JP2005159580A - Drive measuring method of spherical surface acoustic wave element and electromagnetic wave transmitting/receiving system - Google Patents

Drive measuring method of spherical surface acoustic wave element and electromagnetic wave transmitting/receiving system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance measuring accuracy without causing increase in size of a surface acoustic wave element. <P>SOLUTION: A high frequency burst signal is applied continuously to an interdigital electrode 32 over a time longer than the circulation period of a surface acoustic wave SAW, and the amplitude of the surface acoustic wave SAW is increased by the high frequency burst signal being applied after single circulation of the surface acoustic wave SAW. Since attenuation of the surface acoustic wave SAW due to circulation can be suppressed and a circulating receiving signal can be measured after circulating the surface acoustic wave SAW over a long term, measuring accuracy can be enhanced. Furthermore, the size of the element is not increased because it can be realized not using a planar surface acoustic wave element but using a spherical surface acoustic wave element, and a small passive wireless element having a high performance and a high function can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、球状弾性表面波素子の駆動測定方法及び電磁波送受信システムに関する。   The present invention relates to a driving measurement method and an electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave element.

近年、平板部材ではなく、球状部材(あるいは少なくとも円環状部材)の表面に一対のすだれ状電極を備えた球状弾性表面波素子が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この種の球状弾性表面波素子は、球状部材自体、又は球状部材とすだれ状電極との部材が圧電性材料で形成されている。   In recent years, a spherical surface acoustic wave element including a pair of interdigital electrodes on the surface of a spherical member (or at least an annular member) instead of a flat plate member is known (see, for example, Patent Document 1). In this type of spherical surface acoustic wave element, the spherical member itself or the member of the spherical member and the interdigital electrode is formed of a piezoelectric material.

このため、図17に示すように、球状弾性表面波素子10は、高周波信号発生部1から短時間の高周波電圧がスイッチ部2を介してすだれ状電極11に供給されると、すだれ状電極11のすだれ部に直交する方向に沿って弾性表面波(Surface Acoustic Wave)を球状部材12の表面に放出すると、この弾性表面波SAWが球状部材12の表面を周回する毎にすだれ状電極11に受信されて高周波電圧の周回受信信号に変換される。周回受信信号は、スイッチ部2及びアンプ3を介して計測部4により計測される。   For this reason, as shown in FIG. 17, the spherical surface acoustic wave element 10 has the interdigital electrode 11 when a short-time high-frequency voltage is supplied from the high-frequency signal generating unit 1 to the interdigital electrode 11 via the switch unit 2. When a surface acoustic wave is emitted to the surface of the spherical member 12 along a direction perpendicular to the interdigital portion, the surface acoustic wave SAW is received by the interdigital electrode 11 every time it circulates around the surface of the spherical member 12. Then, it is converted into a round received signal of a high frequency voltage. The round reception signal is measured by the measurement unit 4 via the switch unit 2 and the amplifier 3.

すなわち、球状弾性表面波素子10は、圧電性材料により、すだれ状電極11に供給された高周波電圧を弾性表面波SAWに変換する機能と、周回する毎にすだれ状電極11に受信される弾性表面波SAWを高周波電圧に変換する機能とをもっている。   That is, the spherical surface acoustic wave element 10 has a function of converting a high-frequency voltage supplied to the interdigital electrode 11 into the surface acoustic wave SAW by a piezoelectric material, and an elastic surface received by the interdigital electrode 11 each time it circulates. A function of converting the wave SAW into a high-frequency voltage.

このような球状弾性表面波素子は、弾性表面波が表面付近にエネルギーを集中させて伝搬することにより、球状又は円環状表面の幾何学的な特徴から弾性表面波が拡散を抑制されて多重周回することを利用している。係る弾性表面波としては、球内部の表面に沿って伝搬する回廊波、レーリー波、あるいは、球表面が他の物質に被覆されていて被覆の境界を伝搬する境界波、のいずれであってもよい。このため、球状弾性表面波素子は、様々な形状のものが提案されている。また、球状弾性表面波素子は、球状部材の結晶軸に依存して決まる特定の表面位置にすだれ状電極をパターン形成するだけでも実現可能なため、安価に製造可能となっている。   In such a surface acoustic wave device, the surface acoustic wave propagates with the energy concentrated near the surface, so that the surface acoustic wave is prevented from diffusing due to the geometrical characteristics of the spherical or annular surface, and multiple rounds You are taking advantage of that. Such a surface acoustic wave may be a corridor wave, a Rayleigh wave propagating along the surface inside the sphere, or a boundary wave propagating on the boundary of the coating when the sphere surface is coated with another substance. Good. Therefore, various types of spherical surface acoustic wave elements have been proposed. The spherical surface acoustic wave element can be realized at low cost because it can be realized simply by patterning the interdigital electrode at a specific surface position determined depending on the crystal axis of the spherical member.

球状弾性表面波素子の使用方法としては、図18に示すように、すだれ状電極にインパルス信号や高周波バースト信号を励起信号Sとして印加し、得られた弾性表面波を繰返し周回させた後、すだれ状電極から取り出された周回受信信号Sと、印加した励起信号Soとの位相差dPを測定することにより、温度計や水素センサを構成可能なことが知られている。 As a method of using the spherical surface acoustic wave element, as shown in FIG. 18, an impulse signal or a high frequency burst signal is applied to the interdigital electrode as the excitation signal S 0 , and the obtained surface acoustic wave is repeatedly circulated. and circulating the received signal S n taken out from the interdigital transducer, by measuring the phase difference dP between the applied excitation signal So., it is known that configurable thermometer or hydrogen sensor.

例えば、この位相差の測定により、弾性表面波の周回速度を0.05ppmの精度で測定可能なので、水晶の球状部材を用いて水晶のZ軸シリンダー経路を周回するようにすだれ状電極を形成した場合、0.01℃以上の精度を持った温度計を製造可能である。
国際公開第WO 01/45255号公報。 「第24回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集」、ISSN 1348−8236、2003年11月12日発行。
For example, by measuring the phase difference, it is possible to measure the rotational speed of the surface acoustic wave with an accuracy of 0.05 ppm. Therefore, the interdigital electrode is formed so as to go around the quartz Z-axis cylinder path using a quartz spherical member. In this case, a thermometer having an accuracy of 0.01 ° C. or higher can be manufactured.
International Publication No. WO 01/45255. "24th Symposium on Symposium on Fundamentals and Applications of Ultrasonic Electronics", ISSN 1348-8236, November 12, 2003.

しかしながら、以上のような球状弾性表面波素子10は、すだれ状電極の電極要素の繰り返し数やその長さを増やすには球表面であることから制限があり、励起あるいは電気信号に変換する効率が低いため、測定精度を低下させる可能性がある。   However, the spherical surface acoustic wave device 10 as described above has a limitation on increasing the number of repetitions and the length of the interdigital electrode elements because it is a spherical surface, and the efficiency of conversion into an excitation or electric signal is limited. Since it is low, the measurement accuracy may be reduced.

一方、図19に示すように、平板状の圧電基板21を用いた弾性表面波素子20が知られている。この弾性表面波素子20では、図示しない送信器から送信された電磁波としての高周波信号をアンテナ22で受信し、得られた高周波信号をすだれ状電極23に印加して弾性表面波SAWを発生させる。この弾性表面波SAWは、圧電基板21の表面を伝搬して反射器24で反射され、再びすだれ状電極23に到達すると、高周波信号に変換されてアンテナ22から電磁波として返信される。この電磁波は、図示しない受信器に受信されて解析される。   On the other hand, as shown in FIG. 19, a surface acoustic wave element 20 using a flat piezoelectric substrate 21 is known. In the surface acoustic wave element 20, a high frequency signal as an electromagnetic wave transmitted from a transmitter (not shown) is received by the antenna 22, and the obtained high frequency signal is applied to the interdigital electrode 23 to generate a surface acoustic wave SAW. The surface acoustic wave SAW propagates on the surface of the piezoelectric substrate 21 and is reflected by the reflector 24. When the surface acoustic wave SAW reaches the interdigital electrode 23 again, it is converted into a high-frequency signal and returned as an electromagnetic wave from the antenna 22. This electromagnetic wave is received and analyzed by a receiver (not shown).

かかる弾性表面波素子20は、素子上の伝搬経路、反射器24の電極形状、又はそれらの電気的な結合状態により、弾性表面波SAWが影響を受けるという原理を用い、素子表面又はその周辺環境に応じた電気信号を応答可能となっている。この弾性表面波素子20は、RF−IDタグ(無線タグ)や温度計への応用が提案されているが、弾性表面波SAWの伝搬距離が短いことから測定精度を向上させにくく、また、伝搬距離を長くすると大型化を招く不都合がある。   The surface acoustic wave element 20 uses the principle that the surface acoustic wave SAW is influenced by the propagation path on the element, the electrode shape of the reflector 24, or the electrical coupling state thereof, and the surface of the element or its surrounding environment. It is possible to respond to an electrical signal corresponding to The surface acoustic wave element 20 has been proposed to be applied to an RF-ID tag (wireless tag) or a thermometer. However, since the propagation distance of the surface acoustic wave SAW is short, it is difficult to improve the measurement accuracy, and the propagation Increasing the distance has the disadvantage of increasing the size.

また、図19に示す従来の平面型弾性表面波素子を無線無給電素子として使用する場合には、例えばすだれ状電極23を挟んだ位置にもう一つ反射器を形成した構成とし、弾性表面波(SAW)に多重反射を繰り返させて、高精度測定を実現することも可能である。しかしながら、そのような構成にすると、反射器の電極の本数を増やす必要が生じて、さらに素子を大型化してしまい、周波数によっては1cmを超える長さが必要にある場合もある。   Further, when the conventional planar surface acoustic wave device shown in FIG. 19 is used as a wireless parasitic element, for example, another reflector is formed at a position where the interdigital electrode 23 is sandwiched. It is also possible to realize high-precision measurement by repeating (SAW) multiple reflection. However, such a configuration requires an increase in the number of reflector electrodes, further increases the size of the element, and may require a length exceeding 1 cm depending on the frequency.

また、図19に図示しないが、反射器24とは反対側にも弾性表面波(SAW)を励起するが、素子の端面で反射して再びすだれ状電極23に到達して雑音にならないために、吸収体を形成したり、すだれ状電極23自体を一方向性すだれ状電極とする必要がある。しかし、弾性表面波を完全に吸収することは難しく、また、一方向性すだれ状電極を形成する工程は、複雑でコストがかさみ、工業的に不利である。   Although not shown in FIG. 19, a surface acoustic wave (SAW) is also excited on the side opposite to the reflector 24, but it is reflected at the end face of the element and reaches the interdigital electrode 23 again, so that no noise is generated. It is necessary to form an absorber or to make the interdigital electrode 23 itself a unidirectional interdigital electrode. However, it is difficult to completely absorb the surface acoustic wave, and the process of forming the unidirectional interdigital electrode is complicated, costly, and industrially disadvantageous.

本発明は上記実情を考慮してなされたもので、大型化を招くこと無く、測定精度を向上し得る球状弾性表面波素子の駆動測定方法及び電磁波送受信システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a driving measurement method and an electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave element that can improve measurement accuracy without causing an increase in size.

また、本発明の他の目的は、電磁波を用いて非接触で駆動し得る球状弾性表面波素子の駆動測定方法及び電磁波送受信システムを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a spherical surface acoustic wave element drive measurement method and an electromagnetic wave transmission / reception system that can be driven in a non-contact manner using electromagnetic waves.

請求項1に対応する発明は、弾性表面波を伝搬可能な曲面が連続した円環状の表面を有する3次元基体と、高周波バースト信号の印加により、前記3次元基体の表面に弾性表面波を励起し前記表面に沿い前記弾性表面波を伝搬させると共に、当該伝搬した弾性表面波を受信して周回受信信号を励起し出力可能な電気音響変換手段とを備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法であって、前記電気音響変換手段を駆動するための高周波バースト信号を発生する工程と、前記発生した高周波バースト信号を、前記弾性表面波が1周する周回周期よりも長い時間にわたって連続的あるいは断続的に電気音響変換手段に印加する工程と、前記弾性表面波が1周した後に印加される高周波バースト信号により、当該弾性表面波の振幅を増大させる工程と、を備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法である。   The invention corresponding to Claim 1 excites surface acoustic waves on the surface of the three-dimensional substrate by applying a high-frequency burst signal and a three-dimensional substrate having an annular surface with continuous curved surfaces capable of propagating surface acoustic waves. And a method for driving and measuring a spherical surface acoustic wave element, comprising: electroacoustic conversion means capable of propagating the surface acoustic wave along the surface and receiving the propagated surface acoustic wave to excite and output a circular reception signal. A step of generating a high-frequency burst signal for driving the electroacoustic conversion means and the generated high-frequency burst signal continuously or intermittently for a time longer than a round cycle in which the surface acoustic wave makes one round. Applying to the electroacoustic transducer means, and increasing the amplitude of the surface acoustic wave by a high-frequency burst signal applied after the surface acoustic wave makes one round, A driving method for measuring the spherical surface acoustic wave device having a.

請求項2に対応する発明は、請求項1に対応する球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、前記弾性表面波の振幅を増大させる工程としては、前記電気音響変換手段に印加される高周波バースト信号の位相と、前記電気音響変換手段に励起される周回受信信号の位相とを一致させる工程、を備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法である。   According to a second aspect of the present invention, in the method for driving and measuring a spherical surface acoustic wave element according to the first aspect, the step of increasing the amplitude of the surface acoustic wave includes a high-frequency burst applied to the electroacoustic transducer. A method for driving and measuring a spherical surface acoustic wave device comprising: a step of matching a phase of a signal with a phase of a circulating reception signal excited by the electroacoustic conversion means.

請求項3に対応する発明は、請求項1又は請求項2に対応する球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、 前記高周波バースト信号としては、広帯域の高周波信号又は互いに異なる周波数成分を含む高周波信号を用いており、前記弾性表面波の振幅を増大させる工程の後に、前記電気音響変換手段から出力された周回受信信号の周波数特性を計測する工程と、前記計測した周波数特性に基づいて、前記弾性表面波の伝搬速度を検出する工程と、を備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法である。   The invention corresponding to claim 3 is the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave element corresponding to claim 1 or claim 2, wherein the high-frequency burst signal includes a wide-band high-frequency signal or a high-frequency signal including different frequency components. After the step of increasing the amplitude of the surface acoustic wave, the step of measuring the frequency characteristic of the round reception signal output from the electroacoustic conversion means, and the elasticity based on the measured frequency characteristic And a step of detecting the propagation speed of the surface wave. A method for driving and measuring the spherical surface acoustic wave element.

請求項4に対応する発明は、請求項1又は請求項2に対応する球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、複数回印加する高周波バースト信号の信号間の位相差をシフトさせる工程と、前記位相差に応じて周回受信信号の強度の変化を得る工程と、得られた強度の変化に基づいて、前記弾性表面波の伝搬速度を検出する工程と、を備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the spherical surface acoustic wave device driving measurement method according to the first or second aspect, wherein the step of shifting the phase difference between the signals of the high frequency burst signal applied a plurality of times, and Driving a spherical surface acoustic wave device comprising: a step of obtaining a change in the intensity of a round received signal in accordance with a phase difference; and a step of detecting a propagation speed of the surface acoustic wave based on the obtained change in the intensity. This is a measurement method.

