JPS6347076Y2 - - 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、簡単な構
成で性能にバラツキが少なく、しかも安価なくし
形フイルタ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、数10μsecから数
100μsecの遅延時間を得た後、再び電気信号に変
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は前記のト
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、前述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間の発生する。
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）＝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、遅延信号とスルー信号を加算すると、
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′はマンチング
用のコイル、９はミキシング用の可変抵抗であ
る。ａ，ｂはくし形フイルタ回路の入力及び出力
端である。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で
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
時に前述の共振回路の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つているのである。

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１２を
貼り付け、分割された表面電極１３〜１３″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１２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１４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であつ
て、異なる点は第５図の外部インピーダンス１４
を、トランスジユーサ１２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
ルタは簡単な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、しかも、製造上発
生する遅延時間の誤差を補正することができない
ので、十分な性能を得ることが下可能であつた。

本考案は以上のような従来の欠点を除去するも
のである。

以下、本考案の実施例を図面第７図、第８図に
より説明する。

第７図は、本考案の構成を回路的に示したもの
であり、第３図に示したくし形フイルタ回路から
マツチングインピーダンス８，８′，７″〜７
′′′′を取り除いたものである。すなわち、本考案
のくし形フイルタは次のように構成されている。

１５はガラス遅延媒体、１６，１６′はこのガ
ラス遅延媒体１５に固着されたトランスジユー
サ、１７，１７′，１７″，１７はトランスジユ
ーサ１６，１６′の電極、１８は超音波遅延線、
１９，２０は超音波遅延線１８に形成されるマツ
チングインピーダンス、２１〜２３はリード線、
２４は信号源、１９′はマツチング抵抗、２５は
ケースである。

このように本考案のくし形フイルタは超音波遅
延線１８を広帯域化することで可能となるのであ
る。前記超音波遅延線１８とマツチングインピー
ダンス１９，２０をケース２５に収納し、リード
線２１，２２，２３をこのケース２５から引出し
てある。

第８図に本考案の具体的な構造例を示す。ケー
ス及び端子は省略している。本考案は、長方形断
面の１つの角を45度に切り欠いた５角形のガラス
遅延媒体１５の上記切り欠いた斜面に２枚のトラ
ンスジユーサ１６，１６′が貼付けられた構造で、
各トランスジユーサ１６，１６′の前記電極ガラ
ス遅延媒体１５側の面に形成された電極１７′，
１７″の中間部に電極２６を形成し、前記２６と
前記電極１７′，１７″にかけて、カーボン等の抵
抗体材料２７，２８を印刷焼付け等の方法で形成
してある。又、前記電極２６には、リード線２１
がハンダ付等の方法で取付けられている。又、前
記トランスジユーサ１６，１６′のもう一方の面
には、電極１７，１７が形成されており、リー
ド線２２によつて接続されて同電位となつてい
る。又、前記電極１７″からもリード線２３が引
出されている。

以上のような構成の本考案のくし形フイルタ
は、単に信号源とマツチング抵抗を接続するだけ
で、簡単にくし形特性が得られるという特徴を有
し、しかもマツチングインピーダンスとしての抵
抗を含んで予めくし形フイルタ特性を調整してし
まうので、実際の機器に取付けた時に、マツチン
グ抵抗のバラツキにより、くし形フイルタ特性が
劣化しないなどの大きな特徴を有している。

しかも、ガラス遅延媒体の上に直接、前記マツ
チングインピーダンスに相当する抵抗を形成する
ため、全くスペースをとらずにくし形フイルタが
構成できるのである。しかも、前記抵抗体をトリ
ミングすることにより、スルー信号のレベル及び
遅延信号の遅延量を最適に調整可能なため、非常
に性能の良いくし形フイルタが得られるのであ
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の構成
図、第７図は本考案の基本構成を示すくし形フイ
ルタの回路構成図、第８図はそれぞれ本考案に係
るくし形フイルタの構成図である。 １５……遅延媒体、１６，１６′……トランス
ジユーサ、１７，１７′，１７″，１７′′′′……電
極、１８……超音波遅延線、１９，２０……マツ
チングインピーダンス、１９′……マツチング抵
抗、２１〜２３……リード線、２４……信号源、
２５……ケース、２６……電極、２７，２８……
抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 長方形断面の１つの角を45度に切り欠いた５角
   形のガラス遅延媒体の前記切り欠いた辺に相当す
   る斜辺の上に、３分割された電極を形成し、前記
   ３分割された電極のうち、２つの電極の中間に位
   置する第１の電極から第２、第３の電極へ向つ
   て、カーボン等の抵抗体材料を形成し、かつ第
   ２、第３の各々の電極上に圧電磁器等から成る２
   枚のトランスジユーサを貼付け、第１、第２のト
   ランスジユーサ表面の前記第２、第３の電極と対
   向する各々第４、第５の電極どうしをリード線を
   使用して電気的に結合して０電位とし、かつ前記
   第１の電極に取付けたリード線から電気信号入力
   を印加、前記第２又は第３の電極に取付けたリー
   ド線から出力電気信号を取り出すように構成した
   くし形フイルタ。