JPS621309A

JPS621309A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPS621309A
Application number: JP13907385A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okamoto; 猛岡本; Teruo Niitsuma; 新妻　照夫; Shoichi Minagawa; 皆川　昭一
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1987-01-07
Also published as: JPH053930B2

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】Ａ　　Ｍ東上の利用分野本発明は、基板上にその両端の近傍に互に対向して設け
られた入力トランスデューサから互に相対する方向に表
面波を伝播し、それらの入力トランスデューサの間に複
数のトラックから成る出力ゲートが設けられたＤｉｆｆ
ｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｐｈａｓｅ　ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎ
ｇ　（以下本明細書においてはＤＰＳＫと略称スル）コ
ンボルバに関する。

Ｂ　発明の概訣複数のトラックから成るＤＰＳＫコンボルバにおいて、
少なくとも一つのトラックにおいて逆相トするコンポル
ージョン出力を発生させ、ＤＰ　ＳＫ復調のために、中
央で出力ゲートが２分割され、そのようにして形成され
た複数の出力端子のうちコンポルージョン出力の位相関
係により定まる出力ゲートを連結して和出力およびｌま
たは差出力が得られる弾性コンボルバが開示される。上
記逆相のフンポル−ジョン出力を発生させるために、少
なくと゛も一方のトランスデユーサが階段状電極で構成
されるか、マルチストリップカップラが使用されるか、
または弾性表面波の伝播路の一部の上に金属層が形成さ
れ、それに制御電圧が印加される。本発明の有利な実施
の態様においては、トランスデユーサはダブル電極とし
て形成される。

上記コンボルバはエラスティックコンボルバであること
も、半導体基板上に形成された圧電体膜から成るモノリ
シックコンボルバであることもできる。

Ｃ従来の技術従来の弾性表面波コンボルバには、（ａＪ半導体と圧電
体を僅かな空隙を介して結合する分離媒質コンボルバ、
（１））圧電体基板自体の非線形性を利用するエラステ
ィックコンポル／＜、（ｃ）半導体基板上に圧電体薄膜
を形成した層状構造のモノリシックコンボルバが知られ
ている。

（ａ）の分離媒質コンボルバには、空隙の制御が非常に
やっかいなために、生産性で劣る欠点がある。

（ｂＪのエラスティックコンボルバでは、圧電体基板の
弾性的非線形性を利用するために、大きな弾性表面波エ
ネルギーが必艶になる。一方、エラスティックコンボル
バおよび層状構造コンボルバは分離媒質コンボルバとは
異なり、組立てが容易なために生産性が上るという特長
を持っている。さらＫ　（ｃ）の層状構造コンボルバは
、半導体の窒乏層容量の非線形性を利用しているので、
コンポルージョン効率が大きいうえ、モノリシック構造
のために、構成が容易であるとい５％長を持っている。

層状構造の断面図を第１０図、上面図を第１１図に示す
。ここで、１はシリコン等の半導体層、２は酸化亜鉛、
窒化アルミニウム等の圧電体膜、３は弾性表面波用人カ
ドランスデューサ、４は出力ゲートであり、トランスデ
ユーサ３およびゲート４はアルミニウム等の金属層で形
成される・弾性表面波コンボルバを例えば５ｐｒｅａＩ
ＩＳｐｅｃ　ｔｒｕｍＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　（
以下本明細書においてはＳＳＣと略記する）等の信号処
理機能素子として応用することは広（知られている。Ｓ
ＳＣにおいては転送すべきデータ変調にはＤＰＳＫがよ
く使われている。

このよ５なりＰＳＫ変鯛された信号を弾性表面波コンボ
ルバで整合Ｆａするために、第毘図に示す構造のコンボ
ルバが提案されている。第ν図に示す構造はＤＰＳＫコ
ンボルバと呼ばれ、その詳細な動作はディー・プロット
コルプ（Ｄ−Ｂｒｏｄ−ｔｋｏｒｂ　）およびジエイ・
イー　＊　フイナ（Ｊ、ｇ。

Ｌａｙｎｏｒ　）著１９７８年発行の雑誌ウルトラソニ
ックス・シンポジウム会プロシーデインダス（Ｕｌｔ−
ｒａｓｏｎｉｃｓ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓ　）第５６１頁から第５６６頁までに掲載さ
れた論文に示されている。８１２図において、５，６は
出力ゲートであり、中央で分離されている。７は両ゲー
ト５．６からの信号の和および差をとるためのハイブリ
ッドである。８，９はハイブリッド出力であり、８が和
（Σ　　）、９が差（Δ。ｕｔ）を出力する。

