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JPH0583076A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

Info

Publication number
JPH0583076A
JPH0583076A JP23828291A JP23828291A JPH0583076A JP H0583076 A JPH0583076 A JP H0583076A JP 23828291 A JP23828291 A JP 23828291A JP 23828291 A JP23828291 A JP 23828291A JP H0583076 A JPH0583076 A JP H0583076A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acoustic wave
surface acoustic
wave device
electrode
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23828291A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Hosaka
憲生 保坂
Akitsuna Yuhara
章綱 湯原
Hideo Onuki
秀男 大貫
Kazushi Watanabe
一志 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP23828291A priority Critical patent/JPH0583076A/ja
Publication of JPH0583076A publication Critical patent/JPH0583076A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】1GHz以上の準マイクロ波帯の信号処理に利
用される弾性表面波装置の伝搬損失を低減する。 【構成】36°Y−X LiTaO3基板を用い、電極
および伝搬路を膜厚100nmのアルミニウム薄膜によ
り構成した多電極型弾性表面波装置における、各入・出
力電極(3、4)間の距離を、該入・出力電極で応答す
る信号の中心周波数における弾性表面波の波長の25倍
の長さ以下の距離とする。 【効果】準マイクロ波帯の弾性表面波装置の損失を、従
来用いられてきた、より低周波帯の弾性表面波装置と同
程度とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、36°Y−X LiT
aO3基板を用いて構成した高周波の弾性表面波装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波装置はLSI等の半導体装置
と同様にフォトリソグラフィ技術により製造できるので
量産性に優れ、VHF帯あるいはUHF帯に好適な信号
処理装置として、テレビジョン受信機の中間周波数フィ
ルタやVTRの共振子として広く用いられている。
【0003】また最近では、小型軽量という特徴を活か
し、自動車電話機や携帯電話機の高周波部のフィルタ装
置としても適用されている。このような移動体通信分野
において、現在は信号周波数帯として800MHz帯あ
るいは900MHz帯が主として利用されているが、今
後さらに1GHz以上の準マイクロ波帯の利用、たとえ
ば1.5GHz帯の利用が予定されている。
【0004】移動帯通信用の弾性表面波装置は、特性的
に低損失で周波数変動の少ないことが要求される。その
ため、圧電性基板として実用的基板材料の中では比較的
に電気機械結合係数が大きく、温度特性の良好な36°
Y−X LiTaO3単結晶基板が主に用いられてい
る。
【0005】また、この36°Y−X LiTaO3
結晶基板は伝搬路が自由表面の場合は減衰の大きなモ−
ドの波が伝搬するため、基板表面を金属薄膜で被覆し、
これにより伝搬する疑似表面波とよばれるモ−ドの波を
利用している。
【0006】また、できるだけ損失を少なくするため、
すだれ状電極は多電極型で構成される。多電極型すだれ
状電極は複数の入・出力電極を交互に配置することで、
すだれ状電極で励振された弾性表面波が、該電極の左右
へそれぞれ伝搬することによる損失を改善するものであ
る。なお、通常の入・出力電極一対の構成では6dBの
双方向性損失が生じてしまう。
【0007】このような多電極型弾性表面波装置に関す
る技術としては、特公昭54−34518号公報や特公
