JPH04217110A - 弾性表面波装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波装置に関し、
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
性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来技術】図５は、「中川他，電子通信学会論文誌’
８６／２，Ｖｏｌ．Ｊ６９−Ｃ，Ｎｏ．２，ｐｐ１９０
〜１９８」に記載されている、従来の弾性表面波装置の
構成を示す概略平面図である。

【０００３】図５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。

【０００４】また、図５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。

【０００５】この弾性表面波装置において、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−ｎ
をｘ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。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では弾性表面波導波路にて、上述とは異なるパ
ラメトリック・ミキシング現象によるコンボリューショ
ン電気信号が発生し、そのコンボリューション電気信号
が電磁波として音響電気変換器に到達し、該音響電気変
換器にて第３の弾性表面波から電気信号に変換されたコ
ンボリューション信号と干渉して、装置の特性を劣化さ
せるという欠点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、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該第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２つの音響電気
変換器と、該音響電気変換器から出力される電気信号を
合成する合成手段を有する弾性表面波装置において、上
記第３の弾性表面波による出力信号が、互いに逆位相に
なるように配置形成された少なくとも２つの上記音響電
気変換器を有することを特徴とする弾性表面波装置によ
り、前記課題を解決しようとするものである。

【０００８】また、上記合成手段が減算回路であること
を特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の手段によれば、少なくとも２つの音響
電気変換器は、第３の弾性表面波により出力されるそれ
ぞれの出力信号が、互いに逆位相となるように構成され
ている。一方、弾性表面波導波路にて発生する電磁波は
、ほとんど同位相で音響電気変換器に到達するため、そ
の出力信号はほとんど同位相となる。そこで、例えば減
算回路等の合成手段を通すことにより、電磁波による同
位相の出力信号は打ち消され、弾性表面波として音響電
気変換器に到達する逆位相の出力信号のみを取り出すこ
とができる。

【００１０】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明による弾性表面
波装置の第１の実施例を示す概略平面図である。図１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
。

【００１１】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。

【００１２】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
一定ピッチで配列され形成されている弾性表面波導波路
である。

【００１３】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ック
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。

【００１４】５，６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ｙ方向に適宜距離隔てて配置
され形成されている第１及び第２の音響電気変換器であ
る。該音響電気変換器５，６は、例えばアルミニウム，
銀，金等の導電体からなり、ｙ方向に伝搬する弾性表面
波を効率よく電気信号に変換できるように設けられてい
る。第１の音響電気変換器５と第２の音響電気変換器６
は上記弾性表面波導波路４−１〜４−ｎをはさんで設け
られ、該弾性表面波導波路４−ｎから該第１の音響電気
変換器５までの距離ｄ１と、該弾性表面波導波路４−１
から該第２の音響電気変換器６までの距離ｄ２とが実質
的に等しくなるように配置されている。

【００１５】また、該第１の音響電気変換器５と該第２
の音響電気変換器６とでは、逆相で信号が取り出せるよ
うに、本実施例では、弾性表面波導波路と平行な方向（
ｘ方向）において、それぞれ反対向きの形状に形成され
ている。

【００１６】７は、上記第１の音響電気変換器５から出
力された信号と、上記第２の音響電気変換器６から出力
された信号を減算合成する減算回路である。

【００１７】本実施例の弾性表面波装置において、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。

【００１８】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。

【００１９】そして、弾性表面波導波路４−１〜４−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軸正負両方向に伝搬する中
心角周波数２ωの第３の弾性表面波が発生する。該第３
の弾性表面波が上記第１及び第２の音響電気変換器５，
６にて電気信号に変換される。

【００２０】この時、一般に弾性表面波速度は任意の方
向の正負の方向に対して同じであり、また、本実施例で
は、上記弾性表面波導波路４−１〜４−ｎから該第１及
び第２の音響電気変換器５，６までの距離は等しいので
、該第３の弾性表面波は、該第１の音響電気変換器５と
該第２の音響電気変換器６に同位相で到達する。

【００２１】ここで、本実施例では、第１の音響電気変
換器５と第２の音響電気変換器６とは、弾性表面波導波
路４−１〜４−ｎに平行な方向（ｘ方向）に対して反対
向きの形状に形成されているため、それぞれの音響電気
変換器５、６の出力信号である第１の出力信号と、第２
の出力信号とは逆位相となる。

