JPH1032464A - 弾性表面波コンボルバ - Google Patents

弾性表面波コンボルバ

Info

Publication number
JPH1032464A
JPH1032464A JP18390796A JP18390796A JPH1032464A JP H1032464 A JPH1032464 A JP H1032464A JP 18390796 A JP18390796 A JP 18390796A JP 18390796 A JP18390796 A JP 18390796A JP H1032464 A JPH1032464 A JP H1032464A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface acoustic
dielectric constant
convolver
layer
acoustic wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18390796A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kimura
浩 木村
Hiroshi Kamijo
洋 上條
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP18390796A priority Critical patent/JPH1032464A/ja
Publication of JPH1032464A publication Critical patent/JPH1032464A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面に二つのトランスデューサと出力電極とを
備えた酸化亜鉛を圧電体層とする弾性表面波(SAW)
コンボルバにおいて、出力の増大を図る。 【解決手段】シリコン基板11上にTiO2 、BaTi
3 等の高誘電率層18を設け、拡散防止用の酸化シリ
コン層19を介して、圧電体層12を積層し、その表面
に櫛歯電極対13、出力電極14を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波デバイ
スの一種である弾性表面波コンボルバに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ローカルエリアネツトワーク(以
下LANと略す)の普及とともに、ケーブルを不要とす
る無線LANへの要求が高くなってきている。この無線
LANは赤外線方式と、スペクトラム拡散通信を利用し
た方式(以下SS無線と称する)とが検討され、現在標
準化作業がおこなわれている。赤外線方式は、いち早く
業界内で標準化され、低価格システムが市場に出ている
が、指向性が強く、障害物に弱いという欠点がある。一
方、SS無線のLANは、原理的にはこの問題を解決で
きるため、大容量伝送方式として期待が持たれている。
SS無線での直接拡散方式は、信号をPN符号で拡散し
電波にする。このため、あらかじめPN符号を知らなけ
れば信号を復調できないので、秘話性に優れた威力を発
揮する。またノイズに対しても強いという特長も有して
いる。
【0003】SS無線での信号の復調は、PN符号を拡
散信号に掛け合わせることでおこなわれるため、SS無
線では、復調部が非常に重要な箇所になる。復調部の同
期捕獲に用いられたデバイスは弾性表面波(Surface Ac
oustic Wave 、以下SAWと記す)コンボルバ、SAW
マッチドフィルタと、デジタルマッチドフィルタとが使
用されている。この中で、SAWコンボルバは、プログ
ラム性(多数のPN符号に対して復調が可能)てあるこ
とから、将来的に有望なデバイスであると考えられてい
る。
【0004】図3に典型的なSAWコンボルバの斜視図
を示す。図において、2はシリコン基板1上に形成した
圧電体層、3a、3bは圧電体層2の表面の左右に配し
て弾性表面波を励振する2つのトランスデューサとなる
櫛歯電極対、4はトランスデューサの中間に配した出力
電極であり、前記櫛歯電極対(すだれ状電極とも称され
る)3a、3bは、各一対の櫛歯がかみ合わされた形
で、出力電極4とともにフォトリソグラフィ技術により
形成される。
【0005】左側の櫛歯電極対3aに、入力信号5が印
加され、右側の櫛歯電極対3bに参照信号6が印加され
るとき、入力信号5および参照信号6により、励起され
たSAWは、圧電体層2中を伝搬し、出力電極4上で重
なり合う。そして、波の掛け算成分が出力電極4から出
力信号として出力される。以上がSAWコンボルバの基
本的な動作である。圧電体層2の代わりに、圧電体単結
晶基板を使用することもできる。
【0006】図4は、前記のようなSAWコンボルバ
を、SS無線に適用する場合の信号処理回路を表す図で
ある。SAWコンボルバは、掛け算成分の検出にSAW
の非線型成分を用いるために得られる出力信号が小さ
い。このため、出力側にはSAWコンボルバの微弱な出
力信号を増幅する高周波増幅器(IC)を接続してい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記したSAWコンボ
ルバは、圧電体を伝播するSAWの非線型効果を利用し
て信号処理をおこなうものであり、大きな表面波パワー
を必要とすることから、従来構成のままではその極めて
小さな信号しか得られず、一般には図4に示したように
SAWコンボルバの出力側に高周波増幅器を接続して出
