JP5233594B2 - Surface acoustic wave convolver element - Google Patents
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Description
この発明は、コンボリューション(convolution:畳み込み積分)の演算機能を有する弾性表面波コンボルバ素子に関係している。 The present invention relates to a surface acoustic wave convolver element having a calculation function of convolution.
平坦な基材上に配置された平坦な圧電体上に弾性表面波励起検知手段の1種であるすだれ状電極(又は、櫛歯状電極ともいう)が相互に離間して1対が設けられている弾性表面波素子は従来から良く知られている。 A pair of interdigital electrodes (also referred to as comb-like electrodes), which are one type of surface acoustic wave excitation detection means, are spaced apart from each other on a flat piezoelectric body disposed on a flat substrate. Such surface acoustic wave elements are well known.
ここで、弾性表面波とは、通常のバルク波と呼ばれる縦波や横波と異なり物質表面にそのエネルギーの多くを集中して伝搬する弾性波であり、レーリー波,セザワ波,擬セザワ波,ラブ波等を例示することができ、異方性材料の表面にも存在しえる。 Here, the surface acoustic wave is an elastic wave that concentrates and propagates much of its energy on the material surface, unlike the longitudinal and transverse waves called normal bulk waves. Rayleigh waves, Sezawa waves, pseudo Sezawa waves, Love A wave etc. can be illustrated and may exist also on the surface of an anisotropic material.
このような従来の弾性表面波素子では、一方のすだれ状電極に高周波電流が供給されることにより基材上の圧電体に一方のすだれ状電極の複数の電極枝が並んでいる方向に向かう弾性表面波が励起される。他方の櫛形電極は、基材上の圧電体において一方のすだれ状電極により励起され伝搬された弾性表面波の伝搬方向に位置しており、一方のすだれ状電極から伝搬されてきた弾性表面波を受け取る。 In such a conventional surface acoustic wave device, a high frequency current is supplied to one interdigital electrode, whereby an elasticity is achieved in a direction in which a plurality of electrode branches of one interdigital electrode are aligned with the piezoelectric body on the substrate. A surface wave is excited. The other comb-shaped electrode is positioned in the propagation direction of the surface acoustic wave excited and propagated by one interdigital electrode in the piezoelectric body on the substrate, and the surface acoustic wave propagated from one interdigital electrode is receive.
このような従来の弾性表面波素子は、遅延線,発信機の為の発振素子及び共振素子,周波数を選択する為のフィルター,化学センサー,バイオセンサー,またはリモートタグ等に使用されている。 Such conventional surface acoustic wave devices are used for delay lines, oscillation and resonance devices for transmitters, filters for selecting frequencies, chemical sensors, biosensors, remote tags, and the like.
上述した如き従来の弾性表面波素子においては、一方のすだれ状電極から他方のすだれ状電極に向かい圧電体の表面に沿い伝搬される弾性表面波は、伝搬する間にその伝搬方向に対し圧電体の表面に沿い直交する方向に拡散しエネルギーを減衰させてしまう。 In the conventional surface acoustic wave device as described above, the surface acoustic wave propagated along the surface of the piezoelectric body from one interdigital electrode toward the other interdigital electrode is piezoelectric in the propagation direction during propagation. It diffuses in the direction perpendicular to the surface of the surface and attenuates energy.
従って、上述した如き従来の弾性表面波素子においては、平坦な圧電体上で1対のすだれ状電極の相互間の距離を大きく設定することが出来ず、上述した如き従来の弾性表面波素子を上述した如き種々の機能を達成する為に使用する場合には、その性能向上が困難である。 Therefore, in the conventional surface acoustic wave device as described above, the distance between the pair of interdigital electrodes cannot be set large on a flat piezoelectric body. When it is used to achieve various functions as described above, it is difficult to improve its performance.
