JP2745167B2 - Surface acoustic wave convolver - Google Patents

Surface acoustic wave convolver

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JP2745167B2
JP2745167B2 JP3139457A JP13945791A JP2745167B2 JP 2745167 B2 JP2745167 B2 JP 2745167B2 JP 3139457 A JP3139457 A JP 3139457A JP 13945791 A JP13945791 A JP 13945791A JP 2745167 B2 JP2745167 B2 JP 2745167B2
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波の伝搬方向
に電極幅および周期の異なるすだれ状電極を設けた弾性
表面波変換器を組合せた弾性表面波コンボルバに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave convolver in which surface acoustic wave transducers having interdigital electrodes having different electrode widths and periods in the direction of surface acoustic wave propagation are combined.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、圧電性基板(圧電性薄膜基板を含
む)または電歪性基板上に設けられた正負の電極からな
るすだれ状電極を有する弾性表面波変換器は、一般には
等周期構造の電極配置となっていた。図3(a)は、従
来の弾性表面波変換器を用いた弾性表面波コンボルバを
示す平面図、図3(b)はそのX−Y断面図を示す。3
1は電気信号を弾性表面波に変換する第1の弾性表面波
変換器、32は同様の電気信号を弾性表面波に変換する
第2の弾性表面波変換器、33は弾性表面波変換器3
1,32で発生され進んできた弾性表面波を検出してコ
ンボリューション出力を電気信号として取り出す出力電
極である。弾性表面波変換器31,32のすだれ状電極
はいずれも等周期の電極配置構造を有する。すなわち、
すだれ状電極の電極幅をm、周期をpとしたときpは一
定であり、また、m/pはどこをとっても定数(多くは
「0.5」)であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, surface acoustic wave converters having interdigital electrodes comprising positive and negative electrodes provided on a piezoelectric substrate (including a piezoelectric thin film substrate) or an electrostrictive substrate generally have an equi-periodic structure. Electrode arrangement. FIG. 3A is a plan view showing a surface acoustic wave convolver using a conventional surface acoustic wave converter, and FIG. 3B is an XY cross-sectional view thereof. 3
Reference numeral 1 denotes a first surface acoustic wave converter that converts an electric signal into a surface acoustic wave, 32 denotes a second surface acoustic wave converter that converts a similar electric signal into a surface acoustic wave, and 33 denotes a surface acoustic wave converter.
An output electrode for detecting a surface acoustic wave generated and advanced by the sensors 1 and 32 and extracting a convolution output as an electric signal. Each of the interdigital transducers of the surface acoustic wave converters 31 and 32 has an electrode arrangement structure with an equal period. That is,
When the electrode width of the interdigital transducer is m and the period is p, p is constant, and m / p is a constant (often “0.5”) everywhere.

【0003】このような等周期の電極配置構造を有する
弾性表面波変換器では、発生された弾性表面波は左右両
方向にほぼ同じ振幅で伝搬する。したがって、両方向に
同様の挿入損失特性を有し、いわば両方向性の特性を有
するといえる。
In a surface acoustic wave converter having such a periodic electrode arrangement, the generated surface acoustic wave propagates with substantially the same amplitude in both the left and right directions. Therefore, it can be said that it has the same insertion loss characteristics in both directions, so to say, has bidirectional characteristics.

