erhalten werden, die durch das Finite-Elemente-Verfahren bestimmt werden, unter Verwendung der Technik von Obuchi u. a. ("Evaluation of Excitation Characteristics of Surface Acou stic Wave Interdigital Electrode Based on Mode Coupling Theory", Institute of Electronics, Information and Communi cation Engineers of Japan, Technical Report MW90-62). Au ßerdem wird die Reflexionsmitte ϕ durch die Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte ψ und der Reflexionsmitte ϕ be stimmt, und die Erregungsmitte, die von der Grundwellenkom ponente erhalten wird, die durch eine Fourier- Transformation der elektrischen Ladungsdichteverteilung auf der Elektrode, die durch das Finite-Elemente-Verfahren er halten wird, erlangt wird.

Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 61-6917 of fenbart eine Elektrode, die Unidirektionalität bzw. Gerich tetheit durch Anordnen von zwei Streifen mit unterschiedli chen Breiten in einem Halbwellenlängenabschnitt implemen tiert hat, wie in dem Fall der oben beschriebenen asymme trischen Doppelelektrode. Die Elektrode, die in dieser un geprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 61-6917 offenbart ist, soll außerdem aufgrund der Asymmetrie der beiden Streifen derselben als Ein-Richtungs-Elektrode wirken. Bei dem Verfahren, das in der ungeprüften japanischen Patentan meldung Nr. 61-6917 offenbart ist, ist jedoch keine Ein richtung zum Steuern der Reflexionsmitte und des Reflexi onsausmaßes bzw. Reflexionsgrads offenbart. Außerdem sind keine ausführbare Reflexionsmitte und ausführbares Reflexi onsausmaß beschrieben.

Der Artikel "Direct Numeral Analysis SAW Mode Coupling Equation and Applications Thereof", 27th EM symposium pre print, S. 109-116, Takeuchi u. a., beschreibt das Prinzip eines Ein-Richtungs-IDT, der eine flache Richtfähigkeit über ein Breitband in der Struktur liefert, bei der positi ve und negative Reflexionselemente gestreut in einem Ein- Richtungs-IDT angeordnet sind. Hierin ist jedoch keine Ein richtung zum Bilden eines zuverlässigen, hochwertigen, Ein- Richtungs-IDT beschrieben.

Allgemein, wenn bewirkt wird, daß Oberflächenwellen auf ei nen IDT auftreffen, der nur aus Doppelstreifen ohne Refle xion besteht, wird Reflexion durch Neuerregung bewirkt. Als Folge treten im Fall eines herkömmlichen Transversal-Typ- Filters sogenannte "Dreifach-Durchgang-Echo"-Wellen oder TTE-Wellen auf und bewirken Welligkeiten oder andere unge wünschte Wellencharakteristika, die die Filtercharakteri stika nachteilig beeinflussen. Die oben beschriebene Lite ratur von Hanma u. a. offenbart ein Verfahren zum Aufheben von Reflexion aufgrund von Neuerregung durch akustisch re flektierte Wellen einer asymmetrischen Doppelelektrode. Dieses Verfahren verursacht jedoch das Problem, daß durch akustische Reflexion neue Welligkeiten bewirkt werden, wenn die akustische Reflexion größer ist als die Reflexion, die durch die Neuerregung bewirkt wird. Daher unterliegt ein solches Verfahren zum Aufheben der Reflexion durch Neuerre gung der Beschränkung durch piezoelektrisches Substratmate rial oder Elektrodenmaterial, da die Reflexionsvektorlänge, die das akustische Reflexionsausmaß darstellt, in einer asymmetrischen Doppelelektrode festgelegt ist.

Andererseits offenbart der Artikel "About One Weighting Me thod For SAW Reflector", 1999, General Convention of Insti tute of Electronics, Information and Communication Engi neers of Japan, S. 279, Tajima u. a., ein Verfahren zum Durchführen von Wichtung hinsichtlich des Reflexionskoeffi zienten eines Reflektors. Dieses Verfahren verwendet eine Vielzahl von Streifen mit zueinander unterschiedlichen Breiten und verwendet die Veränderung des Reflexionskoeffi zienten eines Streifens auf der Basis der Streifenbreite. Wenn die Streifenbreite geändert wird, ändert sich jedoch auch die Schallgeschwindigkeit. Wenn versucht wird, Wich tung auf der Basis der Streifenbreite durchzuführen, wird folglich ein Testverfahren und eine Testvorrichtung benö tigt, um eine korrekte Schallgeschwindigkeit zu finden, und um den Anordnungsabstand des Streifens gemäß dieser korri gierten Schallgeschwindigkeit zu ändern. Dies verursacht das Problem, daß die Entwicklung einen äußerst hohen Grad an Technik erfordert.

Wie oben beschrieben, wurden verschiedene IDT oder Resona toren vorgeschlagen, die durch Asymmetrie von zwei Streifen jeweils als eine Ein-Richtungs-Elektrode wirken, aber her kömmliche asymmetrische Doppelelektroden haben bisher keine ausreichende Unidirektionalität erreicht. Außerdem sind die Reflexionsmitte und das Reflexionsausmaß der herkömmlichen asymmetrischen Doppelelektroden sehr schwierig zu steuern.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Oberflä chenwellenbauelement zu schaffen, das verbesserte Charakte ristika aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, 6 und 11 gelöst.