請求項5に対応する発明は、弾性表面波を伝搬可能な曲面が連続した円環状の表面を有する3次元基体と、高周波バースト信号の印加により、前記3次元基体の表面に弾性表面波を励起し前記表面に沿い前記弾性表面波を伝搬させると共に、当該伝搬した弾性表面波を受信して周回受信信号を励起し出力可能な電気音響変換手段とを備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法であって、前記電気音響変換手段を駆動するための高周波バースト信号を発生する工程と、前記発生した高周波バースト信号を電磁波として送信する工程と、前記電磁波を受信して得られた高周波バースト信号を前記電気音響変換手段に印加し、前記円環状の表面を多重周回する弾性表面波を励起する工程と、前記多重周回する弾性表面波を前記電気音響変換素子により、電気的な周回受信信号に変換し、この周回受信信号を電磁波として放射する工程と、前記放射された電磁波を受信し、得られた周回受信信号を計測する工程と、を備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法である。   The invention corresponding to claim 5 excites surface acoustic waves on the surface of the three-dimensional substrate by applying a high-frequency burst signal and a three-dimensional substrate having an annular surface with continuous curved surfaces capable of propagating surface acoustic waves. And a method for driving and measuring a spherical surface acoustic wave element, comprising: electroacoustic conversion means capable of propagating the surface acoustic wave along the surface and receiving the propagated surface acoustic wave to excite and output a circular reception signal. A step of generating a high frequency burst signal for driving the electroacoustic conversion means, a step of transmitting the generated high frequency burst signal as an electromagnetic wave, and a high frequency burst signal obtained by receiving the electromagnetic wave. Applying to the electroacoustic transducer means and exciting a surface acoustic wave that circulates around the ring-shaped surface; and applying the surface acoustic wave that circulates multiple times to the electroacoustic transducer. A spherical elastic surface comprising: a step of converting into an electrical round reception signal and radiating the round reception signal as an electromagnetic wave; and a step of receiving the radiated electromagnetic wave and measuring the obtained round reception signal This is a driving measurement method for a wave element.

請求項6に対応する発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に対応する球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、前記高周波バースト信号を発生する工程と、当該発生した高周波バースト信号を電気音響変換手段に印加する工程との間には、前記発生した高周波バースト信号を電磁波として送信し、この電磁波を受信して高周波バースト信号を得る工程とを備えており、前記弾性表面波の振幅を増大させる工程の後には、前記電気音響変換手段から出力された周回受信信号を電磁波として送信し、この電磁波を受信して周回受信信号を得る工程とを備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法である。   The invention corresponding to claim 6 is the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave element corresponding to any one of claims 1 to 4, wherein the step of generating the high-frequency burst signal and the generated high-frequency burst Between the step of applying a signal to the electroacoustic conversion means, the step of transmitting the generated high frequency burst signal as an electromagnetic wave, and receiving the electromagnetic wave to obtain a high frequency burst signal. After the step of increasing the amplitude of the spherical surface acoustic wave element, the step of transmitting the round reception signal output from the electroacoustic conversion means as an electromagnetic wave and receiving the electromagnetic wave to obtain the round reception signal This is a drive measurement method.

請求項7に対応する発明は、請求項6に対応する球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、前記球状弾性表面波素子としては、前記電気音響変換手段に接続され、前記電磁波を送受信するための送受信アンテナを備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法である。   The invention corresponding to claim 7 is the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave element corresponding to claim 6, wherein the spherical surface acoustic wave element is connected to the electroacoustic transducer and transmits and receives the electromagnetic wave. This is a drive measurement method for a spherical surface acoustic wave element provided with a transmission / reception antenna.

請求項8に対応する発明は、請求項6に対応する球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、前記球状弾性表面波素子としては、弾性表面波を反射するための複数の電極部が前記3次元基材の表面に形成されてなる反射器と、前記各電極部から出力される電気信号を電磁波として放射するための放射アンテナと、前記放射アンテナと前記反射器の各電極との間を接続又は絶縁するための切換スイッチと、を備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法である。   According to an eighth aspect of the present invention, in the spherical surface acoustic wave element drive measurement method corresponding to the sixth aspect of the present invention, the spherical surface acoustic wave element includes a plurality of electrode portions for reflecting surface acoustic waves. A reflector formed on the surface of a three-dimensional substrate, a radiation antenna for radiating an electric signal output from each electrode section as an electromagnetic wave, and a connection between the radiation antenna and each electrode of the reflector Or it is the drive measurement method of the spherical surface acoustic wave element provided with the change-over switch for insulation.

請求項9に対応する発明は、弾性表面波を伝搬可能な曲面が連続した円環状の表面を有する3次元基体と、高周波バースト信号の印加により、前記3次元基体の表面に弾性表面波を励起し前記表面に沿い前記弾性表面波を伝搬させると共に、当該伝搬した弾性表面波を受信して周回受信信号を出力可能な電気音響変換手段とを備えた球状表面弾性表面波素子に対し、電磁波を受信して得られた高周波バースト信号を前記電気音響変換手段に印加し、前記電気音響変換手段から出力された周回受信信号を電磁波として送信する電磁波送受信手段と備えた球状表面弾性表面波素子の電磁波送受信システムであって、前記球状弾性表面波素子を駆動するための高周波バースト信号を発生する手段と、前記弾性表面波が1周する周回周期よりも長い時間にわたって連続的あるいは断続的に、前記高周波バースト信号を電磁波として前記電磁波送受信手段に送信する手段と、前記電磁波送受信手段から電磁波を受信し、得られた周回受信信号を計測する手段と、を備えた球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムである。   The invention corresponding to claim 9 excites surface acoustic waves on the surface of the three-dimensional substrate by applying a high-frequency burst signal to the three-dimensional substrate having an annular surface with a continuous curved surface capable of propagating surface acoustic waves. The surface acoustic wave is propagated along the surface, and the electromagnetic wave is transmitted to the spherical surface acoustic wave device provided with the electroacoustic conversion means capable of receiving the propagated surface acoustic wave and outputting a round reception signal. An electromagnetic wave of a spherical surface acoustic wave device provided with an electromagnetic wave transmission / reception unit that applies a high frequency burst signal obtained by reception to the electroacoustic conversion unit and transmits a round received signal output from the electroacoustic conversion unit as an electromagnetic wave. A transmission / reception system having a means for generating a high-frequency burst signal for driving the spherical surface acoustic wave element; and a period longer than a round cycle in which the surface acoustic wave makes one round A means for continuously or intermittently transmitting the high-frequency burst signal as an electromagnetic wave to the electromagnetic wave transmitting / receiving means, and a means for receiving the electromagnetic wave from the electromagnetic wave transmitting / receiving means and measuring the obtained rounded reception signal. It is an electromagnetic wave transmission / reception system of a spherical surface acoustic wave element.

請求項10に対応する発明は、請求項9に対応する球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、前記電気音響変換手段としては、前記弾性表面波により励起される周回受信信号の位相と同じ位相で印加される高周波バースト信号により、当該弾性表面波の振幅を増大させる球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムである。   The invention corresponding to claim 10 is the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element corresponding to claim 9, wherein the electroacoustic conversion means has the same phase as the phase of the circular received signal excited by the surface acoustic wave. In the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element, the amplitude of the surface acoustic wave is increased by the high-frequency burst signal applied in.

請求項11に対応する発明は、請求項10に対応する球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、弾性表面波を反射するための複数の電極部が前記3次元基材の表面に形成されてなる反射器と、前記各電極部から出力される電気信号を電磁波として放射するための放射アンテナと、前記放射アンテナと前記反射器の各電極との間を接続又は絶縁するための切換スイッチと、を備えた球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムである。   The invention corresponding to claim 11 is the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element corresponding to claim 10, wherein a plurality of electrode portions for reflecting the surface acoustic wave are formed on the surface of the three-dimensional substrate. A reflector, a radiation antenna for radiating an electric signal output from each electrode part as an electromagnetic wave, a changeover switch for connecting or insulating between the radiation antenna and each electrode of the reflector, It is the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element provided with.

請求項12に対応する発明は、請求項9乃至請求項11のいずれか1項に対応する球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、前記球状弾性表面波素子及び前記電磁波送受信手段を複数個設け、各々の球状弾性表面波素子は互いに異なる周波数応答特性を有しており、前記周回受信信号を計測する手段としては、各々の球状弾性表面波素子から電磁波送受信手段を介して送信された電磁波を受信し、得られた周回受信信号の周波数成分に基づいて、各々の球状弾性表面波素子を区別する手段、を備えた球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムである。   The invention corresponding to claim 12 is the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element corresponding to any one of claims 9 to 11, wherein a plurality of the spherical surface acoustic wave elements and the electromagnetic wave transmission / reception means are provided. The spherical surface acoustic wave elements have different frequency response characteristics, and the means for measuring the circular received signal is an electromagnetic wave transmitted from each spherical surface acoustic wave element via the electromagnetic wave transmitting / receiving means. A spherical surface acoustic wave element electromagnetic wave transmission / reception system comprising: means for distinguishing each spherical surface acoustic wave element based on a frequency component of a received received circular received signal.

請求項13に対応する発明は、請求項9乃至請求項11のいずれか1項に対応する球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、前記高周波バースト信号を電磁波として前記電磁波送受信手段に送信する手段は、高周波バースト信号の周波数及び/又は高周波バースト信号間の位相差をシフトさせて電磁波を放射する機能を有し、前記周回受信信号を計測する手段としては、前記電磁波送受信手段から受信した電磁波の強度が最大になる、前記高周波バースト信号の周波数及び/又は位相の条件に基づいて、前記弾性表面波の周回速度を検出する手段、を備えた球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムである。   The invention corresponding to claim 13 is the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element corresponding to any one of claims 9 to 11, wherein the high-frequency burst signal is transmitted to the electromagnetic wave transmission / reception means as an electromagnetic wave. Has a function of radiating electromagnetic waves by shifting the frequency of the high-frequency burst signal and / or the phase difference between the high-frequency burst signals, and means for measuring the round received signal includes the electromagnetic wave received from the electromagnetic wave transmitting / receiving means. An electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave element, comprising: means for detecting a circumferential velocity of the surface acoustic wave based on a frequency and / or phase condition of the high-frequency burst signal with the maximum intensity.

請求項14に対応する発明は、請求項9乃至請求項13のいずれか1項に対応する球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、前記周回受信信号を計測する手段としては、この計測結果に基づいて得られた前記弾性表面波の周回速度に基づいて、前記3次元基材の表面状態を検知する手段を備えた球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムである。   The invention corresponding to claim 14 is the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element corresponding to any one of claims 9 to 13, wherein the means for measuring the round received signal is the measurement result. It is an electromagnetic wave transmission / reception system of a spherical surface acoustic wave element provided with a means for detecting the surface state of the three-dimensional substrate based on the rotational speed of the surface acoustic wave obtained based on the above.

請求項15に対応する発明は、請求項9乃至請求項14のいずれか1項に対応する球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、前記電気音響変換手段としては、前記3次元基材上に形成された すだれ状電極を備えた球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムである。   The invention corresponding to claim 15 is the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element corresponding to any one of claims 9 to 14, wherein the electroacoustic conversion means is provided on the three-dimensional substrate. This is an electromagnetic wave transmission / reception system of a spherical surface acoustic wave element provided with a formed interdigital electrode.

(用語)
ここで、本発明において「弾性表面波」と表記している波は、疑似弾性表面波やあるいは回廊波やSH波等の、表面近傍に弾性エネルギーを集中させて伝搬する弾性波全般を包含し、さらに球表面に他の物質が形成されることによって伝搬する弾性境界波も包含する。同様に、本発明においては、球形の境界を持つ弾性表面波素子も球形の表面あるいは境界を弾性表面波が多重周回伝搬する現象に基づいた素子であれば、球状弾性表面波素子と呼ぶこととする。
(the term)
Here, the wave described as “surface acoustic wave” in the present invention includes all the elastic waves that propagate by concentrating elastic energy near the surface, such as pseudo surface acoustic waves, corridor waves, and SH waves. Furthermore, it also includes boundary acoustic waves that propagate due to the formation of other substances on the surface of the sphere. Similarly, in the present invention, a surface acoustic wave element having a spherical boundary is also referred to as a spherical surface acoustic wave element as long as it is an element based on a phenomenon in which surface acoustic waves propagate in multiple rounds on a spherical surface or boundary. To do.

また、本発明で使用する弾性表面波素子に発生される弾性表面波の波長は、球表面の曲率半径の1/5以下であることが望ましく、より好ましくは1/10以下である。さらに、すだれ状電極における弾性表面波を励起する実効的な長さ(電極の重なり幅)は、球表面の曲率半径の1.5分の1であることが望ましい。これら、弾性表面波の波長の条件やすだれ状電極の実効長の条件を満たさないと、特に圧電結晶を球状部材に用いる素子の場合は効率良く弾性表面波を励起できず、また、球表面全体に弾性表面波が広がり素子自体の固定が困難になるためである。   In addition, the wavelength of the surface acoustic wave generated in the surface acoustic wave element used in the present invention is desirably 1/5 or less, more preferably 1/10 or less of the radius of curvature of the sphere surface. Further, it is desirable that the effective length (electrode overlap width) for exciting the surface acoustic wave in the interdigital electrode is 1 / 1.5 of the radius of curvature of the sphere surface. Unless the conditions of the surface acoustic wave wavelength and the effective length of the interdigital electrode are satisfied, particularly in the case of an element using a piezoelectric crystal as a spherical member, the surface acoustic wave cannot be excited efficiently, and the entire spherical surface This is because the surface acoustic wave spreads and it is difficult to fix the element itself.

(作用)
従って、請求項1に対応する発明は以上のような手段を講じたことにより、高周波バースト信号を、弾性表面波が1周する周回周期よりも長い時間にわたって連続的あるいは断続的に電気音響変換手段に印加し、弾性表面波が1周した後に印加される高周波バースト信号により、弾性表面波の振幅を増大させる。
(Function)
Therefore, the invention corresponding to claim 1 is the electroacoustic conversion means that continuously or intermittently converts the high-frequency burst signal into a longer period than the circulation period in which the surface acoustic wave makes one round by taking the above-described means. And the amplitude of the surface acoustic wave is increased by the high frequency burst signal applied after the surface acoustic wave makes one round.

これにより、弾性表面波の周回による減衰を抑制でき、より長期間にわたって弾性表面波を周回させた後の周回受信信号を計測できるようになるので、測定精度を向上させることができる。また、平板状の弾性表面波素子を用いず、球状弾性表面波素子を用いて実現できることから、素子の大型化を招くことが無い。   As a result, the attenuation due to the circulation of the surface acoustic wave can be suppressed, and the circulation reception signal after the surface acoustic wave has been circulated for a longer period can be measured, so that the measurement accuracy can be improved. Moreover, since it can implement | achieve using a spherical surface acoustic wave element, without using a planar surface acoustic wave element, the enlargement of an element is not caused.

請求項2に対応する発明は、弾性表面波の振幅を増大させる際に、印加される高周波バースト信号の位相と、受信される弾性表面波により励起される周回受信信号の位相とを一致させるので、請求項1に対応する作用に加え、効率良く弾性表面波の振幅を増大させることができる。   In the invention corresponding to claim 2, when the surface acoustic wave amplitude is increased, the phase of the applied high-frequency burst signal and the phase of the circular received signal excited by the surface acoustic wave received are matched. In addition to the operation corresponding to claim 1, the amplitude of the surface acoustic wave can be increased efficiently.