【0004】一方、等周期の電極配置構造を有する弾性
表面波変換器を用いて一方向にのみ低挿入損失の特性を
有する一方向性の弾性表面波変換器を得る技術として、
従来は例えば120度移相器を用いる方法、90度移相
器を用いる方法、および等周期で正負電極の間に反射電
極を非対称に配置することにより一方向特性を得る内部
反射型一方向性変換器とする方法などがあった。
On the other hand, as a technique for obtaining a unidirectional surface acoustic wave converter having a characteristic of low insertion loss only in one direction by using a surface acoustic wave converter having an electrode arrangement structure with an equal period,
Conventionally, for example, a method using a 120-degree phase shifter, a method using a 90-degree phase shifter, and an internal reflection type one-way characteristic in which one-way characteristics are obtained by asymmetrically disposing a reflective electrode between positive and negative electrodes at regular intervals. There was a method of using a converter.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】等周期の電極配置構造
を有する弾性表面波変換器は両方向性の特性を有し、一
方向にのみ低挿入損失となる特性は得られない。したが
って、このような弾性表面波変換器を用いて弾性表面波
コンボルバを構成してもコンボリューション効率の高い
コンボルバが得られない。また、上述の一方向性の弾性
表面波変換器を得る技術では、一方向に低挿入損失とな
る特性が得られるが、やはり等周期の電極配置構造を有
する弾性表面波変換器を用いているので、広帯域の特性
が得られない。したがって、弾性表面波コンボルバに適
用しても広帯域の特性が得られない。
A surface acoustic wave converter having an equi-periodic electrode arrangement structure has bidirectional characteristics, and does not provide characteristics of low insertion loss in only one direction. Therefore, even if a surface acoustic wave convolver is configured using such a surface acoustic wave converter, a convolver with high convolution efficiency cannot be obtained. In the above-described technology for obtaining a unidirectional surface acoustic wave converter, a characteristic of low insertion loss in one direction can be obtained, but a surface acoustic wave converter having an electrode arrangement structure with an equal period is also used. Therefore, wideband characteristics cannot be obtained. Therefore, even when applied to a surface acoustic wave convolver, wideband characteristics cannot be obtained.

【0006】この発明は、上述の従来例における問題点
に鑑み、コンボリューション効率が高くかつ広帯域特性
を有する弾性表面波コンボルバを提供することを目的と
する。
An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave convolver having high convolution efficiency and wide band characteristics in view of the above-mentioned problems in the conventional example.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、圧電性または電歪性の基板上に、弾性
表面波を励振する第1および第2のすだれ状電極と、こ
れらの弾性表面波を検出してコンボリューション出力を
電気信号として取り出す出力電極とを備えた弾性表面波
コンボルバにおいて、上記第1および第2のすだれ状電
極が所定の厚みを有するとともに、上記第1のすだれ状
電極は上記出力電極に向かって徐々に電極幅および周期
が短くなる正負の電極を交互に配置してなり、上記第2
のすだれ状電極は上記出力電極に向かって徐々に電極幅
および周期が長くなる正負の電極を交互に配置してなる
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides first and second interdigital electrodes for exciting a surface acoustic wave on a piezoelectric or electrostrictive substrate. And an output electrode for detecting a surface acoustic wave of the above and extracting a convolution output as an electric signal, wherein the first and second interdigital electrodes have a predetermined thickness, and the first and second interdigital electrodes have a predetermined thickness. The interdigital transducer is formed by alternately arranging positive and negative electrodes whose electrode width and period gradually decrease toward the output electrode.
The interdigital transducer is characterized in that positive and negative electrodes whose electrode width and period gradually increase toward the output electrode are alternately arranged.

【0008】 そして、前記すだれ状電極の金属膜の音
響インピーダンスをZm、電極ギャップの音響インピー
ダンスをZgとしたとき、前記第1および第2のすだれ
状電極のZm/Zgが1より小さければ、前記すだれ状
電極の電極幅をm、周期をpとして、前記第1のすだれ
状電極を0.2≦m/p≦0.7、前記第2のすだれ状
電極を0.72≦m/p≦0.9とする。
When the acoustic impedance of the metal film of the interdigital transducer is Zm and the acoustic impedance of the electrode gap is Zg, if Zm / Zg of the first and second interdigital transducers is smaller than 1, When the electrode width of the interdigital transducer is m and the period is p, the first interdigital transducer is 0.2 ≦ m / p ≦ 0.7, and the second interdigital transducer is 0.72 ≦ m / p ≦ 0.9.

