JPH04302210A - 弾性表面波コンボルバ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波コンボルバ
に関し、特に分割した導波路を介して、２つの信号のコ
ンボリューション信号をとり出す、分割導波路型弾性表
面波コンボルバに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、「中川他，電子通信学会論文誌
’８６／２，Ｖｏｌ．ｊ６９−Ｃ，Ｎｏ．２，ｐｐ１９
０〜１９８　」に記載されている、従来の分割導波路型
弾性表面波コンボルバの構成を示す概略平面図である。

【０００３】なお、本図に記載されている座標軸は、便
宣上付記したものであり、基板の結晶軸等を意味するも
のではない。

【０００４】図３において、１は圧電基板であり、２，
３は、該基板１の表面上にｘ方向に適宜距離隔てて対向
配置されて形成されている２つの弾性表面波励振用櫛形
電極である。４−１，４−２，…，４−ｎは前記電極２
，３間においてｘ方向に延びて互いに平行に基板１の表
面に形成されている導波路である。また、５は基板１の
表面上に上記導波路からｙ方向に適宜距離隔てて配置さ
れ形成されている出力用櫛型電極である。

【０００５】この弾性表面波コンボルバにおいて、弾性
表面波励振用櫛形電極２，３に対し角周波数ωの電気信
号を入力すると、該周波数の弾性表面波が励振され、該
弾性表面波は導波路４−１，４−２，…，４−ｎをｘ軸
方向に互いに反対向きに伝搬し、該導波路にてパラメト
リック・ミキシング現象により、ｙ軸方向に伝搬する角
周波数２ωの弾性表面波が発生する。この弾性表面波が
出力用櫛型電極５に到達し、該出力用櫛型電極５にて上
記２つの入力信号のコンボリューション電気信号を得る
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、一
般に弾性表面波コンボルバでは信号の相互作用長（積分
時間）が長くなるに従い、出力電極の長さも長くなる。

【０００７】分割導波路型弾性表面波コンボルバでも、
相互作用長が長くなるに従い、各導波路の長さは長くな
る。そして従来型の分割導波路型弾性表面波コンボルバ
では、出力用櫛型電極長は導波路長と等しいため、相互
作用長が長くなるに従い出力用櫛型電極長も当然長くな
る。

【０００８】また出力用櫛型電極の線幅は、コンボリュ
ーション信号の周波数と基板の弾性表面波の伝搬速度に
より決まるため、入力中心周波数が高くなるほど線幅は
細くなる。

【０００９】たとえば、基板に１２８°Ｙ・Ｘ　ＬｉＮ
ｂＯ３　単結晶を用いた、入力中心周波数２００ＭＨｚ
　、相互作用長６μｓ　の分割導波路型コンボルバの場
合、出力用櫛型電極は線幅２μｍ、長さ２０ｍｍとなる
。

【００１０】この櫛型電極の電極指抵抗は、１本当り約
２　ｋΩになり、この電極指抵抗によるコンボリューシ
ョン出力の低下はまぬがれない。

【００１１】また、従来の分割導波路型弾性表面波コン
ボルバの出力用櫛型電極は、上記のように、線幅数μｍ
、長さ数ｍｍ〜数十ｍｍとなり、従来の弾性表面波コン
ボルバに比べ製造上の歩留りも悪い。

【００１２】（発明の目的）本発明の目的は、出力用櫛
型電極の電極指抵抗を軽減することによって、コンボリ
ューション効率を向上し、また製造上の歩留りも向上し
た分割導波路型弾性表面波コンボルバを提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的は、本
発明の圧電基板上に弾性表面波を励振する少なくとも２
つの励振電極と、該励振電極から励振される弾性表面波
を、互いに反対向きに伝搬させる複数の導波路と、該導
波路にて発生し、上記弾性表面波を横切る方向に伝搬す
る弾性表面波を電気信号に変換する少なくとも１つの出
力用電極とを有する弾性表面波コンボルバにおいて、上
記圧電基板上の少なくとも上記出力用電極部分に、少な
くとも上記導波路にて発生する弾性表面波の伝搬方向の
音速に関して、該圧電基板より音速が大きな圧電体薄膜
を設けたことを特徴とする弾性表面波コンボルバにより
達成される。また上記圧電体薄膜の膜厚が、上記導波路
側からテーパ状に厚く変化していることを特徴とする弾
性表面波コンボルバにより、上記目的を達成しようとす
るものである。

【００１４】本発明の構成によれば、従来のものよりも
出力用櫛型電極のピッチを広げることができ、櫛型電極
の線幅、間隔が広がり、電極指抵抗を低減でき、コンボ
リューション効率を向上させることができる。

