JP3283517B2

JP3283517B2 - オープン−ショート反射器

Info

Publication number: JP3283517B2
Application number: JP51881993A
Authority: JP
Inventors: ルイーレ、ウエルナー; マフイ、ユルゲン; デイル、ローラント; ルイス、ブライアン
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH07505989A; EP0638212B1; WO1993022831A1; EP0638212A1; DE4213800A1; DE59302065D1; US5621364A

Description

【発明の詳細な説明】圧電性基板上の少なくとも１つの交叉指変換器に加え
て、この変換器内で発生された音響波に対する少なくと
も１つの反射器を有する表面波デバイスは公知である。
この音響波は基板の表面またはこの基板の表面に近い基
板内を進行し、また反射器内で、インラインデバイスで
は180゜の逆反射である反射を受ける。このような反射
器は公知のように互いに並列に配置された多数のストリ
ップまたは指から成っている。

種々の場合において、非常に狭帯域でありまた高い選
択性を有する反射器が要望される。先ず第一にこのよう
な反射器は、中心周波数に同調させられて互いに間隔を
置いて配置されている非常に多数のストリップから成っ
ている。しかしより大きい帯域幅を有する反射器を有す
る表面波デバイスも必要とされる。これはより少数のス
トリップで達成し得るが、それはより小さい全反射能力
においてである。分散性の特性を有する反射器も公知で
ある。

通常の場合にすべてのこのようなデバイスに共通なこ
とは、それらの特性が製造上のばらつきにより、たとえ
ば中心間隔、ストリップの幅および厚みの所定の寸法な
どのばらつきが非常に小さいとしても、乱され、または
変性されている可能性があることは共通している。なぜ
ならば、表面波デバイスは非常に高精密な電子部品であ
るからである。

反射器を有する表面波デバイスはたとえば共振器とし
て使用される。このような共振器の一例は第１図に示さ
れているようにヨーロッパ特許出願公開第Ａ−0257377
号明細書から公知である。基板２の表面の中心に位置す
る少なくとも１つの変換器６の両側に各１つの反射器３
および４が示されている。

反射器の特別な形式、いわゆる“オープン−ショート
反射器”は「米国電気電子学会論文集・超音波フェロエ
レクトリクスおよび周波数制御編」第UFFC−33巻、第４
号（1986年）、第369〜374頁から公知である。この反射
器は音響波の波長の四分の一の隣接ストリップの中心間
隔を有するストリップを有する。このような選定は分割
指変換器から周知であり、また反射器はそれに依拠して
“分割指反射器”と呼ばれている。個々のストリップ
（しばしば指とも呼ばれる）はそれらの並び合った配置
の結果として（主波伝播の方向ｘに）交互に一方では母
線により短絡される金属ストリップであり、他方では電
気的に“開いた”ストリップである。第２図はオープン
−ショート反射器の基本原理を示す。金属ストリップ22
を互いに接続する母線は符号21を付されている。ストリ
ップ22の間に、ストリップ22に対してまた互いに電気的
に絶縁されているストリップ23が存在している。接続形
式、すなわちストリップ22および23のオープンまたはシ
ョートは図面から明らかなように交互である。

分割指変換器の場合のように第２図のオープン−ショ
ート反射器の場合にも機械的反射は互いに消える。それ
に対して電気的反射はストリップ22の交互の接続のゆえ
に強まる。このなお残留して生ずる電気的反射は基板の
材料の１つの材料特性である結合係数により決定されて
いる。

たとえばニオブ酸リチウムのような高い結合係数を有
する基板材料が使用されると、第２図によるオープン−
ショート反射器は大きい反射強度を有し、またこのよう
な群から構成された反射器は大きい帯域幅を有する。

ストリップ22および23、すなわち互いに短絡されるス
トリップ22および“開いた”ストリップ23の幅寸法が等
しい大きさであることが必要でない。しかしストリップ
22および23の配置のλ/4周期性を守ることは重要であ
る。

国際特許出願PCT/EP90/02192および02193には、１つ
の反射器を有する表面波フィルタの原理が記載されてい
る。この原理のフィルタの設計はこのフィルタの電子的
伝達特性に関するさまざまな条件に問題なく適合され得
る。主な構成部分としてこのフィルタは、重み付けされ
ていてよい反射器を有する。