【0009】[0009]

【作用】 伝搬方向に電極幅mおよび周期pが徐々に変
化する正負電極が数多く配置され、その電極の膜厚が励
振した波が反射を起こす程度に厚い場合、直接励振によ
る波の位相とその波が電極に反射して生成した波の位相
とが一方の伝搬方向で同じ位相となり、他方の伝搬方向
は逆位相となるようにでき、直接励振による波の位相と
その波が電極に反射して生成した波の位相とが同位相と
なる向きに弾性表面波が強く励振する一方向性の特性を
有する弾性表面波変換器が得られる。このような一方向
性かつ広帯域な特性を有する弾性表面波変換器をその方
向性を向き合せ、その間に出力電極を形成することによ
り、コンボリューション効率の高い弾性表面波コンボル
バが得られる。しかし、上記のように電極幅および周期
が徐々に変化する正負電極を配置すると周波数による遅
延特性が変化するいわゆる分散性が出てくる。この分散
性をなくすためには、出力電極の両側の弾性表面波変換
器(すだれ状電極)は、伝搬方向(出力電極へ向かう方
向)への幅mおよび周期pの変化方向を互いに逆にする
必要がある。このような構成で、第1のすだれ状電極と
第2のすだれ状電極を同一工程で製造するようにする
と、どちらか一方のすだれ状電極が出力電極に対して逆
の方向性をもち、例えば第1のすだれ状電極の方向性を
出力電極に向ければ、第2のすだれ状電極の方向性は出
力電極から離れる方に向くため、コンボリューション効
率の向上は期待できない。一方、このようなすだれ状電
極の方向性を測定した結果、図2に示すように、0.2
≦m/p≦0.7の範囲で方向性が比較的強く、m/p
が0.72以上の範囲では比較的弱いことが分かった。
但し、m/pが0.9を超えるすだれ状電極は製造が難
しい。したがって、出力電極に向かう方向性を有するす
だれ状電極のm/pを方向性の比較的強い0.2≦m/
p≦0.7とし、出力電極から離れる方向性を有するす
だれ状電極ののm/pを方向性の比較的弱い0.72≦
m/p≦0.9とすれば、生産性を損なうことなく、コ
ンボリューション効率の比較的高いコンボルバが得られ
る。なお、前記の方向性は、Zm/Zgが1より小さけ
れば、ダウンチャープの方向に現れ、Zm/Zgが1よ
り大きければ、アップチャープの方向に現れる。ここで
Zm/Zgの値は、電極材料、電極膜厚、電極幅および
基板材料により定まるものである。また、後述するよう
に、すだれ状電極の正負電極間に浮き電極を設けたり、
これらの浮き電極間を短絡することによってもZm/Z
gを1より小さくしたり大きくしたりすることができ
る。
When a large number of positive and negative electrodes whose electrode width m and period p gradually change in the propagation direction are arranged, and the thickness of the electrodes is large enough to cause reflection of the excited wave, the phase of the wave caused by the direct excitation and its phase The phase of the wave generated by reflection of the wave on the electrode can be the same in one propagation direction and the opposite phase in the other propagation direction. Thus, a surface acoustic wave converter having a unidirectional characteristic in which the surface acoustic wave is strongly excited in a direction in which the phase of the generated wave is the same as the phase is obtained. A surface acoustic wave converter having high convolution efficiency can be obtained by facing the directionality of the surface acoustic wave converter having such unidirectional and broadband characteristics and forming an output electrode therebetween. However, when the positive and negative electrodes whose electrode width and period gradually change are arranged as described above, a so-called dispersive property in which the delay characteristic depending on the frequency changes appears. In order to eliminate this dispersibility, the surface acoustic wave converters (interdigital electrodes) on both sides of the output electrode reverse the width m and the period p in the propagation direction (direction toward the output electrode). There is a need. In such a configuration, when the first and second interdigital electrodes are manufactured in the same process, one of the interdigital electrodes has a direction opposite to that of the output electrode. If the direction of the first interdigital electrode is directed to the output electrode, the direction of the second interdigital electrode is directed away from the output electrode, so that improvement in convolution efficiency cannot be expected. On the other hand, as a result of measuring the directionality of such an interdigital electrode, as shown in FIG.
The directionality is relatively strong in the range of ≦ m / p ≦ 0.7, and m / p
Is relatively weak in the range of 0.72 or more.
However, it is difficult to manufacture interdigital electrodes having m / p exceeding 0.9. Therefore, the m / p of the interdigital transducer having directivity toward the output electrode is set to 0.2 ≦ m /
p ≦ 0.7, and m / p of the interdigital transducer having a directionality away from the output electrode is set to 0.72 ≦
If m / p ≦ 0.9, a convolver having a relatively high convolution efficiency can be obtained without impairing productivity. The directionality appears in the down-chirp direction when Zm / Zg is smaller than 1, and appears in the up-chirp direction when Zm / Zg is larger than 1. Here, the value of Zm / Zg is determined by the electrode material, the electrode film thickness, the electrode width, and the substrate material. In addition, as described later, a floating electrode is provided between the positive and negative electrodes of the IDT,
Zm / Z can also be obtained by short-circuiting between these floating electrodes.
g can be smaller or larger than 1.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明の一実施例に係る弾性表面
波コンボルバの平面図である。2は圧電性基板上に配置
された励振側の第1の弾性表面波変換器、3は圧電性基
板上に配置された励振側の第2の弾性表面波変換器であ
る。第1の弾性表面波変換器2は正電極4および負電極
5(第1のすだれ状電極)を有する。第2の弾性表面波
変換器3は正電極6および負電極7(第2のすだれ状電
極)を有する。8は出力電極を示す。正電極4および負
電極5は、出力電極に向かって徐々に電極幅mおよび周
期pが短くなるように交互に配置してある。正電極6お
よび負電極7は、出力電極に向かって徐々に電極幅mお
よび周期pが長くなるように交互に配置してある。ここ
では、圧電性基板1としてYカットZ伝搬のニオブ酸リ
チウムを、電極4,5,6,7としてアルミニウム膜を
用いた。
FIG. 1 is a plan view of a surface acoustic wave convolver according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 2 denotes an excitation-side first surface acoustic wave converter disposed on the piezoelectric substrate, and reference numeral 3 denotes an excitation-side second surface acoustic wave converter disposed on the piezoelectric substrate. The first surface acoustic wave converter 2 has a positive electrode 4 and a negative electrode 5 (first interdigital electrode). The second surface acoustic wave converter 3 has a positive electrode 6 and a negative electrode 7 (second interdigital electrode). Reference numeral 8 denotes an output electrode. The positive electrode 4 and the negative electrode 5 are alternately arranged so that the electrode width m and the period p gradually become shorter toward the output electrode. The positive electrode 6 and the negative electrode 7 are alternately arranged so that the electrode width m and the period p gradually increase toward the output electrode. Here, Y-cut Z-propagating lithium niobate was used as the piezoelectric substrate 1, and aluminum films were used as the electrodes 4, 5, 6, and 7.

