JPH04150214A - 弾性表面波素子 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は弾性表面波素子に関し、特に２つの信号のコン
ボリューション信号を取り出す弾性表面波コンボルバに
関する。

［従来技術］ 第４図は、「中用他、電子通信学会論文誌’８６／２　
、　Ｖｏｌ、Ｊ６９−Ｃ，Ｎ１１Ｌ２．ｐｐ１９０〜１
９８　Ｊに記載されている、従来の弾性表面波素子の構
成を示す概略平面図である。

第４図において、１は圧電基板であり、２．３は該基板
１の表面上にＸ方向に適宜距離隔てて対向配置され、形
成されている２つの弾性表面波励振用櫛形電極である。

４−１．４−２．・・・、４−ｎはこれら電極２，３間
においてＸ方向に延びて互いに平行に基板１の表面に形
成されている弾性表面波導波路である。また、５は基板
１の表面上に上記弾性表面波導波路からＹ方向に適宜距
離隔てて配置され、形成されている音響電気変換器であ
る。

また、第４図に記載されている座標軸は便宜上付記した
ものであり、基板の結晶軸等を意味するものではない。

尚、弾性表面波導波路４−１〜４−ｎの配列ピッチが、
該弾性表面波導波路にて生ゼしぬられた弾性表面波の波
長と同じになるように弾性表面波導波路４−１〜４−ｎ
を配列し形成することにより、各弾性表面波導波路にて
生ぜしめられた弾性表面波は同相で重なり、効率良く励
振させることができる。

この弾性表面波素子において、弾性表面波励振用櫛形電
極２，３に対し角周波数ωの電気信号を入力すると、該
周波数の弾性表面波が励振され、該弾性表面波は、弾性
表面波導波路４−１．４−２、・・・、４−ｎ１ｋｘ軸
方向に互いに反対向きに伝搬し、該弾性表面波導波路に
てパラメトリック・ミキシング現象により、ｙ軸方向に
伝搬する角周波数２ωの弾性表面波が発生する。この弾
性表面波が音響電気変換器５に到達し、該音響電気変換
器５にて上記２つの入力信号のコンボリューション電気
信号を得ることができる。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来例の弾性表面波素子では、弾性
表面波導波路の端面において反射波が発生する。これら
の反射波は、再び音響電気変換器へ入射するため、コン
ボリューション出力に歪を生ずるなどして、弾性表面波
素子の特性を劣化させていた。

しかも、上記従来の弾性表面波素子では、分割された各
導波路は、弾性表面波導波路より発生する弾性表面波の
波長の整数倍のピッチで形成されているため、各導波路
のＸ方向に対して同じ側の端面で反射された弾性表面波
は、互いに強め合い、弾性表面波導波路全体での反射率
は大きくなり、更に大きな問題となっていた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、各弾性表面波導波路の端面において発
生した反射波によるコンボリューション特性の劣化を改
善した弾性表面波素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は、上記
目的を達成するため、弾性表面波導波路を線幅の異なる
少なくとも２つの領域よりなるように形成し、各領域の
端面の段差が、弾性表面波導波路より励振される第３の
弾性表面波の波長の１／２　（ｍ＋１／２）λ（λは上
記第３の弾性表面波の波長、ｍは整数）に実質的に等し
くなるようにした。すなわち、段差を第３の弾性表面波
の波長の１／４の奇数倍になるような構成にした。

また本発明は、上記目的を達成するため、弾性表面波導
波路を、圧電基板面内において、該導波路で励振される
第３の弾性表面波の伝搬方向に端面がずれた、少なくと
も２つの領域を接続した屈曲形状とし、その端面におけ
る段差を １／３　（Ｉ１１＋１　／２）λ（ただしえは弾性表面
波導波路より励振される弾性表面波の波長、ｍは整数）
とした。

本発明の上述の手段によれば、各弾性表面波導波路の少
なくとも２つの領域の端面における少なくとも２つの反
射波は逆位相となるため、お互いに打ち消しあい、反射
波によるコンボリューション特性の劣化を改善すること
ができる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例について説明する。

