JPS5844809A - 周波数選択装置 - 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】 本発明は、弾性表面波を用いた周波数選択装置に関する
ものである。

信号から特定の周波数成分を選択するための周波数選択
装置における周波数選択素子として、従来から、（１）
電気的なインダクタンス（コイル）と容量（コンデンサ
）による共振回路、（２）機械的な共振を用いたもの（
メカニカルフィルタ）、（３）圧電体のバルク共振を用
いたもの（セラミックフィルタ、水晶フィルタ）、（４
１弾性表面波フィルタ、共嵌器などが知られている。

これらの内、（１）のものは選択周波数が広い範囲に旦
って可変にできるという利点がある反面、素子の抵抗成
分のために、選択度ＱＶ：大きくＥることか難しく、ま
た、温度変化によって選択周波数が変化し易いという欠
点かあった。

一方、（２）〜（４）のものは、選択度Ｑを大きくとる
ことは比較的簡単であるという利点がある反面、本質的
に固定周波数選択素子であるため、可変にできる周波数
範囲は狭いという欠点があった。

本発明の目的は、可変にできる周波数範囲を広くとるこ
とができるとともに、選択度Ｑ　Ｙ著るしく太き（する
ことができる周波数選択装置を提供することにある。

このような目的ン達成するために、本発明では、音波伝
播線路上に設けられた、少くとも１個の弾性衣面波ト）
ンスジューサに近接して、少くとも１個の反射電極ぞ設
け、この反射電極に印加する交流電気信号によるパラメ
トリック相互作用によって選択された周波数成分を反射
させることによって、周波数選択ン行なうようにしたこ
とに特徴がある。

以下、本発明の実施例な図面により詳細に説明する。

第１図は、本発明による周波数選択装置の基本的構成ン
示すものである。

図において、１は信号入カドランスジューサ、２は信号
用カドランスジューサ、３および４はポンプ電極、５は
圧電膜、６は絶縁膜、７は半導体基板、８および９は弾
性表面波吸収材、１０はポンプ電源、１１は直流阻止用
コンデンサ、１２は交流阻止用インダクタ、１３は直流
バイアス電源を示す。

このような装置ン製作するに際しては、シリコン３ｉな
どからなる半導体基板７上に、熱酸化により、シリコン
酸化膜８ｉ０２などの絶縁膜６ン形成し、その上に、ス
パッタ法等により酸化亜鉛ＺｎＯなどの圧電膜５ン付着
させる。さらに、その上にアルミニウムＡＪ等の金層ン
蒸着し、フォトエツチングにより各電極１〜４を形成す
る。圧電膜表面中火部に形成される電極１および２は櫛
形％極で、信号入力および伯゛号出カドランスシューサ
ン構成１〜ている。

また、この電極１および２に近接して、周辺部に形成さ
れる電極３および４はポンプ電極で、交流阻止用インダ
クタ１２馨介して直流バイアス電源１３に接続されると
ともに、直流阻止用コンデンサ１】馨介してポンプ電源
ｌＯに接続されている。

また、圧電膜５の音波伝線線路の両端部には弾性表面波
吸収材８および９が配列されている。

ナオ、圧電膜５の材料としては、酸化亜鉛ＺｎＯに限ら
ず、ニオブ酸リチウムＩｉ　ｒ　Ｎ　６０３、窒化アル
ミニウムＡ／Ｎ　、硫化カドばウムＣｄＳ、硫化亜鉛Ｚ
ｎ８などの圧電体拐科を使用でき、−また、半導体基板
７としては、Ｐ型、Ｎ型半導体のいずれかを用いてもよ
く、Ｐ型、Ｎ型のそれぞれに対応させて直流バイアス″
電源１３の′電圧の極性ン、半導体基板７０表面に適当
な空間電荷層容量が生ずるような極性とすればよい。

さらに、図では、半導体基板７と圧電膜５の間に安定化
膜としての絶縁膜６ン介在させているが、圧電膜の材質
によっては、この絶縁膜６乞省略することもでき、また
、圧電体基板上に半導体膜ン付着させたものを用いるこ
ともできる。

上述したような構成において、直流バイアス電源１３に
よって、直流バイアス電圧ンポンプ電極３および４に印
加し、これら電極３および４直下の半導体基板７の表面
に適当な空間電荷層容量が生ずるようにする。

また、選択希望周波数ｆの２倍の周波数２ｆのポンプ電
圧ン生ずるポンプ電源１０の出力を直流阻止用コンデン
サ１１　Ｙ通してポンプ電極３および４に印加し、半導
体基板７表面のを間電荷層容量なポンプ電圧の周波数２
ｆで励振する。この容量は印加するｔ！Ｉ：に応じて変
化するため、周波数２ｆで変化することになる。