【００１５】出力用櫛型電極の電極幅ｄは、シングル電
極の場合、圧電体の弾性表面波の音速ｖと、弾性表面波
の中心周波数ｆ０　とにより決められ、

【００１６】

【数１】ｄ＝ｖ／４ｆ０ となる。

【００１７】したがって、同じ中心周波数の弾性表面波
を伝搬させる場合、圧電体の音速が早ければ出力用櫛型
電極の幅ｄは大きくなる。　　よって、本発明によれば
、出力用櫛型電極部に基板より弾性表面波の音速の大き
い圧電体薄膜が設けられているため、従来のものより、
出力用櫛型電極の線幅ｄ、及びピッチ（２ｄ）を大きく
することができる。

【００１８】従って、従来の弾性表面波コンボルバに比
べ、次式で示される電極指１本当たりの抵抗Ｒは、低減
される。

【００１９】

【数２】 （ρ：電極金属の抵抗率、ｌ：電極の長さ、ｔ：電極の
厚さ、ｄ：電極の線幅）また、電極のピッチが広がった
ため、フォトリソ工程による電極パターン形成が容易に
なり、製造上の歩留まりが向上する。

【００２０】また本実施例においては、該圧電体薄膜の
膜厚が導波路側より、テーパー状に徐々に厚くなってい
るため、該圧電体薄膜の端面での弾性表面波の反射によ
る反射波の発生を抑えることができる。

【００２１】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明による弾性表面
波コンボルバの第１の実施例を示す概略平面図である。

【００２２】なお、図中の座標軸は便宣上付記したもの
であり、基板の結晶軸を意味するものではない。

【００２３】図１において、１は圧電基板である。該圧
電基板としては、例えばニオブ酸リチウム等の圧電基板
を用いることができる。

【００２４】２，３は基板１の表面上にｘ方向に適宜距
離隔てて対向配置され形成されている弾性表面波励振用
電極である。該電極２，３は櫛形電極であり、例えばア
ルミニウム、銀、金等の導電体からなり、弾性表面波が
±ｘ方向に伝搬するように設けられている。

【００２５】４−１，４−２，…，４−ｎは、電極２，
３間においてｘ方向に延びて互いに平行に基板１の表面
に一定ピッチで配列され、形成されている導波路である
。

【００２６】これら導波路に関しては、柴山乾夫監修「
弾性表面波工学」電子通信学会、８２〜１０２頁に詳し
く述べられており、薄膜導波路やトポグラフィック導波
路があるが、本発明においては基板表面をアルミニウム
、銀、金等の導電体で被覆したΔｖ／ｖ導波路が好まし
い。

【００２７】５は、基板１の表面上に上記導波路４−１
〜４−ｎからｙ方向に適宜距離隔てて配置され形成され
ている出力用櫛型電極であり、該電極は、例えばアルミ
ニウム、銀、金等の導電体からなり、ｙ方向に伝搬する
弾性表面波を効率良く電気信号に変換できるように設け
られている。

【００２８】７は、基板１の表面上の少なくとも出力用
櫛型電極５の下に設けられた、基板１より少なくともＹ
方向の弾性表面波の音速が大きい圧電体薄膜である。

【００２９】また、この圧電体薄膜７の膜厚は、導波路
４−ｎ側からテーパ状に徐々に厚く形成されている。

【００３０】本実施例の弾性表面波コンボルバにおいて
は、一方の励振用櫛型電極２に対して、中心角周波数ω
の電気信号を入力すると、励振用電極２からは弾性表面
波が励振され、導波路４−１〜４−ｎに入射する。また
同様にして、他方の励振用櫛型電極３に対し、中心角周
波数ωの電気信号を入力すると、励振用電極３より弾性
表面波が励振され、導波路４−１〜４−ｎに入射する。

【００３１】励振用電極２，３よりそれぞれ励振され、
導波路４−１〜４−ｎの両端から互いに反対方向に伝搬
する弾性表面波は、該導波路４−１〜４−ｎ上にてパラ
メトリックミキシング現象により、±ｙ軸方向に伝搬す
る中心角周波数２ωの弾性表面波を両側へ発生させる。

【００３２】そしてこの弾性表面波は、出力用櫛型電極
５に到達し、これにより、励振用電極２，３から入力さ
れた２つの入力信号のコンボリューション信号を得るこ
とができる。

【００３３】出力用櫛型電極５の電極幅ｄは、シングル
電極の場合、圧電体の弾性表面波の音速ｖと、弾性表面
波の中心周波数ｆ０　とにより決められ、

【００３４】

【数３】ｄ＝ｖ／４ｆ０ である。

【００３５】したがって、同じ中心周波数の弾性表面波
を伝搬させる場合、圧電体の音速が早ければ出力用櫛型
電極の幅ｄは大きくなる。

【００３６】よって、本実施例では、出力用櫛型電極５
の下に基板１より弾性表面波の音速の早い圧電体薄膜が
設けられているため、従来のものより、櫛型電極の線幅
ｄ、及びピッチ（２ｄ）は大きくすることができる。