請求項3に対応する発明は、高周波バースト信号としては広帯域の高周波信号又は互いに異なる周波数成分を含む高周波信号を用いており、また、弾性表面波の振幅を増大させる工程の後に、周回受信信号の周波数特性を計測し、計測した周波数特性に基づいて、弾性表面波の伝搬速度を検出するので、請求項1,2に対応する作用に加え、素子毎に周波数応答特性が異なる場合でも、高周波バースト信号の周波数を調整することなく、伝搬速度を測定することができる。   The invention corresponding to claim 3 uses a wide-band high-frequency signal or a high-frequency signal containing different frequency components as the high-frequency burst signal, and after the step of increasing the amplitude of the surface acoustic wave, Since the frequency characteristics are measured and the propagation speed of the surface acoustic wave is detected based on the measured frequency characteristics, in addition to the actions corresponding to claims 1 and 2, even if the frequency response characteristics are different for each element, the high frequency burst The propagation speed can be measured without adjusting the frequency of the signal.

請求項4に対応する発明は、複数回印加する高周波バースト信号の信号間の位相差をシフトさせ、位相差に応じて強度の変化を得ると、この強度の変化に基づいて、弾性表面波の伝搬速度を検出するので、請求項3に対応する作用に加え、強度が高くなったときに検出を行なうことにより、測定精度の向上を図ることができる。   The invention corresponding to claim 4 shifts the phase difference between the signals of the high-frequency burst signal to be applied a plurality of times, and obtains a change in intensity according to the phase difference. Since the propagation speed is detected, in addition to the operation corresponding to the third aspect, the measurement accuracy can be improved by performing the detection when the strength is increased.

請求項5に対応する発明は、発生した高周波バースト信号を電磁波として送信し、この電磁波を受信して高周波バースト信号を得る一方、周回受信信号を電磁波として送信し、この電磁波を受信して周回受信信号を得るので、電磁波を用いて非接触で球状弾性表面波素子を駆動することができる。   The invention corresponding to claim 5 transmits the generated high-frequency burst signal as an electromagnetic wave and receives the electromagnetic wave to obtain a high-frequency burst signal, while transmitting the loop reception signal as an electromagnetic wave, receives the electromagnetic wave, and receives the loop Since the signal is obtained, the spherical surface acoustic wave element can be driven in a non-contact manner using electromagnetic waves.

請求項6に対応する発明は、請求項1〜4の作用に加え、請求項5と同様に電磁波を用いて非接触で球状弾性表面波素子を駆動することができる。   In addition to the effects of the first to fourth aspects, the invention corresponding to the sixth aspect can drive the spherical surface acoustic wave element in a non-contact manner using electromagnetic waves in the same manner as the fifth aspect.

請求項7に対応する発明は、球状弾性表面波素子としては、電気音響変換手段に接続され、電磁波を送受信するための送受信アンテナを備えたので、請求項6に対応する作用に加え、送受信の構成を簡素化することができる。   In the invention corresponding to claim 7, since the spherical surface acoustic wave element is connected to the electroacoustic conversion means and includes a transmitting and receiving antenna for transmitting and receiving electromagnetic waves, in addition to the operation corresponding to claim 6, the transmitting and receiving The configuration can be simplified.

請求項8に対応する発明は、切換スイッチが反射器を接続又は絶縁することにより、請求項6に対応する作用に加え、周回受信信号に含まれる特定周波数の周波数成分を維持又は削減できるので、削減させる周波数成分に応じた情報を送信することができる。   In the invention corresponding to claim 8, since the changeover switch connects or insulates the reflector, in addition to the action corresponding to claim 6, the frequency component of the specific frequency included in the circulating reception signal can be maintained or reduced. Information according to the frequency component to be reduced can be transmitted.

請求項9に対応する発明は、弾性表面波が1周する周回周期よりも長い時間にわたって連続的あるいは断続的に、高周波バースト信号を電磁波として送信する。   The invention corresponding to claim 9 transmits a high-frequency burst signal as an electromagnetic wave continuously or intermittently over a longer period of time than the circulation period in which the surface acoustic wave makes one round.

このため、弾性表面波が1周した後に印加される高周波バースト信号により、弾性表面波の振幅を増大して周回による減衰を抑制でき、より長期間にわたって弾性表面波を周回させた後の周回受信信号を計測できるようになるので、測定精度を向上させることができる。また、平板状の弾性表面波素子を用いず、球状弾性表面波素子を用いて実現できることから、素子の大型化を招くことが無い。さらに、弾性表面波の振幅を増大して周回による減衰を抑制できることから、電磁波を用いて非接触で球状弾性表面波素子を駆動することができる。   Therefore, the high frequency burst signal applied after the surface acoustic wave makes one round can increase the amplitude of the surface acoustic wave and suppress the attenuation due to the circulation, and the circular reception after the surface acoustic wave circulates for a longer period of time. Since the signal can be measured, the measurement accuracy can be improved. Moreover, since it can implement | achieve using a spherical surface acoustic wave element, without using a planar surface acoustic wave element, the enlargement of an element is not caused. Furthermore, since the amplitude of the surface acoustic wave can be increased to suppress the attenuation due to the circulation, the spherical surface acoustic wave element can be driven in a non-contact manner using electromagnetic waves.

請求項10に対応する発明は、電気音響変換手段としては、弾性表面波により励起される周回受信信号の位相と同じ位相で印加される高周波バースト信号により、弾性表面波の振幅を増大させるので、請求項9に対応する作用と同様の作用を奏することができる。   In the invention corresponding to claim 10, as the electroacoustic conversion means, the amplitude of the surface acoustic wave is increased by the high-frequency burst signal applied in the same phase as the phase of the round reception signal excited by the surface acoustic wave. The effect similar to the effect corresponding to claim 9 can be exhibited.

請求項11に対応する発明は、切換スイッチが反射器を接続又は絶縁することにより、請求項9に対応する作用に加え、周回受信信号に含まれる特定周波数の周波数成分を維持又は削減できるので、削減させる周波数成分に応じた情報を送信することができる。   In the invention corresponding to claim 11, since the changeover switch connects or insulates the reflector, in addition to the action corresponding to claim 9, the frequency component of the specific frequency included in the circulating reception signal can be maintained or reduced. Information according to the frequency component to be reduced can be transmitted.

請求項12に対応する発明は、各々の球状弾性表面波素子から電磁波送受信手段を介して送信された電磁波を受信し、得られた周回受信信号の周波数成分に基づいて、各々の球状弾性表面波素子を区別するので、請求項9〜11に対応する作用に加え、複数の球状弾性表面波素子から周回受信信号を受けた場合でも、各素子を区別して円滑に測定を行なうことができる。   The invention corresponding to claim 12 receives the electromagnetic waves transmitted from the respective spherical surface acoustic wave elements via the electromagnetic wave transmitting / receiving means, and based on the frequency components of the obtained circularly received signal, the respective spherical surface acoustic waves. Since the elements are distinguished from each other, in addition to the actions corresponding to the ninth to eleventh aspects, even when a round reception signal is received from a plurality of spherical surface acoustic wave elements, each element can be distinguished and the measurement can be performed smoothly.

請求項13に対応する発明は、送信する手段が、高周波バースト信号の周波数及び/又は高周波バースト信号間の位相差をシフトさせて電磁波を放射する機能を有し、計測する手段が、電磁波の強度が最大になる周波数及び/又は位相の条件に基づいて、弾性表面波の周回速度を検出するので、請求項9〜11に対応する作用に加え、電磁波の強度が最大のときに検出を行なうことから、測定精度の向上を図ることができる。   The invention corresponding to claim 13 has a function of transmitting the electromagnetic wave by shifting the frequency of the high-frequency burst signal and / or the phase difference between the high-frequency burst signals, and the means for measuring the intensity of the electromagnetic wave. Since the rotational speed of the surface acoustic wave is detected based on the frequency and / or phase conditions that maximize the frequency, in addition to the action corresponding to claims 9 to 11, detection is performed when the intensity of the electromagnetic wave is maximum. Therefore, it is possible to improve the measurement accuracy.

請求項14に対応する発明は、周回受信信号を計測する手段が、計測結果に基づいて得られた弾性表面波の周回速度に基づいて、3次元基材の表面状態を検知するので、請求項9〜13に対応する作用に加え、3次元基材表面の反応膜又は付着物の特性を測定することができる。   In the invention corresponding to claim 14, the means for measuring the round reception signal detects the surface state of the three-dimensional substrate based on the round speed of the surface acoustic wave obtained based on the measurement result. In addition to the actions corresponding to 9 to 13, the characteristics of the reaction film or the deposit on the surface of the three-dimensional substrate can be measured.

請求項15に対応する発明は、電気音響変換手段が、3次元基材上に形成された すだれ状電極を備えたので、請求項9〜14に対応する作用に加え、電極パターンの寸法に応じて、周波数特性を容易に設定することができる。   In the invention corresponding to claim 15, since the electroacoustic conversion means includes the interdigital electrode formed on the three-dimensional base material, in addition to the operation corresponding to claims 9 to 14, the electroacoustic conversion means is responsive to the dimension of the electrode pattern. Thus, the frequency characteristics can be easily set.

以上説明したように本発明によれば、球状表面弾性波素子に大きな強度の弾性表面波を励起でき、且つ十分な強度で出力を受けることが可能であり、大型化を招くこと無く、測定精度を向上できる球状弾性表面波素子の駆動測定方法及び電磁波送受信システムを提供できる。また、電磁波を用いて非接触で駆動できる球状弾性表面波素子の駆動測定方法及び電磁波送受信システムを提供できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to excite a surface acoustic wave having a high intensity on a spherical surface acoustic wave element and receive an output with a sufficient intensity, without causing an increase in size and a measurement accuracy. And a method of measuring and driving a spherical surface acoustic wave device and an electromagnetic wave transmission / reception system can be provided. Also, it is possible to provide a driving measurement method and an electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave element that can be driven in a non-contact manner using electromagnetic waves.

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る球状弾性表面波素子の駆動測定装置の構成を示す模式図である。この駆動測定装置は、球状弾性表面波素子30を用いるもので、高周波信号発生部40、切換部50、アンプ60及び計測部70を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a driving measurement apparatus for a spherical surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention. This drive measurement apparatus uses a spherical surface acoustic wave element 30 and includes a high-frequency signal generation unit 40, a switching unit 50, an amplifier 60, and a measurement unit 70.

ここで、球状弾性表面波素子30は球状部材31及びすだれ状電極32を備えている。   Here, the spherical surface acoustic wave element 30 includes a spherical member 31 and an interdigital electrode 32.

球状部材31は、弾性表面波SAWを伝搬可能な曲面が連続した円環状の表面を有する3次元基体であり、表面の一部にすだれ状電極32が形成されている。   The spherical member 31 is a three-dimensional substrate having an annular surface with a continuous curved surface capable of propagating the surface acoustic wave SAW, and an interdigital electrode 32 is formed on a part of the surface.

すだれ状電極32は、高周波バースト信号の印加により、球状部材31の表面に弾性表面波SAWを励起し表面に沿い弾性表面波SAWを伝搬させると共に、当該伝搬した弾性表面波SAWを受信して周回受信信号を励起し出力可能な電気音響変換手段である。なお、すだれ状電極32は、電極パターンの寸法に応じて、励起する弾性周波数や周回受信信号の周波数特性を容易に設定可能となっている。   The interdigital electrode 32 excites a surface acoustic wave SAW on the surface of the spherical member 31 by applying a high frequency burst signal, propagates the surface acoustic wave SAW along the surface, and receives the propagated surface acoustic wave SAW to circulate. This is an electroacoustic conversion means capable of exciting and outputting a received signal. Note that the interdigital electrode 32 can easily set the elastic frequency to be excited and the frequency characteristics of the circular reception signal according to the dimensions of the electrode pattern.

高周波信号発生部40は、すだれ状電極32を駆動するための高周波バースト信号を発生する機能と、発生した高周波バースト信号を、弾性表面波SAWが1周する周回周期Tcよりも長い時間Tにわたって連続的あるいは断続的にすだれ状電極32に印加する機能とをもっている。但し、本実施形態では「連続的に印加する」ものとする。   The high-frequency signal generation unit 40 has a function of generating a high-frequency burst signal for driving the interdigital electrode 32 and the generated high-frequency burst signal continuously for a time T longer than the circulation period Tc in which the surface acoustic wave SAW makes one round. Or intermittently or intermittently applied to the interdigital electrode 32. However, in this embodiment, “continuously apply”.

なお、「周回周期Tc(の1倍)より長い時間Tにわたって印加する」とは、連続波を印加してもよいし、断続波を印加しても良いが、励起されて1回以上周回した弾性表面波がすだれ状電極32を通過する際に高周波が印加されなくてはならない。   Note that “apply for a time T longer than the cycle period Tc (one time) T” may apply a continuous wave or an intermittent wave, but it may circulate once or more after being excited. A high frequency must be applied when the surface acoustic wave passes through the interdigital electrode 32.

これは、弾性表面波SAWが1周した後に印加される高周波バースト信号により、弾性表面波SAWの振幅が増大されるからである。この増幅の際には、すだれ状電極32に印加される高周波バースト信号の位相と、すだれ状電極32に励起される周回受信信号の位相とを一致させることが好ましい。高周波バースト信号を連続的に印加する場合、周回受信信号の位相と一致させる観点から、高周波バースト信号の各パルスの周期を、周回周期Tcの整数分の1に設定することが好ましい。なお、周回周期Tcは、高周波バースト信号の各パルスの周期の20倍以上であることが好ましい。なお、周回周期Tcは、切ってから観測するのも良いし、共振する遅延時間を探すことで周回周期を測定してもよい。   This is because the amplitude of the surface acoustic wave SAW is increased by the high frequency burst signal applied after the surface acoustic wave SAW makes one round. At the time of this amplification, it is preferable that the phase of the high frequency burst signal applied to the interdigital electrode 32 and the phase of the circulating reception signal excited by the interdigital electrode 32 are matched. When the high frequency burst signal is continuously applied, it is preferable to set the period of each pulse of the high frequency burst signal to 1 / integer of the circulation period Tc from the viewpoint of matching the phase of the circulation reception signal. In addition, it is preferable that the circulation period Tc is 20 times or more of the period of each pulse of the high frequency burst signal. Note that the circulation period Tc may be observed after being cut, or the circulation period may be measured by searching for a delay time to resonate.

切換部50は、球状弾性表面波素子30のすだれ状電極32に対し、高周波信号発生部40又はアンプ60を切換えて接続するものである。   The switching unit 50 switches and connects the high-frequency signal generating unit 40 or the amplifier 60 to the interdigital electrode 32 of the spherical surface acoustic wave element 30.

アンプ60は、切換部50から受けた周回受信信号を増幅して計測部70に出力するものである。   The amplifier 60 amplifies the round reception signal received from the switching unit 50 and outputs the amplified signal to the measurement unit 70.

計測部70は、アンプ60から受けた周回受信信号を計測する機能と、計測された周回受信信号と、印加された高周波バースト信号との間の位相差を得る機能と、得られた位相差に弾性表面波SAWの周期を乗じて弾性表面波SAWの伝搬速度の差異を検出する機能とをもっている。また、計測部70は、計測結果に基づいて得られた弾性表面波の周回速度に基づいて、球状部材31の表面状態を検知することも可能であり、例えば球状部材31表面の反応膜又は付着物の特性(例、反応の程度など)を測定可能である。   The measurement unit 70 has a function of measuring the round reception signal received from the amplifier 60, a function of obtaining a phase difference between the measured round reception signal and the applied high frequency burst signal, and the obtained phase difference. And a function of detecting a difference in propagation speed of the surface acoustic wave SAW by multiplying the period of the surface acoustic wave SAW. The measuring unit 70 can also detect the surface state of the spherical member 31 based on the rotational speed of the surface acoustic wave obtained based on the measurement result. It is possible to measure the characteristics of the kimono (eg, the degree of reaction).