【0012】図2のグラフ21は弾性表面波変換器にお
けるm/pと挿入損失との関係を示す。グラフ21は弾
性表面波変換器の前進方向(より大きい振幅の弾性表面
波が得られる方向)の挿入損失特性を示す。グラフ22
は逆に弾性表面波変換器の後進方向(より小さい振幅の
弾性表面波が得られる方向)の挿入損失特性を示す。図
2から、後進方向に対する挿入損失のほうが前進方向に
対する挿入損失より大きく、また挿入損失の大きさはm
/pにより異なることが分かる。なお、圧電体の結晶の
カットおよび伝搬、さらに蒸着膜の種類により、前進方
向が反対になることもある。
A graph 21 in FIG. 2 shows a relationship between m / p and insertion loss in the surface acoustic wave converter. Graph 21 shows the insertion loss characteristics in the forward direction of the surface acoustic wave converter (the direction in which a surface acoustic wave having a larger amplitude is obtained). Graph 22
Conversely, shows the insertion loss characteristics in the backward direction of the surface acoustic wave converter (the direction in which a surface acoustic wave of smaller amplitude is obtained). From FIG. 2, the insertion loss in the backward direction is larger than the insertion loss in the forward direction, and the magnitude of the insertion loss is m
It can be seen that it differs depending on / p. The forward direction may be reversed depending on the cut and propagation of the crystal of the piezoelectric body and the type of the deposited film.

