JPH03165116A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、弾性表面波装置に係るもので、特にスペクト
ラム拡散通信方式に用いられる弾性表面波コンボルバの
改良に関するものである。

［発明の概要］ 本発明は１弾性表面波コンボルバにおいて、出力ゲート
電極と基板裏面との間に生ずるバルク波共振を、設計容
易な手段により抑圧し、周波数特性、スプリアス特性を
向上させるようにしたものである。

［従来の技術］ 弾性表面波（ＳＡＷ）素子については、現在、幅広い応
用と研究開発がなされており、特に実時間畳み込み積分
機能をもつＳＡＷコンボルバは、例えば民生の次世代通
信方式として期待されているスペクトラム拡散（ＳＳ）
通信方式の復調器における主要なデバイス等として注目
されている。

このＳＳ通信方式では、情報をのせた搬送波が更に擬似
雑音符号（ＰＮコード）によって広い周波数帯域に拡散
されるため、ＳＡＷコンボルバとしては広帯域の周波数
特性を持つことを要求される。

−［−記ＳＡＷコンボルバは、その構造から３種類に大
別され１弾性的非線形性を利用したエラスティックコン
ボルバ、圧電体と半導体を微少ギヤップを介して近接さ
せ、半導体中の非線形性を利用するエアーギャップ型コ
ンボルバ、そして半導体基板」１に圧電薄膜を積層して
モノリシック化したモノリシック型コンボルバとして知
られているが。

基本的には、第５図に示すように、圧電基板１−１−に
形成した２つの入力くし型電極（ＩＤ”ｆ”）２゜２′
と、その間に形成された出力ゲート電極３とから成る１
畳み込み積分動作は、２つの信号が【ＤＴ２．２″によ
ってＳＡＷに変換され、互いに逆方向に出力ゲート電極
下部の相互作用領域を伝播し、弾性的非線形性あるいは
半導体の非線形性を利用して掛算され、ゲート′１１！
極によって積分されることにより行われる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述した３種類のＳＡＷコンボルバのうち、
エアーギャップ型は圧電体と半導体間の微少ギャップの
制御が鐙しく、実用化という点では他のエラスティック
型、モノリシック型が有利であるが、これらはいずれに
おいても、出力ゲートｆｌｉ極に発生した積分出力は電
極面内に均一に依存しており、このため、第６図に示す
ように、あたかも圧電共振子に交流信号を加えたと同様
に、基板１の厚み方向にバルク波が発生し、基板の音速
と厚みに依存した周波数において共振する。この結果、
第７図のグラフに示すように、ＳＡＷコンボルバの出力
信号の周波数特性４に周波数軸上で等間隔の落ち込みが
発生してしまう。これはＳＡＷコンボルバの帯域幅を狭
めたり、相関動作を行わせる場合、目的出力と不要出力
との比（スプリアス比）を劣化させたりする原因となる
ものである。

バルク波の発生による特性劣化は、テレビ受像機に用い
られるＶＩＦＳＡＷフィルタで解像度の低下を招くなど
問題になるため、第８図に示すように、基板１の裏面に
溝を設けたり、ラップ処理を施す等の粗面化を行い、対
策手段としている。

しかし、溝の深さやピッチがランダムなために効果の再
現性に問題があったり、あるいは溝の深さ、ピッチを規
定する場合でも、その目的はバルク波５を乱反射させて
応答を抑圧しようとするものであるため、使用周波数帯
での必要な深さ、ピッチの値は実験を繰り返して最適化
する必要がある。

また、そもそも、これらの従来対策は２つの人出力ＩＤ
Ｔ間のバルク波の伝播応答に対するものであり、厚み方
向の共振についての検討はなされていない。

［発明の目的］ 本発明は、ＳＡＷコンボルバにおいて、出力ゲートに発
生した積分出力を供給源とするバルク波の厚み共振を抑
圧し、周波数特性、スプリアス比を改善するための設計
の容易な手段を提供することを目的としているものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記［１的を達成するために、本発明による弾性表面波
装置は、圧電基板の一方主面に電気信号を骨性表面波に
変換する１対のくし型電極を形成するとともに、前シｄ
１対のくし型電極に挟まれた位置に出力電極を形成し、
前記圧電基板の他方面の少なくとも前記出力電極に対向
する位置に、深さｄ、幅Ｐ１、間隔Ｐ２、出カイ、１号
の中心周波数をｆ０、圧電基板の厚さをｔ、基板内のバ
ルク波の音速を■ｂとしたとき、ｄ＝ｖｂ　／４　・ｆ
ｏ　＊Ｐ　１＝　Ｐ　２をほぼ満足するストリップ状溝
を設けたことを要旨とするものである。

