JP3255658B2 - Surface acoustic wave convolver - Google Patents
Surface acoustic wave convolverInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波の伝搬方向
に電極幅および周期の異なるすだれ状電極を設けた弾性
表面波変換器を組合せた弾性表面波コンボルバに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave convolver in which surface acoustic wave transducers having interdigital electrodes having different electrode widths and periods in the direction of surface acoustic wave propagation are combined.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、圧電性基板(圧電性薄膜基板を含
む)または電歪性基板上に設けられた正負の電極からな
るすだれ状電極(インタディジタルトランスジューサ)
を有する弾性表面波変換器は、一般には等周期構造の電
極配置となっていた。図5(a)は、従来の弾性表面波
変換器を用いた弾性表面波コンボルバを示す平面図、図
5(b)はそのX−Y断面図を示す。51は電気信号を
弾性表面波に変換する第1の弾性表面波変換器、52は
同様の電気信号を弾性表面波に変換する第2の弾性表面
波変換器、53は弾性表面波変換器51,52で発生さ
れ進んできた弾性表面波を検出してコンボリューション
出力を電気信号として取り出す出力電極である。弾性表
面波変換器51,52のすだれ状電極はいずれも等周期
の電極配置構造を有する。すなわち、すだれ状電極の電
極幅をm、周期をpとしたときpは一定であり、また、
m/pはどこをとっても定数(多くは「0.5」)であ
った。2. Description of the Related Art Conventionally, interdigital transducers comprising positive and negative electrodes provided on a piezoelectric substrate (including a piezoelectric thin film substrate) or an electrostrictive substrate.
In general, the surface acoustic wave converter having the above-mentioned structure has an electrode arrangement having a regular period structure. FIG. 5A is a plan view showing a surface acoustic wave convolver using a conventional surface acoustic wave converter, and FIG. 5B is an XY cross-sectional view thereof. 51 is a first surface acoustic wave converter for converting an electric signal into a surface acoustic wave, 52 is a second surface acoustic wave converter for converting a similar electric signal into a surface acoustic wave, and 53 is a surface acoustic wave converter 51 , 52 are output electrodes for detecting the advanced surface acoustic waves generated and extracting the convolution output as an electric signal. Each of the interdigital transducers of the surface acoustic wave converters 51 and 52 has an electrode arrangement structure having an equal period. That is, when the electrode width of the interdigital transducer is m and the period is p, p is constant.
m / p was a constant (mostly “0.5”) everywhere.
【0003】このような等周期の電極配置構造を有する
弾性表面波変換器では、発生された弾性表面波は左右両
方向にほぼ同じ振幅で伝搬する。したがって、両方向に
同様の弾性表面波放射特性を有し、いわば両方向性の特
性を有するといえる。また、広帯域の特性を得るため
に、電極対数を少なくしており、そのため弾性表面波の
励振効率も小さいものであった。 In a surface acoustic wave converter having such a periodic electrode arrangement, the generated surface acoustic wave propagates with substantially the same amplitude in both the left and right directions. Therefore, it can be said that it has the same surface acoustic wave radiation characteristics in both directions, so to say, has bidirectional characteristics. Also, to obtain broadband characteristics
In addition, the number of electrode pairs is reduced,
The excitation efficiency was also small.
【0004】ところで、図5に示す弾性表面波コンボル
バにおいて、コンボリューション効率を向上させるため
には、弾性表面波変換器51,52により励振される弾
性表面波の励振効率を大きくし、かつ中央の出力電極5
3へ向かう弾性表面波の強度 を、外側へ向かう強度より
大きくすればよい。一方、等周期の電極配置構造を有す
る、伝搬方向に対して一方向に強く弾性表面波を放射す
る一方向性の弾性表面波変換器を得る技術として、従来
は、例えば120度移相器を用いる方法、90度移相器
を用いる方法、および等周期で正負電極の間に反射電極
を非対称に配置することにより一方向特性を得る内部反
射型一方向性変換器とする方法などがあった。 Incidentally, a surface acoustic wave convolutor shown in FIG.
To improve convolution efficiency
, The elastic waves excited by the surface acoustic wave converters 51 and 52
The excitation efficiency of the surface acoustic wave is increased, and the central output electrode 5
The strength of surface acoustic waves going to 3 is higher than the strength going to the outside
You just need to increase it. On the other hand, it has a periodic electrode arrangement and emits surface acoustic waves strongly in one direction to the propagation direction.
