DE4017787A1

DE4017787A1 - Oberflaechenwellenconvolver und faltungsintegrierglied mit einem oberflaechenwellenconvolver

Info

Publication number: DE4017787A1
Application number: DE4017787A
Authority: DE
Inventors: Syuichi Mitsutsuka
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1990-12-06
Also published as: GB2234407B; GB2234407A; FR2647985A1; CA2017510A1; JPH036915A; US5043620A; GB9011441D0; FR2647985B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Faltungsintegrierglied mit einem Oberflächenwellenconvolver oder SAW Convolver sowie einen SAW Convolver zur Verwendung bei einem derartigen Faltungsintegrierglied.

Fig. 9 der zugehörigen Zeichnung zeigt eine Draufsicht auf einen SAW Convolver mit dem dafür typischen Aufbau. In Fig. 9 sind ein piezoelektrisches Substrat oder ein mehr schichtiges Substrat 1 aus einer piezoelektrischen Schicht, einem Isolator und einem Halbleiter, eine Gate- oder Steuerelektrode 2, eine Interdigitalelektrode 3, ein Eingangsanschluß 4, ein Ausgangsanschluß 5 und ein Schall dämpfer 6 dargestellt. Ein Aufbau mit einem piezoelektrischen Substrat zeichnet sich dadurch aus, daß aufgrund der Tatsache, daß die Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwelle, die sich im Substrat fortpflanzt, klein sind, und daß auch die Frequenzsteuerung der Gruppengeschwin digkeit klein ist, die Steuerelektrode 2 lang ausgebildet werden kann und daher eine Faltungsintegration mit großer zeitlicher Breite bewirkt werden kann. Der Autbau mit einem mehrschichtigem Substrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einem Isolator und einem Halbleiter zeichnet sich andererseits dadurch aus, daß die Nichtlinearitätskonstante des Substrates groß ist und daher ein hoher Faltungswirkungs grad erzielt werden kann.

Bei dem in Fig. 9 dargestellten bekannten Aufbau werden jedoch Nebensignale, die als Selbstfaltungssignale bezeichnet werden, zusätzlich zum Faltungsignal (Faltungsintegrations signal) zwischen den über die beiden Interdigitalelektroden eingegebenen Signalen erzeugt. Ein Selbstfaltungssignal ist ein Signal, daß aufgrund der Tatsache erzeugt wird, daß die von einer Interdigitalelektrode erzeugte akustische Oberflä chenwelle durch die gegenüberliegende andere Interdigital elektrode reflektiert wird. Das ist in Fig. 10 dargestellt. In Fig. 10 sind akustische Oberflächenwellen S 1 und S 2 dargestellt, die von elektrischen Signalen F 1(t) und F2(t) erzeugt werden, die an den jeweiligen Interdigitalelektroden liegen, wobei diese akustischen Oberflächenwellen durch die jeweils andere Interdigitalelektroden reflektiert werden, was zu reflektierten Wellen S 1 r und S 2 r führt. Es ist ersicht lich, daß dann auch ein Faltungssignal zwischen S1 und der reflektierten Welle S 1 r und zwischen S2 und der reflek tierten Welle S 2 r neben dem gewünschten Faltungssignal zwischen S1 und S2 erzeugt werden. Die zuerst genannten beiden Signale S 1 r und S 2 r sind Selbstfaltungssignale. In diesem Fall läßt sich das Ausgangssignal C(t), das an der Ausgangselektrode 2 erhalten wird, durch die folgende Gleichung ausdrücken:

und t die Zeit, L die Steuerelektrodenlänge, v die Fortpflan zungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle, K eine Konstante, T den Reflektionskoeffizienten für die akustischen Oberflächenwellen an der Interdigitalelektrode und α die Dämpfungskonstante der akustischen Oberflächenwelle bezeich nen.

Gemäß Gleichung 2 entspricht weiterhin T der Gate- oder Steuerelektrodenverzögerungszeit. In Gleichung 1 gibt der erste Ausdruck das Faltungssignal zwischen den Eingangssig nalen F 1(t) und F2(t) wieder. Der zweite und dritte Ausdruck sind Ausdrücke, die dann nicht vorhanden wären, wenn keine reflektierten Wellen vorkommen würden, und geben die Selbst faltungssignale wieder.

Derartige Selbstfaltungssignale treten als Störsignale am Ausgang des Convolvers auf und haben einen unerwünschten Einfluß insofern, als sie den dynamischen Bereich des Convolvers verringern. Ein Beispiel eines Ausgangssignals für den Fall, daß die durch die folgenden Gleichungen 3 und 4 wiedergegebenen Eingangssignale F 1(t) und F2(t) anliegen, ist qualitativ in Fig. 11 dargestellt.

Fig. 11 zeigt, daß die Selbstfaltungssignale neben dem Faltungssignal auftreten, was den Störsignalpegel L anhebt. Wenn der Störsignalpegel merklich ansteigt, kann das zu einem ernsten Problem führen, wenn der SAW Convolver verwendet wird. Wenn beispielsweise der SAW Convolver bei einer Spread- Spektrum-Nachrichtenverbindungsvorrichtung oder SS-Nachrich tenverbindungsvorrichtung verwandt wird, führt ein Anstieg des Störsignalpegels in der oben beschriebenen Weise zu einer Zunahme der Fehlerrate beim Datenempfang, was die Datenüber tragungsgeschwindigkeit erheblich herabsetzt oder die Strecke verringert, über die eine Nachrichtenverbindung möglich ist.

Um die Einflüsse des Selbstfaltungssignals herabzu setzen, sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Ein bekanntes Verfahren besteht darin, beispielsweise einen Doppelgateconvolver (Literaturstelle 1) oder einen Ein-Richtungs-Wandler (Literaturstelle 2) zu benutzen.

Literaturstelle 1

I. Yao, "High-performance elastic convolver with parabolic horns", Proc. 1980 IEEE Ultrason. Symp., 1980, Seiten 37-42

Literaturstelle 2

C. L. West, "SAW convolver employing unidirectional transducers for improved efficiency.," Proc. 1982 IEEE Ultrason. Symp., 1982, Seiten 119-123

Das zuerst genannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der Flächenbereich des entsprechenden Bauelementes groß ist und daß die äußere Schaltung einen komplizierten Aufbau hat. Das zuletzt genannte Verfahren wiederum hat den Nachteil, daß der Flächenbereich des entsprechenden Bauele mentes in ähnlicher Weise groß ist und daß es schwierig ist, das Frequenzband zu verbreitern.