ｕｔまた第臣図に示す１ｓ成では、例えば左端の入カドラン
スデユーｔ３から右方向に伝播する弾性表面波は右端の
入力トランスデューサに達し、このトランスデユーサに
より【反射し、左方向に伝播する弾性表面波となる。こ
の反射して左方向に伝播する弾性弐面吸と元の左端の入
力トランスデュ−サから右方向に伝播する弾性表面波か
らフンポル−ジョン出力が得られる。この出力はいわゆ
るセル７コンボルーシヨンと言われる不快波を発生させ
る。以上の説明は左右の入力トランスデューサは正規形
トランスデユーサと仮定する場合に生じる現象であり、
この問題は一方同性、トランスデユーサにすれば解決で
きる。しかし、一般に、一方向性トランスデユーサは設
計および作表が困難である上に、ＳＳＣは一般に広帯域
信号を取り扱うために広帯域一方向性トランスデユーサ
が安水され、設計、作表がさらに困難になる。

上記不安波を低下させる弾性表面波装置が特公昭５７−
４７５６９号ＫＩＭ示されているか、その装置をＤＰＳ
Ｋコンボルバとして形成するという思想は示されていな
い。

Ｄ　発明が解決しようとする間組点第ル図に示す構成によるＤＰＳＫコンボルバを、用いた
ＳＳＣ受信機は、ハイブリッドｉを使用しているので、
非常に高価になるという欠点がある。

したがって、本発明の目的は、安価で、しかもセルフコ
ンポルージョンが抑制された弾性表面波ＤＰＳＫコンボ
ルバを提供することである。

Ｅ　問題点を解決するための手段上記目的を達成するために、本発明による弾性表面波装
置は、上記各トラックに対応して中央で分割して構成さ
れた出力ゲートと、上記人力トランスデユーサに上記複
数のトランクの中の少くとも一つで逆相の表面波を発生
させる手段と、上記出力ゲートを組み合わせることによ
って和信号および差信号を得る手段とを含むことを安旨
とする。

上記複数のトラックの中の少くとも一つで逆相の表面波
を発生させる手段は階段状電極であることも、マルチス
トリップカップラであることも、伝播路の一部の上に形
成された金Ｍｍとそれに電圧を印加する制御電圧源から
成ることもできる。本発明はエラステンクコンポルバに
も層状構造コンボルバにも適用される。

Ｆ　作用一−’）のトラックにある２分割された出力ゲートを直
ｉ接続すれば和信号が得られ、一つのトラックにある一
つの出力ゲートとそのトラックとは逆相にある他の一つ
のトラックにあり、かつ上記一つの出力ゲートとは同じ
列に属しない方の出力ゲートを接続すれば差信号が得ら
れる。

Ｇ　実施的第１図は本発明による４トラツクＤＰＳＫコンボルバの
上面図および電気的結線図で、１０は入力トランスデュ
ーサ、１１は１８００階段状入力トランスデューサ、１
１−ａは出力ゲート稔、　１３．１４．１５のトラック
に対応する電極部、１１−ｂは出力ゲート１６、１７．
１８．１９のトラックに対応する電極部、ν。

１３、１４．１５．１６．１７．１８．１９は出力ゲー
ト、認−ａｓ　１３−ａｓ　１４−ａ、　１５−ａｓ　
１６−ａ、　１７−ａｔ１８−　ａ　、　１９−　ａは
出力グー）１２．１３．１４．１５．１６゜１７、１８
．１９に対応する出力端子、Ｓ工＊　　Ｓ２＊　　５３
ｓＳ４は４個のトラックに対応する入力トランスデュー
サ１０による弾性表面波を衣わす。

第１図に示すように左右に配置された入力トランスデュ
ーサ１０．１１の交叉幅にまたがって入力トランスデュ
ーサｌＯと１１の間に４個のトラックから成る出力ゲー
ト１２〜１９が配列される。すなわち、出力ゲート１２
．Ｌ３は一つのトラックを形成し、同様に１４．１５は
他の一つのトラック、１６．１７はさらに他の一つのト
ラック、１８．１９はさらに他の一つのトラックを形成
している。