【００２２】そこで第１の出力信号と第２の出力信号を
減算回路７に入力して合成すると、１つの出力信号に比
べて２倍の出力が得られる。

【００２３】一方、上記弾性表面波導波路４−１〜４−
ｎに上記第１及び第２の弾性表面波が互いに反対方向に
伝搬すると、上述とは異なるパラメトリック・ミキシン
グ現象により、該弾性表面波導波路４−１〜４−ｎ上に
中心角周波数２ωの上記２つの入力信号のコンボリュー
ション電気信号が発生し、電磁波として上記第１及び第
２の音響電気変換器５，６にほぼ同時に到達する。従っ
て、この電磁波は、第１及び第２の音響電気変換器５，
６でほぼ同位相の出力信号として出力されるので、減算
回路７により相殺されてしまう。

【００２４】これにより、上記電磁波による信号の干渉
が抑圧され、第３の弾性表面波としての信号のみを取り
出すことができ、装置の特性が改善される。

【００２５】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ぜしめられた第
３の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を配置し形成することにより、各弾
性表面波導波路要素にて生ぜしめられた弾性表面波は同
相で重なり、効率よく励振させることができる。

【００２６】（実施例２）図２は、本発明による弾性表
面波装置の第２の実施例を示す概略平面図である。本図
において、上記図１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。

【００２７】本実施例では、弾性表面波導波路４−１〜
４−ｎと第１の音響電気変換器５との間に導電性薄膜８
が配置されて形成され、弾性表面波導波路４−１〜４−
ｎにて発生した第３の弾性表面波が、第１の音響電気変
換器５に到達する時間と、第２の音響電気変換器６に到
達する時間とが等しくなるように配置されている点のみ
、上記実施例１と異なる。

【００２８】導電性薄膜８が形成されている表面上の弾
性表面波速度は、一般に自由表面に比べて遅くなるが、
本実施例では弾性表面波導波路４−ｎから第１の音響電
気変換器５までの距離ｄ１と、弾性表面波導波路４−１
から第２の音響電気変換器６までの距離ｄ２を、第３の
弾性表面波がそれぞれ第１及び第２の音響電気変換器５
，６に到達するまでの時間が等しくなるように決めてあ
る。

【００２９】そのため、第３の弾性表面波は第１及び第
２の音響電気変換器５，６には、同相で到達する。

【００３０】ここで、本実施例では、第１の音響電気変
換器５と第２の音響電気変換器６とは弾性表面波導波路
４−１〜４−ｎに平行な方向（ｘ方向）に対して反対向
きの形状に形成されているため、それぞれの音響電気変
換器５、６の出力信号である第１の出力信号と、第２の
出力信号とは逆位相となる。

【００３１】したがって、上記第１の実施例と同様に減
算回路７にて、第１及び第２の音響電気変換器５，６に
電磁波として到達した同位相の信号は打ち消され、弾性
表面波として到達した逆位相の信号のみが取り出される
。

【００３２】本実施例において、導電性薄膜８は弾性表
面波導波路４−１〜４−ｎと第１の音響電気変換器５と
の間に配置されているが、弾性表面波導波路４−１〜４
−ｎと第２の音響電気変換器６との間に配置されていて
も良いし、或はその両方に配置されていてもよい。

【００３３】上記第１、第２実施例において、音響電気
変換器５，６は弾性表面波導波路４−１〜４−ｎをはさ
んで反対側にそれぞれ該弾性表面波導波路４−１〜４−
ｎからの距離、又は弾性表面波導波路４−１〜４−ｎに
て発生する第３の弾性表面波が到達するまでの時間が実
質的に等しくなるように配置されているが、本発明は上
記第１、第２実施例に限定されるものではなく、第１の
音響電気変換器から出力される第１の出力信号と第２の
音響電気変換器から出力される第２の出力信号が逆相と
なるように形成されていればよく、例えば、上記第１、
第２の音響電気変換器５，６が弾性表面波導波路４−１
〜４−ｎに対して同じ側に配置されていてもよい。

【００３４】（実施例３）図３は、本発明による弾性表
面波装置の第３の実施例を示す概略平面図である。本図
において、上記図１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。

【００３５】本実施例では第１の音響電気変換器５と第
２の音響電気変換器６は、上記弾性表面波導波路４−１
〜４−ｎをはさんで設けられ、弾性表面波導波路４−１
〜４−ｎと平行な方向（ｘ方向）において、同一向きの
形状に形成されている。

【００３６】また、該第１の音響電気変換器５と該第２
の音響電気変換器６とでは、逆相で信号が取り出せるよ
うに、本実施例では、該弾性表面波導波路４−ｎから該
第１の音響電気変換器５までの距離ｄ１と、該弾性表面
波導波路４−１から該第２の音響電気変換器６までの距
離ｄ２とが、実質的に第３の弾性表面波の波長の２分の
１だけ異なるように配置されている。