次に、以上のように構成された球状弾性表面波素子の駆動方法について説明する。
始めに、切換部50は、球状弾性表面波素子30のすだれ状電極32と、高周波信号発生部40とを接続している。
Next, a method for driving the spherical surface acoustic wave element configured as described above will be described.
First, the switching unit 50 connects the interdigital electrode 32 of the spherical surface acoustic wave element 30 and the high frequency signal generating unit 40.

高周波信号発生部40は、すだれ状電極32を駆動するための高周波バースト信号を発生し、この高周波バースト信号を、弾性表面波SAWが1周する周回周期Tcよりも長い時間Tにわたって連続的にすだれ状電極32に印加する。   The high-frequency signal generator 40 generates a high-frequency burst signal for driving the interdigital electrode 32, and the high-frequency burst signal is continuously blown over a time T longer than the circulation period Tc in which the surface acoustic wave SAW makes one round. Applied to the electrode 32.

すだれ状電極32は、高周波バースト信号の印加により、球状部材31の表面に弾性表面波SAWを励起し表面に沿い弾性表面波SAWを伝搬させると共に、当該伝搬した弾性表面波SAWを受信して周回受信信号を励起出力可能とする。この弾性表面波SAWは、周回周期Tc毎に、すだれ状電極32を通過しながら球状部材31の表面を周回する。   The interdigital electrode 32 excites a surface acoustic wave SAW on the surface of the spherical member 31 by applying a high frequency burst signal, propagates the surface acoustic wave SAW along the surface, and receives the propagated surface acoustic wave SAW to circulate. The received signal can be excited and output. The surface acoustic wave SAW circulates around the surface of the spherical member 31 while passing through the interdigital electrode 32 at every circulation period Tc.

所定時間の経過後、切換部50は、球状弾性表面波素子30のすだれ状電極32と、アンプ60を接続する。   After a predetermined time has elapsed, the switching unit 50 connects the interdigital electrode 32 of the spherical surface acoustic wave element 30 and the amplifier 60.

すだれ状電極32は、励起した周回受信信号を切換部50に出力し、切換部50は、この周回受信信号をアンプ60に入力する。アンプ60は、この周回受信信号を増幅して計測部70に出力する。   The interdigital electrode 32 outputs the excited round reception signal to the switching unit 50, and the switching unit 50 inputs this round reception signal to the amplifier 60. The amplifier 60 amplifies this round received signal and outputs it to the measuring unit 70.

計測部70は、周回受信信号を計測する、以上の操作を高周波バースト信号の周波数を変えて行ない、出力が極大になる周波数、あるいは極小になる周波数等から、球状部材31の表面を伝搬する弾性表面波の共振周波数やそれらの周波数の値同士の間隔などの特徴的パラメーターを求めることによって、弾性表面波の周回速度の情報を得ることができる。   The measuring unit 70 measures the round received signal, performs the above operation by changing the frequency of the high frequency burst signal, and elastically propagates on the surface of the spherical member 31 from the frequency at which the output becomes maximum or the frequency at which the output becomes minimum. By obtaining characteristic parameters such as the resonance frequency of the surface wave and the interval between these frequency values, it is possible to obtain information on the rotational speed of the surface acoustic wave.

次に、以上のような駆動方法において、印加される高周波バースト信号と、計測される周回受信信号との関係を述べる。始めに、図2(a)〜(b)に、高周波インパルス信号をすだれ状電極32に印加した時の周回受信信号とその拡大波形の例を示す。この例では、すだれ状電極32の電極周期は71μmであり、中心周波数は45MHzに設計した。また、すだれ状電極32の電極の重なり幅は約1.1mmである。球状弾性表面波素子30は、球状部材31の直径が10mmであり、直径と弾性表面波の波長とに応じて適当な電極の重なり幅で弾性表面波を直線状や経線(Z軸を地軸として仮定)に沿って励起し、略帯状に弾性表面波を多重周回可能となっている。   Next, in the above driving method, the relationship between the applied high frequency burst signal and the measured round reception signal will be described. First, FIGS. 2A to 2B show an example of a circular reception signal and its enlarged waveform when a high-frequency impulse signal is applied to the interdigital electrode 32. FIG. In this example, the interdigital electrode 32 has an electrode period of 71 μm and a center frequency of 45 MHz. Further, the overlapping width of the interdigital electrodes 32 is about 1.1 mm. The spherical surface acoustic wave element 30 has a spherical member 31 having a diameter of 10 mm. The surface acoustic wave is linearly or meridian (with the Z axis as the ground axis) with an appropriate electrode overlap width depending on the diameter and the wavelength of the surface acoustic wave. As a result, the surface acoustic wave can be circulated in multiple bands.

次に、高周波インパルス信号の印加により計測された周回受信信号を周波数分析した結果を図3に示す。大きなピークは100kHz間隔で存在するが、大きなピークを拡大すると細かなリップルが観察された。この微細な構造は、周回によって高周波バースト信号が繰り返されていることに起因するもので、さらに拡大すると、より細かなピークを観察することができる。   Next, FIG. 3 shows the result of frequency analysis of the circular reception signal measured by applying the high frequency impulse signal. Large peaks exist at 100 kHz intervals, but fine ripples were observed when the large peaks were expanded. This fine structure is caused by the repetition of the high-frequency burst signal by circulation, and when further enlarged, a finer peak can be observed.

次に、高周波インパルス信号ではなく、周回周期Tcの0.3倍の信号幅をもった高周波バースト信号を印加した後に観測される周回受信信号の例を図4に示す。高周波インパルス信号よりも長い高周波バースト信号を印加することにより、長い信号幅をもつ周回受信信号が発生する。なお、周回受信信号の各ピークの強度は互いに略等しい。   Next, FIG. 4 shows an example of a circular received signal observed after applying a high frequency burst signal having a signal width of 0.3 times the circular period Tc instead of the high frequency impulse signal. By applying a high frequency burst signal longer than the high frequency impulse signal, a round reception signal having a long signal width is generated. In addition, the intensity | strength of each peak of a circulating reception signal is substantially equal mutually.

ところで、球状弾性表面波素子30は、球状部材31の最大円周線(例えば直径)に沿って弾性表面波SAWを周回させる。このとき、球状部材31が圧電結晶材料で構成されると、弾性表面波SAWは、結晶の異方性に応じて種々の伝搬速度の領域を通過して周回する。ここで、最大円周線に沿った周回周期Tcを整数Nで割った時間(Tc/N)を周期とする周波数f(=1/(Tc/N)=N/Tc)の高周波バースト信号を周回周期Tcより長い時間印加する場合、弾性表面波SAWは、再び同じ位相ですだれ状電極32で励起されるため、図5に示すように、先の条件に合う場合(A)の方が合わない場合(B)に比べて強度が大きくなる。   By the way, the spherical surface acoustic wave element 30 circulates the surface acoustic wave SAW along the maximum circumferential line (for example, diameter) of the spherical member 31. At this time, when the spherical member 31 is made of a piezoelectric crystal material, the surface acoustic wave SAW circulates through various regions of propagation speed according to the crystal anisotropy. Here, a high frequency burst signal having a frequency f (= 1 / (Tc / N) = N / Tc) having a period (Tc / N) obtained by dividing the circulation period Tc along the maximum circumference by an integer N is represented by When the surface acoustic wave SAW is applied for a time longer than the circulation period Tc, the surface acoustic wave SAW is excited again by the interdigital electrode 32 with the same phase. Compared with the case (B), the strength is increased.

一方、高周波バースト信号で弾性表面波SAWを増幅する際に、高周波バースト信号の各パルスの周期があまりに長い(=周波数fが低い)と、弾性表面波SAWの伝搬経路の幅が大きくなり、結晶の異方性からすだれ状電極32の弾性表面波の励起効率は、全体としては低下する。なお、球状部材31の周長は31.412mm(=10πmm)であり、先の条件で弾性表面波SAWの周回周期Tcは約10μ秒であり、45MHzの高周波バースト信号においては、整数N=450で割った場合に相当している(f=N/Tc)。   On the other hand, when a surface acoustic wave SAW is amplified with a high-frequency burst signal, if the period of each pulse of the high-frequency burst signal is too long (= the frequency f is low), the width of the propagation path of the surface acoustic wave SAW becomes large, and the crystal As a result, the excitation efficiency of the surface acoustic wave of the interdigital electrode 32 decreases as a whole. Note that the circumferential length of the spherical member 31 is 31.412 mm (= 10π mm), the circular period Tc of the surface acoustic wave SAW is about 10 μs under the above conditions, and an integer N = 450 for a high-frequency burst signal of 45 MHz. (F = N / Tc).

図6は高周波バースト信号を連続的に周回周期Tcよりも延長した場合の周回受信信号の強度を示す図である。少なくとも周回周期Tcの4倍に延長するまでは周回受信信号の強度が単調に上昇しており、高周波バースト信号の延長分を周回経路上で弾性表面波のエネルギーとして蓄積することが確認できた。但し、弾性表面波のエネルギーの蓄積は、送信側の電圧などの条件による限界があり、また、周回過程での弾性表面波エネルギーの熱への変換や検出回路へのエネルギー放出によっても限界がある。   FIG. 6 is a diagram showing the strength of the circulating reception signal when the high-frequency burst signal is continuously extended from the circulating cycle Tc. It was confirmed that the intensity of the circulating reception signal monotonously increased until it was extended to at least four times the circulation period Tc, and that the extension of the high-frequency burst signal was accumulated as surface acoustic wave energy on the circulation path. However, the accumulation of surface acoustic wave energy is limited by conditions such as the voltage on the transmission side, and is also limited by the conversion of surface acoustic wave energy to heat and the release of energy to the detection circuit during the loop process. .

球状弾性表面波素子30は、直径の3.14倍のさらに周回数倍の伝搬長を得られるので、平面型の弾性表面波素子に比べ、小型に実現することができる。   Since the spherical surface acoustic wave element 30 can obtain a propagation length that is 3.14 times the diameter and further multiplied by the number of rounds, the spherical surface acoustic wave element 30 can be realized in a smaller size than a planar surface acoustic wave element.

なお、45MHzの高周波バースト信号を連続的に周回周期Tcよりも延長する際に、各パルスの周波数を周回周期Tcの450分の1ではなく、周回周期Tcの450.5分の1の周波数(=45.05MHz)とした場合、周回受信信号を増幅できない。このため、高周波バースト信号を連続的に周回周期Tcよりも延長する場合、高周波バースト信号の各パルスの周期を周回周期Tcの整数分の1とすることにより、高周波バースト信号の位相と周回受信信号の位相とを一致させることが必要である。   When a 45 MHz high frequency burst signal is continuously extended beyond the circulation period Tc, the frequency of each pulse is not 1/450 of the circulation period Tc, but a frequency 1 / 450.5 of the circulation period Tc ( = 45.05 MHz), it is not possible to amplify the circular received signal. For this reason, when the high-frequency burst signal is continuously extended beyond the circulation period Tc, the period of each pulse of the high-frequency burst signal is set to 1 / integer of the circulation period Tc, so that the phase of the high-frequency burst signal and the circulation reception signal are increased. It is necessary to match the phase of

上述したように本実施形態によれば、高周波バースト信号を、弾性表面波SAWが1周する周回周期よりも長い時間にわたって連続的にすだれ状電極32に印加し、弾性表面波SAWが1周した後に印加される高周波バースト信号により、弾性表面波SAWの振幅を増大させる。   As described above, according to the present embodiment, the high-frequency burst signal is continuously applied to the interdigital electrode 32 for a time longer than the circulation cycle in which the surface acoustic wave SAW makes one round, and the surface acoustic wave SAW makes one round. The amplitude of the surface acoustic wave SAW is increased by a high-frequency burst signal applied later.

これにより、より長期間にわたって弾性表面波SAWを周回させた後の周回受信信号を計測できるようになるので、信号のS/Nを向上できることから、測定精度を向上させることができる。また、平板状の弾性表面波素子を用いず、球状弾性表面波素子を用いて実現できることから、素子の大型化を招くことが無い。   As a result, it becomes possible to measure the round reception signal after the surface acoustic wave SAW has been circulated for a longer period of time, so that the S / N of the signal can be improved, and the measurement accuracy can be improved. Moreover, since it can implement | achieve using a spherical surface acoustic wave element, without using a planar surface acoustic wave element, the enlargement of an element is not caused.

また、弾性表面波SAWの振幅を増大させる際に、高周波バースト信号の周期(1/周波数)が周回周期Tcの整数分の1でなくとも、高周波バースト信号の各パルスの周期を周回周期の整数分の1にすることにより、印加される高周波バースト信号の位相と、受信される弾性表面波により励起される周回受信信号の位相とを一致させる場合、効率良く弾性表面波の振幅を増大させることができる。   Further, when increasing the amplitude of the surface acoustic wave SAW, even if the period (1 / frequency) of the high frequency burst signal is not an integral fraction of the circulation period Tc, the period of each pulse of the high frequency burst signal is an integer of the circulation period. When the phase of the applied high-frequency burst signal and the phase of the circulating reception signal excited by the received surface acoustic wave are made to coincide with each other, the amplitude of the surface acoustic wave can be increased efficiently. Can do.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、前述した図1を参照しながら説明する。すなわち、第2の実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、高周波信号発生部40による高周波バースト信号の印加を、「連続的に印加する」場合に代えて、「断続的に印加する」場合に変更したものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. That is, the second embodiment is a modification of the first embodiment, and the application of the high-frequency burst signal by the high-frequency signal generator 40 is “intermittently applied” instead of “continuously applied”. It is changed in the case of “Yes”.

具体的には、高周波信号発生部40は、信号幅Twの高周波バースト信号をすだれ状電極32に印加する際に、図7に示すように、弾性表面波SAWが1周する周回周期Tcよりも長い時間Tにわたって断続的に印加するものとなっている。   Specifically, when the high-frequency signal generator 40 applies a high-frequency burst signal having a signal width Tw to the interdigital electrode 32, as shown in FIG. It is applied intermittently over a long time T.

次に、以上のように構成された球状弾性表面波素子の駆動測定方法について説明する。   Next, a driving measurement method for the spherical surface acoustic wave element configured as described above will be described.

図7中、高周波バースト信号の周波数f=45MHzであり、周回周期Tc=10μ秒であるとする。次に、周波数f=45MHzの高周波バースト信号と、f=45.05MHzの高周波バースト信号とをそれぞれ周回周期Tcの間隔で印加した結果を図8(a)〜(c)に示す。図示するように、第1の実施形態で連続波を入力した場合に45.05MHzでは出力が小さくなった結果とは対称的に、共振関係(f=N/Tc)にある場合と無い場合のいずれも信号強度が増すことが分かる。   In FIG. 7, it is assumed that the frequency f of the high-frequency burst signal is f = 45 MHz and the cycle period Tc is 10 μsec. Next, the results of applying a high-frequency burst signal with a frequency f = 45 MHz and a high-frequency burst signal with f = 45.05 MHz at intervals of the circulation period Tc are shown in FIGS. As shown in the figure, when the continuous wave is input in the first embodiment, the output is small at 45.05 MHz, in contrast to the case where there is no resonance relationship (f = N / Tc) and the case where there is no resonance relationship (f = N / Tc). It can be seen that both increase the signal strength.

すなわち、周回周期Tcよりも短い信号幅Twの高周波バースト信号を繰り返して入力する場合、すだれ状電極32を通過する弾性表面波の位相と、高周波バースト信号の位相を一致させることにより、周波数f=N/Tc(但し、Nは整数)の時に限らずに弾性表面波を追加励振することができる。   That is, when a high-frequency burst signal having a signal width Tw shorter than the circulation period Tc is repeatedly input, the phase of the surface acoustic wave passing through the interdigital electrode 32 and the phase of the high-frequency burst signal are made to coincide with each other. The surface acoustic wave can be additionally excited without being limited to N / Tc (where N is an integer).

