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JP3340583B2 - Surface acoustic wave convolver - Google Patents
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JP3340583B2 - Surface acoustic wave convolver - Google Patents

Surface acoustic wave convolver

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JP3340583B2
JP3340583B2 JP7441395A JP7441395A JP3340583B2 JP 3340583 B2 JP3340583 B2 JP 3340583B2 JP 7441395 A JP7441395 A JP 7441395A JP 7441395 A JP7441395 A JP 7441395A JP 3340583 B2 JP3340583 B2 JP 3340583B2
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acoustic wave
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スペクトル拡散通信方
式を採用する通信装置等の、受信側での復号化手段とし
て使用される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 used as decoding means on a receiving side, such as a communication apparatus employing a spread spectrum communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電体基板上を互いに逆方向に伝搬する
表面波の非線形相互作用により、2つの信号の積の電気
信号が得られることを利用し、弾性表面波コンボルバが
開発された。図2に、従来知られた弾性表面波コンボル
バの平面図を示す。この素子は、圧電体基板1の上に、
丁度その長手方向に沿って適当な長さだけ帯状に伸びる
コンボリューション出力電極2が設けられている。そし
て、このコンボリューション出力電極2を挟んで一対の
すだれ状電極3,4が配置されている。このすだれ状電
極3,4は、櫛状の歯を持つ正電極3A,4A、負電極
3B,4Bを、互いにその歯を噛み合わせるように配置
している。弾性表面波は圧電体基板1上をその長手方向
に伝搬する。即ち、各すだれ状電極3,4の歯は、この
信号伝搬方向とほぼ直角に向くように配置されている。
2. Description of the Related Art A surface acoustic wave convolver has been developed by utilizing the fact that an electric signal of a product of two signals is obtained by nonlinear interaction of surface waves propagating in opposite directions on a piezoelectric substrate. FIG. 2 shows a plan view of a conventionally known surface acoustic wave convolver. This element is placed on the piezoelectric substrate 1
A convolution output electrode 2 is provided which extends in a belt-like shape by an appropriate length just along its longitudinal direction. Then, a pair of interdigital electrodes 3 and 4 are arranged with the convolution output electrode 2 interposed therebetween. In the interdigital electrodes 3, 4, positive electrodes 3A, 4A and negative electrodes 3B, 4B having comb-like teeth are arranged so that their teeth mesh with each other. The surface acoustic wave propagates on the piezoelectric substrate 1 in the longitudinal direction. That is, the teeth of the interdigital transducers 3 and 4 are arranged so as to be substantially perpendicular to the signal propagation direction.

【0003】基本的にすだれ状電極3,4は、図の左右
両方向に弾性表面波を伝搬させるが、ここでは左側のす
だれ状電極3から矢印H1方向に伝搬する弾性表面波S
1と、右側のすだれ状電極4から矢印H2方向に伝搬す
る弾性表面波S2が利用される。なお、図中、S1,S
2は、コンボルバの動作説明のために、基板上を伝搬す
る弾性表面波の波形を示したものである。
Basically, the interdigital electrodes 3 and 4 propagate surface acoustic waves in both the left and right directions in the figure. In this case, the surface acoustic waves S propagating from the left interdigital electrode 3 in the direction of arrow H1.
1 and a surface acoustic wave S2 propagating in the direction of arrow H2 from the right interdigital electrode 4 are used. In the figure, S1, S
Numeral 2 shows a waveform of a surface acoustic wave propagating on the substrate for explaining the operation of the convolver.

【0004】即ち、端子T1からPN符号による変調を
かけたコード(疑似雑音)を、端子T2からPN符号に
よる変調をかけた情報を同時に供給する。なお、端子T
1,T2に供給する電気信号は互いに時間軸を反転させ
ている。こうして励振された弾性表面波S1,S2が図
の矢印H1,H2方向に伝搬して、丁度図に示すように
コンボリューション出力電極2の部分で重なり合うと、
その瞬間にコンボリューション出力電極2に接続された
出力端子T3からパルス状のピークを持つ電気信号S3
が取り出される。
That is, a code (pseudo noise) modulated by a PN code is supplied from a terminal T1 and information modulated by a PN code is simultaneously supplied from a terminal T2. The terminal T
The electric signals supplied to T1 and T2 have mutually inverted time axes. When the surface acoustic waves S1 and S2 excited in this way propagate in the directions of arrows H1 and H2 in the figure, and just overlap at the convolution output electrode 2 as shown in the figure,
At that moment, an electric signal S3 having a pulse-like peak from an output terminal T3 connected to the convolution output electrode 2.
Is taken out.

