JP2764866B2 - Surface acoustic wave device - Google Patents
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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素子に関し、特に２つの信号のコ
ンボリューション信号を取り出す弾性表面波コンボルバ
に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device, and more particularly, to a surface acoustic wave convolver for extracting a convolution signal of two signals.
［従来の技術］ 第３図は、「中川他、電子通信学会論文誌′86/2,Vo
l.J69−C,No.2,pp190〜198」に記載されている、従来の
弾性表面波素子の構成を示す概略平面図である。[Prior Art] FIG. 3 shows “Nakagawa et al., IEICE Transactions on '86 / 2, Vo
l. J69-C, No. 2, pp. 190 to 198 ”, which is a schematic plan view showing a configuration of a conventional surface acoustic wave device.
第３図において、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、これら電極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
弾性表面波導波路である。また、５は基板１の表面上に
上記弾性表面波導波路からｙ方向に適宜距離隔てて配置
され形成されている音響電気変換器である。In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a piezoelectric substrate, and reference numerals 2 and 3 denote two comb-shaped electrodes for surface acoustic wave excitation which are formed on the surface of the substrate 1 so as to face each other at an appropriate distance in the x direction.
.., 4-n are surface acoustic wave waveguides extending in the x direction between the electrodes 2 and 3 and formed on the surface of the substrate 1 in parallel with each other. Reference numeral 5 denotes an acousto-electric converter formed on the surface of the substrate 1 at an appropriate distance from the surface acoustic wave waveguide in the y-direction.
また、第３図に記載されている座標軸は便宜上付記し
たものであり、基板の結晶軸等を意味するものではな
い。The coordinate axes shown in FIG. 3 are added for convenience, and do not mean the crystal axes of the substrate.
この弾性表面波素子において、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、弾
性表面波導波路４−1,4−2,…,4−ｎをｘ軸方向に互い
に反対向きに伝搬し、該弾性表面波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
音響電気変換器５に到達し、該音響電気変換器にて上記
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。In this surface acoustic wave element, when an electric signal having an angular frequency ω is input to the surface acoustic wave excitation comb-shaped electrodes 2 and 3,
The surface acoustic wave having the frequency is excited, and the surface acoustic wave propagates through the surface acoustic wave waveguides 4-1, 4-2,..., 4-n in opposite directions in the x-axis direction. Generates a surface acoustic wave having an angular frequency of 2ω propagating in the y-axis direction due to the parametric mixing phenomenon. This surface acoustic wave reaches the acoustic-electric converter 5, and the convolution electric signal of the two input signals can be obtained by the acoustic-electric converter.
［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来例では、弾性表面波導波路に
て、上述とは異なるパラメトリック・ミキシング現象に
よるコンボリューション電気信号も発生する。このコン
ボリューション電気信号は、電磁波として音響電気変換
器に到達し、この音響電気変換器にて弾性表面波から電
気信号に変換されたコンボリューション電気信号と干渉
し、素子の特性を劣化させるという欠点があった。[Problem to be Solved by the Invention] However, in the above-described conventional example, a convolution electric signal due to a parametric mixing phenomenon different from that described above is also generated in the surface acoustic wave waveguide. This convolution electric signal reaches the acoustoelectric converter as an electromagnetic wave, interferes with the convolution electric signal converted from the surface acoustic wave into an electric signal by this acoustoelectric converter, and degrades the characteristics of the element. was there.
［発明の目的］ 本発明の目的は、弾性表面波導波路からの電磁波の発
生をなくし、特性を改善した弾性表面波素子を提供する
ことにある。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device having improved characteristics by eliminating generation of electromagnetic waves from a surface acoustic wave waveguide.
［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明は、上記目的を達成するための手段として、 圧電基板上に第１及び第２の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
前記第１及び第２の弾性表面波を互いに反対向きに伝搬
させる弾性表面波導波路と、該弾性表面波導波路にて発
生し、前記第１及び第２の弾性表面波の伝搬方向を横切
る方向に伝搬する第３の弾性表面波を電気信号に変換す
る少なくとも１つの音響電気変換器とを有する弾性表面
波素子において、 前記弾性表面波導波路が電気的に接地されていること
を特徴とする弾性表面波素子を提供するものである。[Means and Actions for Solving the Problems] The present invention provides, as means for achieving the above object, at least two excitation electrodes for exciting first and second surface acoustic waves on a piezoelectric substrate; A surface acoustic wave waveguide for propagating the first and second surface acoustic waves excited from the electrodes in opposite directions, and propagation of the first and second surface acoustic waves generated in the surface acoustic wave waveguide A surface acoustic wave device having at least one acousto-electric converter for converting a third surface acoustic wave propagating in a direction crossing the direction into an electric signal, wherein the surface acoustic wave waveguide is electrically grounded. An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device characterized by the following.