一方のすだれ状電極に供給する高周波電流のエネルギーを増加させ平坦な基材の表面積を拡大すれば、上記距離を長くすることができるが、弾性表面波素子の駆動に要する電力が増大し、また弾性表面波素子の外形寸法が大型化する。 If the surface area of the flat substrate is increased by increasing the energy of the high-frequency current supplied to one of the interdigital electrodes, the distance can be increased, but the power required for driving the surface acoustic wave element is increased. The external dimensions of the surface acoustic wave element are increased.
1対のすだれ状電極の間に全面電極を配置し、1対のすだれ状電極から夫々が対応するすだれ状電極に向かい弾性表面波を伝搬させ、1対のすだれ状電極の間の全面電極において1対のすだれ状電極からの弾性表面波を畳み込み積分(convolution)させる弾性表面波コンボルバ素子が知られている。 A full-surface electrode is arranged between a pair of interdigital electrodes, and a surface acoustic wave is propagated from the pair of interdigital electrodes toward the corresponding interdigital electrodes so that the surface electrode between the pair of interdigital electrodes A surface acoustic wave convolver element that convolves a surface acoustic wave from a pair of interdigital electrodes is known.
弾性表面波コンボルバ素子においては1対のすだれ状電極の相互間の全面電極の長さは、全面電極を弾性表面波が伝搬する長さが弾性表面波入力信号の入力時間長さよりも長くなくてはならない。そして、1対のすだれ状電極の相互間の距離が短いと1対のすだれ状電極の相互間の全面電極の長さも短くなるので、弾性表面波入力信号の入力時間長さが限定されている。 In the surface acoustic wave convolver element, the length of the entire surface electrode between the pair of interdigital electrodes is such that the length that the surface acoustic wave propagates through the entire surface electrode is not longer than the input time length of the surface acoustic wave input signal. Must not. If the distance between the pair of interdigital electrodes is short, the length of the entire surface electrode between the pair of interdigital electrodes also becomes short, so that the input time length of the surface acoustic wave input signal is limited. .
国際公開 WO 01/45255 号公報(特許文献1)は、弾性表面波を励起させ伝搬させることが出来る球形状の基体の表面に対し弾性表面波励起検知手段としてのすだれ状電極を載置し、基体の半径とすだれ状電極により基体の表面に励起させる弾性表面波の周波数及び幅(基体の表面を弾性表面波が伝搬する方向に対し基体の表面に沿い直交する方向における弾性表面波の寸法)とを所定の条件に設定することにより、すだれ状電極により基体の表面に励起された弾性表面波を、基体の表面に沿い伝搬する方向に対し基体の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく、伝搬させることが出来、ひいては繰り返し周回させることが出来ることが明らかにされている。 International Publication No. WO 01/45255 (Patent Document 1) places interdigital electrodes as surface acoustic wave excitation detection means on the surface of a spherical substrate capable of exciting and propagating surface acoustic waves. Surface radius and frequency of surface acoustic wave excited on the surface of the substrate by the interdigital electrode (size of surface acoustic wave in a direction perpendicular to the surface of the substrate along the surface of the surface) Is set to a predetermined condition, and surface acoustic waves excited on the surface of the substrate by the interdigital electrode are diffused infinitely in a direction orthogonal to the direction of propagation along the surface of the substrate. It has been clarified that it can be propagated without being repeated, and thus can be repeatedly circulated.
そして、すだれ状電極(櫛歯状電極)により基体の表面に励起される弾性表面波の周波数及び幅は、すだれ状電極(櫛歯状電極)を構成している1対の櫛状部において交互に配置された複数の電極枝の相互間の隙間及び相互に対向している長さに対応している。 The frequency and width of the surface acoustic wave excited on the surface of the substrate by the interdigital electrode (comb-like electrode) are alternated between the pair of comb-like parts constituting the interdigital electrode (comb-like electrode). This corresponds to the gaps between the plurality of electrode branches arranged on each other and the lengths facing each other.