【0005】従って、端子T1からPN符号で変調をか
けたコードを入力し、端子T2からPN符号で変調をか
けた情報を入力すると、PN符号が一致したときのみパ
ルス状の電気信号S3が出力するため、一組のPN符号
を1ビットのディジタル信号と対応させれば、端子T2
に入力した電気信号からPN符号の一致したディジタル
信号を選択して端子T3に出力できる。
Therefore, when a code modulated with a PN code is input from a terminal T1 and information modulated with a PN code is input from a terminal T2, a pulsed electric signal S3 is output only when the PN codes match. Therefore, if a set of PN codes is associated with a 1-bit digital signal, the terminal T2
A digital signal having a matching PN code can be selected from the electric signals input to the terminal T and output to the terminal T3.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の弾性
表面波コンボルバには従来次のような解決すべき課題が
あった。スペクトル拡散通信方式では、上記のようにP
N符号と呼ばれる拡散符号により変調をかけることによ
って、音声信号や各種のデータ等を含む情報を、それら
が本来持っているよりも遥かに広い帯域に拡散させて伝
送する。従って、弾性表面波コンボルバは広帯域である
ことが求められる。
The above-mentioned surface acoustic wave convolver has conventionally had the following problems to be solved. In the spread spectrum communication system, P
By modulating with a spreading code called an N code, information including a voice signal and various data is spread over a much wider band than originally possessed and transmitted. Therefore, the surface acoustic wave convolver is required to have a wide band.

【0007】このためには、図2に示したすだれ状電極
3,4の歯数を少なくすることが好ましい。しかしなが
ら、これでは励振強度が低下する。また、圧電体基板の
持つ非線形性を利用しているため効率が悪い。弾性表面
波コンボルバの効率は、概略的には次の式により表され
る。 M=Vo /(PS1・PS2/W) …(1) 上記Mは、基板材料の非線形性に直接対応した固有の量
である。また、Vo は出力電圧である。PS1,PS2
は、すだれ状電極3,4からそれぞれ出力される表面波
のパワーである。Wは、図2に示したコンボリューショ
ン出力電極の幅である。
For this purpose, it is preferable to reduce the number of teeth of the IDTs 3 and 4 shown in FIG. However, this lowers the excitation intensity. Further, the efficiency is poor because the nonlinearity of the piezoelectric substrate is used. The efficiency of a surface acoustic wave convolver is roughly represented by the following equation. M = Vo / (PS1 / PS2 / W) (1) The above-mentioned M is an intrinsic amount directly corresponding to the nonlinearity of the substrate material. Vo is an output voltage. PS1, PS2
Is the power of the surface wave output from the IDTs 3 and 4 respectively. W is the width of the convolution output electrode shown in FIG.

【0008】上記(1)式で、すだれ状電極で励振でき
るパワーPS1,PS2や基板材料固有の量であるM
は、調整可能性に限界がある。従って、出力電圧Vo を
高めるためには、コンボリューション出力電極2の幅W
を狭くして表面波のエネルギー密度を高めたり、電極対
数を増やして、非線形効果を起こり易くしてやることが
考えられる。しかしながら、コンボリューション出力電
極2の幅Wを狭くすれば、すだれ状電極3,4の歯の実
効的な幅Wも狭くなり、表面波の励振強度が低下してし
まう。一方、電極対数を増せば弾性表面波コンボルバの
周波数帯域が狭くなり、広帯域に拡散して伝送できなく
なる。さらに、弾性表面波コンボルバ全体の形状が大型
化し、電子部品の小型化に対する要求に反する。
In the above equation (1), the powers PS1 and PS2 that can be excited by the interdigital transducer and the amount M that is specific to the substrate material
Has limited adjustability. Therefore, in order to increase the output voltage Vo, the width W of the convolution output electrode 2 is required.
It is conceivable to increase the energy density of the surface wave by increasing the number of electrodes, or to increase the number of electrode pairs to make the nonlinear effect more likely to occur. However, if the width W of the convolution output electrode 2 is reduced, the effective width W of the teeth of the interdigital electrodes 3 and 4 is also reduced, and the excitation intensity of the surface wave is reduced. On the other hand, if the number of electrode pairs is increased, the frequency band of the surface acoustic wave convolver becomes narrower, and it becomes impossible to transmit the signal spread over a wide band. Further, the shape of the entire surface acoustic wave convolver becomes large, which is against the demand for miniaturization of electronic components.