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, schaffen be vorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Oberflächenwellenbauelement, das eine asymmetrische Doppelelektrode verwendet und eine höherwertige Unidirek tionalität der Oberflächenwellenausbreitung erreicht, wäh rend das Reflexionsausmaß pro Basisabschnitt effektiv und leicht gesteuert wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenbauelement ein piezoelektrisches Substrat und zumindest zwei Basisab schnitte, die eine asymmetrische Doppelelektrode umfassen, bei der ein Halbwellenlängenabschnitt einen ersten und zweiten Streifen mit zueinander unterschiedlicher Breite umfaßt, wobei die zumindest zwei Basisabschnitte entlang der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen angeordnet sind. Bei diesem Oberflächenwellenbauelement liegt der Ab solutwert des Vektorwinkels der Reflexionsmitte, der von dem resultierenden Vektor erhalten wird, der durch synthe semäßiges Zusammenfügen des Reflexionsvektors an den Kanten des ersten und des zweiten Streifens erzeugt wird, vorzugs weise innerhalb etwa 45 ± 10° oder etwa 135 ± 10°, wenn die Mitte von jedem der zumindest zwei Basisabschnitte die Re ferenzposition ist.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenbauele ment ein piezoelektrisches Substrat und zumindest zwei Ba sisabschnitte, die eine asymmetrische Doppelelektrode um fassen, bei der ein Halbwellenlängenabschnitt einen ersten und einen zweiten Streifen unterschiedlicher Breite umfaßt, wobei die zumindest zwei Basisabschnitte entlang der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen angeordnet sind. Bei diesem Oberflächenwellenbauelement liegt der Absolut wert der Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Reflexionsmitte der asymmetrischen Doppelelektrode vor zugsweise innerhalb etwa 45 ± 10° oder 135 ± 10°.

Gemäß noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenbau element ein piezoelektrisches Substrat und zumindest zwei Basisabschnitte, die eine asymmetrische Doppelelektrode um fassen, bei der ein Halbwellenlängenabschnitt einen ersten und zweiten Streifen mit zueinander unterschiedlicher Brei te umfaßt, wobei die zumindest zwei Basisabschnitte entlang der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen angeordnet sind. Wenn bei diesem Oberflächenwellenbauelement die Kan tenpositionen des ersten und des zweiten Streifens X1 bis X4 sind, von denen jeder ein Wert ist, der unter Verwendung der Schallgeschwindigkeitsdifferenz zwischen einer freien Oberfläche und einer metallischen Oberfläche korrigiert wurde, und wenn die resultierende Vektorlänge von normier ten reflektierten Wellen von Streifenkanten |Γ| ist und die Mittelposition des Basisabschnitts 0(λ) ist, und X1 ≅ -X4, ist jede der Positionen von X2 und X3 ein Wert, der im we sentlichen die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllt.

Mathematischer Ausdruck 4

X2[λ] = A × X1[λ]²

+ B × X1[λ] + C ± 0,1[λ] . . . (1)

Mathematischer Ausdruck 5

X3[λ] = D × X1[λ]²

+ E × X1[λ] + F ± 0,05[λ] . . . (2)

Mathematischer Ausdruck 6

A = -34,546 × |Γ|⁶

+ 176,36 × |Γ|⁵

- 354,19 × |Γ|⁴

+ 354,94 × |Γ|³

- 160,44 × |Γ|²

+ 10,095 × |Γ| - 1,7558

B = -15,464 × |Γ|⁶ + 77,741 × |Γ|⁵ - 153,44 × |Γ|⁴ + 147,20 × |Γ|³ - 68,363 × |Γ|² + 6,3925 × |Γ| - 1,7498

C = -1,772 × |Γ|⁶ + 8,7879 × |Γ|⁵ - 17,07 × |Γ|⁴ + 16,092 × |Γ|³ - 7,4655 × |Γ|² + 0,8379 × |Γ| - 0,3318

D = 12,064 × |Γ|⁶ - 45,501 × |Γ|⁵ + 57,344 × |Γ|⁴ - 22,683 × |Γ|³ + 12,933 × |Γ|² - 15,938 × |Γ| - 0,1815

E = 7,2106 × |Γ|⁶ - 30,023 × |Γ|⁵ + 45,792 × |Γ|⁴ - 29,784 × |Γ|³ + 13,125 × |Γ|² - 6,3973 × |Γ| + 1,0203

F = 1,0138 × |Γ|⁶ - 4,4422 × |Γ|⁵ + 7,3402 × |Γ|⁴ - 5,474 × |Γ|³ + 2,3366 × |Γ|² - 0,7540 × |Γ| + 0,2637

Bei dem Oberflächenwellenbauelement gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Reflexionsausmaß der Oberflä chenwellen an den Kantenpositionen X1 bis X4 der oben be schriebenen Streifen im wesentlichen gleich zueinander sind.

Außerdem kann bei dem Oberflächenwellenbauelement gemäß an deren bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene asymmetrische Doppelelek trode ein Interdigitalwandler oder statt dessen ein Reflek tor sein.

Ferner wird gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Quarzkri stall als das oben beschriebene piezoelektrische Substrat verwendet. Alternativ kann jedoch bei anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung das piezo elektrische Substrat aus einem anderen piezoelektrischen Einkristall, wie z. B. LiTaO₃ bestehen, oder einer piezo elektrischen Keramik, wie z. B. Keramik auf der Basis von Blei-Titanat-Zirconat. Außerdem kann ein piezoelektrisches Substrat verwendet werden, das durch Bilden eines piezo elektrischen Dünnfilms, wie z. B. einem ZnO-Dünnfilm, auf einem isolierenden Substrat, wie z. B. einem piezoelektri schen Substrat oder Aluminiumoxidsubstrat, gebildet ist.