【0013】励振側の一方の弾性表面波変換器は一方向
性の強いものを用い、他方は一方向性の弱いほとんど両
方向性のものを用いるとよい。したがって、図2から一
方の弾性表面波変換器は0.2≦m/p≦0.7とし、
他方は0.72≦m/p≦0.9程度とすることが好ま
しい。図1のコンボルバでは、正電極4および負電極5
はm/p=0.5、正電極6および負電極7はm/p=
0.8とした。以上により、コンボリューション効率が
高くかつ広帯域特性を有する弾性表面波コンボルバが得
られる。実際、図1の弾性表面波コンボルバは帯域幅が
30%以上、コンボリューション効率が−60dBm以
下であった。
It is preferable to use one of the surface acoustic wave converters on the excitation side having a strong one-way characteristic and the other surface acoustic wave converter having a weak one-way characteristic and almost bidirectional. Therefore, from FIG. 2, one surface acoustic wave converter satisfies 0.2 ≦ m / p ≦ 0.7,
The other is preferably about 0.72 ≦ m / p ≦ 0.9. In the convolver of FIG. 1, the positive electrode 4 and the negative electrode 5
Is m / p = 0.5, and the positive electrode 6 and the negative electrode 7 are m / p = 0.5.
0.8. As described above, a surface acoustic wave convolver having high convolution efficiency and wide band characteristics can be obtained. In fact, the surface acoustic wave convolver of FIG. 1 has a bandwidth of 30% or more and a convolution efficiency of -60 dBm or less.

【0014】なお本発明は、圧電性基板上に配置された
電極における反射を積極的に利用して弾性表面波変換器
に方向性をもたせることを初めて見出だし、この弾性表
面波変換器の方向性を利用して広い帯域幅で高いコンボ
リューション効率を有する弾性表面波コンボルバを構成
したものである。この場合、電極において弾性表面波が
反射するように、電極はある程度の厚みを有する必要が
ある。電極の厚さをH、弾性表面波の波長をλとする
と、0.01≦H/λ≦0.10程度とするのが好まし
い。
In the present invention, it has been found for the first time that the surface acoustic wave transducer is made directional by positively utilizing the reflection at the electrodes arranged on the piezoelectric substrate. A surface acoustic wave convolver having high convolution efficiency over a wide bandwidth by utilizing the characteristics. In this case, the electrode needs to have a certain thickness so that the surface acoustic wave is reflected at the electrode. Assuming that the thickness of the electrode is H and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, it is preferable that about 0.01 ≦ H / λ ≦ 0.10.

【0015】さらに、Zmを電極メタルの音響インピー
ダンスとし、Zgを電極ギャップの音響インピーダンス
としたとき、Zm/Zgの値に応じて弾性表面波変換器
の方向性が定まる。
Further, when Zm is the acoustic impedance of the electrode metal and Zg is the acoustic impedance of the electrode gap, the directionality of the surface acoustic wave converter is determined according to the value of Zm / Zg.

【0016】 図5は、Alからなる電極の厚さを2
000オングストロームとしZm/Zg=0.98とし
たときの等価回路解析によるチャープ型トランスジュー
サの方向性を説明するための周波数特性および電極の配
置を示す図である。図5(b)のように、一対の正負電
極を有するIDT(インタディジタルトランスジュー
サ、すだれ状電極)74に向かって、正負電極の配置の
密度が徐々に高くなるようなダウンチャープのIDT7
3を隣接させた構成では、図5(a)の実線71に示す
ような周波数特性となる。逆に、図5(c)のように、
一対の正負電極を有するIDT76に向かって、正負電
極の配置の密度が徐々に粗くなるようなアップチャープ
のIDT75を隣接させた構成では、図5(a)の破線
72に示すような周波数特性となる。周波数特性として
は実線71のほうが破線72より良好である。したがっ
て、IDT73は矢印73Dに示す方向性を有し、ID
T75は矢印75Dに示す方向性を有することがわか
る。
FIG. 5 shows that the thickness of the electrode made of Al is 2
FIG. 9 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of the chirp transducer by equivalent circuit analysis when Zm / Zg = 0.98 when 000 Å is set. As shown in FIG. 5B, a down-chirped IDT 7 in which the density of the arrangement of the positive and negative electrodes gradually increases toward the IDT (interdigital transducer, interdigital transducer) 74 having a pair of positive and negative electrodes.
3 has a frequency characteristic as shown by a solid line 71 in FIG. Conversely, as shown in FIG.
In a configuration in which an up-chirped IDT 75 in which the density of the arrangement of the positive and negative electrodes gradually increases toward the IDT 76 having a pair of positive and negative electrodes, the frequency characteristic as shown by a broken line 72 in FIG. Become. As the frequency characteristic, the solid line 71 is better than the broken line 72. Therefore, the IDT 73 has the direction shown by the arrow 73D,
It can be seen that T75 has the direction shown by arrow 75D.