【0009】このような問題点を解決するための先行技
術としては、特開平6−334478号公報に、すだれ
状電極により励振された弾性表面波がコンボリューショ
ン出力電極に有効に集中するように、円弧状すだれ状電
極を所定の開口角の範囲の長さに選定した例が紹介され
ている。また、特開平6−314946号公報には、異
方性圧電体基板上を弾性表面波が伝搬するときの伝搬方
向による速度依存性を考慮して、円弧状のすだれ状電極
の形状を調整した例が紹介されている。さらに、特開平
6−260881号公報には、コンボリューション出力
電極を挟む一対のすだれ状電極の一方は、その信号出力
特性が、コンボリューション出力電極に向かう方向性を
有し、他方は、両方向性を有するものにして、効率の向
上を図ったものが紹介されている。本発明は、この円弧
状のすだれ状電極形成にあたって、生産性を向上させつ
つ、励振効率を高め、その特性向上と小型化を図った弾
性表面波コンボルバを提供することを目的とする。
As a prior art for solving such a problem, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 6-334478 discloses a technique in which a surface acoustic wave excited by an interdigital electrode is effectively concentrated on a convolution output electrode. An example in which arc-shaped interdigital electrodes are selected to have a length within a predetermined opening angle range is introduced. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-314946, the shape of the interdigital transducer is adjusted in consideration of the speed dependence of the direction of propagation of the surface acoustic wave on the anisotropic piezoelectric substrate. Examples are introduced. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-260881 discloses that one of a pair of interdigital electrodes sandwiching a convolution output electrode has a signal output characteristic having a directionality toward the convolution output electrode, and the other has a bidirectional characteristic. Are introduced to improve the efficiency. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave convolver in which, when forming the arc-shaped interdigital transducer, the excitation efficiency is increased while the productivity is improved, and the characteristics are improved and the size is reduced.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波コン
ボルバは、圧電体基板上にコンボリューション出力電極
を挟んで対向させた少なくとも一対のすだれ状電極を備
え、このすだれ状電極は、櫛状の歯を持つ正電極と負電
極とを、互いにその歯を噛み合わせるように配置して成
り、コンボリューション出力電極の一端側にある一方の
すだれ状電極の歯は、当該一端近傍の焦点に向かって次
第に短くなるように選定され、かつ、当該焦点に向かう
方向にほぼ直交する線分の端を相互に連結した折れ線を
描き、いずれのすだれ状電極も、焦点に向かって次第に
短くなるような線分を所定のピッチで配置し、それらを
複数組連結して形成し、すだれ状電極の各線分は、いず
れも励振される弾性表面波の波長λ以下の長さに選定さ
れ、前記一方のすだれ状電極は、互いに隣接する前記正
電極の歯と負電極の歯の配列ピッチが、コンボリューシ
ョン出力電極の一端に向かう方向に見て次第に狭くなる
ように選定され、前記他方のすだれ状電極は、互いに隣
接する前記正電極の歯と負電極の歯の配列ピッチが、コ
ンボリューション出力電極の他端から離れる方向に見て
次第に狭くなるように選定され、一方のすだれ状電極と
他方のすだれ状電極の歯の配列ピッチを投影すると、そ
のまま重なり合うように一致していることを特徴とす
る。
A surface acoustic wave convolver according to the present invention comprises at least a pair of interdigital transducers opposing each other with a convolution output electrode interposed therebetween on a piezoelectric substrate. The positive electrode and the negative electrode having teeth are arranged so that the teeth mesh with each other, and the teeth of one of the interdigital transducers at one end of the convolution output electrode face the focal point near the one end. Draw a polygonal line that is selected so as to be gradually shorter and interconnects the ends of line segments that are almost perpendicular to the direction toward the focal point, and any of the interdigital electrodes gradually move toward the focal point.
Arrange the line segments that become shorter at a predetermined pitch, and
It is formed by connecting multiple sets, and each line segment of the IDT
These are also selected to be less than the wavelength λ of the surface acoustic wave to be excited.
And the one interdigital electrode is connected to the positive electrode adjacent to each other.
The pitch between the electrode teeth and the negative electrode teeth is convoluted.
Gradually narrows when viewed in the direction toward one end of the output electrode
And the other interdigital electrodes are adjacent to each other.
The arrangement pitch of the positive electrode teeth and the negative electrode teeth that are in contact with each other is
Looking away from the other end of the convolution output electrode
It is selected to be gradually narrower, and one of the interdigital electrodes
When the pitch of the teeth of the other interdigital transducer is projected,
The feature is that they are matched so as to overlap with each other.

【0011】なお、折れ線を描くすだれ状電極の各線分
は、いずれも励振される弾性表面波の波長λ以下の長さ
に選定されていることが好ましい。更に、折れ線を描く
すだれ状電極の各線分は、いずれも励振される弾性表面
波の波長λ以下であって、かつ、0.1μm以上に選定
されていることが好ましい。一方のすだれ状電極と他方
のすだれ状電極の歯の配列ピッチを投影すると、そのま
ま重なり合うように一致させることもできる。
It is preferable that each line segment of the IDT which draws a polygonal line is selected to have a length equal to or shorter than the wavelength λ of the surface acoustic wave to be excited. Further, it is preferable that each line segment of the interdigital transducer which draws a polygonal line is selected to be not more than the wavelength λ of the surface acoustic wave to be excited and not less than 0.1 μm. When the arrangement pitch of the teeth of one interdigital electrode and the other interdigital electrode is projected, they can be matched so as to overlap as they are.