【００３７】７は、上記第１の音響電気変換器５から出
力された信号と、上記第２の音響電気変換器６から出力
された信号を減算合成する減算回路である。　　　　本
実施例の弾性表面波装置において、励振用電極２，３に
対し、中心角周波数ωの電気信号を入力すると、第１の
弾性表面波及び第２の弾性表面波が励振され、ｘの正負
方向に伝搬して弾性表面波導波路４−１〜４−ｎに入射
する。

【００３８】そして、弾性表面波導波路４−１〜４−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軸正負両方向に伝搬する中
心角周波数２ωの第３の弾性表面波が発生する。

【００３９】この第３の弾性表面波が上記第１及び第２
の音響電気変換器５，６にて電気信号に変換される。　
　この時、一般に弾性表面波速度は任意の方向の正負の
方向に対して同じであり、また、本実施例では、上記弾
性表面波導波路４−１〜４−ｎから該第１及び第２の音
響電気変換器５，６までの距離は第３の弾性表面波の波
長の２分の１だけ異なるので、第３の弾性表面波は、該
第１の音響電気変換器５と該第２の音響電気変換器６に
は逆位相で到達する。

【００４０】そのため、それぞれの出力信号も、同様に
逆相となり、該第１の出力信号と該第２の出力信号を減
算回路７に入力して合成すると、１つの出力信号に比べ
て２倍の出力が得られる。

【００４１】一方、上記弾性表面波導波路４−１〜４−
ｎに上記第１及び第２の弾性表面波が互いに反対方向に
伝搬すると、上述とは異なるパラメトリック・ミキシン
グ現象により、該弾性表面波導波路４−１〜４−ｎ上に
中心角周波数２ωの上記２つの入力信号のコンボリュー
ション電気信号が発生し、電磁波として上記第１及び第
２の音響電気変換器５，６に到達する。

【００４２】一般に電磁波の速度は、弾性表面波速度の
１０００００倍程度大きいので、この電磁波は第１及び
第２の音響電気変換器５，６に、ほぼ同相で到達し、第
１及び第２の音響電気変換器５，６でほぼ同相の出力信
号として出力される。

【００４３】このため、減算回路７により相殺され、こ
れにより、上記音響電気変換器５では上記電磁波による
干渉が抑圧され、装置の特性が改善される。

【００４４】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ぜしめられた弾性
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を配置し形成することにより、各弾性表面波
導波路要素にて生ぜしめられた弾性表面波は同相で重な
り、効率よく励振させることができる。

【００４５】（実施例４）図４は、本発明による弾性表
面波装置の第４の実施例を示す概略平面図である。本図
において、上記図１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。

【００４６】本実施例では、弾性表面波導波路４−１〜
４−ｎと第１の音響電気変換器５との間に導電性薄膜８
が配置されて形成され、弾性表面波導波路４−１〜４−
ｎにて発生した第３の弾性表面波が、第１の音響電気変
換器５に到達する時間と、第２の音響電気変換器６に到
達する時間とが第３の弾性表面波の周波数の逆数の実質
的に２分の１だけ異なるように配置されている。

【００４７】導電性薄膜８が形成されている表面上の弾
性表面波速度は、一般に自由表面に比べて遅くなるが、
本実施例では弾性表面波導波路４−ｎから第１の音響電
気変換器５までの距離ｄ１と、弾性表面波導波路４−１
から第２の音響電気変換器６までの距離ｄ２を、第３の
弾性表面波がそれぞれ第１及び第２の音響電気変換器５
，６に到達するまでの時間が、第３の弾性表面波の周波
数の逆数の２分の１異なるように決められているので、
第３の弾性表面波は、第１及び第２の音響電気変換器５
，６に、逆位相で到達する。

【００４８】一方、電磁波は、上述した様に、第１及び
第２の音響電気変換器５，６に、同位相で到達する。　
　したがって、上記第１の実施例と同様に減算回路７に
て、第１及び第２の音響電気変換器５，６に電磁波とし
て到達した信号は打ち消され、第１及び第２の音響電気
変換器５，６に弾性表面波として到達した信号のみが取
り出される。

【００４９】本実施例において、導電性薄膜８は弾性表
面波導波路４−１〜４−ｎと第１の音響電気変換器５と
の間に配置されているが、弾性表面波導波路４−１〜４
−ｎと第２の音響電気変換器６との間に配置されていて
も良いし、或はその両方に配置されていてもよい。

【００５０】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、第１の音響電気変換器から出力される第１の出
力信号と、第２の音響電気変換器から出力される第２の
出力信号が逆相となるように形成されていればよく、例
えば、上記第１、第２の音響電気変換器５，６が弾性表
面波導波路４−１〜４−ｎに対して同じ側に配置されて
いてもよい。