【0017】 図6は、Zm/Zg=1.00とした
ときの等価回路解析によるチャープ型トランスジューサ
の方向性を説明するための周波数特性および電極の配置
を示す図である。図6(b)のように、一対の正負電極
を有するIDT84に向かって、正負電極の配置の密度
が徐々に高くなるようなダウンチャープのIDT83を
隣接させた構成では、図6(a)の実線81に示すよう
な周波数特性となる。また、図6(c)のように、一対
の正負電極を有するIDT86に向かって、正負電極の
配置の密度が徐々に粗くなるようなアップチャープのI
DT85を隣接させた構成でも、同じく図6(a)の実
線81に示す周波数特性となる。したがって、IDT8
3およびIDT85は、ともに方向性を有しないことが
わかる。
FIG. 6 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of the chirp transducer by equivalent circuit analysis when Zm / Zg = 1.00. As shown in FIG. 6B, in a configuration in which a down-chirped IDT 83 in which the density of the arrangement of the positive and negative electrodes is gradually increased is arranged adjacent to the IDT 84 having a pair of positive and negative electrodes, as shown in FIG. A frequency characteristic as shown by a solid line 81 is obtained. Further, as shown in FIG. 6C, the up-chirp I is such that the density of the arrangement of the positive and negative electrodes gradually decreases toward the IDT 86 having the pair of positive and negative electrodes.
Even in a configuration in which the DTs 85 are adjacent to each other, the frequency characteristics are similarly indicated by a solid line 81 in FIG. Therefore, IDT8
It can be seen that both No. 3 and IDT 85 have no directionality.

【0018】 図7は、Zm/Zg=1.02とした
ときの等価回路解析によるチャープ型トランスジューサ
の方向性を説明するための周波数特性および電極の配置
を示す図である。図7(b)のように、一対の正負電極
を有するIDT94に向かって、正負電極の配置の密度
が徐々に高くなるようなダウンチャープのIDT93を
隣接させた構成では、図7(a)の実線91に示すよう
な周波数特性となる。逆に、図7(c)のように、一対
の正負電極を有するIDT96に向かって、正負電極の
配置の密度が徐々に粗くなるようなアップチャープのI
DT95を隣接させた構成では、図7(a)の破線92
に示すような周波数特性となる。周波数特性としては破
線92のほうが実線91より良好である。したがって、
IDT93は矢印93Dに示す方向性を有し、IDT9
5は矢印95Dに示す方向性を有することがわかる。
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangements for explaining the directionality of the chirp transducer by equivalent circuit analysis when Zm / Zg = 1.02. As shown in FIG. 7B, in a configuration in which a down-chirped IDT 93 in which the density of the arrangement of the positive and negative electrodes is gradually increased is arranged adjacent to the IDT 94 having a pair of positive and negative electrodes, as shown in FIG. A frequency characteristic as shown by a solid line 91 is obtained. Conversely, as shown in FIG. 7C, the up-chirp I where the density of the arrangement of the positive and negative electrodes gradually decreases toward the IDT 96 having the pair of positive and negative electrodes.
In the configuration in which the DT 95 is adjacent, the broken line 92 in FIG.
The frequency characteristics shown in FIG. As a frequency characteristic, the broken line 92 is better than the solid line 91. Therefore,
The IDT 93 has a direction indicated by an arrow 93D, and the IDT 9
5 has the direction shown by arrow 95D.

