JP4135575B2 - Surface acoustic wave device input / output switching device and measurement system - Google Patents

Surface acoustic wave device input / output switching device and measurement system Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球状の表面弾性波素子の入出力切換装置及び計測システムに係り、特に、周回する表面弾性波の減衰を抑制でき、測定感度を向上し得る表面弾性波素子の入出力切換装置及び計測システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、平板部材ではなく、球状部材の表面に一対の櫛形電極を備えた表面弾性波素子が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この種の表面弾性波素子は、球状部材自体、又は球状部材と櫛形電極との部材が圧電性材料で形成されている。
【0003】
このため、かかる表面弾性波素子は、短時間の高周波電圧が櫛形電極に供給されると、櫛形電極の櫛歯に直交する方向に沿って表面弾性波(Surface Acoustic Wave)を球状部材の表面に放出すると、この表面弾性波が球状部材の表面を周回する毎に櫛形電極に受信されて高周波電圧に変換される。
【0004】
すなわち、この種の表面弾性波素子は、圧電性材料により、櫛形電極に供給された高周波電圧を表面弾性波に変換する機能と、周回する毎に櫛形電極に受信される表面弾性波を高周波電圧に変換する機能とをもっている。
【0005】
なお、表面弾性波は、球状部材の表面状態によって速度等が微妙に変化するので、周回数が多くなるほど変化分が蓄積される。従って、球状の表面弾性波素子は、表面弾性波の発生後に、周回する表面弾性波の減衰時間や周回速度等を測定し、この測定結果に基づいて球状部材の表面状態を評価する高感度センサとしての用途が期待されている。
【0006】
【特許文献1】
国際公開第WO/4525号パンフレット
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような球状の表面弾性波素子は、高感度センサとしての用途が期待される反面、周回する表面弾性波が早く減衰するため、減衰時間等の測定感度が低いという問題がある。
【0008】
本発明は上記実情を考慮してなされたもので、周回する表面弾性波の減衰を抑制でき、測定感度を向上し得る表面弾性波素子の入出力切換装置及び計測システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に対応する発明は、球状の表面弾性波素子に駆動信号を入力するための駆動系回路と、前記表面弾性波素子から出力される複数の周回受信信号を計測するための計測系回路とを互いに切換可能な、表面弾性波素子の入出力切換装置であって、前記駆動系回路及び前記計測系回路と前記表面弾性波素子との間に設けられたマッチングセクションと、前記各周回受信信号を出力する期間のうち、前記計測を開始するまでの待機期間中、前記マッチングセクションを前記表面弾性波素子から見て並列共振の状態又は(2n−1)λ/4(但し、nは自然数、λは周回受信信号の波長)の状態にある高インピーダンス回路にするように、前記マッチングセクションの構成を変更するマッチング変更手段と、を備えた表面弾性波素子の入出力切換装置である。
【0010】
また、請求項2に対応する発明は、球状の表面弾性波素子に駆動信号を入力するための駆動系回路と、前記表面弾性波素子から出力される複数の周回受信信号を計測するための計測系回路と、前記駆動系回路及び前記計測系回路と前記表面弾性波素子との間に設けられたマッチングセクションと、前記各周回受信信号を出力する期間のうち、前記計測を開始するまでの待機期間中、前記マッチングセクションを前記表面弾性波素子から見て並列共振の状態又は(2n−1)λ/4(但し、nは自然数、λは周回受信信号の波長)の状態にある高インピーダンス回路にするように、前記マッチングセクションの構成を変更するマッチング変更手段と、を備えた表面弾性波素子の計測システムである。
【0011】
従って、請求項1,2に対応する発明は、待機期間中、マッチング変更手段が、マッチングセクションを表面弾性波素子から見て並列共振の状態又は(2n−1)λ/4(但し、nは自然数、λは周回受信信号の波長)の状態にある高インピーダンス回路にするように、マッチングセクションの構成を変更する。
【0012】
これにより、この待機期間中は、表面弾性波素子を周回する表面弾性波のエネルギーが周回受信信号として放出されない。従って、周回する表面弾性波の減衰を待機期間に応じて抑制でき、測定感度を向上させることができる
【0013】
【発明の実施の形態】
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の実施形態に係る表面弾性波素子の計測システムの構成を示す模式図であり、図2はこの表面弾性波素子の構成を示す模式図であり、図3はこの表面弾性波素子に用いられる各信号の波形を示す模式図である。
【0014】
ここで、計測システムは、例として、駆動用のバースト波の周波数を45MHz付近にした場合、図1に示すように、球状の表面弾性波素子(BS;Ball Saw device)10を、マッチング用コイルL(1〜2μH),マッチング用コンデンサC1(数十〜数百pF)及び微調整用トリマコンデンサC2(数pF)からなるマッチングセクション20を介して駆動し、表面弾性波素子10から得られる周回受信信号をマッチングセクション20を介して計測するためのものである。
【0015】
ここで、マッチングセクション20は、マッチング用コイルLを直列素子とし、各コンデンサC1,C2を並列素子としたπフィルタであり、微調整用トリマコンデンサC2が表面弾性波素子10側に配置され、マッチング用コンデンサC1が微調整用トリマコンデンサC2とは反対側に配置されている。なお、各コンデンサC1,C2におけるLとは反対側の端子はそれぞれ接地されている。また、LとC1との間は、高周波阻止コイルRFC1(100μH)を介して接地され、切替えダイオード(以下、スイッチ用PINダイオードという)D1〜D3の直流成分を流すためのものである。
【0016】
係る計測システムは、詳しくは、(a)駆動バースト波信号源30とマッチングセクション20とを接続するための駆動系回路、(b)マッチングセクション20の一部を接地するための待機系回路(マッチング変更手段)、(c)マッチングセクション20と計測部40とを接続するための計測系回路、これら各系回路のいずれかを選択するためのタイミングコントローラ50を備えている。
【0017】
ここで、(a)駆動系回路においては、駆動バースト波信号源30が同軸ケーブル31(50Ω)、直流カット用コンデンサC3(100pF)及び順方向のスイッチ用PINダイオードD1(順方向電圧時;高周波信号に対して1Ω以下)を介してマッチングセクション20のL,C1間に電気的に接続されている。また、スイッチ用PINダイオードD1には、タイミングコントローラ50からの駆動系選択信号が順電流制限抵抗R1(1kΩ)及び高周波阻止コイルRFC2(100μH)を介して入力可能となっている。さらに、R1とRFC2との間は、直流カット用コンデンサC5(10nF)を介して接地されている。
【0018】
すなわち、(a)駆動系回路は、タイミングコントローラ50からの駆動系選択信号(オン状態)により、駆動バースト波信号源30からの駆動バースト波信号を同軸ケーブル31、直流カット用コンデンサC3及びスイッチ用PINダイオードD1を介してマッチングセクション20のL,C1間に入力するものである。
【0019】