本発明の上記の手段によれば、弾性表面波素子を含ん
で構成される電気回路において、この弾性表面波素子の
弾性表面波導波路を接地しておくことにより、弾性表面
波導波路からの電磁波の発生を抑えることができる。According to the above means of the present invention, in an electric circuit including a surface acoustic wave element, by grounding the surface acoustic wave waveguide of the surface acoustic wave element, electromagnetic waves from the surface acoustic wave waveguide Occurrence can be suppressed.
［実施例］ （第１実施例） 第１図は、本発明による弾性表面波素子の第１の実施
例を示す概略平面図である。Example (First Example) FIG. 1 is a schematic plan view showing a first example of a surface acoustic wave device according to the present invention.
第１図において、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。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a piezoelectric substrate. As the piezoelectric substrate, for example, a piezoelectric substrate of lithium niobate or the like can be used.
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。Reference numerals 2 and 3 denote surface acoustic wave excitation electrodes that are formed on the surface of the substrate 1 so as to face each other at an appropriate distance in the x direction. The electrodes 2 and 3 are comb-shaped electrodes and are made of a conductor such as aluminum, silver, and gold, and are provided so that surface acoustic waves propagate in the x direction.
４−1,4−2,…,4−ｎは、励振電極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弾性表面波導波路である。.., 4-n are surface acoustic wave waveguides that extend in the x direction between the excitation electrodes 2 and 3 and are arranged parallel to each other on the surface of the substrate 1 at a constant pitch. .
弾性表面波導波路に関しては、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。The surface acoustic wave waveguide is described in detail in `` Surface Acoustic Wave Engineering '' supervised by Kazuo Shibayama, IEICE, 82-102, and there are thin film waveguides and topographic waveguides.
In the present invention, a Δv / v waveguide in which the substrate surface is covered with a conductor such as aluminum, silver, or gold is preferable.
５は、基板１の表面上に上記弾性表面波導波路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
ている音響電気変換器である。該音響電気変換器は、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。5 is the surface acoustic wave waveguide 4-1 on the surface of the substrate 1.
These are acousto-electric transducers that are arranged at an appropriate distance from .about.4-n in the y direction. The acoustoelectric transducer is made of a conductor such as aluminum, silver, or gold, and is provided so that surface acoustic waves propagating in the y-direction can be efficiently converted into electric signals.
７は、圧電基板１を固定する導電性固定部材としての
ハーメチックシールであり、６−１〜６−ｎは、該弾性
表面波導波路４−１〜４−ｎとハーメチックシール７を
電気的に接続しているボンディングワイヤーである。Reference numeral 7 denotes a hermetic seal as a conductive fixing member for fixing the piezoelectric substrate 1, and 6-1 to 6-n electrically connect the surface acoustic wave waveguides 4-1 to 4-n to the hermetic seal 7. Bonding wire.
本実施例の弾性表面波素子において、一方の励振用電
極２に対し、中心角周波数ωの電気信号を入力すると、
第１の弾性表面波が励振され、ｘの正方向に伝搬して弾
性表面波導波路４−１〜４−ｎに入射する。また、同様
にして他方の励振用電極３に対し、中心角周波数ωの電
気信号を入力すると、第２の弾性表面波が励振され、ｘ
の負方向に伝搬して弾性表面波導波路４−１〜４−ｎに
入射する。そして、弾性表面波導波路４−１〜４−ｎに
は両端から上記第１及び第２の弾性表面波が互いに反対
方向に伝搬し、該弾性表面波導波路にパラメトリック・
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の第３の弾性表面波が発生し、この第３の弾性表
面波が音響電気変換器５にて電気信号に変換され、上記
２つの入力信号のコンボリューション電気信号が得られ
る。In the surface acoustic wave element of the present embodiment, when an electric signal having a central angular frequency ω is input to one of the excitation electrodes 2,
The first surface acoustic wave is excited, propagates in the positive direction of x, and enters the surface acoustic wave waveguides 4-1 to 4-n. Similarly, when an electric signal having the central angular frequency ω is input to the other excitation electrode 3, the second surface acoustic wave is excited, and x
And enters the surface acoustic wave waveguides 4-1 to 4-n. The first and second surface acoustic waves propagate from opposite ends of the surface acoustic wave waveguides 4-1 to 4-n in opposite directions.