Die obigen und anderen Elemente, Charakteristika, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der fol genden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine Draufsicht einer asymmetrischen Doppelelek trode gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1B eine Teilschnittansicht einer asymmetrischen Dop pelelektrode gemäß einem bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Kantenpositionsabhängigkeit der Erregungsmitte der asymmetrischen Doppelelek trode bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Kan tenposition X1 = -X4 und jeder der Kantenpositio nen X2 und X3 zeigt, wenn eine resultierende Vek torlänge Γ 0,20 λ ist;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Kan tenposition X1 = -X4 und jeder der Kantenpositio nen X2 und X3 zeigt, wenn eine resultierende Vek torlänge Γ 0,50 λ ist;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Kan tenposition X1 = -X4 und jeder der Kantenpositio nen X2 und X3 zeigt, wenn eine resultierende Vek torlänge Γ 1,00 λ ist;

Fig. 6 ein Diagram, das die Beziehung zwischen der Kan tenposition X1 = -X4 und jeder der Kantenpositio nen X2 und X3 zeigt, wenn eine resultierende Vek torlänge Γ 1,25 λ ist;

Fig. 7 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Kan tenposition X1 = -X4 und jeder der Kantenpositio nen X2 und X3 zeigt, wenn eine resultierende Vek torlänge Γ 1,50 λ ist;

Fig. 8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Kan tenposition X1 = -X4 und jeder der Kantenpositio nen X2 und X3 zeigt, wenn eine resultierende Vek torlänge Γ 1,70 λ ist;

Fig. 9 ein Diagramm, das die Änderung der Reflexionsmit te ϕ zeigt, wenn sich die Kantenposition X2, die durch die Gleichung (1) erhalten wird, bei bevor zugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er findung ändert;

Fig. 10 ein Diagramm, das die Änderungen der Reflexions mitte ϕ zeigt, wenn sich die Kantenposition X3 bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorlie genden Erfindung ändert;

Fig. 11 eine schematische Draufsicht, die die Elektroden struktur zeigt zum Auswerten der Richtfähigkeit eines IDT gemäß einem weiteren bevorzugten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der An zahl von Basisabschnitten und der Richtfähigkeit zeigt, wobei diese Beziehung bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhalten wird, und die Beziehung zwi schen der Anzahl von Basisabschnitten und Richt fähigkeit, wenn eine herkömmliche asymmetrische Doppelelektrode verwendet wird, die zu Ver gleichszwecken vorbereitet wird;

Fig. 13 eine erläuternde Draufsicht der Elektrodenstruk tur eines IDT mit einem Reflektor gemäß noch ei nem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine schematische Teilschnittdraufsicht, die eine herkömmliche asymmetrische Doppelelektrode zeigt;

Fig. 15 eine Teilschnittansicht zum Erklären der Kanten positionen der Streifen in der in Fig. 14 gezeig ten asymmetrischen Doppelelektrode; und

Fig. 16 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Re flexionsvektoren bei den Kanten X1 bis X4, die in Fig. 15 gezeigt sind, und dem resultierenden Vek tor V derselben zeigt.

Um die Unidirektionalität bei der Verwendung einer asymme trischen Doppelelektrode zu realisieren, haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ausführliche Forschungen ange stellt und haben herausgefunden, daß, wenn das Reflexions ausmaß der Oberflächenwellen pro Basisabschnitt klein ist, die Frequenzunidirektionalitätscharakteristika der Ein- Richtungs-Elektrode durch Bilden von Reflexionselementen unter Verwendung einer Ein-Richtungs-Elektrode, wobei die Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Refle xionsmitte etwa +45° (-135°) oder etwa -45° (+135°) be trägt, und durch Anordnen dieser positiven und negativen Reflexionselemente und dabei Betrachten derselben als posi tive bzw. negative Impulse geschätzt werden können. Ferner haben die Erfinder herausgefunden, daß es aufgrund der Pha senfehlanpassung von Oberflächenwellen schwierig wird, die positiven und negativen Elemente als einfache positive bzw. negative Impulse zu betrachten, wenn die Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Reflexionsmitte stark von etwa ± 45° (± 135°) bei den positiven und negativen Elementen abweicht.

Darüber hinaus haben die Erfinder entdeckt, daß es, wenn ein Wichtungsverfahren bei einem Ein-Richtungs-IDT, der ei ne asymmetrische Doppelelektrode verwendet, verwendet wird, möglich ist, eine Wichtung bezüglich Reflexionskoeffizien ten durchzuführen, wenn positive und negative Reflexions elemente, bei denen die Reflexionsmitten an Winkeln von et wa +45° (-135°) oder -45° (+135°) bezüglich der Mitten eines Halbwellenlängenabschnitts angeordnet sind, gebildet sind und als ein Reflektor verwendet werden. Beim Versuch, eine Wichtung bezüglich der Streifenbreite durchzuführen, ist es notwendig, den Elektrodenabstand zu ändern. Dieses Wichtungsverfahren durch Reflexionskoeffizienten ermöglicht es jedoch, daß ein Reflektor leicht hergestellt werden kann, da die Schallgeschwindigkeiten der positiven und ne gativen Elemente zueinander identisch sind.

Nachfolgend werden die Prinzipien von verschiedenen bevor zugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Eine in den Fig. 1A und 1B gezeigte asymmetrische Doppel elektrode 1 wird als Beispiel verwendet. Bei dieser asymme trischen Doppelelektrode 1 sind Basisabschnitte Z, von den jeder aus den Streifen 2 und 3 mit zueinander unterschied licher Breite besteht, wiederholt in der Ausbreitungsrich tung der Oberflächenwellen angeordnet. Nun läßt man einen Basisabschnitt an den Positionen von -0,25 λ bis +0,25 λ angeordnet sein. λ bezeichnet hier die Wellenlänge einer Oberflächenwelle.

Wenn man die Positionen der Kanten des ersten und zweiten Streifens 2 und 3 innerhalb dieses Basisabschnitts angeord net sein läßt, wobei diese Halbwellenabschnitte X1' bis X4' sei, und die Schallgeschwindigkeit der Oberflächenwellen, die sich durch eine freie Oberfläche ausbreiten, sei V_f, und die Schallgeschwindigkeit von Oberflächenwellen, die sich durch eine Metalloberfläche ausbreiten, sei V_m, werden die Kantenpositionen X1 bis X4, die auf der Basis der Schallgeschwindigkeiten der freien Oberfläche und der Me talloberfläche korrigiert werden, durch die folgende Glei chung ausgedrückt:

Mathematischer Ausdruck 7

X1 bis X4 = (V_f

L_m

+ V_m

L_f

)/(V_f

L_m0

+ V_m

L_f0

) . . . (3)

Bei der obigen Gleichung (3) bezeichnet L_m die Summe des Abstands auf der Metalloberfläche von der Mitte des Halb wellenabschnitts, d. h. 0 λ bis X1 bis X4 in der Ausbrei tungsrichtung der Oberflächenwellen, und L_f bezeichnet die Summe des Abstands auf der freien Oberfläche von der Mitte des Halbwellenlängenabschnitts λ0 bis X1 bis X4. L_m0 be zeichnet die Summe des Abstands der Metalloberfläche in dem gesamten Halbwellenlängenabschnitt, und L_f0 bezeichnet die Summe des Abstands der freien Oberfläche in dem gesamten Halbwellenlängenabschnitt.