(b)待機系回路においては、マッチングセクション20のL,C1間が逆方向のスイッチ用PINダイオードD2(順方向電圧時;高周波信号に対して1Ω以下)及び直流カット用コンデンサC6(10nF)を介して接地されている。また、スイッチ用PINダイオードD2のアノード(陽極)には、タイミングコントローラ50からの待機系選択信号が順電流制限抵抗R2(1kΩ)を介して入力可能となっている。
【0020】
すなわち、(b)待機系回路は、タイミングコントローラ50からの待機系選択信号(オン状態)により、マッチングセクション20のL,C1間をスイッチ用PINダイオードD2及び直流カット用コンデンサC6を介して高周波的に接地するものである。このL.C1間の接地により、待機系回路は、マッチングセクション20を表面弾性波素子10から見て並列共振の状態にある高インピーダンス回路にするように、マッチングセクション20の構成を(C1が無い等価回路構成に)変更可能となっている。
【0021】
(c)計測系回路においては、計測部40が同軸ケーブル41(50Ω)、直流カット用コンデンサC4(100pF)及び順方向のスイッチ用PINダイオードD3(順方向電圧時;高周波信号に対して1Ω以下)を介してマッチングセクション20のL,C1間に電気的に接続されている。また、スイッチ用PINダイオードD3には、タイミングコントローラ50からの計測系選択信号が順電流制限抵抗R3(1kΩ)及び高周波阻止コイルRFC3(100μH)を介して入力可能となっている。さらに、R3とRFC3との間は、直流カット用コンデンサC7(10nF)を介して接地されている。
【0022】
すなわち、(c)計測系回路は、タイミングコントローラ50からの計測系選択信号(オン状態)により、マッチングセクション20のL,C1間からの各周回受信信号をスイッチ用PINダイオードD3、直流カット用コンデンサC4及び同軸ケーブル41を介して計測部40に入力するものである。
【0023】
続いて、以上のような計測システムに用いられる表面弾性波素子10、マッチングセクション20、駆動バースト波信号源30、計測部40及びタイミングコントローラ50について説明する。
【0024】
表面弾性波素子10は、前述した周知のものであり、例えば図2に示すように、水晶等の球状部材11の表面に、互いに対向する一対の櫛形電極12,13を備えている。
【0025】
すなわち、表面弾性波素子10は、図3に示すように、数十〜数百MHz程度の周波数をもつバースト波(又はインパルス等)の電気信号(駆動信号S)を各櫛形電極12,13に受けると、各櫛形電極12,13に接する圧電性材料により、球状部材11の表面に表面弾性波SAW(Surface Acoustic Wave)を発生させて球状部材11の表面を周回させる機能と、周回する表面弾性波SAWが各櫛形電極12,13を通過する毎に、各櫛形電極12,13から電圧(周回受信信号S,S,…)を発生させる機能とをもっている。
【0026】
また、本実施形態では、球状部材11の表面状態を評価する際に、前述した減衰時間や周回速度等のうち、減衰時間Tを計測している。詳しくは、標準的な表面状態の球状部材11から計測した減衰時間Tと、評価対象の表面状態の球状部材11から計測した減衰時間T’とに基づいて、両減衰時間の変化分ΔT(=|T−T’|)を算出し、例えば評価値(ΔT/T)により、球状部材11の表面状態を評価している。但し、評価値(ΔT/T)の元となる減衰時間T,T’を測定する際に、後述する待機期間(図4のt2−t3間)を互いに同一にする必要がある。
【0027】
マッチングセクション20は、駆動系回路から入力された駆動信号Sを表面弾性波素子10に入力し、表面弾性波素子10から出力された複数の周回受信信号S,S,…を通過又は遮断するためのものである。
【0028】
ここで、マッチングセクション20は、L,C1間が待機系回路を介して高周波的に接地されたとき、L,C2の並列回路が各周回受信信号の周波数と同一値又は略同一値の共振周波数をもつLC2並列共振回路となるように、C2<<C1の関係を有して構成されている。
【0029】
駆動バースト波信号源30は、タイミングコントローラ50から受けた生成タイミング及び時間幅に基づいて高周波のバースト波からなる駆動信号Sを生成して同軸ケーブル31に出力するものである。
【0030】
計測部40は、タイミングコントローラ50からのトリガ信号により計測を開始し、マッチングセクション20からスイッチ用PINダイオードD3,直流カット用コンデンサC4及び同軸ケーブル41を介して受けた周回受信信号Si,…,Sn,…の減衰時間を計測する機能をもっている。
【0031】
なお、計測部40は、図3を用いて述べた通り、予め標準的な表面状態の球状部材11から計測した減衰時間Tと、評価対象の表面状態の球状部材11から計測した減衰時間T’とに基づいて、両減衰時間の変化分ΔT(=|T−T’|)を算出する機能と、例えば評価値(ΔT/T)により、球状部材11の表面状態を評価する機能とを備えてもよい。
【0032】
タイミングコントローラ50は、駆動バースト波信号源30により生成されるバースト波からなる駆動信号Sの時間幅及び生成タイミングを制御する機能と、計測システムの(a)駆動系、(b)待機系及び(c)計測系のうち、いずれか1つの系を選択するように各系を切換える機能をもっている。
【0033】
ここで、(a)駆動系を選択する場合、タイミングコントローラ50は、駆動系選択信号(オン状態)をR1,RFC2を介してスイッチ用PINダイオードD1に入力する機能とを実行する。
【0034】
(b)待機系を選択する場合、タイミングコントローラ50は、待機系選択信号(オン状態)をR2を介してスイッチ用PINダイオードD2に入力する機能を実行する。
【0035】
なお、待機系選択信号(オン状態)は、駆動信号Sの入力直後にスイッチ用PINダイオードD2に入力される必要はなく、1周目の周回受信信号Sと、ノイズレベル近傍の周回受信信号Sとの間の任意の期間だけ、D2に入力されればよい。
【0036】
(c)計測系を選択する場合、タイミングコントローラ50は、計測部40に計測開始のトリガ信号を入力すると共に、計測系選択信号(オン状態)をR3,RFC3を介してスイッチ用PINダイオードD3に入力する機能を実行する。
【0037】
次に、以上のように構成された表面弾性波素子の計測システムの動作を図4のタイミングチャート及び図5〜図8の等価回路図を用いて説明する。なお、図4(a)〜(c)において、各信号は、オン状態を+5Vとして表し、オフ状態を−5Vとして表している。
【0038】
いま、図4(a)〜(c)の時刻t0に示すように、タイミングコントローラ50は、駆動系選択信号、待機系選択信号、計測系選択信号、のいずれもオフ状態(逆方向電圧の状態)としている。すなわち、時刻t0において、計測システムは、表面弾性波素子10の駆動状態、計測前の待機状態、計測状態のいずれの状態にもない。
【0039】
続いて、時刻t1〜t2の期間中、タイミングコントローラ50は、駆動選択信号をオン状態にしてR1,RFC2を介してスイッチ用PINダイオードD1に入力する。この駆動選択信号を受けると、スイッチ用PINダイオードD1が高周波的に約1Ω以下の略短絡状態となり、図5に等価回路を示すように、駆動バースト波信号源30と、マッチングセクション20とが高周波的に接続される。よって、時刻t1〜t2の期間中、駆動バースト波信号源30から出力された駆動信号Sは、マッチングセクション20を介して表面弾性波素子10に入力される。
【0040】
表面弾性波素子10は、駆動信号Sを各櫛形電極12,13に受けると、球状部材11の表面に表面弾性波を発生させて球状部材11の表面を周回させる。
【0041】
表面弾性波素子10は、周回する表面弾性波が各櫛形電極12,13を通過する毎に、各櫛形電極12,13から周回受信信号S,S,…を発生させる。
【0042】
次に、時刻t2になると、タイミングコントローラ50は、駆動系選択信号をオフ状態にする一方、待機系選択信号をオン状態にする。
【0043】
駆動系選択信号のオフにより、スイッチ用PINダイオードD1を遮断状態にして駆動バースト波信号源30と表面弾性波素子10とを高周波的に遮断する。
【0044】
