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JP2000341073A - Surface acoustic wave waveguide structure - Google Patents

Surface acoustic wave waveguide structure

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Publication number
JP2000341073A
JP2000341073A JP11148491A JP14849199A JP2000341073A JP 2000341073 A JP2000341073 A JP 2000341073A JP 11148491 A JP11148491 A JP 11148491A JP 14849199 A JP14849199 A JP 14849199A JP 2000341073 A JP2000341073 A JP 2000341073A
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JP
Japan
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grating
electrode
short
gratings
propagation direction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11148491A
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Japanese (ja)
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JP2000341073A5 (en
Inventor
Kazuhiro Hirota
和博 廣田
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Communication Equipment Co Ltd filed Critical Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority to JP11148491A priority Critical patent/JP2000341073A/en
Publication of JP2000341073A publication Critical patent/JP2000341073A/en
Publication of JP2000341073A5 publication Critical patent/JP2000341073A5/ja
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the loss as a SAW filter by arranging short-circuit type gratings outside both an open type grating and a grating opening on a piezoelectric substrate, having a recessed surface as the opposite speed surface in the main propagation direction of a surface acoustic wave, in the propagation direction of the surface wave. SOLUTION: On the piezoelectric substrate of 360 deg. LiTaO3, an area A inside a waveguide is formed by arranging an open type inside grating 2 along the propagation direction of the surface wave. At right angles to the propagation direction of the surface wave, outside gratings (electrode finger array) 3a and 3b are arranged on both the sides of the inside grating (electrode finger array) 2 in parallel to and at the same pitch with the inside grating 2. The outsides of the outside gratings 3a and 3b are connected by bus bars 4a and 4b to form an area B for a short-circuit type grating. The open type inside grating 2 is always faster in phase speed than the short-circuit type outside gratings 3a and 3b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波変換器あ
るいは反射器などの弾性表面波導波路構造に関し、特に
導波条件をより安定化した弾性表面波導波路構造とその
デバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave waveguide structure such as a surface acoustic wave converter or a reflector, and more particularly, to a surface acoustic wave waveguide structure with more stable waveguide conditions and a device thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、弾性表面波(以下、SAWと称
す)デバイスは通信分野で広く利用され、高性能、小
型、量産性等の優れた特徴を有することから特に携帯電
話等に多く用いられている。図3は従来のSAWデバイ
スの弾性表面波導波路として用いられるIDT電極20
とグレーティング電極21との構成を示す平面図であ
る。IDT電極20は、周知のように圧電基板上に表面
波の伝搬方向に沿って幅LTの電極指を間隙STおいてピッ
チP1( P1 = LT + ST )にて配列し、交互に正負のバス
バー22a、22bと電気的に接続する構造である。即
ちIDT電極20の電極周期LはピッチP 1の2倍L=2 P1
となる。一方、グレーティング電極21は、IDT電極
20と同様に幅LRの電極指を間隙SRおいてピッチP2( P
2= LR + SR )にて配列し、一般的にはその両端をバス
バー22c、22dと電気的に接続する構造である。
2. Description of the Related Art In recent years, surface acoustic waves (hereinafter referred to as SAW) have been developed.
Devices are widely used in the communications field,
Because of its excellent features such as mold and mass production,
It is often used for talking. FIG. 3 shows a conventional SAW device.
Electrode 20 used as a surface acoustic wave waveguide
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of
You. As is well known, the IDT electrode 20 has a surface on a piezoelectric substrate.
Width L along the direction of wave propagationTThe electrode finger of the gap STAnd pick
Chi P1(P1 = LT + ST ), Arranged alternately positive and negative bus
This is a structure that is electrically connected to the bars 22a and 22b. Immediately
The electrode period L of the IDT electrode 20 is the pitch P 12 times L = 2 P1
Becomes On the other hand, the grating electrode 21 is an IDT electrode.
Width L same as 20RThe electrode finger of the gap SRPitch PTwo(P
Two= LR + SR ), And generally have a bus at both ends.
This is a structure that is electrically connected to the bars 22c and 22d.

