JP2911893B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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JP2911893B2 JP62118391A JP11839187A JP2911893B2 JP 2911893 B2 JP2911893 B2 JP 2911893B2 JP 62118391 A JP62118391 A JP 62118391A JP 11839187 A JP11839187 A JP 11839187A JP 2911893 B2 JP2911893 B2 JP 2911893B2
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は弾性表面波装置に係り、特に弾性表面波(以
下SAWと称する)コンボルバに対するゲート内分布均一
化手段としてのバイナリ・トリー・パターンの接続配置
構造の改良に関する。 [発明の概要] パッケージされた弾性表面波コンボルバが印刷配線板
上に配設され、その各出力端子が上記印刷配線板の裏面
に設けられたバイナリ・トリー(Binary Tree)の各入
力端子に各差し込み穴を通して接続されている。 [従来の技術] 最近、新しい通信方式として、スペクトラム拡散通信
(Spread Spectrum Commmunication S.S.C)が注目
されている。このSSCシステムの受信部においては、相
関機能が要求される。 弾性表面波コンボルバはこの相関機能を有し、プログ
ラマブルマッチドフィルタとして動作するためにSSCに
おいては最も重要なデバイスである。 この弾性表面コンボルバとしては、以下に示す2つの
構造のものが提案されている。 (1)分離媒質構造のコンボルバ;これは例えば半導体
であるシリコンと圧電体であるニオブ酸リチウムとをわ
ずかな空隙をそれらの間に設けて結合した構造を有す
る。 (2)エラスティック構造のコンボルバ;これはたとえ
ば、ニオブ酸リチウム基板上に入力用くし形電極と出力
用ゲート電極とを形成したもので、圧電体であるニオブ
酸リチウムの弾性的非線形性を利用する素子である。 (3)層状構造のコンボルバ;これは例えば半導体であ
るシリコン基板上に圧電膜として、酸化亜鉛をスパッタ
リング法により形成したものである。 以上3つの構造のコンボルバは、いずれにしても入力
用電極、出力用電極等を有し、第4,第5図に一例として
エラスティック構造のSAWコンボルバを示す。同図にお
いて1はニオブ酸リチウム等の圧電体基板、2,3はアル
ミニウム等の金属膜から成る入力電極、4は入力電極2,
3の間に設けたアルミニウム等の金属から成る矩形状の
出力電極、8,9は不要な弾性表面波減衰をさせるための
吸収材である。 第4図において入力電極2,3の端子5,6に電気信号を印
加すれば、それらは電極2,3から弾性表面波となって、
圧電体基板1上を伝播していく。 例えば入力電極2から発生したSAWは左右に伝播する
が、左方へ伝播するSAWは吸収材8により、吸収され
て、この端部より反射し、再び右方向へ伝播するSAWを
なくすることができる。入力電極3から発生し、左右に
伝播するSAWのうち、同様に右方向へ伝播するSAWは吸収
材9により吸収されてしまう。 すなわち、弾性表面波コンボルバは第6図に示すよう
に入力電極2からのSAWS1と入力電極3からのSAWS2とが
圧電体基板1の非線形相互作用を介して結合し、その結
果出力端子7からコンボルーション出力電気信号を取り
出すことができる。 出力電極4は第6図に示すようにSAWの伝播方向xに
対して長さlを持っており、この長さlはコンボルバの
処理時間を決定するので、非常に永くたとえばl=40〜
50mmとなる場合がある。 コンボレーション信号は、x方向に沿った出力電極4
の各部で発生した信号の積分(和)となる。しかし出力
電極4は長さlを持った有限長の分布定数線路を形成し
ている。このため第6図のように出力を中央の一点から
取り出した場合にはx方向に沿った出力電極4の各部で
発生したコンボルーション信号に位相差が発生する。こ
れは出力電極4上におけるゲート内分布と呼ばれ、でき
るだけ均一にすることが望まれる。このゲート内分布を
均一にする手段としては、第7図に示すようなものが提
案されている。第7図において第6図のコンボルバチッ
プ1はパッケージ18に収納されアルミナ基盤10上に形成
した型のストリップラインを積み上げて連結した構造
(これをバイナリ・トリー(Binary Tree)と呼ぶ)の
バイナリ・トリー・パターン11をコンボルバチップ1に
並設する。そしてバイナリ・トリー11とコンボルバ出力
電極4とをバイナリ・トリー11のパッド12を介してボン
ディングワイヤ19で接続する。さらに全体のコンボルー
ション出力はバイナリ・トリーの端部15より、ボンディ
ングワイヤ16にて、出力端子17に接続する。 [発明が解決しようとする問題点] このように出力電極4の各部に発生したコンボルーシ
ョン信号は多数の出力タップを介しさらに、それらのタ
ップからの信号はバイナリ・トリーを介することにより
同位相で出力端子17に達するので、ゲート内分布は、非
常によく均一化できる。しかし第7図より明らかなよう
にバイナリ・トリー・パターン11はコンボルバチップ1