In der japanischen Patentanmeldung Nr. 62-94 490 (JP-A- 63-2 60 313) ist ein Verfahren beschrieben, bei dem in einem Convolver mit einem mehrschichtigen Substrat aus einer piezoelektrischen Schicht, einem Isolator und einem Halblei ter Hilfselektroden auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen der Steuer- oder Gateelektrode und den Inter digitalelektroden angeordnet sind und das Selbstfaltungssig nal dadurch unterdrückt wird, daß eine Vorspannung an die Hilfselektroden gelegt wird, so daß die Halbleiterschicht unter den Hilfselektroden in einen invertierten Zustand oder Umkehrzustand kommt.

Das oben beschriebene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Selbstfaltung durch eine einfache äußere Schaltung unterdrückt werden kann. Es hat jedoch den Nachteil, daß aufgrund der Tatsache, daß die Teile, an denen die Hilfselektroden angeordnet sind, Verlustquellen bilden, unvermeidlich der Faltungswirkungsgrad insgesamt abnimmt.

Durch die Erfindung soll daher erreicht werden, die Einflüsse des Selbstfaltungssignals bei einem Faltungsinte grierglied mit einem SAW Convolver zu unterdrücken, und soll ein dazu wirksamer Aufbau des SAW Convolvers geschaffen werden.

Dazu zeichnet sich der erfindungsgemäße SAW Convolver dadurch aus, daß er ein mehrschichtiges Substrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht, einer Halbleiterepitaxialschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Halbleiterschicht mit hoher Störstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, eine Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, eine erste Gitterelektrode, die unter der Isolierschicht zwischen der Gateelektrode und einer der Eingangselektroden angeordnet ist und aus einer Halbleiterschicht mit hoher Störstoffkonzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps besteht, und eine zweite Gitterelektrode umfaßt, die unter der Isolierschicht zwischen der Gateelektrode und der anderen Eingangselektrode angeordnet ist und aus einer Halbleiter schicht mit hoher Störstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps besteht.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen SAW Convolvers umfaßt ein Mehrschichtsubstrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht, einer Halbleiterepitaxialschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Halbleiterschicht mit hoher Störstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, eine Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, eine erste Hilfselektrode, die auf der dünnen piezoelek trischen Schicht zwischen der Gateelektrode und einer Eingangselektrode angeordnet ist, eine zweite Hilfselektrode, die auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen der Gateelektrode und der anderen Eingangselektrode angeordnet ist, und eine erste und zweite Gitterelektrode, die unter der Isolierschicht und unter den jeweiligen Hilfselektroden angeordnet sind und aus Halbleiterschichten mit hoher Störstoffkonzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps bestehen.

Das erfindungsgemäße Faltungsintegrierglied umfaßt einen SAW Convolver, der aus einem Substrat mit wenigstens einer dünnen piezoelektrischen Schicht, zwei Eingangselektroden, die in einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektri schen Schicht angeordnet sind, einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Fortpflan zungsverluste der akustischen Oberflächenwellen durch elektrische Signale besteht, die auf der dünnen piezoelektri schen Schicht zwischen der Gateelektrode und jeder Eingangs elektrode angeordnet ist, und eine Synchronisiereinrichtung, die bewirkt, daß die Steuereinrichtung von einem Zustand, in dem die Verluste groß sind, in einen Zustand, in dem die Verluste klein sind, gleichzeitig mit dem Anfang des Eingangssignals umschaltet und wieder in einen Zustand, in dem die Verluste groß sind, nach Ablauf eines Zeitintervalls T+Td zurückkehrt, wobei T die Gateverzögerungszeit bezeichnet, Td die Verzögerungszeit ist, die eine akustische Oberflächenwelle braucht, um ausgehend von den Eingangselek troden das nächste Ende der Gateelektrode zu erreichen, und der Anfang des Bezugseingangssignals mit dem Anfang des Eingangssignals synchronisiert ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Faltungsintegriergliedes umfaßt einen SAW Convolver, der aus einem Mehrschichtsubstrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht und einer Halbleiterschicht, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, und einer Steuereinrich tung zum Steuern der Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwellen durch elektrische Signale besteht, die auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen der Gateelek trode und jeder Eingangselektrode angeordnet ist, und eine Synchronisiereinrichtung, die bewirkt, daß die Steuereinrich tung von einem Zustand, in dem die Verluste groß sind, in einen Zustand, in dem die Verluste klein sind, gleichzeitig mit dem Anfang des Eingangssignals umschaltet und wieder in den Zustand, in dem die Verluste groß sind, nach Ablauf eines Zeitintervalls T+Td zurückkehrt, wobei T die Gateverzöge rungszeit bezeichnet, Td die Verzögerungszeit ist, die eine akustische Oberflächenwelle braucht, um ausgehend von den Eingangselektroden das nächste Ende der Gateelektrode zu erreichen und der Anfang des Bezugseingangssignals mit dem Anfang des Eingangssignals synchronisiert ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Faltungsintegriergliedes umfaßt einen SAW Convolver, der aus einem Mehrschichtsubstrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht, einer Halbleiterepitaxial schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Halbleiter schicht mit hoher Störstoffkonzentration des ersten Leitfä higkeitstyps, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, einer Hilfselektrode, die auf der dünnen piezoelektri schen Schicht zwischen der Gateelektrode und jeder Eingangs elektrode angeordnet ist, und einer Gitterelektrode besteht, die unter der Isolierschicht und unter jeder Hilfselektrode angeordnet ist, eine Vorspannungsversorgungseinrichtung zum Anlegen einer Vorspannung an die Hilfselektroden und eine Synchronisiereinrichtung, die bewirkt, daß die Hilfselek troden von einem Zustand, in dem die Verluste groß sind, in einen Zustand, in dem die Verluste klein sind, gleichzeitig mit dem Anfang des Eingangssignals umschalten und wieder in den Zustand, in dem die Verluste groß sind, nach Ablauf eines Zeitintervalls T+Td zurückkehren, wobei T die Gatever zögerungszeit ist, Td die Verzögerungszeit bezeichnet, die eine akustische Oberflächenwelle braucht, um ausgehend von den Eingangselektroden das nächste Ende der Gateelektrode zu erreichen, und der Anfang des Bezugseingangssignals mit dem Anfang des Eingangssignals synchronisiert ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Faltungsintegriergliedes umfaßt einen SAW Convolver, der aus einem Mehrschichtsubstrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht und einer Halbleiterschicht, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, und einer Steuerein richtung zum Steuern der Fortpflanzungsverluste der akusti schen Oberflächenwellen durch elektrische Signale besteht, die auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen der Gateelektrode und jeder Eingangselektrode angeordnet ist, eine Gateschaltung, die auf der Eingangsseite jeder Ein gangselektrode vorgesehen ist, und eine Synchronisiereinrich tung zum Steuern des Zustandes der Gitterelektroden und der Gateschaltungen bezüglich des Eingangssignals und des Bezugseingangssignals, um diese zu synchronisieren, wobei dann, wenn T die Gateverzögerungszeit bezeichnet, Td die Verzögerungszeit bezeichnet, die eine akustische Oberflächen welle braucht, um ausgehend von den Eingangselektroden das nächste Ende der Gateelektrode zu erreichen, und das Eingangssignal und das Bezugseingangssignal wiederholte Signale mit einer Periode T sind, die Synchronisiereinrich tung eine Synchronisiersteuerung derart bewirkt, daß

