JPS6347076Y2 - - Google Patents

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JPS6347076Y2
JPS6347076Y2 JP8692381U JP8692381U JPS6347076Y2 JP S6347076 Y2 JPS6347076 Y2 JP S6347076Y2 JP 8692381 U JP8692381 U JP 8692381U JP 8692381 U JP8692381 U JP 8692381U JP S6347076 Y2 JPS6347076 Y2 JP S6347076Y2
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  • Processing Of Color Television Signals (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、超音波遅延線を使用して、簡単な構
成で性能にバラツキが少なく、しかも安価なくし
形フイルタを構成することを目的とする。
[Detailed Description of the Invention] An object of the present invention is to use an ultrasonic delay line to construct a comb-shaped filter that has a simple configuration, has little variation in performance, and is inexpensive.

超音波遅延線は、音波の速度が電気信号の速度
に比べ約10万分の1であることを利用して、電気
信号を一旦超音波に変換し、数10μsecから数
100μsecの遅延時間を得た後、再び電気信号に変
換する機能素子である。
Ultrasonic delay lines take advantage of the fact that the speed of sound waves is approximately 1/100,000 times smaller than the speed of electrical signals, and convert electrical signals into ultrasonic waves from several tens of microseconds to several tens of microseconds.
This is a functional element that converts the signal back into an electrical signal after obtaining a delay time of 100μsec.

第1図に超音波遅延線の基本的な構造の一例を
示す。1はガラス等の材質から成る遅延媒体で6
角形の形状をしており、2,2′はセラミツク圧
電素子すなわちトランスジユーサである。前記ト
ランスジユーサ2,2′には、3,3′,3″,3
で示される電極が形成されており、ガラス遅延
媒体1に接着剤またはハンダ付等の方法で固着さ
れている。また、4,4′、4″,4は前記のト
ランスジユーサ2,2′に電気信号を供給し、取
出すためのリード線で、電極3,3′、3″,3
にハンダ付等の方法で取付けられている。
FIG. 1 shows an example of the basic structure of an ultrasonic delay line. 1 is a delay medium made of a material such as glass, and 6
It has a rectangular shape, and 2 and 2' are ceramic piezoelectric elements or transducers. The transducers 2, 2' include 3, 3', 3'', 3
An electrode shown in is formed and fixed to the glass retardation medium 1 by adhesive, soldering, or the like. Further, 4, 4', 4'', 4 are lead wires for supplying and taking out electrical signals to the transducers 2, 2', and electrodes 3, 3', 3'', 3
It is attached by soldering or other methods.

ところで、前述のトランスジユーサ2,2′の
うち、どちらか一方(ここではトランスジユーサ
2)に電気信号を印加すると、トランスジユーサ
2は機械振動し、ガラス遅延媒体1中に超音波が
放射される。この超音波は、第1図の矢印に示す
経路に沿つて伝播し、もう一方のトランスジユー
サ2′に到達し、トランスジユーサ2′が機械的に
振動して電気信号を電極3″,3間の発生する。
この時、ガラス遅延媒体1中の音速をυ、経路長
をlとすれば、超音波が一方のトランスジユーサ
2からもう一方のトランスジユーサ2′へ到達す
るのに要した時間tは、t=l/υで表わされ
る。すなわち、電気信号は、tだけ遅延されたこ
とになる。
By the way, when an electric signal is applied to one of the transducers 2 and 2' (transducer 2 in this case), the transducer 2 mechanically vibrates, and ultrasonic waves are generated in the glass delay medium 1. radiated. This ultrasonic wave propagates along the path shown by the arrow in FIG. Occurs for 3 hours.
At this time, if the sound speed in the glass delay medium 1 is υ and the path length is l, the time t required for the ultrasonic wave to reach from one transducer 2 to the other transducer 2' is: It is expressed as t=l/υ. That is, the electrical signal is delayed by t.

尚、超音波がガラス遅延媒体1内を伝播する時
に生じる乱反射による不要信号成分を除去するた
め、5で示すようにガラス遅延媒体1の表面上に
樹脂等の吸収材を固着することが一般に行われて
いる。。
In addition, in order to remove unnecessary signal components due to diffuse reflection that occurs when ultrasonic waves propagate within the glass delay medium 1, it is generally done to fix an absorbing material such as resin on the surface of the glass delay medium 1, as shown in 5. It is being said. .