よりもかなり大きくなる。従ってパッケージ18も大型に
なり、またパッケージコストが高くなる欠点がある。更
にバイナリ・トリー・パターン11を設けたアルミナ基板
10はコンボルバチップ1と平行にかつ接近させてパッケ
ージ18上に配置させる必要があるがコンボルバチップの
入力電極2,3は線幅が数μmのパターンであるので、わ
ずかな接触に対しても不良となってしまう。従って取扱
いが非常に厄介である欠点を持つ。更にバイナリ・トリ
ーには所望の特性インピーダンスを持つよう設計するが
アルミナ基板10の厚みが大きな設計上のパラメータとな
り、アルミナ基板10が厚い場合には第7図において、コ
ンボルバチップ1よりもかなり厚くなり、それらを接続
するためのワイヤボンディング作業が非常に困難になる
という欠点もある。 従ってアルミナ基板10の厚みには制限があり、設計上
の自由度が狭められる欠点を持つことにもなる。 従って本発明の目的は安価でアッセンブリ工程上取扱
いが容易で、しかも良好な特性が得られるバイナリ・ト
リ・パターンを有する弾性表面波コンボルバを提供する
にある。 [問題点を解決するための手段] 本発明は上記目的を達成するため、印刷配線板上に配
設されたパッケージされた弾性表面波コンボルバの複数
の出力端子が上記印刷配線板の各差し込み穴を通してそ
の裏面に形成されたバイナリ・トリー・パターンの夫々
の入力端子に接続され、該パターンが1個のバイナリ・
トリー出力端子を有し、上記弾性表面波コンボルバの出
力端子は偶数個設けられていて、かつ上記バイナリ・ト
リー・パターンは複数段の型形状をなすストリップラ
インから成り、上記出力端子の夫々が前記各差し込み穴
を通して最下位段の各ストリップラインの端部の入力端
子に接続され、上記バイナリ・トリー・パターンの最上
位段を除く各団のストリップラインは偶数個でかつ各段
毎に半減し、かつ各型形状の向きが反対となるように
設けられ、各段のストリップラインの両端部が前段2つ
の中点に接続されており、最上位段のストリップライン
の中点から1個のバイナリ・トリー出力端子が導出され
ていることを要旨とする。 [作用] コンボルバの出力信号はバイナリ・トリーを介して取
り出されるので、コンボルバの出力電極におけるゲート
内分布を均一化することができ、しかも同一印刷配線板
の表裏にコンボルバとバイナリ・トリー・パターンが設
けられるから、パッケージが小型化され、アッセンブリ
工程も簡単になり、バイナリ・トリーの特性インピーダ
ンスの設計の自由度も増大する。 [実施例] 以下図面に示す実施例を参照して本発明を説明する
と、第1図は本発明によるSAWコンボルバのパッケージ
内の構成を示しており、20は吸収材、21,22は入力電極2
3,24は入力端子、25は出力電極、26はボンディングワイ
ヤ、27,28,……34は出力端子、35はコンボルバチップ、
36はコンボルバパッケージである。 第2図は上記コンボルバを含む弾性表面装置における
印刷配線板54を示している。図示された面はコンボルバ
パッケージが装着される部品面(表面)の裏面に設けら
れたバイナリ・トリー・パターン45を示している。第2
図で、37,38,……43はバイナリ・トリーの節、44はバイ
ナリ・トリーの出力端子、46,47,……53は差し込み穴、
27′〜34′は夫々上記出力端子27〜34に対応する後述す
るバイナリ・トリーの入力端子である。 第1図に示すように本発明の弾性表面装置に装着され
るコンボルバパッケージ36は8個の出力端子27〜34を持
ち、それらが2個ずつ、4組の端子対にわけられてお
り、その2個の出力端子間が3本の線分で矩形に連結し
た型形状のストリップラインに印刷配線板54上の差し
込み穴46〜53を介して電気的に接続される。これらの2
個の端子より成る型形状のストリップラインが同じ向
きに4個形成され、それぞれコンボルバパッケージ36の
各出力端子27〜34と電気的に接続される。第2図におい
て、コンボルバパッケージの出力端子27〜34が接続され
た4個の型のストリップラインの中点37,38,39,40が
あり、37,38と39,40の2組に対して2点間を同様に連結
した第2段の同じ向きの型のストリップラインが2個
の形成され、更にそれぞれの中点41,42からなる第3段
の同じ向きの型のストリップラインが形成され、その
中点43の端子からストリップラインが接続される。 ここで形成された大,中小の同じ向きの型のストリ
ップラインの集合体が前述したものと同様の作用を有す
るバイナリ・トリーと呼ばれているものである。従っ
て、コンボルバチップ35上の出力電極25の各所で発生し
たコンボルーション出力信号は各出力端子27〜34から、
印刷配線板54の半田面に形成されたバイナリ・トリーの
最も下段の型のストリップラインの各入力端子に、差
し込み穴46,47,48,49,50,51,52,53を介して伝達され、
その上段の型のストリップラインの節37,38,39,40に
てまとめられ、さらに上端の型のストリップラインの
節43で一点にまとめられバイナリ・トリーの出力端子44
へ伝送される。このようにコンボルバパッケージ36の各
出力端子27〜34から伝達されたコンボルーション出力信
号は、印刷配線54に印刷されたバイナリ・トリーを伝送
するがために、各信号間の位相差を発生することなく、
出力端子44に現われる。 ここで、印刷配線板54に印刷されているバイナリ・ト