i) der Anfang der Periode des Eingangssignals, der Anfang der Periode des Bezugssignals und der Zeitpunkt der Änderung des geöffneten oder geschlossenen Zustandes der Gateschaltung synchronisiert sind,
ii) das Öffnen und Schließen der Gateschaltung die Zustandsänderung mit einer Periode von 2T wiederholt, wobei die Gateschaltung während einer Zeitdauer T sich im geöffne ten Zustand befindet, die gleich der Hälfte einer Periode ist, und während der restlichen Zeit geschlossen ist,
iii) der Verlustzustand durch die Gitterelektroden die Zustandsänderung gleichfalls mit einer Periode von 2T wiederholt, wobei der Zustand mit kleinen Verlusten während einer Zeit T+Td vorherrscht und der Zustand mit großen Verlusten während der restlichen Zeit vorherrscht, und
iv) der Zeitpunkt, an dem die Gitterelektroden von dem Zustand, in dem die Verluste groß sind, auf den Zustand, in dem die Verluste klein sind, umschaltet, mit dem Zeitpunkt synchronisiert ist, an dem die Gateschaltung vom geschlosse nen Zustand auf den geöffneten Zustand übergeht.

Der die Verluste steuernde Steuerteil des SAW Convolvers wird derart synchron gesteuert, daß in Abhängigkeit vom Zustand des Eingangssignals und des Bezugssignals oder des Eingangssignals das Bezugssignal sowie das Öffnen und Schließen der Gateschaltung synchron gesteuert werden. Die Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwellen können auch durch die Spannung gesteuert werden, die an der ersten und der zweiten Gitterelektrode liegt.

Da Einflüsse des Selbstfaltungssignals in dieser Weise unterdrückt sind, kann der Störsignalpegel herabgesetzt werden.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einem Blockschaltbild den Grundaufbau gemäß der Erfindung,

Fig. 2 und 3 schematisch die Art der Steuerung des Synchronisierteils in Fig. 1,

Fig. 4A, 4B und 4C eine Draufsicht auf ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung, eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 4A und eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B′ in Fig. 4A jeweils,

Fig. 5A bis 5D und 6 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 7 das Blockschaltbild eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Art der Steuerung der Gateschaltung bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 schematisch einen bekannten SAW Convolver,

Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise dieses SAW Convolvers und

Fig. 11 die Wellenformen der Eingangs- und Ausgangssig nale bei dem in Fig. 9 dargestellten SAW Convolver.

Der Grundaufbau gemäß der Erfindung zum Unterdrücken des Selbstfaltungssignals ist in Fig. 1 dargestellt. In Fig. 1 ist ein Aufbau für den Fall dargestellt, in dem von den Signalen, die über die beiden Interdigitalelektroden eingegeben werden, eines der Signale das Eingangssignal F 1(t) ist, während das andere das Bezugssignal F 2(t) ist, und eine Faltungsintegration dieser beiden Signale ausgeführt wird. Bei dem in Fig. 1 dargestellten SAW Convolver 8 sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 9 oder 10 identische oder gleiche Bauteile bezeichnet, wobei abgesehen von diesen Bauteilen ein Synchronisierteil 10 vorgesehen ist.

Das heißt, daß der Grundaufbau gemäß der Erfindung aus

a) einem SAW Convolver 8 mit einem Aufbau, bei dem ein Steuerteil 7 zum Steuern der Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwellen durch elektrische Signale zwischen den Interdigitalelektroden 3 und der Gateelektrode 2 angeordnet ist, und
b) einem Synchronisierteil zum Steuern des Zustandes des Steuerteils 7 zur Synchronisierung des Eingangssignals mit dem Bezugssignal besteht.

Wenn das Eingangssignal und das Bezugssignal sich wiederholende Signale mit einer Periode T sind, wobei T die Gateverzögerungszeit ist, dann kann davon ausgegangen werden, daß der Synchronisierteil 10 eine derartige Steuerung bewirkt, daß sich Signale und Zustände ergeben, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind.

In Fig. 2

i) ist der Anfang der Periode des Eingangssignals mit dem Anfang der Periode des Bezugssignals synchronisiert,
ii) wiederholt der Verlustzustand des Steuerteils 7 die Zustandsänderung mit einer Periode von 2T, wobei er dazwi schen einen Zustand mit kleinen Verlusten während einer Zeitdauer T+Td und während der restlichen Zeit einen Zustand mit großen Verlusten hat, wobei Td die Zeit ist, die eine akustische Oberflächenwelle, die an einer Interdigital elektrode erzeugt wird, braucht, um das nächste Ende des Gates zu erreichen, und
iii) entspricht der Zeitpunkt der Zustandsänderung von großen Verlusten auf kleine Verluste dem Zeitpunkt des An fangs der Periode des Eingangssignals alle zwei Perioden 2T.

Wenn andererseits das Eingangssignal und das Bezugssig nal einzeln auftreten, bewirkt der Synchronisierteil 10 eine derartige Steuerung, daß sich Signale und Zustände ergeben, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind.

In Fig. 3

i) ist der Anfang des Eingangssignals mit dem Anfang des Bezugssignals synchronisiert und
ii) hat der Steuerteil 7 einen Zustand mit kleinen Verlusten zum Zeitpunkt des oben beschriebenen Anfangs und kehrt der Steuerteil 7 wieder in den Zustand mit großen Verlusten zurück, nachdem er den Zustand mit kleinen Verlusten nur während der Zeit T+Td beibehalten hat.