Conventionally, techniques for obtaining a unidirectional surface acoustic wave converter include, for example, a method using a 120-degree phase shifter, a method using a 90-degree phase shifter, and an asymmetrical reflection electrode between the positive and negative electrodes at regular intervals. There is a method of providing an internal reflection type one-way converter that obtains one-way characteristics by arranging them in a single direction.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】等周期の電極配置構造
を有する弾性表面波変換器は両方向性の特性を有し、一
方向に強く励振する特性は得られない。さらに広帯域の
特性を得るためには電極対数を小さくしなければなら
ず、ますます励振効率を落とすことになる。したがっ
て、このような弾性表面波変換器を用いて弾性表面波コ
ンボルバを構成してもコンボリューション効率の高いコ
ンボルバが得られない。また、上述の一方向性の弾性表
面波変換器を得る技術では、一方向に強く励振する特性
が得られるが、やはり等周期の電極配置構造を有する弾
性表面波変換器を用いているので、広帯域の特性が得ら
れない。したがって、弾性表面波コンボルバに適用して
も広帯域の特性が得られない。Surface acoustic wave transducer having an electrode arrangement structure of such period [0008] has a bi-directional characteristic, characteristic you strongly excited in one direction can not be obtained. More broadband
To obtain the characteristics, the number of electrode pairs must be reduced
However, the excitation efficiency is further reduced. Therefore, even if a surface acoustic wave convolver is configured using such a surface acoustic wave converter, a convolver with high convolution efficiency cannot be obtained. In the technique of obtaining a unidirectional surface acoustic wave transducer described above, the characteristics you strongly excited in one direction is obtained, because of the use of surface acoustic wave transducer having an electrode arrangement of an equal period again , Broadband characteristics cannot be obtained. Therefore, even when applied to a surface acoustic wave convolver, wideband characteristics cannot be obtained.
【0006】この発明は、上述の従来例における問題点
に鑑み、コンボリューション効率が高くかつ広帯域特性
を有する弾性表面波コンボルバを提供することを目的と
する。An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave convolver having high convolution efficiency and wide band characteristics in view of the above-mentioned problems in the conventional example.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、圧電性または電歪性の基板上に、弾性
表面波を励振する第1および第2のすだれ状電極と、こ
れらの弾性表面波を検出してコンボリューション出力を
電気信号として取り出す出力電極とを備えた弾性表面波
コンボルバにおいて、上記第1および第2のすだれ状電
極が所定の厚みを有し、上記第1のすだれ状電極は上記
出力電極に向かって徐々に電極幅および周期が短くなる
正負の電極を交互に配置してなり、上記第2のすだれ状
電極は上記出力電極に向かって徐々に電極幅および周期
が長くなる正負の電極を交互に配置してなり、かつ、上
記第1および第2のすだれ状電極のうち一方がシングル
電極構造を有し、他方がダブル電極構造を有することを
特徴とする。そして、前記すだれ状電極の金属膜の音響
インピーダンスをZm、電極ギャップの音響インピーダ
ンスをZgとしたとき、そのZm/Zgが1より小さけ
れば、前記第1のすだれ状電極をシングル電極構造と
し、第2のすだれ状電極をダブル電極構造とすればよ
い。 In order to achieve the above object, the present invention provides first and second interdigital electrodes for exciting a surface acoustic wave on a piezoelectric or electrostrictive substrate. And an output electrode for detecting a surface acoustic wave of the above and extracting a convolution output as an electric signal, wherein the first and second interdigital electrodes have a predetermined thickness, and the first and second interdigital electrodes have a predetermined thickness. The interdigital transducer has positive and negative electrodes whose electrode width and cycle gradually decrease toward the output electrode, and the second interdigital transducer gradually changes the electrode width and cycle toward the output electrode. Are alternately arranged, and one of the first and second interdigital electrodes is a single electrode.
It has an electrode structure, and the other has a double electrode structure. And the sound of the metal film of the interdigital transducer
Impedance Zm, acoustic impedance of electrode gap
If Zm / Zg is smaller than 1,
Then, the first interdigital transducer has a single electrode structure.
Then, the second IDT may have a double electrode structure.
No.
