JPS60242377A - スペクトル分析器として使用される表面音波装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、表面音波（ＳＡＷ）装置に係り、特
に、表面音波技術で実施されるスペクトル分析器に係る
。

従来の技術 表面音波装置は、圧電材料の基体を用いており、この基
体を横切って、弾性表面波が、基体表面上に配置された
複数の組の電気−音響トランスジューサ間に伝搬される
。これらの装置は、いわゆるレイリー波を用いており、
この波は、固体の自由表面に沿って伝搬することができ
、基体表面で最も大°きな変位振幅を有している６圧電
材料では、このような波によって発生した変形により局
部的な電界が誘起され、これらの電界は、音波と共に伝
搬して材料表面上の空間へと延びる。これらの電界は、
材料表面に配置された電極と相互作用して、表面音波装
置のための電気入出カドランスジューサの役目を果たす
。

大部分の表面音波装置は、単一伝搬方向を使用した「イ
ン・ライン」装置であるが、表面音波技術は、スペクト
ル分析器のような回折作用装置にも適用できる。表面音
波スペクトル分析器は、１９８３年９月２日に出願され
た「信号処理システム及び方法」と題するＲｏｂｅｒｔ
　Ｅ、　Ｂｒｏｏｋｓ氏の米国特許出願筒５２９，０６
６号に開示されている。

Ｂｒｏｏｋｓ氏の特許出願には、表面音波スペクトル分
析器の作動原理が示されている。本質的に、この作動原
理は、光学的な回折格子の作動原理に非常によく似てい
る。コリメートされた光線が平面格子に入射した時には
、その散乱光が単色光の波へと分散され、それらの波長
に基づいた角度で伝搬する。散乱した波が収束レンズに
よって点もしくは線に造影される場合には、多数の回折
次数がみられる。ゼロ次以外の各次数においては、光が
そのスペクトル成分に分散される。この基本的な特性が
分光写真機に使用され、この場合は、収束レンズの必要
性をなくすために格子がカーブするようにされ、多数の
反射散乱綿を形成するように格子が「光らされる」。こ
れは、格子が単一の回折次数のみで光を散乱させ、未使
用の次数に対してエネルギー損失がないことを意味する
。

分光写真機の表面音波作用は、カーブして光らされた回
折格子に非常によく似ている。分光写真機の場合と同様
に、はゾ全部のエネルギーが一次に集中するように装置
が構成される。基本的に、表面音波装置は、多数の広帯
域のインターディジタル型のトランスジューサが並列に
接続されたカーブした入カドランスジューサアレイと、
出方トランスジューサアレイとを備えている。各々の入
カドランスジューサは、非常に小さなもので、点エネル
ギー源と非常に良く似た働きをし、これは、大部分の表
面音波基体材料の異方性を無視できれば、円形の波頭を
放射すると考えることができる。

入カドランスジューサアレイの曲率により、アレイから
のエネルギーは、アレイから所定の焦点距離に位置する
焦点に収束される。焦点では、全ての入カドランスジュ
ーサからの波頭が同時に到着し、互いに強め合う。それ
故、ゼロ次の焦点は、アレイの曲率の中心にあり、焦点
に到達する各々の波頭は、入カドランスジューサから同
じ距離だけ進んでいる。−次の焦点は、ゼロ次の焦点か
ら横方向に離されている。２つの隣接したトランスジュ
ーサから送られた波は、互いに同相で一次の焦点に到達
するが、それらの経路長さは、１波長又は他の整数波長
だけ異なる。ここで、入力アレイに送られる信号の周波
数が変化したとすれば、−次の焦点は、ゼロ次の焦点に
対して横方向にずらされる。広帯域の入力信号が入力ア
レイに送られた場合には、−次の焦点が焦点弧となり、
この張出の各点は、別々の六方周波数を表わす。

出カドランスジューサは、この焦点弧に沿って配列され
、その各々が狭帯域の周波数に応答する。

従って、これは、表面音波技術を用いたスペクトル分析
の基礎となる。

上記の特許出願には、はとんどの点で一応満足なこの種
の装置が開示されているが、貫通電磁波の抑制及び周波
数分析の分野では更に改良を加えることが望まれている
。本発明は、このような要望に向けられる。

発明の構成 本発明は、色々な組合せで実施できる入出カドランスジ
ューサ構造体の種々の改良により、ダイナミックレンジ
が広く、周波数分解能が良好で且つ貫通電磁波の抑制に
優れた改良された表面音波スペクトル分析器に関する。

簡単に説明すると、本発明の全ての観点について共通で
且つ前記の特許出願に開示された装置についても共通な
スペクトル分析器構造体は、圧電基体と、この基体の表
面上に配置された入カドランスジューサアレイとを備え
、このアレイにおいては、複数の個々のインターディジ
タル型トランスジューサが曲線に沿って離間されていて
、入力信号を与えるように電気的に接続されている。こ
の入カドランスジューサアレイは、焦点弧に沿って収束
される音波放射を形成し、焦点張車の各位置は、入力信
号の別々の周波数成分を表わしている。又、この構造体
は、焦点弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭い
周波数帯域を表わす対応電気出力信号に変換するような
位置で上記基体上に配置された出カドランスジューサア
レイも備えている。

