JPS621310A - 弾性表面波装置 - 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】 Ａ　産業上の利用分野 本発明は、基板上にその雨漏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く表
面波を伝播し、それらの入力トランスデューサの間に二
つのトラックから成る出力ゲートが設げられたＤｉｆｆ
ｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｐｈａｓｅ　ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎ
ｇ　（以下本明細書においてはＤＰＳＫと略称する）コ
ンボルバに関する。

Ｂ　発明の砥飲 ２個のトラックから成るＤＰＳＫコンボルバにおいて、
一方から入力される弾性表面波が二つのトラックで互に
逆相であり、各トラックに対応するゲートがＤＰＳＫ復
調のために中央で二つに分割され、合計４個の出力端子
を有する弾性表面波コンボルバが開示される。二つのト
ラックにおいて逆相の弾性表面波を発生させる手段は１
８０’位相差を与える階段状の！他構造を持つトランス
デユーサである。上記トランスデユーサは有利にはダブ
ル電極で、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、千尋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牛牛体体圧電
体を僅かな空隙を介して結合する分離媒質コンボルバ、
＜ｂ）圧電体基板自体の非線形性を利用するエラスティ
ックコンボｙ　ハ、　（ＣＪ牛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。

＜ａＪ）分＊　ｍ　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１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ｌ！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％
長を持っている。さらにＣｃ）の１状構造コンボルバは
、半導体の空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う特長を持っている。

層状構造の断面図を第４図、上面図を第５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は弾性表面液入力トラン
スデューサ、４は出方ゲートであり、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膜で形成され
る。

弾性表面波コンボルバを列えば５ｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃ
ｔｒ−ｕｍ　Ｃｏｒｒｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　（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く知られている。ＳＳＣに
おいて転送すべきデータ変ｗ４にはＤＰＳＫがよく使わ
れている。

このよ５なりＰＳＫｆｆｉ！Ｅｌｆされた信号を弾性表
面波コンボルバで整合Ｐｌｉｌするために、第６図に示
す構造のコンボルバが提案されている。第６図に示ス構
造はＤＰＳＫコンボルバと呼ばれ、その詳細な動作はデ
ィー・プロットコルブ（Ｄ、　Ｊ３ｒｏｄ−ｔｋｏｒｂ
　）およびジエイ・イー・レイナ（Ｊ、Ｅ。

Ｌａｙｎｏｒ　）著１９７８年発行の雑誌ウルトラソニ
ックス・シンポジウム・プロシーデインダス（ＵＨ−ｒ
ａｓｏｎｉｃｓ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ　）　ｊ１５６１頁から第５６６頁までに掲載
された論文に示されている。第６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（Δｏｕｔ）を出力する。

ｕｔ また第６図に示す構成では、例えば左端の入力トランス
デューサ３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運し、このトランスデユーサによ
って反射し、左方向に伝播する弾性表面波となる。この
反射して左方向く伝播する弾性表面波と元の左端の入力
トランスデューサから右方向に伝播する弾性表面波から
コンポルーショ／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訣彼を発生させる
。以上の説明は左右の大カド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
の問題は一方向性、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
および作製が困難である上に、ＳＳＣは一般に広帯域信
号な取り扱うために広帯域一方向性トランスデユーサが
要求され、設計、作製がさらに困難になる。

上記不快波を低下させる弾性表面波装直が特公昭５７−
４７５６９号に開示されているが、その装置をＤＰＳＫ
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問題点 第６図に示す構成によるＤＰＳＫコンボルバを用いｙ＝
　Ｓ　Ｓ　Ｃ受信機は、ハイブリッド７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　間趙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
直は、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、上記各トラックに対ｚして二つの部
分から成り、それらの部分が互に逆相の表面波を発生す
る入力トランスデューサな含むことを焚旨とする。本発
明の有利な実施の態様においては上記入力トランスデュ
ーサは階段状電極構造を有し、場合によってはダブル電
極として形成される。上記基板は圧電体であることも、
半導体層と圧電体層から成る複合層であることもできる
。

Ｆ　作用 一つのトラックにある２分割された出力ゲートを直接接
続すれば和信号が得られ、一方のトラックにある一つの
出力ゲートと他方のトラックにある、それと対向しない
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ＤＰＳＫコンボルバの上面図およ
び電気的結線図で、図中１０は入力トランスデューサ、
１１は１８０’ｗＩ段状入方トランスデユーサ、ν、　
１３．１４．１５は出力ゲート、１６．１７．１８゜１
９は出力端子を示す。