ところで、超音波遅延線にEA=αsinωtなる信
号を印加し、時間τ0遅延された信号をEBとして、
EAとEBの和を考えると、 |EC|=|EA+EB|=|αsinωt+βsin(ωt−τ0
)| =|√22+20・sin(ωt+
)|=|Asin(ωt+)| 但し、 =tan-1|βsinωτ0/(α+βcosωτ0)| A=√|22+20 となる。すなわち、振幅Aは Amax=α+β;ω(n)max=2nπ/τ0・ω (n=
0,1,2,…) Amin=α−β;ω(n)min=(2n+1)π/τ0・ω
(n=0,1,2,…) となる。
By the way, when a signal E A = αsinωt is applied to the ultrasonic delay line, and the signal delayed by time τ 0 is E B ,
Considering the sum of E A and E B , |E C |=|E A +E B |=|αsinωt+βsin(ωt−τ 0
)| =|√ 2 + 2 +2 0・sin(ωt+
)|=|Asin(ωt+)| However, = tan -1 |βsinωτ 0 /(α+βcosωτ 0 )| A=√| 2 + 2 + 2 0 . That is, the amplitude A is Amax=α+β;ω(n)max=2nπ/τ 0・ω (n=
0,1,2,…) Amin=α−β;ω(n)min=(2n+1)π/τ 0・ω
(n=0, 1, 2,...).

ここで、隣接する最大値間、または最小値間の
周波数間隔をH′,H″とすると、 H′=(n+1)max−(n)max=n+1/τ0
−n/τ0=1/τ0 H″=(n+1)min−(n)=2n+3/2τ0
2n+1/2τ0=1/τ0 τ0=1/H′=1/H″ となる。このように遅延時間τ0の超音波遅延線を
用いて、遅延信号とスルー信号を加算すると、
1/τ0の周期で出力信号が同位相を示すため、通
過域、減衰域が交互に繰り返して現れる特異なフ
イルタを得る。このフイルタ特性の減衰量が最大
となるのは、α=βすなわち遅延しない信号と遅
延された信号の振幅が同レベルになつた時であ
る。これをくし形フイルタといい、その特性を第
2図に示す。
Here, if the frequency interval between adjacent maximum values or minimum values is H ′, H ″, then H ′=(n+1)max−(n)max=n+1/τ 0
−n/τ 0 =1/τ 0 H ″=(n+1)min−(n)=2n+3/2τ 0
2n+1/2τ 0 = 1/τ 0 τ 0 = 1/ H ′=1/ H ″ In this way, using an ultrasonic delay line with a delay time τ 0 and adding the delayed signal and the through signal,
Since the output signals exhibit the same phase with a period of 1/τ 0 , a unique filter is obtained in which the pass band and attenuation band appear alternately. The amount of attenuation of this filter characteristic becomes maximum when α=β, that is, when the amplitudes of the undelayed signal and the delayed signal become the same level. This is called a comb filter, and its characteristics are shown in Figure 2.

このようなくし形フイルタ特性を得るための実
用的なくし形フイルタ回路は第3図に示すような
ものである。ここで、6は超音波遅延線、7〜7
′′′′はマツチング用の抵抗、8,8′はマンチング
用のコイル、9はミキシング用の可変抵抗であ
る。a,bはくし形フイルタ回路の入力及び出力
端である。ところで、超音波遅延線の等価回路は
第4図に示すようなものである。10,10′,
11,11′はトランスジユーサの端子間容量で
及び内部機械インピーダンスであつて、前述した
ように7,7′,8,8′はマツチング用の抵抗及
びコイルである。
A practical comb filter circuit for obtaining such comb filter characteristics is shown in FIG. Here, 6 is an ultrasonic delay line, 7-7
``'''' is a matching resistor, 8 and 8' are munching coils, and 9 is a mixing variable resistor. a and b are the input and output terminals of the comb filter circuit. By the way, the equivalent circuit of the ultrasonic delay line is as shown in FIG. 10,10',
11 and 11' are capacitances between the terminals of the transducer and internal mechanical impedance, and as described above, 7, 7', 8, and 8' are matching resistors and coils.