本発明の１つの特徴によれば、入カドランスジューサア
レイは、ここに開示する多数の技術のうちの１つ以上に
より、ビームの収束性を改善すると共にビームのサイド
ローブを減少するように振幅が重み付けされる。１つの
技術によれば、入カドランスジューサアレイは、選択さ
れた入カドランスジューサへ入力信号を直列に容量性結
合することにより振幅が重み付けされる。別の技術によ
れば、アレイにまたがって生じる音波放射の振幅を変え
るように入カドランスジューサを直列及び並列関係で選
択的に結合することによって振幅の重み付けが行なわれ
る。

更に別のやり方は、幾つかの入カドランスジューサをア
レイから選択的に除去することによって振幅の重み付け
を行なうことである。トランスジューサの指状部の重な
り程度を選択的に変えて、発生される音波信号の振幅を
制御するような重畳重み付は技術を、上記のおおまかな
技術の１つ、例えば、選択的直列−並列接続又はトラン
スジュ−サソースの除去、と有効に組み合わせることが
できる。更に、選択された入カドランスジューサに直列
抵抗を経て入力信号を結合するような抵抗重み付は技術
と上記技術のいずれかを有効に組み合わせることができ
る。

本発明の別の特徴は、隣接する入カドランスジューサ素
子間の音波放射及び寄生容量を減少するような新規な入
カドランスジューサアレイ構造に関するものである。本
発明のこの特徴によれば、入カドランスジューサは、一
対の一般的に平行な電極の形態をとり、各電極は、加算
バーとしばしば称する複数の電極枝路を有し、これらは
インターデジタル形態で電極間の領域に延びている。ア
レイ内の各入カドランスジューサは、一方の電極の加算
バーと他方の電極の加算バーから延びたインターデジタ
ル型の指状部を有し、各加算バーは、アレイの端部の加
算バーを除き、２つの隣接した入カドランスジューサに
対するトランスジューサ指状部となる。このようなやり
方の１つの利点は、一方の電極が他方の電極の加算バー
に交差する位置に２つの電極を配置しなくてもよいこと
である。

更に、各々の加算バーは、端部の加算バーを除いて、２
つの隣接したトランスジューサセルに対する電極指状部
を構成するので、この形態では、２つの電極からの加算
バーが隣接位置に配置されないようにする。更に、この
形態では、トランスジューサをより密接なバッキング状
態で配置することができる。

本発明の更に別の重要な特徴によれば、装置に使用され
る基体材料は、実際上等方性であり、約１２１°の回転
角度でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬のニオブ酸
リチウムである。この特定カットのニオブ酸リチウムは
、実質上等方性材料であり、広い伝搬方向にわたって波
の伝搬速度がはゾ均一であり、然も、結合係数が高く、
且つ低い減衰損失を示すものであることが分かった。

本発明の更に別の特徴は、入カドランスジューサにカー
ブしたトランスジューサ素子を使用することを含む。こ
れらの素子が一般的に同心的な弧に沿ってカーブしてい
る場合には、各トランスジューサは、音波放射の点源と
しての機能を良好に果たすことができる。まっすぐに配
置されたトランスジューサ素子は、本来全方向性ではな
い。

本発明の更に別の重要な特徴によれば、出カドランスジ
ューサアレイは、装置の焦点線に配置されない。その代
り、音波導波管を用いて、焦点線から出カドランスジュ
ーサへ音波放射が送信され、音波導波管は、基体上のよ
り便利な位置に［扇状に広げて」配置することができる
。このようなやり方では、焦点線に沿って出カドランス
ジューサを密集させる必要がないので、装置の周波数分
解能が高くなる６周波数分解能を更に高めるために、各
音波導波管の出力端に多数のトランスジューサを配置し
てもよい。

音波導波管から出力するというやり方に代るものとして
、基体表面上に取り付けられた誘電体導波管又はハイブ
リッドストリップラインの使用が挙げられる。使用され
る導波管の形式に拘りなく、出カドランスジューサは、
従来の設計のものでよい。というのは、導波管からの出
力は、円形−の波頭ではなくて実際上直線状の波頭だか
らである。

以上の説明から明らかなように、本発明は。

回折作用の表面音波装置の分野に著しい進歩をもたらす
。特に、本発明の改良により、周波数分解能が向上し、
装置の隣接トランスジューサ素子間のクロストークが減
少され、更に、ダイナミックレンジが広くされる６本発
明の他の特徴及び効果は、添付図面を参照した以下の詳
細な説明より明らかとなろう。

実施例 説明のために添付図面に示されたように、本発明は、回
折作用装置として使用される形式の表面音波装置に関す
る。特に、本発明は、単一の広帯域入力信号から狭帯域
出力信号のスペクトルを形成するように働く表面音波ス
ペクトル分析器に関する−このスペクトル分析器は、参
照番号２０で一般的に示された入カドランスジューサの
アレイと、出カドランスジューサのアレイ２２とを備え
ており、これらは、両方とも、圧電基Ｉｋ２４の表面上
に配置される。広帯域の周波数成分を有する電気入力信
号は、入カドランスジューサアレイ２０に供給され、装
置１よ、出カドランスジューサ２２から狭帯域の出力信
号を発生するように働く。

