JPH0640614B2 - 弾性表面波コンボルバ - Google Patents
弾性表面波コンボルバInfo
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- JPH0640614B2 JPH0640614B2 JP6046687A JP6046687A JPH0640614B2 JP H0640614 B2 JPH0640614 B2 JP H0640614B2 JP 6046687 A JP6046687 A JP 6046687A JP 6046687 A JP6046687 A JP 6046687A JP H0640614 B2 JPH0640614 B2 JP H0640614B2
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- acoustic wave
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- wave convolver
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、基板の物理的非線形効果を利用して、互いに
逆方向に伝搬する２つの弾性表面波信号のコンボリユー
シヨン信号をとりだす弾性表面波コンボルバに関する。
逆方向に伝搬する２つの弾性表面波信号のコンボリユー
シヨン信号をとりだす弾性表面波コンボルバに関する。
弾性表面波コンボルバは、スペクトラム拡散通信を行う
にあたってのキーデバイスとして、近年その重要性が増
大しつつある。また、実時間信号処理デバイスとしての
応用も多く考えられ、盛んに研究されている。
にあたってのキーデバイスとして、近年その重要性が増
大しつつある。また、実時間信号処理デバイスとしての
応用も多く考えられ、盛んに研究されている。
第５図及び第６図は、このような従来の弾性表面波コン
ボルバの一例を示すものであり、夫々第５図は平面図、
第６図は第５図のＡ−Ａ′における略断面図である。図
中、11はＹカツト（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチウム等の圧電
体から成る基板、14,15は、圧電体基板11上に形成され
た、電気信号を弾性表面波信号に変換するすだれ状入力
電極、13は、圧電体基板11上に形成された、２つの弾性
表面波信号のコンボリユーシヨン出力をとりだす出力電
極であり、16は圧電体基板11上に形成されたグランド電
極である。これらの電極は、アルミニウムなどの導電性
材料から成り、電極パターンは通常フオトリソグラフイ
ー技術を用いて作製される。
ボルバの一例を示すものであり、夫々第５図は平面図、
第６図は第５図のＡ−Ａ′における略断面図である。図
中、11はＹカツト（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチウム等の圧電
体から成る基板、14,15は、圧電体基板11上に形成され
た、電気信号を弾性表面波信号に変換するすだれ状入力
電極、13は、圧電体基板11上に形成された、２つの弾性
表面波信号のコンボリユーシヨン出力をとりだす出力電
極であり、16は圧電体基板11上に形成されたグランド電
極である。これらの電極は、アルミニウムなどの導電性
材料から成り、電極パターンは通常フオトリソグラフイ
ー技術を用いて作製される。
このような弾性表面波コンボルバを用いて、コンボリユ
ーシヨン出力を取り出す場合には、まず、すだれ状入力
電極14,15に各々搬送周波数ωの２つの信号を入力し、
これらの電気信号を弾性表面波信号を変換する。そし
て、これらの弾性表面波を、圧電体基板１つの表面で互
いに反対方向に伝搬させ、基板の物理的非線形効果を利
用して、出力電極13より搬送周波数２ωのコンボリユー
シヨン信号をとりだすものである。
ーシヨン出力を取り出す場合には、まず、すだれ状入力
電極14,15に各々搬送周波数ωの２つの信号を入力し、
これらの電気信号を弾性表面波信号を変換する。そし
て、これらの弾性表面波を、圧電体基板１つの表面で互
いに反対方向に伝搬させ、基板の物理的非線形効果を利
用して、出力電極13より搬送周波数２ωのコンボリユー
シヨン信号をとりだすものである。
すなわち、２つの弾性表面波を とすると、基板上には、この基板の非線形効果により、
その積である の表面波が発生する。この信号は、一様な出力電極を設
けることにより、電極領域内で積分され、相互作用領域
長をｌとすると、 で表わされる信号として取り出される。ここで積分範囲
は、相互作用長が信号長より大きいとき実質上±∞とし
てよく、 とすると(1)式は、 となり、前記信号は２つの弾性表面波のコンボリユーシ
ヨンとなる。
その積である の表面波が発生する。この信号は、一様な出力電極を設
けることにより、電極領域内で積分され、相互作用領域