［作用］ 上記構成の弾性表面波装置においては、圧電基板の出力
電極と対向する裏面にストリップ状溝を設け、溝の深さ
、幅、間隔を規定することで、裏面での反射波の同相成
分と逆相成分がほぼ等しく分布し、バルク波共振は抑圧
される。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例による弾性表面波コンボル
バの要部を示したものである。

同図において、１は圧電基板、３は出力ゲート電極であ
り、出力ゲート電極３と対向する基板裏面に、ストリッ
プ状溝６が設けられている。ｔは圧電基板の厚さ、ｄは
溝の深さ−Ｐｘは溝の幅、ｐ２　は溝の間隔である。

ＳＡＷコンボルバの出力ゲート電極部での厚み方向のバ
ルク共振は、基板の厚みをｔ、バルク波の音速をｖｂと
したとき、（１）式を満足する周波数ｆｂｍで発生する
。

２　・　し ｍ＝１．２，３．　　・・・・ これは、出力ゲート電極面内が均一な電位であることと
、裏面がほぼ平坦で、かつ出力ゲート電極に−Ｖ行であ
るために、ゲート電極下方では、はぼ平面波とみなせる
バルク波が面内で同相で発生、あるいは表裏面で同相で
反射を繰り返すためである。したがって共振を抑圧する
には、発生あるいは反射時のバルク波の位相を相互作用
領域の面方向でラング１１にするか、または同相成分と
逆相成分とをほぼ等しく分布させる必要がある。ＳＡＷ
コンボルバでは、ゲート電極上の電位が均一になること
は本質的なものであり、発生時の位相を分布させること
はできない。したがって位相の分布は裏面の反射条件で
与える必要があるが、ランダムな分布は抑圧効果の信頼
性の面から問題がある。

そこで、本発明では、具体的には、第１図に示す実施例
のように、少なくとも出力ゲート電極３に対向する基板
裏面にストリップ状の溝６を設け、溝６の幅ｐｘ、間隔
ｐ２、深さｄを規定することで実現している。

前記溝６の深さｄは、ＳＡＷコンボルバの出力周波数帯
域の中心周波数をｆｏとした場合、（２）式で規定する
。

これにより、溝の部分で反射したバルク波と、オリジブ
ルの裏面で反射したバルク波とは、その行路差２ｄによ
り、はぼ１８０″の位相差を持つことになる。また、こ
の構造により、バルク波を相殺するためには、溝と残り
部分の領域がほぼ等しくなければならないため、（３）
式による条件が必要である。

Ｐ　１＝　Ｐ　ｚ　　　　　　　　　　　・・・（３）
第２図のグラフは１本発明をＺｎＯ／Ｓｉモノリシック
ＳＡＷコンボルバに実施した場合の周波数特性の一例を
示したものである０本発明の手段を施してない場合の特
性は、第７図に示したものであるが、本発明を実施した
ものによれば１周波数特性７に示すように、帯域内のバ
ルク共振による応答が除去されていることが明らかに認
められる。

かくして、上記条件をもってすれば、基板の厚み、バル
ク波の音速、出力信号帯域から容易に溝の形状を設計す
ることができ、しかも効果は顕著である。

前記弾性表面波装置Ｙ♂を構成する圧電基板としては、
第３図に示すように、ニオブ酸リチウムシリコン（Ｓｉ
）の積層構造等が使用される。

［発明の効果コ 以−１−に述べたように、本発明によれば、弾性表面波
コンボルバにおいて、出力ゲート電極と基板裏面との間
に生ずるバルク波共振を、設計の容易な丁法により抑圧
し、周波数特性、スプリアス特性を向−ヒさせることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す弾性表面波装置要部の
断面図、第２図は出力信号の周波数特性を示すグラフ、
第３図および第４図はそれぞれ本発明の実施例を示す弾
性表面波装置の側面図、第５図は従来構造のＳＡＷコン
ボルバの斜視図、第６図はバルク波共振を説明する模式
図、第７図は出力信号の周波数特性を示すグラフ、第８
図は従来のバルク波応答抑圧の一例を示す説明図である
。 １・・・・・・・・・圧電基板、２，２′・・・・・・
・・・くし型電極、３・・・・・・・・・出力ゲート電
極、６・・・・・・・・・溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電基板の一方主面に電気信号を弾性表面波に変換す
   る１対のくし型電極を形成するとともに、前記１対のく
   し型電極に挟まれた位置に出力電極を形成し、前記圧電
   基板の他方面の少なくとも前記出力電極に対向する位置
   に、深さｄ、幅ｐ＿１、間隔ｐ＿２、出力信号の中心周
   波数をｆ＿０、圧電基板の厚さをｔ、基板内のバルク波
   の音速をｖｂとしたとき、ｄ＝ｖｂ／４・ｆ＿０，ｐ＿
   １＝ｐ＿２をほぼ満足するストリップ状溝が設けられて
   いることを特徴とする弾性表面波装置。