【0019】以上のような各種の条件でのチャープ型ト
ランスジューサの方向性を調査した結果、チャープ型ト
ランスジューサにおいては、Zm/Zg<1のときは正
負電極の配置密度が粗から密になる向きの方向性を有
し、Zm/Zg=1のときは方向性を有さず、Zm/Z
g>1のときは正負電極の配置密度が密から粗になる向
きの方向性を有することが分かった。したがって、この
ようなトランスジューサの方向性を考慮してコンボルバ
を構成すれば低挿入損失かつ広帯域特性を有するように
することができる。
As a result of investigating the directionality of the chirped transducer under the various conditions as described above, it was found that, when Zm / Zg <1, the arrangement density of the positive / negative electrodes was changed from coarse to dense. It has directionality, and when Zm / Zg = 1, it has no directionality and Zm / Z
When g> 1, it was found that the arrangement density of the positive and negative electrodes had a direction from the dense to the coarse direction. Therefore, if a convolver is configured in consideration of the directionality of such a transducer, it is possible to have a low insertion loss and a wide band characteristic.

【0020】 図4は、Alからなる電極の厚さを2
000オングストロームとしZm/Zg=0.98とし
たときの等価回路解析によるチャープ型フィルタの方向
性を説明するための周波数特性および電極の配置を示す
図である。言替えれば、図5の例で用いたトランスジュ
ーサを並べたフィルタを構成した場合の周波数特性など
を示す。図4(b)のように、ダウンチャープのIDT
63とダウンチャープのIDT64を隣接させた構成で
は、図4(a)の実線61に示すような周波数特性とな
る。逆に、図4(c)のように、アソプチャープのID
T65とアップチャープのIDT66を隣接させた構成
では、図4(a)の破線62に示すような周波数特性と
なる。このように周波数特性に差が生じるのは、図5で
説明したように、IDT63,64,65,66がそれ
ぞれ矢印63D,64D,65D,66Dに示す方向性
を有することによる。
FIG. 4 shows that the thickness of the electrode made of Al is 2
FIG. 9 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of the chirp filter by equivalent circuit analysis when Zm / Zg = 0.98 when 000 angstroms is set. In other words, it shows the frequency characteristics and the like in the case of forming a filter in which the transducers used in the example of FIG. 5 are arranged. As shown in FIG. 4B, the IDT of the down-chirp
In a configuration in which the IDT 63 and the down-chirp IDT 64 are adjacent to each other, the frequency characteristic is as shown by a solid line 61 in FIG. Conversely, as shown in FIG.
In a configuration in which the T65 and the up-chirp IDT 66 are adjacent to each other, the frequency characteristic is as shown by a broken line 62 in FIG. The difference in the frequency characteristics is caused by the fact that the IDTs 63, 64, 65, and 66 have the directions indicated by arrows 63D, 64D, 65D, and 66D, respectively, as described with reference to FIG.

【0021】特に1つの方法として、図8に示すように
浮き電極を設けることによりZm/Zgの値を調整する
ことができ、これによりトランスジューサに方向性を付
与することができる。図8において、弾性表面波変換器
であるトランスジューサ102は正または負の電極10
4,105を有する。さらに、これら正負の電極10
4,106間のギャップに浮き電極106を有する。こ
の浮き電極106は1つおきに短絡してある。このよう
な短絡した浮き電極106を備えることにより、このト
ランスジューサ102のZm/Zgは1より小さくなっ
た。また、図示しないが浮き電極106を短絡させるこ
となく、開放した浮き電極106を備えることにより、
このトランスジューサ102のZm/Zgは1より大き
くなった。
In particular, as one method, the value of Zm / Zg can be adjusted by providing a floating electrode as shown in FIG. 8, thereby giving directionality to the transducer. In FIG. 8, a transducer 102, which is a surface acoustic wave converter, has a positive or negative electrode 10
4,105. Furthermore, these positive and negative electrodes 10
The floating electrode 106 is provided in a gap between the first and second electrodes 106 and 106. Every other floating electrode 106 is short-circuited. By providing such a short-circuited floating electrode 106, Zm / Zg of the transducer 102 became smaller than 1. Also, although not shown, by providing the floating electrode 106 that is open without short-circuiting the floating electrode 106,
Zm / Zg of the transducer 102 became larger than 1.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電性または電歪性の基板上に厚みを有するすだれ状電
極を設けた弾性表面波コンボルバにおいて、すだれ状電
極の方向性を考慮して配置しているので、コンボリュー
ション効率が高くかつ広帯域特性を有する弾性表面波コ
ンボルバが得られる。
As described above, according to the present invention,
A surface acoustic wave convolver with a thick interdigital electrode provided on a piezoelectric or electrostrictive substrate is placed in consideration of the directionality of the interdigital electrode, so that convolution efficiency is high and broadband characteristics are improved. The surface acoustic wave convolver having the above is obtained.

