JPH0346583Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はＣ形、Ｙ形の両くし形特性を同時に取
出すことのできるくし形フイルタを提供しようと
するものである。この超音波遅延線は音波の速度
が電気信号の速度に比べ約10万分の１であること
を利用して電気信号を一旦超音波に変換し、数
10μsecから数100μsecの遅延時間を得た後、再び
電気信号に変換する機能素子である。第１図に超
音波遅延線の基本的な構造の一例を示す。１はガ
ラス等の材質からなる遅延媒体で６角形の形状を
しており、２，２ａはセラミツク圧電素子すなわ
ちトランスジユーサである。前記トランスジユー
サ２，２ａには３，３ａ，３ｂ，３ｃで示される
電極が形成されており、ガラス遅延媒体１に接着
剤またはハンダ付等の方法で固着されている。ま
た、４，４ａ，４ｂ，４ｃは前記トランスジユー
サ２，２ａに電気信号を供給し取出すためのリー
ド線で、電極３，３ａ，３ｂ，３ｃにハンダ付等
の方法で取付けられている。ところで前記トラン
スジユーサ２，２ａのうちどちらか一方（ここで
はトランスジユーサ２）に電気信号を印加する
と、トランスジユーサ２は機械振動しガラス遅延
媒体１中に超音波が放射される。この超音波は第
１図の矢印に示す経路に沿つて伝播しもう一方の
トランスジユーサ２ａに到達し、トランスジユー
サ２ａが機械的に振動して電気信号を電極３ｂ，
３ｃ間に発生する。この時、ガラス遅延媒体１中
の音速をυ、経路長をｌとすれば、超音波が一方
のトランスジユーサ２からもう一方のトランスジ
ユーサ２ａへ到達するのに要した時間ｔは、ｔ＝
ｌ／υで表わされる。すなわち、電気信号はｔだ
け遅延されたことになる。尚、超音波がガラス遅
延媒体１内を伝播する時に生じる乱反射による不
要信号成分を除去するため、図に示すようにガラ
ス遅延媒体１の表面上に樹脂等の吸収材５を固着
することが一搬に行われている。

ところで、超音波遅延線にE_A＝αsinωtなる信
号を印加し、時間τ₀遅延された信号E_BとしてE_A
とE_Bの和を考えると、 ｜E_C｜＝｜E_A＋E_B｜ ＝｜αsinωt＋βsin（ωt−τ₀）｜ ＝｜√²＋²＋2₀・sin（ωt＋
）｜ ＝｜Asin（ωt＋）｜ 但し、 ＝tan^-1｜βsinωτ₀／（α＋βcosωτ₀）｜ Ａ＝√²＋²＋2₀ となる。すなわち、振幅Ａは A_nax＝α＋β；ω（ｎ）max ＝2nπ／τ₀・ω （ｎ＝０，１，２，……） A_nio＝α−β；ω（ｎ）min＝（2n＋１）π／
τ₀・ω （ｎ＝０，１，２，……） となる。

ここで、隣接する最大値間、または最小値間の
周波数間隔を_H′，_H″とすると、 _H′＝（ｎ＋１）max−（ｎ）max ＝ｎ＋１／τ₀−ｎ／τ₀＝１／τ_{0 H}″＝（ｎ＋１）min−（ｎ）min ＝2n＋３／2τ₀−2n＋１／2τ₀＝１／τ₀ τ₀＝１／_H′＝１／_H″ となる。このように遅延時間τ₀の超音波遅延線を
用いて、遅延信号と原信号を加算すると、１／τ₀
の周期で出力信号が同位相を示すため、通過域、
減衰域が交互に繰り返して現れる特異なフイルタ
を得る。このフイルタ特性の減衰量が最大となる
のは、α＝βすなわち遅延しない信号と遅延され
た信号の振幅が同レベルになつた時である。これ
をくし形フイルタといい、その特性を第２図に示
す。

こにようなくし形フイルタ特性を得るための実
用的なくし形フイルタ回路は第３図に示すような
ものである。ここで、６は超音波遅延線、７〜７
ｄはマツチング用の抵抗、９はミキシング用の可
変抵抗、８，８ａはマツチング用のコイルであ
る。ａ，ｂはくし形フイルタ回路の入力端及び出
力端である。ところで、超音波遅延線の等価回路
は第４図に示すようなものである。１０，１０
ａ、１１，１１ａはトランスジユーサ２，２ａの
端子間容量及び内部機械インピーダンスであつ
て、前述したように７，７ａ、８，８ａはマツチ
ング用の抵抗及びコイルである。