【0003】図3に示したIDT電極20及びグレーテ
ィング電極21を伝搬する表面波を導波という観点から
考察する。IDT電極20により励起された表面波は、
励起された位置では電極指列と垂直方向に位相速度を持
つ平面波に近いが、伝搬するにしたがい回折して広が
り、平面波の波面は次第に乱れてくる。ここで、IDT
電極20の電極指はグレーティング電極21の電極指と
同様に電界短絡、質量負荷効果による反射及び速度変化
の作用を有するので、グレーティング効果を記述すると
きは、IDT電極20、グレーティング電極21共にグ
レーティングと云うことにする。図3に示すIDT電極
20、グレーティング電極21の構成がある長さ以上連
続するか、あるいはグレーティング電極21と同様なグ
レーティング電極(図示していない)をIDT電極20
を中心として対称に配置することにより、励起された表
面波がグレーティング電極間を何度も往復するような状
態であれば、IDT電極20とグレーティング電極21
とは導波路として機能し、導波モードが形成される場合
がある。
A surface wave propagating through the IDT electrode 20 and the grating electrode 21 shown in FIG. 3 will be considered from the viewpoint of waveguide. The surface wave excited by the IDT electrode 20 is
At the excited position, the plane wave is close to a plane wave having a phase velocity in the direction perpendicular to the electrode array, but diffracts and spreads as it propagates, and the wavefront of the plane wave gradually disturbs. Where IDT
Since the electrode finger of the electrode 20 has the effect of electric field short-circuiting, reflection and speed change due to the mass load effect similarly to the electrode finger of the grating electrode 21, when describing the grating effect, both the IDT electrode 20 and the grating electrode 21 use the grating. I will say. The configuration of the IDT electrode 20 and the grating electrode 21 shown in FIG. 3 is continuous for a certain length or more, or a grating electrode (not shown) similar to the grating electrode 21 is provided.
Are arranged symmetrically with respect to the center, so that if the excited surface wave reciprocates between the grating electrodes many times, the IDT electrode 20 and the grating electrode 21
Function as a waveguide, and a waveguide mode may be formed.

【0004】この原因は、図3に示すグレーティング領
域Aにおける表面波の位相速度と、バスバー22a、
b、c及び22dの領域Bにおける表面波の位相速度と
の違いにより、A、B両者の境界で表面波が全反射を起
こすためであると考えることが出来る。このとき、導波
路と直角方向の最低次対称モードの変位分布は、概略、
図3中の破線αで示されたようになり、導波路内部のグ
レーティング領域Aに表面波の振動エネルギーが閉じ込
められることになる。
This is because the phase velocity of the surface wave in the grating area A shown in FIG.
It can be considered that the difference between the phase velocities of the surface waves in the region B of b, c, and 22d is due to the total reflection of the surface wave at the boundary between both A and B. At this time, the displacement distribution of the lowest-order symmetric mode in the direction perpendicular to the waveguide is roughly expressed as
As shown by the broken line α in FIG. 3, the vibration energy of the surface wave is confined in the grating region A inside the waveguide.

【0005】上記のような導波状態、即ち表面波の振動
エネルギーが閉じ込められる状態を形成するためには、
いくつかの条件を充たす必要がある。橋本らが「有限厚
金属グレーティングを斜め伝搬する弾性表面波の高速解
析法」(電子情報通信学会技報、US95-47(1995-09))に
示しているように、導波状態を形成するためには、ID
T電極20の電極指の垂直方向(主伝搬方向)と表面波
の伝搬方向とのなす角度が小さい範囲で、表面波の逆速
度面(逆速度とは表面波の位相速度の逆数、即ちSlowne
ssを云う)が図4(a)に示すように主伝搬方向付近で
凸である場合には、図3に示す内側のグレーティング領
域Aにおける表面波の速度を外側の領域Bのそれよりも
遅く、また、図4(b)に示すように逆速度面が主伝搬
方向付近で凹である場合には、領域Bの速度の方を領域
Aのそれよりも遅くしなければならないことが示されて
いる。
In order to form the above-mentioned waveguide state, that is, a state in which the vibration energy of the surface wave is confined,
Several conditions need to be met. As shown in Hashimoto et al.'S "High-speed analysis method of surface acoustic waves obliquely propagating in a finite-thickness metal grating" (IEICE Technical Report, US95-47 (1995-09)), a waveguide state is formed. In order for the ID
In the range where the angle between the vertical direction (main propagation direction) of the electrode finger of the T electrode 20 and the propagation direction of the surface wave is small, the reverse velocity surface of the surface wave (reverse velocity is the reciprocal of the phase velocity of the surface wave, ie, Slowne).
ss) is convex near the main propagation direction as shown in FIG. 4A, the velocity of the surface wave in the inner grating area A shown in FIG. Also, as shown in FIG. 4B, when the reverse velocity surface is concave near the main propagation direction, it is shown that the velocity of the area B must be lower than that of the area A. ing.