Obwohl in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, daß die Verluste groß sind, wenn die Beziehung zwischen dem Zustand des Steuerteils 7 und dem diesen Steuerteil steuernden Signals g(t) lautet g(t)<0 und die Verluste klein sind, wenn g(t)=0, ist das lediglich ein Beispiel, das zur Erläuterung dient, und kann grundsätzlich irgendeine Beziehung vorliegen, wobei der Zustand der Funktion g(t) und der Zustand des Steuerteils einander 1 zu 1 entsprechen.

Der Steuerteil 7 des SAW Convolvers 8 in Fig. 1 sollte so ausgebildet sein, daß sich die Fortpflanzungsverluste einer akustischen Oberflächenwelle, die sich dahindurch fortpflanzt, sofort in Abhängigkeit vom Steuersignal g(t) ändern, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Es ist grundsätzlich möglich, den in Fig. 1 dargestellten Aufbau gemäß der Erfindung unter Verwendung des Teils der Hilfselek troden im Aufbau als Verluststeuerteil bei dem Convolver zu verwenden, der einen Aufbau hat, wie er in der oben erwähnten japanischen Patentanmeldung beschrieben ist. Da bei diesem Aufbau die Spannung an der Oberfläche des Halbleiterkörpers über die dünne piezoelektrische Schicht und die dünne Oxidschicht liegt, wird jedoch zur Erzeugung und zur Rekombination der Minoritätsträger Zeit benötigt, und variiert die Menge an Oberflächenträgern, da die Minoritäts träger den Änderungen des Steuersignals, d.h. der an den Hilfselektroden liegenden Spannung nicht folgen können. Das hat zur Folge, daß es extrem schwierig ist, in der Praxis eine Ausbildung zu verwirklichen, bei der die Fortpflanzungs verluste der sich durch den Teil der Hilfselektroden fortpflanzenden akustischen Oberflächenwelle sofort auf das Steuersignal ansprechend ändern. Statt der Verwirklichung des Aufbaus gemäß der Erfindung, der in Fig. 1 dargestellt ist, ist es daher vorteilhafter, einen Convolver zu verwenden, der einen anderen im folgenden beschriebenen Aufbau hat.

In den Fig. 4A bis 4C ist der Aufbau eines Ausfüh rungsbeispiels des erfindungsgemäßen SAW Convolvers darge stellt. Dieser Convolver hat einen Aufbau mit einem Substrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einem Isolator und einem Halbleiter, wobei Hilfselektroden 11 auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen der Gateelektrode 2 und den jeweiligen Interdigitalelektroden 3 angeordnet sind und Gitterelektroden 13, die aus Halbleiterschichten eines Leitfähigkeitstyps bestehen, der dem Leitfähigkeitstyp der Epitaxialschicht 19 entgegengesetzt ist, an denselben Stellen auf der Halbleiterepitaxialschicht 19 vorgesehen sind. Zusätzlich zu dem in der oben erwähnten Patentschrift dargestellten Aufbau sind bei einem derartigen Aufbau die Gitterelektroden 13 vorgesehen. In den Fig. 4A bis 4C sei angenommen, daß der Halbleiterkörper 18 einen n/n⁺- oder p/p⁺-Aufbau hat. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnen identische oder gleiche Bauteile, wobei zusätzlich dazu Hilfselektroden 11, eine Gleichstromversorgung 12, eine p⁺( oder n⁺)-Halbleiterschicht 13, eine Steuerelektrode 14, ein Steueranschluß 15, eine dünne piezoelektrische Schicht 16, eine Isolierschicht 17, ein Halbleiterkörper 18, eine Halbleiterepitaxialschicht (p Halbleiterepitaxialschicht) 19, ein n⁺-Halbleitersubstrat 20(p⁺-Halbleitersubstrat) und eine Gegenelektrode 21 dargestellt sind. Es sei dabei angenommen, daß die Gitterelektrode 13 aus einem p⁺-Halbleiter besteht, wenn der Halbleiterkörper ein n/n⁺-Aufbau hat, oder im Gegensatz dazu ein n⁺-Halbleiter ist, wenn der Halbleiterkör per einen p/p⁺-Aufbau hat. Eine derartige Gitterelektrode 13 kann ohne weiteres durch Eindiffundieren von Störstoffen oder Ionenimplantation ausgebildet werden. Die dünne piezoelektri sche Schicht, die Isolierschicht, der Halbleiterkörper und die verschiedenen Elektroden können aus verschiedenen Materialarten gebildet sein. Beispielsweise kann die dünne piezoelektrische Schicht aus ZnO und AlN bestehen, kann die Isolierschicht aus SiO₂ und SiNx bestehen und kann der Halbleiterkörper aus Si, GaAs usw. bestehen. Zur Ausbildung der verschiedenen Elektroden können Al, Al/Ti, Au usw. verwandt werden. Wenn der in den Fig. 4A bis 4C dargestellte Convolver betrieben wird, dann wird eine Gleichspannung an die Hilfselektroden 11 gelegt. Darüber hinaus wird eine Steuerspannung an den Steueranschluß 15 gelegt, um die an der Gitterelektrode 13 liegende Spannung zu steuern. Zu diesem Zeitpunkt sind die Fortpflanzungsverluste einer akustischen Oberflächenwelle, die sich durch den Teil der Hilfselektroden fortpflanzt, in Abhängigkeit vom Wert der Steuerspannung bestimmt, die am Steueranschluß 15 liegt, so daß sich diese Verluste bei sich ändernder Spannung darauf ansprechend sofort ändern. Der Grund dafür wird später beschrieben. Wenn folglich die Fortpflanzungsverluste einer akustischen Oberflächenwelle unter Verwendung der Spannung am Steueran schluß 15 als Steuersignal gesteuert werden, ist es möglich, den in den Fig. 4A bis 4C dargestellten Convolver als einen Convolver zu verwenden, der für den in Fig. 1 dargestellten Aufbau benötigt wird.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Ausführungsbei spiels der Erfindung beschrieben.