Nachfolgend wird die Reflexion bei einer einzelnen Elektro de, bei der nur ein einzelner Streifen innerhalb des Halb wellenlängenabschnitts angeordnet ist, erörtert. Man nehme an, daß der einzelne Streifen so angeordnet ist, daß die Mitte desselben an der Referenzposition 0 λ des Halbwellen längenabschnitts Z positioniert ist. Wenn man den Reflexi onsvektor an der einen Kantenposition -Xs des einzelnen Streifens Γs1 sein läßt, und den Reflexionsvektor an der anderen Kantenposition +Xs desselben Γs2, wird der resul tierende Reflexionsvektor Γs an der Referenzposition durch die nachfolgende Gleichung (4) ausgedrückt. Hier bezeichnet j in der Gleichung (4) eine imaginäre Zahleinheit, und k bezeichnet die Wellenanzahl.

Mathematischer Ausdruck 8

Γs = Γs1 × e^-2.j.k.(-Xs)

+ Γs2 × e^-2.j.k.Xs

. . . (4)

Die Länge |Γs| des oben beschriebenen resultierenden Vektors Γs bezeichnet das Reflexionsausmaß eines einzelnen Strei fens.

Wenn hier eine Normierung, wie z. B. |Γs1| = |Γs2| = 1, durchgeführt wird, kann man Γs1 = -Γs2 = -1 ausdrücken, unter der Bedingung, daß die akustische Impedanz auf einer freien Oberfläche größer ist als die auf einer Metallober fläche. Wenn daher die Reflexionsmitte ϕs als die Mitte des einzelnen Streifens definiert wird, kann die Reflexionsmit te ϕs durch die folgende Gleichung (5), unter Verwendung des Winkels ∠ Γ des resultierenden Reflexionsvektors Γ be stimmt werden.

Mathematischer Ausdruck 9

ϕs = -0,5 × ∠ (j × Γs) . . . (5)

Nachfolgend wird eine asymmetrische Doppelelektrode erör tert, bei der zwei Streifen mit zueinander unterschiedli chen Breiten in dem Halbwellenlängenabschnitt angeordnet sind, wie in dem Fall des einzelnen Streifens. Wenn man die Reflexionsvektoren von akustischen Oberflächenwellen an den Kantenpositionen X1 bis X4 in den Fig. 1A und 1B Γ1 bis Γ4 sein läßt, wird der resultierende Reflexionsvektor Γ an der Referenzposition 0 λ durch die nachfolgende Gleichung (6) ausgedrückt.

Mathematischer Ausdruck 10

Γ = Γ1 × e^-2.j.k.X1

+ Γ2 × e^-2.j.k.X2

+ Γ3 × e^-2.j.k.X3

+ Γ4 × e^-2.j.k.X4

. . . (6)

Die Länge |Γ| des oben beschriebenen resultierenden Vektors Γ bezeichnet das Reflexionsausmaß einer Ein-Richtungs- Elektrode. Die Reflexionsmitte der Ein-Richtungs-Elektrode ist auf die gleiche Weise definiert wie bei dem einzelnen Streifen und wird durch die nachfolgende Gleichung (7) aus gedrückt.

Mathematischer Ausdruck 11

ϕ = -0,5 × ∠ (j × Γ) . . . (7)

In dem Fall, in dem bei der asymmetrischen Doppelelektrode ein Ein-Richtungs-IDT so aufgebaut ist, daß die elektri schen Polaritäten von benachbarten Basisabschnitten abwech selnd invertiert sind, ist, wenn die Breite des Zwischen streifenraums zwischen einem Basisabschnitt und dem benach barten Basisabschnitt auf einer Seite in der Ausbreitungs richtung der Oberflächenwellen und die Breite des Zwischen streifenraums zwischen dem Basisabschnitt und dem benach barten Basisabschnitt auf der anderen Seite in der Ausbrei tungsrichtung der Oberflächenwellen gleich zueinander sind, und gleichzeitig, wenn diese Zwischenräume zwischen den Streifen bezüglich der Mitte des mittleren Basisabschnitts symmetrisch angeordnet sind, ist die Erregungsmitte der asymmetrischen Doppelelektrode an dem wesentlich mittleren Abschnitt des Halbwellenlängenabschnitts positioniert.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Kantenpositionsabhängig keit der Erregungsmitte bei der oben beschriebenen asymme trischen Doppelelektrode zeigt. Hierin wird eine asymmetri sche Doppelelektrode, die aus einem Aluminiumfilm mit einer Dicke von beispielsweise von etwa 0,02 λ gebildet ist, auf einem ST-Schnitt-Quarzsubstrat angeordnet. In dieser Figur ist die Kantenpositionsabhängigkeit der Erregungsmitte ge zeigt, die von der Grundwellenkomponente erhalten wird, die durch Durchführen einer Fourier-Transformation bei der elektrischen Ladedichteverteilung auf der Elektrode erhal ten wird, und die durch das Finite-Elemente-Verfahren er halten wird, wenn X1 = -X4 = -0,1875 λ und X3 - X2 = 0,125 λ, und wenn X2 als ein Parameter verwendet wird.

Es kann bestätigt werden, daß selbst an einer Position, an der der Grad der Asymmetrie der asymmetrischen Doppelelek trode sehr hoch ist, das heißt bei X2 = 0,172 λ, der Vektor winkel der Erregungsmitte bei etwa +4,6° positioniert ist, das heißt im wesentlichen in dem Mittelabschnitt. Die Streifenbreite und die Zwischenraumbreite eines IDT, der ein Oberflächenwellenbauelement bildet, ist durch den elek trischen Widerstandswert eines Streifens und/oder den Strukturierungsprozeß eingeschränkt.