（第１実施例） 第１図は、本発明による弾性表面波素子の第１の実施例
を示す概略平面図である。

第１図において、１は圧電基板である。該圧電基板とし
ては、例えばニオブ酸リチウム等の圧電基板を用いるこ
とができる。

２．３は基板１の表面上に、Ｘ方向に適宜距離隔てて対
向配置され形成されている弾性表面波励振用電極である
。該電極２．３は、櫛形電極であり、例えばアルミニウ
ム、銀、金等の導電体からなり、弾性表面波がＸ方向に
伝搬するように設けられている。

４−１．４−２．・・・、４−ｎは、電極２．３間にお
いてＸ方向に延びて互いに平行に基板１の表面に形成さ
れている弾性表面波導波路である。

弾性表面波導波路に関しては、柴山乾夫監修「弾性表面
波工学」電子通信学会、８２〜１０２頁に詳しく述べら
れており、薄膜導波路やトポグラフィツク導波路がある
が、本発明においては、基板表面をアルミニウム、銀、
金等の導電体で被覆したΔＶ　／　Ｖ導波路が好ましい
。

本実施例における弾性表面波導波路４−１〜４−ｎは、
線幅の異なる領域Ａ及び領域Ｂが連続的に接合した構造
からなり、Ａの領域とＢの領域との端面における段差ｄ
は、１／４λ（ただしλは弾性表面波導波路より励振さ
れる第３の弾性表面波の波長）として形成されである。

また該導波路４−１〜４−ｎは、各導波路の中心間の間
隔（ピッチ）が上記λどなっている。

５は、基板１の表面上に上記弾性表面波導波路４−１〜
４−ｎからＸ方向に適宜距離隔てて配置され形成されて
いる音響電気変換器である。該音響電気変換器は、例え
ばアルミニウム、銀、金等の導電体からなり、Ｘ方向に
伝搬する弾性表面波を効率良く電気信号に変換できるよ
うに設けられている。

本実施例の弾性表面波素子において、一方の励振用電極
２に対し中心角周波数ωの電気信号を入力すると、第１
の弾性表面波が励振され、Ｘの正方向に伝搬して弾性表
面波導波路４−１〜４−ｎに入射する。また、同様にし
て他方の励振用電極３に対し、中心角周波数ωの電気信
号を入力すると第２の弾性表面波が励振され、Ｘの負方
向に伝搬して弾性表面波導波路４−１〜４＝ｎに入射す
る。そして、弾性表面波導波路４−１ん４−ｎには両端
から上記第１及び第２の弾性表面波が互いに反対方向に
伝搬し、該弾性表面波導波路にてパラメトリック・ミキ
シング現象により、ｙ軸方向に伝搬する中心角周波数２
ωの第３の弾性表面波が発生し、この弾性表面波が音響
電気変換器５にて電気信号に変換され、上記２つの入力
信号のコンボリューション電気信号が得られる。

しかしながら、一方でこの第３の弾性表面波の一部は、
音響電気変換器５で反射され、弾性表面波導波路４−１
〜４−ｎの方向へ伝搬して戻ってい（。そして、再び弾
性表面波導波路の各端面において反射されるのであるが
、本実施例の弾性表面波導波路４−１〜４−ｎの領域Ａ
と領域Ｂの端面では、１／４先の段差（ただしλは該弾
性表面波導波路より励振される第３の弾性表面波の波長
）を有しているため、領域Ａの端面と領域Ｂの端面で反
射した弾性表面波では、位相が逆相となって伝搬される
。

従って、音響電気変換器５上に達した２つの弾性表面波
は電気的に中和され、その結果、反射波による影響は改
善される。

尚、各弾性表面波導波路のｙ方向における中心間の間隔
（すなわち導波路とッチ）は、常にλ（第３弾性表面波
の波長）になるように配置されているため、各弾性表面
波導波路より励振される角周波数２ωの第３の弾性表面
波は、すべて同相で重なり、従来通り効率良（励振され
る。

また、本実施例では線幅の太い部分（又は細い部分）が
領域Ａ、Ｂに交互に来るように配置したが、順序がラン
ダム、又はどちらかの領域に線幅の太い部分（又は細い
部分）が常に来るような配置としても同様な効果が得ら
れる。

また本実施例においては、弾性表面波導波路４−１〜４
−ｎにおける端面の段差ｄを１／４λとしたが、ｄ　＝
　１／２（ｍ＋１／２）λ（ただしｍは整数）を満たせ
ば、領域Ａ及びＢにおける反射波の位相は逆相となり、
同様な効果が得られる。

