JPS584485B2 - 周波数選択装置 - Google Patents
周波数選択装置Info
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- JPS584485B2 JPS584485B2 JP53067289A JP6728978A JPS584485B2 JP S584485 B2 JPS584485 B2 JP S584485B2 JP 53067289 A JP53067289 A JP 53067289A JP 6728978 A JP6728978 A JP 6728978A JP S584485 B2 JPS584485 B2 JP S584485B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、弾性表面波を用いた周波数選択装置に関する
ものである。
ものである。
信号から特定の周波数成分を選択するための周波数選択
装置における周波数選択素子として、従来から、(1)
電気的なインダクタンス(コイル)と容量(コンデンサ
)による共振回路、(2)機械的な共振を用いたもの(
メカニカルフィルタ)、(3)圧電体のバルタ共振を用
いたもの(セラミツクフィルタ、水晶フィルタ)、(4
)性表面波フィルタ、共振器などが知られている。
装置における周波数選択素子として、従来から、(1)
電気的なインダクタンス(コイル)と容量(コンデンサ
)による共振回路、(2)機械的な共振を用いたもの(
メカニカルフィルタ)、(3)圧電体のバルタ共振を用
いたもの(セラミツクフィルタ、水晶フィルタ)、(4
)性表面波フィルタ、共振器などが知られている。
これらの内、(1)のものは選択周波数が広い範囲に旦
って可変にできるという利点がある反面、素子の抵抗成
分のために、選択度Qを大きくとることが難しく、また
、温度変化によって選択周波数が変化し易いという欠点
があった。
って可変にできるという利点がある反面、素子の抵抗成
分のために、選択度Qを大きくとることが難しく、また
、温度変化によって選択周波数が変化し易いという欠点
があった。
一方、(2)〜(4)のものは、選択度Qを大きくとる
ことは比較的簡単であるという利点がある反面、本質的
に固定周波数選択素子であるため、可変にできる周波数
範囲は狭いという欠点があった。
ことは比較的簡単であるという利点がある反面、本質的
に固定周波数選択素子であるため、可変にできる周波数
範囲は狭いという欠点があった。
本発明の目的は、可変にできる周波数範囲を広くとるこ
とができるとともに、選択度Qを著るしく大きくするこ
とができる周波数選択装置を提供することにある。
とができるとともに、選択度Qを著るしく大きくするこ
とができる周波数選択装置を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明では、音波伝
播線路上に設けられた、少なくとも1個の弾性表面波ト
ランスジューサに近接して、少なくとも1個の反射電極
を設け、この反射電極に印加する交流電気信号によるパ
ラメトリック相互作用によって選択された周波数成分を
反射させることによって、周波数選択を行なうようにし
たことに特徴がある。
播線路上に設けられた、少なくとも1個の弾性表面波ト
ランスジューサに近接して、少なくとも1個の反射電極
を設け、この反射電極に印加する交流電気信号によるパ
ラメトリック相互作用によって選択された周波数成分を
反射させることによって、周波数選択を行なうようにし
たことに特徴がある。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
第1図は、本発明による周波数選択装置の一実施例の構
成を示すものである。
成を示すものである。
図において、1は信号入力トランスジューサ、2は信号
出力トランスジューサ、3および4はポンプ電極、5は
圧電膜、6は絶縁膜、7は半導体基板、8および9は弾
性表面波吸収材、10はポンプ電源、11は直流阻止用
コンデンサ、12は交流阻止用インダクタ、13は直流
バイアス電源を示す。
出力トランスジューサ、3および4はポンプ電極、5は
圧電膜、6は絶縁膜、7は半導体基板、8および9は弾
性表面波吸収材、10はポンプ電源、11は直流阻止用
コンデンサ、12は交流阻止用インダクタ、13は直流
バイアス電源を示す。
このような装置を製作するに際しては、シリコンSiな
どからなる半導体基板7上に、熱酸化により、シリコン
酸化膜SiO2などの絶縁膜6を形成し、その上に、ス
パツタ法等により酸化亜鉛ZnOなどの圧電膜5を付着
させる。
どからなる半導体基板7上に、熱酸化により、シリコン
酸化膜SiO2などの絶縁膜6を形成し、その上に、ス
パツタ法等により酸化亜鉛ZnOなどの圧電膜5を付着
させる。
さらに、その上にアルミニウムAl等の金層を蒸着し、
フォトエッチングにより各電極1〜4を形成する。
フォトエッチングにより各電極1〜4を形成する。
圧電膜表面中央部に形成される電極1および2は櫛形電
極で、信号入力および信号出力トランスジューサを構成