第１図に示すように、左右に配置された入力トランスデ
ユーサ１０．１１の交叉幅にまたがって、それらの入力
トランスデューサの間に二つのトラックから成る出力ゲ
ー）１２．１３．１４．１５が配列されている。すなわ
ち出力ゲート１２と１３は一つのトラックを形成し、出
力ゲート１４と１５は他の一つのトラックを形成してい
る。右端の入力トランスデューサ１１は図示のように二
つのトラック間で位相差カリｓｏ’となるように階段状
に形成されている。す　“なわち入力トランスデユーサ
■の電極部１１−　ａと１１−ｂは互にλｏ１２ずれた
位置にある。ここでλ。は弾性表面波の波長である。入
力トランスデューサ１０．１１、出力ゲート臆、　１３
．１４．１５はアルミニウム等の金属から成っている。

このような２トラツクのＤＰＳＫコンボルバにおいて、
各出力ゲートからの信号は出力端子１６゜１７、１８．
１９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、右方向に伝播する弾性表面ｔｌＬ
ＳＩ、Ｓ２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に同位相で達する。このトランスデユ
ーサ１１は、１８０’の位相差に対応する配置にある電
極１１−ａと１１−ｂから成っているから、同位相で入
射した弾性表面長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１０に達する。この弾性表面波は二つのト
ラックにおいて互に逆位相であるために、トランスデユ
ーサ１０に達した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。

このように入力トランスデューサ１０．１１による電気
的再放射は存在しない。したがって、この構造の２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
的反射を抑制するためには入力トランスデユーサ１０．
１１を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
ジョンが抑制できるために高性能なコンボルバである。

さらにこの２トラツクＤＰＳＫコンボルバの特長として
次のことが挙げられる。

第１図において、一つのトラック、飼えばゲート１２．
１３から成るトラックにおけるコンポルージョン出力と
、他のトラック、すなわちゲート１４゜１５から成るト
ラックにおけるコンポルージョン出力は右端の入力トラ
ンスデューサ１１において二つのトラックで逆位相の弾
性表面長であることにより、互に逆位相になる。すなわ
ち出力端子１６．１７とは同位相であり、また１８．１
９とは同位相であるが、出力端子１６．１７と出力端子
１８．１９とは逆位相のコンポルージョン出力となって
いる。

このようにＤＰＳＫ復調を行なう場合において、和出力
が目的ならば出力端子１６．１７を接続するかまたは出
力端子１８．１９を接続することにより和出力が得られ
る。また差出力が目的ならば、出力端子１６と四を接続
するか、１７と１８と′ｌｔ接続することにより差出力
が得られる。

以上の説明かられかるようにＤＰＳＫ復調において和出
力、差出力のどちらでも、従来のようにハイブリッドを
使用しな（ても得られる。したがって、高価な）・イブ
リッドが不快なために、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２トラツクＤＰＳＫコンボルノ（はエラス
ティックコンボルバ、および層状構造コンボルバのいず
れの種類にも応用でさ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を得るためには、第２図に
示すようにニオブ酸リチウム等から成る圧電体基板加重
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１６゜１７、１８．１９を形成すればよい。

層状構造コンボルバを得るためＫは、第３図に示すよう
にシリコン等から成る半導体基板４上に酸化亜鉛、窒化
アルミニウム等の圧電体膜ρ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）１６．１７
．１８．１９を第１図に示す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
波を各ゲートに人力したが、この逆位相を発生させる手
段は、第１図に示すように階段状のトランスデユーサに
限ることはなく、各トラッ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。

Ｈ発明の詳細 な説明した通り、本発明によるＤＰＳＫは、ハイブリッ
ド素子を用いないので、従来の装置に較へ安価で小型で
ある。また、セルフコンボ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０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＤＰＳＫコンポルノくの上面図お
よび電気的結線図、第２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３図は本発明による層状構造
コンボルバの断面図、第４図は従来のモノリシックコン
ボルバの断面図、第５図は第４図に示す装置の上（８）
図、第６図は従来のＤＰＳＫコンボルバの上面図である
。 ｌＯ・・・入力トランスデューサ、１１・・・１８０”
階段状入力トランスデューサ、１２．１３．１４．１５
・・・出力ゲート、１６．１７．１８．１９・・−出力
端子、肋・・・圧電体基板、と・・・半導体基板、ρ・
・・圧電体膜。 第１図 本発明によるＤＰＳＫコンボルバ構双図１０；入カドラ
ンスジ１−サ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （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二つの
   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、および （ｂ）上記各トラックに対応して二つの部分から成り、
   それらの部分が互に逆相の表面波を発生する入力トラン
   スデューサ を含むことを特徴とする弾性表面波装直。
2. （２）上記二つの部分から成る入力トランスデューサが
   階段状電極構造を有す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. （３）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２項記載の弾性表面
   波装置。
4. （４）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。
5. （５）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。