昭54−35478号公報や特公昭55−34607号
公報や特公昭58−26688号公報や特開昭57−1
29512号公報記載の技術が知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、弾性表面波
装置の損失は先に記した双方向性損失の他に、ミスマッ
チ損失、抵抗損失、伝搬損失また回折損失等がある。
【0009】また、従来の弾性表面波装置は、さほど高
くない周波数帯で用いられていたことや、圧電正基板と
して128°LiNbO3を用いて伝搬損失のそれほど
大きくないレ−リ−波を利用することができたので、伝
搬損失について特に配慮されていなかった。
【0010】しかし、発明者らは、後述するように、準
マイクロ波帯では、前記疑似表面波の伝搬損失はレ−リ
−波に比べ従来知られるより急激に大きくなることを見
出した。
【0011】そこで、本発明は、高周波においても伝搬
損失を適当な値に抑えることができる36°Y−X L
iTaO3基板を用いた弾性表面波装置を提供すること
を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的達成のために、
本発明は、中心周波数が1GHz以上の弾性表面波装置
であって、36°Y−X LiTaO3圧電単結晶基板
と、当該圧電単結晶基板上に金属薄膜によって形成され
た、入力すだれ状電極と出力すだれ状電極と前記入力す
だれ状電極と出力すだれ状電極間の疑似表面波伝搬路と
を有し、かつ、前記入力すだれ状電極と出力すだれ状電
極の中心間の弾性表面波の伝搬方向に計った距離が、前
記中心周波数における弾性表面波の波長の25倍程度以
下の長さの距離であることを特徴とする弾性表面波装置
を提供する。
【0013】
【作用】本発明に係る弾性表面波装置によれば、入力す
だれ状電極と出力すだれ状電極の中心間の弾性表面波の
伝搬方向に計った距離を、前記中心周波数のおける弾性
表面波の波長の25倍程度以下の距離に制限しているた
めに、準マイクロ波帯の弾性表面波装置の損失を、従来
用いられてきた、より低周波帯の弾性表面波装置と同程
度とすることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係る弾性表面波装置の一実施
例を説明する。
【0015】まず、前述した準マイクロ波帯における、
前記疑似表面波の伝搬損失について説明する。
【0016】伝搬損失の測定には3電極法を用いた。
【0017】測定に用いた弾性表面波装置のすだれ状電
極のアルミニウム薄膜の膜厚は100nmとした。これ
は、100nm以下であると薄膜の効果により急激に抵
抗損失が大きくなり、逆に、膜厚が厚すぎると電極内部
での表面波の反射が無視出来なくなるからである。
【0018】また先に記したように、36°Y−X L
iTaO3基板では疑似表面波を利用するため、表面波
の伝搬路に電極と同じ膜厚のアルミニウム薄膜を形成し
た。電極の開口長は150λとし、回折効果による損失
が無視できる程度とした。
【0019】図4に、伝搬損失の測定に用いた電極の構
成を示す。
【0020】図中、中心のすだれ状電極は入力電極であ
り、両側のすだれ状電極は出力電極である。2つの出力
電極までの伝搬距離の差は、入・出力電極で応答する信
号の中心周波数における弾性表面波の波長をλとして、
300λとした。そして、それぞれの出力信号の損失を
比較し、伝搬距離と伝搬損失の関係を求めた。
【0021】また、周波数が425MHz,850MH
zまた1.7GHzの場合について、図4に示す電極を
製作し、それぞれ測定を行った。
【0022】図5に、伝搬損失の測定結果を示す。この
結果、従来用いられていたレ−リ−波の伝搬損失が周波
数のべき乗に従って大きくなり1GHzで1×10~4
B/λ程度の伝搬損失であるのに比べ、疑似表面波の伝
搬損失は周波数のべき乗より急な指数関数的な増加を示
し1GHzで5×10~3dB/λと、1GHzでは2倍
以上の大きな値を示す結果が得られた。
【0023】従来の弾性表面波装置の入・出力電極間の
距離は50〜60λ程度であり、この場合、850MH
z帯の弾性表面波装置の伝搬損失は0.2〜0.3dB
であるが、1.5GHz帯の弾性表面波装置では、約
0.5dBの伝搬損失が生じる。従来の低周波帯の多電
極型弾性表面波装置では、全体の損失は3dB前後であ
るので、この1.5GHz帯における伝搬損失は、従来
の弾性表面波装置の17%にも相当し無視できない値で
ある。
【0024】次に、本発明に係る弾性表面波装置の第1
の実施例について説明する。
【0025】図1に、第1実施例に係る弾性表面波装置