【0006】例えば、上記の条件が満たされない場合に
は、励振された表面波のエネルギーが回折のため領域B
の外側へ放射され、その変位分布は図3に示す実線βの
ようになり、表面波のエネルギーを領域Aに閉じ込める
ことはできず、導波モードは形成されない。この放射に
よる損失は、導波路が長いほど大きく、共振子であれば
Q値の低下、フィルタであれば挿入損失の増加をもたら
すことになる。
For example, when the above condition is not satisfied, the energy of the excited surface wave is
, And its displacement distribution becomes as shown by a solid line β in FIG. 3, the energy of the surface wave cannot be confined in the region A, and no guided mode is formed. The loss due to this radiation increases as the length of the waveguide increases. If the resonator is a resonator, the Q value decreases, and if the filter is a filter, the insertion loss increases.

【0007】図3に示す領域A、Bにおける伝搬速度の
違いについてさらに詳しく述べる。前述したように橋本
らは上記文献中で、逆速度面が進行方向に凸である場
合、導波状態を形成するためには、外側領域Bの表面波
の速度を領域Aのそれより速くすればよいと述べてい
る。例えば、バスバーの領域BがIDT電極20、グレ
ーティング電極21の電極指と同じ膜厚のメタライズ膜
にて構成した場合、バスバーの領域Bはグレーティング
領域Aよりも電極面積密度が大きくなるため、短絡効果
および質量負荷効果が大きく、領域Bにおける伝搬速度
が領域Aのそれより遅くなるはずである。ところが、電
極パターンの膜厚がある厚さ以上となると、領域Bがグ
レーティング領域Aと同じメタライズ面であっても、グ
レーティング領域Aの電極指端部における電気的及び機
械的なエネルギー蓄積効果により領域Aにおける表面波
の伝搬速度が領域Bのそれより遅くなるため、図3の電
極構成であっても表面波が導波されることが知られてい
る。実際に、ST-cut水晶基板(逆速度面が凸)にアルミ
ニウム(Al)電極を用いた場合では、0.3〜0.4
%L(L=2P1)という非常に薄い膜厚以上で、グレーテ
ィング領域Aにおける伝搬速度の方が領域Bのそれより
遅くなることが分かっている。ここで、LはIDT電極
20の電極周期であり、デバイスの中心周波数における
表面波の波長とほぼ等しい。
The difference between the propagation speeds in the regions A and B shown in FIG. 3 will be described in more detail. As described above, Hashimoto et al. Described in the above document that if the reverse velocity surface is convex in the traveling direction, the speed of the surface wave in the outer region B must be faster than that in the region A in order to form a guided state. It is good to say. For example, when the bus bar region B is formed of a metallized film having the same thickness as the electrode fingers of the IDT electrode 20 and the grating electrode 21, the bus bar region B has a larger electrode area density than the grating region A, and thus has a short-circuit effect. And the mass loading effect is large, the propagation speed in region B should be slower than that in region A. However, if the thickness of the electrode pattern is equal to or greater than a certain thickness, even if the region B is the same metallized surface as the grating region A, the region due to the electrical and mechanical energy storage effect at the electrode finger end of the grating region A Since the propagation speed of the surface wave in A is lower than that in the region B, it is known that the surface wave is guided even with the electrode configuration of FIG. Actually, when an aluminum (Al) electrode is used for the ST-cut quartz substrate (the reverse speed surface is convex), 0.3 to 0.4
It has been found that the propagation velocity in the grating region A is slower than that in the region B when the film thickness is as extremely small as% L (L = 2P 1 ) or more. Here, L is the electrode period of the IDT electrode 20, and is substantially equal to the wavelength of the surface wave at the center frequency of the device.

