JPS6327471Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、超音波遅延線を使用して、簡単で高
性能、しかもくし形フイルタ特性を簡単にキヤン
セルできるくし形フイルタ回路を構成することを
目的とする。

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、約10μsecから数
100μsecの遅延時間を得た後、再たび電気信号に
変換する機能素子である。

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は前出のト
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。

ところで、前出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間に発生する。
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。

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。

ところで、超音波遅延線にE_A＝αsinωtなる信
号を印加し、時間τ₀遅延された信号をE_Bとして、
E_AとE_Bの和を考えると、 ｜E_C｜＝｜E_A＋E_B｜＝｜αsinωt＋βsin（ωt−τ₀）
｜ ＝｜√²＋²＋2₀・sin（ωt＋
）｜ ＝｜Asin（ωt＋）｜ 但し、 ＝tan^-1｛βsinωτ₀／（α＋βcosωτ₀）｝ Ａ＝√²＋²−2₀ 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。

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／τ_{0 H}″＝（ｎ＋１）min−（ｎ）min ＝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、遅延信号と原信号を加算すると、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。

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′はマツチング
用のコイル、９はミキシング用の可変抵抗であ
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。

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
時に前出の共振回路の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。

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うているのである。

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。

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
形フイルタ回路が考案された。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１
１を貼り付け、分割された表面電極１２〜１２″
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１１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１３
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回路である。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
タ回路であつて、異なる点は第５図の外部インピ
ーダンス１３を、トランスジユーサ１１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。

ところが、第５図及び第６図に示したくし形フ
イルタ回路は簡単な回路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、かつマ
ツチング用のコイルを前出のように取付けるとや
はり性能が変化してしまうため取付けられず、そ
のため第３図の構成と比較して不十分な性能しか
得られなかつた。

ところで、VTRにおけるクロスカラー除去回
路におけるくし形フイルタ回路は、スロー、スチ
ル等の録画、再生の際、くし形フイルタ特性をキ
ヤンセルする必要が生ずる。この時、第５図及び
第６図に示したくし形フイルタ回路は、それ自体
でくし形フイルタ特性を有しているため、キヤン
セルが難しく、スイツチングによるバイパス回路
を設けなければならず、回路全体としてコストア
ツプになつていた。

本考案は、前記欠点を全て解決するくし形フイ
ルタ回路を提供しようとするものである。

第７図及び第８図に本考案の各実施例を上記と
同一箇所には同一番号を付して示す。

第７図は通常の４端子形超音波遅延線を使用し
て、本考案のくし形フイルタ回路を構成した例で
ある。この実施例においては入力用、出力用トラ
ンスジユーサ２，２′の各一端子、すなわち電極
３′，３（または３，３″）を共通とし、アース
との間に可変インピーダンス１５（Ｚ）を接続
し、かつそのインピーダンス１５と並列にスイツ
チング機能素子１６を接続したものである。

第８図は、３端子形超音波遅延線を使用した場
合のくし形フイルタ回路である。この実施例に使
用する超音波遅延線は、入力用、出力用トランス
ジユーサ１１，１１′のアースが共通となつてい
る。このアース端子とアースとの間にインピーダ
ンス１５を接続し、かつスイツチング機能素子１
６をそれと並列に接続しているのである。

第９図は本考案のくし形フイルタ回路の等価回
路である。ここで、１７，１７′はトランスジユ
ーサの等価容量である。

本考案は、第９図に示す等価回路を構成するも
のである。すなわち、図中に示す通り、電圧E_A
を入力端子に印加した場合を考えると、前記電圧
E_Aはトランスジユーサの等価容量１７とインピ
ーダンス１５とに分圧される。すなわち、等価容
量をC₀，E_A＝αsinωtとおくと、 E_C＝Ｚ／Ｚ＋１／ωCoE_A＝Ｚ／Ｚ＋１／ωCo・αsinωt また、超音波遅延線を通過した遅延信号をE_B
とすると、E_B＝βsin（ωt−τ₀）で、 Ｚ／Ｚ＋１／ωCo・α＝β Ｚ／Ｚ＋１／ωCo＝β／α（＝超音波遅延線の挿入損
失） となる時、くし形フイルタ特性の減衰量は最大と
なる。

更に、VTRのクロスカラー除去方式において
は、くし形フイルタ特性をキヤンセルする必要性
が生じてくるが、この時も本考案によれば、イン
ピーダンス１５の両端をスイツチング機能素子１
６でシヨートすることにより、極めて簡単にくし
形フイルタ特性をキヤンセルすることができ、遅
延信号のみを取り出すことができる。

また、本考案は、入力用及び出力用トランスジ
ユーサをインピーダンスで結合しないために、く
し形フイルタ特性を得ようとして、インピーダン
ス１５を可変しても超音波遅延線のマツチングイ
ンピーダンスはほとんど変化せず、性能劣化をき
たすことがない。

このように、本考案によれば、 (1) 極めて簡単な回路でくし形フイルタ回路を構
成することが可能である。

(2) ミキシングによるマツチングインピーダンス
の変化が少ないため、超音波遅延線の性能劣化
がない。

(3) くし形フイルタ特性のキヤンセルが容易であ
る。

(4) 従来のくし形フイルタに比べ、ガラス遅延媒
体形状の選択が自由である。

等、大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

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回路の
回路構成図、第７図及び第８図はそれぞれ本考案
に係るくし形フイルタ回路の回路構成図、第９図
は同くし形フイルタ回路の等価回路図である。 １……遅延媒体、２，２′，１１，１１′……ト
ランスジユーサ、３，３′，３″，３，１２，１
２′，１２″……電極、１５……インピーダンス、
１６……スイツチング機能素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガラス等の材質から成る多角形の遅延媒体の１
   つ以上の辺に、セラミツク等の圧電材料から成る
   トランスジユーサを２枚貼り付けた構造の超音波
   遅延線を用い、各トランスジユーサの両面に形成
   された電極の各１面を同電位とし、前記同電位電
   極とアースとの間にインピーダンスを挿入し、か
   つ前記インピーダンスの両端をスイツチングによ
   りシヨート可能としたことを特徴とするくし形フ
   イルタ回路。