（第２実施例） 第２図は、本発明による弾性表面波素子の第２の実施例
を示す概略平面図である。本図において、上記第１図に
おける部材と同様の部材には同一の符合が付せられてい
る。

本実施例においては、弾性表面波導波路４−１〜４−ｎ
は、中央部とその外側部で線幅の異なる形状をしており
、凹型の形状をもつａ型と凸型の形状をもつｂ型の２種
類よりなる。

本実施例では、各導波路は線幅の異なる３つの領域Ａ、
Ｂ、Ｃからなり、線幅の太い部分と細い部分での端面の
段差ｄはλ／４である。

また各弾性表面波導波路の中心間の間隔は、第３の弾性
表面波の波長んどなるように配置されている。

本実施例の場合も、各弾性表面波導波路の各領域の端面
での反射波は逆相となるため、音響電気変換器５で電気
的に中和され、反射波の影響は改善される。

尚、本実施例では、ａ型の弾性表面波導波路とｂ型の弾
性表面波導波路が交互に配列された構成としたがａ、ｂ
の順序は任意であり、ａのみ、又はｂのみの場合でも同
様な効果が得られる。

また本実施例では、段差ｄがλ／４となるように設けた
が、１／２　（ｏ＋＋１／２）　ん（ただし、先は第３
の弾性表面波の波長、ｍは整数）を満たす値であれば、
同様な効果が得られる。

更に本実施例では、各導波路をＡ、Ｂ、Ｃの３つの領域
に分けた例を示したが、４つ以上の場合でも段差ｄが１
／２（１１÷１７２）λを満たす値であれば、同様の効
果が得られる。

（第３実施例） 第３図に本発明の第３の実施例の概略平面図を示す０本
図においても、上記第１図における部材と同様の部材に
は同一の符合が付せられている。

本実施例における弾性表面波導波路４−１〜４−ｎは、
端面が第３の弾性表面波の伝搬方向にずれた２つの領域
Ａ、Ｂから成り、各領域は屈曲した形状で接続されてい
る。

領域Ａと領域Ｂとの段差ｄは、λ／６（ただし、先は弾
性表面波導波路より励振される第３の弾性表面波の波長
）に設定されている。

また領域Ａ及びＢの長さは等しい。

また弾性表面波導波路４−１〜４−ｎは、領域Ａ、領領
域のいずれにおいてもピッチλとなるように（すなわち
、各導波路の中心間の距離がえとなるように）配置され
、形成されている。

本実施例でも、弾性表面波導波路４−１の領域Ａと領域
Ｂの端面では、１７６先の段差（ただし先は該弾性表面
波導波路より励振される第３の弾性表面波の波長）を有
しているため、領域Ａの端面と領域Ｂの端面で反射した
２つの弾性表面波では、位相が逆相となって伝搬される
。

従って、入力信号のコンボリューション電気信号の一部
が、音響電気変換器５で反射され、弾性表面波導波路方
向へ伝搬して戻り、弾性表面波導波路の各端面において
反射され、再び音響電気変換器５に達しても、音響電気
変換器５上において、上記２つの弾性表面波は電気的に
中和され、その結果、反射波による影響は改善される。

尚、本実施例においては、弾性表面波導波路４−１〜４
−ｎにおける屈曲の段差ｄを１７６λとしたが、ｄ　＝
　１／３（ｍ＋１／２）λ（ｍは整数）を満たせば、領
域Ａ及びＢにおける反射波の位相は逆相となり、同様な
効果が得られる。

また、本実施例においては、弾性表面波導波路の領域を
２つに分けたが、３つ以上に分けてもよい。

また、上述した実施例では、音響電気変換器５を弾性表
面波導波路４−１〜４−ｎの片側のみに設けたが、両側
に設けてもよい。

また音響電気変換器５としては、シングル電極を示した
が、ダブル電極（スプリット電極）や他の反射を抑圧す
る構造のものを設けることにより、素子の特性を一層良
好なものとすることができる。

尚、２つの音響電気変換器で弾性表面波導波路４−１〜
４−ｎからの距離を異ならせてお（ことにより、一方の
音響電気変換器からの出力を他方の音響電気変換器から
の出力に対し、適宜時間遅延させることができる。

