JPH0422210A - 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。

［従来の技術］ 第４図は、「中用他、電子通信学会論文誌°８６／２、
Ｖｏｌ、Ｊ６９−ｃ、Ｎｏ、２　　ｐｐ　１９０〜１９
８Ｊ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、１対の弾性表面波励振用櫛型電極である。

４−１．４−２．４−３゜・・・・・・、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櫛型電
極からなっている。

また、第４図に記載されている座標軸は１便宜上付記し
たものであり、基盤の結晶軸等を意味するものではない
。

この弾性表面波素子において、弾性表面波励振用櫛型電
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、導
波路４−１〜４−ｎをＸ軸方向に互いに反対向きに伝搬
し、それにより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、ここで上記２つの人力信号のコ
ンボリューション電気信号を得ることができる。

ここで、該音響電気変換器５は第５図に示す様な櫛型電
極であり、該櫛型電極を構成する電極指のピッチｐに対
し、ｐ＝え／２（んは弾性表面波の波長）を満足する波
長近傍の弾性表面波を、効率良（電気信号に変換するこ
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、上記従来例では、高周波信号に対して、
上記音響電気変換器を構成する櫛型電極の電極指ピッチ
ｐは非常に小さくなり、それに応じて電極指の幅も狭く
なり、電極指の抵抗が大きくなるため、該音響電気変換
器にて弾性表面波を電気信号に変換する際に、電極の抵
抗による損失が大きくなるという欠点があった。

更に、ピッチ幅及び電極自体の幅の狭い電極指は、作製
が非常に困難であるという欠点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、上述した課題を解決するための手段として
、 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（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、 上記音響電気変換器が、ダブル電極構造の櫛型電極から
なり、該櫛型電極を構成する電極指ピッチが、実質的に
上記第３の弾性表面波の波長の４分の３倍であることを
特徴とする弾性表面波素子を提供するものである。

また、本発明の弾性表面波素子においては、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が好ましい。

［作用コ 本発明によれば、音響電気変換器の電極指の幅及びピッ
チを従来のものよりも大きくすることができ、音響電気
変換器の抵抗を小さくすることができる。そのため、抵
抗による損失を低減させることができる。

また音響電気変換器をダブル電極（スプリット電極）と
することにより、該音響電気変換器における弾性表面波
の反射を抑圧し、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、音響電気変換器を構成する電極指のピッチ及び幅
が広くなることによって、素子の作成が容易になる。

また、弾性表面波導波路４−１〜４−ｎの配列ピッチβ
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
、効率良く励振させることができる。

［実施例〕 以下に、本発明の実施例について述べる。

（実施例１） 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は圧電基板であり、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において
Ｘ方向に延びて互いに平行に基板１の表面に熱定ピッチ
で配列され形成されている弾性表面波導波路である。

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。

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ダブ
ル電極構造の櫛形電極であり、例えばアルミニウム、銀
、金等の導電体からなり、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、導波路４−１〜４−ｎの両端から入射し
た上記第１の弾性表面波と、第２の弾性表面波とは、互
いに反対方向に伝搬し、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２ωの第３
の弾性表面波を発生させる。この第３の弾性表面波は、
音響電気変換器５に到達し、これによって、コンボリュ
ーション信号を得ることができる。

音響電気変換器５は、第２図に示すようなダブル電極構
造の櫛形電極であり、この構造では、■。

Ｗ、　Ｂｒ１ｓｔｏｌ、　Ｗ、　Ｒ，Ｊｏｎｅｓ、　Ｐ
、　Ｂ、　Ｓｎｏｗ、　ａｎｄ　Ｗ、　Ｒ，Ｓｍ１ｔｈ
。

ｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ　ｅ
ｌｅｃｔｒｏｄｅｓ　ｉｎ　ａｃｏｕ−ｓｔｉｅ　５ｕ
ｒｆａｃｅ　ｗａｖｅ　ｄｅｓｉｇｎＪ　ＩＥＥＥ　１
９７２　Ｕｌｔｒａｓｏ−ｎｉｃｓ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、ｐｐ３４３〜３４５に詳
述されてい骨ように、電極指のピッチｐに対してｐ＝λ
ｌ　／４．ｐ＝３λ２／４を満足する波長えよ及びλ２
近傍の弾性表面波が、効率良（励振され、また効率良く
電気信号に変換される。

したがって本実施例の音響電気変換器５を構成する、ダ
ブル電極構造の櫛形電極の電極指のピッチｐを、実質的
に上記第３の弾性表面波の波長λ（え＝ｖ（２π）／（
２ω）、■は弾性表面波速度）の３／４倍とすることに
より、該音響電気変換器５にて、上記第３の弾性表面波
を効率良く電気信号に変換できる。

しかも、該音響電気変換器５を構成する櫛形電極の電極
指のピッチｐが、従来例に比べて１．５倍となるので、
電極指の幅も従来例の１．５倍で形成され、電極指１本
当たりの抵抗が２／３倍に減少し、該音響電気変換器に
て弾性表面波を電気信号に変換して取り出す際に、抵抗
による損失を低減できる。

尚、弾性表面波導波路４−１〜４−ｎの各要素４−１〜
４−ｎの配列ピッチβ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、効率良（励振させることができる
。

（他の実施例） 第３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
は同一の符号が付せられている。

本実施例では、上述した第１実施例に、更に音響電気変
換器５と同様な音響電気変換器６が、基板１の表面上に
おいて、弾性表面波導波路４−１〜４−ｎからｙ方向に
音響電気変換器５と反対側に、同−距離隔てて配置され
形成されている点のみが、上記第１実施例と異なる。

本実施例においても、上記第１実施例と同様の作用効果
が得られるが、更に本実施例では弾性表面波導波路にて
生ぜしめられた第３の弾性表面波は、±ｙ軸方向の双方
の向きに伝搬するので、２つの音響電気変換器５，６か
ら、これらを出力させて合成することにより、上記第１
実施例の２倍の出力を得ることができる・ 尚、２つの音響電気変換器５と６と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くことにより
、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、上記第１、第２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る。

また、第１図、第３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。

さらに上記第１、第２の実施例において、基板１はニオ
ブ酸リチウム等の圧電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、上記第１、第２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、該励振用電極と、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。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、音響電気変換器をダブ
ル電極構造の櫛形電極とし、その電極指のピッチを実質
的に弾性表面波導波路にて発生する弾性表面波の波長の
３／４倍とすることにより、該音響電気変換器の電極指
の幅及びピッチを大きくすることができる。そのため、
該電極の抵抗を小さくすることができ、抵抗による損失
を低減させることができる。

また、その電極指のピッチ及び幅が広くなることで、素
子の作成が容易になる。

また音響電気変換器をダブル電極（スプリット電極）と
することにより、該音響電気変換器における弾性表面波
の反射を抑圧し、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、弾性表面波導波路４−１〜４−ｎの配列ピッチβ
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
路要素にて生ゼしぬられた弾性表面波は同相で重なり、
効率良（励振させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による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、音響電気変換器のダブル電極構造を説明する
ための概略平面図。 第３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４図は、従来例を示す概略平面図、 第５図は、従来の音響電気変換器の説明図。 １は基板、２．３は弾性表面波励振用電極、４−１〜４
−ｎは弾性表面波導波路要素、５．６は音響電気変換器
。

Claims (2)

【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、 上記音響電気変換器が、ダブル電極構造の櫛型電極から
   なり、該櫛型電極を構成する電極指ピッチが実質的に上
   記第３の弾性表面波の波長の４分の３倍であることを特
   徴とする弾性表面波素子。
2. （２）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素子。