【0008】[0008]
【作用】伝搬方向に電極幅mおよび周期pが徐々に変化
するシングル電極構造を有する正負電極が数多く配置さ
れ、その電極の膜厚が励振した波が反射を起こす程度に
厚い場合、直接励振による波の位相とその波が電極に反
射して生成した波の位相とが一方の伝搬方向で同じ位相
となり、他方の伝搬方向は逆位相となるようにでき、直
接励振による波の位相とその波が電極に反射して生成し
た波の位相とが同位相となる向きに弾性表面波が強く励
振する一方向性の特性を有する弾性表面波変換器が得ら
れる。さらに、両端の電極幅、電極対数、および電極幅
と周期の変化の割合とをコントロールすることにより広
帯域で高効率な弾性表面波変換器とすることができる。
このような一方向性かつ広帯域な特性を有する弾性表面
波変換器をその方向性を向かい合せ、その間に出力電極
を形成することにより、コンボリューション効率の高い
弾性表面波コンボルバが得られる。しかし、上記のよう
に電極幅および周期が徐々に変化する正負電極を向かい
合わせて配置すると周波数による遅延特性が変化するい
わゆる分散性が出てくる。この分散性をなくすために
は、出力電極の両側の弾性表面波変換器(すだれ状電
極)は、伝搬方向(出力電極へ向かう方向)への幅およ
び周期の変化方向を互いに逆にする必要がある。このよ
うな構成で、第1のすだれ状電極と第2のすだれ状電極
をいずれもシングル電極構造とし、かつ同一工程で製造
するようにすると、どちらか一方のすだれ状電極が出力
電極に対して逆の方向性を持ち、例えば第1のすだれ状
電極の方向性を出力電極に向ければ、第2のすだれ状電
極の方向性は出力電極から離れる 方に向くため、コンボ
リューション効率の向上は期待できない。そこで、本発
明では第2のすだれ状電極にダブル電極構造を持たせて
いる。つまり、電極幅と周期が徐々に変化するシングル
電極構造をダブル電極構造にすることにより直接励振に
よる波の位相とその波が電極に反射して生成した波の位
相とが伝搬方向に対してどちらも同じ位相となり、どち
らの方向にも弾性表面波が励振する両方向性の特性を有
する弾性表面波変換器が得られる。このことにより、第
2のすだれ状電極は両方向性の特性を有するものとな
り、広帯域でコンボリューション効率の比較的高いコン
ボルバが得られる。Function: The electrode width m and the period p gradually change in the propagation direction
Single positive and negative electrodes having the electrode structure is a large number arranged, when wave thickness is excited in the electrode is thick <br/> to the extent to cause reflection, anti-phase with the wave of the wave by direct excitation is the electrode <br that /> and elevation and wave generated by the phase becomes the same phase in one propagation direction, the other in the propagation direction can be such that the opposite phase, straight
The phase of the wave generated by the contact excitation and the wave
Surface acoustic wave is strongly excited so that the phase of the
A surface acoustic wave converter with one-way vibration characteristics was obtained.
It is. In addition, the electrode width at both ends, the number of electrode pairs, and the electrode width
And the rate of change of the cycle
A highly efficient surface acoustic wave converter in a band can be obtained.
A surface acoustic wave convolver having high convolution efficiency can be obtained by facing the directionality of the surface acoustic wave converter having such unidirectional and broadband characteristics and forming an output electrode therebetween. But as above
Face the positive and negative electrodes whose electrode width and period gradually change
If they are arranged together, the delay characteristics due to frequency may change
A little dispersibility comes out. To eliminate this dispersibility
Are the surface acoustic wave transducers on both sides of the output electrode
Pole) is the width and width in the propagation direction (direction toward the output electrode).
It is necessary to reverse the directions of change of the period and the period. This
A first interdigital electrode and a second interdigital electrode
Have a single electrode structure and are manufactured in the same process
So that either of the interdigital transducers
Has the opposite direction to the electrode, for example, the first interdigital
If the direction of the electrode is directed to the output electrode, the second interdigital
Because the pole direction is away from the output electrode ,
No improvement in solution efficiency can be expected. Therefore,
In the bright and to have a double electrode structure to the second interdigital electrode
I have. In other words, a single in which the electrode width and period gradually change
Direct excitation by double electrode structure
Wave phase and the position of the wave generated by reflection of the wave on the electrode
Phase is the same phase in the propagation direction.