上述したように本実施形態によれば、高周波バースト信号を、弾性表面波SAWが1周する周回周期よりも長い時間にわたって断続的にすだれ状電極32に印加し、弾性表面波SAWが1周した後に印加される高周波バースト信号により、弾性表面波SAWの振幅を増大させる構成としても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができた。   As described above, according to the present embodiment, the high-frequency burst signal is intermittently applied to the interdigital electrode 32 for a time longer than the circulation period in which the surface acoustic wave SAW makes one round, and the surface acoustic wave SAW makes one round. Even in the configuration in which the amplitude of the surface acoustic wave SAW is increased by a high-frequency burst signal applied later, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

一方、弾性表面波SAWの振幅を増大させる際に、印加される高周波バースト信号の位相と、受信される弾性表面波により励起される周回受信信号の位相とを一致させることにより、第1の実施形態とは異なり、高周波バースト信号の各パルスの周期を周回周期の整数分の1にする場合に限らず、効率良く弾性表面波の振幅を増大させることができる。   On the other hand, when the amplitude of the surface acoustic wave SAW is increased, the phase of the applied high-frequency burst signal and the phase of the circular received signal excited by the received surface acoustic wave are made to coincide with each other. Unlike the embodiment, the amplitude of the surface acoustic wave can be increased efficiently without being limited to the case where the cycle of each pulse of the high frequency burst signal is set to 1 / integer of the circulation cycle.

なお、本実施形態では、高周波バースト信号の繰返し周期を周回周期Tcに合わせた場合を説明したが、これに限らず、高周波バースト信号の繰返し周期を、周回周期Tcから高周波バースト信号の各パルス周期の整数倍だけ増減するように変形してもよい。つまり、すだれ状電極を通過する弾性表面波の位相と印加する高周波バースト信号の位相差をTc±N(1/f)にすれば強度を増すことができる。このように変形しても、高周波バースト信号の位相と弾性表面波の位相とが一致するので、弾性表面波を追加励振することができる。   In the present embodiment, the case where the repetition cycle of the high-frequency burst signal is matched with the circulation cycle Tc has been described. However, the present invention is not limited to this, and the repetition cycle of the high-frequency burst signal is changed from the circulation cycle Tc to each pulse cycle of the high-frequency burst signal. You may deform | transform so that it may increase / decrease by the integral multiple of. That is, the intensity can be increased by setting the phase difference between the surface acoustic wave passing through the interdigital electrode and the phase difference between the applied high frequency burst signal to Tc ± N (1 / f). Even if it deform | transforms in this way, since the phase of a high frequency burst signal and the phase of a surface acoustic wave correspond, the surface acoustic wave can be additionally excited.

(第3の実施形態)
図9は本発明の第3の実施形態に係る電磁波送受信システムにおける球状弾性表面波素子の外観を示す模式図であり、図10は同電磁波送受信システムの構成を示す模式図であって、図1と同種の部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a schematic diagram showing an external appearance of a spherical surface acoustic wave element in an electromagnetic wave transmission / reception system according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of the electromagnetic wave transmission / reception system. The same reference numerals are given to the same types of parts, and detailed description thereof will be omitted, and different parts will be mainly described here. In the following embodiments, the same description is omitted.

すなわち、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、切換部50と球状弾性表面波素子30との間を一対のアンテナ81,82を介して無線通信により接続した構成となっている。   That is, the present embodiment is a modification of the first embodiment, and has a configuration in which the switching unit 50 and the spherical surface acoustic wave element 30 are connected by wireless communication via a pair of antennas 81 and 82. Yes.

なお、ここでは、球状部材31は、直径10mmの水晶基材を用いている。すだれ状電極32は、この水晶基材のZ軸シリンダ上に形成されており、直径0.1mm、長さ20cmの2本の金線が両極に接続されている。2本の金線のうち、1本は送受信用のアンテナ82として機能し、残りの1本は接地されている。   Here, the spherical member 31 uses a quartz base material having a diameter of 10 mm. The interdigital electrode 32 is formed on a Z-axis cylinder of this quartz base material, and two gold wires having a diameter of 0.1 mm and a length of 20 cm are connected to both electrodes. Of the two gold wires, one functions as an antenna 82 for transmission and reception, and the remaining one is grounded.

一方、切換部50は、同様に、直径0.1mmで長さ20cmの金線からなる送受信用のアンテナ81に接続されている。ここで、各アンテナ81,82は、互いに20cm離して配置されている。
次に、以上のように構成された球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムの動作について説明する。
この電磁波送受信システムは、前述した駆動測定方法において、図10に示すように、高周波信号発生部40が発生した高周波バースト信号をアンテナ81が電磁波として送信する。高周波バースト信号は、例えば信号幅Twが3μ秒であり、周波数が45MHzのものである。アンテナ82は、この電磁波を受信して得られた高周波バースト信号をすだれ状電極32に印加する。ここで、弾性表面波は、前述同様に振幅が増大されながら球状部材31を周回する。
On the other hand, the switching unit 50 is similarly connected to a transmission / reception antenna 81 made of a gold wire having a diameter of 0.1 mm and a length of 20 cm. Here, the antennas 81 and 82 are arranged 20 cm apart from each other.
Next, the operation of the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element configured as described above will be described.
In this electromagnetic wave transmission / reception system, the antenna 81 transmits the high frequency burst signal generated by the high frequency signal generation unit 40 as an electromagnetic wave in the drive measurement method described above, as shown in FIG. The high frequency burst signal has, for example, a signal width Tw of 3 μsec and a frequency of 45 MHz. The antenna 82 applies a high-frequency burst signal obtained by receiving this electromagnetic wave to the interdigital electrode 32. Here, the surface acoustic wave circulates around the spherical member 31 while increasing the amplitude as described above.

しかる後、すだれ状電極32から出力された周回受信信号をアンテナ82が電磁波として送信する。アンテナ81は、この電磁波を受信して得られた周回受信信号を切換部50に送出する。   Thereafter, the antenna 82 transmits the round reception signal output from the interdigital electrode 32 as an electromagnetic wave. The antenna 81 sends a circular reception signal obtained by receiving this electromagnetic wave to the switching unit 50.

以下、前述同様に、周回受信信号は、アンプ60を介して計測部70により計測され、弾性表面波SAWの伝搬速度が検出される。   Hereinafter, as described above, the circulating reception signal is measured by the measurement unit 70 via the amplifier 60, and the propagation velocity of the surface acoustic wave SAW is detected.

このような電磁波送受信システムにおいて、アンテナ81が高周波バースト信号を送信してから周回受信信号を受信するまでの遅延時間が10μ秒であり、切換部50が1μ秒で切換可能であることから、十分な時間的余裕を切換動作を行うことができた。また、遅延時間が弾性表面波SAWの周回周期Tcに等しかったので、周回受信信号も理論的に予想されたひし形をしていた。   In such an electromagnetic wave transmission / reception system, the delay time from when the antenna 81 transmits a high-frequency burst signal until it receives a round reception signal is 10 μs, and the switching unit 50 can be switched in 1 μs. The switching operation can be performed with a sufficient time margin. In addition, since the delay time was equal to the circulation period Tc of the surface acoustic wave SAW, the circulation reception signal also had a rhombus that was theoretically expected.

さらに、送信する高周波バースト信号の信号幅Twを10μ秒づつ延長した場合の周回受信信号の強度を測定した所、前述した図6と同様の結果が得られた。すなわち、高周波バースト信号の信号幅Twを延長すると、前述同様に弾性表面波SAWが増幅されることから、球状弾性表面波素子30から受信される周回受信信号の強度が大きくなる旨の結果を得た。これに伴い、20cmの約4倍まで両アンテナ81,82間を離しても信号を送受信することができた。逆に、両アンテナ81,82間の距離を一定とした場合に、高周波バースト信号の出力を10分の1にして送信しても、前述同様に弾性表面波SAWが増幅されることから、十分な強度の周回受信信号を受信することができた。   Further, when the signal strength Tw of the high frequency burst signal to be transmitted was extended by 10 μsec and the strength of the round received signal was measured, the same result as in FIG. 6 was obtained. That is, when the signal width Tw of the high-frequency burst signal is extended, the surface acoustic wave SAW is amplified in the same manner as described above, so that the result of increasing the intensity of the circular received signal received from the spherical surface acoustic wave element 30 is obtained. It was. As a result, signals could be transmitted and received even when the antennas 81 and 82 were separated from each other up to about 4 times 20 cm. On the contrary, when the distance between the antennas 81 and 82 is constant, even if the output of the high frequency burst signal is reduced to 1/10, the surface acoustic wave SAW is amplified in the same manner as described above. It was possible to receive a round received signal with a sufficient strength.

上述したように本実施形態によれば、切換部50と球状弾性表面波素子30との間を一対のアンテナ81,82を介して無線通信により接続した構成なので、第1の実施形態と同様の効果を得ることに加え、電磁波を用いて非接触で球状弾性表面波素子30を駆動することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the switching unit 50 and the spherical surface acoustic wave element 30 are connected by wireless communication via the pair of antennas 81 and 82, the same as in the first embodiment. In addition to obtaining the effect, the spherical surface acoustic wave element 30 can be driven in a non-contact manner using electromagnetic waves.

これに加え、球状弾性表面波素子30に電磁波送受信用のアンテナを形成して駆動し、素子30に加速度が加えられた場合でも、断線により不具合を生じることがない。さらに、長い伝搬距離を得るために反射器を設ける必要がなく、すだれ状電極32から互いに反対方向に励起される弾性表面波は吸収体を形成しなくとも互いが雑音化することが無い。よって、小型化と伝搬状態の高精度な測定とが必要で、特に低コストに製造する必要がある無線無給電によるRF−IDタグを実現するために非常な有効性があることが分かった。   In addition to this, even when an electromagnetic wave transmitting / receiving antenna is formed on the spherical surface acoustic wave element 30 and driven, and acceleration is applied to the element 30, there is no problem due to disconnection. Further, it is not necessary to provide a reflector in order to obtain a long propagation distance, and the surface acoustic waves excited in the opposite directions from the interdigital electrodes 32 do not generate noise even if no absorber is formed. Therefore, it has been found that the present invention is extremely effective for realizing an RF-ID tag by wireless non-feeding that requires miniaturization and high-accuracy measurement of a propagation state, and that needs to be manufactured particularly at low cost.

補足すると、従来の球状弾性表面波素子を使用する場合、球形状をもつ球状部材を基板上に固定するには、ボールバンプと呼ばれる方法によって、基板に結線することが可能である。しかし、ボールバンプ法は、強度的に弱くなり断線などの不具合を生じる可能性があり、また、多数の球状弾性表面波素子を実装するには多くの工数を要する。特に、長い距離を離して測定したり、真空装置やガラスを隔てた位置に設置するときに、配線を困難にする。しかしながら、本実施形態の無線通信を用いた構成によれば、断線の心配や配線が困難であるといったボールバンプ法の不具合を解消することができる。   Supplementally, when a conventional spherical surface acoustic wave element is used, a spherical member having a spherical shape can be connected to the substrate by a method called a ball bump. However, the ball bump method is weak in strength and may cause problems such as disconnection, and a large number of man-hours are required to mount a large number of spherical surface acoustic wave elements. In particular, wiring is difficult when measurement is performed over a long distance or when the vacuum apparatus or the glass is installed at a position separated from each other. However, according to the configuration using the wireless communication of the present embodiment, it is possible to solve the problems of the ball bump method such as the fear of disconnection and the difficulty of wiring.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について、前述した図10を参照しながら説明する。すなわち、第4の実施形態は、第3の実施形態に第2の実施形態を適用した例であり、高周波信号発生部40による高周波バースト信号の印加を、「連続的に印加する」に代えて、「断続的に印加する」ように変更したものである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 described above. That is, the fourth embodiment is an example in which the second embodiment is applied to the third embodiment, and the application of the high-frequency burst signal by the high-frequency signal generation unit 40 is replaced with “continuous application”. , “Applied intermittently”.

具体的には、高周波信号発生部40は、各パルス幅を合計した信号幅Twの高周波バースト信号を両アンテナ81,82を介してすだれ状電極32に印加する際に、図7に示したように、弾性表面波SAWが1周する周回周期Tcよりも長い時間Tにわたって断続的に印加するものとなっている。   Specifically, when the high frequency signal generating unit 40 applies a high frequency burst signal having a signal width Tw obtained by adding the pulse widths to the interdigital electrodes 32 via both antennas 81 and 82, as shown in FIG. In addition, the surface acoustic wave SAW is intermittently applied over a time T longer than the circulation period Tc in which the surface acoustic wave SAW makes one round.

次に、以上のように構成された球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムの動作について説明する。   Next, the operation of the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element configured as described above will be described.

図7中、高周波バースト信号は、4μ秒の信号幅Twを有し、10μ秒の繰返し周期毎に15回連続させた信号とした。この結果、150μ秒の連続波の高周波バースト信号を送った場合の周回受信信号と略同じ強度の周回受信信号を得ることができた。これは、すだれ状電極31を通過する弾性表面波の位相と、送信される高周波バースト信号の位相とが一致しているため、弾性表面波の強度が周回毎に追加励振されたためである。   In FIG. 7, the high-frequency burst signal has a signal width Tw of 4 μs and is a signal that is continued 15 times for each 10 μs repetition period. As a result, it was possible to obtain a round received signal having substantially the same strength as the round received signal when a 150 μsec continuous wave high frequency burst signal was sent. This is because the surface acoustic wave passing through the interdigital electrode 31 and the phase of the transmitted high-frequency burst signal coincide with each other, so that the intensity of the surface acoustic wave is additionally excited every round.

次に、高周波バースト信号の周波数fを45MHzから45.05MHzに変更した場合の周回受信信号を観測した。その結果、45MHzの高周波バースト信号を用いた時と同じ周回受信信号を得ることができた。   Next, the circulation reception signal when the frequency f of the high frequency burst signal was changed from 45 MHz to 45.05 MHz was observed. As a result, it was possible to obtain the same round received signal as when a 45 MHz high frequency burst signal was used.

この結果は、図11(a)〜(b)に示すような連続波で45.05MHzの高周波バースト信号を送信して周回受信信号を減衰させた場合とは、大きく異なる。すなわち、この結果は、断続的な高周波バースト信号が時間的に限られた波であることから、弾性表面波の周回周期Tcの整数分の1の周期の信号のみが増幅されるという制約が無いことによる。   This result is significantly different from the case where a 45.05 MHz high-frequency burst signal is transmitted as a continuous wave as shown in FIGS. In other words, the result is that the intermittent high-frequency burst signal is a time-limited wave, so that there is no restriction that only a signal having a period of 1 / integer of the circulation period Tc of the surface acoustic wave is amplified. It depends.

この制約が無い特性は、電波法などで周波数が制限される場合に有用である。例えば温度が変わる場合、弾性表面波の周回周期Tcは、約25ppm/℃の比率で変化する。このため、例えば温度が45℃上昇する場合、高周波バースト信号の周波数fをf=45.05MHzに変更する必要がある反面、電波法により変更できない状況にあるとする。   The characteristic without this restriction is useful when the frequency is limited by a radio wave method or the like. For example, when the temperature changes, the circulation period Tc of the surface acoustic wave changes at a rate of about 25 ppm / ° C. For this reason, for example, when the temperature rises by 45 ° C., the frequency f of the high-frequency burst signal needs to be changed to f = 45.05 MHz, but it cannot be changed by the Radio Law.