一方、充分に帯域の広い信号入カドランスジューサｌの
端子１′に入力電気信号な印加すると、その入力信号は
、弾性天面波信号に変換されて、舎−５−＾＾ 圧電膜５の表面を図の左右に伝播する。入カドランスジ
ューサ１から図の左方へ伝播する弾性表面波のうちで、
周波数ｆの成分は、ポンプ電極３を伝播している時に、
その圧電ポテンシャルが基板表面の壁間電荷層容量非線
形効呆によりポンプ電圧とパラメトリック相互作用を行
なうために、増幅される。同時に、ポンプ電極３から図
の右方に伝播する、入力信号の大きさに対応した周波数
ｆの弾性表面波が発生する。この弾性表面波は図の右方
に伝播され、信号用カドランスジューサ２により再び電
気信号に変換され、その端子２′から希望周波数ｆの信
号が出力される。

同様に、入カドランスジューサ１から図の右方に伝播さ
れた弾性表面波の内、周波数ｆの成分の信号の大きさに
対応した周波数ｆの反射波がポンプ電極４から図の左方
に伝播され、出カドランスジューサ２により電気信号に
変換される。

すなわち、ポンプ電極３および４により反射される弾性
表面波は、主に周波数ｆの成分であり、その大きさは入
力信号に対応し、また、ポンプ電　６− 圧およびバイアス電圧の大きさに依存している。

シタがって、出カドランスジューサ２の出力の周波数特
性は第２図（ａ）のようになり、極めて選択度Ｑの大き
な周波数選択ができる。

また、ポンプ電源１０のポンプ電圧周波数２ｆｙｒ変化
さセることにより、出カドランスジューサ２から取り出
される通過帯域中心周波数ｆｗ可変させることができる
。

なお、ポンプ電極３および４から図の左および右にそれ
ぞれ伝播される通過弾性表面波は弾性表面波吸収材８お
よび９で吸収される。

第３図は上述した構成原理に基づく本発明の一実施例で
、弾性表面波トランスジューサとしての入力および出カ
ドランスジューサ１および２に近接して、一方側に機械
的反射を行なう周期的な凹凸部材２０ヲ配列し、他方側
に、ポンプ電源１０からの交流電圧ン印加する反射電極
４を設けている。

第４図の実施例は、出カドランスジューサ２の出力端子
２′への出カン帰還回路１７に通して直流バイアスｔ　
ｆｆｊ　１３およびポンプ電源１０に帰還し、反射電極
としてのポンプ電極３および４に加える直流バイアス電
圧の大きさおよび交流電圧の大きさ、周波数な変化させ
、出力信号の振幅制御および周波数制御火打なう例であ
る。この場合、帰還信号を電源１３および１０のいずれ
か一方に印加するようにしてもよい。

第５図の実施例は、可変利得増幅器１８および自動利得
制御（ＡＧＣ）回路１９ン出カドランスジユーサ２の出
力側に設け、出力信号の娠幅値７制御可能にしたもので
ある。なお、これらの装置な入カドランスジューサ１の
入力側に設けるようにしてもよい。

なお、上述した第４図および第５図の装置は第３図の構
成の装置にも適用できることは言うまでもない。

また、上述した実施例では、反射電極の構造として均一
厚さのものを使用する場合について述べたが、反射電極
の構造Ｙ周期的構造、例えば櫛形構造にしてもよい。

なお、その場合には、ポンプ電源の周波数は必すしも選
択希望周波数の２倍にはならない。

さらＫ、上述した実施例では、２つの弾性表面波トラン
スジューサの外側に反射電極を設けるようにしたが、そ
れらの間に設けるようにしてもよ℃１゜ 以上述べたように、本発明によれば、ポンプ電源の周波
数を変えるだけで選択周波数の範囲を広範に変化でき、
また、選択周波数の選択度ン着るしく大きくできる。

さらに、選択周波数の安定度は外部発蚕器の安定度で決
定できるので、非常に高安定にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による周波数選択装置の基本的構成図、
第２図は本発明による周波数特性の一例を示す特性図、
第３図乃至第５図はそれぞれ本発明による周波数選択装
置の実施例の概略構成図である。 １は信号）ランスジューサ、２は信号用カドランスジュ
ーサ、３，４はポンプ電極、５は圧電膜、１０はポンプ
電源、１３は直流バイアス電源ン示す。 特許出願人　　クラリオン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧電累子上に形成される音波伝播線路上に、信号入力及
   び信号出力用弾性表面波トランスシューサン配列し、か
   つ該弾性表面波トランスジューサに近接して前記音波伝
   播線路上に一方のトランスジューサの外側に機械的反射
   ン与える部材及び他方のトランスジューサの外側に交流
   信号が印加される反射電極を夫々配列してなることケ特
   徴とする周波数選択装置。