ＤＰＳＫ復調のために各トラックはνＵえば出ヵゲート
稔とｌのように中央で分離されている。右端の大カドラ
ンスデューサ１１は、第１図に示すように、上の２個の
トラックと下の２個のトラック間で位相差が１８０°と
なるように、階段状に形成されている。すなわち入カド
ランスデユー？１１の電極部１１−ａと１１−ｂは互に
λ。１２ずれた位置にある。ここでλ。は弾性表ｔｈｉ
波の波長である。入力トランスデューサ、出力ゲートは
アルミニウム等の金属から成っている。

このような４トラツクから成るＤＰＳＫコ／ボルバにお
いて各出力ゲートからの信号は出力端子ルーａ〜１９−
ａから得られる。

ここで左端の入力トランスデューサ１０によって発生し
、４個のトラックに対応して右方向に伝播する弾性表面
波ｓ、、　　ｓ２．　　ｓ３．　　ｓ４はそれぞれのト
ラックを伝播して、右端のトランスデユーサ１１に同位
相で到達する。

このトランスデユーサ１１は電極１１−　ａ　、　１１
−　ｂから成っており、１１−　ａ　、　１１−　ｂは
１８♂の位相差に対応する配置になっているため罠、同
位相で入射した弾性表面波はこのトランスデユーサには
何ら影響を与えない。逆に右端の入力トランスデューサ
１１によって発生し、左方向に伝播する弾性表面波は、
同様にして左端のトランスデユーサＩＯＫ達する。この
弾性表面波は上下２個ずつのトラックで互に逆位相であ
るために、トランスデユーサ１０に達する弾性表面波は
このトランスデユーサに何ら影響を与えない。このよう
に人カドランスデューサ１０．ＩＩＫよる電気的再放射
は存在しない。

したがって、この構造の４トラツクＤＰＳＫコンボルバ
はセルフコンポルージョンを抑制することが可能である
。

上述のように電気的再放射による反射波は抑制できたが
トランスデユーサ１０．１１の金属の種類および膜厚に
よっては機械的反射が生じる場合がある。この機械的反
射を抑制する問題は、入カドランスデユーｔ１０，１１
を表面波の仮長をλとする場合、電極指幅および櫛間隔
がλ／２となるダブル電極にすることにより解決される
。

以上のように、この構造のコンボルバは、セルフコンポ
ルージョンが抑制されるから、高性能なコンボルバであ
る。さらにこの４トラツクのＤＰＳＫコンボルバの特長
として次のことを挙げることができる。

第１図において、上からノ一番にトラック１．２゜３．
４と名付ける。このとき、トラック１．２からのコンポ
ルージョン出力とトラック３，４からのコンポルージョ
ン出方とは逆位相である。またトラックｌと２は同位相
であり、トラック３と４も同位相である。なぜならば、
右端の人力トランスデユーサにおいて、電極部１１−ａ
と１１−ｂは１８０°位相が異なる。したがって、電極
部１１−ａに対応するトラック１．２と電極部１１−ｂ
に対応するトラック３，４とは導位相になり【いるから
である。またトラックｌと２とは同位相であり、トラッ
ク３と４とは同位相であることも第１図から理解される
。このように４）ラックから成っているＤＰＳＫコンボ
ルバの８個の出力ゲート１２〜１９からのコンポルージ
ョン出力はそれぞれ１２−ａ〜１９−ａの端子に出力さ
れる。

以上述べた事について各ゲート出力の位相関係を第１表
に示す。ただし、第１表における位相はトラック１，２
において同相の弾性表面波が入力して、得られるコンポ
ルージョン信号の位相を基準にしている。

第１表かられかるように、コンポルージョン出力端子臆
−ａと１３−ａを連結すれば、和出力Ａが得られる。ま
た同様に出方端子１８−ａと１９−ａを連結しても和出
力Ｂが得られるが、同じ和出力でもＡとＢとは位相が１
８０６異なる。出力端子１４−ａと１７−　ａを連結す
れば、差出力Ｃが得られ、また同様に出力端子１５−ａ
と１６−ａを連結しても差出力Ｃが得られる。この接続
関係を第２図に示す。