また、待機系選択信号のオンにより、スイッチ用PINダイオードD2が高周波的に略短絡状態となるので、図6に等価回路を示すように、マッチングセクション20のL,C1間がD2,C6を介して高周波的に接地される。
【0045】
L,C1間の接地により、マッチングセクション20は、マッチング用コンデンサC1が高周波的に存在せず、表面弾性波素子10から見てL・C2の並列共振の状態にあるように回路構成が変更される。
【0046】
従って、時刻t2の後、マッチングセクション20は、表面弾性波素子10から出力されてノイズレベル近傍よりも比較的強度の高い周回受信信号S,S,…,Si-1を遮断する。なお、周回受信信号は、1周目から遮断する場合に限らず、任意のk周目から遮断してもよい。
【0047】
次に、時刻t3になると、タイミングコントローラ50は、待機系選択信号をオフ状態にする一方、計測開始のトリガ信号を計測部40に入力し、計測系選択信号をオン状態にする。
【0048】
待機系選択信号のオフにより、スイッチ用PINダイオードD2を遮断状態にしてマッチングセクション20のL,C1間の接地を中断し、図7に等価回路を示すように、マッチング用コンデンサC1を高周波的に挿入する。
【0049】
C1の挿入により、マッチングセクション20は、表面弾性波素子10から見たLC2並列共振状態が解消され、表面弾性波素子10から出力される各周回受信信号を通過させる。
【0050】
一方、計測系選択信号のオンにより、スイッチ用PINダイオードD3が高周波的に略短絡状態となるので、マッチングセクション20を通過した各周回受信信号S,…,S,…がD3,C4及び同軸ケーブル41を介して計測部40に入力される。
【0051】
また、計測部40では、計測開始のトリガ信号により、周回受信信号の計測を開始する。
【0052】
計測部40は、入力された周回受信信号S,…,S,…の減衰時間を計測する。なお、前述した通り、計測部40は、計測した減衰時間に基づいて、減衰時間の変化分ΔTや、評価値(ΔT/T)を算出してもよい。
【0053】
次に、時刻t4になると、タイミングコントローラ50は、計測系選択信号をオフ状態にし、スイッチ用PINダイオードD3を遮断状態にして今回の計測を終了する。なお、計測システムは、時刻t4の後、全ての系の選択信号がオフ状態となり、時刻t0の状態に戻っている。
【0054】
以下、計測システムは、操作者の所望により、前述した時刻t0〜t4の過程を繰り返し、適宜、計測結果、変化分、評価値などの算術平均などを算出することもできる。
【0055】
上述したように本実施形態によれば、駆動信号Sを表面弾性波素子10に入力した後、表面弾性波素子10から出力される複数の周回受信信号S,S,…,Si-1,Si,…,Sn,…のうち、ノイズレベル近傍以外の少なくとも一部の周回受信信号(S,S,…),S,…,Si-1を遮断するように、タイミングコントローラ50の待機系選択信号に基づいて待機系回路がマッチングセクション20のL,C1間を高周波的に接地する。
【0056】
これに伴い、マッチングセクション20は、待機期間中の周回受信信号(S,S,…),S,…,Si-1を遮断する。この待機期間中は、表面弾性波素子10を周回する表面弾性波SAWのエネルギーが周回受信信号として放出されない。従って、周回する表面弾性波の減衰を待機期間に応じて抑制でき、減衰時間T又は周回回数を延ばすことができるので、減衰特性の測定感度を向上させることができる。
【0057】
補足すると、マッチングセクション20は、図8に等価回路を示すように、駆動バースト波信号源30又は計測部40の入力インピーダンスRに合わせるため、LとC1,C2により設けられている。なお、マッチングセクション20を設けた理由は、表面弾性波素子10の動作インピーダンスが非常に高いため、現状では、駆動バースト波信号源30及び計測部40に直接接続可能な電子部品が無いことと、エネルギーロスを抑えることとによる。詳しくは、マッチングセクション(πマッチング回路等)20を、駆動バースト波信号源30及び計測部40と、表面弾性波素子10との間に挿入することにより、表面弾性波素子10の動作インピーダンスを50Ω又はその近傍の低いインピーダンスに変換し、各部10,30,40とのインピーダンスマッチングを行なうと共に、切換え部分に汎用の電子部品を直接接続可能な状態にしている。
【0058】
具体的には、表面弾性波素子10側は、可能な限りインピーダンスを高くするため、C2を電極容量+浮遊容量とし、実際にはLのみで同調を取り、C1を数十〜数百pFとしている。ここで、C1を短絡し、表面弾性波素子10側から見ると、L・C2の並列共振状態となり、非常に高いインピーダンスとなる。
【0059】
この高いインピーダンスを表面弾性波の周回中に設ける構成により、周回する表面弾性波によって電極に発生する電気エネルギーの放出を抑制すれば、表面弾性波の減衰も少なくなり、結果として、より長い減衰時間(や、より速い周回速度等)をもつ周回受信信号を観測できるようになる。
【0060】
なお、減衰時間を延長すると測定感度が上昇する理由は、例えば減衰時間の測定誤差による影響が減ることと、減衰時間による分解能が上がることとによる。周回速度を高速化(=維持、又は低速化を抑制)すると測定感度が上昇する理由も同様である。
【0061】
(第2の実施形態)
図9は本発明の第2の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図であり、図8と同一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。
本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、周回受信信号の周波数が高くなると、集中定数のマッチング用コイルLの作成が困難になることから、マッチング用コイルLに代えて、ストリップラインや同軸管等で形成可能な伝送部材60を備えている。
【0062】
ここで、伝送部材60は、例えば図9に示すように、コンデンサC1を接地したとき、表面弾性波素子10からコンデンサC1の接地経路を介してアースに至るまでの間の電気的な伝送路長を(2n−1)λ/4(但し、nは自然数、λは周回受信信号の波長)の状態にする長さに設けられている。なお、伝送路長の値(2n−1)λ/4は、λ/4,3λ/4,5λ/4,7λ/4,…のいずれの値でもよい。
【0063】
また、伝送部材60は、コンデンサC1を接地しないとき、前述した通り、表面弾性波素子10からの周回受信信号を駆動バースト波信号源30又は計測部40の入力インピーダンスRに伝送する。
【0064】
以上のような構成としても、第1の実施形態と同様に、時刻t2−t3間の待機期間中、表面弾性波素子10側から見たインピーダンスZを∞Ωとして各周回受信信号の放出を抑制するので、第1の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【0065】
(第3の実施形態)
図10は本発明の第3の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【0066】
本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、マッチングセクション20の構成を変形し、マッチング用コンデンサC1を省略し、マッチング用コイルLに対向して2次コイルLtを設け、2次コイルLtの一端を接地し、他端をスイッチSWを介して駆動バースト波信号源30又は計測部40の入力インピーダンスRに接続したものである。なお、マッチング用コイルLと2次コイルLtとはトランスを構成している。また、2次コイルLtの巻数は、マッチング用コイルLの巻数よりも格段に少ない値である。
【0067】
以上のような構成によれば、待機期間中、スイッチSWをオフ(開放)状態にすることにより、LとC2による並列共振回路が形成され、表面弾性波素子10側から見たインピーダンスZを∞Ωとして各周回受信信号の放出を抑制するので、第1の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【0068】