している。
極で、信号入力および信号出力トランスジューサを構成
している。
また、この電極1および2に近接して、周辺部に形成さ
れる電極3および4はポンプ電極で、交流阻止用インダ
クタ12を介して直流バイアス電源13に接続されると
ともに、直流阻止用コンデンサ11を介してポンプ電源
10に接続されている。
れる電極3および4はポンプ電極で、交流阻止用インダ
クタ12を介して直流バイアス電源13に接続されると
ともに、直流阻止用コンデンサ11を介してポンプ電源
10に接続されている。
また、圧電膜5の音波伝播線路の両端面には弾性表面波
吸収材8および9が配列されている。
吸収材8および9が配列されている。
なお、圧電嘆5の材料としては、酸化亜鉛ZnOに限ら
ず、ニオブ酸リチウムLiN6O3、窒化アルミニウム
AlN,硫化カドミウムCdS、硫化亜鉛ZnSなどの
圧電体材料を使用でき、また、半導体基板7としては、
P型、N型半導体のいずれかを用いてもよく、P型、N
型のそれぞれに対応させて直流バイアス電源13の電圧
の極性を、半導体基板7の表面に適当な空間電荷層容量
が生ずるような極性とすればよい。
ず、ニオブ酸リチウムLiN6O3、窒化アルミニウム
AlN,硫化カドミウムCdS、硫化亜鉛ZnSなどの
圧電体材料を使用でき、また、半導体基板7としては、
P型、N型半導体のいずれかを用いてもよく、P型、N
型のそれぞれに対応させて直流バイアス電源13の電圧
の極性を、半導体基板7の表面に適当な空間電荷層容量
が生ずるような極性とすればよい。
さらに、図では、半導体基板7と圧電膜5の間に安定化
膜としての絶縁膜6を介在させているが、圧電膜の材質
によっては、この絶縁膜6を省略することもでき、また
、圧電体基板上に半導体膜を付着させたものを用いるこ
ともできる。
膜としての絶縁膜6を介在させているが、圧電膜の材質
によっては、この絶縁膜6を省略することもでき、また
、圧電体基板上に半導体膜を付着させたものを用いるこ
ともできる。
上述したような構成において、直流バイアス電源13に
よって、直流バイアス電圧をポンプ電極3および4に印
加し、これら電極3および4直下の半導体基板7の表面
に適当な空間電荷層容量が生ずるようにする。
よって、直流バイアス電圧をポンプ電極3および4に印
加し、これら電極3および4直下の半導体基板7の表面
に適当な空間電荷層容量が生ずるようにする。
また、選択希望周波数fの2倍の周波数2fのポンプ電
圧を生ずるポンプ電源10の出力を直流阻止用コンデン
サ11を通してポンプ電極3および4に印加し、半導体
基板7表面の空間電荷層容量をポンプ電圧の周波数2f
で励振する。
圧を生ずるポンプ電源10の出力を直流阻止用コンデン
サ11を通してポンプ電極3および4に印加し、半導体
基板7表面の空間電荷層容量をポンプ電圧の周波数2f
で励振する。
この容量は印加する電圧に応じて変化するため、周波数
2fで変化することになる。
2fで変化することになる。
一方、充分に帯域の広い信号入力トランスジューサ1の
端子1′に入力電気信号を印加すると、その入力信号は
、弾性表面波信号に変換されて、圧電膜5の表面を図の
左右に伝播する。
端子1′に入力電気信号を印加すると、その入力信号は
、弾性表面波信号に変換されて、圧電膜5の表面を図の
左右に伝播する。
入力トランスジューサ1から図の左方へ伝播する弾性表
面波のうちで、周波数fの成分は、ポンプ電極3を伝播
している時に、その圧電ポテンシャルが基板表面の空間
電荷層容量非線形効果によりポンプ電千とパラメトリッ
ク相互作用を行なうために、増幅される。
面波のうちで、周波数fの成分は、ポンプ電極3を伝播
している時に、その圧電ポテンシャルが基板表面の空間
電荷層容量非線形効果によりポンプ電千とパラメトリッ
ク相互作用を行なうために、増幅される。
同時に、ポンプ電極3から図の右方に伝播する、入力信
号の大きさに対応した周波数fの弾性表面波が発生する
。
号の大きさに対応した周波数fの弾性表面波が発生する
。
この弾性表面波は図の右方に伝播され、信号出力トラン
スジューサ2により再び電気信号に変換され、その端子
2′から希望周波数fの信号が出力される。
スジューサ2により再び電気信号に変換され、その端子
2′から希望周波数fの信号が出力される。
同様に、入力トランスジューサ1から図の右方に伝播さ
れた弾性表面波の内、周波数fの成分の信号の大きさに
対応した周波数fの反射波がポンプ電極4から図の左方
に伝播され、出力トランスジューサ2により電気信号に
変換される。
れた弾性表面波の内、周波数fの成分の信号の大きさに
対応した周波数fの反射波がポンプ電極4から図の左方
に伝播され、出力トランスジューサ2により電気信号に
変換される。
すなわち、ポンプ電極3および4により反射される弾性
表面波は、主に周波数fの成分であり、その大きさは入
力信号に対応し、また、ポンプ電圧およびバイアス電圧
の大きさに依存している。
表面波は、主に周波数fの成分であり、その大きさは入
力信号に対応し、また、ポンプ電圧およびバイアス電圧