この装置の作動原理は、光学的な回折格子と同様である
。入カドランスジューサアレイは、比較的多数の個々の
トランスジューサを備えており、各トランスジューサは
、少なくとも理論的には、音波エネルギーの点源として
働く。基体材料が等方性である場合には、この点放射源
により、円形の波頭が各入カドランスジューサから発生
される。

実際には、多くの表面音波基体は異方性であり、波頭の
速度は、伝搬方向によって左右される。

入力アレイ２０のトランスジューサは、円弧に沿って配
置され、全てのトランスジューサからの個々の波頭は、
全てのトランスジューサから同じ距離にあるゼロ次焦点
２６において互いに増強し合う。このゼロ次焦点は、信
号の周波数に拘りなく同じである。光学の場合と同様に
１表面音波装置には他の「回折」次数がある。成る所与
の周波数に対し、参照番号２８で示すように一次の焦点
があり、ここでも、全ての入カドランスジューサからの
音波は互いに増強し合うように合成されるが、２つの隣
接するトランスジューサから焦点までの経路長さには１
波長の差がある。入力信号の周波数が変化するにつれて
、この−次の焦点の位置が、３０で示す焦点弧に沿って
横方向にシフトする。

出カドランスジューサ２２は、焦点弧３０に沿って配列
され、各トランスジューサは、比較的小さなアパーチャ
を有し、比較的狭帯域の周波数のみに応答する。このよ
うにして１表面音波スペクトル分析器は、単一の広帯域
入力信号から１組の狭帯域出力信号のスペクトルを形成
するように働く。不都合なことに、第１図を参照して述
べた装置は、周波数分解能が充分でないといった重大な
欠点が幾つかある。又、本発明以前に構成された装置は
、高い周波数で作動する場合異方性の基体材料を使用し
なければならず、従って、伝搬速度の相違を補償するた
めにやっかいな技術を使用しなければならない。

本発明によれば、第１図に示された基本的な装置に対し
、その入カドランスジューサ及び出カドランスジューサ
の配列に関連した多数の改良がなされる。更に、この装
置は、好ましい態様においては、等方性の形式のニオブ
酸リチウムを基体として使用している。

本発明の構造において好ましい等方性基体は、Ｙ回転角
が１２１°であるようなＸ伝搬、回転Ｙカットのニオブ
酸リチウム（ＬｉＮｂＯ，）である。この特定カットは
、実際上ゼロの異方性係数を与えることが分かった。換
言すれば、伝搬速度は、少なくとも実用的な伝搬方向範
囲にわたってはゾ方向には拘りないものとなる。更に、
この基体は、所望の高い結合係数を与えると共に、減衰
損失を比較的低くする。

人カドランスジューサアレイ２０に対する改良が第２図
ないし第８図に示されている。第２図は、各トランスジ
ューサの巾を変えることによって入カドランスジューサ
アレイ２０の振幅重み付けをいかに行なうかを示してい
る。図示されたトランスジューサ構造体は、はゾ平行関
係で配置された２つの電極３４及び３６を備え、これら
の電極は、互いに重畳関係（インターデジタル関係とも
称する）になるように延びている加算バー３８及び４０
を有している。各々の加算バーからはトランスジューサ
素子、即ち、指状部４２が延びている。これらの指状部
もインターデジタル関係で配置される。各組のインター
デジタル型の指状部４２は、トランスジューサセルを構
成し、図示された３つのセルは、別々のアパーチャ即ち
巾を有し、換言すれば、トランスジューサの指状部は。

色々な程度で重畳することが明らかである。これにより
、トランスジューサセルの振幅に対して連続的に可変な
制御が与えられ、従って、アレイ２０は、該アレイより
放射される音波ビームからのサイドローブを最小にする
ように所望のやり方で振幅の重み付けが行なわれる。

第３図は、直列キャパシタンス素子を用いた別の形式の
振幅の重み付けを示している。例えば、２つの電極４６
及び４８が実質的に平行に示されている。上記のアレイ
の場合と同様に、各々の電極は、インターデジタル型の
加算バー５０及び５２を有しているが、加算バー５０は
主電極４６に直結していない。その代り、これら加算バ
ーは、電極４６の下の大きなパッド５４で終っており、
第３図に示してない二酸化シリコン（ＳｉＯ□）のよう
な誘電体層によってそこから分離されている。従って、
各々の加算バー５０は、１つのパッド５４と電極４６と
によって形成された直列接続キャパシタンスを含んでい
る。然し乍ら、この形態の振幅の重み付けは、作動周波
数が高い場合には適当でない。というのは、多数のマス
クの整列状態と誘電体層４６の品質とによって重み付け
の精度が大きく左右されるからである。