(第4の実施形態)
図11は本発明の第4の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【0069】
本実施形態は、第3の実施形態の変形例であり、2次コイルLtに代えて、タップtを設け、このタップtをマッチング用コイルLに接続したものである。
【0070】
以上のような構成としても、待機期間中、スイッチSWをオフ(開放)状態にすることにより、LとC2による並列共振回路が形成されるので、第3の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【0071】
(第5の実施形態)
図12は本発明の第5の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【0072】
本実施形態は、第3の実施形態に第2の実施形態を組合せた変形例であり、第3の実施形態において、マッチング用コイルLに代えて、第2の実施形態の伝送部材60を設けたものである。
【0073】
以上のような構成としても、待機期間中、スイッチSWをオフ(開放)状態にすることにより、伝送部材60による高インピーダンス状態が形成されるので、第2及び第3の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【0074】
(第6の実施形態)
図13は本発明の第6の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【0075】
本実施形態は、第4の実施形態に第2の実施形態を組合せた変形例であり、第3の実施形態において、マッチング用コイルLに代えて、第2の実施形態の伝送部材60を設けたものである。
【0076】
以上のような構成としても、待機期間中、スイッチSWをオフ(開放)状態にすることにより、伝送部材60による高インピーダンス状態が形成されるので、第2及び第4の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【0077】
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。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、周回する表面弾性波の減衰を抑制でき、測定感度を向上できる表面弾性波素子の入出力切換装置及び計測システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る表面弾性波素子の計測システムの構成を示す模式図である。
【図2】 同実施形態における表面弾性波素子の構成を示す模式図である。
【図3】 同実施形態における各信号の波形を示す模式図である。
【図4】 同実施形態における動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】 同実施形態における動作を説明するための等価回路図である。
【図6】 同実施形態における動作を説明するための等価回路図である。
【図7】 同実施形態における動作を説明するための等価回路図である。
【図8】 同実施形態における動作を説明するための等価回路図である。
【図9】 本発明の第2の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【図10】 本発明の第3の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【図11】 本発明の第4の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【図12】 本発明の第5の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【図13】 本発明の第6の実施形態に係る計測システムに適用されるマッチングセクション及びその周辺構成を示す等価回路図である。
【符号の説明】
10…表面弾性波素子、11…球状部材、12,13…櫛形電極、20…マッチングセクション、30…駆動バースト波信号源、40…計測部、50…タイミングコントローラ、60…伝送部材、C1〜C7…コンデンサ、L,RFC,Lt…コイル、R…抵抗、D1〜D3…ダイオード。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an input / output switching device and a measurement system for a spherical surface acoustic wave element, and more particularly to an input / output switching device for a surface acoustic wave element that can suppress attenuation of a surface acoustic wave that circulates and improve measurement sensitivity. It relates to a measurement system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a surface acoustic wave device including a pair of comb-shaped electrodes on the surface of a spherical member instead of a flat plate member is known (see, for example, Patent Document 1). In this type of surface acoustic wave element, the spherical member itself or the member of the spherical member and the comb-shaped electrode is formed of a piezoelectric material.
[0003]
For this reason, when a short-time high-frequency voltage is supplied to the comb-shaped electrode, such a surface acoustic wave device generates a surface acoustic wave along the direction perpendicular to the comb teeth of the comb-shaped electrode. When released, this surface acoustic wave is received by the comb-shaped electrode every time it circulates around the surface of the spherical member and is converted into a high-frequency voltage.
[0004]
That is, this type of surface acoustic wave element has a function of converting a high-frequency voltage supplied to a comb-shaped electrode into a surface acoustic wave using a piezoelectric material, and a surface acoustic wave received by the comb-shaped electrode every time it circulates. It has the function to convert to.
