JPH0231889B2 - - Google Patents

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JPH0231889B2
JPH0231889B2 JP58004057A JP405783A JPH0231889B2 JP H0231889 B2 JPH0231889 B2 JP H0231889B2 JP 58004057 A JP58004057 A JP 58004057A JP 405783 A JP405783 A JP 405783A JP H0231889 B2 JPH0231889 B2 JP H0231889B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は傾斜格子上で反射される表面弾性波の
伝搬を用いる分散型遅延路に関する。これらのデ
バイスは“傾斜反射配列コンプレツサ”
(Slanted reflective array compressor)の名称
のもとに英米文献中で公知である。この名称に対
しては“SRAC”の省略名称が与えられ、以後こ
の名称を使用する。
更に詳しくは、本発明は、比較的高い帯域、更
に特殊には50%を越える高い帯域、即ち高い中心
周波数、例えば1000MHzより大きな中心周波数を
有するデバイスに適用する。本発明は、比較的低
い中心周波数を有する分散ろ波器からなる比較的
経済的な構造のものにも適用する。
これらのSRACは、更に特殊には、IEEE
Transactions on Sonics and Ultrasonics第26
巻、11月号、411〜418頁、1979年のB.R.Potter及
びC.S.Hartmannによる論説から公知である。
そのようなデバイスは入力変換器と出力変換器
とから成り、それぞれの変換器は、各種の間隔を
もつ一連の組み合せ突起を備える。これらの変換
器と2個の反射格子は、格子上での反射を伴う入
−出力路が信号帯域のそれぞれの周波数に対応す
るように配置されて、所与の分散則に対応する。
そのような変換器デバイスについては、Bを帯
域、f0を中心周波数、及びvを波の速度とした場
合、最小の電極幅はv/4f0+2Bに等しい。従つて、 変換器の実行が可能であるためには、f0の値とB
の値とが制限される。
実際に、最も高性能の従来の写真平板技術を用
いても、0.6μm未満にすることは困難である。
例えば、1.5GHz近辺の1GHzの周波数帯域に対
しては、二オブ酸リチウム基板用であり且つ結晶
の“Z”軸に沿つた伝搬に対する最小の電極幅は
約0.44μmに等しい。従来の写真平板法を用いて
この幅を備える遅延路を得ることは不可能であ
る。
更に、組み合せ変換器のうちいくつかのタイプ
は、別個の間隔と電極幅によつて所与の周波数を
有する調波周波数で使用することができ、この電
極幅は比較的高い中心周波数の取得を可能にする
ことは公知である。これは、更に特殊には、多電
極形変換器の場合である。これらの変換器の幾何
学的配列には、それぞれの電極を比較的小さな幅
の数個の電極に分割するような配列である。これ
らの多電極形変換器を用いることによつて、電極
間の機械的性質の影響に起因する望ましくない影
響を一般的に除去することができる。
更に、多電極形変換器の周波数応答は、各種の
調波周波数でのこの変換器の作動を可能にするこ
とは公知である。特に、対電極変換器の場合に
は、調波路は奇数列から成り、第3の調波路は基
本路のレベルに等しいレベルを実質的に備える。
そのような変換器は、Ultrasonics Symposium
Proceedings 1972年、343〜345頁に掲載のT.W.