このような状況でも電磁波送受信システムは、断続的に高周波バースト信号を送信する場合に、周波数f=45MHzのままでよく、替わりに、高周波バースト信号の繰返し周期を11.25n秒だけ延長することで対応することができる。このような繰返し周期の延長又は変更は、周回する弾性表面波と印加する高周波バースト信号とのすだれ状電極32における位相が一致すれば弾性表面波を追加励振できることからも、有用である。   Even in such a situation, the electromagnetic wave transmission / reception system may keep the frequency f = 45 MHz when intermittently transmitting a high-frequency burst signal. Instead, it extends the repetition period of the high-frequency burst signal by 11.25 nsec. Can respond. Such extension or change of the repetition period is also useful because the surface acoustic wave can be additionally excited if the phase of the circulating surface acoustic wave matches the phase of the applied high frequency burst signal at the interdigital electrode 32.

上述したように本実施形態によれば、第3の実施形態の電磁波送受信システムに対し、第2の実施形態の断続的な高周波バースト信号を適用したので、第2及び第3の実施形態の作用効果を同時に得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the intermittent high-frequency burst signal of the second embodiment is applied to the electromagnetic wave transmission / reception system of the third embodiment, the operation of the second and third embodiments. The effect can be obtained at the same time.

(第5の実施形態)
図12は本発明の第5の実施形態に係る電磁波送受信システムにおける球状弾性表面波素子の構成を示す模式図である。本実施形態は、第3又は第4の実施形態の具体例であり、球状弾性表面波素子30がガスセンサとして構成されている。
(Fifth embodiment)
FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of a spherical surface acoustic wave element in an electromagnetic wave transmitting / receiving system according to the fifth embodiment of the present invention. This embodiment is a specific example of the third or fourth embodiment, and the spherical surface acoustic wave element 30 is configured as a gas sensor.

すなわち、球状弾性表面波素子としてのガスセンサ30Aは、球殻形状の空洞33が形成された球状部材31Aを有し、この空洞33に連通された配管34Aを備えている。ここで、空洞33の内壁33aには、すだれ状電極32が形成されている。すだれ状電極32の一端は、金線からなるアンテナ82に接続され、他端は金線を介してアース(図示せず)に接続されている。   That is, the gas sensor 30 </ b> A as a spherical surface acoustic wave element includes a spherical member 31 </ b> A in which a spherical shell-shaped cavity 33 is formed, and includes a pipe 34 </ b> A communicating with the cavity 33. Here, the interdigital electrode 32 is formed on the inner wall 33 a of the cavity 33. One end of the interdigital electrode 32 is connected to an antenna 82 made of a gold wire, and the other end is connected to a ground (not shown) via the gold wire.

球状部材31Aは、水晶材料からなり、直径10mmの球形の空洞33によってなる円環領域にすだれ状電極32がZ軸シリンダーに沿って形成されている。配管34Aは、例えば内径5mmのガラス管である。   The spherical member 31A is made of a quartz material, and interdigital electrodes 32 are formed along the Z-axis cylinder in an annular region formed by a spherical cavity 33 having a diameter of 10 mm. The pipe 34A is a glass tube having an inner diameter of 5 mm, for example.

以上のような構成としても、第3又は第4の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、球状弾性表面波素子をガスセンサ30Aとして用いたので、ガスの導入導出に応じた弾性表面波の伝搬速度の変化により、ガスの導入導出状況を検知することができる。   Even with the configuration as described above, the same effects as those of the third or fourth embodiment can be obtained. In addition, since the spherical surface acoustic wave element is used as the gas sensor 30A, it is possible to detect the introduction / derivation state of the gas based on the change in the propagation speed of the surface acoustic wave according to the introduction / derivation of the gas.

さらに、第3又は第4の実施形態と同様にアンテナ82を用いて電磁波を送受信する構成であることから、すだれ状電極32から配管34Aを貫通して駆動用の配線を作る必要が無いので、故障も少なく、また交換も容易なシステムを実現することができる。   Furthermore, since it is the structure which transmits / receives electromagnetic waves using the antenna 82 similarly to the 3rd or 4th embodiment, since it is not necessary to make the wiring for driving by penetrating the piping 34A from the interdigital electrode 32, It is possible to realize a system with few failures and easy replacement.

なお、本実施形態の変形例として、前後の配管34Aをステンレス配管等の導電性配管とした場合、配管34A自体をアンテナとして使用しても良い。さらに、配管34Aがガラス配管の場合でも、配管34A内部に銅パターンを形成してその銅パターンにすだれ状電極32を接続する構成により、球状弾性表面波素子を駆動することができる。   As a modification of the present embodiment, when the front and rear pipes 34A are conductive pipes such as stainless steel pipes, the pipes 34A themselves may be used as antennas. Furthermore, even when the pipe 34A is a glass pipe, the spherical surface acoustic wave element can be driven by a configuration in which a copper pattern is formed inside the pipe 34A and the interdigital electrode 32 is connected to the copper pattern.

また、第3〜第5の実施形態では電界による送受信を行ったが、これに限らず、磁界結合を用いて送受信を行うように変形してもよい。磁界結合を用いた送受信の具体的な原理や具体的な回路構成は公知であるからその説明を省略する。   In the third to fifth embodiments, transmission / reception using an electric field is performed. However, the present invention is not limited thereto, and the transmission / reception may be performed using magnetic field coupling. Since the specific principle and specific circuit configuration of transmission / reception using magnetic field coupling are known, the description thereof will be omitted.

また、第3〜第5の実施形態では、図10及び図12において、アンテナ82が球状弾性表面波素子30,30Aの表面から離れて構成されているが、これに限らず、アンテナ82を球状部材31,31Aの表面にパターニングによって形成してもよく、あるいはアンテナ82を球状部材31,31Aの内部に形成しても良い。   In the third to fifth embodiments, in FIG. 10 and FIG. 12, the antenna 82 is configured to be separated from the surface of the spherical surface acoustic wave elements 30 and 30A. The surface of the members 31 and 31A may be formed by patterning, or the antenna 82 may be formed inside the spherical members 31 and 31A.

(第6の実施形態)
図13は本発明の第6の実施形態に係る電磁波送受信システムにおける球状弾性表面波素子の構成を示す模式図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a spherical surface acoustic wave element in an electromagnetic wave transmitting / receiving system according to the sixth embodiment of the present invention.

本実施形態は、第3〜第5の実施形態の変形例であり、球状弾性表面波素子の共振周波数(f=N/Tc)や弾性表面波の周回周期Tc以外の情報を積極的に球状弾性表面波素子30から計測部70に送信するためのものである。   This embodiment is a modification of the third to fifth embodiments, and information other than the resonant frequency (f = N / Tc) of the spherical surface acoustic wave element and the circumferential period Tc of the surface acoustic wave is positively spherical. This is for transmitting from the surface acoustic wave element 30 to the measuring unit 70.

具体的には、球状弾性表面波素子30は、球状部材31上の弾性表面波SAWの周回経路に形成され、周回経路と垂直方向(=弾性表面波波面平行)に沿い、電気的に結合された複数の細線パターンからなる反射器36を備えている。   Specifically, the spherical surface acoustic wave element 30 is formed in the circulation path of the surface acoustic wave SAW on the spherical member 31, and is electrically coupled along the rotation path in the vertical direction (= parallel to the surface acoustic wave front). In addition, a reflector 36 composed of a plurality of fine line patterns is provided.

ここで、反射器36は、球状部材31の表面に形成された複数の細線パターンの集合体であり、周回経路上を伝搬する弾性表面波SAWのうち、特定の周波数成分の弾性表面波を反射する機能をもっている。例えば、すだれ状電極32の各電極要素の数が少ない場合、すだれ状電極32が発生する弾性表面波は、広帯域の周波数成分を持つ。ここで、周回経路上に梯子形の狭帯域の反射器36を設けた場合、弾性表面波の反射された周波数成分は周回によって増幅されることが無いので、出力される周回受信信号はその周波数成分で極小となる。従って、減衰させる特定の周波数成分に関連させて特定の情報を伝達可能である。また、反射器36の周回経路上の位置を変えることにより、反射される成分の出力される時間が、反射されない成分の出力される時間とは変わる。このため、反射される成分の出力される時間を情報として伝達できる。   Here, the reflector 36 is an aggregate of a plurality of fine line patterns formed on the surface of the spherical member 31, and reflects the surface acoustic wave having a specific frequency component among the surface acoustic waves SAW propagating on the circulation path. It has a function to do. For example, when the number of each electrode element of the interdigital electrode 32 is small, the surface acoustic wave generated by the interdigital electrode 32 has a broadband frequency component. Here, when the ladder-shaped narrow band reflector 36 is provided on the circulation path, the reflected frequency component of the surface acoustic wave is not amplified by the circulation. Minimal with ingredients. Therefore, specific information can be transmitted in relation to the specific frequency component to be attenuated. In addition, by changing the position of the reflector 36 on the circuit path, the time during which the reflected component is output changes from the time during which the non-reflected component is output. For this reason, the time when the reflected component is output can be transmitted as information.

特定の情報としては、例えば互いに異なる周波数特性をもつ複数対のすだれ状電極32を素子上に設けた場合の周回経路(すだれ状電極32)の識別情報や、互いに異なる周波数特性をもつ複数の球状弾性表面波素子を用いる場合の球状弾性表面波素子30(又はすだれ状電極32)の識別情報などがある。   Specific information includes, for example, identification information of the circulation path (interdigital electrode 32) when a plurality of pairs of interdigital electrodes 32 having different frequency characteristics are provided on the element, and a plurality of spherical shapes having different frequency characteristics. There is identification information of the spherical surface acoustic wave element 30 (or the interdigital electrode 32) in the case of using the surface acoustic wave element.

また、このような反射器36の周波数特性を設計する方法は、弾性表面波の伝播現象に対して、さらに伝搬経路に導電パターンでは無く、円環状表面を削ったり、エッチングすることによるグレーティング等の形成による機械的な影響、あるいは電極パターンの形成などの電気的な影響を与えて特定の周波数成分を減衰させる旨の種々の手法が知られており、任意の手法を適用可能である。   In addition, the method of designing the frequency characteristics of the reflector 36 is not limited to the propagation phenomenon of surface acoustic waves. Various techniques for attenuating a specific frequency component by giving a mechanical influence due to formation or an electrical influence such as formation of an electrode pattern are known, and any technique can be applied.

以上のような構成によれば、第3〜第5の実施形態の作用効果に加え、球状弾性表面波素子の共振周波数や弾性表面波の周回周期Tc以外の情報を積極的に球状弾性表面波素子30から計測部70に送信することができる。   According to the configuration as described above, in addition to the operational effects of the third to fifth embodiments, information other than the resonant frequency of the spherical surface acoustic wave element and the circumferential period Tc of the surface acoustic wave is positively transmitted to the spherical surface acoustic wave. It can be transmitted from the element 30 to the measuring unit 70.

(第7の実施形態)
図14は本発明の第7の実施形態に係る電磁波送受信システムにおける球状弾性表面波素子の外観を示す模式図であり、図15は同球状弾性表面波素子の構成を示す模式図である。
(Seventh embodiment)
FIG. 14 is a schematic diagram showing an external appearance of a spherical surface acoustic wave element in an electromagnetic wave transmission / reception system according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a schematic diagram showing a configuration of the spherical surface acoustic wave element.

本実施形態は、第6の実施形態の変形例であり、図13の反射器36に代えて、周波数特性を電気的に切換え可能な反射器37と、この反射器37の周波数特性を切換えるための切換スイッチ90とを備えている。   This embodiment is a modification of the sixth embodiment, and instead of the reflector 36 of FIG. 13, a reflector 37 capable of electrically switching frequency characteristics and a frequency characteristic of the reflector 37 are switched. The changeover switch 90 is provided.

ここで、反射器37は、前述した反射器36と同様に周回経路と垂直方向に沿って形成された複数の細線パターンの集合体であるが、反射器36とは異なり、各々の細線パターンのうち、約半分が切換スイッチ90に接続され、残りの半分がアースに接続されている。   Here, the reflector 37 is an aggregate of a plurality of fine line patterns formed along the direction perpendicular to the circulation path, similar to the reflector 36 described above, but unlike the reflector 36, About half of them are connected to the changeover switch 90 and the other half are connected to the ground.

切換スイッチ90は、スイッチ部91、回路変更部92及び放射アンテナ93を備えている。   The changeover switch 90 includes a switch unit 91, a circuit changing unit 92, and a radiation antenna 93.

スイッチ部91は、回路変更部92に制御され、反射器37の細線パターンと、放射アンテナ93との間を電気的に接続又は絶縁する切換機能をもっている。   The switch unit 91 is controlled by the circuit changing unit 92 and has a switching function for electrically connecting or insulating between the thin line pattern of the reflector 37 and the radiation antenna 93.

回路変更部92は、予め設定された内容により、スイッチ部91による接続又は絶縁を制御する機能をもっている。   The circuit changing unit 92 has a function of controlling connection or insulation by the switch unit 91 according to preset contents.

放射アンテナ93は、反射器37の細線パターンからスイッチ部91を介して受ける電気信号を電磁波として放射する機能をもっている。   The radiating antenna 93 has a function of radiating an electric signal received from the thin line pattern of the reflector 37 through the switch unit 91 as an electromagnetic wave.

以上のような構成によれば、切換スイッチ90が反射器37の細線パターンと、放射アンテナ93との間を電気的に接続することにより、反射器37から受ける電気信号を放射アンテナ93が電磁波として放射し、反射器37の周波数特性に応じた周波数成分が弾性表面波から減衰される。   According to the above configuration, when the changeover switch 90 electrically connects the thin line pattern of the reflector 37 and the radiation antenna 93, the electrical signal received from the reflector 37 is received as an electromagnetic wave by the radiation antenna 93. The frequency component corresponding to the frequency characteristics of the reflector 37 is attenuated from the surface acoustic wave.

一方、切換スイッチ90が反射器37の細線パターンと、放射アンテナ93との間を電気的に絶縁することにより、反射器37が機能せず、反射器37に応じた周波数成分が弾性表面波から減衰されない。   On the other hand, the selector switch 90 electrically insulates between the thin line pattern of the reflector 37 and the radiation antenna 93, so that the reflector 37 does not function, and the frequency component corresponding to the reflector 37 is generated from the surface acoustic wave. Not attenuated.

例えば切換スイッチ90が反射器37と放射アンテナ93との間を絶縁した場合、45MHzの高周波バースト信号を印加したときの周回受信信号を観測した所、十分な強度の周回受信信号を得られた。一方、切換スイッチ90が反射器37と放射アンテナ93との間を接続すると、細線パターンが45MHzの反射器37として機能し、非常に弱い強度で且つ不均一な時間間隔の信号が観測された。この信号は、反射器37がすだれ状電極32に対して球状部材31の反対面からずれている為に反射されることで周回周期Tcとは異なる時間タイミングで電磁波が放射されることにより観測されたものと考えられる。   For example, when the changeover switch 90 insulates between the reflector 37 and the radiating antenna 93, the circulating reception signal with sufficient intensity was obtained when the circulating reception signal was observed when a high frequency burst signal of 45 MHz was applied. On the other hand, when the changeover switch 90 connects between the reflector 37 and the radiation antenna 93, the fine line pattern functions as the reflector 37 of 45 MHz, and a signal with very weak intensity and nonuniform time interval was observed. This signal is observed when the reflector 37 is reflected from the opposite surface of the spherical member 31 with respect to the interdigital electrode 32 and is thus emitted as an electromagnetic wave is emitted at a time timing different from the circulation period Tc. It is thought that.