In both directions, there is a bidirectional characteristic that surface acoustic waves are excited.
A surface acoustic wave converter is obtained. As a result, the second interdigital transducer has bidirectional characteristics, and a convolver having a relatively wide band and relatively high convolution efficiency can be obtained.
【0009】[0009]
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0010】図1は、本発明の一実施例に係る弾性表面
波コンボルバの平面図である。2は圧電性基板上に配置
された励振側の第1の弾性表面波変換器、3は圧電性基
板上に配置された励振側の第2の弾性表面波変換器であ
る。第1の弾性表面波変換器2は正電極4および負電極
5(第1のすだれ状電極)を有する。第2の弾性表面波
変換器3は正電極6および負電極7(第2のすだれ状電
極)を有する。8は出力電極を示す。正電極4および負
電極5は、出力電極に向かって徐々に電極幅mおよび周
期pが短くなるように交互に配置してある。この第1の
すだれ状電極はm/p=0.5としたシングル電極であ
る。正電極6および負電極7は、出力電極に向かって徐
々に電極幅mおよび周期pが長くなるように交互に配置
してある。さらに、第2のすだれ状電極はダブル電極構
造となっており、1本の正電極6は2本の電極6a,6
bを、1本の負電極7は2本の電極7a,7bを、それ
ぞれ備えている。この第2のすだれ状電極はm/p=
0.25とした。言替えれば、第2のすだれ状電極はm
/p=0.8としたシングル電極構造を有するすだれ状
電極の1本1本を2分割してダブル電極構造としたもの
である。なお、圧電性基板1としてはYカットZ伝搬の
ニオブ酸リチウムを、電極4,5,6,7としては厚さ
約2000オングストロームのアルミニウム膜を用い
た。FIG. 1 is a plan view of a surface acoustic wave convolver according to one embodiment of the present invention. Reference numeral 2 denotes an excitation-side first surface acoustic wave converter disposed on the piezoelectric substrate, and reference numeral 3 denotes an excitation-side second surface acoustic wave converter disposed on the piezoelectric substrate. The first surface acoustic wave converter 2 has a positive electrode 4 and a negative electrode 5 (first interdigital electrode). The second surface acoustic wave converter 3 has a positive electrode 6 and a negative electrode 7 (second interdigital electrode). Reference numeral 8 denotes an output electrode. The positive electrode 4 and the negative electrode 5 are alternately arranged so that the electrode width m and the period p gradually become shorter toward the output electrode. This first interdigital transducer is a single electrode with m / p = 0.5. The positive electrode 6 and the negative electrode 7 are alternately arranged so that the electrode width m and the period p gradually increase toward the output electrode. Further, the second interdigital transducer has a double electrode structure, and one positive electrode 6 is composed of two electrodes 6a and 6a.
b, and one negative electrode 7 has two electrodes 7a and 7b, respectively. This second interdigital electrode has m / p =
0.25. In other words, the second interdigital electrode is m
Each of the interdigital transducers having a single electrode structure with /p=0.8 was divided into two to form a double electrode structure. The piezoelectric substrate 1 is made of Y-cut Z-propagated lithium niobate, and the electrodes 4, 5, 6, and 7 are made of thickness.
An aluminum film of about 2000 angstroms was used.
【0011】このような電極を用いることにより、第1
のすだれ状電極および第2のすだれ状電極は、どちらも
広帯域性を有しながら出力電極の方向に励振した弾性表
面波を放射することができる。特に、第1のすだれ状電
極は出力電極の方向に弾性表面波を強く放射することが
でき、また、第2のすだれ状電極はダブル電極構造によ
り第1のすだれ状電極と同一の分散性を保ちながら出力
電極方向に弾性表面波を放射できるため、結果として広
帯域性をもったコンボリューション効率の高いコンボル
バが得られる。ダブル電極構造を採ることにより、この
実施例の電極幅はλ/8となるが実用の周波数では問題
なく作製することができる。この場合、m/pとして
は、0≦m/p<0.5も本特許に含まれる。By using such an electrode, the first
The interdigital transducer and the second interdigital transducer are both
Elasticity table excited in the direction of the output electrode while having broadband characteristics
A surface wave can be emitted. In particular, the first interdigital transducer can strongly radiate surface acoustic waves in the direction of the output electrode.