第４図は、同じ一般的目的で用いられる抵抗重み付けを
示している。この場合も、２つの実質的に平行な電極５
６及び５８があり、各電極は、加算バー６０及び６２を
有している。然し乍ら、加算バー６０は、加算バー６２
に重畳しない。そうではなくて、これらのバーは、第２
の加算バー６０ａに重畳し、これら第２の加算バーは、
比較的薄い導電性ストリップ６４によって主加算バー６
０に接続される。第２の加算バー６０ａは、それに対向
した加算バー６２と重畳し、加算バー６２及び第２の加
算バー６０ａからインターデジタル指状部６６が延びて
いる。導電性ストリップ６４は、調整可能な抵抗素子と
して使用され、製造プロセスの完了前に微同調が必要な
場合にレーザ又は他の方法によって調整することができ
る。

第５図は、入カドランスジューサアレイ２０の振幅重み
付けを行なう別の技術を示している。

６個のトランスジューサセルフ０−７５が一例として入
力信号源７６に接続されて示されている。

このアレイ内の最初の２つのトランスジューサ、即ち、
参照番号７０及び７１で示されたトランスジューサは、
信号源７６に直列に接続されている。

同様に、アレイ内の最後の２つのトランスジューサ７４
及び７５も直列に接続されている。アレイ　１の中央の
２つのトランスジューサ７２及び７３は。

並列に信号源７６に直結される。これにより、おおまか
な形態の振幅重み付けが与えられる。というのは、中央
のトランスジューサ７２及び７３から生じる振幅は、外
側のトランスジューサ７ｄ、７１．７４及び７５の振幅
の２倍になることが明らかだからである。

更に別の形態の振幅重み付けが第６図に示されている。

基本的に、アレイ２０の中心付近のトランスジューサは
、通常そうであるように、８０で示した如く離間中が小
さくなっているが、アレイの両端に向かうにつれて離間
中が大きくなっている。参照番号８２は１通常１つの追
加トランスジューサを受け入れるようなアレイ内のスペ
ースを示し、そして参照番号８４は、通常２つの追加ト
ランスジューサを受け入れるようなスペースを示してい
る６実際には、これらの最後の述べたおおまかな重み付
は技術は、所望の出カバターンを形成するようにアレイ
を微同調するための別の解決策、例えば、アパーチャの
巾による重み付けと組み合わせて最も良好に適用できる
。

本発明の更に別の特徴によれば、入カドランスジューサ
アレイ２０は、第７図に示すように変更される。第２図
に示したような前記したアレイでは、トランスジューサ
セルが対向した加算バーから延びる指状部によって形成
され、各バーは、これらの指状部を１つのトランスジュ
ーサセルのみに作用させる。このような幾何学的構成で
は、第２図から容易に明らかなように、加算バー、即ち
、互いに逆の極性の電極枝路が横に並んで配置される。

第７図のアレイ構成では、２つの平行な電極８６及び８
８があって、これら電極は、前記したように互いに向か
って重畳するように延びる加算バー９０及び９２を有し
ている。然し乍ら、各々の加算バーは、トランスジュー
サの指状部９４を両方の方向に作用させ、１つの加算バ
ーのみで２つの隣接したトランスジューサセルを分離す
るよう１こしている。従って、互いに逆の極性の加算バ
ーを横に並べて配置することが完全に防止される。これ
により、隣接トランスジューサ素子間の音波放射及び寄
生容量を減少すると共に、トランスジューサセルを互い
により接近しで配置させることができる。第７図の構造
体に関連した別の特徴は、電極及び加算バーが重畳配置
でないことである。前記の特許出願に開示された装置の
場合には、加算バーを横に並べて配置せずにトランスジ
ューサセルが形成されるが、一方の電極が他方の電極の
加算バーと重畳関係で配置され、従って、周波数が高い
場合には、容量の問題が生じる。本発明の構造体では、
互いに逆の極性の加算バーが横に並べて配置しないよう
にされるだけでなく、互いに逆の極性の電極素子が重畳
しないようにされる。

第８図に概略的に示したように、入カドランスジューサ
アレイ２０に関する別の改良によれば、アレイのトラン
スジューサの指状部１００は、発生される音波の所期の
発生点１０２をはゾ中心とする弧に合致するように形成
される。各入カドランスジューサは、音波エネルギーの
点源として働くようにされているので、トランスジュー
サの指状部に曲率をつけたことによってはゾ理想に近い
ものどなる。というのは、まっすぐなトランスジューサ
指状部は、これに垂直な方向に伝搬させる傾向が明らか
に強いからである。カーブした入力トランスジューサ指
状部を使用することにより、軸ずれ歪が減少されると共
に、分析器の帯域中が増大される。

表面音波スペクトル分析器から優れた周波数分解能を得
るための１つの問題は、当然ながら、適度に強い出力信
号を発生するに充分な巾を出方トランスジューサにもた
せねばならないことである。又、それらのインターデジ
タル構造体では、大きさに下限がある。第９図は、この
問題に対する解決策を示している。焦点弧に沿って出方
トランスジューサを配置するのではなく、出力信号が導
波管１１０によって「扇状に広げられ」、その入力は、
装置の焦点弧に沿って配置される。導波管の出力部は、
便利なことに更に広く離間することができ、１１２で示
された一般の「イン・ライン」型のインターデジタルト
ランスジューサに対して充分な余裕が与えられる。以下
で詳細に示すように、導波管１１０は、音波導波管であ
る。出カドランスジューサが焦点弧に沿って配置される
場合には、電磁導波管を使用してもよい。

