JPH01101718A

JPH01101718A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH01101718A
Application number: JP62259219A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Furukawa; 古川　克雄
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1987-10-14
Publication date: 1989-04-19
Also published as: US4950935A; DE3835088A1; US5117145A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ａ、産業上の利用分野本発明は特に弾性表面波（以下本明細書においてはＳＡ
Ｗ　と略記する。）コンボルバにおける整合回路に関す
る。

Ｂ９発明の概要半導体基板上に形成された圧電膜上に少なくとも　２個
の櫛形電極と、その間に設けられた出力電極を持つ　Ｓ
ＡＷコンボルバ素子において、上記櫛形電極に電気的に
接続される外部回路との整合回路が櫛形電極のサセプタ
２１００丁を打消すように、誘導性成分を分布定数回路
の伝送線路部分に含み、尚かつ平衡／不平衡機能をも兼
ね備えた伝送線路を持つＳＡＷコンボルバ装置。

Ｃ０従来の技術ＳＡＷ装置の外部回路との整合には、従来から　Ｌ、Ｃ
，Ｒを用いた整合回路が用いられている。例えば特開昭
５６−１５６０１５号公報に示されている方法では、イ
ンダクタンス成分を有する導電体がＳＡＷ装置に並列に
接続されている。

しかし、この方法では、仮に虚部の打消しができたとし
ても、実部の整合を取る場合、例えば５ｏ　ΩのＧコン
ダクタンスに対して、！極の放射コンダクタンスＧａを
　２０　　ｍＳ　　に設計しなければならず、電極の開
口を大きくする必要が生じ、圧電性基板の面積が増大す
る。

また、特開昭６１−２３０５１２号公報（Ａ）では、虚
部のキャンセルだけではなく、実部の整合を取れるよう
に、インダクタンス素子および容量性素子を直並列に構
成した整合回路においても。

これらのインダクタンス素子、容量性素子を圧電性基板
にプリント化することで基板面積の増大を招く。

さらに、　ＳＡＷ装置の櫛形トランスデユーサ（以下本
明細書においては　ＩＤＴ　と略記する。）への給電方
式には平衡給電方式と不平衡給電方式があり、それぞれ
長所と欠点を持つ。平衡給電方式は二つの　ＩＤＴ間の
フィードスルー（電磁結合）が平衡給電ゆえ、打消し合
い、スプリアスが発生しないという利点がある。しかし
、一般的な信号路は不平衡信号路であるので、”その間
に平衡／不平衡トランス等が必要となる。一方、不平衡
給電では、平衡／不平衡トランス等の変換素子が不要で
あるが、上述したスプリアスを他の方法を用いて抑えな
ければならない。

圧電性基板上に形成された　ＩＤＴのアドミッタンスは
、一般に中心周波数においてＹ＝Ｇ＋　ｊωＣｔと表現
される。　ＩＤＴ　が圧電性基板に構成される方法によ
って、そのＣＡＴの大きさが違ってくる。ＩＤＴ底部に
導電層を持つ薄膜圧電基板上に形成された　ＩＤＴの０
丁と、単なる厚膜圧電基板に形成された　ＩＤＴ　のＣ
Ｔでは、前者の方が平衡給電の場合において、薄膜圧電
基板の底部に位置する導電層が高周波的にアースの役割
を果たすので、後者の　１７２　となり、電気−機械結
合係数に２も大きく、なおかっ。

平衡給電であるため、スプリアスも抑えることができる
。

圧電性基板、例えばＺｎＯ上に形成されたＳＡＷコンボ
ルバ装置において、上述した理由から、平衡給電方式が
採られ、１１合回路の他に平衡／不平衡トランスが用い
られる。二＼でも、整合回路の他に平衡／不平衡トラン
スが小型化、低コスト化の障害となっている。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、同時に
広帯域、低損失性を有する　ＳＡＷ　コンボルバ装置を
提供することである。

Ｅ０問題点を解決するための手段上記目的を達成するために、圧電膜上の両端に設けられ
た入力トランスデューサと、該トランスデユーサの間に
設けられた出力電極を具備する、本発明による　ＳＡＷ
装置は１分布定数回路としての伝送線路部分に設けられ
、櫛形電極のサセプタ２１００丁を打消すように誘導性
成分と平衡／不平衡変換機能を兼ね備えた整合回路を含
むことを要旨とする。

Ｆ０作用一般に、　ＩＤＴ　のアドミッタンスは、中心周波数に
おいて放射コンダクタンスＧと櫛形電極の静電容量Ｃｔ
を用いてＹ　＝Ｇ　＋　ｊωＣｔと表現され、スミスチ
ャートで示せば第２図（イ）の位置になる。

こＮで中心周波数について考えれば、第３図に示すよう
に、　ＩＤＴ　の静電容量ＣＴを打消すように直列のイ
ンダクタンス　Ｌ　を付加すれば、ＩＤＴ　のインピー
ダンスは純抵抗Ｒとなる。