長をｌとすると、 で表わされる信号として取り出される。ここで積分範囲
は、相互作用長が信号長より大きいとき実質上±∞とし
てよく、 とすると(1)式は、 となり、前記信号は２つの弾性表面波のコンボリユーシ
ヨンとなる。
このようなコンボリユーシヨンのメカニズムは、例えば
「柴山，“弾性表面波の応用”テレビジヨン，30 457
（1976）」等に詳しく述べられている。
「柴山，“弾性表面波の応用”テレビジヨン，30 457
（1976）」等に詳しく述べられている。
ところで、弾性表面波コンボルバは前述のように基板の
物理的非線形性を利用するものであり、基板としては、
電気エネルギーを弾性エネルギーに変換する能力を示す
電気機械結合定数k2と、出力電圧Ｖ０及び単位ビーム幅
当りのパワーP1，P2より で示される非線形性能指数Ｍとが大きいことが要求され
る。一方、このような非線形性能指数Ｍは、基板材料の
弾性、圧電誘電定数などより、理論的に求められること
が「A.K.Ganguly,K.L.Davis“Nonlinearinteractions i
n degenerate surface acoustic wave elastic convolv
ers”J,Appl.Phys 51,920(1980)」等で報告されてい
る。これらのことから、従来の弾性表面波コンボルバに
おいては、「長、山之内“ＬｉＮｂＯ３単結晶の非線形
定数の決定と非線形弾性波デバイスへの応用”電気通信
学会技術研究報告US86-20,53(1986)」等に記載されたよ
うに、Ｙカツト（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチウムが、最も好
適な基板材料として用いられていた。
物理的非線形性を利用するものであり、基板としては、
電気エネルギーを弾性エネルギーに変換する能力を示す
電気機械結合定数k2と、出力電圧Ｖ０及び単位ビーム幅
当りのパワーP1，P2より で示される非線形性能指数Ｍとが大きいことが要求され
る。一方、このような非線形性能指数Ｍは、基板材料の
弾性、圧電誘電定数などより、理論的に求められること
が「A.K.Ganguly,K.L.Davis“Nonlinearinteractions i
n degenerate surface acoustic wave elastic convolv
ers”J,Appl.Phys 51,920(1980)」等で報告されてい
る。これらのことから、従来の弾性表面波コンボルバに
おいては、「長、山之内“ＬｉＮｂＯ３単結晶の非線形
定数の決定と非線形弾性波デバイスへの応用”電気通信
学会技術研究報告US86-20,53(1986)」等に記載されたよ
うに、Ｙカツト（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチウムが、最も好
適な基板材料として用いられていた。
しかしながら、基板として用いることの出来る材料の非
線形性には限界があり、上記の如き従来の弾性表面波コ
ンボルバにおいても、十分なコンボリユーシヨン効率
（一定入力に対するコンボリユーシヨン出力を示す）が
得られなかた。
線形性には限界があり、上記の如き従来の弾性表面波コ
ンボルバにおいても、十分なコンボリユーシヨン効率
（一定入力に対するコンボリユーシヨン出力を示す）が
得られなかた。
本発明の目的は、構成が簡単で、コンボリユーシヨン効
率が十分大きな弾性表面波コンボルバを提供することに
ある。
率が十分大きな弾性表面波コンボルバを提供することに
ある。
本発明の上記目的は、従来の弾性表面波コンボルバにお
いて、圧電体基板上の少なくとも出力電極が設けられる
部分に、この基板より大きな非線形効果を有する誘電体
膜を設けることによって達成される。即ち、本発明は、
基板表面に非線形性の大きな誘電体をコーテイングする
ことによって、２つの弾性表面波の非線形相互作用の大
きさを高め、コンボリユーシヨン効率を向上させるもの
である。
いて、圧電体基板上の少なくとも出力電極が設けられる
部分に、この基板より大きな非線形効果を有する誘電体
膜を設けることによって達成される。即ち、本発明は、
基板表面に非線形性の大きな誘電体をコーテイングする
ことによって、２つの弾性表面波の非線形相互作用の大
きさを高め、コンボリユーシヨン効率を向上させるもの
である。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図及び第２図は、本発明に基づく弾性表面波コンボ
ルバの第１実施例を示すものであり、夫々第１図は平面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ′における略断面図であ
る。図中、１はＹカツト（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチウムか
ら成る圧電体基板、４,５は圧電体基板１上に形成され
た、電気信号を弾性信号に変換するすだれ状入力電極、
２は、すだれ状電極４,５の存在しない圧電体基板上に
形成された、非線形性の大きな誘電体膜、３は、誘電体
膜２上に形成された、２つの弾性表面波信号のコンボリ
ユーシヨン出力をとりだす出力電極、６は、誘電体膜２
上に形成されたグランド電極である。これらの電極はア
ルミニウムなどの導電性材料から成り、電極パターン
は、フオトリソグラフイー技術又は蒸着マスクを用いて
作製される。
ルバの第１実施例を示すものであり、夫々第１図は平面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ′における略断面図であ
る。図中、１はＹカツト（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチウムか
ら成る圧電体基板、４,５は圧電体基板１上に形成され
た、電気信号を弾性信号に変換するすだれ状入力電極、
２は、すだれ状電極４,５の存在しない圧電体基板上に
形成された、非線形性の大きな誘電体膜、３は、誘電体
膜２上に形成された、２つの弾性表面波信号のコンボリ
ユーシヨン出力をとりだす出力電極、６は、誘電体膜２
上に形成されたグランド電極である。これらの電極はア
ルミニウムなどの導電性材料から成り、電極パターン
は、フオトリソグラフイー技術又は蒸着マスクを用いて
作製される。
本実施例において、前記誘電体膜２は、出力電極３が設
けられる部分にのみ形成されている為、弾性表面波の励
振、伝搬は、ほとんどＹカツト（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチ
ウムから成る圧電体基板１において行われ、誘電体膜２
の材料の電気機械結合定数k2が小さい場合にも、弾性表
面波のエネルギーは従来例に比べてほとんど減少しな
い。
けられる部分にのみ形成されている為、弾性表面波の励
振、伝搬は、ほとんどＹカツト（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチ
ウムから成る圧電体基板１において行われ、誘電体膜２
の材料の電気機械結合定数k2が小さい場合にも、弾性表
面波のエネルギーは従来例に比べてほとんど減少しな
い。
前記誘電体膜２の材料としては、ＭＮＡ（２−メチル−
４−ニトロアニリン）が好適に使用出来る。ＭＮＡは のような化学式を持ち、−ＮＨ２基、及び−ＮＯ2基に
よるπ電子共役系の大きな分極と、−ＣＨ３基による非
対称心構造とにより、変位電場による分極などの大きな
２次非線形性を示すものである。例えば、「B.F.Levin
e,“An organic crystal with an exceptionally large
optical second harmonic coefficient：２−methyl−
４−nitroanilline”J.Appl.Phys 50 2523(1979)」にお
いては、ＭＮＡの非線形光学係数（d11）が、ニオブ酸
リチウム（d31）の約40倍の値を示すことが報告されて
いる。
４−ニトロアニリン）が好適に使用出来る。ＭＮＡは のような化学式を持ち、−ＮＨ２基、及び−ＮＯ2基に
よるπ電子共役系の大きな分極と、−ＣＨ３基による非
対称心構造とにより、変位電場による分極などの大きな
２次非線形性を示すものである。例えば、「B.F.Levin
e,“An organic crystal with an exceptionally large
optical second harmonic coefficient：２−methyl−
４−nitroanilline”J.Appl.Phys 50 2523(1979)」にお
いては、ＭＮＡの非線形光学係数（d11）が、ニオブ酸
リチウム（d31）の約40倍の値を示すことが報告されて
いる。
前述の実施例において、コンボリユーシヨンを行う際に
は、まず、すだれ状入力電極４,５に各々搬送周波数ω
の２つの信号を入力し、弾性表面波信号を励振する。こ
れらの弾性表面波は、圧電体基板１の表面を互いに反対
方向に伝搬し、出力電極３が設けられた部分において重
なり合う。そして、これらの弾性表面波と基板１及び誘
電体膜２との非線形相互作用によって、出力電極３から
は、搬送周波数２ωのコンボリユーシヨン信号が取り出
される。ここで、誘電体膜２は、圧電体基板１より大き
な非線形性を有しており、これによって、出力電極３か
らは、基板単体を用いた従来のコンボルバより大きなコ
ンボリユーシヨン出力が得られた。
は、まず、すだれ状入力電極４,５に各々搬送周波数ω
の２つの信号を入力し、弾性表面波信号を励振する。こ
れらの弾性表面波は、圧電体基板１の表面を互いに反対
方向に伝搬し、出力電極３が設けられた部分において重
なり合う。そして、これらの弾性表面波と基板１及び誘