[0005]
The surface acoustic wave slightly changes in speed and the like depending on the surface state of the spherical member. Therefore, the change is accumulated as the number of turns increases. Therefore, the spherical surface acoustic wave element is a high-sensitivity sensor that measures the decay time, the circulation speed, etc. of the circulating surface acoustic wave after the surface acoustic wave is generated, and evaluates the surface state of the spherical member based on the measurement result. The use as is expected.
[0006]
[Patent Document 1]
International Publication Number WO / 4525
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the spherical surface acoustic wave element as described above is expected to be used as a high-sensitivity sensor, but has a problem that the measurement sensitivity such as the decay time is low because the circulating surface acoustic wave attenuates quickly.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an input / output switching device and a measurement system for a surface acoustic wave element that can suppress the attenuation of surface acoustic waves that circulate and improve measurement sensitivity. To do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention corresponding to claim 1 is a drive system circuit for inputting a drive signal to a spherical surface acoustic wave element, and a measurement system circuit for measuring a plurality of round reception signals output from the surface acoustic wave element. A surface acoustic wave element input / output switching device, wherein the driving system circuit and the matching section provided between the measurement system circuit and the surface acoustic wave element, and each round reception During the waiting period until the measurement is started during the signal output period, the matching section is in a state of parallel resonance when viewed from the surface acoustic wave element or (2n-1) λ / 4 (where n is a natural number) , Λ is a high impedance circuit in a state of a circular received signal), and a matching changing means for changing the configuration of the matching section, and an input / output switching device for a surface acoustic wave device comprising: It is.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a driving system circuit for inputting a driving signal to a spherical surface acoustic wave element, and a measurement for measuring a plurality of round reception signals output from the surface acoustic wave element. Waiting until the start of measurement in a period of outputting each loop reception signal and a matching circuit provided between the system circuit, the drive system circuit, the measurement system circuit, and the surface acoustic wave element A high impedance circuit in which the matching section is in a state of parallel resonance or (2n-1) λ / 4 (where n is a natural number and λ is the wavelength of a circular received signal) during the period, when viewed from the surface acoustic wave element A surface acoustic wave element measurement system comprising: a matching changing unit that changes the configuration of the matching section.
[0011]
Therefore, according to the first and second aspects of the present invention, during the standby period, the matching changing means is in a state of parallel resonance when the matching section is viewed from the surface acoustic wave element or (2n-1) λ / 4 (where n is The configuration of the matching section is changed so that the high-impedance circuit is in the state of a natural number, λ is the wavelength of the circular received signal.
[0012]
As a result, during this standby period, the energy of the surface acoustic wave that circulates around the surface acoustic wave element is not released as the circulation reception signal. Therefore, the attenuation of the surface acoustic wave that circulates can be suppressed according to the standby period, and the measurement sensitivity can be improved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a surface acoustic wave element measurement system according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of this surface acoustic wave element, and FIG. It is a schematic diagram which shows the waveform of each signal used for a surface acoustic wave element.
[0014]
Here, as an example, when the frequency of the burst wave for driving is set to around 45 MHz, the measurement system uses a spherical surface acoustic wave element (BS) 10 as a matching coil as shown in FIG. Driven through a matching section 20 comprising L (1 to 2 μH), a matching capacitor C1 (several tens to several hundreds pF), and a fine adjustment trimmer capacitor C2 (several pF), a circuit obtained from the surface acoustic wave device 10 This is for measuring the received signal through the matching section 20.
[0015]
Here, the matching section 20 is a π filter in which the matching coil L is a series element and the capacitors C1 and C2 are parallel elements. The fine adjustment trimmer capacitor C2 is disposed on the surface acoustic wave element 10 side, The capacitor C1 is disposed on the side opposite to the fine adjustment trimmer capacitor C2. The terminals on the opposite side of L in each of the capacitors C1 and C2 are grounded. Further, the space between L and C1 is grounded via a high-frequency blocking coil RFC1 (100 μH), and a DC component of switching diodes (hereinafter referred to as switching PIN diodes) D1 to D3 flows.
[0016]
Specifically, the measurement system includes (a) a driving system circuit for connecting the driving burst wave signal source 30 and the matching section 20, and (b) a standby system circuit for matching a part of the matching section 20 (matching). Change means), (c) a measurement system circuit for connecting the matching section 20 and the measurement unit 40, and a timing controller 50 for selecting one of these system circuits.
[0017]
Here, (a) In the drive system circuit, the drive burst wave signal source 30 is a coaxial cable 31 (50Ω), a DC cut capacitor C3 (100 pF), and a forward switch PIN diode D1 (at forward voltage; high frequency) The signal is electrically connected between L and C1 of the matching section 20 via 1Ω or less). Further, a drive system selection signal from the timing controller 50 can be input to the switching PIN diode D1 via the forward current limiting resistor R1 (1 kΩ) and the high frequency blocking coil RFC2 (100 μH). Furthermore, between R1 and RFC2, it is grounded via a DC cut capacitor C5 (10 nF).
[0018]
That is, (a) the drive system circuit converts the drive burst wave signal from the drive burst wave signal source 30 into the coaxial cable 31, the DC cut capacitor C3, and the switch in response to the drive system selection signal (ON state) from the timing controller 50. The signal is input between L and C1 of the matching section 20 via the PIN diode D1.
[0019]
(B) In the standby circuit, a switching PIN diode D2 (in the forward voltage; 1Ω or less for high-frequency signals) and a DC cut capacitor C6 (10 nF) between L and C1 of the matching section 20 are provided in the reverse direction. Is grounded. A standby system selection signal from the timing controller 50 can be input to the anode of the switching PIN diode D2 via the forward current limiting resistor R2 (1 kΩ).
[0020]
In other words, (b) the standby circuit receives a high frequency signal between L and C1 of the matching section 20 via the switch PIN diode D2 and the DC cut capacitor C6 in response to a standby system selection signal (ON state) from the timing controller 50. To ground. This L. Due to the grounding between C1, the standby circuit changes the configuration of the matching section 20 (an equivalent circuit configuration without C1) so that the matching section 20 is a high impedance circuit in parallel resonance when viewed from the surface acoustic wave element 10. To change).
[0021]
(C) In the measurement system circuit, the measurement unit 40 includes a coaxial cable 41 (50Ω), a DC cut capacitor C4 (100 pF), and a forward switching PIN diode D3 (at forward voltage; 1Ω or less for a high-frequency signal) ) Is electrically connected between L and C1 of the matching section 20. In addition, a measurement system selection signal from the timing controller 50 can be input to the switching PIN diode D3 via a forward current limiting resistor R3 (1 kΩ) and a high-frequency blocking coil RFC3 (100 μH). Furthermore, between R3 and RFC3, it is grounded via a DC cut capacitor C7 (10 nF).
