JPS6132845B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弾性表面波装置の構造に関するもので
あり、分波器として利用できるとともに周波数特
性を改善できる弾性表面波装置に関するものであ
る。

近時、弾性表面波装置が種々の分野で用いられ
つつある。これは、圧電体上の交叉櫛形電極によ
つて入力電気信号を弾性表面波に変換し、圧電体
上を伝播した該弾性表面波を交叉櫛形電極によつ
て出力電気信号に変換するもので、電気―機械、
機械―電気変換を行なうものである。これをフイ
ルター、遅延線等に利用して所望の周波数特性、
遅延時間特性を得ようとするものである。IC技
術を利用でき、無調整等の長所を有している。

このような弾性表面波装置は、これに用いる交
叉櫛形電極の隣り合う電極指の間隔によつて励振
さる弾性表面波の波長が決まり中心周波数が決定
されて、その波長の弾性表面波が電極指の長手方
向に対して直角の方向に伝播して行く。ただし、
励振される弾性表面波の波長は必ずしも一定でな
くある帯域を有しており、したがつて弾性表面波
装置の周波数特性においても、電極指の間隔によ
る中心周波数付近の一定の帯域を有するようにな
る。フイルター等に用いる場合には、帯域、選択
度等に一定の特性を得ることが必要となる。

従来、弾性表面波装置の周波数特性を改善する
ために、電極の構造、形状に種々の試みがなされ
ている。交叉櫛形電極の電極指の重なりの長さを
変化させいわゆる重み付けを行なつて特性の改善
を行なうことが考えられているが、電極パターン
の設計が複雑になり製造が困難となる等の問題が
ある。

一方、弾性表面波装置に異なる周波数に応じた
弾性表面波を励振させ、特定の周波数の信号のみ
を取り出す装置が必要になることがある。この場
合、従来は、入力側の交叉櫛形電極を複数設けて
それぞれが異なる周波数で弾性表面波を励振する
ようにするか、出力側の電極を複数設けてそれぞ
れの電極が異なる周波数の弾性表面波に応答する
ようにしている。しかし、上記のように複数の電
極を設けた場合でも、そのそれぞれはある帯域を
もつて弾性表面波を送受信するので特定の周波数
のみを取り出すことは難しい。また、帯域を狭く
するためには交叉櫛形電極の電極指の対数を増さ
なければならない。このように、分波器を構成す
るための装置は構造及び電極の形状が複複雑にな
るという問題があつた。

本発明は、上記のような欠点を改善し、簡単な
構造で所望の周波数特性が得られるとともに容易
に設計でき、また特定の周波数の弾性表面波を分
波させて取り出し若しくは除去することができる
弾性表面波装置を得ることを目的とする。

従来、弾性表面波装置の波源（入力電極）は単
一なものが用いられ、その単一の電極の形状のみ
で特性を改善しようとしていたが、本発明による
弾性表面波装置は、波源の励起分布に周期性を持
たせることによつて特性を改善するものである。

本発明に至る過程で、発明者は弾性表面波の伝
播パターンの周波数による変化を観測してきた
が、その結果次のような事実を確認した。交叉櫛
形電極に入力電気信号を加えて弾性表面波を励振
させると、弾性表面波は電極指の長手方向に対し
て直角の方向に伝播するが、交叉櫛形電極の端部
からは伝播方向の異なる弾性表面波が励振されて
いることを観測した。また、この伝播方向の異な
る弾性表面波は、交叉櫛形電極の電極指の間隔に
よつて決まる中心周波数とは異なる周波数のもの
であることが分つた。

この現象は以下の理由によるものである。弾性
表面波を交叉櫛形電極で励振する場合、弾性表面
波は、交叉櫛形電極の電極指の長手方向に直角な
方向と平行な方向の成分によつて伝播方向が決定
される。通常の交叉櫛形電極では、直角方向の成
分が大部分であるので、電極指の長手方向に対し
て直角の方向に伝播するが、端部では平行方向の
成分が強くなるので、異なる伝播方向となるもの
である。

このことから、直角方向の成分と平行方向の成
分とを合成して任意の周波数の弾性表面波を電極
指の長手方向に対して直角な方向からある角度を
もつて伝播させることができる。本発明者は、そ
のために、従来用いられている単一の波源を用い
るのではなく、波源に周期性を持たせることによ
つて直角方向の成分と平行方向の成分とを任意に
とれる弾性表面波装置を考えた。交叉櫛形電極の
周期性により、交叉櫛形電極の各部から生じる伝
播方向の異なる弾性表面波を強め合わせて利用し
ようとするものである。

本発明による弾性表面波装置について、以下図
面に従つて説明する。

第１図は本発明による弾性表面波装置の一例の
部分平面図である。圧電体の基板１上に電極２を
設けるが、電極２は複数の交叉櫛形電極２１〜２
７から成つているる。図では７個の交叉櫛形電極
から成つているが、これに限られるものでないこ
とは言うまでもない。交叉櫛形電極２１〜２７は
交叉櫛形電極の電極指の長手方向に平列に配置さ
れ、交叉櫛形電極２１〜２７の電極指の重なりの
長さは通常等しくなるようにし、また間隔も等し
くとる。交叉櫛形電極２１〜２７の電極指の間隔
は、所望の中心周波数に応じて定める。

電極２は、複数個の交叉櫛形電極２１〜２７か
ら成ることにより、１個の交叉櫛形電極が分割さ
れ周期性を有することになる。各交叉櫛形電極２
１〜２７の電極指の重なり合う部分で弾性表面波
を励振し、それ以外の部分では弾性表面波を励振
しない。