電体膜２との非線形相互作用によって、出力電極３から
は、搬送周波数２ωのコンボリユーシヨン信号が取り出
される。ここで、誘電体膜２は、圧電体基板１より大き
な非線形性を有しており、これによって、出力電極３か
らは、基板単体を用いた従来のコンボルバより大きなコ
ンボリユーシヨン出力が得られた。
第３図及び第４図は夫々本発明の弾性表面波コンボルバ
の他の実施例を示し、図中、第２図と同一の部材には同
一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
の他の実施例を示し、図中、第２図と同一の部材には同
一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
第３図示の第２実施例は、誘電体膜２を基板１上の全面
に一様に形成し、その上にすだれ状入力電極４,５出力
電極３及びグランド電極（不図示）を設けたものであ
る。
に一様に形成し、その上にすだれ状入力電極４,５出力
電極３及びグランド電極（不図示）を設けたものであ
る。
第４図示の第３実施例は、既にすだれ状入力電極４,５
が設けられた基板１上の全表面に一様に誘電体膜２を形
成し、この上に出力電極３及びグランド電極（不図示）
を設けたものである。
が設けられた基板１上の全表面に一様に誘電体膜２を形
成し、この上に出力電極３及びグランド電極（不図示）
を設けたものである。
上記第２及び第３実施例においても、第１実施例と同様
の効果を得ることが出来る。更に、第２及び第３実施例
においては、誘電体膜の形成によって、弾性表面波速
度，電気機械結合定数k2を変化させることが可能であ
り、基板及び誘電体膜の材料定数により最適な構造を選
択できる。
の効果を得ることが出来る。更に、第２及び第３実施例
においては、誘電体膜の形成によって、弾性表面波速
度，電気機械結合定数k2を変化させることが可能であ
り、基板及び誘電体膜の材料定数により最適な構造を選
択できる。
本発明は、以上説明した実施例に限らず、種々の変形が
可能である。例えば、誘電体膜の材料としては、前述の
ＭＮＡの他にも、 ＰＯＭ（３−メチル−４−ニトロピリジン−１−オキサ
イド，化学式−−−− ｍ−ＮＡ（ｍ−ニトロアニリン，化学式−−− 或はジアセチレンの重合体である、 ＰＤＡ−ＮＴＤＡ（ポリジアセチレン−ＮＴＤＡ）単体
の化学式−−− ＰＤＡ−ＭＮＡＤＡ（ポリジアセチレン−ＭＮＡＤＡ）
単体の化学式−−− 等の有機物質が好適に用いられる。
可能である。例えば、誘電体膜の材料としては、前述の
ＭＮＡの他にも、 ＰＯＭ（３−メチル−４−ニトロピリジン−１−オキサ
イド，化学式−−−− ｍ−ＮＡ（ｍ−ニトロアニリン，化学式−−− 或はジアセチレンの重合体である、 ＰＤＡ−ＮＴＤＡ（ポリジアセチレン−ＮＴＤＡ）単体
の化学式−−− ＰＤＡ−ＭＮＡＤＡ（ポリジアセチレン−ＭＮＡＤＡ）
単体の化学式−−− 等の有機物質が好適に用いられる。
また、前述の実施例では、圧電体基板としてＹカツト
（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチウムを用いているが、他のカツ
ト面および伝搬方向としたり、他の弾性表面波デバイス
用圧電体基板を用いることも出来る。
（Ｚ伝搬）ニオブ酸リチウムを用いているが、他のカツ
ト面および伝搬方向としたり、他の弾性表面波デバイス
用圧電体基板を用いることも出来る。
さらに、前述の実施例では、すだれ状入力電極４,５と
して、通常のシングル電極を示したが、弾性表面波の電
極間反射の影響を低減するため、ダブル電極としてもよ
い。また、ホーン型導波路や、マルチ・ストリツプ・カ
プラを応用した圧縮器などを用いることにより、弾性表
面波のビーム幅を圧縮したものについても、本発明は適
用可能である。
して、通常のシングル電極を示したが、弾性表面波の電
極間反射の影響を低減するため、ダブル電極としてもよ
い。また、ホーン型導波路や、マルチ・ストリツプ・カ
プラを応用した圧縮器などを用いることにより、弾性表
面波のビーム幅を圧縮したものについても、本発明は適
用可能である。
また、セルフ・コンボリユーシヨンを抑圧するためにツ
ートラツク構造としても良い。更に、コンボリユーシヨ
ン電極を分割したものについても本発明は適用可能であ
る。
ートラツク構造としても良い。更に、コンボリユーシヨ
ン電極を分割したものについても本発明は適用可能であ
る。
以上説明したように、本発明は弾性表面波コンボルバに
おいて、圧電体基板上に、この基板よりも非線形性の高
い誘電膜を装荷した構造としたので、電気機械結合定数
k2を低下させることなく非線形性能指数Ｍを増大させ、
コンボリユーシヨン効率を向上させる効果が得られるも
のである。
おいて、圧電体基板上に、この基板よりも非線形性の高
い誘電膜を装荷した構造としたので、電気機械結合定数
k2を低下させることなく非線形性能指数Ｍを増大させ、