周波数分解能を更に改善するために、第１０図ａないし
Ｃに一例として示すように、各々の導波管１１０に多数
の出カドランスジューサを配置してもよい。第１０図ａ
は、１つの導波管１１０の出力に２つの出カドランスジ
ューサ１１２が配置された場合を示している。第１０図
すは、導波管１１０が音波導波管カップラ１１４から分
離されて、導波管１１０と平行な更に別の音波導波管１
１０′が形成された別の構成を示している。これら導波
管１１０及び１１０′の出力に出カドランスジューサ１
１２が配置される。第３の構成においては、導波管１１
０の出力にマルチストリップカップラ１１６が配置され
、巾の広い音波エネルギー源が形成される。マルチスト
リップカップラの素子から発生する音波の経路に２つの
トランスジューサ１１２が配置される。これらの全ての
場合に、導波管によって送られた信号の周波数寄域が２
つのはゾ同じ狭い部分に分割されて、周波数分解能が更
に改善されるという効果を発揮する。

第１１図は、音波導波管の構造を簡単な形態で示したも
のである。この構造体では、被速度の遅い「低速」領域
１２０が、速度の高い２つの「高速」領域１２２間にサ
ンドインチされている。

又、屈折率の異なる被覆を有した管に沿って光が送られ
るという点で、光学導波管に非常に良く似ている。低速
領域は、質量装填ストリップ、スロット、短絡ストリッ
プ、イオンインプランテーション領域、又は基体の拡散
領域の形態をとる。更に別の例として、第１２図は、誘
電体の金属材料で形成されて表面に取り付けられた音波
導波管１１０と、これに対応する２つの出カドランスジ
ューサとを有する簡単な出力構成体を示している。

その他の形式の音波導波管、例えば、基体に形成された
張り出し部又はスロットを同じ目的で使用することがで
きる。

第１３図ａ及びｂは、分析器の出力端に使用される別の
形式の導波管を示している。第１３図ａは、基体２４の
表面上に取り付けて焦点弧に収束するようにエネルギー
を送信することのできるハイブリッドストリップライン
構造体の典型的な断面図である。このストリップライン
構造体は。

２つのアースされた導電層１３０と１３２との間にサン
ドインチされた二酸化シリコンのような誘電体物質の層
１２８を備えていると共に、この誘電体層内に埋設され
た２つの導体１３４を備えている。第１３図すに示され
た構造体は、アースされた金属で形成された１枚の厚い
層１３６を備えており、このアースされた層内には導電
性ストリップ１３８が埋設されているが、誘電体被覆１
４０によってこの層から絶縁されている。

第１４図は、ハミング関数の重み付けに基づいて入カド
ランスジューサアレイ２０が振幅で重み付けされた本発
明の表面音波スペクトル分析器の中心チャンネルの周波
数応答を示している。この振幅重み付けによって、第１
のサイドローブは。

応答曲線の中心ピークより約５５ｄＢ低くなる。

以上の説明から１本発明は、表面音波装置の分野に著し
い進歩をもたらすことが明らかであろう。特に、本発明
は、周波数分解能を改善し、収束された音波ビームのサ
イドローブを減少し、然も、ダイマミックレンジを広く
する。説明のために、幾つかの実施例について詳細に述
べたが、本発明の精神及び範囲内で多数の変更がなされ
得ることが明らかであろう。従って、本発明は、特許請
求の範囲のみによって規定されるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、表面音波スペクトル分析器の概略平面図であ
り。 第２図は、アパーチャの巾の重み付けによって振幅の重
み付けが行なわれる入カドランスジューサアレイの部分
平面図であり、 第３図は、容量の重み付けによって振幅の重み付けが行
なわれる入カドランスジューサアレイの部分平面図であ
り。 第４図は、抵抗の重み付けによって振幅の重み付けが行
なわれる入カドランスジューサアレイの部分平面図であ
り、 第５図は、振幅の重み付けを行なうために選択的に直列
及び並列に接続された入カドランスジューサアレイの部
分平面図、 第６図は、振幅の重み付けを行なうためにソース除去技
術を用いた入カドランスジューサアレイの部分平面図で
あり、 第７図は、改良された素子接続形態を示す入カドランス
ジューサアレイの部分平面図であり、第８図は、点放射
源として性能を向上するようにカーブしたトランスジュ
ーサ素子を有した入カドランスジューサアレイの部分平
面図であり、第９図は、１組の出力導波管と、１組の一
般のインターデジタルトランスジューサとを含んだ出力
検出アレイの平面図であり、 第１０図ａないしＣは、導波管及び多数のトランスジュ
ーサを出力端に使用した別の出力構成を示す図であり、 第１１図は、音波導波管の概略図であり、第１２図は、
金属又は誘電体の音波導波管を使用した出力構成体の簡
単な図であり、第１３図ａ及びｂは、本発明の装置の出
力に使用されるハイブリッドストリップライン構造体及
び誘電体導波管の断面図であり、そして第１４図は、ハ
ミング関数の重み付けに基づいて入カドランスジューサ
の振幅重み付けが行なわれた本発明のスペクトル分析器
の中心チャンネルの周波数応答を示すグラフである。 ２０・・・入カドランスジューサアレイ２２・・・出カ
ドランスジューサアレイ２４・・・圧電基体　２６・・
・ゼロ次焦点２８・・・−次焦点　３０・・・焦点弧３
４、’３６・・・電極 ３８．４０・・・加算バー ４２・・・指状部　４６．４８・・・電極５０．５２・
・・加算バー ５４・・・パッド　５６．５８・・・電極６０．６２・
・・加算バー ６０ａ・・・第２の加算バー ６４・・・導電性ストリップ ６６・・・インターデジタル指状部 ７０−７５・・・トランスジューサセル７６・・・信号
源 図面Ｃつ汀・；μ（内乙゛に変更なし〕第１頁の続き ＠発明者　ケイ　フン　ロー　アメ シテ ０発　明　者　レイノルド　シゲル　アメカギワダ　ス ０発　明　者　マイケル　ジョセフ　ァメデラニ　イブ リカ合衆国　カリフォルニア州　９０７１０ハーバーイ
　ヒムバー　ブレイス　２３５０５ リ力合衆国　カリフォルニア州　９００３４　ロサンゼ
ルマルカン　アベニュー　３１１７ リ力合衆国　カリフォルニア州　９０７１７　ロミタ　
サレス　２５００８ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　昭和６０年特許願第２８１０８号２、
発明の名称　表面音波スペクトル分析器３、補正をする
者 事件との関係　出願人 ４、代理人 士邊□