本発明の課題は、表面波デバイス用のこのような重み
付けされた反射器であって、予め定め得る伝達関数を実
現し、また必要な金属ストリップの幅および厚みに関す
る製造上の許容差に対する可能なかぎり広い不敏感性を
有する反射器を提供することにある。

この課題は、請求項１の発明によれば、互いに平行に
配置された複数の金属ストリップと、少なくとも１つの
母線とを備え、複数の金属ストリップが、母線を介して
短絡された（すなわちショート）金属ストリップと、母
線に接続されていない開いた（すなわちオープン）金属
ストリップとから成るオープン−ショート反射器におい
て、開いた金属ストリップの長さが予め定められた重み
付け関数によって決められ、開いた金属ストリップと母
線との間の隙間内に、母線に接続された金属ストリップ
が配置されていることによって解決される。

さらに、この課題は、請求項２の発明によれば、互い
に平行に配置された複数の金属ストリップと、２つの母
線とを備え、複数の金属ストリップが、母線を介して短
絡された（すなわちショート）金属ストリップと、母線
に接続されていない開いた（すなわちオープン）金属ス
トリップとから成るオープン−ショート反射器におい
て、母線に接続された金属ストリップが少なくとも２つ
の中断部を有し、その中断部の間に、母線に接続された
金属ストリップの開いた部分が形成され、この開いた部
分の長さが予め定められた重み付け関数によって決めら
れることによっても解決される。

本発明は、オープン−ショート反射器を使用し、また
この反射器に、零位置および／またはさらに位相反転の
位置を含んでいてよい重み付け関数を与えるという思想
に基づいており、このことはこの重み付け関数が段階な
しか段階ありかに無関係である。

オープン−ショート反射器が本発明に従って重み付け
されているこのような表面波構造の使用のもとに予め定
め得るフィルタ関数が満足され得る。

オープン−ショート反射器が上記のようにストリップ
幅および層厚に関する製造許容差に対してその反射挙動
に関して比較的不敏感であること、またこの不変性がこ
のような反射器の重み付けの際にも得られたままである
ことが確かめられている。

本発明により応用される重み付け原理はストリップ除
去の重み付けである。予め定められたフィルタ関数に相
応する設計の際に反射器内で反射が生ずるべきでないと
ころではどこでも、ストリップ23の列のそのつどの“開
いた”ストリップが、いまやそれが短絡されたストリッ
プ22であるように、母線21と接続され、もしくは第２図
の反射器内で母線により短絡されたストリップがこれら
の母線から隔てられ、またそれらが“開いた”ストリッ
プとされる。両方の場合に、このような場所においてそ
れぞれ機械的反射だけでなく電気的反射も互いに消え
る。これ以上の説明はここにあげられる第１の変形零で
詳細に続けられる。

本発明は１つの実施態様として、ストリップまたは反
射器の無段階の開口重み付けの可能性をも含んでいる。
そのために単に個々の“開いた”ストリップの長さ部分
が母線と接続され、またそれによって短絡されたストリ
ップ部分となる。第３図はこのような本発明において使
用される開口重み付けを示す。第３図中でも短絡された
ストリップには符号22が付されている。第３図の反射器
の重み付けされた開いたストリップは符号33を付されて
いる。図面から容易にわかるように、これらのストリッ
プ33は公知の開口重み付けに相応して相い異なる長さを
有する。しかし、このストリップ33の長さ方向になお、
ストリップ33から隔てられまた母線21と接続されている
ストリップ部分である部分ストリップ34が存在してい
る。これは特別な場合には、さもなければ開いたストリ
ップの場所に位置し、しかし“零”に重み付けされてお
り、またいまやそれぞれ完全に短絡されたストリップを
残している末端の両ストリップ35である。配置の中央に
位置するストリップ33は、開いたストリップ23として第
２図の配置中に専ら存在しているストリップのように、
完全に重み付けされていない開いたストリップである。

第４図はストリップ“番号”を横軸にとって第３図に
よる反射器のそのつどの場所における反射能力の尺度を
示す。これは、換言すれば、重み付け関数である。すな
わち反射の強さは第１近似でそのつどの開いたストリッ
プの“開いた”長さに直接比例している。