コンボリユーシヨン効率を向上させる効果が得られるも
のである。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す平面図、第２図
は第１図示の実施例の略断面図、第３図及び第４図は夫
々本発明の他の実施例を示す略断面図、第５図は従来の
弾性表面波コンボルバの例を示す平面図、第６図は第５
図示の例の略断面図である。 １……圧電体基板、 ２……誘電体膜、 ３……出力電極、 ４,５……すだれ状入力電極、 ６……グランド電極。
は第１図示の実施例の略断面図、第３図及び第４図は夫
々本発明の他の実施例を示す略断面図、第５図は従来の
弾性表面波コンボルバの例を示す平面図、第６図は第５
図示の例の略断面図である。 １……圧電体基板、 ２……誘電体膜、 ３……出力電極、 ４,５……すだれ状入力電極、 ６……グランド電極。
Claims (2)
- 【請求項１】圧電体基板上に、各々が弾性表面波信号を
励振する複数の入力電極と、基板の非線形効果を利用し
て、これら励振された信号のコンボリユーシヨン信号を
取り出す出力電極とを設けて成る弾性表面波コンボルバ
において、 前記基板上の少なくとも前記出力電極が設けられる部分
に、前記基板より大きな非線形効果を有する誘電体膜を
備えたことを特徴とする弾性表面波コンボルバ。 - 【請求項２】前記誘電体膜が有機物質から成る特許請求
の範囲第１項記載の弾性表面波コンボルバ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6046687A JPH0640614B2 (ja) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | 弾性表面波コンボルバ |
| US07/167,254 US4882715A (en) | 1987-03-16 | 1988-03-11 | Surface acoustic wave convolver with dielectric film of high non-linear effect |
| EP88104125A EP0282978B1 (en) | 1987-03-16 | 1988-03-15 | Surface acoustic wave convolver with dielectric film of high non-linear effect |
| DE88104125T DE3885923T2 (de) | 1987-03-16 | 1988-03-15 | Oberflächenschallwellenfaltungsvorrichtung mit dielektrischem Film mit hoher nichtlinearer Wirkung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6046687A JPH0640614B2 (ja) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | 弾性表面波コンボルバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63227110A JPS63227110A (ja) | 1988-09-21 |
| JPH0640614B2 true JPH0640614B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=13143071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6046687A Expired - Lifetime JPH0640614B2 (ja) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | 弾性表面波コンボルバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640614B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2625520B2 (ja) * | 1988-09-13 | 1997-07-02 | キヤノン株式会社 | 弾性表面波コンボルバの製造方法 |
| JP2678055B2 (ja) * | 1989-03-30 | 1997-11-17 | シャープ株式会社 | 有機化合物薄膜の製法 |
-
1987
- 1987-03-16 JP JP6046687A patent/JPH0640614B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63227110A (ja) | 1988-09-21 |
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