Die Kantenpositionen X und X3 können bezüglich des |Γ| und der Kantenposition X1 eindeutig bestimmt werden, indem man X2 - X1 < 0,02 λ, X3 - X2 < 0,02 λ, X4 - X3 < 0,02 λ und X4 = -1 sein läßt, wobei angenommen wird, daß die Vektorlängen von Γ1 bis Γ4 gleich zueinander sind, und indem eine Nor mierung durchgeführt wird, so daß Γ1 = Γ4 = -1, Γ2 = Γ3 = +1, und wenn die Bedingungen derart durch das Monte-Carlo- Verfahren vorgefunden werden, daß die Gleichungen (6) und (7) ϕ = 45° erfüllen. Die Näherungsgleichungen, die X2 und X3 ausdrücken, sind durch die folgenden Ausdrücke (8) und (9) gegeben, unter Verwendung von |Γ| und X1 als unabhängige Variablen.

Mathematischer Ausdruck 12

X2[λ] ≅ A × X1[λ]²

+ B × X1[λ] + C . . . (8)

Mathematischer Ausdruck 13

X3[λ] ≅ D × X1[λ]²

+ E × X1[λ] + F . . . (9)

In den Gleichungen (8) und (9) werden A bis F durch die folgenden Gleichungen erhalten.

Mathematischer Ausdruck 14

A = -34,546 × |Γ|⁶

+ 176,36 × |Γ|⁵

- 354,19 × |Γ|⁴

+ 354,94 × |Γ|³

- 160,44 × |Γ|²

+ 10,095 × |Γ| - 1,7558

Von den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß eine asym metrische Doppelelektrode, die einem gewünschten Reflexi onsausmaß entspricht und die Reflexionsmitte bei einem Win kel von etwa 45° aufweist, erhalten werden kann. Wie weiter ersichtlich ist, ist bei einer asymmetrischen Doppelelek trode, die gemäß den oben beschriebenen Gleichungen kon struiert ist, die Erregungsmitte an der Mitte des Halbwel lenlängenabschnitts positioniert. Wenn diese asymmetrische Doppelelektrode als eine Ein-Richtungs-Elektrode verwendet wird, ist die Phasendifferenz zwischen der Erregungs- und Reflexionsmitte im wesentlichen 45°, was es dieser asymme trischen Doppelelektrode ermöglicht, als eine Ein- Richtungs-Elektrode mit sehr hochwertigen Charakteristika zu wirken.

Als Beispiele zeigen die Fig. 3 bis 8 die Ergebnisse von X2 und X3, die durch die Gleichungen (8) und (9) erhalten wur den, für |Γ| = 0,20 λ, 0,50 λ, 1,00 λ, 1,25 λ, 1,50 λ und 1,70 λ. In der Zwischenzeit wurde bei der obigen Beschreibung der Reflexionskoeffizient auf der Basis der Annahme, daß die akustische Impedanz auf einer freien Oberfläche größer ist als auf einer metallischen Oberfläche, behandelt. Umge kehrt, unter der Bedingung, daß die akustische Impedanz auf einer freien Oberfläche kleiner ist als auf einer metalli schen Oberfläche, wird nur das Vorzeichen von |Γ| umgekehrt, oder in anderen Worten, ϕ wird um 90° verschoben.

Wie oben beschrieben, kann die Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Reflexionsmitte durch Auswählen der Kantenpositionen X2 und X3, daß die Gleichungen (8) und (9) erfüllt sind, im wesentlichen 45° werden. Als Folge kann eine hervorragende Ein-Richtungs-Elektrode erreicht werden. Die Erfinder haben jedoch bestätigt, daß diese Doppelelek trode eine außergewöhnliche Unidirektionalität aufweist, falls X2 und X3 nicht nur an den Positionen positioniert sind, die die Gleichungen (8) und (9) erfüllen, sondern auch an den Positionen innerhalb eines Bereichs von den Po sitionen, die die Gleichungen (8) und (9) erfüllen. Diese Tatsache wird mit Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 be schrieben.

Fig. 9 und 10 sind Diagramme, die jeweils die Änderungen der Reflexionsmitte innerhalb des Bereichs von -0,1 λ bis +0,1 λ zeigen, wenn X2 und X3 jeweils durch Einsetzen von |Γ| = 1,5 und X1 = -0,2188 λ in die Gleichungen (8) und (9) er halten werden.

Wie oben beschrieben, ist es wünschenswert, daß die Refle xionsmitte bei einem Winkel von etwa 45° positioniert ist, oder die Phasendifferenz zwischen der Reflexionsmitte und der Erregungsmitte etwa 45° beträgt, aber die Erfinder ha ben bestätigt, daß der Bereich innerhalb 45 + 10° es ermög lichen würde, daß die Phasenfehlanpassung im Vergleich zu der oben beschriebenen herkömmlichen asymmetrischen Doppel elektrode stark verbessert wird. Aus den Fig. 9 und 10 ist ersichtlich, daß der Bereich, bei dem die Position der Re flexionsmitte in einem Winkel von etwa 45 + 10° liegt, dem Bereich von etwa ±0,10 λ bezüglich des Werts, der durch die Gleichung (8) für die Position von X2 erhalten wurde, ent spricht und dem Bereich von etwa ±0,05 λ bezüglich des Werts, der durch die Gleichung (9) für die Position X3 er halten wurde, entspricht.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er findung liegen die Positionen von X2 und X3 daher vorzugs weise innerhalb des Bereichs, der in den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) gezeigt ist. Es ist ersichtlich, daß als Folge dieser einmaligen Anordnung eine hervorragen de Unidirektionalität realisiert werden kann.