【0012】[0012]

【作用】この弾性表面波コンボルバは、すだれ状電極の
正電極と負電極の歯の配列ピッチが、一定の方向に向か
って次第に狭くなるように選定されているため広帯域の
特性を示す。また、各すだれ状電極の歯はコンボリュー
ション出力電極の端部近傍の焦点に向かう方向にほぼ直
交する線分を連結した折れ線を描くように選定されるた
め、弾性表面波が効率よく一点に集中する。
The surface acoustic wave convolver has a wide band characteristic because the arrangement pitch of the teeth of the positive electrode and the negative electrode of the IDT is gradually reduced in a certain direction. In addition, since the teeth of each interdigital transducer are selected so as to draw a polygonal line connecting lines that are almost orthogonal to the direction toward the focal point near the end of the convolution output electrode, surface acoustic waves are efficiently concentrated at one point. I do.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図1は、本発明の弾性表面波コンボルバ実施例
を示す平面図である。図において、圧電体基板1は、例
えばこの種の素子によく使用されるYカットZ伝搬のニ
オブ酸リチウム等を使用する。この表面に図に示すよう
なコンボリューション出力電極2と、これを挟んで対向
させた一対のすだれ状電極3,4を配置する。これらは
アルミニウム薄膜等により形成する。すだれ状電極3
は、櫛状の歯を持つ正電極3Aと3Bを互いにその歯を
噛み合わせるように配置している。すだれ状電極4も同
様の構成の正電極4Aと負電極4Bを持つ。なお、これ
らのすだれ状電極3,4の正電極3A,4Aと負電極3
B,4Bの歯の配列ピッチは、コンボリューション出力
電極2の一端2Aから他端2Bに向かう方向に見て次第
に狭くなるように選定されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a surface acoustic wave convolver of the present invention. In the drawing, a piezoelectric substrate 1 uses, for example, Y-cut Z-propagation lithium niobate, which is often used for this type of device. On this surface, a convolution output electrode 2 as shown in the figure and a pair of IDTs 3 and 4 which face each other with the convolution output electrode 2 interposed therebetween are arranged. These are formed by an aluminum thin film or the like. IDT 3
Is arranged such that the positive electrodes 3A and 3B having comb-like teeth are meshed with each other. The IDT 4 also has a positive electrode 4A and a negative electrode 4B having the same configuration. The positive electrodes 3A and 4A of the IDTs 3 and 4 and the negative electrode 3
The arrangement pitch of the teeth B and 4B is selected so as to become gradually narrower when viewed from the one end 2A of the convolution output electrode 2 toward the other end 2B.

【0014】即ち、図の配列ピッチ投影直線7A,7B
を見るとよく分かるように、左側のすだれ状電極3はそ
の歯の配列ピッチPが左側ほど長く、右側ほど短くなっ
ている。また、もう一方の右側のすだれ状電極4の歯の
配列ピッチPは左側ほど長く、右側ほど短くなってい
る。このような歯の配列としたのは、広い周波数範囲の
電気信号により励振できるような広帯域化を図るため
と、弾性表面波に方向性を与えて効率を向上させるため
である。なお、このような配列のすだれ状電極3をダウ
ンチャープタイプ電極と呼び、すだれ状電極4をアップ
チャープタイプ電極と呼んでいる。
That is, the arrangement pitch projection straight lines 7A and 7B shown in FIG.
As can be seen from FIG. 5, the interdigital transducer 3 on the left has a longer tooth pitch P on the left and shorter on the right. The arrangement pitch P of the teeth of the other interdigital transducer 4 on the right side is longer on the left side and shorter on the right side. The reason why the teeth are arranged as described above is to widen the band so as to be able to be excited by electric signals in a wide frequency range and to improve the efficiency by giving directionality to the surface acoustic wave. The interdigital transducer 3 having such an arrangement is called a down-chirp type electrode, and the interdigital transducer 4 is called an up-chirp type electrode.

【0015】図3には、広帯域化を図るための説明図を
示す。図3(a)に示すように、すだれ状電極3と4か
らそれぞれ弾性表面波S1,S2が送信されると、コン
ボリューション出力電極2の部分において、図に示すよ
うに両者の位相が所定のタイミングで一致する。このと
き、すだれ状電極3,4の歯のピッチが広い部分では波
長の長い弾性表面波が励振され、ピッチが狭い部分では
波長の短い弾性表面波が励振される。弾性表面波は、図
に示すように、互いにぶつかり合う方向に伝搬して、コ
ンボリューション出力電極2の部分で出会う。両すだれ
状電極3,4から出力され、コンボリューション出力電
極2の部分で出合う両弾性表面波S1,S2の各周波数
成分が、同時にその位相を重なり合わせることができる
ためには、丁度左側のすだれ状電極3と右側のすだれ状
電極4の歯の配列ピッチを投影すると、この図に示すよ
うにそのまま重なり合うように一致していることが好ま
しい。
FIG. 3 is an explanatory diagram for widening the band. As shown in FIG. 3A, when the surface acoustic waves S1 and S2 are transmitted from the IDTs 3 and 4, respectively, the convolution output electrode 2 has a predetermined phase as shown in FIG. Match at the timing. At this time, a surface acoustic wave having a long wavelength is excited in a portion where the pitch of the interdigital electrodes 3 and 4 is wide, and a surface acoustic wave having a short wavelength is excited in a portion where the pitch is small. As shown in the figure, the surface acoustic waves propagate in directions that collide with each other and meet at the convolution output electrode 2. In order for the respective frequency components of the surface acoustic waves S1 and S2 output from the interdigital transducers 3 and 4 and coming out at the convolution output electrode 2 to overlap their phases at the same time, it is necessary to use the right-hand interdigital transducer. When the pitch of the arrangement of the teeth of the electrode 3 and the interdigital electrode 4 on the right side is projected, it is preferable that they coincide so as to overlap as shown in FIG.