【0008】一方、表面波の逆速度面が図4(b)に示
すように表面波の進行方向に凹となる基板材料を用いる
場合、導波状態を形成するためには領域Bの速度をグレ
ーティング領域Aよりも遅くしなければならない。例え
ば、上記の橋本の文献中にも示されているように、主伝
搬方向の逆速度面が凹となる代表的な圧電基板には36
゜YカットX伝搬LiTaO3(または42゜Yカッ
ト)があり、この基板は、携帯電話等のRFフィルタ用
として数多く用いられている。前述したように電極膜厚
を厚くすると領域A、Bの位相速度A、BはA<Bとな
り、逆速度面が凹の場合、導波状態を形成することがで
きなきくなる。そのためフィルタの挿入損失が増大する
という不具合が生じる。この問題を解決すべく本願発明
者は先行する特許出願(特願平10−116018号)に於い
て、図5に示すような導波路構造を提案した。即ち、圧
電基板(図示しない)上に表面波の伝搬方向に沿ってI
DT電極32とグレーティング電極33を配置すると共にI
DT電極32の開口部の両側にグレーティング電極34a、
34bをIDT電極32、グレーティング電極33と近接して
並置する。IDT電極32は互いに間挿し合う複数本の電
極指を有する一対のくし形電極により構成され、グレー
ティング電極33はほぼ等ピッチで電極指が配置されたも
のである。
On the other hand, when a substrate material having a surface wave reverse velocity surface concave in the traveling direction of the surface wave is used as shown in FIG. Must be slower than grating area A. For example, as shown in the above-mentioned Hashimoto document, a typical piezoelectric substrate having a concave reverse velocity surface in the main propagation direction has 36
There is ゜ Y-cut X-propagation LiTaO 3 (or 42) Y-cut), and this substrate is used in many cases for RF filters of mobile phones and the like. As described above, when the electrode film thickness is increased, the phase velocities A and B of the regions A and B become A <B, and when the reverse velocity surface is concave, it becomes impossible to form a waveguide state. As a result, a problem occurs that the insertion loss of the filter increases. In order to solve this problem, the present inventor proposed a waveguide structure as shown in FIG. 5 in a prior patent application (Japanese Patent Application No. 10-116018). That is, on a piezoelectric substrate (not shown), I
The DT electrode 32 and the grating electrode 33 are arranged and I
Grating electrodes 34a on both sides of the opening of the DT electrode 32;
34b is juxtaposed with the IDT electrode 32 and the grating electrode 33. The IDT electrode 32 is composed of a pair of comb-shaped electrodes having a plurality of electrode fingers interposed therebetween, and the grating electrodes 33 are arranged with electrode fingers at substantially equal pitch.