スミスチャートでは（ロ）の位置となる。

一方二一で特性インピーダンスｚｏの伝送線路を考える
。第４図に示すように、その受端に負荷ＺＬを接続した
場合の送端から見たインピーダンスはと表わされ、さらに１＝λ／４　とすると、上式％式％となり、こシで特性インピーダンスおよびＺＬは実数と
し、また２１．＝５０　　Ω　とｆれば、Ｚａ＝Ｊ−丁
で一７７Ｔしたがって、前述したような　ＩＤＴ負荷に対してｚｏ
＝Ｊ］璽璽：汀なる特性インピーダンスを持つ伝送線路
を接続すると、　Ｚｌ、Ｉ＝　５０Ω　となるため、マ
ツチングが取れることになる。

すなわち第２図のスミスチャートの（ロ）の点に位置す
るインピーダンス負荷を　ＺＯ＝ｌ−コ璽］−なる特性
インピーダンスを持つ伝送線路を付加することによって
、　ＩＤＴ　は整合が取れる。

さて、二Ｎで考える伝送線路は同軸ケーブルや、菫行フ
ィーダー、あるいはマイクロストリップラインなどでは
なく、小型で実現できる伝送線路トランスに着目する。

伝送悪路としての　２本の往復線路を、−緒にトロイダ
ルコアに巻くことによって、波長短縮の効果で、小型化
、線路短縮化しても、必要動作周波数帯まで下げること
ができる。

第５図（ａ）は一般に　ＩＤＴ　に伝送線路を加えた回
路、第５図（ｂ）は伝送線路として伝送線路トランスを
付加した回路を示す０図中の　・　印は巻始めを示し、
往路と復路の巻方向は互に逆方向となり、トロイダルコ
ア内の磁界は互いに打ち消す方向となる。

こ＼で、つぎの二つのトランスを考える。一方は、第６
図に示す、これまで述べてきた伝送線路トランス、他の
一つは、第７図に示す、コイルの巻き片が前者と逆のも
のである。

前者のそれはいわゆる伝送線路トランスで、伝送線路の
特性を示す、後者は電流方向および巻線方向が同一なた
め、トロイダルコア内に発生する磁界は相い加わり、結
果的にインダクタンスもシングル巻きの場合に較べて４
倍のインダクタンスとして見えてくる。しかも、同時に
伝送線路としての特性も持ち合おせており、このトラン
スを伝送線路的トランスと呼ぶことができる。

すなわち、第３図におけるマツチング調整用１１　Ｌ　
Ｉ＋酸成分、第８図に示すように、伝送線路部分に作り
込んでしまうことができる。

伝送線路トランスとａｔ　Ｌ”成分を作り込んだ伝送線
路的トランスを比較すると伝送線路トランスはインピー
ダンス変換機能の他に、平衡／不平衡機能も有しており
、これに対して伝送線路的トランスはａｔ　Ｌ”成分が
含まれていること以外に、平１／不平衡機能も保ってお
り、第８図の（イ）点および（ロ）点の位相を調べてみ
ると、動作周波数で１８０度の位相差があることが確認
された。

Ｇ、実施例以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を
一層詳細に説明するが、それらは例示に過ぎず、本発明
の枠を越えることなしにいろいろな変形や改良があり得
ることは勿論である。

第１図は本発明による　ＳＡＷコンボルバ装置の斜視図
で、図中、２０　はＳｉ基板、２１　はＳｉＯ２膜、２
２　はオーミック電極、２３　はＡＩ導電層、２４はＺ
ｎＯ膜、２５はゲート電極、２６は　ＩＤＴ電極、２７
はワイヤ。

２８　はトロイダルコイルを用いた伝送線路的トランス
を表わす。伝送線路的トランスが半導体基板２０、例え
ばＳｉと圧電膜２４、例えばＺｎＯの積層構造の　ＳＡ
Ｗ　コンボルバ装置のＩＤＴ整合回路および平衡／不平
衡変換器として用いられている。　ＩＤＴ電極２６　の
下には、アース電位となる導電層　２３　が含まれてい
る。

第９図に示すタイプ　■　は、伝送線路の往路および復
路の線路を巻線方向が逆となるようにトロイダルコイル
に巻き、トロイダルコイルの内に発生する磁束が相い加
わるようにしたものである。

第１０図に示すタイプ■　は、伝送線路の往路および復
路を一緒に巻き、すなわち同一方向に巻き、なおかつ電
流の流れる方向が同一となるように外側で結線し、トロ
イダルコイルの内に発生する磁束が相い加わるようにし
たものである。

タイプ　Ｉ　およびタイプ■　において、伝送線路とし
ての整合回路は２端子対回路であり、それらの出力端を
短絡して入力端から測定したインダクタンス値を　ＩＤ
Ｔ　のサセプタンスωＣτを打消すような値とする。