また、上記実施例における弾性表面波励振用電極２，３
をダブル電極（スプリット電極）とすることにより、該
弾性表面波励振用電極２．３における弾性表面波の反射
を抑圧でき、素子の特性をより一層良好なものにするこ
とができる。

また、図に記載されている座標軸は便宜上付記したもの
であり、基板の結晶軸等を意味するものではない。

さらに、上記実施例において、基板１はニオブ酸リチウ
ム等の圧電体単結晶に限定されるものではなく、例えば
半導体やガラス基板上に圧電膜を付加した構造等、パラ
メトリック・ミキシング効果がある材料及び構造であれ
ばよい。

また、上記実施例では弾性表面波励振用電極にて励振さ
れる弾性表面波をそのまま弾性表面波導波路に導いてい
るが、該励振電極と該弾性表面波導波路との間にホーン
型導波路やマルチストリップカブラ等のビーム幅圧縮器
を設けてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、弾性表面波導波路が線幅の異なる領域
よりなり、その異なる線幅の導波路の端面の段差を、１
／２　（ｍ＋１／２）λ（えは弾性表面波導波路より伝
搬する第３の弾性表面波の波長、ｍは整数）とすること
で、弾性表面波導波路の端面における反射波を逆位相の
複数の反射波とし、互いに打ち消し合うようにすること
により、コンボリューション特性の劣化を改善する効果
が得られる。

また同様に、本発明によれば、弾性表面波導波路を屈曲
した形状とし、屈曲による端面の段差を１／３　（ｍ＋
１／２）λ（ただしんは導波路より伝搬する第３の弾性
表面波の波長、ｍは整数）とすることで、同様に導波路
の端面における反射波をそれぞれ逆位相として、互いに
打ち消し合うようにし、弾性表面波導波路における反射
波によるコンボリューション特性の劣化を改善すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の弾性表面波素子の第１実施例を示す
概略平面図。 第２図は、本発明による弾性表面波素子の第２実施例を
示す概略平面図。 第３図は、本発明による弾性表面波素子の第３実施例を
示す概略平面図。 第４図は、従来の弾性表面波素子の一例を示す概略平面
図。 １・・・圧電基板　　　　　２．３・・・励振電極４−
１〜４−ｎ・・・弾性表面波導波路５．６・・・音響電
気変換器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　圧電基板上に第１及び第２の弾性表面波を励振
   する少なくとも２つの励振電極と、該励振電極から励振
   される上記第１及び第２の弾性表面波を互いに反対向き
   に伝搬させる弾性表面波導波路と、該弾性表面波導波路
   にて発生し、上記第１及び第２の弾性表面波を横切る方
   向に伝搬する第３の弾性表面波を電気信号に変換する少
   なくとも１つの音響電気変換器とを有する弾性表面波素
   子において、 上記弾性表面波導波路は、線幅の異なる少なくとも２つ
   の領域を有することを特徴とする弾性表面波素子。
2. （２）　上記線幅の異なる少なくとも２つの領域の、端
   面の段差は、１／２（ｍ＋１／２）λ（ただし、λは上
   記第３の弾性表面波の波長、ｍは整数）に実質的に等し
   いことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
3. （３）　上記弾性表面波導波路は複数の導波路から構成
   され、該導波路の中心間の距離（ピッチ）は、上記第３
   の弾性表面波の波長に実質的に等しいことを特徴とする
   請求項１又は２に記載の弾性表面波素子。
4. （４）　圧電基板上に第１及び第２の弾性表面波を励振
   する少なくとも２つの励振電極と、該励振電極から励振
   される上記第１及び第２の弾性表面波を互いに反対向き
   に伝搬させる弾性表面波導波路と、該弾性表面波導波路
   にて発生し、上記第１及び第２の弾性表面波を横切る方
   向に伝搬する第３の弾性表面波を電気信号に変換する少
   なくとも１つの音響電気変換器とを有する弾性表面波素
   子において、 上記弾性表面波導波路は、上記圧電基板面内において、
   上記第３の弾性表面波の伝搬する方向に端面がずれた少
   なくとも２つの領域を接続した屈曲形状を有することを
   特徴とする弾性表面波素子。
5. （５）　上記弾性表面波導波路の端面のずれによる段差
   は、１／３（ｍ＋１／２）λ（ただし、λは上記第３の
   弾性表面波の波長、ｍは整数）であることを特徴とする
   請求項４に記載の弾性表面波素子。