And the second interdigital transducer has a double electrode structure.
Output while maintaining the same dispersion as the first IDT
Since a surface acoustic wave can be radiated in the direction of the electrode, a convolver having a wide band and high convolution efficiency can be obtained. By adopting the double electrode structure, the electrode width in this embodiment is λ / 8, but it can be manufactured without any problem at a practical frequency. In this case, 0 ≦ m / p <0.5 is also included in the present patent as m / p.
【0012】なお本発明は、いわゆるチャープ型のすだ
れ状電極における広帯域という特性を保ちながら圧電性
基板上に配置された電極における反射を積極的に利用し
て弾性表面波変換器に方向性をもたせることを初めて見
出し、この特性を活かして広い帯域幅を持ち、かつ高い
コンボリューション効率を有する弾性表面波コンボルバ
を構成したものである。この場合、電極はある程度の厚
みを有する必要がある。電極の厚さをH、弾性表面波の
波長をλとすると、0.01≦H/λ≦0.10程度と
するのが好ましい。The present invention relates to a so-called chirp type solder.
Found for the first time to impart directionality to the surface acoustic wave transducer actively using reflection at the electrode disposed on the piezoelectric substrate while maintaining a characteristic of wide band in which electrodes, a wide band utilizing this characteristic A surface acoustic wave convolver having a wide width and high convolution efficiency is configured. In this case, electrodes must have a certain thickness. Assuming that the thickness of the electrode is H and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, it is preferable that about 0.01 ≦ H / λ ≦ 0.10.
【0013】次に、Zmを電極メタルの音響インピーダ
ンスとし、Zgを電極ギャップの音響インピーダンスと
したとき、伝搬方向に向かって電極幅と周期が徐々に変
化するシングル電極構造を有する弾性表面波変換器、い
わゆるシングル電極構造を有するチャープ電極の弾性表
面波の放射方向性がZm/Zgによって定まることを示
す。ここでZm/Zgの値は、電極材料、電極膜厚、電
極幅および基板材料により定まるものである。 Next , when Zm is the acoustic impedance of the electrode metal and Zg is the acoustic impedance of the electrode gap, the electrode width and the period gradually change in the propagation direction.
Surface acoustic wave converter with a single electrode structure
It indicates that the radiation direction of the surface acoustic wave of the chirp electrode having a so-called single electrode structure is determined by Zm / Zg
You . Here, the value of Zm / Zg depends on the electrode material, electrode film thickness, electrode
It is determined by the pole width and the substrate material.
【0014】図2は、Alからなる電極の厚さを200
0オングストロームとしZm/Zg=0.98としたと
きの等価回路解析によるシングル電極構造を有するチャ
ープ型電極の方向性を説明するための周波数特性および
電極の配置を示す図である。図2(b)のように、一対
の正負電極を有するすだれ状電極(図ではIDTと略称
してある)24に向かって、正負電極の配置の密度が徐
々に高くなるようなダウンチャープのすだれ状電極23
を隣接させた構成では、図2(a)の実線21に示すよ
うな周波数特性となる。逆に、図2(c)のように、一
対の正負電極を有するすだれ状電極26に向かって、正
負電極の配置の密度が徐々に粗くなるようなアップチャ
ープのすだれ状電極25を隣接させた構成では、図2
(a)の破線22に示すような周波数特性となる。周波
数特性としては実線21のほうが破線22より良好であ
る。したがって、すだれ状電極23は矢印23Dに示す
方向性を有し、すだれ状電極25は矢印25Dに示す方
向性を有することがわかる。FIG. 2 shows that the thickness of the electrode made of Al is 200
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of a chirp electrode having a single electrode structure by an equivalent circuit analysis when 0 angstrom and Zm / Zg = 0.98. is there. As shown in FIG. 2 (b), a down- chirped blind in which the density of the arrangement of the positive and negative electrodes gradually increases toward the IDT 24 having a pair of positive and negative electrodes. Electrode 23
Are adjacent to each other, a frequency characteristic as shown by a solid line 21 in FIG. Conversely, as shown in FIG. 2 (c), the toward the IDT 26 having a pair of positive and negative electrodes, Interdigital up tea <br/>-loop, such as the density of the arrangement of the positive and negative electrodes gradually becomes rough In the configuration in which the electrodes 25 are adjacent to each other, FIG.