Bristol等による論説に記載される。
更に、双対電極形以外の他種の変換器は、各種
の調波周波数で作動させることができる。
調波周波数で作動する変換器の欠点は、信号の
通過帯域が大きい場合には、2つの相異する調波
次数に対応する同一の周波数が2個の相異する突
起によつて伝送されうることである。
本発明の分散路はこれらの欠点を改善し、且つ
1GHzのオーダーを有し、且つ50%より大きな帯
域幅をもつ高い周波数を同時に得ることを可能に
し、写真平板法によつて得られる電極幅を有する
伝搬路を可能にする。
簡潔に言えば、本発明は、可変間隔組み合せ電
極を有する入力変換器と出力変換器とから成り、
音波が2個の可変間隔傾斜格子上で反射される、
周波数帯域fnioとfnax間の周波数帯域で作動する
速度vの表面波を用いる分散型遅延路であつて、
これら変換器は、異る極性からなる電極間の間隔
がnx/2fnioとnx/2fnax(但し、nは整数である)との 間にある多電極傾斜配列形のものであり、2個の
分散型反射格子が傾斜しており、対応するリフレ
クタ管の距離がそれぞれkv/fnioとkv/fnax(但し、k は別の整数であつて、この整数の値はnの値とは
異る)の間にあることを特徴とする前記遅延路で
ある。
別の特徴と利点は添付図面に従つて説明される
下記説明から明瞭となる。
第1図は、SRACデバイスに関する公知の線図
を示す。表面波の伝搬方向ZZ′について対称な組
み合せ突起形の入力変換器11と出力変換器12
とが、圧電基板10上に配置される。電極の中心
を連結する線を方向ZZ′に対して傾斜させる。
2個の変換器は2つの伝搬通路101及び10
2を形成し、これらの伝搬通路を横切つて、2つ
の反射格子13及び14が軸ZZ′について対称に
配置される。これらの2つの格子は基板表面中に
蝕刻された線又は溝から形成される。
変換器11は、入力電気信号によつて電圧を加
えられ、且つfnioとfnax間の周波数帯域に於て音
響信号を伝送する。
周波数fに対応する信号が、第1図の矢印によ
つて示された通路に沿つて伝搬される。周波数f
の信号が反射される位置15に於ける格子路間の間
隔はkv/f(但し、kは1、2、3……に等しい 順序であり、vは音波の速度である)に等しい。
溝が、基板の異方性を考慮して所与の角度だけ
伝搬方向に対して傾斜してあり、従つて変換器1
2の出力に於て、周波数fに応じて選択的に遅延
された信号が得られる。第1図を参照すると、最
小周波数fnioに対する遅延は最大周波数fnaxに対
する遅延よりも大きく、且つそのようなデバイス
は、例えば線形に周波数を変調した入力信号を時
間的に圧縮することを可能にすることが容易に理
解される。
一般に、このデバイスに於ては、入力変換器1
1と出力変換器12は単一電極構造を有する。単
一電極構造の幾何学的配列が第2図に示される。
周波数fの信号を伝送するために、電極20は、
値v/2fだけ間隔を置いて配置され、且つv/4f
に等しい幅を備える。fnioとfnax間の広い放出帯
域を得るために、電極間の間隔は、v/2fnio
v/2fnaxの間で変換器の一端から他端へと変化
する。
第4図は、本発明の変更例に従つて、入力変換
器41と出力変換器42の配置を示す。伝搬軸に
対する変換器の傾きに起因する分散を誘起しない
ように、傾斜した変換器41と42が軸ZZ′上の
点に対して対称に配置される。この図には、可変
間隔kv/fを有する反射格子43と44が示さ
れる。
本発明によれば、変換器41及び42は多電極
構造を有する。このタイプの変換器では、それぞ
れの電極は、等しい長さと一定の間隔を有する数
個の電極に分割される。異る極性をもつ2個の連
続する電極間の間隔は、常にv/2fに等しい。そ
れぞれの電極が2つに分割される場合には、対電
極構造が得られ、この構造は第3図に示され且つ
第4図の変換器42の拡大部分45に示される。
電極はv/4fの間隔をあけており、且つv/8fの
幅を有する。
第5図に示される好ましい具体例では、本発明
は対電極変換器50と反射格子51とを組み合せ
ることにある。対電極変換器50の場合、異る極
性を有する連続電極500間の間隔は、nv/
2fnioとnv/2fnaxの間で変化し、fnioとfnaxは作動