[0022]
That is, (c) the measurement system circuit uses the measurement system selection signal (ON state) from the timing controller 50 to convert each round received signal from between L and C1 of the matching section 20 to the switch PIN diode D3, the DC cut capacitor. The data is input to the measurement unit 40 via C4 and the coaxial cable 41.
[0023]
Next, the surface acoustic wave device 10, the matching section 20, the driving burst wave signal source 30, the measurement unit 40, and the timing controller 50 used in the above measurement system will be described.
[0024]
The surface acoustic wave device 10 is a well-known device as described above. For example, as shown in FIG. 2, the surface acoustic wave device 10 includes a pair of comb-shaped electrodes 12 and 13 facing each other on the surface of a spherical member 11 such as quartz.
[0025]
That is, as shown in FIG. 3, the surface acoustic wave device 10 has an electric signal (driving signal S) of a burst wave (or an impulse or the like) having a frequency of about several tens to several hundreds MHz. 0 ) Is received by each of the comb-shaped electrodes 12 and 13, the surface acoustic wave SAW (Surface Acoustic Wave) is generated on the surface of the spherical member 11 by the piezoelectric material in contact with each of the comb-shaped electrodes 12 and 13. Each time the surface acoustic wave SAW that circulates passes through the comb electrodes 12 and 13, the voltage (circular received signal S) 1 , S 2 , ...).
[0026]
In the present embodiment, when the surface state of the spherical member 11 is evaluated, the decay time T is measured among the decay time and the rotation speed described above. Specifically, based on the decay time T measured from the spherical member 11 in the standard surface state and the decay time T ′ measured from the spherical member 11 in the surface state to be evaluated, the change ΔT (= | T−T ′ |) is calculated, and the surface state of the spherical member 11 is evaluated by, for example, an evaluation value (ΔT / T). However, when measuring the decay times T and T ′ that are the basis of the evaluation value (ΔT / T), it is necessary to make the waiting periods (between t2 and t3 in FIG. 4) described later the same.
[0027]
The matching section 20 has a drive signal S input from the drive system circuit. 0 Are input to the surface acoustic wave element 10 and a plurality of round received signals S output from the surface acoustic wave element 10 are input. 1 , S 2 ,... For passing or blocking.
[0028]
Here, when the matching section 20 is grounded at high frequency between L and C1 through a standby circuit, the parallel circuit of L and C2 has a resonance frequency that is the same value or substantially the same value as the frequency of each round reception signal. It is configured to have a relationship of C2 << C1 so as to be an LC2 parallel resonant circuit having.
[0029]
The driving burst wave signal source 30 is based on the generation timing and the time width received from the timing controller 50, and the driving signal S consisting of a high frequency burst wave. 0 Is output to the coaxial cable 31.
[0030]
The measurement unit 40 starts measurement in response to a trigger signal from the timing controller 50, and the loop reception signals Si,..., Sn received from the matching section 20 via the switch PIN diode D 3, the DC cut capacitor C 4 and the coaxial cable 41. It has a function to measure the decay time of.
[0031]
Note that, as described with reference to FIG. 3, the measurement unit 40 has an attenuation time T measured in advance from the spherical member 11 in the standard surface state and an attenuation time T ′ measured from the spherical member 11 in the surface state to be evaluated. And the function of calculating the change ΔT (= | T−T ′ |) of both decay times based on the above, and the function of evaluating the surface state of the spherical member 11 based on the evaluation value (ΔT / T), for example. May be.
[0032]
The timing controller 50 includes a driving signal S composed of a burst wave generated by the driving burst wave signal source 30. 0 And a function for switching each system so as to select one of the (a) drive system, (b) standby system, and (c) measurement system of the measurement system. Have
[0033]
Here, (a) when the drive system is selected, the timing controller 50 performs a function of inputting a drive system selection signal (ON state) to the switching PIN diode D1 via R1 and RFC2.
[0034]
(B) When selecting a standby system, the timing controller 50 executes a function of inputting a standby system selection signal (ON state) to the switching PIN diode D2 via R2.
[0035]
Note that the standby system selection signal (ON state) is the drive signal S. 0 It is not necessary to input to the switching PIN diode D2 immediately after the input of the 1 And the circular received signal S near the noise level i It is only necessary to input to D2 for an arbitrary period between.
[0036]
(C) When the measurement system is selected, the timing controller 50 inputs a trigger signal for starting measurement to the measurement unit 40 and sends the measurement system selection signal (ON state) to the switching PIN diode D3 via R3 and RFC3. Execute the input function.
[0037]
Next, the operation of the surface acoustic wave element measuring system configured as described above will be described with reference to the timing chart of FIG. 4 and the equivalent circuit diagrams of FIGS. 4A to 4C, each signal represents an on state as + 5V and an off state as −5V.
[0038]
Now, as shown at time t0 in FIGS. 4A to 4C, the timing controller 50 is in the off state (reverse voltage state) of the drive system selection signal, standby system selection signal, and measurement system selection signal. ). That is, at time t0, the measurement system is not in any of the driving state of the surface acoustic wave element 10, the standby state before measurement, and the measurement state.
[0039]
Subsequently, during the period from time t1 to time t2, the timing controller 50 turns on the drive selection signal and inputs it to the switching PIN diode D1 via R1 and RFC2. When this drive selection signal is received, the switching PIN diode D1 is in a substantially short-circuit state of about 1Ω or less in terms of high frequency, and the drive burst wave signal source 30 and the matching section 20 are high frequency as shown in an equivalent circuit in FIG. Connected. Therefore, the drive signal S output from the drive burst wave signal source 30 during the period of time t1 to t2. 0 Is input to the surface acoustic wave device 10 through the matching section 20.
[0040]
The surface acoustic wave device 10 receives the drive signal S 0 Is received by each of the comb-shaped electrodes 12, 13, a surface acoustic wave is generated on the surface of the spherical member 11 to circulate around the surface of the spherical member 11.
[0041]
The surface acoustic wave element 10 receives a circular received signal S from each comb-shaped electrode 12, 13 every time a circulating surface acoustic wave passes through each comb-shaped electrode 12, 13. 1 , S 2 , ... are generated.
[0042]
Next, at time t2, the timing controller 50 turns the drive system selection signal off while turning the standby system selection signal on.
[0043]
When the drive system selection signal is turned off, the switching PIN diode D1 is cut off to cut off the drive burst wave signal source 30 and the surface acoustic wave device 10 at high frequency.