【0016】この理由から、図1に示したように、本発
明の弾性表面波コンボルバでは、歯の配列ピッチを図の
配列ピッチ投影直線7A,7Bに示すように選定した。
また、上記のような歯の配列ピッチにすることによっ
て、出力される弾性表面波に方向性が生じる。例えば、
図3(a)に示すすだれ状電極3の励振により出力され
る弾性表面波は、図の左側方向よりも右側方向により多
く送り出され、左右両方向に同一のパワーで送り出され
る場合に比べて高い効率を示す。なお、この働きは、例
えば特開平4−331505号公報や特開平6−260
881号公報等にも紹介されている。
For this reason, as shown in FIG. 1, in the surface acoustic wave convolver of the present invention, the arrangement pitch of the teeth is selected as shown by the arrangement pitch projection straight lines 7A and 7B in the figure.
In addition, by setting the tooth arrangement pitch as described above, the output surface acoustic wave has directivity. For example,
The surface acoustic wave output by the excitation of the interdigital transducer 3 shown in FIG. 3A is sent out more in the right direction than in the left direction in the figure, and has higher efficiency than in the case where it is sent out with the same power in both the left and right directions. Is shown. This function is described in, for example, JP-A-4-331505 and JP-A-6-260.
No. 881 is also introduced.

【0017】また、右側のすだれ状電極4に左側のすだ
れ状電極3の構造をそのまま当てはめると、右側のすだ
れ状電極4の出力する弾性表面波は右側により多く送り
出され、効率が低下する。そこで、図3(b)に示すよ
うに、右側のすだれ状電極4は、例えば同一極性の電極
を2本ずつ平行に並べて組み合わせたダブル電極構造と
するとよい。この電極構造も特開平4−331505号
公報に記載されている。
When the structure of the left interdigital electrode 3 is applied to the right interdigital electrode 4 as it is, more surface acoustic waves output from the right interdigital electrode 4 are sent out to the right, and the efficiency is reduced. Therefore, as shown in FIG. 3B, the right interdigital electrode 4 may have a double electrode structure in which, for example, two electrodes having the same polarity are arranged in parallel and combined. This electrode structure is also described in JP-A-4-331505.

【0018】再び図1に戻って、本発明の弾性表面波コ
ンボルバは、この実施例では一方のすだれ状電極3の歯
長がコンボリューション出力電極2の一端2Aの近傍の
焦点5Aに向かって次第に短くなるように選定され、更
に、各歯はこの焦点5Aに向かう方向にほぼ直交する線
分の端を相互に連結した折れ線を描いている。また、他
方のすだれ状電極4の歯長は、コンボリューション出力
電極2の他端2Bの近傍の焦点5Bに向かって次第に短
くなるように選定され、更に、すだれ状電極4の歯はこ
の焦点5Bに向かう方向にほぼ直交する線分の端を相互
に連結した折れ線を描いている。
Referring back to FIG. 1, the surface acoustic wave convolver according to the present invention has a configuration in which the tooth length of one of the interdigital transducers 3 gradually increases toward the focal point 5A near one end 2A of the convolution output electrode 2 in this embodiment. The teeth are selected so as to be shorter, and each tooth describes a polygonal line connecting the ends of line segments substantially orthogonal to the direction toward the focal point 5A. Further, the tooth length of the other interdigital electrode 4 is selected so as to gradually decrease toward the focal point 5B near the other end 2B of the convolution output electrode 2, and the teeth of the interdigital electrode 4 are further reduced in the focal point 5B. A polygonal line is drawn in which the ends of line segments that are substantially perpendicular to the direction toward are connected to each other.