帯域の両端での周波数である。反射格子51の場
合、同一周波数fでの線510間の間隔はkv/
fに等しく、nとkは整数であり、これらの整数
のそれぞれの値は異るように選択される。
例えば、調波次数3、即ちn=3について変換
器に電圧を加えることによつて、入力変換器と出
力変換器の異る極性を有する連続電極間の間隔は
3v/2fnioから3v/2fnaxまで変化する。第4番目の反射
、 即ちk=4を選択することによつて、2個の反射
格子の処理は4v/fnioから4v/fnaxまで変化する。
単一電極変換器の場合、周波数fについては、
電極間の間隔はv/2fに等しく、一方電極の幅はv/4f に等しい。対電極変換器の場合、連続電極間の間
隔はnv/4fとなり、一方電極の幅はnv/8fとなり、例 えばn=3については電極の幅は50%大きい。こ
のようにして、先行技術によれば公知の写真平板
法では不可能な組み合せ入力変換器と出力変換器
の構造に導く周波数の値fnioとfnaxについて、本
発明はこの構造を可能にする。逆に、同一の周波
数については、本発明は比較的経済的な構造を可
能にする。
本発明の重要な利点は、調波周波数帯域が重な
つている場合でさえ、比較的広い帯域を用いて作
動させる可能性があることである。この特性は、
変換器と格子が同じ調波周波数について作動しな
いという事実に起因する。
入力変換器と出力変換器は、基板帯域dfに於て
周波数fをそれぞれ伝送(又は受容)する電極群
から形成される数個の“基本”変換器から形成さ
れることが考慮され得る。波の放出点の高さと周
波数fとの間に空間−周波数応答が存在する。周
波数fの音波の形態で伝送されるエネルギは電極
の高さhの端から端を通つて伝搬されて、520の
如き伝搬通路を形成することに注目すべきであ
る。
考え方を示すために、変換器の端子501と5
02に適用された入力信号SEは、相対帯域が大き
い、例えば80%である信号と考えよう。第6図
は、周波数の尺度上に異る順位に関する変換器の
帯域幅を示す。変換器は調波次数3で作動するよ
うに構成されていると仮定する。f=3上に中心
を占める帯域B3は値fnioからf値fnaxまで進む作
動帯域に対応する。
1、5及び7に中心を占める帯域B1、B5及び
B7も示される。1、5及び7は調波次数1、5
及び7に於ける変換器の作動に対応する。第6図
に示される帯域B3と帯域B5の重なりに注目する。
変換器が対電極形のものと考えると、前述の教示
によれば、重なつた範囲△fに属する周波数fに
対応する同一の基本変換器は、2つの相異する周
波数の2つの波を伝送し、これらの周波数の値は
5/3の比になつていることが理解される。選択
された具体例については、B5の下方端部が丁度
f=3に来る。
第7図に入力変換器70と反射格子71が略図
的に示される。伝搬通路710は最小周波数に対
応し、一方伝搬路711は最大周波数に対応す
る。平行線で陰影を付した部分72は2つの調波
周波数帯域3と5の重なりに対応し、2つ波はそ
の中で比5/3の2つの異る周波数で伝搬され
る。このように、通路710の中で周波数fnio
5/3fnioの波が同時に伝搬される。その場合、格子
73の部分は周波数5/3fnioを反射するように構成
されてはならない、そうでなければ、2つの異る
周波数に対して同一の遅延が生ずる。
更に、同一の値をもつ2つの周波数は2つの空
間的に変更された通路中を伝搬する。このよう
に、周波数fnaxは伝搬路711と伝搬路712中
を伝搬する。この場合、格子のうち部分74は周
波数fnaxを反射するように構成してはならない、
そうでなければ、2つの等しい周波数に対して2
つの異なる遅延が生ずる。
本発明によれば、2つの前述の条件を得るため
には、調波次数列nが順位kとは異るように選択
される。
第8図と第9図に、空間−周波数範囲内の直線
からなる系を示す。高さHによつて表わされる空
間は縦座標として示され、周波数fは横座標とし
て示される。
連続直線は、nの異る値について変換器によつ
て伝送されるか又は受容された信号を指示し、一
方破線はkの異る値に対する反射格子を指示す
る。2つの周波数の限界は80%の相対帯域に相当
する。
第8図に於て、選択されたnとkの値は3に等