第５図は第３図の原理の応用を示すが、第３図の原理
が第５図のこの反射器内には二重に含まれている。その
意味および機能が第３図と一致する第５図の詳細は第３
図の符号により示されており、第３図で説明された意味
を有する。特に注意すべきことは、第５図の配置では両
ストリップ54が反射器の中央に位置することである。こ
れらは、単独に取り出されれば、第３図の“零”に重み
付けされた開いたストリップ34または35の特性を有する
ストリップである。しかし、ストリップ54はλ/4の中心
間隔で並び合って位置しているので、反射の符号交代を
生ずる。すなわち位相跳躍を呈する。ストリップ54の個
所に（重み付けされていない）短絡されたストリップお
よび（重み付けされている）開いたストリップ（その際
に後者では“零”に重み付けされたストリップ35の形式
のストリップも含まれている）のさもなければ交代する
配置が中断されている。

第５図は、非常に複雑化された（無段階の）重み付け
関数も本発明により実現可能であることを示す。

第６図は、利用される開口内の開いたストリップの任
意の配置も可能であることを示す。第６図による配置は
ほぼ第３図の配置に相当するが、明らかなように、電気
的反射の重心点が反射器を越えて反射器に横方向に、す
なわち第６図中の垂線の方向にずらされている。

本発明のさらに別の実施態様は、ヨーロッパ特許出願
公開第Ａ−0124019号明細書に他の関連で既に記載され
ているように、開いたストリップが多重に互いに中断さ
れていてよいことにある。この措置によりマルチストリ
ップカップラー効果が避けられる。この目的で（追加的
に）各々がただ一回短絡されたストリップ22も、母線21
が（いずれにせよ目的にかなった仕方で）互いに接続さ
れているかぎり、中断されていてよい。第６図は追加的
にこのような中断を示す。

短絡されたストリップの前記のような中断を放棄し
て、示されている実施例において設けられている母線21
の１つだけを設けても十分である。なぜならその場合既
に母線の１つがストリップ22の相互短絡を保証するから
である。

しかして、上述した本発明による表面波構造は一般的
に次のように表現できる。

『互いに並列に配置された少なくとも１つの金属スト
リップ（22、23）および少なくとも１つの付属の母線
（21）を有し、これらの金属ストリップが反射器構造内
に規則的に、それぞれ２つの隣接する金属ストリップか
ら成る対が存在するように構成され、それらのうち一方
の金属ストリップが短絡された金属ストリップ（22）と
して母線（21）と接続され、そのつどの対の他方の金属
ストリップ（23）が開いた金属ストリップとして母線
（21）と接続されていない（オープン−ショート反射
器）表面波構造において、反射器を重み付けするために反射器構造（第３図、第
５図、第６図、第７図）が２つの隣接する金属ストリッ
プのこのような対をも含み、それらの内そのつどこのよ
うな１つの対の一方の金属ストリップが、予め定められ
た重み付け関数により零と金属ストリップ（23）の全長
との間に位置し得るそれぞれ１つの値に選定されている
（そのつどの）長さ部分（34）が（それぞれ相応する）
母線（21）に接続されているように構成され、他方の金属ストリップがその全長で反射器構造の短絡
された金属ストリップ（22）または開いた金属ストリッ
プ（122）である表面波構造。』この一般的表現において、それぞれ２つの反射器スト
リップの“対”が定められ、それらのうち公知のオープ
ン−ショート反射器内で一方の金属ストリップは短絡さ
れた（ショート）金属ストリップであり、他方の金属ス
トリップは開いた（オープン）金属ストリップである。
後者は表面波構造内で任意の不動電位を取る。それに対
して、短絡された金属ストリップは常にこの金属ストリ
ップが電気的に接続されている母線の電位を有する。一
般的表現の「おいて」以下の文章においても同じく
“対”が述べられているが、これらの対は必ずしも「お
いて」の前文の“対”と同一でなくてよい。すなわち、
前文における対の金属ストリップのうち一方の金属スト
リップが「おいて」以下の第１の対に属し、他方の金属
ストリップが「おいて」以下の第２の隣接する対の金属
ストリップに組み入れられていてよい。この一般的表現
はそれによって、短絡された金属ストリップａおよび隣
接する開いた金属ストリップｂが本発明により下記のよ
うに変更されていてよい多数の実施可能性を含んでい
る。