上述したように本実施形態によれば、第6の実施形態の作用効果に加え、特定の周波数成分の減衰又は維持を切換えることができるので、周波数成分の有無に応じて特定情報の有無を切換えることができる。換言すると、切換スイッチ90が反射器37を接続又は絶縁することにより、周回受信信号に含まれる特定周波数の周波数成分を維持又は削減できるので、削減させる周波数成分に応じた情報を送信することができる。   As described above, according to the present embodiment, in addition to the operational effects of the sixth embodiment, the attenuation or maintenance of a specific frequency component can be switched, so the presence or absence of specific information is switched depending on the presence or absence of the frequency component. be able to. In other words, when the changeover switch 90 connects or insulates the reflector 37, the frequency component of the specific frequency included in the loop reception signal can be maintained or reduced, and thus information corresponding to the frequency component to be reduced can be transmitted. .

また、切換スイッチ90をIC回路で構成し、切換スイッチ90の駆動をレーザ光などの別のエネルギー媒体で制御する等、公知のスイッチ制御技術を適用して実現することができる。   Further, it can be realized by applying a known switch control technique such that the changeover switch 90 is constituted by an IC circuit and the changeover switch 90 is driven by another energy medium such as a laser beam.

また、切換スイッチ90が電子回路を有し、周回する弾性表面波SAWが反射器37により変換された高周波電気信号がその電子回路を駆動し、電子回路がその高周波電気信号を修飾して放射アンテナ93を介して放射するようにしてもよい。   The changeover switch 90 has an electronic circuit, and a high-frequency electric signal obtained by converting the circulating surface acoustic wave SAW by the reflector 37 drives the electronic circuit, and the electronic circuit modifies the high-frequency electric signal to radiate the antenna. You may make it radiate | emit via 93.

(第8の実施形態)
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。前述した第1〜第7の実施形態は単一の周回経路で単一の周波数の電磁波又は弾性表面波を励起する例であったが、第8の実施形態は複数の周回経路で複数の周波数の電磁波又は弾性表面波を励起する例を述べる。なお、複数の周回経路は、単一の素子上に形成される場合と、複数の素子上に形成される場合とがあるが、ここでは単一の素子上に形成される場合について述べる。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The first to seventh embodiments described above are examples in which electromagnetic waves or surface acoustic waves having a single frequency are excited by a single circulation path, but the eighth embodiment has a plurality of frequencies by a plurality of circulation paths. An example of exciting the electromagnetic wave or the surface acoustic wave will be described. The plurality of circulation paths may be formed on a single element or may be formed on a plurality of elements. Here, the case where the plurality of circulation paths are formed on a single element will be described.

図16(a)は本発明の第8の実施形態に係る球状弾性表面波素子の構成を示す模式図である。本実施形態は、第1〜第7の実施形態の変形例であり、互いに異なる周波数特性を有する2対のすだれ状電極32a,32bが球状部材31の表面に形成されている。   FIG. 16A is a schematic diagram showing a configuration of a spherical surface acoustic wave device according to the eighth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the first to seventh embodiments, and two pairs of interdigital electrodes 32 a and 32 b having different frequency characteristics are formed on the surface of the spherical member 31.

ここで、球状部材31は、例えばLiNbO結晶が使用されている。この球状部材31は、各すだれ状電極32a,32bに対応した周回経路r1,r2から外れた部分に支持部材38が取付けられ、この支持部材38により支持されている。 Here, the spherical member 31 is made of, for example, LiNbO 3 crystal. The spherical member 31 is supported by a support member 38 attached to a portion of the spherical member 31 that is out of the circulation paths r1 and r2 corresponding to the interdigital electrodes 32a and 32b.

例えば球状部材31の直径は25.4mmである。すだれ状電極32a,32bは、金とクロム膜によって形成されており、その電極周期が503μmであり、電極の重なり幅が3.1mmであって、電極の繰り返し数が20本である。LiNbOの結晶方向Zは図16(a)中に示しているように、周回経路r1の法線がZ軸である。LiNbOは、4種類の周回経路を有していることが非特許文献1によって分かっており、各周回経路の周回周期はそれぞれ異なる。例えば周回経路r1の伝搬速度Vは3740m/sであり、周回経路r2の伝搬速度Vは3658m/sである。各周回経路r1,r2の周回周期は、それぞれの伝搬速度Vで円周長を割った値に等しくなる。周波数は夫々6.94MHzと6.51MHzである。 For example, the diameter of the spherical member 31 is 25.4 mm. The interdigital electrodes 32a and 32b are formed of a gold and chrome film, the electrode period is 503 μm, the overlapping width of the electrodes is 3.1 mm, and the number of electrode repetitions is 20. In the crystal direction Z of LiNbO 3 , as shown in FIG. 16A, the normal line of the circulation path r 1 is the Z axis. It is known from Non-Patent Document 1 that LiNbO 3 has four types of circulation paths, and the circulation periods of the respective circulation paths are different. For example, the propagation speed V of the circulation path r1 is 3740 m / s, and the propagation speed V of the circulation path r2 is 3658 m / s. The circulation period of each of the circulation paths r1 and r2 is equal to a value obtained by dividing the circumference length by the respective propagation velocity V. The frequencies are 6.94 MHz and 6.51 MHz, respectively.

一方、高周波バースト信号としては、広帯域の高周波信号又は互いに異なる周波数成分を含む高周波信号が用いられる。   On the other hand, as the high frequency burst signal, a broadband high frequency signal or a high frequency signal including different frequency components is used.

計測部70は、周回受信信号の周波数特性を計測する機能と、計測した周波数特性に基づいて、高周波バースト信号と周回受信信号との間の同一周波数成分における位相差を得る機能と、この位相差に基づいて、弾性表面波の伝搬速度の差異を検出する機能とを有する。   The measurement unit 70 has a function of measuring the frequency characteristics of the round reception signal, a function of obtaining a phase difference in the same frequency component between the high frequency burst signal and the round reception signal based on the measured frequency characteristics, and this phase difference. And a function of detecting a difference in the propagation speed of the surface acoustic wave.

ここでの計測方法としては、例えば、高周波信号発生部40が、印加する高周波バースト信号の周波数又は周回毎に印加する信号間の位相差をシフトさせることによる、計測部70が、強度の変化に基づいて、弾性表面波の伝搬速度の差異を検出するようにしてもよい。強度の変化としては、電磁波の強度が最大のときを用い、この強度が最大のときの位相差に基づいて伝搬速度の差異を検出することが、測定精度の向上を図る観点から好ましい。   As a measurement method here, for example, the high-frequency signal generation unit 40 shifts the frequency of the high-frequency burst signal to be applied or the phase difference between the signals to be applied every round, so that the measurement unit 70 changes the intensity. Based on this, a difference in the propagation speed of the surface acoustic wave may be detected. From the viewpoint of improving measurement accuracy, it is preferable to use when the intensity of the electromagnetic wave is maximum as the change in intensity and detect the difference in propagation speed based on the phase difference when the intensity is maximum.

以上のような構成によれば、第1〜第7の実施形態の作用効果に加え、計測部70が2種類の周回受信信号を独立に受信し、その周波数特性に応じて各周回経路r1,r2を区別することができる。これは、素子毎に周波数特性が異なる場合でも同様である。   According to the configuration as described above, in addition to the operational effects of the first to seventh embodiments, the measurement unit 70 receives two types of circulation reception signals independently, and each circulation path r1, r2 can be distinguished. This is the same even when the frequency characteristics are different for each element.

また、繰返し印加される高周波バースト信号の信号間の位相のシフト量に応じた周回受信信号の強度の変化に基づき、弾性表面波の伝搬速度の差異を検出する場合、強度が最大のときに検出を行なうことにより、測定精度の向上を図ることができる。   In addition, when detecting the difference in the propagation speed of surface acoustic waves based on the change in the strength of the circulating signal received according to the amount of phase shift between the signals of the high-frequency burst signal applied repeatedly, it is detected when the strength is maximum. As a result, the measurement accuracy can be improved.

また、周波数特性に応じて各周回経路r1,r2を区別できるので、2種類の周回受信信号を用い、例えば片方の周波数の電磁波をスイッチ信号として用いる等、種々の用途を実現させることができる。   In addition, since each of the circular paths r1 and r2 can be distinguished according to the frequency characteristics, various uses such as using two types of circular reception signals, for example, using an electromagnetic wave of one frequency as a switch signal can be realized.

また、本実施形態は、2本の周回経路r1,r2を有するため、各測定結果からの測定結果の平均値を得ることができる。また、一方の周回経路r1に異物が付着した場合の突然の動作不良を他方の周回経路r2の測定結果と比較して検知し、使用者に警告することができる。   Moreover, since this embodiment has the two circulation paths r1 and r2, it is possible to obtain an average value of the measurement results from each measurement result. Further, it is possible to detect a sudden operation failure when a foreign object adheres to one of the circulation paths r1 compared with the measurement result of the other circulation path r2, and warn the user.

また、本実施形態は、2本の周回経路r1,r2を単一の球状弾性表面波素子30B上に形成した場合について説明したが、これに限らず、2つの球状弾性表面波素子上に各周回経路r1,r2を個別に形成しても、各周回受信信号の周波数特性に応じて各周回経路r1,r2(及び各球状弾性表面波素子)を区別して円滑に測定を行なうことができ、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   Moreover, although this embodiment demonstrated the case where two circular path | route r1, r2 was formed on the single spherical surface acoustic wave element 30B, not only this but each on two spherical surface acoustic wave elements Even if the circular paths r1 and r2 are individually formed, the respective circular paths r1 and r2 (and the respective spherical surface acoustic wave elements) can be distinguished and measured smoothly according to the frequency characteristics of the respective circular received signals. The same effect as this embodiment can be obtained.

さらに、図16(a)〜(b)を用いて第8の実施形態の変形例を説明する。次のように多チャンネルの球状弾性表面波素子を用いた通信システムを構築できた。   Furthermore, a modified example of the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. A communication system using a multi-channel spherical surface acoustic wave device was constructed as follows.

この変形例では、すだれ状電極32a,32bを同じ周波数特性を持つように設計する。具体的には、すだれ状電極32bの電極周期を500μmにすることで何れの励起する弾性表面波の周波数も6.94MHzとした。   In this modification, the interdigital electrodes 32a and 32b are designed to have the same frequency characteristics. Specifically, the frequency of the surface acoustic wave to be excited was set to 6.94 MHz by setting the electrode period of the interdigital electrode 32b to 500 μm.

この素子に対して、6.94MHzの4μ秒の時間幅を持つ高周波バースト信号を送信して、その出力を観測した。高周波バースト信号を打出し周期21.5μ秒で5回連続して送信し、その後、周回受信信号を受信する。その結果、図16(b)に示すように、5回の打出し直後に観測できる弾性表面波の周回に基づいた信号は、経過時間が短い間は分離できないが、448μ秒経過時点(約21周周回時間に相当)の波形を見ると、2つの波形m,nに分離されている。このうち、波形mは、周回経路r1を周回する弾性表面波に起因する波形であり、波形nは、周回経路r2を周回する弾性表面波に起因する波形である。各波形n,mは、互いに周回周期が異なるために、一定の周回時間の経過によって時間的に分離されたものである。   A high-frequency burst signal having a time width of 4.94 MHz for 4 μs was transmitted to this element, and its output was observed. A high-frequency burst signal is continuously transmitted five times at a launch period of 21.5 μs, and then a round reception signal is received. As a result, as shown in FIG. 16B, the signal based on the surface acoustic wave circulation that can be observed immediately after the five launches cannot be separated while the elapsed time is short. Looking at the waveform (corresponding to the round-trip time), it is separated into two waveforms m and n. Among these, the waveform m is a waveform caused by a surface acoustic wave that circulates around the circuit path r1, and the waveform n is a waveform caused by a surface acoustic wave that circulates around the circuit path r2. The waveforms n and m are separated in time by the passage of a fixed circulation time because the circulation periods are different from each other.

解析は、以上の測定を5回繰り返して発振される高周波バースト信号の信号間の位相差を0radから6.3radまで変えながら信号mの振幅を観測して行なった。この解析の結果、位相差1.5radで信号mの振幅が極大をもつことが分かった。同様に信号nは、位相差0.8radのときに振幅が極大を持つことが分かった。   The analysis was performed by observing the amplitude of the signal m while changing the phase difference between the signals of the high frequency burst signal oscillated by repeating the above measurement five times from 0 rad to 6.3 rad. As a result of this analysis, it was found that the amplitude of the signal m has a maximum at a phase difference of 1.5 rad. Similarly, the signal n has a maximum amplitude when the phase difference is 0.8 rad.

上述した測定の後に、周回経路r2のみに部分的に蝋を塗って同じ室温で同様の測定を行なった。この測定の結果、周回経路r1は先程と同様に位相差1.5radで駆動したときに信号の強度が最大になったが、周回経路r2の方は、振幅が最大となる位相差が0.95radに変化した。周回回路r2における位相差の変化から1周回当り6.94MHzの弾性表面波について、その0.15radだけ周回速度が遅くなったことを測定できる。具体的には、(1/6940000)×(0.15/6.283)/0.00002133=0.00017倍だけ周回速度が遅くなった旨を測定できた。   After the above-described measurement, the same measurement was performed at the same room temperature by partially waxing only the circulation path r2. As a result of this measurement, the signal strength is maximized when the circuit r1 is driven with a phase difference of 1.5 rad as in the previous case, but the circuit difference r of the circuit r2 has a maximum amplitude of 0. It changed to 95 rad. It can be measured from the change in the phase difference in the circuit r2 that the circuit speed is reduced by 0.15 rad for the surface acoustic wave of 6.94 MHz per circuit. Specifically, it was possible to measure that the circulation speed was slowed by (1/6940000) × (0.15 / 6.283) /0.00002133=0.00017 times.

なお、本願発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1の実施形態に係る球状弾性表面波素子の駆動測定装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the drive measurement apparatus of the spherical surface acoustic wave element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態における周回受信信号を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the circulation reception signal in the same embodiment. 同実施形態における周回受信信号の周波数分析結果を説明するための波形図である。It is a wave form chart for explaining the frequency analysis result of the circumference reception signal in the embodiment. 同実施形態における周回受信信号を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the circulation reception signal in the same embodiment. 同実施形態における周回受信信号を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the circulation reception signal in the same embodiment. 同実施形態における周回受信信号の強度を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the intensity | strength of the circulation reception signal in the same embodiment. 本発明の第2の実施形態における高周波バースト信号を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the high frequency burst signal in the 2nd Embodiment of this invention. 同実施形態における動作を説明するための模式図及び波形図である。It is the schematic diagram and waveform diagram for demonstrating the operation | movement in the embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る電磁波送受信システムにおける球状弾性表面波素子の外観を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the external appearance of the spherical surface acoustic wave element in the electromagnetic wave transmission / reception system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 同実施形態における電磁波送受信システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electromagnetic wave transmission / reception system in the embodiment. 本発明の第4の実施形態における動作を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the operation | movement in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る電磁波送受信システムにおける球状弾性表面波素子の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the spherical surface acoustic wave element in the electromagnetic wave transmission / reception system which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る電磁波送受信システムにおける球状弾性表面波素子の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the spherical surface acoustic wave element in the electromagnetic wave transmission / reception system which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態に係る電磁波送受信システムにおける球状弾性表面波素子の外観を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the external appearance of the spherical surface acoustic wave element in the electromagnetic wave transmission / reception system which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 同実施形態における球状弾性表面波素子の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the spherical surface acoustic wave element in the embodiment. 本発明の第8の実施形態に係る球状弾性表面波素子の構成及び波形を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure and waveform of the spherical surface acoustic wave element which concern on the 8th Embodiment of this invention. 従来の球状弾性表面波素子の駆動測定装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the drive measurement apparatus of the conventional spherical surface acoustic wave element. 従来の球状弾性表面波素子の使用方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the usage method of the conventional spherical surface acoustic wave element. 従来の弾性表面波素子の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional surface acoustic wave element.