球形状の基体の表面を弾性表面波が周回する軌跡は、球形状の基体の表面において球形状の基体の最大外周線を含んでいる球の一部が円環状に連続している領域内にあり、この領域を弾性表面波周回路と呼んでいる。そして、球形状の基体を使用したこのような従来の弾性表面波素子は、弾性表面波周回路に沿い弾性表面波周回路の延出方向と交差する方向に拡散することなく弾性表面波を多数回周回させることが出来る(即ち、すだれ状電極が弾性表面波を励起させてから弾性表面波周回路を周回する弾性表面波をすだれ状電極が正確に検知することが出来なくなるまでに弾性表面が周回する回数が多い)ので、周回数の増大に伴う弾性表面波の伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度を精密に測定することが出来る。 The trajectory of the surface acoustic wave that circulates around the surface of the spherical substrate is within a region where a part of the sphere including the maximum outer circumference of the spherical substrate is continuous in an annular shape on the surface of the spherical substrate. This area is called a surface acoustic wave circuit. Such a conventional surface acoustic wave device using a spherical base body generates a large number of surface acoustic waves along the surface acoustic wave circuit without diffusing in the direction intersecting the extending direction of the surface acoustic wave circuit. (I.e., after the interdigital electrode excites the surface acoustic wave, the surface of the elastic surface does not accurately detect the surface acoustic wave that circulates the surface acoustic wave circuit). Therefore, it is necessary to accurately measure the degree of deceleration of the surface acoustic wave propagation speed, the degree of phase lag of the surface acoustic wave, and the degree of reduction of the intensity of the surface acoustic wave. I can do it.
基体の外表面において球形状の一部で構成された円環状の弾性表面波周回路を周回する弾性表面波はその伝搬に伴いエネルギーの減衰が非常に小さい。しかも、円環状の弾性表面波周回路の1周の長さは弾性表面波周回路の直径の略3.14倍になる。即ち、円環状の弾性表面波周回路の外径の大きさに比し略3.14倍の長さの弾性表面波周回路の1周の長さを得ることが出来、弾性表面波周回路を1周する弾性表面波はその伝搬に伴いエネルギーを殆ど減衰させない。
この発明は上記事情の下でなされ、この発明の目的は、従来の平坦な弾性表面波コンボルバ素子に比べ、遥かに長い全面電極の長さを設定することが出来、ひいてはより高い性能を発揮することができる、弾性表面波コンボルバ素子を提供することである。 The present invention has been made under the above circumstances, and an object of the present invention is to set a far longer overall electrode length than a conventional flat surface acoustic wave convolver element, and thus to exhibit higher performance. It is to provide a surface acoustic wave convolver element that can be used.
上述したこの発明の目的を達成する為に、この発明に従った1つの弾性表面波コンボルバ素子は:弾性表面波が励起可能であり、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体と;弾性表面波周回路に配置された1つの電気音響変換素子を含んでおり、弾性表面波周回路に弾性表面波周回路に沿った相互に正反対の方向に伝搬する2つの弾性表面波を励起させる弾性表面波励起手段と;そして、弾性表面波周回路に配置され、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波が重畳され畳み込み積分出力を生じさせる全面電極と;を備えている、ことを特徴とする。
上述したこの発明の目的を達成する為に、この発明に従ったもう1つの弾性表面波コンボルバ素子は:弾性表面波が励起可能であり、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体と;弾性表面波周回路の2ケ所の夫々に配置され、夫々が弾性表面波を励起し励起された弾性表面波を弾性表面波周回路に沿い一方向にのみ伝搬させる2つの一方向伝搬電気音響変換素子を含んでおり、2つの一方向伝搬電気音響変換素子が励起し弾性表面波周回路に沿い伝搬させる弾性表面波の伝搬方向は相互に正反対の方向である、弾性表面波励起手段と;そして、弾性表面波周回路において2つの一方向伝搬電気音響変換素子とは弾性表面波周回路の径方向における反対側に配置されており、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波が重畳され畳み込み積分出力を生じさせる全面電極と;を備えている、ことを特徴としている。
上述したこの発明の目的を達成する為に、この発明に従ったさらにもう1つの弾性表面波コンボルバ素子は:弾性表面波が励起可能であり、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体と;弾性表面波周回路の2ケ所の夫々に配置され、夫々が弾性表面波を励起し励起された弾性表面波を弾性表面波周回路に沿い相互に正反対の方向に伝搬させる2つの電気音響変換素子を含んでいる、弾性表面波励起手段と;そして、弾性表面波周回路において2つの電気音響変換素子とは弾性表面波周回路の径方向における反対側に配置されており、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波が重畳され畳み込み積分出力を生じさせる全面電極と;弾性表面波周回路において2つの電気音響変換素子の間で全面電極とは反対側に配置された弾性表面波吸収手段と;を備えている、ことを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, one surface acoustic wave convolver element according to the present invention