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

【図1】 本発明の一実施例に係る弾性表面波コンボル
バの平面図。
FIG. 1 is a plan view of a surface acoustic wave convolver according to an embodiment of the present invention.

【図2】 m/pと挿入損失との関係を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing the relationship between m / p and insertion loss.

【図3】 従来の弾性表面波変換器を用いたフィルタの
平面図および断面図。
FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view of a filter using a conventional surface acoustic wave converter.

【図4】 Zm/Zg=0.98とのチャープ型フィル
タの方向性を説明するための周波数特性および電極の配
置を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of the chirp filter when Zm / Zg = 0.98.

【図5】 Zm/Zg=0.98のチャープ型トランス
ジューサの方向性を説明するための周波数特性および電
極の配置を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of a chirp transducer of Zm / Zg = 0.98.

【図6】 Zm/Zg=1.00のチャープ型トランス
ジューサの方向性を説明するための周波数特性および電
極の配置を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of a chirp transducer of Zm / Zg = 1.00.

【図7】 Zm/Zg=1.02のチャープ型トランス
ジューサの方向性を説明するための周波数特性および電
極の配置を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of a chirp transducer of Zm / Zg = 1.02.

【図8】 浮き電極を用いたトランスジューサを示す平
面図。
FIG. 8 is a plan view showing a transducer using a floating electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,31…第1の弾性表面波変換器、3,32…第2の
弾性表面波変換器、4,6…正電極、5,7…負電極、
8,33…出力電極。
2, 31 ... first surface acoustic wave converter, 3, 32 ... second surface acoustic wave converter, 4, 6 ... positive electrode, 5, 7 ... negative electrode,
8, 33 ... output electrodes.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−331505(JP,A) 特開 平3−74921(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-4-331505 (JP, A) JP-A-3-74921 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電性または電歪性の基板上に、弾性表
面波を励振する第1および第2のすだれ状電極と、これ
らの弾性表面波を検出してコンボリューション出力を電
気信号として取り出す出力電極とを備えた弾性表面波コ
ンボルバにおいて、 上記第1および第2のすだれ状電極が所定の厚みを有す
るとともに、 上記第1のすだれ状電極は上記出力電極に向かって徐々
に電極幅および周期が短くなる正負の電極を交互に配置
してなり、 上記第2のすだれ状電極は上記出力電極に向かって徐々
に電極幅および周期が長くなる正負の電極を交互に配置
してなり、 前記すだれ状電極の金属膜の音響インピーダンスをZ
m、電極ギャップの音響インピーダンスをZgとしたと
き、前記第1および第2のすだれ状電極のZm/Zgが
1より小さく、かつ前記すだれ状電極の電極幅をm、周
期をpとしたとき、前記第1のすだれ状電極は0.2≦
m/p≦0.7であり、前記第2のすだれ状電極は0.
72≦m/p≦0.9であることを特徴とする弾性表面
波コンボルバ。
1. A first or second interdigital electrode for exciting a surface acoustic wave on a piezoelectric or electrostrictive substrate, and detecting these surface acoustic waves to extract a convolution output as an electric signal. A surface acoustic wave convolver provided with an output electrode, wherein the first and second interdigital electrodes have a predetermined thickness, and the first interdigital electrode gradually has an electrode width and a period toward the output electrode. The second interdigital transducer is configured by alternately arranging positive and negative electrodes whose electrode width and period gradually increase toward the output electrode. The acoustic impedance of the metal film
m, when the acoustic impedance of the electrode gap is Zg, Zm / Zg of the first and second interdigital electrodes is smaller than 1, and the electrode width of the interdigital electrode is m, and the period is p. The first IDT is 0.2 ≦
m / p ≦ 0.7, and the second interdigital transducer has a diameter of 0.1 μm.
A surface acoustic wave convolver, wherein 72 ≦ m / p ≦ 0.9.
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