Zunächst wird der Grund dafür erläutert, warum durch den in Fig. 1 dargestellten Aufbau das Selbstfaltungssignal unterdrückt werden kann. Das Grundarbeitsprinzip wird für den Fall eines einzeln auftretenden Signales mit einer zeitlichen Breite T beschrieben, wie es in den Fig. 11 und 3 dargestellt ist. Die Fig. 5A bis 5D zeigen qualitativ, wie sich die Amplitude einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Convolver zu den Zeitpunkten t=Td, t=T+Td und t<T+Td ändert, nachdem zum Zeitpunkt t=0 die Signale F1(t) und F2(t) an den Interdigitalelektroden lagen. Aus einem Vergleich der Fig. 5C mit der Fig. 5D ergibt sich, daß es dann, wenn die Verluste im Steuerteil 7 für die Zeit t<T+Td groß sind, möglich ist, das Selbstfaltungssignal zu unterdrücken. Das beruht auf der Tatsache, daß die von den Interdigitalelektroden reflektierte Welle infolge der Verluste im Steuerteil klein ist. Das ergibt sich deutlich aus den Fig. 5A bis 5D. Um das Eingangs signal mit einer zeitlichen Breite T zur Gateelektrode zu führen, ohne die Amplitude soweit wie möglich zu verringern, wird der Verlust im Steuerteil 7 für 0<t<T<Td kleingehalten. Auch das ergibt sich aus den Fig. 5A bis 5D. Das ist der Grund, warum bei dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau gemäß der Erfindung die in Fig. 3 dargestellte Steuerung für den Fall bewirkt wird, daß ein einzeln auftretendes Signal mit einer zeitlichen Breite T anliegt. Das ist andererseits im Prinzip der gleiche Grund, der anhand von Fig. 5A bis 5D erläutert wurde, warum bei dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau die in Fig. 2 gezeigte Steuerung bewirkt wird, wenn das Eingangssig nal ein sich wiederholendes Signal mit einer Periode T ist. Zu dem Zeitpunkt, an dem der Steuerteil 7 in einen Zustand mit großen Verlusten kommt, sind jedoch sowohl das Eingangs signal als auch das Bezugssignal, die an den Interdigital elektroden 3 liegen, einer Dämpfung ausgesetzt, so daß ihr Faltungssignal nicht erhalten werden kann. Um das unempfind liche Zeitintervall soweit wie möglich zu verkürzen und darüber hinaus sicher das Selbstfaltungssignal zu unter drücken, reicht es aus, daß der Zustand des Steuerteils 7 sich mit einer Periode 2T ändert, wie es in Fig. 2 darge stellt ist. Ähnlich wie bei der zeitlichen Steuerung, die in Fig. 3 dargestellt ist, sollte der Zeitpunkt der Änderung des Zustandes von großen Verlusten auf kleine Verluste dem Zeitpunkt des Anfangs des Eingangssignals entsprechen. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wird das Faltungssignal, das einer Periode T des Eingangssignals und des Bezugssignals während der Zeit kleiner Verluste entspricht, mit einer Periode 2T ausgegeben. Das ist das Arbeitsprinzip des in Fig. 1 dargestellten Aufbaus. Ein Vergleich des in Fig. 1 darge stellten Aufbaus mit dem in der oben erwähnten Patentanmel dung beschriebenen Verfahren ergibt weiterhin, daß sich die Verluste im Steuerteil 7 zeitlich so ändern, daß die Verluste zum Zeitpunkt, an dem das Eingangssignal eingegeben wird, klein sind, was den Vorteil bietet, daß das Selbstfal tungssignal unterdrückt wird und das gleichzeitig der Faltungswirkungsgrad nicht abnimmt.

Im folgenden wird näher beschrieben, warum bei einem Convolver mit dem in Fig. 4A bis 4C dargestellten Aufbau die Fortpflanzungsverluste einer akustischen Oberflächenwelle, die sich durch den Teil der Hilfselektroden fortpflanzt, in Abhängigkeit von der Spannung bestimmt sind, die am Steueran schluß liegt, und sich diese Verluste bei sich ändernder Steuerspannung sofort darauf ansprechend ändern. Bei einem Mehrschichtaufbau aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einem Isolator und einem Halbleiter als Substrat, wie es in den Fig. 4A bis 4C dargestellt ist, hängen die Fortpflan zungsverluste einer akustischen Oberflächenwelle, die sich durch diesen Aufbau hindurch fortpflanzt, vom Zustand der Oberfläche des Halbleiterkörpers ab. Wenn der Oberflächen bereich des Halbleiterkörpers einen verarmten Zustand oder einen Speicherzustand hat, dann sind die Fortpflanzungsver luste klein. Wenn der Oberflächenbereich des Halbleiterkör pers hingegen einen invertierten Zustand oder einen Umkehr zustand hat, dann werden Minoritätsträger im Oberflächen bereich des Halbleiterkörpers gesammelt. Was diesbezüglich weitere Einzelheiten anbetrifft, so wird beispielsweise auf die folgende Literaturstelle 3 verwiesen:

Literaturstelle 3

S. Mitsutsuka et al.
"Propagation loss of surface acoustic waves on a monolithic metal-insulator-semiconductor structure" Journal of Applied Physics, Vol. 65, No. 2, 15 January 1989, Seiten 651-661