The frequency characteristic is as shown by the broken line 22 in FIG. As a frequency characteristic, the solid line 21 is better than the broken line 22. Therefore, it can be seen that the interdigital electrode 23 has a direction indicated by an arrow 23D, and the interdigital electrode 25 has a direction indicated by an arrow 25D.
【0015】図3は、Alからなる電極の厚さを200
0オングストロームとしZm/Zg=1.00としたと
きの等価回路解析によるシングル電極構造を有するチャ
ープ型電極の方向性を説明するための周波数特性および
電極の配置を示す図である。図3(b)のように、一対
の正負電極を有するすだれ状電極34に向かって、正負
電極の配置の密度が徐々に高くなるようなダウンチャー
プのすだれ状電極33を隣接させた構成では、図3
(a)の実線31に示すような周波数特性となる。ま
た、図3(c)のように、一対の正負電極を有するすだ
れ状電極36に向かって、正負電極の配置の密度が徐々
に粗くなるようなアップチャープのすだれ状電極35を
隣接させた構成でも、同じく図3(a)の実線31に示
す周波数特性となる。したがって、すだれ状電極33お
よびすだれ状電極35はともに方向性を有しないことが
わかる。FIG. 3 shows that the thickness of the electrode made of Al is 200
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of a chirp electrode having a single electrode structure by an equivalent circuit analysis when Zm / Zg = 1.00 when 0 angstrom is set and Zm / Zg = 1.00. is there. As shown in FIG. 3B, a down- chirped interdigital electrode 33 whose density of arrangement of the positive and negative electrodes gradually increases is adjacent to an interdigital electrode 34 having a pair of positive and negative electrodes. In the configuration shown in FIG.
The frequency characteristic is as shown by the solid line 31 in FIG. Further, as shown in FIG. 3 (c), an up- chirped interdigital electrode 35 is provided adjacent to an interdigital electrode 36 having a pair of positive and negative electrodes so that the density of the arrangement of the positive and negative electrodes gradually becomes smaller. However, similarly, the frequency characteristic shown by the solid line 31 in FIG. Therefore, it can be seen that both the interdigital transducer 33 and the interdigital transducer 35 have no directionality.
【0016】図4は、Alからなる電極の厚さを200
0オングストロームとしZm/Zg=1.02としたと
きの等価回路解析によるシングル電極構造を有するチャ
ープ型電極の方向性を説明するための周波数特性および
電極の配置を示す図である。図4(b)のように、一対
の正負電極を有するすだれ状電極44に向かって、正負
電極の配置の密度が徐々に高くなるようなダウンチャー
プのすだれ状電極43を隣接させた構成では、図4
(a)の実線41に示すような周波数特性となる。逆
に、図4(c)のように、一対の正負電極を有するすだ
れ状電極46に向かって、正負電極の配置の密度が徐々
に粗くなるようなアップチャープのすだれ状電極45を
隣接させた構成では、図4(a)の破線42に示すよう
な周波数特性となる。周波数特性としては破線42のほ
うが実線41より良好である。したがって、すだれ状電
極43は矢印43Dに示す方向性を有し、すだれ状電極
45は矢印45Dに示す方向性を有することがわかる。FIG. 4 shows that the thickness of the electrode made of Al is set to 200.
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of a chirp electrode having a single electrode structure by equivalent circuit analysis when 0 Angstrom and Zm / Zg = 1.02. is there. As shown in FIG. 4 (b), a down- chirped interdigital electrode 43 in which the density of the arrangement of the positive and negative electrodes gradually increases toward the interdigital electrode 44 having a pair of positive and negative electrodes. In the configuration shown in FIG.
The frequency characteristic is as shown by the solid line 41 in FIG. Conversely, as shown in FIG. 4 (c), an up- chirped interdigital electrode 45 is arranged adjacent to an interdigital electrode 46 having a pair of positive and negative electrodes so that the density of the positive and negative electrodes is gradually reduced. In the configuration, the frequency characteristics are as shown by a broken line 42 in FIG. As a frequency characteristic, the broken line 42 is better than the solid line 41. Accordingly, it can be seen that the interdigital transducer 43 has a direction indicated by an arrow 43D, and the interdigital electrode 45 has a direction indicated by an arrow 45D.