1.ストリップａが短絡されたストリップにとどまり、ま
たストリップｂが１つの長さ部分で開いたストリップに
とどまり、またその他の長さ部分で一方または両方の母
線により短絡されるストリップになる。このストリップ
ｂはそれによって長さ重み付けされた開いたストリップ
である。

2.ケース１の特別な場合として、ストリップｂがその全
長で短絡され“零”に重み付けされたストリップにさ
れ、従って構造的にストリップａから区別されない。

3.ストリップｂが変更されない開いたストリップにとど
まり、またストリップａが、このストリップａの１つの
長さ部分が開いたストリップになるように分割される。
母線21が両側に存在する際にはこのことは少なくとも２
つの中断を必要とする。

4.ケース３の特別な場合として、ストリップａがその全
長でストリップｂの形式の“零”に重み付けされたスト
リップに分割される。

位相跳躍（第５図のストリップ54を参照）はその際
に、あたかも構造内に形式ａの短絡されたストリップが
挿入されているかのように作用する。すなわち位相跳躍
の個所に構造は２つの隣接する短絡された（形式ａの）
ストリップを有する。その代わりに周期性の位相跳躍あ
りまたはなしの追加的なストリップｂが挿入されていて
もよい。

第３図、第５図および第６図には、重み付けされた反
射器の短絡された金属ストリップおよび開いたストリッ
プが分配されており、また開いたストリップが長さ重み
付けされている例が示されている。それに対して逆の反
射器、すなわち第５図に比較して第７図に示されている
ようにすべての短絡されたストリップがすべての開い
た、場合によっては重み付けされているストリップによ
り交換されている反射器が同一の伝達関数を実現する。
第５図の反射器の左から２つの第１番目および第２番目
の（短絡された）ストリップは、第７図の反射器におい
ては重み付けされていない開いたストリップ122であ
る。第５図の反射器の左から第３番目のストリップ（こ
れは重み付けされた開いたストリップ）は、第７図の反
射器においては短絡されているが開いた長さ部分132に
より重み付けされているストリップである。逆の構造で
は開いたストリップは重み付けされておらず、また重み
付けは第５図による構造中で短絡されたストリップであ
る金属ストリップで行われている。これらの短絡された
ストリップはその場合に、追加的に（分割指効果を避け
るため）さらに中断されていてもよい重み付けに相応し
て開いた（母線と接続されていない）長さ部分を有す
る。この理由からこのような“逆の”反射器に存在して
いる重み付けされていない開いたストリップも追加的な
中断を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイル、ローラントドイツ連邦共和国デー‐8000 ミユンヘン 90 ゼベナーシユトラーセ 94 (72)発明者ルイス、ブライアンイギリス国エヌエヌ13 ５エツチエルノーサンツブラクリーハイストリートサイレスハム 39 (56)参考文献特開昭60−263505（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−202610（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−23131（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 9/25

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに平行に配置された複数の金属ストリ
ップと、少なくとも１つの母線とを備え、複数の金属ス
トリップが、母線を介して短絡された金属ストリップ
と、母線に接続されていない開いた金属ストリップとか
ら成るオープン−ショート反射器において、開いた金属
ストリップの長さが予め定められた重み付け関数によっ
て決められ、開いた金属ストリップと母線との間の隙間
内に、母線に接続された金属ストリップが配置されてい
ることを特徴とするオープン−ショート反射器。
【請求項２】互いに平行に配置された複数の金属ストリ
ップと、２つの母線とを備え、複数の金属ストリップ
が、母線を介して短絡された金属ストリップと、母線に
接続されていない開いた金属ストリップとから成るオー
プン−ショート反射器において、母線に接続された金属
ストリップが少なくとも２つの中断部を有し、その中断
部の間に、母線に接続された金属ストリップの開いた部
分が形成され、この開いた部分の長さが予め定められた
重み付け関数によって決められることを特徴とするオー
プン−ショート反射器。