【0009】IDT電極32、グレーティング電極33及び
グレーティング電極34a、34bのそれぞれの隣接する電
極指中央の間隔即ち電極指ピッチはほぼ等しくする。I
DT電極32、グレーティング電極33それぞれの電極指幅
LT、LRはほぼ等しくするが、グレーティング電極34a、
34bの電極指幅LGは電極指幅LT、LRより幅広に形成す
る。IDT電極32、グレーティング33とグレーティング
34a、34bのそれぞれの共通バスバー35a、35bをグレ
ーティング領域Aと領域Bの境界に設ける。このような
構成とすることによりIDT電極32とグレーティング電
極33とからなるグレーティング領域Aとグレーティング
電極34a、34bとからなる領域Bのそれぞれの表面波の
伝搬速度を異ならせることが可能となる。これにより表
面波の逆速度面が凹となる圧電基板の場合であっても図
中左端に示した変位分布曲線αに示すように導波が可能
となる。
The distance between the centers of the adjacent electrode fingers of the IDT electrode 32, the grating electrode 33, and the grating electrodes 34a and 34b, that is, the electrode finger pitch is made substantially equal. I
Electrode finger width of DT electrode 32 and grating electrode 33
L T and L R are almost equal, but the grating electrodes 34a,
The electrode finger width L G of 34b the electrode finger width L T, is formed wider than L R. IDT electrode 32, grating 33 and grating
The common bus bars 35a and 35b of the respective 34a and 34b are provided at the boundary between the grating area A and the area B. With such a configuration, it is possible to make the propagation speed of the surface wave in the grating region A including the IDT electrode 32 and the grating electrode 33 and the propagation speed of the surface wave in the region B including the grating electrodes 34a and 34b different. As a result, even in the case of a piezoelectric substrate in which the reverse velocity surface of the surface wave is concave, it is possible to conduct the wave as shown by the displacement distribution curve α shown at the left end in the figure.