Due to the mixing phenomenon, a third surface acoustic wave having a central angular frequency of 2ω propagating in the y-axis direction is generated, and this third surface acoustic wave is converted into an electric signal by the acoustoelectric converter 5, and the two inputs A convolution electrical signal of the signal is obtained.
一方、上記弾性表面波導波路４−１〜４−ｎに、上記
第１及び第２の弾性表面波が互いに反対方向に伝搬する
と、上述とは異なるパラメトリック・ミキシング現象に
より、該弾性表面波導波路４−１〜４−ｎ上に中心角周
波数２ωの上記２つの入力信号のコンボリューション電
気信号が発生し、従来はこのコンボリューション電気信
号が、電磁波として音響電気変換器５に到達し、干渉作
用を引き起こしていた。On the other hand, when the first and second surface acoustic waves propagate in opposite directions to the surface acoustic wave waveguides 4-1 to 4-n, the surface acoustic wave waveguide 4-1 A convolution electric signal of the above two input signals having a central angular frequency of 2ω is generated on −1 to 4-n. Was causing.
しかしながら、本実施例の弾性表面波導波路４−１〜
４−ｎは、ボンディングワイヤー６−１〜６−ｎによっ
てハーメチックシール７へ電気的に接続されており、更
にハーメチックシール７は、不図示の匡体等へ電気的に
接地されているため、上記弾性表面波導波路から電磁波
の発生は抑えられる。However, the surface acoustic wave waveguides 4-1 to 4-1 of this embodiment
4-n is electrically connected to the hermetic seal 7 by bonding wires 6-1 to 6-n, and the hermetic seal 7 is electrically grounded to a housing (not shown). Generation of electromagnetic waves from the surface acoustic wave waveguide is suppressed.
これにより、上記音響電気変換器５における電磁波に
よる干渉が抑圧され、素子の特性は改善される。Thereby, the interference by the electromagnetic wave in the acoustoelectric converter 5 is suppressed, and the characteristics of the element are improved.
（第２実施例） 第２図は、本発明による弾性表面波素子の第２の実施
例を示す概略平面図である。本図において、上記第１図
における部材と同様の部材には同一の符号が付せられて
いる。Second Embodiment FIG. 2 is a schematic plan view showing a surface acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention. In this drawing, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
第２図において、８は弾性表面波導波路４−１〜４−
ｎを結ぶ導電体帯、９は該導電体帯８と接続し、圧電基
板１の端部まで延びる導電体パターンである。In FIG. 2, reference numeral 8 denotes a surface acoustic wave waveguide 4-1 to 4-
A conductor band 9 connecting n is a conductor pattern connected to the conductor band 8 and extending to the end of the piezoelectric substrate 1.
上記導電体帯８及び導電体パターン９は、例えばアル
ミニウム，銀，金等から成り、圧電基板１上に形成され
ている。The conductor band 8 and the conductor pattern 9 are made of, for example, aluminum, silver, gold, or the like, and are formed on the piezoelectric substrate 1.
また該導電体パターン９の端部は、圧電基板１の端部
において、導電性ゴム等により導電性固定部材としての
ハーメチックシール７と電気的に接続されおり、また実
施例１と同様にこのハーメチックシール７は、不図示の
筐体等に接地されている。The end of the conductor pattern 9 is electrically connected to the hermetic seal 7 as a conductive fixing member by conductive rubber or the like at the end of the piezoelectric substrate 1. The seal 7 is grounded to a casing or the like (not shown).
本実施例の素子においても、上記第１実施例の素子と
同様に弾性表面波導波路４−１〜４−ｎは接地されてい
るため、該導波路４−１〜４−ｎからの電磁波の発生が
抑えられる。Also in the device of the present embodiment, since the surface acoustic wave waveguides 4-1 to 4-n are grounded similarly to the device of the first embodiment, the electromagnetic wave from the waveguides 4-1 to 4-n are not grounded. Generation is suppressed.