【0017】以上のような各種の条件でのシングル電極
構造を有するチャープ型電極の方向性を調査した結果、
シングル電極構造を有するチャープ型電極においては、
Zm/Zg<1のときは正負電極の配置密度が粗から密
になる向きの方向性を有し、Zm/Zg=1のときは方
向性を有さず、Zm/Zg>1のときは正負電極の配置
密度が密から粗になる向きの方向性を有することが分か
った。したがって、このような電極の方向性を考慮して
コンボルバを構成すれば広帯域特性を保ちながらコンボ
リューション効率の高い弾性表面波コンボルバができ
る。本来は、いずれのすだれ状電極も一方向で出力電極
方向に弾性表面波の放射方向が向いているものが最良で
ある。しかし、分散性をなくす点から、出力電極の両側
にダウンチャープ型電極とアップチャープ型電極とを配
置しなければならず、両方とも出力電極に向かう方向性
をもたせるためには、ダウンチャープ型電極ではシング
ル電極構造を有しZm/Zg<1であるものを、アップ
チャープ型電極ではシングル電極構造を有しZm/Zg
>1となるようにすればよいが、そのためには電極材
料、電極膜厚、電極幅および基板材料等を選ばなければ
ない。 その場合には、他方のすだれ状電極は両方向性を
有するようにするとよい。つまり、一方のすだれ状電極
は出力電極に向かう方向性を有し、他方のすだれ状電極
は両方向性を有するようにすればよい。チャープ型電極
で両方向性をもたせるためには電極構造をダブル電極と
するだけでよく、Zm/Zgに影響しないためシングル
電極構造を有するもう一方の(方向性が逆の)チャープ
型電極をそのままダブル電極にすることにより、シング
ル電極構造を有するチャープ型電極の分散性を保ちつ
つ、両方向性の特性を持たせ、出力電極の方向にも弾性
表面波を励振させることができる。 Single electrode under various conditions as described above
As a result of investigating the directionality of a chirped electrode having a structure ,
In a chirp type electrode having a single electrode structure,
When Zm / Zg <1, there is a direction in which the arrangement density of the positive and negative electrodes is changed from coarse to dense, when Zm / Zg = 1, there is no directionality, and when Zm / Zg> 1, It has been found that the arrangement density of the positive and negative electrodes has a direction in which the density changes from dense to coarse. Therefore, while keeping a wide band characteristic be configured to convolver considering the direction of the electrode Combo
A surface acoustic wave convolver with high solution efficiency can be obtained. Originally, each of the interdigital transducers was unidirectional and the output electrode
The direction in which the surface acoustic wave is radiated is best . However , from the viewpoint of eliminating dispersion , both sides of the output electrode
Down-chirp and up-chirp electrodes
And both must be directed toward the output electrode.
In order to provide
With Zm / Zg <1
The chirped electrode has a single electrode structure and Zm / Zg
> 1. For that purpose, the electrode material
Material, electrode thickness, electrode width, substrate material, etc.
Absent. In that case, the other interdigital electrode may have bidirectionality. In other words, one of the interdigital electrode has a directionality toward the output electrode, the other interdigital transducer to lever better to have a bi-directional. Chirped electrode
In order to provide bidirectionality, the electrode structure must be a double electrode
Only because it does not affect Zm / Zg
The other (opposite direction) chirp with electrode structure
By making the mold electrode a double electrode as it is,
Maintains dispersibility of chirped electrode with
With bidirectional characteristics and elastic in the direction of the output electrode
Surface waves can be excited.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電性または電歪性の基板上に厚みを有する1対のすだ
れ状電極を設け、かつそれらのすだれ状電極の間に出力
電極を設けた弾性表面波コンボルバにおいて、すだれ状
電極の広帯域性を保ちつつ方向性を考慮して、一方をシ
ングル電極構造として出力電極に向かう方向性を持た
せ、他方のシングル電極構造のままでは出力電極に向か
う方向と逆の方向性を持つこととなるすだれ状電極はダ
ブル電極構造として方向性をなくしている。これによっ
て、コンボリューション効率が高くかつ広帯域特性を有
する弾性表面波コンボルバが得られる。また、一方のす
だれ状電極のみ方向性を考慮すればよく、設計および製
造が簡便である。As described above, according to the present invention,
A pair of thick interdigital electrodes is provided on a piezoelectric or electrostrictive substrate , and an output is provided between the interdigital electrodes.