の構成を示す。
【0026】同図に示す弾性表面波装置は、1.5GH
z帯で用いられるの中心周波数が1.495GHz1段
多電極型弾性表面波装置であり、帯域幅36MHzの送
信用フィルタへの適用を想定している。
【0027】図中の圧電基板1には36°Y−X Li
TaO3基板を用い、入力電極2、出力電極3および接
地電極4は膜厚100nmのアルミニウム薄膜より形成
した。
【0028】また、各すだれ状電極はソリッド電極で構
成してあり、1組の入力すだれ状電極の対数は31対、
また出力電極対数は15対で、中心周波数が1.495
GHzであるので電極幅は約0.7μmである。実際の
装置では電極を形成した基板をパッケ−ジに納め、端子
と配線を施した後に封止してあるが、同図では説明の明
確化のためパッケ−ジなどは図示を省略した。
【0029】なお、図1には、総すだれ状電極数が5電
極の場合を示してあるが、電極数をこれと異なる電極数
とする場合でも基本的構成は同じである。
【0030】次に、図2に、本第1実施例に係る弾性表
面波装置の入・出力電極間の断面を示す。
【0031】図示するように、伝搬路には接地電極4を
兼ねたアルミニウム薄膜が形成してある。ここで、入・
出力電極間距離を、同図に示すように電極の中心間の距
離dで定義する。
【0032】通常、設計条件により図1に示す各入・出
力電極間距離d1、d2、d3、d4は、必ずしも同じでは
ないが、設計の簡単のため中心に対して左右対称とし、
たとえば、図1ではd1=d2、d3=d4として構成する
ことが多い。
【0033】本第1の実施例では、各出力電極間距離d
1、d2、d3、d4のなかで最も長いものでも、25λ以
下となるように構成した。すなわち、図1では、d
1(=d4)>d2(=d3)であるので、d1およびd4
25λ(121μm)とした。
【0034】このようにして構成した本第1実施例に係
る弾性表面波装置の損失と、入出力電極間距離を50λ
とした弾性表面波装置の損失を図3に示す。
【0035】図3中、Iは入出力電極間距離を50λと
した弾性表面波装置10個の損失を示し、IIは本第1実
施例に係る弾性表面波装置10個の損失を示す。白抜き
三角印は損失の平均値を示している。
【0036】図示するように、従来の弾性表面波装置の
損失が2.85dBに対し、本第1実施例に係る弾性表
面波装置の損失は2.66dBであり、約0.2dBの
損失の改善が図られている。すなわち、1.5GHz帯
の弾性表面波装置の伝搬損失を、従来の850MHz帯
の弾性表面波装置の伝搬損失と同程度にすることができ
た。
【0037】以下、本発明に係る弾性表面波装置の第2
の実施例を説明する。
【0038】図6に本第2実施例に係る弾性表面波装置
の構成を示す。
【0039】図示するように、本第2実施例は2段多電
極型弾性表面波装置であって、第1段と第2段すだれ状
電極の間に共通電極5を設けてある他は、前記第1実施
例に係る弾性表面波装置と同様に構成し、各出力電極間
距離のなかで最も長いものでも、25λ以下となるよう
に構成した。
【0040】すなわち、本第2実施例は、電極を2段構
成としたことで、帯域外抑圧度の改善を図ったものであ
る。
【0041】なお、本第2の実施例に係る弾性表面波装
置は、前記第1実施例に係る弾性表、円は装置と同様
に、中心周波数1.447GHz、帯域幅36MHzの
受信側フィルタに適用することができる。
【0042】以下、本発明の第3の実施例として、前記
各実施例に係る弾性表面波装置をフィルタに用いたアン
テナ分波器について説明する。
【0043】図7は本発明の弾性表面波装置を用いて構
成した、自動車電話機また携帯電話機用のアンテナ分波
器の実施例である。
【0044】弾性表面波装置6は受信側のフィルタとし
て、また弾性表面波装置7は送信側のフィルタとして動
作する。各装置はマイクロストリップ線路8を介してア
ンテナ9と接続している。アンテナ分波器を構成する弾
性表面波装置は、それぞれの通過帯域では十分に低損失
であるように、また阻止帯域では逆に十分な抑圧度を有
するように構成される。
【0045】受信信号はアンテナよりマイクロストリッ
プ線路を経由し、弾性表面波装置6を通って端子10よ
り受信系へ伝達される。また、送信信号は送信系の端子
11より弾性表面波装置7を通って、マイクロストリッ
プ線路を経由しアンテナへ導かれる。
【0046】このように前記各実施例に係る弾性表面波
装置をフィルタとして用いることにより、損失の少ない
小形軽量の分波器を得ることができる。
【0047】なお、本実施例では高周波フィルタについ
て示したが、本発明の弾性表面波装置は、これに限るも