[0044]
Since the switching PIN diode D2 is substantially short-circuited in terms of high frequency when the standby system selection signal is turned on, between the L and C1 of the matching section 20 via D2 and C6 as shown in an equivalent circuit in FIG. Grounded at high frequency.
[0045]
Due to the grounding between L and C1, the circuit configuration of the matching section 20 is changed so that the matching capacitor C1 does not exist at a high frequency and is in a state of parallel resonance of L · C2 when viewed from the surface acoustic wave device 10. The
[0046]
Therefore, after time t2, the matching section 20 outputs the circular reception signal S output from the surface acoustic wave element 10 and having a relatively higher strength than that near the noise level. 1 , S 2 , ..., S i-1 Shut off. Note that the round reception signal is not limited to being cut off from the first round, but may be cut off from any kth round.
[0047]
Next, at time t3, the timing controller 50 turns off the standby system selection signal and inputs a trigger signal for starting measurement to the measurement unit 40 to turn on the measurement system selection signal.
[0048]
When the standby system selection signal is turned off, the switching PIN diode D2 is cut off, and the grounding between the L and C1 of the matching section 20 is interrupted. As shown in an equivalent circuit in FIG. insert.
[0049]
With the insertion of C1, the matching section 20 eliminates the LC2 parallel resonance state seen from the surface acoustic wave element 10, and passes each round reception signal output from the surface acoustic wave element 10.
[0050]
On the other hand, when the measurement system selection signal is turned on, the switching PIN diode D3 is substantially short-circuited at high frequencies. i , ..., S n ,... Are input to the measuring unit 40 via D3, C4 and the coaxial cable 41.
[0051]
Further, the measurement unit 40 starts measuring the round reception signal in response to a trigger signal for starting measurement.
[0052]
The measuring unit 40 receives the received round reception signal S. i , ..., S n , ... decay time is measured. As described above, the measurement unit 40 may calculate the change ΔT in the decay time and the evaluation value (ΔT / T) based on the measured decay time.
[0053]
Next, at time t4, the timing controller 50 turns off the measurement system selection signal, turns off the switching PIN diode D3, and ends the current measurement. In the measurement system, after time t4, all system selection signals are turned off, and the measurement system returns to the state at time t0.
[0054]
Hereinafter, the measurement system can repeat the above-described process from time t0 to t4 as desired by the operator, and appropriately calculate an arithmetic average of measurement results, changes, evaluation values, and the like.
[0055]
As described above, according to the present embodiment, the drive signal S 0 Are input to the surface acoustic wave element 10 and then a plurality of circular received signals S output from the surface acoustic wave element 10. 1 , S 2 , ..., S i-1 , Si,..., Sn,. 1 , S 2 , ...), S k , ..., S i-1 Based on the standby system selection signal from the timing controller 50, the standby system circuit grounds the L and C1 of the matching section 20 at a high frequency.
[0056]
Along with this, the matching section 20 receives the round reception signal (S 1 , S 2 , ...), S k , ..., S i-1 Shut off. During this standby period, the energy of the surface acoustic wave SAW that circulates the surface acoustic wave element 10 is not released as a circulation reception signal. Accordingly, the attenuation of the surface acoustic wave that circulates can be suppressed according to the standby period, and the attenuation time T or the number of laps can be extended, so that the measurement sensitivity of the attenuation characteristics can be improved.
[0057]
Supplementally, the matching section 20 is provided by L, C1, and C2 in order to match the input impedance R of the driving burst wave signal source 30 or the measuring unit 40, as shown in an equivalent circuit in FIG. The reason why the matching section 20 is provided is that the operating impedance of the surface acoustic wave device 10 is very high, and at present, there is no electronic component that can be directly connected to the driving burst wave signal source 30 and the measurement unit 40, and By suppressing energy loss. Specifically, the matching section (π matching circuit or the like) 20 is inserted between the driving burst wave signal source 30 and the measurement unit 40 and the surface acoustic wave device 10, so that the operating impedance of the surface acoustic wave device 10 is 50Ω. Alternatively, the impedance is converted to a low impedance in the vicinity thereof, impedance matching with each of the parts 10, 30, and 40 is performed, and a general-purpose electronic component can be directly connected to the switching part.
[0058]
Specifically, in order to increase the impedance as much as possible on the surface acoustic wave element 10 side, C2 is an electrode capacitance + stray capacitance, and in practice, tuning is performed only by L, and C1 is set to several tens to several hundreds pF. Yes. Here, when C1 is short-circuited and viewed from the surface acoustic wave element 10 side, a parallel resonance state of L · C2 is obtained, and the impedance becomes very high.
[0059]
If this high impedance is provided during the circulation of the surface acoustic wave, if the release of the electrical energy generated in the electrode by the circulating surface acoustic wave is suppressed, the attenuation of the surface acoustic wave is reduced, resulting in a longer decay time. (Or a faster loop speed, etc.) can be observed.
[0060]
Note that the reason why the measurement sensitivity increases when the decay time is extended is that, for example, the influence of the measurement error of the decay time decreases and the resolution due to the decay time increases. The reason why the measurement sensitivity increases when the circulation speed is increased (= maintenance or reduced) is also the same.
[0061]
(Second Embodiment)
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to the measurement system according to the second embodiment of the present invention and its peripheral configuration. The same parts as those in FIG. Omitted, here the differences are mainly described. In the following embodiments, the same description is omitted.
This embodiment is a modification of the first embodiment, and when the frequency of the circulating reception signal becomes high, it becomes difficult to create a lumped constant matching coil L. Therefore, instead of the matching coil L, a strip is used. A transmission member 60 that can be formed by a line, a coaxial pipe or the like is provided.
[0062]
Here, for example, as shown in FIG. 9, the transmission member 60 has an electrical transmission path length from the surface acoustic wave element 10 to the ground via the ground path of the capacitor C1 when the capacitor C1 is grounded. Is set to a length that makes (2n−1) λ / 4 (where n is a natural number and λ is the wavelength of the circular received signal). The transmission path length value (2n-1) λ / 4 may be any of λ / 4, 3λ / 4, 5λ / 4, 7λ / 4,.
[0063]
Further, when the capacitor C1 is not grounded, the transmission member 60 transmits the circular reception signal from the surface acoustic wave element 10 to the drive burst wave signal source 30 or the input impedance R of the measurement unit 40 as described above.
[0064]
Even in the configuration as described above, similarly to the first embodiment, during the standby period between the times t2 and t3, the impedance Z viewed from the surface acoustic wave element 10 side is set to ∞Ω, and the emission of each round received signal is suppressed. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0065]
(Third embodiment)
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to the measurement system according to the third embodiment of the present invention and its peripheral configuration.