ここでΣは和を表わし、Δは差を表わす。

以上の説明かられかるようにＤＰＳＫ復−において和出
力、差出力のどちらでも同時に、従来のようにハイブリ
ッドを使用しなくても得られる。

したがつ【高価なハイブリッドが革装なために、ＳＳＣ
受信機の原価および占有空間が大幅に低減される。

ここで示した４トラツクＤＰＳＫコンボルバがエラステ
ィックコンボルバにも層状構造コンボルバにも応用でき
ることは明らかである。すなわちエラスティックコンボ
ルバについては第３図に示すよ５に、ニオブ酸リチウム
等から成る圧電体基板ｍ上に第１図に示す入力トランス
デューサ１０゜１１および出力ゲート１２〜１９を形成
すればよい。

層状構造コンボルバについては、第４図に示すように、
シリコン等から成る半導体基板ρ上に酸化亜鉛、窒化ア
ルミニウム等の圧電体膜るを形成し、その上に入力トラ
ンスデューサ１０．１１および出力ゲート１２〜１９を
第１図に示したように構成すればよい。

第１図においては右端の入力トランスデューサ１１によ
って上下二つのトラックに逆位相の弾性表面波を右方か
ら入力させた。しかし逆に左方向から入力させても同等
であることは明らかである。

また第１図においては右端の入力トランスデューサ１１
によって逆位相の弾性表面波を各ゲートに入力したが、
この逆位相を発生させる手段は第１図のように階段状の
トランスデユーサに限ることはなく、目的のトランクに
逆位相の弾性表面波が入力しさえすれば上述の効果が得
られることは明らかである。階段状のトランスデユーサ
による他の方法は第５図に示すように、トラック２に対
応する電極部１１’−ｂを１１−ａに対して１８０°の
位相差をもたせることである。この場合の位相関係を第
２表に示す。

第　　２　　表第２表かられかるように、コンポレーション出力端子１
２−ａと１３−ａを連結すれば、和出力Ａが得られ、ま
た出力端子１８−ａと１９−ａを連結しても、同じよう
に和出力Ａが得られる。また同様に　　゛して、出力端
子１４−＠と１７−ａを連結すれば、差出力Ｃが、出力
端子１５−ａと１６−ａでもやはり差出力Ｃが得られる
。この接続関係を第６図に示す。

ここで２個の和出力および差出力はそれぞれ同位相のた
めに、それらを連結することにより、２倍の和および差
出力（２Σ　　２ΔＣ）を得ることＡ！ができる。

以上は４トラツクについて説明したが、第１図およびｉ
５図から明らかなように、４トラツク以上にトラックを
分割しても、各トラックに入力する弾性表面波の位相差
を与えることにより、上述と同等な効果を得ることがで
きる。

第１−に示す装置においては、一方の入力トランスデュ
ーサのみが階段状に形成されているけれども、これに限
ることはなく、第７図に示すように、両方の入カドラン
スデユー丈１０．１１を階段状に形成することもできる
。第７図において入力トランスデューサ１０′および１
１はそれぞれトラック１．２およびトラック３．４に対
して１位相差を持っている。このように左右端の両人カ
ドランスデューサの両者を階段状にしても同等な効果が
発揮でざる。

さらに、第８図に示すように、入力トランスデ二一、す
δ、２６と出力ゲートの間にマルチストリップカップラ
が、２８を設けることによっても同じ効果を得ることが
できる。入力トランスデューサ５゜届の交叉幅はトラッ
ク１，２に対応する部分にまたがっている。マルチスト
リップカップラ谷、２８は入力トランスデューサ５，２
６によって発生した弾性表面波をトラック１，２とトラ
ック３．４にエネルギーを等分配し、トラック１，２と
３，４０間に（イ）°の位相差を与える機能がある。し
１こかつて、前述と同等の効果が発揮できる。

第１１図（Ｊは本発明による他の一つの実装の態様によ
る４トランクＤＰＳＫコンボルバの平面図、同図（ｂ）
は同じ装置の断面図を示す。図示のように、半導体基板
ρ上に圧電体膜るを形成する。その上に入力トランスデ
ューサ２９．３０と出力ゲートの間の弾性表面波伝播路
の一部に金ｉ［３１，３２を形成する。この金属膜３１
．３２に直流電圧Ｖ１．■２を印加することにより金属
膜３１．澄に対向する半導体ηの表面が変化する。すな
わち制御電圧■□、Ｖ２を変化させることにより半導体
表面が蓄積状態、フラットバンド状態、空乏状態、反転
状態のように変化し、金属部３１．３２の領域で弾性表
１１ｉ＆の位相が自由に変化させることが可能である。