【0010】図6は、基板として36゜YカットX伝搬
LiTaO3を用い、電極膜厚h=0.07L(Lは電極周
期)、IDT電極32及びグレーティング電極33のラ
イン占有率ηをη=0. 5とし、グレーティング電極34
a、34bのライン占有率をη=0.6とした場合の速度分
散曲線であるが、ライン占有率η=0.6の速度はどの周波
数においても占有率η=0.5の速度より遅い。即ち、図5
に示す領域Bのライン占有率をグレーティング領域Aの
それより大きくすれば、領域Bの表面波の位相速度を領
域Aのそれより遅くすることができるので、表面波の導
波が可能であることを示している。
FIG. 6 shows a case in which a 36 ° Y-cut X-propagation LiTaO 3 is used as a substrate, an electrode film thickness h = 0.07L (L is an electrode period), and a line occupancy η of the IDT electrode 32 and the grating electrode 33 is η = 0. 5 and the grating electrode 34
The speed dispersion curve when the line occupancy rate of the lines a and b is η = 0.6. The speed of the line occupancy rate η = 0.6 is lower than the speed of the occupancy rate η = 0.5 at any frequency. That is, FIG.
If the line occupancy of the region B is larger than that of the grating region A, the phase velocity of the surface wave in the region B can be made slower than that of the region A, so that the surface wave can be guided. Is shown.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面波
の逆速度面が表面波の進行方向に凹となる基板材料を用
いて導波状態を形成すべく、電極膜厚h=0.07Lとし、図
5に示す領域Aのライン占有率η=0.5、領域Bのるライ
ン占有率η=0.6とした例では、図6に示すようにライン
占有率η=0.5とした領域Aの速度の漸近線(ストップバ
ンドから離れたところの速度を表し、図では実線で示
す)と、ライン占有率η=0.6とした領域Bの速度の漸近
線(破線で示す)の速度差はΔV/Vf =0.0007 と小さ
い。領域Bのライン占有率のみをη=0.7としても速度差
ΔV/Vf =0.0036と0.01に満たず、安定な導波状態は作れ
ないという問題があった。本発明は上記問題を解決する
ためになされたものであって、領域A、Bの速度差を大
きくして導波状態を安定化したグレーティング及びそれ
を用いたデバイスを提供することを目的とする。
However, in order to form a waveguide state using a substrate material in which the reverse velocity surface of the surface wave is concave in the traveling direction of the surface wave, the electrode thickness is set to h = 0.07L. In the example shown in FIG. 5 where the line occupancy η = 0.5 in the region A and the line occupancy η = 0.6 in the region B, the asymptote of the speed in the region A with the line occupancy η = 0.5 as shown in FIG. The speed difference between the stop band and the asymptote of the speed in the region B with the line occupancy η = 0.6 (shown by a solid line) is ΔV / V f = 0.0007. small. Even if only the line occupancy of the region B is set to η = 0.7, there is a problem that the velocity difference ΔV / V f = 0.0036, which is less than 0.01, and a stable waveguide state cannot be created. The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a grating in which the speed difference between regions A and B is increased to stabilize the waveguide state, and a device using the same. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る弾性表面波導波路構造とそれを用いたデ
バイスの請求項1記載の発明は、弾性表面波の主伝搬方
向に対する逆速度面が凹面となる圧電基板上に表面波の
伝搬方向に沿って、開放型グレーティングと該グレーテ
ィングの開口の両外側に短絡型グレーティングを配置し
たことを特徴とする弾性表面波導波路構造である。請求
項2記載の発明は、圧電基板上にIDT電極と該IDT
電極に近接して配置したグレーティング反射器とを設け
た弾性表面波導波路において、前記グレーティング反射
器として前記IDT電極の開口部に相当する領域を開放
型グレーティングとし、その外側に短絡型グレーティン
グを配置したことを特徴とする弾性表面波導波路構造で
ある。
In order to achieve the above object, a surface acoustic wave waveguide structure according to the present invention and a device using the same have a reverse velocity with respect to the main propagation direction of the surface acoustic wave. The surface acoustic wave waveguide structure is characterized in that an open grating and short-circuit gratings are arranged on both sides of an opening of the grating along a propagation direction of a surface wave on a piezoelectric substrate having a concave surface. According to a second aspect of the present invention, an IDT electrode is provided on a piezoelectric substrate.
In a surface acoustic wave waveguide provided with a grating reflector arranged close to an electrode, a region corresponding to the opening of the IDT electrode was set as an open grating as the grating reflector, and a short-circuited grating was arranged outside the region. It is a surface acoustic wave waveguide structure characterized by the above.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図1(a)は本発明に
係るグレーティング1の構成を示す平面図であり、圧電
基板上(図示しない)に表面波の伝搬方向に沿って内側
グレーティング2と、表面波の伝搬方向と垂直方向であ
ってグレーティング2の両側に外側グレーティング3
a、3bをそれぞれグレーティング2と平行して配置
し、グレーティング3a、3bはこれらの外側にそれぞ
れ配設したバスバー4a、4bに接続して構成する。グ
レーティング2(開放型グレーティング)からなる領域
を領域A、グレーティング3a、バスバー4a(短絡型
グレーティング)及びグレーティング3b、バスバー4
b(短絡型グレーティング)からなる領域を領域Bとす
る。図1(b)は本発明に係る他の実施例で、図1
(a)に示したグレーティングCと図5に示したIDT
電極Dを近接配置したものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1A is a plan view showing the configuration of a grating 1 according to the present invention. An inner grating 2 is formed on a piezoelectric substrate (not shown) along a propagation direction of a surface wave, and a direction perpendicular to the propagation direction of the surface wave. Outer gratings 3 on both sides of the grating 2
The gratings 3a and 3b are arranged in parallel with the grating 2, and the gratings 3a and 3b are connected to bus bars 4a and 4b respectively arranged outside these gratings. Region A, grating 3a, bus bar 4a (short-circuit grating), grating 3b, bus bar 4
The region composed of b (short-circuit type grating) is referred to as a region B. FIG. 1B shows another embodiment according to the present invention.
The grating C shown in (a) and the IDT shown in FIG.
The electrode D is arranged in close proximity.