また本実施例の導電体帯８及び導電体パターン９は、
該励振電極2,3や該弾性表面波導波路４−１〜４−ｎと
同時に形成でき、第１図に示した多数本のワイヤボンデ
ィング６−１〜６−ｎも不要であるため、製造工程の短
縮や歩留りの向上もできる。Further, the conductor band 8 and the conductor pattern 9 of the present embodiment are:
Since the excitation electrodes 2 and 3 and the surface acoustic wave waveguides 4-1 to 4-n can be formed at the same time, and the multiple wire bondings 6-1 to 6-n shown in FIG. It is possible to shorten the yield and improve the yield.
本実施例においては、圧電基板１の端部まで延びた導
電体パターン９によりマーメチックシール７と接続して
いるが、導電体帯８によって、直接ハーメチックシール
７と接続してもよいし、又は圧電基板１の端部まで延び
ていない導電体パターン９からボンディングワイヤー等
でハーメチックシール７と接続してもよい。この場合で
も、１本のワイヤボンディングにより形成できるため、
工程短縮、歩留り向上が可能である。In the present embodiment, the connection is made to the hermetic seal 7 by the conductor pattern 9 extending to the end of the piezoelectric substrate 1, but it may be directly connected to the hermetic seal 7 by the conductor band 8, or The conductive pattern 9 that does not extend to the end of the piezoelectric substrate 1 may be connected to the hermetic seal 7 by a bonding wire or the like. Even in this case, since it can be formed by one wire bonding,
The process can be shortened and the yield can be improved.
また、本実施例においては、導電体帯８を弾性表面波
導波路の端部で接続するように形成したが、他の部分に
おいて接続しても同様な効果が得られる。Further, in the present embodiment, the conductor band 8 is formed so as to be connected at the end of the surface acoustic wave waveguide. However, the same effect can be obtained even if the conductor band 8 is connected at another portion.
また、本実施例では、導電体帯８で各弾性表面波導波
路を接続しているため、導波路４−１〜４−ｎ上に直接
ワイヤーボンディングする場合に発生するボンディング
接合部における弾性表面波の散乱を防ぐことができ、高
周波で作動する素子に適している。Further, in this embodiment, since the surface acoustic wave waveguides are connected by the conductor band 8, the surface acoustic waves at the bonding joints generated when wire bonding is directly performed on the waveguides 4-1 to 4-n. Can be prevented from scattering, and is suitable for an element operating at a high frequency.
また、上記第１及び第２実施例においては、該音響電
気変換器５を該導波路４−１〜４−ｎの片側のみに設け
たが、両側に設けてもよい。In the first and second embodiments, the acoustoelectric transducer 5 is provided only on one side of the waveguides 4-1 to 4-n, but may be provided on both sides.
この場合、弾性表面波導波路にて生ぜしめられた弾性
表面波は、ｙ軸方向に双方の向きに伝搬するので、２つ
の音響電気変換器５からこれらを出力させて合成するこ
とにより、上記第1,第２実施例の２倍の出力を得ること
ができる。In this case, the surface acoustic waves generated by the surface acoustic wave waveguide propagate in both directions in the y-axis direction. 1. It is possible to obtain twice the output of the second embodiment.
尚、２つの音響電気変換器５で弾性表面波導波路４−
１〜４−ｎからの距離を異ならせておくことにより、一
方の音響電気変換器からの出力を他方の音響電気変換器
からの出力に対し、適宜時間遅延させることができる。The two acoustic-electric transducers 5 use the surface acoustic wave waveguide 4-
By making the distances from 1 to 4-n different, the output from one acoustoelectric converter can be appropriately delayed with respect to the output from the other acoustoelectric converter.
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、素子の特性をより一層良好なものに
することができる。同様に音響電気変換器５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、
素子の特性をより一層良好なものにすることができる。Further, the surface acoustic wave excitation electrodes 2, 3 in the first and second embodiments are formed as double electrodes (split electrodes), thereby suppressing the reflection of surface acoustic waves at the surface acoustic wave excitation electrodes 2, 3. As a result, the characteristics of the device can be further improved. Similarly, by making the acoustoelectric transducer 5 a double electrode (split electrode), it is possible to suppress the reflection of surface acoustic waves at the surface acoustic wave excitation electrodes 2 and 3,
The characteristics of the element can be further improved.