【００５１】また、上記実施例１〜４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、装置の特性をより一層
良好なものにすることができる。

【００５２】また、同様に音響電気変換器５，６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、装置の特性をより一層良好なものにすることがで
きる。

【００５３】また、各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。

【００５４】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。

【００５５】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プラ等の
ビーム幅圧縮器を設けてもよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、第３の弾性表面波によ
り少なくとも２つの音響電気変換器から出力される出力
信号が、それぞれ逆位相となるように構成し、それぞれ
の出力信号を、減算回路等の合成手段で合成することに
より、電磁波により発生する同位相の出力信号だけを相
殺することができる。

【００５７】従って、電磁波による干渉を除去し、弾性
表面波として音響電気変換器に到達するコンボリューシ
ョン信号のみを取り出すことができ、弾性表面波装置と
しての特性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弾性表面波装置の実施例１を示す
概略平面図。

【図２】本発明による弾性表面波装置の実施例２を示す
概略平面図。

【図３】本発明による弾性表面波装置の実施例３を示す
概略平面図。

【図４】本発明による弾性表面波装置の実施例４を示す
概略平面図。

【図５】従来例を示す概略平面図。

【符号の説明】

１　　基板、２，３　　励振電極、４−１〜４−ｎ　　
弾性表面波導波路要素、５，６音響電気変換器、７　　
合成手段（減算回路）、８　　導電性薄膜。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   から励振される該第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２つの音響電気変換器と、該音響電気変換
   器から出力される電気信号を合成する合成手段とを有す
   る弾性表面波装置において、上記第３の弾性表面波によ
   る出力信号が、互いに逆位相になるように配置形成され
   た少なくとも２つの上記音響電気変換器を有することを
   特徴とする弾性表面波装置。
2. 【請求項２】　　上記合成手段が減算回路であることを
   特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 【請求項３】　　少なくとも２つの上記音響電気変換器
   は、上記弾性表面波導波路に平行な方向において、反対
   向きの形状に配置形成され、かつ上記音響電気変換器は
   、上記弾性表面波導波路をはさんで反対側に、それぞれ
   該弾性表面波導波路からの距離が実質的に等しくなるよ
   うに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の
   弾性表面波装置。
4. 【請求項４】　　少なくとも２つの上記音響電気変換器
   は、上記弾性表面波導波路に平行な方向において、反対
   向きの形状に配置形成され、上記音響電気変換器は、上
   記弾性表面波導波路をはさんで反対側に、それぞれ上記
   第３の弾性表面波が到達するまでの時間が、実質的に等
   しくなるように配置形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の弾性表面波装置。
5. 【請求項５】　　上記第３の弾性表面波の進行路上に導
   電性薄膜を形成して、上記時間を実質的に等しくしたこ
   とを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波装置。
6. 【請求項６】　　少なくとも２つの上記音響電気変換器
   は、上記弾性表面波導波路に平行な方向において、同一
   向きの形状に配置形成され、上記音響電気変換器は、上
   記弾性表面波導波路をはさんで反対側に、それぞれ該弾
   性表面波導波路からの距離が、実質的に上記第３の弾性
   表面波の波長の２分の１だけ異なるように配置されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
7. 【請求項７】　　少なくとも２つの上記音響電気変換器
   は、上記弾性表面波導波路に平行な方向において、同一
   向きの形状に配置形成され、上記音響電気変換器は、上
   記弾性表面波導波路をはさんで反対側に、それぞれ該弾
   性表面波導波路から上記第３の弾性表面波が到達するま
   での時間が、実質的に該第３の弾性表面波の周波数の逆
   数の２分の１だけ異なるように配置形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
8. 【請求項８】　　上記第３の弾性表面波の進行路上に導
   電性薄膜を形成し、上記時間を実質的に該第３の弾性表
   面波の周波数の逆数の２分の１だけ異なるようにしたこ
   とを特徴とする請求項７に記載の弾性表面波装置。
9. 【請求項９】　　上記弾性表面波導波路が、上記第１及
   び第２の弾性表面波の伝搬方向に沿って分割された複数
   の要素からなり、該要素の配列ピッチ（隣り合う要素の
   中心線間の距離）が、実質的に上記第３の弾性表面波の
   波長に等しいことを特徴とする請求項１に記載の弾性表
   面波装置。
10. 【請求項１０】　　上記少なくとも２つの音響電気変換
    器が、上記弾性表面波導波路に対して、同じ側に配置形
    成されることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波
    装置。