【0014】36°Y−X LiTaO3の圧電基板上に図1
(a)に示すように、導波路内側となる領域Aを開放型
グレーティング2にて構成し、導波路の外側となる領域
Bをそれぞれ開放型グレーティング2と同ピッチの短絡
型グレーティング3a、4a、3b、4bを配置した導
波路反射器を考える。図2には領域A、Bである開放型
グレーティング2、短絡グレーティング3a、4a、3
b、4bがそれぞれ形成するストップバンドにおける主
伝搬方向の位相速度をシミュレーションした結果を示
す。図2(a)は電極膜厚hが薄い場合のストップバンド
の近傍の様子を示した図であって、βで示す短絡グレー
ティングのストップバンドは小さく、αで示す開放グレ
ーティングのストップバンドは短絡のそれと周波数P2に
て接して高周波側に形成される。B、A領域における位
相速度の漸近線(V/Vf)(矢印で示す)はそれぞれ0.98
17と0.9959であり、速度差ΔV/Vfは0.0142となり従来の
ものより大きなる。上記のように本発明に係る構成では
位相速度は常に開放グレーティング2の方が短絡型グレ
ーティング3a、4a、3b、4bより大きくなり、逆
速度面が凹である36°Y−X LiTaO3における導波条件を
満たすことになる。
FIG. 1 shows a 36 ° Y-X LiTaO 3 piezoelectric substrate.
As shown in (a), a region A inside the waveguide is constituted by an open grating 2, and a region B outside the waveguide is short-circuited gratings 3a, 4a having the same pitch as the open grating 2, respectively. Consider a waveguide reflector in which 3b and 4b are arranged. FIG. 2 shows the open grating 2 and the short-circuit gratings 3a, 4a, 3
The simulation result of the phase velocity in the main propagation direction in the stop band respectively formed by b and 4b is shown. FIG. 2A is a diagram showing a state near the stop band when the electrode film thickness h is small. The stop band of the short-circuit grating indicated by β is small, and the stop band of the open grating indicated by α is short-circuited. It is formed on the high frequency side in contact with it at frequency P2. The asymptote (V / V f ) (indicated by the arrow) of the phase velocity in the B and A regions is 0.98, respectively.
17 and 0.9959, and the speed difference ΔV / V f is 0.0142, which is larger than the conventional one. As described above, in the configuration according to the present invention, the phase velocity is always larger in the open grating 2 than in the short-circuited gratings 3a, 4a, 3b, and 4b, and the phase velocity in the 36 ° Y-X LiTaO 3 having a concave reverse velocity surface is reduced. The wave condition will be satisfied.

【0015】一方、電極膜厚hが厚い場合は図2(b)
に示すように、短絡グレーティング3a、4a、3b、
4bが形成するストップバンドβが大きくなり、開放グ
レーティング2のストップバンドαは短絡グレーティン
グ3a、4a、3b、4bのそれに含まれ、それぞれの
上端が一致した周波数P3に形成される。B、A領域にお
ける位相速度の漸近線(V/Vf)はそれぞれ0.9665と0.98
36となる。従って速度差ΔV/Vfは0.0171となり従来のも
のより大きくなることが分かる。
On the other hand, when the electrode thickness h is large, FIG.
As shown in the figure, the short-circuit gratings 3a, 4a, 3b,
4b increases, the stop band α of the open grating 2 is included in that of the short-circuit gratings 3a, 4a, 3b, and 4b, and is formed at a frequency P3 whose upper ends match each other. The asymptotes (V / V f ) of the phase velocities in the B and A regions are 0.9665 and 0.98, respectively.
It becomes 36. Therefore, it can be seen that the speed difference ΔV / V f is 0.0171, which is larger than the conventional one.

【0016】本発明は上記のように圧電反作用による短
絡グレーティングと開放グレーティングの速度差を利用
し、導波路構造の内側と外側の速度差を大きくすること
を実現した。以上の説明では36°Y−X LiTaO3を用いて
説明したが、逆速度面が凹面となる他の圧電基板にも適
用できることは云うまでもない。
The present invention has realized that the speed difference between the inside and outside of the waveguide structure is increased by utilizing the speed difference between the short-circuit grating and the open grating due to the piezoelectric reaction as described above. In the above description, 36 ° Y-X LiTaO 3 was used, but it goes without saying that the present invention can be applied to other piezoelectric substrates having a concave reverse surface.