容量10,10′とコイル8,8′は共振回路を
構成し、容量10,10′によるインピーダンス
の低下を防止し、挿入損失を小さくしている。ま
た、抵抗7,7′は共に超音波遅延線6をドライ
ブするための抵抗及び負荷抵抗の役割を果すと同
時に前述の共振回路のQを下げて通過帯域幅を広
げる役割を持つ。しかも抵抗7とコイル8,8′、
容量10,10′は移相回路を構成しており、こ
のうちのどれかを可変することにより、回路の位
相すなわち遅延時間を変え得るものである。
The capacitors 10, 10' and the coils 8, 8' constitute a resonant circuit, which prevents the impedance from decreasing due to the capacitors 10, 10' and reduces insertion loss. Further, the resistors 7 and 7' both serve as a resistor and a load resistor for driving the ultrasonic delay line 6, and at the same time serve to lower the Q of the aforementioned resonant circuit and widen the passband width. Moreover, resistor 7 and coils 8, 8',
The capacitors 10 and 10' constitute a phase shift circuit, and by varying any one of them, the phase of the circuit, that is, the delay time can be changed.

以上述べてきたように、超音波遅延線の性能
は、抵抗7,7′、コイル8,8′のマツチングイ
ンピーダンスに全て負つているのである。
As described above, the performance of the ultrasonic delay line depends entirely on the matching impedance of the resistors 7 and 7' and the coils 8 and 8'.

第4図の回路において、破線で示すようにミキ
シング用の可変抵抗9を接続して、第2図に示し
たくし形フイルタ特性を得、更には減衰量を最大
とするため、超音波遅延線の挿入損失に見合う抵
抗値に可変抵抗9を調整しようとしたとすると、
超音波遅延線から見たインピーダンスが大きく変
化してしまい所定の性能が得られなくなつてしま
うのである。そこで、第3図に示したように出力
側の負荷抵抗7′〜7′′′′をブリツジに組み、ミキ
シング用可変抵抗9を可変しても性能が変化しな
いようなくし形フイルタ回路が考案されたのであ
る。
In the circuit of Fig. 4, a variable resistor 9 for mixing is connected as shown by the broken line to obtain the comb filter characteristics shown in Fig. 2, and in order to maximize the attenuation amount, the ultrasonic delay line If you try to adjust the variable resistor 9 to a resistance value that matches the insertion loss,
The impedance seen from the ultrasonic delay line changes significantly, making it impossible to obtain the desired performance. Therefore, as shown in Fig. 3, a comb-type filter circuit was devised in which the load resistors 7' to 7'''' on the output side are assembled into a bridge so that the performance does not change even if the variable mixing resistor 9 is varied. It was.

ところが、前記回路は複雑であり、しかも調整
工数が必要なことから、第5図に示すようなくし
形フイルタが考案された。これは多角形ガラス遅
延媒体1の1辺に1枚のトランスジユーサ12を
貼り付け、分割された表面電極13〜13″を形
成したものであつて、表面電極の一方に電気信号
を印加するとトランスジユーサ12が振動し、も
う一方の電極に電気信号(遅延されていない信
号)が発生して、伝播してきた遅延信号とミツク
スされる。そして、外部インピーダンス14によ
り、これを通してミツクスされる遅延されていな
い信号と遅延信号の電圧レベルを調整した後、ケ
ーシングするもので、ミキシングインピーダンス
内蔵型くし形フイルタである。第6図に示すのも
第5図と同様な考え方のくし形フイルタであつ
て、異なる点は第5図の外部インピーダンス14
を、トランスジユーサ12上に形成したコンデン
サ14′に置き換えただけのものであつて、こち
らの方は電極をトリミングすることにより容量を
可変にしている。
However, since the circuit is complicated and requires many man-hours for adjustment, a comb-shaped filter as shown in FIG. 5 was devised. This has one transducer 12 attached to one side of a polygonal glass delay medium 1 to form divided surface electrodes 13 to 13'', and when an electrical signal is applied to one of the surface electrodes, Transducer 12 vibrates, producing an electrical signal (undelayed signal) at the other electrode that is mixed with the propagating delayed signal. This is a comb filter with a built-in mixing impedance.The comb filter has a built-in mixing impedance.The comb filter shown in Fig. 6 has the same concept as Fig. 5. The difference is the external impedance 14 in Figure 5.
is simply replaced with a capacitor 14' formed on the transducer 12, and the capacitance is made variable by trimming the electrodes.