のではなく、本実施例に係る弾性表面波装置は、発振器
や、相関器や、RFフィルタ等についても適用すること
ができる
【0048】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高周波においても伝搬損失を適当な値に押さえるこ
とができる36°Y−X LiTaO3基板を用いた弾
性表面波装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る弾性表面波装置の
構成を示す説明図である。
【図2】本発明第1実施例に係る弾性表面波装置の一部
断面を示す断面図である。
【図3】本発明の第1実施例に係る弾性表面波装置の損
失を示す特性図である。
【図4】伝搬損失の測定に用いた、すだれ状電極の構成
を示す説明図である。
【図5】36°Y−X LiTaO3基板にアルミニウ
ム薄膜を100nm形成した弾性表面波装置の伝搬損失
の周波数依存性を示す特性図である。
【図6】本発明の第2の実施例に係る弾性表面波装置の
構成を示す説明図である。
【図7】本発明の第3実施例に係るアンテナ分波器の構
成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 圧電基板 2 入力電極 3 出力電極 4 接地電極 5 共通電極、 6、7 弾性表面波装置 8 マイクロストリップ線路 9 アンテナ 10 受信側端子 11 送信側端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 一志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像メデイア研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中心周波数が1GHz以上の弾性表面波装
    置であって、 36°Y−X LiTaO3圧電単結晶基板と、当該圧
    電単結晶基板上に金属薄膜によって形成された、入力す
    だれ状電極と出力すだれ状電極と前記入力すだれ状電極
    と出力すだれ状電極間の疑似表面波伝搬路とを有し、か
    つ、前記入力すだれ状電極と出力すだれ状電極の中心間
    の弾性表面波の伝搬方向に計った距離が、前記中心周波
    数における弾性表面波の波長の25倍程度以下の長さの
    距離であることを特徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】中心周波数が1GHz以上である多電極型
    すだれ状電極を有する36°Y−XLiTaO3圧電単
    結晶基板を用いた弾性表面波装置であって、 前記多電極型すだれ状電極を構成する各入力すだれ状電
    極と各出力すだれ状電極は、前記36°Y−X LiT
    aO3圧電単結晶基板上に金属薄膜によって、入力すだ
    れ状電極と当該入力すだれ状電極の送波した弾性表面波
    を受波する出力すだれ状電極の中心間の弾性表面波の伝
    搬方向に計った各距離が、前記中心周波数のおける弾性
    表面波の波長の25倍程度以下の長さの距離となるよう
    に形成されており、かつ、入力すだれ状電極と当該入力
    すだれ状電極の送波した弾性表面波を受波する出力すだ
    れ状電極との間に、金属薄膜によって形成された疑似表
    面波伝搬路を有することを特徴とする弾性表面波装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の弾性表面波装置で
    あって、 前記金属薄膜の厚みは100nm以上であることを特徴
    とする弾性表面波装置。
  4. 【請求項4】受信フィルタもしくは送信フィルタとし
    て、請求項1、2または3記載の弾性表面波装置を備え
    たことを特徴とするアンテナ分波器。
JP23828291A 1991-09-18 1991-09-18 弾性表面波装置 Pending JPH0583076A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015115866A (ja) * 2013-12-13 2015-06-22 Tdk株式会社 分波器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015115866A (ja) * 2013-12-13 2015-06-22 Tdk株式会社 分波器

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