符号の説明Explanation of symbols

30…球状弾性表面波素子、30A…ガスセンサ、31,31A…球状部材、32,32a,32b…すだれ状電極、33…空洞、33a…内壁、34A…配管、36,37…反射器、38…支持部材、40…高周波信号発生部、50…切換部、60…アンプ、70…計測部、81,82…アンテナ、90…切換スイッチ、91…スイッチ部、92…回路変更部、93…放射アンテナ、SAW…弾性表面波素子、Tc…周回周期、f…周波数、r1,r2…周回経路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Spherical surface acoustic wave element, 30A ... Gas sensor 31, 31A ... Spherical member, 32, 32a, 32b ... Interdigital electrode, 33 ... Cavity, 33a ... Inner wall, 34A ... Pipe, 36, 37 ... Reflector, 38 ... Support member, 40 ... high frequency signal generation unit, 50 ... switching unit, 60 ... amplifier, 70 ... measuring unit, 81, 82 ... antenna, 90 ... changeover switch, 91 ... switch unit, 92 ... circuit changing unit, 93 ... radiation antenna , SAW: surface acoustic wave element, Tc: circuit cycle, f: frequency, r1, r2: circuit path.

Claims (15)

弾性表面波を伝搬可能な曲面が連続した円環状の表面を有する3次元基体と、
高周波バースト信号の印加により、前記3次元基体の表面に弾性表面波を励起し前記表面に沿い前記弾性表面波を伝搬させると共に、当該伝搬した弾性表面波を受信して周回受信信号を励起し出力可能な電気音響変換手段とを備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法であって、
前記電気音響変換手段を駆動するための高周波バースト信号を発生する工程と、
前記発生した高周波バースト信号を、前記弾性表面波が1周する周回周期よりも長い時間にわたって連続的あるいは断続的に電気音響変換手段に印加する工程と、
前記弾性表面波が1周した後に印加される高周波バースト信号により、当該弾性表面波の振幅を増大させる工程と、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の駆動測定方法。
A three-dimensional substrate having an annular surface with a continuous curved surface capable of propagating surface acoustic waves;
By applying a high-frequency burst signal, a surface acoustic wave is excited on the surface of the three-dimensional substrate and the surface acoustic wave is propagated along the surface. A method for measuring the driving of a spherical surface acoustic wave device comprising a possible electroacoustic conversion means,
Generating a high frequency burst signal for driving the electroacoustic conversion means;
Applying the generated high-frequency burst signal to the electroacoustic conversion means continuously or intermittently over a period of time longer than the circulation period in which the surface acoustic wave makes one round;
A step of increasing the amplitude of the surface acoustic wave by a high frequency burst signal applied after the surface acoustic wave makes one round;
A drive measurement method for a spherical surface acoustic wave device, comprising:
請求項1に記載の球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、
前記弾性表面波の振幅を増大させる工程は、
前記電気音響変換手段に印加される高周波バースト信号の位相と、前記電気音響変換手段に励起される周回受信信号の位相とを一致させる工程、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の駆動測定方法。
In the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave device according to claim 1,
The step of increasing the amplitude of the surface acoustic wave includes:
The phase of the high frequency burst signal applied to the electroacoustic conversion means and the phase of the round reception signal excited by the electroacoustic conversion means;
A drive measuring method for a spherical surface acoustic wave device, comprising:
請求項1又は請求項2に記載の球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、
前記高周波バースト信号としては、広帯域の高周波信号又は互いに異なる周波数成分を含む高周波信号を用いており、
前記弾性表面波の振幅を増大させる工程の後に、前記電気音響変換手段から出力された周回受信信号の周波数特性を計測する工程と、
前記計測した周波数特性に基づいて、前記弾性表面波の伝搬速度を検出する工程と、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の駆動測定方法。
In the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave device according to claim 1 or 2,
As the high-frequency burst signal, a broadband high-frequency signal or a high-frequency signal containing different frequency components is used,
After the step of increasing the amplitude of the surface acoustic wave, measuring the frequency characteristics of the round reception signal output from the electroacoustic conversion means;
Detecting a propagation speed of the surface acoustic wave based on the measured frequency characteristics;
A drive measurement method for a spherical surface acoustic wave device, comprising:
請求項1又は請求項2に記載の球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、
複数回印加する高周波バースト信号の信号間の位相差をシフトさせる工程と、
前記位相差に応じて周回受信信号の強度の変化を得る工程と、
得られた強度の変化に基づいて、前記弾性表面波の伝搬速度を検出する工程と、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の駆動測定方法。
In the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave device according to claim 1 or 2,
Shifting the phase difference between the signals of the high frequency burst signal applied multiple times;
Obtaining a change in the strength of the round received signal in accordance with the phase difference;
Detecting the propagation speed of the surface acoustic wave based on the obtained intensity change;
A drive measuring method for a spherical surface acoustic wave device, comprising:
弾性表面波を伝搬可能な曲面が連続した円環状の表面を有する3次元基体と、
高周波バースト信号の印加により、前記3次元基体の表面に弾性表面波を励起し前記表面に沿い前記弾性表面波を伝搬させると共に、当該伝搬した弾性表面波を受信して周回受信信号を励起し出力可能な電気音響変換手段とを備えた球状弾性表面波素子の駆動測定方法であって、
前記電気音響変換手段を駆動するための高周波バースト信号を発生する工程と、
前記発生した高周波バースト信号を電磁波として送信する工程と、
前記電磁波を受信して得られた高周波バースト信号を前記電気音響変換手段に印加し、前記円環状の表面を多重周回する弾性表面波を励起する工程と、
前記多重周回する弾性表面波を前記電気音響変換素子により、電気的な周回受信信号に変換し、この周回受信信号を電磁波として放射する工程と、
前記放射された電磁波を受信し、得られた周回受信信号を計測する工程と、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の駆動測定方法。
A three-dimensional substrate having an annular surface with a continuous curved surface capable of propagating surface acoustic waves;
By applying a high-frequency burst signal, a surface acoustic wave is excited on the surface of the three-dimensional substrate and the surface acoustic wave is propagated along the surface. A method for measuring the driving of a spherical surface acoustic wave device comprising a possible electroacoustic conversion means,
Generating a high frequency burst signal for driving the electroacoustic conversion means;
Transmitting the generated high-frequency burst signal as an electromagnetic wave;
Applying a high frequency burst signal obtained by receiving the electromagnetic wave to the electroacoustic transducer, and exciting a surface acoustic wave that circulates around the annular surface;
The step of converting the surface acoustic wave that circulates multiple times into an electrical circular reception signal by the electroacoustic transducer, and radiating the circular reception signal as an electromagnetic wave;
Receiving the radiated electromagnetic wave, and measuring the obtained round received signal;
A drive measurement method for a spherical surface acoustic wave device, comprising:
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、
前記高周波バースト信号を発生する工程と、当該発生した高周波バースト信号を電気音響変換手段に印加する工程との間には、前記発生した高周波バースト信号を電磁波として送信し、この電磁波を受信して高周波バースト信号を得る工程とを備えており、
前記弾性表面波の振幅を増大させる工程の後には、前記電気音響変換手段から出力された周回受信信号を電磁波として送信し、この電磁波を受信して周回受信信号を得る工程とを備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の駆動測定方法。
In the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave element according to any one of claims 1 to 4,
Between the step of generating the high-frequency burst signal and the step of applying the generated high-frequency burst signal to the electroacoustic conversion means, the generated high-frequency burst signal is transmitted as an electromagnetic wave, and the electromagnetic wave is received to receive the high-frequency signal. A step of obtaining a burst signal,
After the step of increasing the amplitude of the surface acoustic wave, a step of transmitting the round reception signal output from the electroacoustic conversion means as an electromagnetic wave, and receiving the electromagnetic wave to obtain a round reception signal is provided. A drive measurement method for a spherical surface acoustic wave device, which is characterized.
請求項6に記載の球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、
前記球状弾性表面波素子は、前記電気音響変換手段に接続され、前記電磁波を送受信するための送受信アンテナを備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の駆動測定方法。
In the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave device according to claim 6,
The spherical surface acoustic wave element is connected to the electroacoustic transducer and includes a transmission / reception antenna for transmitting / receiving the electromagnetic wave.
請求項6に記載の球状弾性表面波素子の駆動測定方法において、
前記球状弾性表面波素子は、
弾性表面波を反射するための複数の電極部が前記3次元基材の表面に形成されてなる反射器と、
前記各電極部から出力される電気信号を電磁波として放射するための放射アンテナと、
前記放射アンテナと前記反射器の各電極との間を接続又は絶縁するための切換スイッチと、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の駆動測定方法。
In the driving measurement method of the spherical surface acoustic wave device according to claim 6,
The spherical surface acoustic wave element is
A reflector in which a plurality of electrode portions for reflecting surface acoustic waves are formed on the surface of the three-dimensional substrate;
A radiation antenna for radiating an electric signal output from each of the electrode portions as an electromagnetic wave;
A changeover switch for connecting or insulating between the radiation antenna and each electrode of the reflector;
A drive measuring method for a spherical surface acoustic wave device, comprising:
弾性表面波を伝搬可能な曲面が連続した円環状の表面を有する3次元基体と、
高周波バースト信号の印加により、前記3次元基体の表面に弾性表面波を励起し前記表面に沿い前記弾性表面波を伝搬させると共に、当該伝搬した弾性表面波を受信して周回受信信号を出力可能な電気音響変換手段とを備えた球状表面弾性表面波素子に対し、
電磁波を受信して得られた高周波バースト信号を前記電気音響変換手段に印加し、前記電気音響変換手段から出力された周回受信信号を電磁波として送信する電磁波送受信手段と備えた球状表面弾性表面波素子の電磁波送受信システムであって、
前記球状弾性表面波素子を駆動するための高周波バースト信号を発生する手段と、
前記弾性表面波が1周する周回周期よりも長い時間にわたって連続的あるいは断続的に、前記高周波バースト信号を電磁波として前記電磁波送受信手段に送信する手段と、
前記電磁波送受信手段から電磁波を受信し、得られた周回受信信号を計測する手段と、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の電磁波送受信システム。
A three-dimensional substrate having an annular surface with a continuous curved surface capable of propagating surface acoustic waves;
By applying a high-frequency burst signal, a surface acoustic wave is excited on the surface of the three-dimensional substrate, the surface acoustic wave is propagated along the surface, and the propagated surface acoustic wave can be received and a loop reception signal can be output. For a spherical surface acoustic wave device equipped with electroacoustic conversion means,
Spherical surface acoustic wave device provided with electromagnetic wave transmission / reception means for applying a high frequency burst signal obtained by receiving electromagnetic waves to the electroacoustic conversion means and transmitting a round received signal output from the electroacoustic conversion means as electromagnetic waves Electromagnetic wave transmission / reception system of
Means for generating a high frequency burst signal for driving the spherical surface acoustic wave element;
Means for continuously or intermittently transmitting the high-frequency burst signal as an electromagnetic wave to the electromagnetic wave transmitting / receiving means over a period of time longer than a circular period in which the surface acoustic wave makes one round;
Means for receiving an electromagnetic wave from the electromagnetic wave transmitting / receiving means and measuring the obtained round received signal;
An electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave element, comprising:
請求項9に記載の球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、
前記電気音響変換手段は、前記弾性表面波により励起される周回受信信号の位相と同じ位相で印加される高周波バースト信号により、当該弾性表面波の振幅を増大させることを特徴とする球状弾性表面波素子の電磁波送受信システム。
In the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave device according to claim 9,
The electroacoustic conversion means increases the amplitude of the surface acoustic wave by a high-frequency burst signal applied in the same phase as the phase of the circulating reception signal excited by the surface acoustic wave. Electromagnetic wave transmission / reception system of elements.
請求項10に記載の球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、
弾性表面波を反射するための複数の電極部が前記3次元基材の表面に形成されてなる反射器と、
前記各電極部から出力される電気信号を電磁波として放射するための放射アンテナと、
前記放射アンテナと前記反射器の各電極との間を接続又は絶縁するための切換スイッチと、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の電磁波送受信システム。
In the electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave device according to claim 10,
A reflector in which a plurality of electrode portions for reflecting surface acoustic waves are formed on the surface of the three-dimensional substrate;
A radiation antenna for radiating an electric signal output from each of the electrode portions as an electromagnetic wave;
A changeover switch for connecting or insulating between the radiation antenna and each electrode of the reflector;
An electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave element, comprising:
請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記載の球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、
前記球状弾性表面波素子及び前記電磁波送受信手段を複数個設け、
各々の球状弾性表面波素子は互いに異なる周波数応答特性を有しており、
前記周回受信信号を計測する手段は、各々の球状弾性表面波素子から電磁波送受信手段を介して送信された電磁波を受信し、得られた周回受信信号の周波数成分に基づいて、各々の球状弾性表面波素子を区別する手段、を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の電磁波送受信システム。
The electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element according to any one of claims 9 to 11,
A plurality of the spherical surface acoustic wave elements and the electromagnetic wave transmitting / receiving means are provided,
Each spherical surface acoustic wave element has different frequency response characteristics,
The means for measuring the round reception signal receives the electromagnetic wave transmitted from each spherical surface acoustic wave element via the electromagnetic wave transmission / reception means, and based on the frequency component of the obtained round reception signal, each spherical elastic surface An electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave element, comprising: means for distinguishing wave elements.
請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記載の球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、
前記高周波バースト信号を電磁波として前記電磁波送受信手段に送信する手段は、高周波バースト信号の周波数及び/又は高周波バースト信号間の位相差をシフトさせて電磁波を放射する機能を有し、
前記周回受信信号を計測する手段は、
前記電磁波送受信手段から受信した電磁波の強度が最大になる、前記高周波バースト信号の周波数及び/又は位相の条件に基づいて、前記弾性表面波の周回速度を検出する手段、
を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の電磁波送受信システム。
The electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element according to any one of claims 9 to 11,
The means for transmitting the high-frequency burst signal to the electromagnetic wave transmitting / receiving means as an electromagnetic wave has a function of radiating the electromagnetic wave by shifting the frequency of the high-frequency burst signal and / or the phase difference between the high-frequency burst signals,
The means for measuring the round reception signal is:
Means for detecting the circumferential velocity of the surface acoustic wave based on the frequency and / or phase conditions of the high-frequency burst signal, wherein the intensity of the electromagnetic wave received from the electromagnetic wave transmitting / receiving means is maximized;
An electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave element, comprising:
請求項9乃至請求項13のいずれか1項に記載の球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、
前記周回受信信号を計測する手段は、この計測結果に基づいて得られた前記弾性表面波の周回速度に基づいて、前記3次元基材の表面状態を検知する手段を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の電磁波送受信システム。
The electromagnetic wave transmission / reception system of the spherical surface acoustic wave element according to any one of claims 9 to 13,
The means for measuring the round reception signal includes means for detecting the surface state of the three-dimensional substrate based on the round speed of the surface acoustic wave obtained based on the measurement result. Electromagnetic wave transmission / reception system of spherical surface acoustic wave element.
請求項9乃至請求項14のいずれか1項に記載の球状弾性表面波素子の電磁波送受信システムにおいて、
前記電気音響変換手段は、前記3次元基材上に形成された すだれ状電極を備えたことを特徴とする球状弾性表面波素子の電磁波送受信システム。
The electromagnetic wave transmission / reception system for a spherical surface acoustic wave device according to any one of claims 9 to 14,
2. The electromagnetic wave transmitting / receiving system of a spherical surface acoustic wave element, wherein the electroacoustic conversion means includes an interdigital electrode formed on the three-dimensional substrate.
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