Ein Oberflächenwellenbauelement, das eine asymmetrische Doppelelektrode gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet, wurde wie in Fig. 1 dargestellt aufgebaut. Ein IDT wurde durch Bilden eines Aluminiumfilms mit einer Dicke von beispielsweise etwa 0,02 λ auf einem ST-Schnitt-Quarzsubstrat und nachfolgender Durchführung einer Strukturierung aufgebaut.

Der IDT, der eine asymmetrische Doppelelektrode definiert, wurde gemäß den Kantenpositionen X2 und X3 aufgebaut, die durch Einsetzen der Werte von |Γ| und X1, die nachfolgend in Tabelle 2 gezeigt sind, in die Gleichungen (8) und (9) be stimmt wurden. Tabelle 2 zeigt die Inter-Modus- Kopplungskoeffizienten κ₁₂/k₀ und die Reflexionsmitten ϕ in diesem Fall.

Da bei der in Fig. 2 gezeigten asymmetrischen Doppelelek trode, die auf der Basis der Gleichungen (8) und (9) aufge baut ist, der Winkel der Reflexionsmitte nahe bei 45° liegt, ist die Phasenfehlanpassung der reflektierten Wellen bezüglich der ausgebreiteten Wellen wesentlich geringer als die der herkömmlichen asymmetrischen Doppelelektrode. Daher ermöglicht es die Verwendung der asymmetrischen Doppelelek trode, die auf der Basis der Gleichungen (8) und (9) aufge baut ist, ein Oberflächenwellenbauelement zu erreichen, das erheblich bessere Leistung zeigt als herkömmliche Oberflä chenwellenbauelemente und insbesondere wirkungsvoll ist, wenn die Streifenreflexion positiv verwendet wird.

Tabelle 2

Nachfolgend werden spezifische experimentelle Beispiele der Richtfähigkeit beschrieben, wenn ein IDT, der eine asymme trische Doppelelektrode enthält, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf einem ST-Schnitt-Quarzsubstrat vorgesehen ist.

Wie in Fig. 11 gezeigt, wurden IDT 11, IDT 12 und IDT 13 unter Verwendung eines Aluminiumsfilms mit einer Dicke von beispielsweise etwa 0,02 λ auf einem ST-Schnitt- Quarzsubstrat (nicht gezeigt) gebildet. Der mittlere IDT 11 ist aus einer asymmetrischen Doppelelektrode gemäß bevor zugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufgebaut und der IDT 12 und der IDT 13, die auf gegenüber liegenden Seiten des IDT 11 angeordnet sind, sind gewöhnli che IDTs des Doppelelektrodentyps.

Wenn die Kantenabschnitte des ersten und des zweiten Strei fens 2 und 3 mit zueinander unterschiedlichen Breiten asym metrisch gemacht werden, weicht die Erregungsmitte bei dem IDT 11, der aus einer asymmetrischen Doppelelektrode aufge baut ist, von der Mitte des Halbwellenlängenabschnitts ab, so daß die Phasendifferenz zwischen dem Erregungs- und der Reflexionsmitte ebenfalls um etwa 45° abweicht. Daher wur den die Kantenpositionen X2 und X3, die erhalten wurden durch Einsetzen von |Γ| = 1,5 und X1 = -0,2188 λ in die Glei chungen (8) und (9), um etwa 0,05 λ eingestellt und korri giert, so daß die Phasendifferenz zwischen der Erregungs- und der Reflexionsmitte etwa 45° erreicht.

Wenn X1 = -0,2188 λ, X2 = -0,1185 λ, X3 = +0,0050 λ und X4 = +0,2188 λ wurde die Phasendifferenz zwischen der Erregungs mitte und der Reflexionsmitte als Folge etwa 41°.

Fig. 12 zeigt den Vergleich zwischen der Richtfähigkeit des IDT 11, der die in Fig. 11 gezeigte Elektrodenstruktur ver wendet, und der die asymmetrische Doppelelektrode mit dem oben beschriebenen Aufbau umfaßt, und der Richtfähigkeit, wenn statt des IDT 11 die herkömmliche asymmetrische Dop pelelektrode angeordnet ist. Die durchgezogene Linie in der Figur zeigt das Ergebnis von IDT 11 und die gestrichelte Linie zeigt das des herkömmlichen Beispiels. Hinsichtlich der Richtfähigkeit wird eine Eingangsspannung an den IDT 11 angelegt, dann wurde das Ausgangssignal desselben, das durch IDT 12 und IDT 13 empfangen wurde, gesucht und die Richtfähigkeit wurde aus dem Wert dieses Ausgangssignals (dB) ausgewertet.

Für einen IDT, der eine asymmetrische Doppelelektrode verwendet, die zum Vergleich vorbereitet wurde, wurde die Filmdicke der Elektrode vorzugsweise auf etwa 0,02 λ einge stellt und die Kantenpositionen wurden vorzugsweise so ein gestellt, daß sie X1 = -0,1875 λ, X2 = -0,1250 λ, X3 = 0 λ und X4 = +0,1875 λ sind. Die Kreuzungsbreite eines Elektroden fingers wurde bei jedem der bevorzugten Ausführungsbeispie le und dem herkömmlichen Beispiel vorzugsweise auf etwa 20 λ eingestellt.

Für den IDT 12 und den IDT 13 auf den gegenüberliegenden Seiten des IDT 11 wurde die Kreuzungsbreite eines Elektro denfingers vorzugsweise auf etwa 20 λ eingestellt, und die Kantenpositionen wurden vorzugsweise so eingestellt, daß sie X1 = -0,1875 λ, X2 = -0,0625 λ, X3 = +0,0625 λ und X4 = +0,1875 λ sind.

Aus Fig. 12 ist ersichtlich, daß die asymmetrische Doppel elektrode bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine bessere Unidirektionalität aufweist als die herkömmliche asymmetrische Doppelelektrode. Außerdem haben die Erfinder bestätigt, daß die Phasendifferenz zwischen der Erregungs mitte und der Reflexionsmitte korrigiert werden kann, so daß sie 45° erreicht, durch Einstellen der Kantenpositionen X2 und X3, die durch die Gleichungen (8) und (9) erreicht werden, um etwa ±0,1 λ, oder durch Einstellen von X4, so daß es leicht von -X1 abweicht.