【0019】このような構成にすることによって、各す
だれ状電極3,4の歯のそれぞれの折れ線部分によって
励振された弾性表面波はいずれも焦点5A,5Bに集束
する。従って、コンボリューション出力電極2の幅Wよ
りも十分に長い歯によって弾性表面波を励振することが
できる。これにより、弾性表面波コンボルバの効率を高
めることができる。また、歯長をコンボリューション出
力電極2に近いもの程短くしたのは、各歯により焦点5
A,5Bに到達する弾性表面波のパワーを均一化して周
波数依存性を少なくするためである。
With such a configuration, the surface acoustic waves excited by the broken lines of the teeth of the IDTs 3 and 4 are all focused on the focal points 5A and 5B. Therefore, the surface acoustic wave can be excited by the teeth sufficiently longer than the width W of the convolution output electrode 2. Thereby, the efficiency of the surface acoustic wave convolver can be increased. Also, the shorter the tooth length is nearer to the convolution output electrode 2 is that each tooth
This is because the power of the surface acoustic wave reaching A and 5B is made uniform to reduce the frequency dependency.

【0020】なお、既に従来技術で紹介した特開平6−
334478号公報や特開平6−314946号公報に
は、円弧状のすだれ状電極が開示されている。また、後
者には、弾性表面波が伝搬するときの伝搬方向による速
度依存性を考慮することが記載されており、この理論に
基づけば、電極の形状を楕円の円弧や放物線状に形成す
ることが好ましい場合も生じる。しかしながら、圧電体
基板上に微小かつ精密なカーブを描きながら電極パター
ンを形成するのは必ずしも容易でなく、コストアップの
原因ともなる。そこで、本発明では、すだれ状電極の歯
を折れ線により構成した。これにより、フォトリソエッ
チング処理等により形成される電極パターンを描画する
場合の制御が容易になる。
Incidentally, Japanese Unexamined Patent Publication No.
JP-A-334478 and JP-A-6-314946 disclose an arc-shaped IDT. In the latter, it is described that the velocity dependence due to the propagation direction when surface acoustic waves propagate is considered, and based on this theory, the shape of the electrode should be formed as an elliptical arc or parabola. May also be preferred. However, it is not always easy to form an electrode pattern while drawing a minute and precise curve on the piezoelectric substrate, which causes an increase in cost. Therefore, in the present invention, the teeth of the interdigital electrode are formed by broken lines. This facilitates control when drawing an electrode pattern formed by a photolithographic etching process or the like.

【0021】図4に、そのような電極パターンの具体例
を図示した。図の(a)に示すように、焦点5Aに向か
って次第に短くなるような線分11を先に説明したピッ
チで配置し、それを円弧の方向に何組か連結すれば、本
発明によるすだれ状電極は完成する。従って、例えば伝
搬方向による速度依存性を考慮するような場合の設計も
滑らかな複雑なカープを描くよりはるかに容易である。
なお、図4の(b)に示すように、負電極3Cと正電極
3Dを追加して、円弧の方向に複数のすだれ状電極をそ
れぞれ独立させて形成し、各すだれ状電極が本発明によ
る折れ線形となっていてもよい。また、この電極により
励振された弾性表面波の伝搬特性を考慮したとき、折れ
線を構成する各線分の長さは励振される弾性表面波の波
長λよりも短いことが好ましい。各線分の中央と焦点及
び端部と焦点迄の距離の差が無視できなくなるからであ
る。
FIG. 4 shows a specific example of such an electrode pattern. As shown in FIG. 3A, if the line segments 11 that gradually become shorter toward the focal point 5A are arranged at the above-described pitch, and are connected in the direction of the arc, a set of the blinds according to the present invention can be obtained. The electrode is completed. Therefore, for example, the design in the case of considering the speed dependency due to the propagation direction is much easier than drawing a smooth and complicated carp.
As shown in FIG. 4 (b), a negative electrode 3C and a positive electrode 3D are added to form a plurality of interdigital electrodes independently in the direction of the arc, and each of the interdigital electrodes according to the present invention. It may be a broken line. In consideration of the propagation characteristics of the surface acoustic wave excited by the electrode, it is preferable that the length of each segment forming the polygonal line is shorter than the wavelength λ of the surface acoustic wave excited. This is because the difference between the center and the focal point of each line segment and the distance between the end and the focal point cannot be ignored.

【0022】ところで、効率向上のためには、励振パワ
ーを有効にコンボリューション出力電極方向に伝搬させ
る方向性を持たせることが好ましい。図5には、図3
(a)に示したような方向性電極と、(b)に示したよ
うな無方向性電極との組合せ実施例を示す。図5(a)
に示すものは、両方のすだれ状電極を方向性電極10A
で構成した。この場合、無方向性電極を含めるより歯数
が少なくて済むから製造が容易である。いずれか一方の
電極のパワーロスは入力信号のレベルにより調整すれば
よい。
Incidentally, in order to improve the efficiency, it is preferable that the excitation power has a directivity for effectively propagating the excitation power toward the convolution output electrode. FIG.
A combination example of a directional electrode as shown in (a) and a non-directional electrode as shown in (b) will be described. FIG. 5 (a)
Shows that both interdigital electrodes are directional electrodes 10A.
It consisted of. In this case, the number of teeth can be reduced as compared with the case where the non-directional electrode is included, so that the manufacture is easy. The power loss of one of the electrodes may be adjusted according to the level of the input signal.