リー・パターンについて、更に説明する。バイナリ・ト
リーの具備すべき条件は第2図において、差し込み穴4
6,47,48,49,50,51,52,53の各点から、型のストリップ
ラインを経て、上位の型のストリップラインの中点を
経て、端子44に至るまでの経路46〜37〜41〜43,47〜37
〜41〜43,48〜38〜41〜43,……がすべて等しい距離にあ
ることである。まだ、このバイナリ・トリー・パターン
は、伝送線路を形成しているので、この部分の裏面の部
品面はアース箔とする。 一方、バイナリ・トリーはすでに説明したように印刷
配線板54の半田面(部品の装着してある面の裏面)に構
成されているので、例えば第3図で示すようにバイナリ
・トリーの条件を満足しながら、最下段の型のストリ
ップライン群に対して、封封の節(中点)55,56,57,58
において結合される第2段の型のストリップライン群
の向きを最下段のストリッライン群と同じ向きにするの
ではなく、向い合う方向に結合し、さらに第2段の各節
59,60において結合される第3段の型のストリップラ
インの向きを第2段の型のストリップライン群の向き
と向かい合う方向に結合し、節61に接続された端子62を
持った折り曲げ型バイナリ・トリーを新しく構成するこ
とができる。 このような構成のバイナリ・トリーはその入出力の距
離が短縮され、そのスペースも減少する。 [発明の効果] 以上説明したようにこの発明の弾性表面波装置による
とコンボルバチップを収容するパッケージが小型化され
る。小型化されることでコンボルバパッケージのコスト
ダウンが計れる。またバイナリ・トリーをコンボルバチ
ップから分離配置することでコンボルバチップ自身への
配慮が不要となり、バイナリ・トリーはバイナリ・トリ
ーの予め印刷されている印刷配線板の差し込み穴へ、コ
ンボルバパッケージの出力ピンを差し込むだけで、コン
ボルバパッケージしいては、コンボルバチップと平行配
置ができる。従って、アッセンブリ工程が簡単容易にな
る。更に弾性表面波装置に使用される印刷配線板の厚さ
を適当に変えることによって、バイナリ・トリーの特性
インピーダンスを自由に設計でき、例えば第3図で示し
たように、折り曲げ型バイナリ・トリーを展開した形状
のパターンが可能となり、バイナリ・トリーの占有面積
を小さくできる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す概略図、第2図は実施
例において印刷配線板上に形成されたバイナリ・トリー
・パターンの一例を示す図、第3図は本発明におけるバ
イナリ・トリー・パターンの他の例を示す図、第4図、
第5図及び第6図は従来の弾性表面波コンボルバの一例
を示す概略図、第7図はバイナリ・トリーを有する従来
の弾性表面波コンボルバを示す概略図である。 21,22……入力電極、 25……出力電極、 27〜34……出力端子、 35……コンボルバチップ、 36……コンボルバパッケージ、 37〜43……バイナリ・トリーの節、 44……バイナリ・トリーの出力端子、 27′〜34′……バイナリ・トリーの入力端子、 46〜53……差し込み穴、 54……印刷配線板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−18115(JP,A) 特開 昭57−136363(JP,A) 特開 昭58−79779(JP,A) 実開 昭61−100019(JP,U) 実開 昭60−95733(JP,U) 実開 平1−122627(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03H 3/08 - 3/10 H03H 9/145 H03H 9/25 H03H 9/42 - 9/44 H03H 9/64 - 9/76

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.印刷配線板上に配設されたパッケージされた弾性表
    面波コンボルバの複数の出力端子が上記印刷配線板の各
    差し込み穴を通してその裏面に形成されたバイナリ・ト
    リー・パターンの夫々の入力端子に接続され、該パター
    ンが1個のバイナリ・トリー出力端子を有し、 上記弾性表面波コンボルバの出力端子は偶数個設けられ
    ていて、かつ上記バイナリ・トリー・パターンは複数段
    の型形状をなすストリップラインから成り、上記出力
    端子の夫々が前記各差し込み穴を通して最下位段の各ス
    トリップラインの端部の入力端子に接続され、 上記バイナリ・トリー・パターンの最上位段を除く各段
    のストリップラインは偶数個でかつ各段毎に半減し、か
    つ各型形状の向きが反対となるように設けられ、各段
    のストリップラインの両端部が前段の2つの中点に接続
    されており、最上位段のストリップラインの中点から1
    個のバイナリ・トリー出力端子が導出されていることを
    特徴とする弾性表面波装置。 2.前記最下位段の各ストリップラインの各端部から上
    記バイナリ・トリー出力端子までの距離が全て等しいこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の弾性表面波
    装置。
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