Wenn folglich der Oberflächenzustand des Halbleiterkör pers durch irgendein Verfahren gesteuert wird, dann ist es möglich, die Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflä chenwelle zu steuern. Bei dem in den Fig. 4A bis 4C darge stellten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das mittels der Hilfselektroden 11 und der Gitterelektroden 13 erfolgen. Bei dem Aufbau, der in der oben erwähnten Patentanmeldung beschrieben wird, wird eine Änderung des Oberflächenzustandes des Halbleiterkörpers nur durch die Hilfselektroden 11 bewirkt. Ein derartiger Aufbau, der nur die Hilfselektroden 11 verwendet, ist bei Anwendungsformen nützlich, bei denen das Bauelement betrieben wird, während die Fortpflanzungsver luste der akustischen Oberflächenwelle auf einem konstanten Wert gehalten werden. Wenn es jedoch erwünscht ist, die Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwelle möglichst sofort mit hoher Geschwindigkeit zu ändern, dann ist es extrem schwierig, das durch einen Aufbau zu erreichen, der nur die Hilfselektroden 11 verwendet. Das beruht auch auf der Tatsache, daß bei einem derartigen Aufbau die Ände rungsgeschwindigkeit in der Menge der Minoritätsträger an der Oberfläche des Halbleiterkörpers durch die Zeit bestimmt ist, die für die Erzeugung und die Rekombination der Minoritäts träger benötigt wird, was zur Folge hat, daß die Änderungen in der Menge der Minoritätsträger den Änderungen in der an den Hilfselektroden liegenden Spannung nicht folgen können. Bei dem in Fig. 4A bis 4C dargestellten Aufbau gemäß der Erfindung sind im Gegensatz dazu Gitterelektroden 13 zusätzlich zu den Hilfselektroden 11 vorgesehen, an denen eine konstante Gleichvorspannung Fc liegt, und liegt eine Steuerspannung an den Gitterelektroden 13 derart, daß die Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwelle durch die Steuerspannung gesteuert werden können. In diesem Fall sind die Gitterelektroden 13 durch eine Halbleiterschicht eines Leitfähigkeitstyps gebildet, der dem Leitfähigkeitstyp der Halbleiterepitaxialschicht 19 entgegengesetzt ist. Jede der Gitterelektroden 13 bildet dann mit der Epitaxialschicht 19 einen pn-Übergang. In diesem Fall werden Minoritätsträger (Minoritätsträger für die Epitaxialschicht) direkt in die Gitterelektroden 13 injiziert oder direkt aus den Gitter elektroden 13 herausgezogen. Aus diesem Grunde wird die Menge an Minoritätsträgern durch die an den Gitterelektroden 13 liegende Spannung gesteuert, wobei dann, wenn sich die Spannung ändert, sich sofort darauf ansprechend auch die Menge an Minoritätsträgern ändert. Die Breite der Verarmungs schicht ändert sich weiterhin unverzüglich auf Änderungen in der oben angegebenen Spannung. Das ist in Fig. 6 als Beispiel für den Fall dargestellt, in dem die Epitaxialschicht 19 eine n-Schicht ist und die Gitterelektroden 13 p⁺-Elektroden sind. In Fig. 6 sind eine Hilfselektrode 11, eine Gleichstromver sorgung 12, eine dünne piezoelektrische Schicht 16 und eine Isolierschicht 17 dargestellt. Um den Widerstand der Elektroden herabzusetzen, so daß die Ansprechgeschwindigkeit so groß wie möglich ist, ist die Störstoffkonzentration in den Gitterelektroden 13 hoch. Fig. 6 zeigt, wie die Minori tätsträger (Löcher) direkt in die n-Epitaxialschicht injiziert oder aus dieser Schicht herausgezogen werden und wie sich die Breite der Verarmungsschicht ändert. Da bei dem in Fig. 4A bis 4C dargestellten Aufbau gemäß der Erfindung die Menge der Minoritätsträger an der Oberfläche des Halbleiterkörpers und die Breite der Verarmungsschicht durch die Spannung gesteuert werden können, die an den Gitterelek troden 13 liegt, wie es oben beschrieben wurde, und weiterhin eine Steuerung mit hoher Geschwindigkeit möglich ist, können dementsprechend auch die Fortpflanzungsverluste einer akustischen Oberflächenwelle durch die oben beschriebene Spannung gesteuert werden. Das ist das Arbeitsprinzip gemäß der Erfindung, wie es in den Fig. 4A bis 4C dargestellt ist. Um den kleinsten oder größten Wert der Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwelle in Abhängigkeit von der an den Gitterelektroden 13 liegenden Steuerspannung zu regulie ren, liegt in diesem Fall eine Gleichspannung Vc an den Gitterelektroden 13.

Die verschiedenen Teile des in Fig. 4A bis 4C darge stellten Aufbaus können aus verschiedenen Materialien bestehen. Um den Faltungswirkungsgrad und darüber hinaus den variablen Wert der Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwelle im Hilfselektrodenteil zu erhöhen, ist es wünschenswert, einen Aufbau und Materialien zu verwenden, die eine große elektromechanische Kopplungskonstante haben. In diesem Sinne ist es vorteilhaft, ZnO für die dünne piezoelek trische Schicht, SiO₂ für den Isolator und Si für den Halbleiter zu verwenden, und gleichfalls als Fortpflan zungsart der akustischen Oberflächenwelle die Sezawawelle vorzusehen. In diesem Falle ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Oberflächenorientierung des Siliziums (110) und die Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberfläche (100) sind, da in diesem Fall die elektromechanische Kopplungskonstante besonders groß ist. Da die elektromechanische Kopplungskon stante sehr groß ist, wenn die Oberflächenorientierung des Siliziums (100) und die Fortpflanzungsrichtung der akusti schen Oberflächenwelle (110) sind, ist diese Ausbildung gegenüber dem oben beschriebenen Zustand als nächstes bevorzugt. Obwohl weiterhin nur ein Aufbau mit einem Isolator 17 anhand der Fig. 4A bis 4C beschrieben wurde, ist die Grundarbeitsweise auch dann möglich, wenn kein Isolator vorhanden ist. In diesem Fall ist das Arbeitsprinzip identisch mit dem Prinzip, das für den Aufbau beschrieben wurde, der in den Fig. 4A bis 4C dargestellt ist. Im Sinne der Stabilisierung der Charakteristik des Bauelementes ist jedoch ein Aufbau bevorzugt, bei dem die Isolierschicht vorhanden ist.

Obwohl im obigen der in Fig. 1 dargestellte Aufbau gemäß der Erfindung sowie der in den Fig. 4A bis 4C dargestellte Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben wurden, ist auch eine Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten Aufbaus möglich, die in Fig. 7 dargestellt sind. In Fig. 7 sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche oder ähnliche Bauteile bezeichnet. Die Anordnung von Fig. 7 zeichnet sich im Vergleich zu der Ausbildung von Fig. 1 dadurch aus, daß eine Gateschaltung 22 jeder Interdigital elektrode 3 vorgeschaltet ist. Die Gateschaltung 22 ist eine Schaltung, die HF-Signale hindurchläßt oder sperrt. Das heißt konkret, daß sie unter Verwendung eines Mischers und eines Analogschalters verwirklicht werden kann. Es sei angenommen, daß die Zeitpunkte des Öffnens und Schließens der Gateschal tung 22 und die Zeitpunkte der Änderung des Zustandes des Steuerteils 7 so sind, wie es in Fig. 8 dargestellt ist und daß der Synchronisierteil 10 eine derartige zeitliche Steuerung bewirkt. Fig. 7 zeigt einen Aufbau, der in dem Fall zweckmäßig ist, in dem das Eingangssignal und das Bezugssig nal sich wiederholende Signale mit einer Periode T sind (T bezeichnet die Gateverzögerungszeit) und Fig. 8 zeigt die zeitliche Steuerung für den Fall derartiger sich wiederholen der Signale. Fig. 8 zeigt ein abgewandeltes Beispiel von Fig. 2 mit den folgenden Funktions- oder Betriebsmerkmalen.