力信号を増幅するような使い方をしている。
【0008】しかしながら、高周波増幅器(IC)は高
価であるのみならず、その外形寸法はSAWコンボルバ
に比べて非常に大きく、このことがコンボルバを用いた
システムの低価格、低消費電力、小型化を推進する上で
大きなネックとなっている。従って、この観点からでき
るだけ大きな出力信号の得られるSAWコンボルバを製
作することが重要課題となっている。
【0009】本発明は上記の点に鑑み成されたものであ
り、その目的は増幅のための周辺回路を必要としない高
出力の得られるSAWコンボルバを提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】コンボリューション信号
の表式は、一般に複雑であるが、低周波数における横コ
ンボリューションは、次式で与えられる。
【0011】
【数1】Vx (2ω,0) =−( εs /6n0e)(E1 + E1 - ) ここで、E1 +、 E1 - は左右から伝搬してきた表面波に
伴う一次の電界で、εs、n0はそれぞれ基板の比誘電
率、キャリア密度である。出力信号を大きくするため
に、キャリア密度n0の小さな層を基板に設けることが実
施されている。しかしこの方法では、十分に大きな出力
が得られていない。
【0012】通常、圧電体に酸化亜鉛(ZnO)膜を用
いた高出力のコンボルバでは、シリコン基板が使用され
ている。これは、シリコン基板の音速が大きいため、レ
イリー波の高次モードであるセザワ波が励起できるため
と、電界により空乏層を広げることができるためであ
る。セザワ波を使用する理由は、電気機械結合係数が大
きいこと、更に音速が大きいことが挙げられる。しか
し、シリコン基板の誘電率はそれ程大きくない。
【0013】そこで本発明は、さらに大きなコンボリュ
ーション出力を得るために、上式のεs に着目し、比誘
電率εs の大きな物質をコンボルバの構成要素にするこ
とで、出力増大を図るものである。すなわち、本発明
は、圧電体層の表面に、弾性表面波を励振する2組のト
ランスデューサと、その中間に配して弾性表面波のコン
ボリューション出力を電気信号として取り出す出力電極
とを備え、反対方向から伝播する二つの弾性表面波の非
線型相互作用によって信号処理をおこなう弾性表面波コ
ンボルバにおいて、前記圧電体層の下に、シリコンより
誘電率の高い高誘電率層を設けるものとする。
【0014】表1に、高誘電率材料の比誘電率とシリコ
ン基板のそれとを載せた。
【0015】
【表1】 高誘電率層を圧電体層と基板との間に設けても、或い
は、高誘電率基板を用いてもよい。
【0016】前者の方法では、音速の速い基板上に素子
を作製するため、セザワ波を励起でき、電気機械結合係
数も大きくなるため、更に高出力のコンボルバが作製で
きる。また、後者では、基板自体の音速が小さい場合に
はセザワ波が励起できないが、比較的簡単に素子が製作
できる利点を持つ。何れの場合でも上式から高出力のコ
ンボルバが得られる。
【0017】表1に記したような高誘電率物質を、それ
ぞれ薄膜形成のしやすさ、或いは単結晶基板の製作のし
易さにより、二つの方法で使いわける。すなわち、薄膜
形成のしやすい、酸化チタン(TiO2 )、チタン酸バ
リウム(BaTiO3 )、チタン酸ビスマス(Bi4
3 12)、チタン酸ストロンチウム(SrTi
3 )、チタン酸バリウムストロンチウム(BaX Sr
1-X TiO3 (0<X<1))、ニオブ酸ストロンチウ
ムバリウム((Sr0.75Ba0.25)Nb26)のいずれ
かを高誘電率層としてもつ弾性表面波コンボルバ、或い
は単結晶基板の製作のし易い酸化チタン、チタン酸バリ
ウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウム、チ
タン酸バリウムストロンチウム、ニオブ酸ストロンチウ
ムバリウムのいずれかを高誘電率基板としてもつ弾性表
面波コンボルバとする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、前項で述べた各種形態別に
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 [実施例1]図1は、本発明第一の実施例のSAWコン
ボルバの断面図である。シリコンの基板11上に高誘電
率層18として厚さ3μmのチタン酸ストロンチウム
(SrTiO3 )があり、その上に拡散防止用の薄い酸
化シリコン(SiO2 )層19を介して厚さ6μmのZ
nOの圧電体層12が積層されている。そしてその圧電
体層12の表面には、二つの櫛歯電極対13a、13b
と出力電極14が形成されている。
【0019】高誘電率層18、SiO2 層19、圧電体
層12はいずれも高周波スパッタ法により堆積した。Z
nOの圧電体層12は、SiO2 層19の上でもよいc
軸配向性を示した。また、櫛歯電極対13a、13bと
出力電極14は、アルミニウム合金を高周波スパッタ法
により堆積した後、通常のフォトリソグラフィ技術によ
り形成した。
【0020】上記の構成のSAWコンボルバについて発
明者等が評価をおこなった。その結果、レイリー波の高
調波であるセザワ波が伝搬していることを確認した。こ
のSAWコンボルバの両側の櫛歯電極対13a、13b
に、200MHzの入力信号および参照信号を印加し、
400MHzのコンボリューション信号を測定したとこ
ろ、高誘電率層18の無いSAWコンボルバに比べて出
力信号が最高で20dB向上することを確認した。