[0066]
This embodiment is a modification of the first embodiment. The configuration of the matching section 20 is modified, the matching capacitor C1 is omitted, and a secondary coil Lt is provided opposite to the matching coil L. One end of the coil Lt is grounded, and the other end is connected to the drive burst wave signal source 30 or the input impedance R of the measuring unit 40 via the switch SW. The matching coil L and the secondary coil Lt constitute a transformer. Further, the number of turns of the secondary coil Lt is much smaller than the number of turns of the matching coil L.
[0067]
According to the above configuration, the switch SW is turned off (opened) during the standby period to form a parallel resonant circuit of L and C2, and the impedance Z viewed from the surface acoustic wave element 10 side is ∞. Since the release of each round reception signal is suppressed as Ω, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0068]
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to a measurement system according to the fourth embodiment of the present invention and its peripheral configuration.
[0069]
The present embodiment is a modification of the third embodiment, in which a tap t is provided instead of the secondary coil Lt, and the tap t is connected to the matching coil L.
[0070]
Even in the configuration as described above, the parallel resonance circuit by L and C2 is formed by turning off the switch SW during the standby period, so that the same effect as the effect of the third embodiment is obtained. Obtainable.
[0071]
(Fifth embodiment)
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to a measurement system according to the fifth embodiment of the present invention and its peripheral configuration.
[0072]
This embodiment is a modification in which the second embodiment is combined with the third embodiment. In the third embodiment, the transmission member 60 of the second embodiment is provided in place of the matching coil L. It is a thing.
[0073]
Even in the above-described configuration, the switch SW is turned off (opened) during the standby period, so that a high impedance state is formed by the transmission member 60. Thus, the effect is similar to the effects of the second and third embodiments. The effect of can be obtained.
[0074]
(Sixth embodiment)
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to a measurement system according to the sixth embodiment of the present invention and its peripheral configuration.
[0075]
The present embodiment is a modification in which the second embodiment is combined with the fourth embodiment. In the third embodiment, the transmission member 60 of the second embodiment is provided instead of the matching coil L. It is a thing.
[0076]
Even in the configuration as described above, since the high impedance state is formed by the transmission member 60 by turning off the switch SW during the standby period, the same effect as the effects of the second and fourth embodiments is formed. The effect of can be obtained.
[0077]
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.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an input / output switching device and a measurement system for a surface acoustic wave element that can suppress the attenuation of the circulating surface acoustic wave and improve the measurement sensitivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a surface acoustic wave element measurement system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a surface acoustic wave element in the same embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a waveform of each signal in the same embodiment.
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation in the same embodiment;
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining an operation in the same embodiment;
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram for explaining an operation in the same embodiment;
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram for explaining an operation in the same embodiment;
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram for explaining an operation in the same embodiment;
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram showing a matching section and its peripheral configuration applied to a measurement system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to a measurement system according to a third embodiment of the present invention and its peripheral configuration.
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to a measurement system according to a fourth embodiment of the present invention and its peripheral configuration.
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to a measurement system according to a fifth embodiment of the present invention and its peripheral configuration.
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram showing a matching section applied to a measurement system according to a sixth embodiment of the present invention and its peripheral configuration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Surface acoustic wave element, 11 ... Spherical member, 12, 13 ... Comb-shaped electrode, 20 ... Matching section, 30 ... Drive burst wave signal source, 40 ... Measurement part, 50 ... Timing controller, 60 ... Transmission member, C1-C7 ... capacitor, L, RFC, Lt ... coil, R ... resistor, D1-D3 ... diode.

Claims (2)

球状の表面弾性波素子に駆動信号を入力するための駆動系回路と、前記表面弾性波素子から出力される複数の周回受信信号を計測するための計測系回路とを互いに切換可能な、表面弾性波素子の入出力切換装置であって、前記駆動系回路及び前記計測系回路と前記表面弾性波素子との間に設けられたマッチングセクションと、
前記各周回受信信号を出力する期間のうち、前記計測を開始するまでの待機期間中、前記マッチングセクションを前記表面弾性波素子から見て並列共振の状態又は(2n−1)λ/4(但し、nは自然数、λは周回受信信号の波長)の状態にある高インピーダンス回路にするように、前記マッチングセクションの構成を変更するマッチング変更手段と、
を備えたことを特徴とする表面弾性波素子の入出力切換装置。
A surface elasticity capable of switching between a driving system circuit for inputting a driving signal to a spherical surface acoustic wave element and a measuring system circuit for measuring a plurality of circular reception signals output from the surface acoustic wave element. A wave element input / output switching device, the matching section provided between the drive system circuit and the measurement system circuit and the surface acoustic wave element,
Of the period of outputting each round reception signal, during the standby period until the measurement is started, the matching section is in a state of parallel resonance when viewed from the surface acoustic wave element or (2n-1) λ / 4 (however, , N is a natural number, and λ is a wavelength of the circular received signal), a matching changing means for changing the configuration of the matching section so as to be a high impedance circuit,
An input / output switching device for a surface acoustic wave device, comprising:
球状の表面弾性波素子に駆動信号を入力するための駆動系回路と、
前記表面弾性波素子から出力される複数の周回受信信号を計測するための計測系回路と、
前記駆動系回路及び前記計測系回路と前記表面弾性波素子との間に設けられたマッチングセクションと、
前記各周回受信信号を出力する期間のうち、前記計測を開始するまでの待機期間中、前記マッチングセクションを前記表面弾性波素子から見て並列共振の状態又は(2n−1)λ/4(但し、nは自然数、λは周回受信信号の波長)の状態にある高インピーダンス回路にするように、前記マッチングセクションの構成を変更するマッチング変更手段と、
を備えたことを特徴とする表面弾性波素子の計測システム。
A drive system circuit for inputting a drive signal to the spherical surface acoustic wave element;
A measurement system circuit for measuring a plurality of round reception signals output from the surface acoustic wave element;
A matching section provided between the drive system circuit and the measurement system circuit and the surface acoustic wave element;
Of the period of outputting each round reception signal, during the standby period until the measurement is started, the matching section is in a state of parallel resonance when viewed from the surface acoustic wave element or (2n-1) λ / 4 (however, , N is a natural number, and λ is a wavelength of the circular received signal), a matching changing means for changing the configuration of the matching section so as to be a high impedance circuit,
A surface acoustic wave device measurement system comprising:
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