しい。従つて、n=3及びk=3に対応する直線
は重ね合わさる、又垂直な直線80との交点80
0と801で示されるように、同一の周波数に適
合する2つの位置が存在し得るか、でなければ水
平な直線81との交点810と811によつて示
されるように、同一の位置に適合する2つの異る
周波数が存在し得るように帯域中に現われるnと
kの値n=5とk=5について得られる別の重な
りが存在しないならばn=3とk=3に対応する
直線は正しい作動を与えるであろう。
第9図では、選択されたnとkの値はそれぞれ
3と4に等しい。信号に対応する直線は、n=3
とk=4の場合を除いて反射格子に対応する直線
上に重ならないことが理解できる。
本発明の一具体例は次の特性を与える: −物質;LiNbO3 −伝搬速度=v=3400m/sec −信号の最小周波数=fnio=1GHz −信号の最大周波数=fnax=2GHz −変換器に使用された調波次数=n=3 −格子に使用された調波次数=k=1 −遅延間の最大差=T=1μsec −積BT=1000 −fnax=nv/8fnaxに対する変換器の電極の間隔と幅 =0.65μm −fnioに対する変換器の電極の間隔と幅=1.3μm −fnaxに対する変換器の格子間隔=kv/fnax
1.73μm −fnioに対する変換器の格子間隔=kv/fnio
3.46μm 結言すれば、本発明のデバイスによつて、比較
的広い帯域を有し且つ高周波数用の分散型遅延路
が得られうる。これらの遅延路の特性は、パルス
の圧縮及びアナログフーリエ変換回路にとつて重
要である。
【図面の簡単な説明】
第1図は傾斜反射格子分散路を示す図、第2図
は単一の電極を有する組み合せ突起変換器を示す
図、第3図は対電極を備えた組み合せ突起変換器
を示す図、第4図は本発明による分散路を示す
図、第5図は変換器と格子を示す説明図、第6図
は奇数調波次数に対して放出される周波数範囲を
示す図、第7図、第8図及び第9図は本発明のデ
バイスに関する説明図と線図である。 11,41,70……入力変換器、12,42
……出力変換器、13,14,51,71……反
射格子、20,50,500……電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 可変間隔組み合せ電極を有する入力変換器と
    出力変換器とから成り、音波が2個の可変間隔傾
    斜格子上で反射される、周波数帯域fnioとfnax
    於て作動する速度vの表面波を用いる分散型遅延
    路であつて、変換器は、異る極性を有する電極間
    の間隔がnv/2fnioとnv/2fnax(但し、nは整数である
    ) の間にある多電極傾斜配列形のものであり、2個
    の分散型反射格子が傾斜しており、対応するリフ
    レクタ間の距離がそれぞれkv/fnioとkv/fnax(但し、 kはその値がnの値と相異する別の整数)の間に
    あることを特徴とする分散型遅延路。 2 変換器の幾何学的配列のために周波数の関数
    としての遅延の分散が自己補償的になるように、
    前記入力変換器と出力変換器が、デバイスの対称
    軸上に位置する点について相似に基板上に配置さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の遅延路。 3 前記入力変換器と出力変換器が双対電極形の
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項又は第2項に記載の遅延路。
JP58004057A 1982-01-15 1983-01-13 表面弾性波を使用する分散型遅延路 Granted JPS58124316A (ja)

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FR8200615 1982-01-15
FR8200615A FR2520171A1 (fr) 1982-01-15 1982-01-15 Ligne a retard acoustique dispersive a ondes de surface

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