is: a surface acoustic wave capable of exciting a surface acoustic wave and defined in an annular shape by a part of a spherical surface. A surface acoustic wave substrate including at least one surface acoustic wave circuit capable of circulating waves; and an electroacoustic transducer disposed in the surface acoustic wave circuit , wherein the surface acoustic wave circuit has an elastic surface. A surface acoustic wave excitation means for exciting two surface acoustic waves propagating in opposite directions along the circuit; and disposed in the surface acoustic wave circuit so that the surface acoustic wave circuits are opposite to each other. And a surface electrode that superimposes two surface acoustic waves propagated in the direction to generate a convolution integral output.
In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, another surface acoustic wave convolver element according to the present invention is: an elastic surface that can excite surface acoustic waves and is defined in an annular shape by a part of a spherical surface and excited. A surface acoustic wave circuit substrate including at least one surface acoustic wave circuit capable of circulating a surface wave; and an elastic surface excited at each of two locations of the surface acoustic wave circuit by exciting the surface acoustic wave It includes two one-way propagation electroacoustic transducers that propagate waves in only one direction along the surface acoustic wave circuit, and the two one-way electroacoustic transducers are excited to propagate along the surface acoustic wave circuit The surface acoustic wave propagation direction is opposite to each other, and surface acoustic wave excitation means; and in the surface acoustic wave circuit, the two unidirectional propagation electroacoustic transducers are in the radial direction of the surface acoustic wave circuit. Anti Are arranged on the side, the full-surface electrode causes another the two surface acoustic wave propagating in the opposite direction superimposed convolution output surface acoustic wave divider circuit; and a, is characterized in that.
In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, yet another surface acoustic wave convolver element according to the present invention is: a surface acoustic wave can be excited and is defined and excited in an annular shape by a part of a spherical surface. A surface acoustic wave circuit substrate including at least one surface acoustic wave circuit capable of circulating a surface acoustic wave; and an elastic body which is arranged at two locations of the surface acoustic wave circuit, each excited by exciting a surface wave A surface acoustic wave excitation means including two electroacoustic transducers for propagating surface waves along the surface acoustic wave circuit in opposite directions; and two electroacoustic transducers in the surface acoustic wave circuit Is arranged on the opposite side of the surface acoustic wave circuit in the radial direction, and the two surface acoustic waves propagating through the surface acoustic wave circuit in opposite directions are superimposed to generate a convolution integral output. To pole; the entire electrode between the two electroacoustic transducer in the surface acoustic wave divider circuit and the surface acoustic wave absorbing means is disposed on the opposite side; and a, is characterized in that.