Fig. 13 ist eine Draufsicht, die die Elektrodenstruktur ei nes IDT mit einem Reflektor 21 gemäß noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Hierin ist der Reflektor 21, der gemäß diesem bevor zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf gebaut ist, vorzugsweise innerhalb des IDT 22 angeordnet. In diesem Fall ist es durch Durchführen von Wichtung bezüg lich des Reflexionskoeffizienten des Reflektors 21 möglich, die Frequenzcharakteristika des gesamten IDT 22 mit dem Re flektor 21 zu steuern.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschrie benen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auf un terschiedliche Weise modifiziert werden. Beispielsweise wurde bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen er kannt, daß eine bessere Richtfähigkeit als bei den herkömm lichen Beispielen erreicht wird. Abhängig von der Verwen dung kann es jedoch einen Fall geben, bei dem es wichtiger ist, daß die Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Reflexionsmitte nahe bei 45° liegt, oder daß die Reflexionsmitte bezüglich der Mitte des Halbwellenlängenab schnitts 45° ist, wenn X1 = -X4, als eine bessere Richtfä higkeit zu erreichen. Obwohl es wünschenswert ist, daß die Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Refle xionsmitte etwa 45° beträgt, kann es einen Fall geben bei dem, wenn die Reflexion durch einen Streifen positiv ver wendet wird, wenn derselbe beispielsweise als ein Reflektor verwendet wird, dem Merkmal der Vorzug gegeben wird, daß die Reflexionsmitte bei einem Winkel von 45° positioniert ist, vor dem Merkmal, daß die Erregungsmitte an der Mitte des Halbwellenlängenabschnitts positioniert ist, selbst wenn die Erregungsmitte davon abweicht. Insbesondere wenn ein Streifen als ein Reflektor verwendet wird, kann nur die Reflexionsmitte bedacht werden.

Wie aus dem Vorhergehenden offensichtlich ist, liegt bei dem Oberflächenwellenbauelement, das eine asymmetrische Doppelelektrode gemäß verschiedenen bevorzugten Ausfüh rungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet, der Absolutwert des Vektorwinkels von der Reflexionsmitte, der von dem resultierenden Vektor erhalten wird, der durch syn thesemäßiges Zusammenfügen der Reflexionsvektoren an den Kanten X1 bis X4 des ersten und des zweiten Streifens ge bildet wird, wenn die Mitte des oben beschriebenen Basisab schnitts als Referenzposition eingestellt ist, vorzugsweise innerhalb 45 ± 10° oder etwa 135 ± 10°. Dadurch ist die Phasenfehlanpassung der Oberflächenwellen minimiert, und die Unidirektionalität der oben beschriebenen asymmetri schen Doppelelektrode ist stark verbessert.

Wenn gleichartig dazu bei verschiedenen bevorzugten Ausfüh rungsbeispielen der vorliegenden Erfindung der Absolutwert der Phasendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Re flexionsmitte der asymmetrischen Doppelelektrode innerhalb etwa 45 ± 10° oder etwa 135 ± 10° liegt, ist die Phasen fehlanpassung der Oberflächenwellen minimiert und eine her vorragende Unidirektionalität kann realisiert werden.

Wenn bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bei den Kantenpositionen X1 bis X4 des ersten und des zweiten Streifens, die Basisabschnitte bilden und zu einander unterschiedliche Breiten aufweisen, die Mittelpo sition des Basisabschnitts 0(λ) ist, und X1 ≅ -X4, falls die Positionen von X2 und X3 die Gleichungen (1) und (2) erfüllen, ist sichergestellt, daß der Absolutwert des Vek torwinkels der Reflexionsmitte innerhalb etwa 45 ± 10° oder etwa 135 ± 10° liegt, wenn die Mitte des Basisabschnitts die Referenzposition ist, oder daß der Absolutwert der Pha sendifferenz zwischen der Erregungsmitte und der Reflexi onsmitte innerhalb etwa 45 ± 10° oder etwa 135 ± 10° liegt. Es ist daher gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung möglich, leicht und zuverlässig eine asymmetrische Doppelelektrode zu schaffen, die die Phasen fehlanpassung von Oberflächenwellen verhindert, und die ei ne hervorragende Unidirektionalität aufweist.

Wenn die Reflexionsausmaße von Oberflächenwellen an den Kantenposition X1 bis X4 im wesentlichen gleich zueinander sind, ist die Phasenfehlanpassung zwischen reflektierten Oberflächenwellen und ausgebreiteten Oberflächenwellen sehr effektiv reduziert.

Wenn ein IDT aufgebaut ist, um gemäß verschiedenen bevor zugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die asymmetrische Doppelelektrode zu umfassen, ist die Phasen fehlanpassung zwischen reflektierten Oberflächenwellen und ausgebreiteten Oberflächenwellen verhindert, wodurch ermög licht wird, daß ein IDT eine hervorragende Unidirektionall tät liefert, und ermöglicht wird, daß beispielsweise ein Niedrigverlust-Oberflächenwellenbauelement des Transversal typs geschaffen wird.

Wenn die asymmetrische Doppelelektrode gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung als ein Reflektor verwendet wird, ist es möglich, ein Oberflächen wellenbauelement zu schaffen, das in der Lage ist, die Fre quenzcharakteristika des Gesamtreflexionskoeffizienten von Reflektoren zu steuern, da Wichtung bezüglich des Reflexi onskoeffizienten leicht durchgeführt werden kann.