【0023】図5(b)に示すものは、両方のすだれ状
電極を無方向性電極10Bで構成した。この場合、パワ
ーロスは(a)のものに比べやや大きい。図5(c)、
(d)に示すものは、いずれか一方に方向性電極10
A、他方に無方向性電極10Bを設けたもので、その位
置関係は自由である。なお、方向性電極10A、無方向
性電極10Bの構成は、上記実施例の他、例えば特開平
4−331505号にも示されている。しかし、電極材
料等の選別によって自由に変更しその方向性を調整する
ことができる。このような構成により一層の効率化を図
ることができる。
In FIG. 5 (b), both interdigital electrodes are constituted by non-directional electrodes 10B. In this case, the power loss is slightly larger than that of (a). FIG. 5 (c),
(D) shows one of the directional electrodes 10
A, in which the non-directional electrode 10B is provided on the other side, and the positional relationship is free. The configurations of the directional electrode 10A and the non-directional electrode 10B are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-331505, in addition to the above-described embodiment. However, the direction can be adjusted freely by selecting the electrode material and the like. With such a configuration, the efficiency can be further improved.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明した本発明の弾性表面波コンボ
ルバは、圧電体基板上にコンボリューション出力電極を
挟んで対向させた少なくとも一対のすだれ状電極を備
え、このすだれ状電極は、櫛状の歯を持つ正電極と負電
極とを、互いにその歯を噛み合わせるように配置して成
り、コンボリューション出力電極の一端側にある一方の
すだれ状電極の歯は、当該一端近傍の焦点に向かって次
第に短くなるように選定され、かつ、当該焦点に向かう
方向にほぼ直交する線分の端を相互に連結した折れ線を
描き、コンボリューション出力電極の他端側にある他方
のすだれ状電極の歯は、当該他端近傍の焦点に向かって
次第に短くなるように選定され、かつ、当該焦点に向か
う方向にほぼ直交する線分の端を相互に連結した折れ線
を描き、一方のすだれ状電極は、互いに隣接する正電極
の歯と負電極の歯の配列ピッチが、コンボリューション
出力電極の一端に向かう方向に見て次第に狭くなるよう
に選定され、他方のすだれ状電極は、互いに隣接する正
電極の歯と負電極の歯の配列ピッチが、コンボリューシ
ョン出力電極の他端から離れる方向に見て次第に狭くな
るように選定したので、広い帯域でコンボリューション
出力電極側に信号を送り出し、コンボリューション出力
電極の幅よりも広い幅の歯を持つ電極によりエネルギー
を集中させることができるので、製造が容易で効率の良
い優れた特性の素子が得られるとともに、デバイスを小
型化できる。
The surface acoustic wave convolver of the present invention described above has at least a pair of interdigital transducers opposing each other with a convolution output electrode interposed therebetween on a piezoelectric substrate. The positive electrode and the negative electrode having teeth are arranged so that the teeth mesh with each other, and the teeth of one of the interdigital transducers at one end of the convolution output electrode face the focal point near the one end. Draw a polygonal line that is selected to be gradually shorter and interconnects the ends of line segments that are substantially perpendicular to the direction toward the focal point, and the teeth of the other interdigital electrode at the other end of the convolution output electrode are , Draw a polygonal line which is selected so as to become gradually shorter toward the focal point near the other end, and which connects the ends of line segments substantially orthogonal to the direction toward the focal point, and The interdigital electrodes are selected such that the arrangement pitch of the teeth of the positive electrode and the negative electrode adjacent to each other becomes gradually narrower when viewed in the direction toward one end of the convolution output electrode, and the other interdigital electrodes are adjacent to each other. The arrangement pitch of the teeth of the positive electrode and the teeth of the negative electrode is selected so as to be gradually narrower when viewed in a direction away from the other end of the convolution output electrode, so that a signal is sent to the convolution output electrode side in a wide band, Energy can be concentrated by an electrode having teeth having a width wider than the width of the convolution output electrode. Therefore, an element having excellent characteristics that is easy to manufacture, has high efficiency, and can be downsized.

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

【図1】本発明の弾性表面波コンボルバ実施例を示す平
面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a surface acoustic wave convolver according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の弾性表面波コンボルバの一例を示す平面
図である。
FIG. 2 is a plan view showing an example of a conventional surface acoustic wave convolver.

【図3】チャープ型すだれ状電極の作用を示す説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory view showing the operation of a chirped IDT;

【図4】本発明の弾性表面波コンボルバのすだれ状電極
変形例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a modified example of the interdigital transducer of the surface acoustic wave convolver of the present invention.