また、第１図，第２図に記載されている座標軸は便宜
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。The coordinate axes shown in FIGS. 1 and 2 are added for convenience, and do not mean the crystal axes of the substrate.
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。Further, in the first and second embodiments, the substrate 1 is not limited to a piezoelectric single crystal such as lithium niobate. For example, a parametric mixing such as a structure in which a piezoelectric film is added on a semiconductor or glass substrate is used. Any material and structure that are effective can be used.
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弾性表面波導波路
に導いているが、該励振電極と該弾性表面波導波路との
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。Further, in the first and second embodiments, the surface acoustic wave excited by the surface acoustic wave exciting electrode is guided to the surface acoustic wave waveguide as it is, but between the exciting electrode and the surface acoustic wave waveguide. A beam width compressor such as a horn waveguide or a multistrip coupler may be provided.
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、弾性表面波導波
路を接地しておくことにより、弾性表面波導波路からの
電磁波の発生を抑えることができ、従来、この電磁波に
より音響電気変換器で発生していたコンボリューション
信号の干渉を抑えることができる。そのため、弾性表面
波素子の特性を改善できるという効果が得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the surface acoustic wave waveguide is grounded, generation of electromagnetic waves from the surface acoustic wave waveguide can be suppressed. The interference of the convolution signal generated in the electric converter can be suppressed. Therefore, the effect that the characteristics of the surface acoustic wave element can be improved is obtained.
第１図は、本発明による弾性表面波素子の第１実施例を
示す概略平面図。 第２図は、本発明による弾性表面波素子の第２実施例を
示す概略平面図。 第３図は、従来例を示す概略平面図。 １…圧電基板、2,3…励振電極、４−１〜４−ｎ…弾性
表面波導波路、５…音響電気変換器、６−１〜６−ｎ…
ボンディングワイヤー、７…ハーメチックシール（導電
性固定部材）、８…導電体帯、９…導電体パターンFIG. 1 is a schematic plan view showing a first embodiment of a surface acoustic wave device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view showing a second embodiment of the surface acoustic wave device according to the present invention. FIG. 3 is a schematic plan view showing a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric substrate, 2, 3 ... Exciting electrode, 4-1-4-n ... Surface acoustic wave waveguide, 5 ... Acoustoelectric transducer, 6-1-6-n ...
Bonding wire, 7: Hermetic seal (conductive fixing member), 8: Conductor band, 9: Conductor pattern
Claims (5)
励振する少なくとも２つの励振電極と、該励振電極から
励振される前記第１及び第２の弾性表面波を互いに反対
向きに伝搬させる弾性表面波導波路と、該弾性表面波導
波路にて発生し、前記第１及び第２の弾性表面波の伝搬
方向を横切る方向に伝搬する第３の弾性表面波を電気信
号に変換する少なくとも１つの音響電気変換器とを有す
る弾性表面波素子において、 前記弾性表面波導波路が電気的に接地されていることを
特徴とする弾性表面波素子。1. At least two excitation electrodes for exciting first and second surface acoustic waves on a piezoelectric substrate, and the first and second surface acoustic waves excited from the excitation electrodes are turned in opposite directions. A surface acoustic wave waveguide to be propagated, and at least a third surface acoustic wave generated in the surface acoustic wave waveguide and propagated in a direction transverse to a propagation direction of the first and second surface acoustic waves, is converted into an electric signal. A surface acoustic wave device having one acoustoelectric transducer, wherein the surface acoustic wave waveguide is electrically grounded.
ら成り、該複数の導波路が互いに電気的に接続されてい
る請求項１記載の弾性表面波素子。2. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave waveguide comprises a plurality of waveguides, and the plurality of waveguides are electrically connected to each other.
成された導電体パターンによって互いに電気的に接続さ
れている請求項２記載の弾性表面波素子。3. The surface acoustic wave device according to claim 2, wherein the plurality of waveguides are electrically connected to each other by a conductor pattern formed on the piezoelectric substrate.
固定する導電性固定部材を介して電気的に接地されてい
る請求項１記載の弾性表面波素子。4. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein said surface acoustic wave waveguide is electrically grounded via a conductive fixing member for fixing said piezoelectric substrate.
り前記導電性固定部材に電気的に接続されている請求項
４記載の弾性表面波素子。5. The surface acoustic wave device according to claim 4, wherein said surface acoustic wave waveguide is electrically connected to said conductive fixing member by conductive rubber.
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