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. （１）スペクトル分析器として使用する表面音波装置に
   おいて、 圧電基体を具備し。 更に、上記基体の表面に配置されていて、複数の個々の
   インターデジタル型のトランスジューサを有している入
   カドランスジューサアレイを具備し、上記のトランスジ
   ューサは、成る曲線に沿って離間され、入力信号を与え
   るように電気的に接続されていて、焦点弧に収束される
   ような音波放射を発生し、この焦点弧上の各位置は、入
   力信号の別々の周波数成分を表わしており、更に、焦点
   弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭い周波数帯
   域を表わす対応電気出力信号に変換するような位置にお
   いて上記基体上に配置された出カドランスジューサアレ
   イを具備し、上記入カドランスジューサアレイは、ビー
   ムの収束性を改善し且つビームのサイドローブを減少す
   るように振幅の重み付けが行なわれ、そして、上記入カ
   ドランスジューサアレイは、選択された入カドランスジ
   ューサへ入力信号を直列に容量性結合することを含む手
   段によって振幅の重み付けが行なわれることを特徴とす
   る表面音波装置。
2. （２）上記入カドランスジューサは、点放射源としてよ
   り良好に機能できるようにカーブしたインターデジタル
   型の指状部を有している特許請求の範囲第（１）項に記
   載の表面音波装置。
3. （３）上記基体材料は、実質上等方性であり。 約１２１６の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ
   伝搬のニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（１）
   項に記載の表面音波装置。
4. （４）スペクトル分析器として使用する表面音波装置に
   おいて、 圧電基体を具備し。 更に、上記基体の表面に配置されて−いて、複数の個々
   のインターデジタル型のトランスジューサを有している
   入カドランスジューサアレイを具備し、上記のトランス
   ジューサは、成る曲線に沿って離間され、入力信号を与
   えるように電気的に接続されていて、焦点弧に収束され
   るような音波放射を発生し、この焦点弧上の各位置は、
   入力信号の別々の周波数成分を表わしており、更に、焦
   点弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭い周波数
   帯域を表わす対応電気出力信号に変換するような位置に
   おいて上記基体上に配置された出カドランスジューサア
   レイを具備し、上記入カドランスジューサアレイは、ビ
   ーム　−の収束性を改善し且つビームのサイドローブを
   減少するように振幅の重み付けが行なわれ、そして、上
   記入カドランスジューサアレイは、このアレイにまたが
   って生じる音波放射の振幅を変えるように直列及び並列
   関係で上記入カドランスジューサを選択的に結合する手
   段を含むような手段によって振幅の重み付けが行なわれ
   ることを特徴とする表面音波装置。
5. （５）上記入カドランスジューサは、点放射源としてよ
   り良好に機能できるようにカーブしたインターデジタル
   型の指状部を有している特許請求の範囲第（４）項に記
   載の表面音波装置。
6. （６）上記基体材料は、実質上等方性であり。 約１２１°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ
   伝搬のニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（４）
   項に記載の表面音波装置。
7. （７）スペクトル分析器として使用する表面音波装置に
   おいて、 圧電基体を具備し、 更に、上記基体の表面に配置されていて、複数の個々の
   インターデジタル型のトランスジューサを有している入
   カドランスジューサアレイを具備し、上記のトランスジ
   ューサは、成る曲線に沿って離間され、入力信号を与え
   るように電気的に接続されていて、焦点弧に収束される
   ような音波放射を発生し、この焦点弧上の各位置は、入
   力信号の別々の周波数成分を表わしており、更に、焦点
   弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭い周波数帯
   域を表わす対応電気出力信号に変換するような位置にお
   いて上記基体上に配置された出カドランスジューサアレ
   イを具備し。 上記入カドランスジューサアレイは、ビームの収束性を
   改善し且つビームのサイドローブを減少するように振幅
   の重み付けが行なわれ、そして、上記入カドランスジュ
   ーサアレイは、上記入カドランスジューサの幾つかを上
   記アレイから選択的に除去することによって振幅の重み
   付けが行なわれることを特徴とする表面音波装置。
8. （８）上記入カドランスジューサは１点放射源としてよ
   り良好に機能できるようにカーブしたインタープレタル
   型の指状部を有している特許請求の範囲第（７）項に記
   載の表面音波装置。
9. （９）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２１
   °の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬のニ
   オブ酸リチウムである特許請求の範囲第（７）項に記載
   の表面音波装置。
10. （１０）上記入カドランスジューサアレイは、更に、ト
    ランスジューサ指状部の重畳程度をアレイにわたって選
    択的に変えるような重畳重み付けによって振幅の重み付
    けが行なわれる特許請求の範囲第（４）項に記載の表面
    音波装置。