In the surface acoustic wave convolver having a electrode, in consideration of the directionality while maintaining the wide bandwidth of interdigital electrodes, one sheet
Single electrode structure with directivity toward output electrode
To the output electrode if the other single electrode structure remains
IDT becomes to have cormorants direction opposite to the direction in eliminating the directionality as da <br/> Bull electrode structure. By this
As a result, a surface acoustic wave convolver having high convolution efficiency and wide band characteristics can be obtained. In addition, only one of the interdigital electrodes needs to consider the directionality, and the design and manufacture are simple.
【図1】 本発明の一実施例に係る弾性表面波コンボル
バの平面図FIG. 1 is a plan view of a surface acoustic wave convolver according to an embodiment of the present invention.
【図2】 Zm/Zg=0.98のチャープ型電極の方
向性を説明するための周波数特性および電極の配置を示
す図FIG. 2 is a diagram showing a frequency characteristic and an electrode arrangement for explaining the directionality of a chirped electrode in which Zm / Zg = 0.98.
【図3】 Zm/Zg=1.00のチャープ型電極の方
向性を説明するための周波数特性および電極の配置を示
す図FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of a chirped electrode with Zm / Zg = 1.00.
【図4】 Zm/Zg=1.02のチャープ型電極の方
向性を説明するための周波数特性および電極の配置を示
す図FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics and electrode arrangement for explaining the directionality of a chirped electrode with Zm / Zg = 1.02.
【図5】 従来の弾性表面波変換器を用いたフィルタの
平面図および断面図FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view of a filter using a conventional surface acoustic wave converter.
2,51…第1の弾性表面波変換器、3,52…第2の
弾性表面波変換器、4…正電極、5…負電極、6…ダブ
ル電極構造の正電極、7…ダブル電極構造の負電極、
8,53…出力電極。2, 51: first surface acoustic wave converter, 3, 52: second surface acoustic wave converter, 4: positive electrode, 5: negative electrode, 6: double-electrode positive electrode, 7: double electrode structure Negative electrode,
8, 53 ... output electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 俊治 埼玉県上尾市中妻5丁目30番3号オーク ヒルズ202号 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Shunji Kato 5-30-3 Nakazuma, Ageo City, Saitama Prefecture Oak Hills 202
Claims (1)
面波を励振する第1および第2のすだれ状電極と、これ
らの弾性表面波を検出してコンボリューション出力を電
気信号として取り出す出力電極とを備えた弾性表面波コ
ンボルバにおいて、 上記第1および第2のすだれ状電極が所定の厚みを有
し、 上記第1のすだれ状電極は上記出力電極に向かって徐々
に電極幅および周期が短くなる正負の電極を交互に配置
してなり、 上記第2のすだれ状電極は上記出力電極に向かって徐々
に電極幅および周期が長くなる正負の電極を交互に配置
してなり、 上記第1のすだれ状電極がシングル電極構造を、第2の
すだれ状電極がダブル電極構造を有し、かつ上記すだれ
状電極の金属膜の音響インピーダンスをZm、電極ギャ
ップの音響インピーダンスをZgとしたとき、上記第1
のすだれ状電極のZm/Zgが1より小さいことを特徴
とする弾性表面波コンボルバ。 1. A first or second interdigital electrode for exciting a surface acoustic wave on a piezoelectric or electrostrictive substrate, and detecting these surface acoustic waves to extract a convolution output as an electric signal. A surface acoustic wave convolver provided with an output electrode, wherein the first and second interdigital electrodes have a predetermined thickness, and the first interdigital electrode gradually has an electrode width and a period toward the output electrode. The second interdigital transducer is configured by alternately arranging positive and negative electrodes whose electrode width and period gradually increase toward the output electrode . One interdigital electrode has a single electrode structure, and the second
The interdigital transducer has a double electrode structure, and
The acoustic impedance of the metal film of the electrode is Zm,
When the acoustic impedance of the tip is Zg,
Zm / Zg of IDT is less than 1
Surface acoustic wave convolver.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP13861891A JP3255658B2 (en) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | Surface acoustic wave convolver |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH04337915A JPH04337915A (en) | 1992-11-25 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH04337915A (en) | 1992-11-25 |
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