【0021】この例では、音速の速い(5843m・s
-1)シリコン基板上に素子を作製したため、セザワ波を
励起でき、電気機械結合係数も大きくなっていて、特に
高出力のコンボルバが作製できるのである。実施例1で
は高誘電率層18の厚さを3μmとしたが、SiO2
19の下の空乏層が広がる範囲は1〜数μmと考えられ
るので、その程度以上の厚さが望ましい。しかし、それ
以下でも高誘電率層18を設けた効果はある。
【0022】なお、高誘電率層として、表1中の他の材
料を堆積しても同様の効果を得ることができる。 [実施例2]図2は、本発明第二の実施例のSAWコン
ボルバの断面図である。図1の実施例1との違いは、高
誘電率基板28として単結晶のSrTiO3 を用いた点
である。その高誘電率基板28上にSiO2 膜29を堆
積させて、更に圧電体層22としてZnOを所定の厚さ
に成膜し、その表面上に、実施例1と同様の櫛歯電極対
23a、23bと出力電極24が形成されている。
【0023】SiO2 膜29、圧電体層22は実施例1
と同様に高周波スパッタ法により堆積し、各電極も同様
に形成した。この実施例2の場合は、単結晶の高誘電率
基板28の音速が遅いため、セザワ波ではなくレイリー
波が励起した。得られたコンボルバ出力は、シリコンを
基板としたSAWコンボルバに比べて最高20dB上昇
した。
【0024】この例では、比較的簡単に製作できる利点
がある。なお、表1中に示した高誘電率層を堆積して
も、同様の効果を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、表面に櫛
歯電極対および出力電極を備えたZnOからなる圧電体
層を有するSAWコンボルバにおいて、圧電体層の下に
酸化チタン(TiO2 )、チタン酸バリウム(BaTi
3 )、チタン酸ビスマス(Bi4 Ti3 12)、チタ
ン酸ストロンチウム(SrTiO3 )、チタン酸バリウ
ムストロンチウム(BaX Sr1-X TiO3 (0<X<
1))、ニオブ酸ストロンチウムバリウム(( Sr0.75
Ba0.25) Nb2 6)等の高誘電率層を設けることによ
り、コンボルバの出力が増大し、それに伴う増幅回路の
負担が小さくなつたことから、低価格、低消費電力、小
型軽量のSS無線システムが構築できるようになった。
【0026】高誘電率層を設ける方法として、圧電体層
と基板との間に設けても、高誘電率基板を用いてもよ
い。特に後者の方法では比較的簡単に素子が製作できる
利点を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一の実施例のSAWコンボルバの断面
【図2】本発明第二の実施例のSAWコンボルバの断面
【図3】従来のSAWコンボルバの斜視図
【図4】SAWコンボルバを使った簡単なシステム構成
【符号の説明】
1、11 基板 2、12、22 圧電体層 3a、3b、13、23 櫛歯電極対 4、14、24 出力電極 5 入力信号 6 参照信号 7 出力信号 18 高誘電率層 19、29 SiO2 層 28 高誘電率基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ZnOからなる圧電体層の表面に、弾性表
    面波を励振する2つのトランスデューサと、その中間に
    配して弾性表面波のコンボリューション出力を電気信号
    として取り出す出力電極とを備え、反対方向から伝播す
    る二つの弾性表面波の非線型相互作用によって信号処理
    をおこなう弾性表面波コンボルバにおいて、前記圧電体
    層の下に、シリコンより誘電率の高い高誘電率層を設け
    ることを特徴とする弾性表面波コンボルバ。
  2. 【請求項2】圧電体層が、高誘電率層を介して基板上に
    形成されていることを特徴とする請求項1記載の弾性表
    面波コンボルバ。
  3. 【請求項3】圧電体層が、高誘電率基板上に形成されて
    いることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波コンボ
    ルバ。
  4. 【請求項4】高誘電率層が、酸化チタン(TiO2 )、
    チタン酸バリウム(BaTiO3 )、チタン酸ビスマス
    (Bi4 Ti3 12)、チタン酸ストロンチウム(Sr
    TiO3 )、チタン酸バリウムストロンチウム(BaX
    Sr1-X TiO3 (0<X<1))、ニオブ酸ストロン
    チウムバリウム(( Sr0.75Ba0.25) Nb2 6)のい
    ずれかであることを特徴とする請求項2記載の弾性表面
    波コンボルバ。
  5. 【請求項5】高誘電率基板が、酸化チタン、チタン酸バ
    リウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウム、
    チタン酸バリウムストロンチウム、ニオブ酸ストロンチ
    ウムバリウムのいずれかであることを特徴とする請求項
    3記載の弾性表面波コンボルバ。
JP18390796A 1996-07-15 1996-07-15 弾性表面波コンボルバ Pending JPH1032464A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18390796A JPH1032464A (ja) 1996-07-15 1996-07-15 弾性表面波コンボルバ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18390796A JPH1032464A (ja) 1996-07-15 1996-07-15 弾性表面波コンボルバ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1032464A true JPH1032464A (ja) 1998-02-03