11. （１１）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（１０）項に
    記載の表面音波装置。
12. （１２）上記入カドランスジューサアレイは、更に、ト
    ランスジューサ指状部の重畳程度をアレイにわたって選
    択的に変えるような重畳重み付けによって振幅の重み付
    けが行なわれる特許請求の範囲第（７）項に記載の表面
    音波装置。
13. （１３）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（１２）項に
    記載の表面音波装置。
14. （１４）上記入カドランスジューサアレイは。 更に、選択された上記入カドランスジューサに直列抵抗
    を介して入力信号を結合するような抵抗重み付けによっ
    て振幅の重み付けが行なわれる特許請求の範囲第（１）
    項に記載の表面音波装置。
15. （１５）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（１４）項に
    記載の表面音波装置。
16. （１６）上記入カドランスジューサアレイは、更に、選
    択された上記入カドランスジューサに直列抵抗を介して
    入力信号を結合するような抵抗重み付けによって振幅の
    重み付けが行なわれる特許請求の範囲第（４）項に記載
    の表面音波装置。
17. （１７）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（１６）項に
    記載の表面音波装置。
18. （１８）上記入カドランスジューサアレイは、更に、選
    択された上記入カドランスジューサに直列抵抗を介して
    入力信号を結合するような抵抗重み付けによって振幅の
    重み付けが行なわれる特許請求の範囲第（７）項に記載
    の表面音波装置。
19. （１９）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（１８）項に
    記載の表面音波装置。
20. （２０）上記入カドランスジューサアレイは、更に、選
    択された上記入カドランスジューサに直列抵抗を介して
    入力信号を結合するような抵抗重み付けによって振幅の
    重み付けが行なわれる特許請求の範囲第（１０）項に記
    載の表面音波装置。
21. （２１）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（２０）項に
    記載の表面音波装置。
22. （２２）上記入カドランスジューサアレイは、更に、選
    択された上記入カドランスジューサに直列抵抗を介して
    入力信号を結合するような抵抗重み付けによって振幅の
    重み付けが行なわれる特許請求の範囲第（１２）項に記
    載の表面音波装置。
23. （２３）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １″の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（２２）項に
    記載の表面音波装置。
24. （２４）スペクトル分析器として使用する表面音波装置
    において、 圧電基体を具備し。 更に、上記基体の表面に配置されていて、複数の個々の
    インターデジタル型のトランスジューサを有している入
    カドランスジューサアレイを具備し、上記のトランスジ
    ューサは、成る曲線に沿って離間され、入力信号を与え
    るように電気的に並列に接続されていて、焦点弧に収束
    されるような音波放射を発生し、この焦点弧上の各位置
    は。 入力信号の別々の周波数成分を表わしており。 更に、焦点弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭
    い周波数帯域を表わす対応電気出力信号に変換するよう
    な位置において上記基体上に配置された化カドランスジ
    ューサアレイを具備し、上記入カドランスジューサアレ
    イは、ビームの収束性を改善し且つビームのサイドロー
    ブを減少するように振幅の重み付けが行なわれ、そして
    、上記入カドランスジューサは、一対の一般的に平行な
    電極によって形成され、各電極は、これら電極間にイン
    ターデジタル形態で延びた複数の加算バーを有し、上記
    アレイの各入カドランスジューサは、一方の上記電極の
    加算バー及び他方の上記電極の加算バーから延びたイン
    ターデジタル型の指状部を有し、各加算バーは、上記ア
    レイ内の端部の加算バーを除き、２つの隣接した入カド
    ランスジューサに対するトランスジューサ指状部を構成
    することを特徴とする表面音波装置。
25. （２５）上記入カドランスジューサは、点放射源として
    より良好に機能できるようにカーブしたインターデジタ
    ル型の指状部を有している特許請求の範囲第（２４）項
    に記載の表面音波装置。
26. （２６）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（２４）項に
    記載の表面音波装置。
27. （２７）スペクトル分析器として使用する表面音波装置
    において、 圧電基体を具備し。 更に、上記基体の表面に配置されていて、複数の個々の
    インターデジタル型のトランスジューサを有している入
    カドランスジューサアレイを具備し、上記のトランスジ
    ューサは、成る曲線に沿って離間され、入力信号を与え
    るように電気的に接続されていて、焦点弧に収束される
    ような音波放射を発生し、この焦点張車の各位置は、入
    力信号の別々の周波数成分を表わしており、更に、焦点
    弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭い周波数帯