ところが第5図及び第6図に示したくし形フイ
ルタは簡単な構成でくし形特性がすぐ得られると
いう長所はあるが、ガラス遅延媒体1の形状が限
定されるため小形化が難しく、しかも、製造上発
生する遅延時間の誤差を補正することができない
ので、十分な性能を得ることが下可能であつた。
However, although the comb-shaped filter shown in FIGS. 5 and 6 has the advantage of having a simple structure and the ability to quickly obtain comb-shaped characteristics, it is difficult to miniaturize it because the shape of the glass retardation medium 1 is limited, and moreover, it is difficult to manufacture. Since it is not possible to correct the error in the delay time that occurs above, it has been impossible to obtain sufficient performance.

本考案は以上のような従来の欠点を除去するも
のである。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art.

以下、本考案の実施例を図面第7図、第8図に
より説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 7 and 8.

第7図は、本考案の構成を回路的に示したもの
であり、第3図に示したくし形フイルタ回路から
マツチングインピーダンス8,8′,7″〜7
′′′′を取り除いたものである。すなわち、本考案
のくし形フイルタは次のように構成されている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the present invention, in which matching impedances 8, 8', 7'' to 7'' are obtained from the comb filter circuit shown in FIG.
``'''' is removed. That is, the comb filter of the present invention is constructed as follows.

15はガラス遅延媒体、16,16′はこのガ
ラス遅延媒体15に固着されたトランスジユー
サ、17,17′,17″,17はトランスジユ
ーサ16,16′の電極、18は超音波遅延線、
19,20は超音波遅延線18に形成されるマツ
チングインピーダンス、21〜23はリード線、
24は信号源、19′はマツチング抵抗、25は
ケースである。
15 is a glass delay medium, 16, 16' are transducers fixed to this glass delay medium 15, 17, 17', 17'', 17 are electrodes of the transducers 16, 16', and 18 is an ultrasonic delay line. ,
19 and 20 are matching impedances formed in the ultrasonic delay line 18; 21 to 23 are lead wires;
24 is a signal source, 19' is a matching resistor, and 25 is a case.

このように本考案のくし形フイルタは超音波遅
延線18を広帯域化することで可能となるのであ
る。前記超音波遅延線18とマツチングインピー
ダンス19,20をケース25に収納し、リード
線21,22,23をこのケース25から引出し
てある。
In this way, the comb filter of the present invention is made possible by widening the band of the ultrasonic delay line 18. The ultrasonic delay line 18 and matching impedances 19, 20 are housed in a case 25, and lead wires 21, 22, 23 are drawn out from the case 25.

第8図に本考案の具体的な構造例を示す。ケー
ス及び端子は省略している。本考案は、長方形断
面の1つの角を45度に切り欠いた5角形のガラス
遅延媒体15の上記切り欠いた斜面に2枚のトラ
ンスジユーサ16,16′が貼付けられた構造で、
各トランスジユーサ16,16′の前記電極ガラ
ス遅延媒体15側の面に形成された電極17′,
17″の中間部に電極26を形成し、前記26と
前記電極17′,17″にかけて、カーボン等の抵
抗体材料27,28を印刷焼付け等の方法で形成
してある。又、前記電極26には、リード線21
がハンダ付等の方法で取付けられている。又、前
記トランスジユーサ16,16′のもう一方の面
には、電極17,17が形成されており、リー
ド線22によつて接続されて同電位となつてい
る。又、前記電極17″からもリード線23が引
出されている。
FIG. 8 shows a specific structural example of the present invention. The case and terminals are omitted. The present invention has a structure in which two transducers 16 and 16' are attached to the slope of the pentagonal glass delay medium 15, which has a rectangular cross section with one corner cut out at 45 degrees.
An electrode 17' formed on the surface of the electrode glass delay medium 15 side of each transducer 16, 16';
An electrode 26 is formed in the middle of the electrode 17'', and a resistor material 27, 28 such as carbon is formed by a method such as printing or baking between the electrode 26 and the electrodes 17', 17''. Further, the electrode 26 has a lead wire 21
is attached using a method such as soldering. Further, electrodes 17, 17 are formed on the other surfaces of the transducers 16, 16', and are connected by a lead wire 22 to have the same potential. A lead wire 23 is also drawn out from the electrode 17''.