Family

ID=16143909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18390796A Pending JPH1032464A (ja) 1996-07-15 1996-07-15 弾性表面波コンボルバ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1032464A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6538359B1 (en) 1999-03-24 2003-03-25 Yamaha Corporation Surface acoustic wave device
KR100483340B1 (ko) * 2002-10-22 2005-04-15 쌍신전자통신주식회사 체적탄성파 소자 및 그 제조방법
US7504760B2 (en) * 2004-10-08 2009-03-17 Alps Electric Co., Ltd. Surface acoustic wave element and method of manufacturing the same
JPWO2013073472A1 (ja) * 2011-11-18 2015-04-02 株式会社村田製作所 チューナブル弾性波装置
JPWO2018163841A1 (ja) * 2017-03-09 2019-11-21 株式会社村田製作所 弾性波装置、弾性波装置パッケージ、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6538359B1 (en) 1999-03-24 2003-03-25 Yamaha Corporation Surface acoustic wave device
KR100483340B1 (ko) * 2002-10-22 2005-04-15 쌍신전자통신주식회사 체적탄성파 소자 및 그 제조방법
US7504760B2 (en) * 2004-10-08 2009-03-17 Alps Electric Co., Ltd. Surface acoustic wave element and method of manufacturing the same
JPWO2013073472A1 (ja) * 2011-11-18 2015-04-02 株式会社村田製作所 チューナブル弾性波装置
JPWO2018163841A1 (ja) * 2017-03-09 2019-11-21 株式会社村田製作所 弾性波装置、弾性波装置パッケージ、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3390537B2 (ja) 弾性表面波フィルタ
EP0920129B1 (en) Elastic boundary wave device and method of its manufacture
JP4654220B2 (ja) 圧電共振子を含むフィルタ構造
JP4535067B2 (ja) 弾性境界波装置の製造方法及び弾性境界波装置
EP0810726B1 (en) Elastic surface wave functional device and electronic circuit using the element
JP2003536341A (ja) バルク音響波装置
CN111193485B (zh) 具有粗糙面的体声波谐振器、滤波器和电子设备
WO2022094743A1 (zh) 谐振器、滤波器及电子设备
JP3155639B2 (ja) 弾性表面波共振子およびその製造方法
US5287036A (en) Method and apparatus for acoustic wave inductance
JPH1032464A (ja) 弾性表面波コンボルバ
JP4055885B2 (ja) 圧電薄膜振動素子、及びこれを用いたフィルタ
US4065734A (en) Elastic surface wave devices
JP5757339B2 (ja) チューナブル弾性波装置
JPH0230594B2 (ja)
JP2001024471A (ja) 弾性表面波共振子および弾性表面波フィルタ
JP3194784B2 (ja) 弾性表面波装置
US6784763B2 (en) Longitudinally coupled multi-mode piezoelectric bulk wave filter and electronic components using the same
JPH09162697A (ja) 弾性表面波コンボルバ
JP3301901B2 (ja) 圧電共振子
JPH0281511A (ja) 表面弾性波多重モードフィルタ
JP3936394B2 (ja) 弾性表面波機能素子及びそれを用いた電子回路
JP2625520B2 (ja) 弾性表面波コンボルバの製造方法
JP3191551B2 (ja) 圧電共振子
JP2881251B2 (ja) 圧電共振子