の大きさに依存している。
したがって、出力トランスジューサ2の出力の周波数特
性は第2図aのようになり、極めて選択度Qの大きな周
波数選択ができる。
性は第2図aのようになり、極めて選択度Qの大きな周
波数選択ができる。
また、ポンプ電源1aのポンプ電圧周波数2fを変化さ
せることにより、出力トランスジュース2から取り出さ
れる通過帯域中心周波数fを可変させることができる。
せることにより、出力トランスジュース2から取り出さ
れる通過帯域中心周波数fを可変させることができる。
なお、ポンプ電極3および4から図の左および右にそれ
ぞれ伝播される通過弾性表面波は弾性表面波吸収材8お
よび9で吸収される。
ぞれ伝播される通過弾性表面波は弾性表面波吸収材8お
よび9で吸収される。
第3図〜第7図はそれぞれ本発明による周波数選択装置
の他の実施例の概略構成を示すものである。
の他の実施例の概略構成を示すものである。
第3図の例では、1個の弾性表面波トランスジューサ1
4の両側に近接して、ポンプ電源10の交流ポンプ電圧
のみを印加する反射電極(ポンプ電極)3および4を配
列し、トランスジューサ14の周波数による電気インピ
ーダンスの変化を利用するようになっている。
4の両側に近接して、ポンプ電源10の交流ポンプ電圧
のみを印加する反射電極(ポンプ電極)3および4を配
列し、トランスジューサ14の周波数による電気インピ
ーダンスの変化を利用するようになっている。
第4図の例では、弾性表面波トランスジューサとしての
入力および出力トランスジューサ1および2に近接して
、一方側に機械的反射を行なう周期的な凹凸部材20を
配列し、他方側に、ポンプ電源10からの交流電圧を印
加する反射電極4を設けている。
入力および出力トランスジューサ1および2に近接して
、一方側に機械的反射を行なう周期的な凹凸部材20を
配列し、他方側に、ポンプ電源10からの交流電圧を印
加する反射電極4を設けている。
第5図の実施例は、2つの希望周波数f1,f2を選択
するもので、2つのポンプ電極3および4に別個のポン
プ電源15および16を接続し、それぞれのポンプ電源
15および16のポンプ電圧周波数を2f1および2f
2にした例である。
するもので、2つのポンプ電極3および4に別個のポン
プ電源15および16を接続し、それぞれのポンプ電源
15および16のポンプ電圧周波数を2f1および2f
2にした例である。
それによって、出力トランスジューサ2から取り出され
る出力の周波数特性は第2図bのようになる。
る出力の周波数特性は第2図bのようになる。
第6図の実施例は、出力トランスジューサ2の出力端子
2′への出力を帰還回路17に通して直流バ券アス電源
13およびポンプ電源10に帰還し、反射電極としての
ポンプ電極3および4に加える直流バイアス電圧の大き
さおよび交流電圧の大きさ、周波数を変化させ、出力信
号の振幅制御および周波数制御を行なう例である。
2′への出力を帰還回路17に通して直流バ券アス電源
13およびポンプ電源10に帰還し、反射電極としての
ポンプ電極3および4に加える直流バイアス電圧の大き
さおよび交流電圧の大きさ、周波数を変化させ、出力信
号の振幅制御および周波数制御を行なう例である。
この場合、帰還信号を電源13および10のいずれか一
方に印加するようにしてもよい。
方に印加するようにしてもよい。
第7図の実施例は、可変利得増幅器18および自動利得
制御(AGC)回路19を出力トランスジューサ2の出
力側に設け、出力信号の振幅値を制御可能にしたもので
ある。
制御(AGC)回路19を出力トランスジューサ2の出
力側に設け、出力信号の振幅値を制御可能にしたもので
ある。
なお、これらの装置を入力トランスジューサ1の入力側
に設けるようにしてもよい。
に設けるようにしてもよい。
なお、上述した第6図および第7図の装置は第4図およ
び第5図の構成の装置にも適用できることは言うまでも
ない。
び第5図の構成の装置にも適用できることは言うまでも
ない。
また、上述した実施例では、反射電極の構造として均一
厚さのものを使用する場合について述べたが、反射電極
の構造を周期的構造、例えば櫛形構造にしてもよい。
厚さのものを使用する場合について述べたが、反射電極
の構造を周期的構造、例えば櫛形構造にしてもよい。
なお、その場合には、ポンプ電源の周波数は必ずしも選
択希望周波数の2倍にはならない。
択希望周波数の2倍にはならない。
以上述べたように、本発明によれば、ポンプ電源の周波
数を変えるだけで選択周波数の範囲を広範に変化でき、
また、選択周波数の選択度を著るしく大きくできる。
数を変えるだけで選択周波数の範囲を広範に変化でき、
また、選択周波数の選択度を著るしく大きくできる。
さらに、選択周波数の安定度は外部発振器の安定度で決
定できるので、非常に高安定にすることができる。
定できるので、非常に高安定にすることができる。
第1図は本発明による周波数選択装置の一実施例の構成
図、第2図は本発明による周波数特性の一例を示す特性
図、第3図〜第7図はそれぞれ本発明による周波数選択