整合がとれたときの　ＩＤＴ　アドミッタンスは第２図
（ハ）に示すようになる。

Ｈ０発明の詳細な説明した通り、本発明によれば、次の利点が得られる
。

これまでの　ＳＡＷ装置の外部回路との整合には従来か
ら　Ｌ、Ｃ，Ｒを用いたπ型回路あるいはＴ型回路が用
いられ、したがって部品点数も少なくとも２点から３点
が必要であった。しかし、本発明の部品によれば、分布
定数回路的特性により、小さな１個の伝送線路的トラン
スで整合機能および平ｔＩｆｉ／不平衡変換機能が実現
される。

このＳＡＷコンボルバ装置のように　ＩＤＴ　を２個持
つ装置では、部品点数が６点から　２点に削減できる。

したがって、コストダウンが容易となるばかりでなく、
　ＳＡＷコンボルバ装置の小型軽量化がさらに可能とな
る。

一般に小型化を進める上でのスプリアスや雑音の問題が
大きな割合を占めてくるが１本発明による伝送線路的ト
ランスは、例えば伝送線路的トランスとしてトロイダル
コイルを使用する場合、信号磁界がトロイダルコイル内
に閉じ込められてしまい、不要波を外部へ放出せず、他
の雑音源とはならず、また、外部雑音環境から、信号磁
界をトロイダルコイル内で守ることになるので、スプリ
アスや雑音問題上、非常に都合のよい整合回路となる。

ちなみにトロイダルコイルにはコイルの外部へ出てしま
う漏れ磁束が存在するが、これはコアの囲りを一様に巻
くことによって、容易に非常に小さくすることができる
。

この伝送線路的トランスを使用することによって、整合
機能の他にアースラインを含む不平衡信号回路を平衡回
路にはゾ変換することができ、ＳＡＷコンボルバ装置に
おいて、不平衡／平衡変換トランスの機能をも発揮する
ことができる。

これによって、高価な不平ｔＭ／平衡トランスを削除す
ることができ、コストダウンおよび小型化が一挙に可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による　ＳＡＷ　コンボルバの斜視図、
第２図は　ＩＤＴ　のアドミッタンスを示す図、第３図
は　ＩＤＴ等価回路図、第４図は分布定数回路図、第５
図は伝送線路を含む　ＩＤＴ回路図、第６図は伝送線路
トランスを示す概念図、第７図は伝送線路的トランスを
示す概念図、第８図は伝送線路的トランスを含む　ＩＤ
Ｔ　回路図。第９図はタイプ　！　概念図、第１０図はタイプ■概念
図である。２０・・・・・・・・・ＳＬ基板、２１・・・・・・・
・・５ｉ０２膜、２２・・・・・・・・・オーミック電
極、２３・・・・・・・・・Ａ１導電層、２４・・・・
・・・・・ＺｎＯ膜、２５・・・・・・・・・ゲート電
極。２６・・・・・・・・・ＩＤＴ電極、２７・・・・・・
・・・ワイヤ。２８・・・・・・・・・トロイダルコイルを用いた伝送
線路的トランス。特許出願人　クラリオン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電膜上の両端に設けられた入力トランスデュー
サと、該トランスデューサの間に設けられた出力電極を
具備する弾性表面波装置において、（ａ）分布定数回路
としての伝送線路部分に設けられ、櫛形電極のサセプタ
ンスωＣ＿Ｔを打消すような誘導性成分と、平衡／不平
衡変換機能を兼ね備えた整合回路を内蔵することを特徴
とする弾性表面波装置。
（２）上記整合回路がλ／４以下の長さを持つ伝送線路
と１個のトロイダルコアから構成されることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波装置。
（３）上記整合回路の伝送線路は２本の並行線路あるい
は同軸線路として、１個のトロイダルコアにトロイダル
コイル状に巻かれた２端子対回路であり、その出力端を
短絡して、入力端から見た場合のインダクタンス値が上
記櫛形電極のサセプタンスωＣ＿Ｔを打消すように選ば
れていることを特徴とする、特許請求の範囲第２項記載
の弾性表面波装置。
（４）上記伝送線路が、並行２線伝送線路の往路および
復路をトロイダルコアにそれぞれ巻き、そのコア内に発
生するそれぞれの磁界が強めあい、上記櫛形電極のサセ
プタンスωＣ＿Ｔを打消すようなインダクタンス値を含
んでいるか、または上記伝送線路が、１本の同軸線路を
トロイダルに巻き、芯線および外部導体を流れる電流が
同一方向になるように、トロイダルコイルの外部で結線
し、そのコア内に発生するそれぞれの磁界が強めあい、
上記櫛形電極のサセプタンスωＣ＿Ｔを打消すようなイ
ンダクタンス値を含んでいることを特徴とする、特許請
求の範囲第２項記載の弾性表面波装置。
（５）上記弾性表面波装置がシリコン基板上に形成され
たＺｎＯ膜上に少なくとも２個の櫛形電極と、その間に
設けられた出力電極を持つ弾性表面波コンボルバ素子で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の弾
性表面波装置。