ここで、容量１０，１０ａとコイル８，８ａは
共振回路を構成し、容量１０，１０ａによるイン
ピーダンスの低下を防止し、挿入損失を小さくし
ている。また、抵抗７，７ａは共に超音波遅延線
６をドライブするための抵抗及び負荷抵抗の役割
を果たすと同時に前記の共振回路の共振尖鋭度Ｑ
を下げて通過帯域幅を広げる役割を持つ。しかも
抵抗７とコイル８，８ａ、容量１０，１０ａは移
相回路を構成しており、このうちのどれかを可変
することにより、回路の位相すなわち遅延時間を
変え得るものである。

以上述べたように、超音波遅延線の性能は抵抗
７，７ａ、コイル８，８ａのマツチング用インピ
ーダンスに全て負つているのである。

第４図の回路において、破線で示すようにミキ
シング用の可変抵抗９を接続して、第２図に示し
たくし形フイルタ特性を得、さらには減衰量を最
大とするため、超音波遅延線の挿入損失に見合う
抵抗値に可変抵抗９を調整しようとしたとする
と、超音波遅延線から見たインピーダンスが大き
く変化してしまい、所定の性能が得られなくなつ
てしまうのである。そこで、第３図に示したよう
に出力側の負荷抵抗７ａ〜７ｄをブリツジに組
み、ミキシング用可変抵抗９を可変しても性能が
変化しないようなくし形フイルタ回路を考案され
たのである。

ところで、前記回路は複雑であり、しかも調整
工数が必要なことから、第５図に示すようなくし
形フイルタが考案された。これは多角形ガラス遅
延媒体１の１辺に１枚のトランスジユーサ１２を
貼付け、分割された表面電極１３〜１３ｂを形成
したものであつて、表面電極の一方に電気信号を
印加するとトランスジユーサ１２が振動し、もう
一方の電極に電気信号（遅延されていない信号）
が発生して、伝播してきた遅延信号とミツクスさ
れる。そして、外部インピーダンス１４により、
これを通してミツクスされる遅延されていない信
号と遅延信号の電圧レベルを調整した後、ケーシ
ングするもので、ミキシングインピーダンス内蔵
型くし形フイルタである。第６図に示すものも第
５図と同様な考え方のくし形フイルタであつて、
異なる点は第５図の外部インピーダンス１４を、
トランスジユーサ１２上に形成したコンデンサ１
４ａに置き換えただけのものであつて、こちらの
方は電極をトリミングすることにより容量を可変
にししている。また、１３ｃは電極である。

第７図は通常の４端子超音波遅延線を使用し
て、くし形フイルタを構成した例である。この実
施例においては入力用、出力用トランスジユーサ
１２，１２ａの各一端子、すなわち電極１３ａ，
１３ｃまたは１３，１３ｂを共通とし、アースと
の間に可変インピーダンス１５Ｚを接続したもの
である。

第８図は、３端子形超音波遅延線を使用した場
合のくし形フイルタである。この実施例に使用す
る超音波遅延線は、入力用、出力用トランスジユ
ーサ１２，１２ａのアースが共通となつている。
このアース端子とアースとの間にインピーダンス
１５を接続しているのである。

第９図は前記第８図のくし形フイルタ回路の等
価回路である。ここで、１６，１６ａはトランス
ジユーサ１２，１２ａの等価容量である。

ここで、図中に示す通り、電圧E_Aを入力端子
に印加した場合を考えると、前記電圧E_Aはトラ
ンスジユーサ１２の等価容量１６とインピーダン
ス１５とに分圧される。すなわち、等価容量を
C_O，E_A＝αsinωtとおくと、 E_C＝Ｚ／Ｚ＋１／ωCoE_A＝Ｚ／Ｚ＋１／ωCo・αsin
ωt また、超音波遅延線を通過した遅延信号をE_B
とすると、E_B＝βsin（ωt−τ₀）で、 Ｚ／Ｚ＋１／ωCo・α＝β Ｚ／Ｚ＋１／ωCo＝β／α（＝超音波遅延線の挿入損
失） となる時、くし形フイルタ特性の減衰量は最大と
なる。

ところで、これら各種のくし形フイルタの欠点
は、Ｃ形またはＹ形どちらかのくし形特性を取出
すことができず、用途が限定されてしまうことで
あつた。

本考案は以上のような従来の欠点を除去するも
である。

以下、本考案の一実施例を図面第１０図により
説明する。

以下、第１０図に示す実施例について説明す
る。この第１０図は本考案のくし形フイルタを模
式的に示した構成図であり、多角形状をしたガラ
ス遅延媒体１７の１つ以上の辺に２つの圧電形ト
ランスジユーサ１８，１８ａが貼付けられてい
る。このトランスジユーサ１８，１８ａにはそれ
ぞれ相対向する面に電極１９，１９ａ，１９ｂ，
１９ｃが設けられており、このトランスジユーサ
１８の電極１９には入力端子２０が接続されると
ともに他方のトランスジユーサ１８ａの電極１９
ｂには出力端子２２が接続されている。また、入
出力側のトランスジユーサ１８，１８ａの各一方
の電極１９ａ，１９ｃは共通電位となるように接
続され、その接続点はミキシング用インピーダン
ス２１を介してアース端子２３に接続されてい
る。