【図5】本発明の弾性表面波コンボルバのすだれ状電極
の組合せ例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a combination example of interdigital electrodes of the surface acoustic wave convolver of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電体基板 2 コンボリューション出力電極 3,4 すだれ状電極 3A,4A 正電極 3B,4B 負電極 5A 一端近傍の焦点 5B 他端近傍の焦点 P 歯の配列ピッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric substrate 2 Convolution output electrode 3, 4 Interdigital electrode 3A, 4A Positive electrode 3B, 4B Negative electrode 5A Focus near one end 5B Focus near the other end P Arrangement pitch of teeth

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 賢治 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番 1号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 横山 武男 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番 1号 昭和電線電纜株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−334478(JP,A) 特開 平6−314946(JP,A) 特開 平4−331505(JP,A) 特開 平4−337915(JP,A) 特開 平6−260881(JP,A) 特開 平3−74921(JP,A) 特開 昭63−36485(JP,A) 特開 平4−249910(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告 US 91−52,(1991.10.18)P.37−44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Noguchi 2-1-1, Sakae Oda, Kawasaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Showa Electric Wire & Cable Co., Ltd. (72) Inventor Takeo Yokoyama 2 Ei Oda, Kawasaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Chome 1-1 Showa Electric Wire & Cable Co., Ltd. (56) References JP-A-6-334478 (JP, A) JP-A-6-314946 (JP, A) JP-A-4-331505 (JP, A) JP-A-4-337915 (JP, A) JP-A-6-260881 (JP, A) JP-A-3-74921 (JP, A) JP-A-63-36485 (JP, A) JP-A-4-249910 (JP JP, A) IEICE Technical Report US 91-52, (1991.10.18) 37-44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電体基板上にコンボリューション出力
電極を挟んで対向させた少なくとも一対のすだれ状電極
を備え、 このすだれ状電極は、 櫛状の歯を持つ正電極と負電極とを、互いにその歯を噛
み合わせるように配置して成り、 前記コンボリューション出力電極の一端側にある一方の
すだれ状電極の歯は、 当該一端近傍の焦点に向かって次第に短くなるように選
定され、かつ、当該焦点に向かう方向にほぼ直交する線
分の端を相互に連結した折れ線を描き、 前記コンボリューション出力電極の他端側にある他方の
すだれ状電極の歯は、 当該他端近傍の焦点に向かって次第に短くなるように選
定され、かつ、当該焦点に向かう方向にほぼ直交する線
分の端を相互に連結した折れ線を描き、 いずれのすだれ状電極も、焦点に向かって次第に短くな
るような線分を所定のピッチで配置し、それらを円弧の
方向に複数組連結して形成し、すだれ状電極の各線分
は、いずれも励振される弾性表面波の波長λ以下の長さ
に選定され、 前記一方のすだれ状電極は、互いに隣接する前記正電極
の歯と負電極の歯の配列ピッチが、コンボリューション
出力電極の一端に向かう方向に見て次第に狭くなるよう
に選定され、 前記他方のすだれ状電極は、互いに隣接する前記正電極
の歯と負電極の歯の配列ピッチが、コンボリューション
出力電極の他端から離れる方向に見て次第に狭くなるよ
うに選定され、 一方のすだれ状電極と他方のすだれ状電極の歯の配列ピ
ッチを投影すると、そのまま重なり合うように一致して
いることを特徴とする弾性表面波コンボルバ。
1. A piezoelectric substrate comprising at least a pair of interdigital transducers opposed to each other with a convolution output electrode interposed therebetween, wherein the interdigital transducer comprises a positive electrode having comb teeth and a negative electrode. The teeth of one of the interdigital transducers at one end of the convolution output electrode are selected so as to become gradually shorter toward a focal point near the one end, and Draw a polygonal line that interconnects the ends of line segments that are substantially orthogonal to the direction toward the focal point, and the teeth of the other interdigital transducer on the other end side of the convolution output electrode move toward the focal point near the other end. Draw a polygonal line that connects the ends of line segments that are selected to be progressively shorter and that are almost perpendicular to the direction of the focal point, and that any of the interdigital electrodes gradually move toward the focal point. Arrange the line segments that become shorter at a predetermined pitch, and
A plurality of sets are connected in the direction, and each line segment of the interdigital transducer is selected to have a length equal to or less than the wavelength λ of the surface acoustic wave to be excited. The arrangement pitch of the teeth of the electrode and the teeth of the negative electrode is selected so as to be gradually narrower when viewed in a direction toward one end of the convolution output electrode, and the other interdigital transducer is provided with the teeth of the positive electrode adjacent to each other. The arrangement pitch of the teeth of the negative electrode is selected so as to be gradually narrower in a direction away from the other end of the convolution output electrode, and the arrangement pitch of the teeth of one of the interdigital electrodes and the other of the interdigital electrodes is projected. A surface acoustic wave convolver characterized by matching so as to overlap as it is.
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