Claims

1. Oberflächenwellenbauelement, das folgende Merkmale aufweist:
ein piezoelektrisches Substrat; und
zumindest zwei Basisabschnitte (Z), die auf dem piezo elektrischen Substrat angeordnet sind, wobei jeder der zumindest zwei Basisabschnitte eine asymmetrische Dop pelelektrode (1) umfaßt, die einen Halbwellenlängenab schnitt definiert und einen ersten (2) und zweiten (3) Streifen mit zueinander unterschiedlichen Breiten um faßt;
wobei ein Absolutwert eines Vektorwinkels einer Refle xionsmitte, der aus einem resultierenden Vektor erhal ten wird, der durch synthesemäßiges Zusammenfügen von Reflexionsvektoren an Kanten des ersten (2) und zwei ten (3) Streifens erzeugt wird, innerhalb eines Be reichs von Winkeln von etwa 45 ± 10° oder etwa 135 ± 10° liegt, wenn eine Mitte eines der zumindest zwei Basisabschnitte eine Referenzposition für den Bereich von Winkeln ist.

2. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1, bei dem Reflexionsausmaße von Oberflächenwellen an Kantenposi tionen der Streifen (2, 3) im wesentlichen gleich zu einander sind.

3. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die asymmetrische Doppelelektrode (1) ein In terdigitalwandler (IDT) ist.

4. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1 bis 3, bei dem die asymmetrische Doppelelektrode (1) ein Re flektor (21) ist.

5. Oberflächenwellenbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das piezoelektrische Substrat aus ei nem Quarzkristallmaterial besteht.

6. Oberflächenwellenbauelement, das folgende Merkmale aufweist:
ein piezoelektrisches Substrat; und
zumindest zwei Basisabschnitte (Z), die auf dem piezo elektrischen Substrat angeordnet sind, wobei jeder der zumindest zwei Basisabschnitte eine asymmetrische Dop pelelektrode (1) umfaßt, die einen Halbwellenlängenab schnitt definiert und einen ersten (2) und zweiten (3) Streifen mit zueinander unterschiedlichen Breiten um faßt;
bei dem ein Absolutwert einer Phasendifferenz zwischen einer Erregungsmitte und einer Reflexionsmitte der asymmetrischen Doppelelektrode (1) innerhalb etwa 45 ± 10° oder etwa 135 ± 10° liegt.

7. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 6, bei dem Reflexionsausmaße von Oberflächenwellen an Kantenposi tionen der Streifen (2, 3) im wesentlichen gleich zu einander sind.

8. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 6 oder 7, bei dem die asymmetrische Doppelelektrode (1) ein In terdigitalwandler (IDT) ist.

9. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 6, bei dem die asymmetrische Doppelelektrode (1) ein Reflektor (21) ist.

10. Oberflächenwellenbauelement gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem das piezoelektrische Substrat aus ei nem Quarzkristallmaterial besteht.

11. Oberflächenwellenbauelement, das folgende Merkmale aufweist:
ein piezoelektrisches Substrat; und
zumindest zwei Basisabschnitte (Z), die auf dem piezo elektrischen Substrat angeordnet sind, wobei jeder der zumindest zwei Basisabschnitte eine asymmetrische Dop pelelektrode (1) umfaßt, die einen Halbwellenlängenab schnitt definiert und einen ersten (2) und zweiten (3) Streifen mit zueinander unterschiedlichen Breiten um faßt;
wobei, wenn die Kantenpositionen des ersten und zwei ten Streifens X1, X2, X3 und X4 sind, von denen jede ein Wert ist, der unter Verwendung einer Schall geschwindigkeitdifferenz zwischen einer freien Ober fläche und einer metallischen Oberfläche korrigiert ist, und wenn eine resultierende Vektorlänge von nor mierten reflektierten Wellen von den Kantenpositionen |Γ| ist, und eine Mittelposition von einem der zumin dest zwei Basisabschnitte 0(λ) ist, und X1 ≅ -X4, jede der Positionen von X2 und X3 im wesentlichen gleich zu einem Wert ist, der die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllt:
X2[λ] = A × X1[λ]² + B × X1[λ] + C ± 0,1[λ] . . . (1)
X3[λ] = D × X1[λ]² + E × X1[λ] + F ± 0,05[λ] . . . (2)
wobei bei den Gleichungen (1) und (2) A bis F durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt sind:
A = -34,546 × |Γ|⁶ + 176,36 × |Γ|⁵ - 354,19 × |Γ|⁴ + 354,94 × |Γ|³ - 160,44 × |Γ|² + 10,095 × |Γ| - 1,7558
B = -15,464 × |Γ|⁶ + 77,741 × |Γ|⁵ - 153,44 × |Γ|⁴ + 147,20 × |Γ|³ - 68,363 × |Γ|² + 6,3925 × |Γ| - 1,7498
C = -1,772 × |Γ|⁶ + 8,7879 × |Γ|⁵ - 17,07 × |Γ|⁴ + 16,092 × |Γ|³ - 7,4655 × |Γ|² + 0,8379 × |Γ| - 0,3318
D = 12,064 × |Γ|⁶ - 45,501 × |Γ|⁵ + 57,344 × |Γ|⁴ - 22,683 × |Γ|³ + 12,933 × |Γ|² - 15,938 × |Γ| - 0,1815
E = 7,2106 × |Γ|⁶ - 30,023 × |Γ|⁵ + 45,792 × |Γ|⁴ - 29,784 × |Γ|³ + 13,125 × |Γ|² - 6,3973 × |Γ| + 1,0203
F = 1,0138 × |Γ|⁶ - 4,4422 × |Γ|⁵ + 7,3402 × |Γ|⁴ - 5,474 × |Γ|³ + 2,3366 × |Γ|² - 0,7540 × |Γ| + 0,2637.

12. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 11, bei dem die Reflexionsausmaße von Oberflächenwellen an den Kantenpositionen X1, X2, X3 und X4 der Streifen im we sentlichen gleich zueinander sind.

13. Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem die asymmetrische Doppelelektrode (1) ein In terdigitalwandler (IDT) ist.

14. Oberflächenwellenbauelement gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die asymmetrische Doppelelektrode (1) ein Reflektor (21) ist.

15. Oberflächenwellenbauelement gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem das piezoelektrische Substrat aus einem Quarzkristallmaterial besteht.