さらに、トランスジユーサ１８の電極１９ａに
はアース端子２３が接続され、トランスジユーサ
１８ａの電極１９ｂには出力端子２２が接続され
ており、かつトランスジユーサ１８ａの電極１９
ｃには出力端子２４が接続されている。また、入
力端子２０、出力端子２２，２４にはマツチング
用のインピーダンス２５，２５ａ，２５ｂが接続
されている。

このように入力側と出力側のトランスジユーサ
１８，１８ａの各一方の電極１９ａ，１９ｃを同
一電位とし、それをミキシング用インピーダンス
２１を介してアースしてスルー信号と遅延信号を
混合し、くし形フイルタ特性を得るもので、これ
らはケース２６内に収納されている。

上記構成において、入力側のトランスジユーサ
１８の電極１９ａと出力側のトランスジユーサ１
８ａの電極１９ｃを同電位とし、その接続点をミ
キシング用インピーダンス２１を介してアース
し、出力側のトランスジユーサ１８ａの対向電極
１９ｂ，１９ｃの両方から出力端子２２，２４を
通して出力を取出し、２つの出力とアース間に負
荷抵抗としてのマツチング用インピーダンス２５
ａ，２５ｂを接続したところに特徴をもつ。

以上のように本考案のくし形フイルタは、従来
のくし形フイルタの構成では不可能であつたＣ形
くし形特性とＹ形くし形特性を同時に取出すこと
が可能なくし形フイルタを得ることである。

第１０図の実施例において、入力端に正弦波入
力信号が印加されると、この入力信号はマツチン
グ用インピーダンス２５を介して入力側のトラン
スジユーサ１８に印加され、超音波振動に変換さ
れて遅延媒体１７を進行して出力側のトランスジ
ユーサ１８ａに到達し、前記出力側トランスジユ
ーサ１８ａを振動させ、このトランスジユーサ１
８ａの対向電極１９ｂ，１９ｃには互いに180゜異
なる位相を有する正弦波信号が発生する。そし
て、トランスジユーサ１８，１８ａが各一方の電
極１９ａ，１９ｃによつて接続され、ミキシング
用インピーダンス２１でバイアスされることによ
り、遅延信号と同一レベルのスルー信号が出力側
トランスジユーサ１８ａの電極１９ｃに現れた遅
延信号とミツクスされてくし形特性を形成し、マ
ツチング用インピーダンス２５ｂにより出力端子
２４に取出される。また、電極１９ｂ，１９ｃで
形成される容量を通して前記出力端子２４のくし
形特性と位相が180゜異なるくし形特性を形成し、
マツチング用インピーダンス２５ａにより出力端
子２２に取出される。前記により、出力端子２２
と出力端子２４から取出されるくし形フイルタ特
性は互いに180゜位相が異なるものであるため、Ｃ
形及びＹ形くし形フイルタ特性が同時に形成され
たことになる。

以上のように本考案のくし形フイルタは構成さ
れるため、従来のくし形フイルタの構成とほゞ同
一の構成でありながら、Ｃ形フイルタ特性とＹ形
フイルタ特性が得られることにより、その用途を
拡大することができ、実用的価値の大なるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な超音波遅延線を示す構成図、
第２図はくし形フイルタ特性を説明する図、第３
図は従来の４端子超音波遅延線を使用したくし形
フイルタの構成図、第４図は同くし形フイルタの
等価回路図、第５図及び第６図はそれぞれ他の従
来例におけるくし形フイルタの構成図、第７図及
び第８図はそれぞれさらに他の従来例におけるく
し形フイルタの構成図、第９図は同くし形フイル
タ回路の等価回路図、第１０図は本考案のくし形
フイルタの一実施例を示す構成図である。 １７……遅延媒体、１８，１８ａ……トランス
ジユーサ、１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ……電
極、２０……入力端子、２１……ミキシング用イ
ンピーダンス、２２，２４……出力端子、２３…
…アース端子、２５，２５ａ，２５ｂ……マツチ
ング用インピーダンス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 多角形状をしたガラス遅延媒体の１つ以上の辺
   に２つの入力側、出力側のトランスジユーサを貼
   付け、前記入力側、出力側の圧電トランスジユー
   サの各一方の電極を、同一電位とし、それをミキ
   シング用インピーダンスを介してアースし、かつ
   前記入力側のトランスジユーサの他方の電極を入
   力端子に接続すると共に前記出力側のトランスジ
   ユーサの両方の電極をそれぞれ出力を取出す出力
   端子に接続し、さらに前記入力端子と２つの出力
   端子にそれぞれマツチング用のインピーダンスが
   結合されていることを特徴とするくし形フイル
   タ。