    域を表わす対応電気出力信号に変換するような位置にお
    いて上記基体上に配置された出カドランスジューサアレ
    イを具備し、上記基体材料は、実質上等方性であり、約
    １２１°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝
    搬のニオブ酸リチウムであることを特徴とする表面音波
    装置。
28. （２８）上記入カドランスジューサは、点放射源として
    より良好に機能できるようにカーブしたインターデジタ
    ル型の指状部を有している特許請求の範囲第（２７）項
    に記載の表面音波装置。
29. （２９）スペクトル分析器として使用する表面音波装置
    において、 圧電基体を具備し、 更に、上記基体の表面に配置されていて、複数の個々の
    インターデジタル型のトランスジューサを有している入
    カドランスジューサアレイを具備し、上記のトランスジ
    ューサは、成る曲線に沿って離間され、入力信号を与え
    るように電気的に接続されていて、焦点弧に収束される
    ような音波放射を発生し、この焦点張車の各位置は、入
    力信号の別々の周波数成分を表わしており、更に、焦点
    弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭い周波数帯
    域を表わす対応電気出力信号に変換するような位置にお
    いて上記基体上に配置された出カドランスジューサアレ
    イを具備し、上記焦点線の選択された区分からそれに対
    応する出カドランスジューサへと通じている複数の音波
    導波管を更に具備し、この導波管の使用によって上記焦
    点弧に沿った周波数分解能が増大されることを特徴とす
    る表面音波装置。
30. （３０）上記入カドランスジューサは、点放射源として
    より良好に機能できるようにカーブしたインターデジタ
    ル型の指状部を有している特許請求の範囲第（２９）項
    に記載の表面音波装置。
31. （３１）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（２９）項に
    記載の表面音波装置。
32. （３２）上記出カドランスジューサアレイは。 周波数分解能を更に改善するように、選択された導波管
    から出力信号を受信するよう配置された２つ以上のトラ
    ンスジューサを備えている特許請求の範囲第（２９）項
    に記載の表面音波装置。
33. （３３）上記入カドランスジューサは、点放射源として
    より良好に機能できるようにカーブしたインターデジタ
    ル型の指状部を有している特許請求の範囲第（３２）項
    に記載の表面音波装置。
34. （３４）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（３２）項に
    記載の表面音波装置。
35. （３５）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カントされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（２９）項に
    記載の表面音波装置。
36. （３６）スペクトル分析器として使用する表面音波装置
    において、 圧電基体を具備し、 更に、上記基体の表面に配置されていて、複数の個々の
    インターデジタル型のトランスジューサを有している入
    カドランスジューサアレイを具備し、上記のトランスジ
    ューサは、成る曲線に沿って離間され、入力信号を与え
    るように電気的に接続されていて、焦点弧に収束される
    ような音波放射を発生し、この焦点張車の各位置は、入
    力信号の別々の周波数成分を表わしており、更に、焦点
    弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭い周波数帯
    域を表わす対応電気出力信号に変換するような位置にお
    いて上記基体上に配置された出カドランスジューサアレ
    イを具備し、更に、上記焦点線上に配置された上記出力
    トランスジューサから通じている複数の電磁導波管を具
    備していることを特徴とする表面音波装置。
37. （３７）上記導波管は、ハイブリッドストリップライン
    素子である特許請求の範囲第（３６）項に記載の表面音
    波装置。
38. （３８）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（３７）項に
    記載の表面音波装置。
39. （３９）上記導波管は、誘電体導波管である特許請求の
    範囲第（３６）項に記載の表面音波装置。
40. （４０）上記基体材料は、実質上等方性であり、約１２
    １°の回転角でＹ回転カットされて形成されたＸ伝搬の
    ニオブ酸リチウムである特許請求の範囲第（３９）項に
    記載の表面音波装置。
41. （４１）スペクトル分析器として使用する表面音波装置
    において、 圧電基体を具備し、 更に、上記基体の表面に配置されていて、複数の個々の
    インターデジタル型のトランスジューサを有している入
    カドランスジューサアレイを具備し、上記のトランスジ
    ューサは、成る曲線に沿って離間され、入力信号を与え
    るように電気的に接続されていて、焦点弧に収束される
    ような音波放射を発生し、この焦点張車の各位置は、入
    力信号の別々の周波数成分を表わしており、更に、焦点
    弧で受けた音波信号を、入力信号の比較的狭い周波数帯
    域を表わす対応電気出力信号に変換するような位置にお
    いて上記基体上に配置された出カドランスジューサアレ
    イを具備し、上記入カドランスジューサは、点放射源と
    してより良好に機能できるようにカーブしたインターデ
    ジタル型の指状部を有していることを特徴とする表面音
    波装置。