電極２は入力電気信号が加わると、複数個の波
源となる交叉櫛形電極２１〜２７から複数の弾性
表面波が励振される。第１図のように交叉櫛形電
極２１〜２７の電極配置を各部で励振される弾性
表面波の位相が等しくなるようにすると、電極指
の間隔によつて定まる中心周波数の弾性表面波は
同位相で強め合い、電極指の長手方向に直角な方
向に伝播する。

このような装置において、交叉櫛形電極２１〜
２７の電極指の間隔によつて定まる中心周波数と
は異なる周波数の弾性表面波が、中心周波数の弾
性表面波の伝播方向から一定の角度をもつて伝播
する。これは交叉形電極２１〜２７のそれぞれか
ら励振されるのであるが、電極２が交叉櫛形電極
２１〜２７から成るとにより周期性を有するため
である。波源の周期性によつてある周波数におい
て、電極指の長手方向に平行な方向の成分が強く
なることによるもので、各部から同じ周波数の弾
性表面波が強め合うことによるためである。

以下、本発明による弾性表面波装置の周期性と
弾性表面波の伝播方向及び周波数の関係について
詳記する。本発明による弾性表面波装置は、電極
指の長手方向に直角の方向に周期性を持たせると
ともに、電極指の長手方向に周期性を有する。そ
して、電極指の同電位となる二本の隣接するもの
の間隔が前者の周期性を決定する要素となり、
個々の交叉櫛形電極の長手方向の幅が後者を決定
する要素となる。第１図に示したように、前者の
周期長をλｘ、後者の周期長をλｙとするとき、
中心周波数と異なる弾性表面波の伝播方向θは、
次の式で表わすことができる。

θ＝tan^-1（±λｘ／λｙ） ここでθは電極指の長手方向と直角の方向とな
す角を示している。また、その弾性表面波の周波
数θは次のように表わされる。

θ＝ｘ・Ｖθ／Ｖｘ・１／ｃｏｓθ ここでVx・Ｖθは電極指の長手方向に直角な
方向及び伝播方向における弾性表面波の伝播速度
を示し、ｘ＝Vx／λｘとなつている。そし
て、このような周期性を有する弾性表面装置にお
いては、周波数θで励振したときに、Ｈの方向
に弾性表面波が強く励振される。

第２図は本発明による弾性表面波装置の他の例
である。圧電体の基板１上に電極３を設け、電極
３は複数の交叉櫛形電極３１〜３８から成つてい
る。ここで交叉櫛形電極３１〜３８のうち交叉櫛
形電極３１，３３，３５，３７と交叉櫛形電極３
２，３４，３６，３８とは位相が逆になるよう配
置してある。このような電極配置を行なうと、交
叉櫛形電極の電極指の間隔によつて定まる中心周
波数に対応する弾性表面波は打消されて出力信号
に現れず、中心周波数と異なる周波数で伝播方向
の異なる弾性表面波のみ発生させることができ
る。

本発明による弾性表面波装置の中心周波数は交
叉櫛形電極の電極指の間隔によつて決定される
が、それと周波数が異なり伝播方向を異にする弾
性表面波の周波数と伝播方向は、電極指の間隔と
交叉櫛形電極の配置状態によつて決定される。し
たがつて、交叉櫛形電極の数、電極指の重なりの
長さ間隔を調整することによつて、所望の周波数
の弾性表面波を異なる方向に伝播させるとができ
る。

なお、交叉櫛形電極の数は適宜増減し、電極指
の対数を増減してもよいことは言うまでもない。
また、このように分割されて周期性を有する電極
を出力トランスデユーサに用いてもよいし、閣交
叉櫛形電極の電極指の重なりの長さまたは間隔を
適宜異ならせてもよい。

本発明による弾性表面波装置は、弾性表面波を
分波させることができる。したがつて、特定の周
波数のみを取り出すことのできる弾性表面波装置
が得られる。周期波源としての交叉櫛形電極の設
計によつて、一定の周波数の弾性表面波を異なる
方向に伝播させることができるので、選択度の高
い装置が可能となる。

また、これを利用して、一定の周波数の信号を
減衰させることが容易になる。一定の周波数の弾
性表面波のみを弾性表面波の伝播路外に伝播させ
て除去することができるためである。

このように、本発明による弾性表面波装置は、
波源に周期性を持たせることによつて周波数特性
そのものを変化させることができる。波源の周期
性を交叉櫛形電極のパターンのみによつて変える
ことができ、交叉櫛形電極の設計によつて所望の
周波数特性を得ることができる。そのため、弾性
表面波装置の設計の自由度も大幅に増すことにな
る。

さらに、本発明による弾性表面波装置は、交叉
櫛形電極のパターンのみを変えればよいので、製
造も容易で低コストのものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の部分平面図、第２
図は本発明の他の実施例の部分平面図、を示す。 １……圧電体の基板、２，３……電極、２１〜
２７，３１〜３８……交叉櫛形電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧電体の基板上に入出力電極を設けて弾性表
   面波の励振及び応答を行なう弾性表面波装置にお
   いて、入力電極が、電極指の長手方向に所定の間
   隔と幅で並列に配置された電極指の対数の等しい
   複数個の交叉櫛形電極を具え、該交叉櫛形電極は
   電気的に並列に接続され、それによつて該入力電
   極が電極指の長手方向に直角な方向及び電極指の
   長手方向にそれぞれ周期性を有し、該二つの周期
   性によつて決定される電極指の長手方向に直角な
   方向に対して所定の角度を有して伝播する、該二
   つの周期性によつて決定される電極指の間隔とは
   異なる周期性によつて決定される電極指の間隔と
   は異なる波長の弾性表面波を励振することを特徴
   とする弾性表面波装置。