装置の他の実施例の概略構成図である。 1は信号トランスジューサ、2は信号出力トランスジュ
ーサ、3,4はポンプ電極、5は圧電膜、10はポンプ
電源、13は直流バイアス電源を示す。
図、第2図は本発明による周波数特性の一例を示す特性
図、第3図〜第7図はそれぞれ本発明による周波数選択
装置の他の実施例の概略構成図である。 1は信号トランスジューサ、2は信号出力トランスジュ
ーサ、3,4はポンプ電極、5は圧電膜、10はポンプ
電源、13は直流バイアス電源を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 圧電素子上に形成される音波伝播線路上に、信号入
力及び信号出力弾性表面波トランスジューサを配列し、
かつ両弾性表面波トランスジューサ間以外でかつ前記音
波伝播線路上に、反射電極を配列し、該反射電極に交流
信号を印加するポンプ電源を設けたことを特徴とする周
波数選択装置。 2 前記圧電素子が半導体部材と圧電部材との積層構造
からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
周波数選択装置。 3 前記反射電極が、前記両弾性表面波トランスジュー
サに近接して、両側に配列されたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の周波数選択装置。 4 前記ポンプ電源が前記反射電極に夫々異なる周波数
の交流信号を印加するようにした特許請求の範囲第1項
記載の周波数選択装置。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53067289A JPS584485B2 (ja) | 1978-06-06 | 1978-06-06 | 周波数選択装置 |
JP11701178A JPS5544246A (en) | 1978-06-06 | 1978-09-22 | Frequency selection unit |
US06/044,513 US4288765A (en) | 1978-06-06 | 1979-06-01 | Frequency selector apparatus |
GB7919500A GB2024554B (en) | 1978-06-06 | 1979-06-05 | Frequency selector apparatus |
FR7914310A FR2428349B1 (fr) | 1978-06-06 | 1979-06-05 | Appareil selecteur de frequence |
NLAANVRAGE7904423,A NL188194C (nl) | 1978-06-06 | 1979-06-05 | Frequentie selectieve inrichting. |
DE19792922946 DE2922946A1 (de) | 1978-06-06 | 1979-06-06 | Frequenzwaehler |
GB08137336A GB2106347B (en) | 1978-06-06 | 1981-12-10 | Frequency selector apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53067289A JPS584485B2 (ja) | 1978-06-06 | 1978-06-06 | 周波数選択装置 |
JP11701178A JPS5544246A (en) | 1978-06-06 | 1978-09-22 | Frequency selection unit |
Related Child Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14423182A Division JPS5837728B2 (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 周波数選択装置 |
JP14423082A Division JPS5837727B2 (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 周波数選択装置 |
JP14422982A Division JPS5837726B2 (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 周波数選択装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55610A JPS55610A (en) | 1980-01-07 |
JPS584485B2 true JPS584485B2 (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=26408475
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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