したがって、各トラックに入射する弾性表ｒｊｒＪ波の
位相が制御電圧により変化するので、前述と同等な効果
を得ることができる。

Ｈ発明の詳細な説明した通り、本発明によるＤＰＳＫフンボルバは、
高価なハイブリッド素子を用いることなしに、和および
差出力を同時に得ることができる構造であるから、安価
であり、小型である。さラニ、セルフコンポルージョン
が抑制されるので、高性能であるという利点が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＤＰＳＫコンボルバの上面図およ
び電気的結紛図、第２図は本発明による４トラツクＤＰ
ＳＫコンボルバの出力結線図、第３図は本発明によるエ
ラスティックコンボルバの断面図、第４図は本発明によ
る層状構造コンボルバの断面図、第５図は本発明による
他の一つの４ト９ｙ／ＤＰＳＫコンボルバの上面図、第
６図は４トラツクＤＰＳＫコンボルバの他の一つの出方
結線図、第７図は入力トランスデューサおよび出力ゲー
トの一配置図、第８図は入力トランスデューサおよび出
力ゲートの他の一つの配置図、第９図は本発明の他の一
つの実施の態様によるＤＰＳＫコンボルバを示す図、第
１０図は従来のモノリシックコンボルバの断面図、第１
１図は第１０図に示す装置の上面図、第臆図は従来のＤ
ＰＳＫコンボルバの上面図である。ｌＯ・・・入力トランスデューサ、■・・・１８０°階
段状入力トランスデューサ、Ｕ−ａ・・・出力グー）１
２〜巧のトラックに対応する電極部、１１−　ｂ・・・
出力ゲート１６〜１９のトラックに対応する電極部、セ
ル氏・−・出力ゲート、１２−　ａ−１９−ａ　・・−
出力ゲートＬ！〜１９に対応する出方端子、８０〜Ｓ４
・・・４個のトラックに対応スる入力トランスデューサ
１０による弾性表ｌｍ１ｍ！、　２１・−圧電体基板、
ρ・−・半導体基板、ス・・・圧電体膜、ｚ、　２６．
２９．３０・・・入力トランスデューサ、刀、２８・・
・マルチストリップカップラ、３１．３２・・・金属膜
。特許出願人　　クラリオフ株式会社代理人　弁理士　　水　１）武　三　部、ｊ　１．、、
。第１図本発明によるＤＰＳＫコシポルバ顧図第２図４トラツクＤＰＳＫコンボルバ七力１ｔＳｔａΔＣΔＣ第４図　　　　　　　第３図第５図木登１ｉｔ−よるセの一フの４トラックＤＰＳＫコンボ
ルバ上面図第６図第７図入力トラシスデ゛エーサおよび比カゲートの一配Ｅ図第８図入力トランスデユーサおＹび出力ゲ゛−ト０他の−７の配置図第９図（（１）上面図（ｂ）＠面図第１１図　　　　　　　　　第１０図骸のモノリシ・ゾ２コンボルバ上面口　　従来のモノリ
シ・２２コンポルｒｒ＠面図第１２図従来のＤＰＳＫコンボルバ上面口手続補正書昭和６１年　３月ン７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上にその両端の近傍に互に対向して設けられ
た入力トランスデューサから互に相対する方向に表面波
を伝播し、それらの入力トランスデューサの間に複数の
トラックから成る出力ゲートが設けられたＤＰＳＫコン
ボルバとして使用される弾性表面波装置において、（ａ）上記各トラックに対応して中央で分割して構成さ
れた出力ゲート、（ｂ）上記入力トランスデューサに上記複数のトラック
の中の少くとも１つで逆相の表面波を発生させる手段、
および（ｃ）上記出力ゲートを組み合わせることによつて和信
号および差信号を得る手段を含むことを特徴とする弾性表面波装置。
（２）上記複数のトラックの中の少くとも１つで逆相の
表面波を発生させる手段が階段状電極であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波装置。
（３）上記複数のトラックの中の少くとも１つで逆相の
表面波を発生させる手段がマルチストリップカップラで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性
表面波装置。
（４）上記複数のトラックの中の少くとも一つで逆相の
表面波を発生させる手段が伝播路の一部の上に形成され
た金属膜とそれに電圧を印加する制御電圧源から成るこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波
装置。
（５）上記基板が圧電体であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の弾性表面波装置。
（６）上記基板が半導体層と圧電体層から成る複合層で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性
表面波装置。
（７）上記入力トランスデューサがダブル電極から成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表面
波装置。