i) Der Anfang der Periode des Eingangssignals, der Anfang der Periode des Bezugssignals und der Zeitpunkt der Änderung des geöffneten und geschlossenen Zustandes der Gateschaltung 22 sind synchronisiert.
ii) Öffnen und Schließen der Gateschaltung 22 wieder holen sich mit einer Periode 2T. Die Gateschaltung befindet sich im geöffneten Zustand während der Zeit T, die gleich der Hälfte einer Periode ist, und während der restlichen Zeit im geschlossenen Zustand.
iii) Der Steuerteil 7 wiederholt den Verlustzustand gleichfalls mit einer Periode 2T. Er befindet sich im Zustand mit kleinen Verlusten während der Zeit T+Td und während der restlichen Zeit im Zustand mit großen Verlusten, wobei Td die Zeit ist, die die von jeder Interdigitalelektrode 3 kommende akustische Oberflächenwelle braucht, um das nächste Ende des Gates zu erreichen.
iv) Der Zeitpunkt der Änderung des Zustandes von großen Verlusten auf kleine Verluste und der Zeitpunkt der Änderung vom geöffneten in den geschlossenen Zustand der Gateschaltung entsprechen einander.

Der geöffnete Zustand der Gateschaltung 22 ist dabei ein Zustand, in dem Hochfrequenzsignale hindurchgehen können, während der geschlossene Zustand ein Zustand ist, in dem die Hochfrequenzsignale gesperrt sind.

Der Vorteil der Verwendung des in Fig. 7 dargestellten Aufbaus zum Bewirken einer zeitlichen Steuerung, wie sie oben beschrieben wurde, besteht darin, daß bei einem sich wiederholenden Signal der Störsignalpegel verglichen mit dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau herabgesetzt werden kann.

Wenn der in Fig. 1 dargestellte Aufbau verwandt wird und die zeitliche Steuerung bewirkt wird, die in Fig. 2 darge stellt ist, dann können an der Gateschaltung 22 nicht nur das Eingangssignal und das Bezugssignal in den zeitlichen Bereichen 0 t < T, 2T t < 3T, . . ., sondern auch Signale in den zeitlichen Bereichen T t < 2T, 3T t < 4T, . . . liegen. Der Grund dafür besteht darin, daß es normalerweise unmöglich ist, die akustische Oberflächenwelle vollständig zu dämpfen, selbst wenn die Verluste im Steuerteil 7 zunehmen (was jedoch eine zufriedenstellende Wirkung der Unterdrückung des Selbstfal tungssignals hat). In einem solchen Teil wechselwirkt ein Teil der Signale in den zeitlichen Bereichen T t < 2T, 3T t < 4T, . . . mit dem Faltungssignal des Eingangssignals und des Bezugssignals in den zeitlichen Bereichen 0 t < T, 2T t < 3T, . . ., was zu Störsignalen führen kann. Wenn andererseits der in Fig. 7 dargestellte Aufbau verwandt wird und die in Fig. 8 dargestellte zeitliche Steuerung bewirkt wird, dann entstehen aufgrund der Tatsache, daß die Signale in den zeitlichen Bereichen T t < 2T, 3T t < 4T durch die Gateschaltung 22 gesperrt werden, keine Probleme, wie sie oben beschrieben wurden, so daß es möglich ist, den Störsignalpegel verglichen mit dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau deutlich herabzusetzen.

Mit g(t) in Fig. 2, 3 und 8 ist ein Beispiel der Vorspannung bezeichnet. Das in den Fig. 4A bis 4C darge stellte Bauelement kann jedoch ohne die Hilfselektroden 11 und die Vorspannungsquelle 12 betrieben werden. Es kann weiterhin nur mit den Hilfselektroden ohne die Gitterelektro den betrieben werden, wobei die Hilfselektroden durch den Synchronisierteil gesteuert werden.

Wie es oben beschrieben wurde, ist es gemäß der Erfindung bei einem SAW Convolver und einem Faltungsinte grierglied mit einem derartigen Convolver möglich, den Störsignalpegel des Faltungssignals herabzusetzen, da die Einflüsse des Selbstfaltungssignals unterdrückt sind.

Die erfindungsgemäße Ausbildung kann weiterhin in weitem Umfang bei allen Arten von Vorrichtungen mit SAW Convolvern, beispielsweise bei Spread-Spektrum-Nachrichtenverbindungsvor richtungen, bei Korrelatoren, bei Radarvorrichtungen, bei Bildverarbeitungsanlagen, Fouriertransformatoren usw. angewandt werden.

Claims

1. Oberflächenwellenconvolver mit einem Mehrschichtsub strat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht, einer Halbleiterepitaxialschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Halbleiterschicht mit hoher Störstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps und mit zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Gateelektrode (2) zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht (16) zwischen den beiden Eingangselektroden (3) angeordnet ist, eine erste Gitterelektrode (13), die unter der Isolierschicht (17) zwischen der Gateelektrode (2) und einer Eingangselektrode (3) angeordnet ist und aus einer Halbleiterschicht mit hoher Störstoffkonzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps besteht, und eine zweite Git terelektrode (13), die unter der Isolierschicht (17) zwischen der Gateelektrode (2) und der anderen Eingangselektrode (3) angeordnet ist und aus einer Halbleiterschicht mit hoher Störstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps besteht.

2. Oberflächenwellenconvolver mit einem Mehrschichtsub strat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht, einer Halbleiterepitaxialschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Halbleiterschicht mit hoher Störstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, und einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine erste Hilfselektrode (11), die auf der dünnen piezoelektri schen Schicht (16) zwischen der Gateelektrode (2) und einer Eingangselektrode (3) angeordnet ist, eine zweite Hilfs elektrode (11), die auf der dünnen piezoelektrischen Schicht (16) zwischen der Gateelektrode (2) und der anderen Eingangs elektrode (3) angeordnet ist, und eine erste und eine zweite Gitterelektrode (3), die unter der Isolierschicht (17) und unter der jeweiligen Hilfselektrode (11) angeordnet sind und aus Halbleiterschichten hoher Störstoffkonzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps bestehen.