以上のような構成の本考案のくし形フイルタ
は、単に信号源とマツチング抵抗を接続するだけ
で、簡単にくし形特性が得られるという特徴を有
し、しかもマツチングインピーダンスとしての抵
抗を含んで予めくし形フイルタ特性を調整してし
まうので、実際の機器に取付けた時に、マツチン
グ抵抗のバラツキにより、くし形フイルタ特性が
劣化しないなどの大きな特徴を有している。
The comb filter of the present invention having the above configuration has the feature that comb characteristics can be easily obtained by simply connecting a signal source and a matching resistor, and moreover, it does not include a resistor as a matching impedance. Since the comb-shaped filter characteristics are adjusted in advance, it has a great feature such as that the comb-shaped filter characteristics will not deteriorate due to variations in matching resistance when installed in actual equipment.

しかも、ガラス遅延媒体の上に直接、前記マツ
チングインピーダンスに相当する抵抗を形成する
ため、全くスペースをとらずにくし形フイルタが
構成できるのである。しかも、前記抵抗体をトリ
ミングすることにより、スルー信号のレベル及び
遅延信号の遅延量を最適に調整可能なため、非常
に性能の良いくし形フイルタが得られるのであ
る。
Furthermore, since a resistor corresponding to the matching impedance is formed directly on the glass delay medium, a comb filter can be constructed without taking up any space. Moreover, by trimming the resistor, the level of the through signal and the amount of delay of the delayed signal can be adjusted optimally, so a comb filter with very good performance can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は一般的な超音波遅延線を示す構成図、
第2図はくし形フイルタ特性を説明する図、第3
図は従来の4端子超音波遅延線を使用したくし形
フイルタ回路の回路構成図、第4図は同くし形フ
イルタ回路の等価回路図、第5図及び第6図はそ
れぞれ他の従来例におけるくし形フイルタの構成
図、第7図は本考案の基本構成を示すくし形フイ
ルタの回路構成図、第8図はそれぞれ本考案に係
るくし形フイルタの構成図である。 15……遅延媒体、16,16′……トランス
ジユーサ、17,17′,17″,17′′′′……電
極、18……超音波遅延線、19,20……マツ
チングインピーダンス、19′……マツチング抵
抗、21〜23……リード線、24……信号源、
25……ケース、26……電極、27,28……
抵抗。
Figure 1 is a configuration diagram showing a general ultrasonic delay line.
Figure 2 is a diagram explaining the comb filter characteristics, Figure 3
The figure is a circuit configuration diagram of a conventional comb filter circuit using a four-terminal ultrasonic delay line, Figure 4 is an equivalent circuit diagram of the comb filter circuit, and Figures 5 and 6 are each of other conventional examples. FIG. 7 is a circuit diagram of a comb filter showing the basic configuration of the present invention, and FIG. 8 is a diagram of a comb filter according to the present invention. 15... Delay medium, 16, 16'... Transducer, 17, 17', 17'', 17'''''... Electrode, 18... Ultrasonic delay line, 19, 20... Matching impedance, 19'...Matching resistor, 21-23...Lead wire, 24...Signal source,
25... Case, 26... Electrode, 27, 28...
resistance.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 長方形断面の1つの角を45度に切り欠いた5角
形のガラス遅延媒体の前記切り欠いた辺に相当す
る斜辺の上に、3分割された電極を形成し、前記
3分割された電極のうち、2つの電極の中間に位
置する第1の電極から第2、第3の電極へ向つ
て、カーボン等の抵抗体材料を形成し、かつ第
2、第3の各々の電極上に圧電磁器等から成る2
枚のトランスジユーサを貼付け、第1、第2のト
ランスジユーサ表面の前記第2、第3の電極と対
向する各々第4、第5の電極どうしをリード線を
使用して電気的に結合して0電位とし、かつ前記
第1の電極に取付けたリード線から電気信号入力
を印加、前記第2又は第3の電極に取付けたリー
ド線から出力電気信号を取り出すように構成した
くし形フイルタ。
A three-divided electrode is formed on the oblique side corresponding to the cut-out side of a pentagonal glass retardation medium in which one corner of a rectangular cross section is cut out at 45 degrees, and one of the three divided electrodes is , a resistor material such as carbon is formed from the first electrode located between the two electrodes toward the second and third electrodes, and a piezoelectric ceramic or the like is formed on each of the second and third electrodes. consisting of 2
A plurality of transducers are attached, and the fourth and fifth electrodes facing the second and third electrodes on the surfaces of the first and second transducers are electrically connected to each other using lead wires. A comb-shaped filter configured to set the voltage to zero potential, apply an electrical signal input from a lead wire attached to the first electrode, and extract an output electrical signal from the lead wire attached to the second or third electrode. .
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