【００３７】従って、従来の弾性表面波コンボルバに比
べ、次式で示される電極指１本当たりの抵抗Ｒは、低減
される。

【００３８】

【数４】 （ρ：電極金属の抵抗率、ｌ：電極の長さ、ｔ：電極の
厚さ、ｄ：電極の線幅）また、電極のピッチが広がった
ため、フォトリソ工程による電極パターン形成が容易に
なり、製造上の歩留まりが向上する。

【００３９】また本実施例においては、該薄膜７の膜厚
が導波路４−ｎ側より、テーパー状に徐々に厚くなって
いるため、該薄膜の端面での弾性表面波の反射による反
射波の発生を抑えることができる。

【００４０】また、本実施例では、該薄膜７を基板１の
出力用電極５の下部に設けたが、該電極５の上部に設け
ても同様の効果が得られる。

【００４１】（実施例２）図２は、本発明による弾性表
面波コンボルバの第２の実施例を示す概略平面図である
。

【００４２】本図において、上記図１における部材と同
様の部材には同一の符合が付せられている。

【００４３】本実施例では、ホーン型導波路７，８及び
出力用櫛型電極５，６が導波路４−１〜４−ｎの両側に
対称に配置され形成されている。

【００４４】本実施例においても、上記第１実施例と同
様の作用効果が得られるが、更に本実施例では導波路に
て生ぜしめられた弾性表面波は、±ｙ軸方向の双方の向
きに伝搬するので、２つの出力用櫛型電極５，６からこ
れらを出力させて合成することにより、上記第１実施例
の２倍の出力を得ることができる。尚、２つの出力用櫛
型電極５と６とで導波路４−１〜４−ｎからの距離を異
ならせておくことにより、一方の出力用櫛型電極からの
出力を他方の出力用櫛型電極の出力に対し、適宜時間遅
延させることができる。

【００４５】また、上記第１，第２実施例における弾性
表面波励振用電極２，３をダブル電極（スプリット電極
）とすることにより、該弾性表面波励振用電極２，３に
おける弾性表面波の反射を抑圧できる。同様に出力用櫛
型電極５，６をダブル電極（スプリット電極）とするこ
とにより、該櫛型電極５，６における弾性表面波の反射
を抑圧し、弾性表面波コンボルバの特性をより一層良好
なものにすることができる。

【００４６】さらに、上記第１，第２実施例において、
基板１はニオブ酸リチウム等の圧電体単結晶に限定され
るものではなく、例えば半導体やガラス基板上に圧電膜
を付加した構造等、パラメトリック・ミキシング効果が
ある材料、及び構造であればよい。

【００４７】また、上記第１，第２実施例では弾性表面
波励振用電極にて励振される弾性表面波をそのまま導波
路に導いているが、該励振電極と該導波路との間にホー
ン型導波路やマルチストリップカプラ等のビーム幅圧縮
器を設けてもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、圧電
基板上の少なくとも出力用櫛型電極部に、圧電基板より
音速の大きい圧電体薄膜を設けることにより、出力用櫛
型電極の電極指抵抗を低減でき、コンボリューション効
率を向上させることができるという効果が得られる。

【００４９】また、出力用櫛型電極の製造が容易となる
ため、製造上の歩留りも向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弾性表面波コンボルバの第１実施
例を示す概略平面図、

【図２】本発明による弾性表面波コンボルバの第２実施
例を示す概略平面図、

【図３】従来例を示す概略平面図。

【符合の説明】

１　　基板、 ２，３　　弾性表面波励振用櫛型電極、４−１〜４−ｎ
　　導波路要素、 ５，６　　出力用櫛型電極、 ７，８　　圧電体薄膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧電基板上に弾性表面波を励振する少
   なくとも２つの励振電極と、該励振電極から励振される
   弾性表面波を、互いに反対向きに伝搬させる複数の導波
   路と、該導波路にて発生し、上記弾性表面波を横切る方
   向に伝搬する弾性表面波を電気信号に変換する少なくと
   も１つの出力用電極とを有する弾性表面波コンボルバに
   おいて、上記圧電基板上の少なくとも上記出力用電極部
   分に、少なくとも上記導波路にて発生する弾性表面波の
   伝搬方向の音速に関して、該圧電基板より音速が大きな
   圧電体薄膜を設けたことを特徴とする弾性表面波コンボ
   ルバ。
2. 【請求項２】　　上記圧電体薄膜の膜厚が、上記導波路
   側からテーパ状に厚く変化していることを特徴とする請
   求項１に記載の弾性表面波コンボルバ。