3. Faltungsintegrierglied mit einem Oberflächenwellen convolver, der aus einem Substrat mit wenigstens einer dünnen piezoelektrischen Schicht, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg einer akustischen Oberflächenwelle auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Fortpflan zungsverluste der akustischen Oberflächenwellen durch elektrische Signale besteht, die auf der dünnen piezoelektri schen Schicht zwischen der Gateelektrode und jeder Eingangs elektrode angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Synchro nisiereinrichtung (10), die bewirkt, daß die Steuerein richtung (7) von einem Zustand, in dem die Verluste groß sind, auf einen Zustand, in dem die Verluste klein sind, gleichzeitig mit dem Anfang des Eingangssignals umschaltet und wieder in den Zustand mit großen Verlusten nach Ablauf eines Zeitintervalls T+Td zurückkehrt, wobei T die Gateverzögerungszeit bezeichnet, Td die Verzögerungszeit ist, die eine akustische Oberflächenwelle braucht, um ausgehend von den Eingangselektroden (3) das nächste Ende der Gateelek trode (2) zu erreichen und der Anfang des Bezugseingangssig nals mit dem Anfang des Eingangssignals synchronisiert ist.

4. Faltungsintegrierglied mit einem Oberflächenwellen convolver, der aus einem Mehrschichtaufbau aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht und einer Halbleiterschicht, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg der akustischen Oberflächenwellen auf der dünnen piezoelektri schen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Fortpflanzungsverluste der akustischen Oberflächenwellen durch elektrische Signale besteht, die auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen der Gateelektrode und jeder Eingangselektrode angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Synchronisiereinrichtung (10), die bewirkt, daß die Steuereinrichtung (7) von einem Zustand, in dem die Verluste groß sind, in einen Zustand, in dem die Verluste klein sind, gleichzeitig mit dem Anfang des Eingangssignals umschaltet und wieder in den Zustand mit großen Verlusten nach Ablauf eines Zeitintervalls T+Td zurückkehrt, wobei T die Gateverzögerungszeit ist, Td die Verzögerungszeit ist, die eine akustische Oberflächenwelle braucht, um ausgehend von den Eingangselektroden (3) das nächste Ende der Gateelektrode (2) zu erreichen und der Anfang des Bezugseingangssignals mit dem Anfang des Eingangssignals synchronisiert ist.

5. Faltungsintegrierglied mit einem Oberflächenwellen convolver, der aus einem Mehrschichtsubstrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einer Isolierschicht, einer Halbleiterepitaxialschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und einer Halbleiterschicht mit hoher Störstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsausgangssignals, die im Fortpflanzungsweg der akustischen Oberflächenwellen auf der dünnen piezoelektri schen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, einer Hilfselektrode, die auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen der Gateelektrode und jeder Eingangselektrode angeordnet ist und einer Gitterelek trode besteht, die unter der Isolierschicht und unter jeder Hilfselektrode angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Vorspannungsversorgungseinrichtung (12), die eine Vorspannung an die Hilfselektroden (11) legt, und eine Synchronisierein richtung (10), die bewirkt, daß die Hilfselektroden (11) von einem Zustand, in dem die Verluste groß sind, in einen Zustand, in dem die Verluste klein sind, gleichzeitig mit dem Anfang des Eingangssignals umschalten und wieder in den Zustand mit großen Verlusten nach Ablauf eines Zeitintervalls T+Td zurückkehren, wobei T die Gateverzögerungszeit bezeichnet, Td die Verzögerungszeit ist, die eine akustische Oberflächenwelle braucht, um ausgehend von den Eingangselek troden (3) das nächste Ende der Gateelektrode (2) zu erreichen und der Anfang des Bezugseingangssignals mit dem Anfang des Eingangssignals synchronisiert ist.

6. Faltungsintegrierglied mit einem Oberflächenwellen convolver, der aus einem Mehrschichtsubstrat aus einer dünnen piezoelektrischen Schicht, einem Isolator und einer Halblei terschicht, zwei Eingangselektroden, die mit einem bestimmten Abstand auf der dünnen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, einer Gateelektrode zum Bilden eines Faltungsaus gangssignals, die im Fortpflanzungsweg der akustischen Oberflächenwellen auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen den beiden Eingangselektroden angeordnet ist, und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Fortpflanzungsver luste der akustischen Oberflächenwellen durch elektrische Signale besteht, die auf der dünnen piezoelektrischen Schicht zwischen der Gateelektrode und jeder Eingangselektrode angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Gateschaltung (22), die auf der Eingangsseite jeder Eingangselektrode (3) vorgesehen ist, und eine Synchronisiereinrichtung (10), die den Zustand von Gitterelektroden (13) und der Gateschaltungen (22) bezüglich des Eingangssignals und des Bezugseingangssig nals steuert, um diese zu synchronisieren, wobei dann, wenn T die Gateverzögerungszeit bezeichnet, Td die Zeit ist, die eine akustische Oberflächenwelle braucht, um ausgehend von den Eingangselektroden (3) das nächste Ende der Gateelektrode (2) zu erreichen, und das Eingangssignal und das Bezugsein gangssignal sich wiederholende Signale mit einer Periode von T sind, die Synchronisiereinrichtung (10) eine Synchronsteue rung derart bewirkt, daß

i) der Anfang der Periode des Eingangssignals, der Anfang der Periode des Bezugssignals und der Zeitpunkt der Änderung des geöffneten oder geschlossenen Zustandes der Gateschaltung (22) synchronisiert sind,
ii) das Öffnen und Schließen der Gateschaltung (22) die Zustandsänderung mit einer Periode 2T wiederholt, wobei die Gateschaltung (22) im geöffneten Zustand während der Zeit T, die gleich der Hälfte einer Periode ist, und während der restlichen Zeit im geschlossenen Zustand ist,
iii) der Verlustzustand der Gitterelektroden (13) gleichfalls eine Zustandsänderung mit einer Periode 2T wiederholt, wobei er einen Zustand mit kleinen Verlusten während der Zeit T+Td und einen Zustand mit großen Verlusten während der restlichen Zeit hat, und
iv) der Zeitpunkt, an dem die Gitterelektroden (13) von einem Zustand mit großen Verlusten auf einen Zustand mit kleinen Verlusten übergehen, mit dem Zeitpunkt synchronisiert ist, an dem die Gateschaltung (22) vom geschlossenen auf den geöffneten Zustand übergeht.