【0017】本発明は短絡及び開放グレーティングとい
う電気的な接続の違いによる速度の違いを利用している
が、これを組み合わせて図5に示したようにB領域のグ
レーティングの電極指幅を領域Aのそれより大きくすれ
ば、さらに導波路内外の速度差を大きくすることができ
る。
The present invention utilizes a difference in speed due to a difference in electrical connection between a short circuit and an open grating. By combining this, as shown in FIG. If it is larger than the above, the speed difference between the inside and outside of the waveguide can be further increased.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、主伝搬方向の逆速度面が凹面となるような弾性表
面波圧電基板において、従来の手段より導波をより確実
にし、例えばSAWフィルタに用いればより低損失なフ
ィルタを実現することが可能となる。従って本発明にな
るSAWデバイスを移動体通信機等に用いれば通話品質
の優れた通信機を製造する上で優れた効果を奏す。
According to the present invention, as described above, in a surface acoustic wave piezoelectric substrate in which the reverse velocity surface in the main propagation direction is concave, the waveguide can be made more reliable than conventional means. If used for a SAW filter, a filter with lower loss can be realized. Therefore, when the SAW device according to the present invention is used for a mobile communication device or the like, an excellent effect is produced in manufacturing a communication device having excellent call quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明に係るグレーティングの構造を
示す平面図、(b)は本発明の他の実施例である。
FIG. 1A is a plan view showing a structure of a grating according to the present invention, and FIG. 1B is another embodiment of the present invention.

【図2】図1の構造のグレーティングが形成するストッ
プバンド近傍における規準化周波数と規準化位相速度の
関係を示す図で、(a)は電極膜厚が薄い場合、(b)
は厚い場合である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a relationship between a normalized frequency and a normalized phase velocity in the vicinity of a stop band formed by the grating having the structure of FIG. 1; FIG.
Is thick.

【図3】従来のIDT電極、グレーティング反射器の構
成を示す図と、変位分布を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a conventional IDT electrode and a grating reflector, and a diagram illustrating a displacement distribution.

【図4】逆速度面が(a)は凸面の場合、(b)は凹面
の場合である。
FIG. 4A shows a case where the reverse speed surface is a convex surface, and FIG. 4B shows a case where the reverse speed surface is a concave surface.

【図5】逆速度面が凹面の場合に導波路構造とするため
のIDT電極、反射器の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an IDT electrode and a reflector for forming a waveguide structure when the reverse velocity surface is a concave surface.

【図6】図5の構造のグレーティングが形成するストッ
プバンド近傍の規準化周波数と規準化位相速度の関係を
示す図である。
6 is a diagram illustrating a relationship between a normalized frequency and a normalized phase velocity near a stop band formed by the grating having the structure of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・グレーティング 2・・電極指列 3a、3b・・電極指列 4a、4b・・バスバー f・・表面波の周波数 f0・・自由表面速度VfをIDT電極周期で除した周波数 V・・表面波の速度 Vf・・自由表面速度1 Grating 2 Electrode array 3a, 3b Electrode array 4a, 4b Bus bar f Surface wave frequency f 0 Free surface velocity V f Frequency divided by IDT electrode cycle V V・ Surface wave velocity V f・ ・ Free surface velocity

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 弾性表面波の主伝搬方向に対する逆速度
面が凹面となる圧電基板上に表面波の伝搬方向に沿っ
て、開放型グレーティングと該グレーティングの開口の
両外側に短絡型グレーティングを配置したことを特徴と
する弾性表面波導波路構造。
1. An open-type grating and short-circuited gratings disposed on both outer sides of an opening of the grating along a surface-wave propagation direction on a piezoelectric substrate having a concave surface opposite to a main surface of the surface acoustic wave in a direction opposite to the main propagation direction. A surface acoustic wave waveguide structure characterized in that:
【請求項2】 圧電基板上にIDT電極と該IDT電極
に近接して配置したグレーティング反射器とを設けた弾
性表面波導波路において、前記グレーティング反射器と
して前記IDT電極の開口部に相当する領域を開放型グ
レーティングとし、その外側に短絡型グレーティングを
配置したことを特徴とする弾性表面波導波路構造。
2. A surface acoustic wave waveguide having an IDT electrode and a grating reflector disposed close to the IDT electrode on a piezoelectric substrate, wherein a region corresponding to an opening of the IDT electrode is used as the grating reflector. A surface acoustic wave waveguide structure comprising an open grating and a short-circuit grating disposed outside the open grating.
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