上述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従った1つの弾性表面波コンボルバ素子においては、弾性表面波が励起可能であり、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体において、弾性表面波周回路に弾性表面波励起手段の1つの電気音響変換素子により弾性表面波周回路に沿った相互に正反対の方向に伝搬する2つの弾性表面波を励起させ、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波は弾性表面波周回路に配置された全面電極において重畳され畳み込み積分出力を生じさせる。
上述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従ったもう1つの弾性表面波コンボルバ素子においては、弾性表面波が励起可能であり、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体において、弾性表面波周回路に弾性表面波励起手段の2つの一方向伝搬電気音響変換素子により弾性表面波周回路に沿った相互に正反対の方向に伝搬する2つの弾性表面波を励起させ、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波は弾性表面波周回路に配置された全面電極において重畳され畳み込み積分出力を生じさせる。
上述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従ったさらにもう1つの弾性表面波コンボルバ素子においては、弾性表面波が励起可能であり、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体において、弾性表面波周回路に弾性表面波励起手段の2つの電気音響変換素子により弾性表面波周回路に沿った相互に正反対の方向に伝搬する2つの弾性表面波を励起させ、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波は弾性表面波周回路に配置された全面電極において重畳され畳み込み積分出力を生じさせる。さらに、2つの電気音響変換素子により弾性表面波周回路に沿った相互に正反対の方向において全面電極とは反対側の弾性表面波吸収手段に向かう2つの弾性表面波は弾性表面波吸収手段により吸収される。
In one surface acoustic wave convolver element according to the present invention configured as described above, a surface acoustic wave can be excited and is defined as an annular shape by a part of a spherical surface. In a surface acoustic wave circuit substrate including at least one surface acoustic wave circuit capable of circulating a wave, the surface acoustic wave circuit is connected to each other along the surface acoustic wave circuit by one electroacoustic transducer element of the surface acoustic wave excitation means. Two surface acoustic waves propagating in the opposite directions are excited on the surface electrode, and the two surface acoustic waves propagated in the opposite directions in the surface acoustic wave circuit are superimposed on the entire surface electrode arranged in the surface acoustic wave circuit. Produce a convolution integral output.
In another surface acoustic wave convolver element according to the present invention configured as described above, the surface acoustic wave can be excited and is elastically defined and excited by a part of a spherical surface. In a surface acoustic wave circuit substrate including at least one surface acoustic wave circuit capable of circulating a surface wave, the surface acoustic wave circuit is formed by two one-way propagation electroacoustic transducers of surface acoustic wave excitation means. Two surface acoustic waves propagating in opposite directions along each other are excited, and the two surface acoustic waves propagated in opposite directions in the surface acoustic wave circuit are the entire surface arranged in the surface acoustic wave circuit. Superposed at the electrodes to produce a convolution integral output.
In yet another surface acoustic wave convolver device according to the present invention, which is configured as described above, the surface acoustic wave can be excited and is defined and excited in an annular shape by a part of the spherical surface. In a surface acoustic wave circuit including at least one surface acoustic wave circuit capable of circulating a surface acoustic wave, the surface acoustic wave circuit is moved along the surface acoustic wave circuit by two electroacoustic transducers of the surface acoustic wave excitation means. Two surface acoustic waves propagating in the opposite directions to each other are excited, and the two surface acoustic waves propagated in the opposite directions to the surface acoustic wave circuit are generated on the entire surface electrode arranged in the surface acoustic wave circuit. Superposed to produce a convolution integral output. Further, two surface acoustic waves directed to the surface acoustic wave absorbing means opposite to the whole surface electrode in the opposite directions along the surface acoustic wave circuit by the two electroacoustic transducers are absorbed by the surface acoustic wave absorbing means. Is done.
前述したように、基体の外表面において球形状の一部で構成された円環状の弾性表面波周回路を周回する弾性表面波はその伝搬に伴いエネルギーの減衰が非常に小さい。しかも、円環状の弾性表面波周回路の1周の長さは弾性表面波周回路の直径の略3.14倍になる。 As described above, the surface acoustic wave that circulates in an annular surface acoustic wave circuit constituted by a part of a spherical shape on the outer surface of the substrate has a very small attenuation of energy as it propagates. In addition, the length of one round of the annular surface acoustic wave circuit is approximately 3.14 times the diameter of the surface acoustic wave circuit.
従って、上述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従った弾性表面波コンボルバ素子は、従来の平坦な弾性表面波コンボルバ素子に比べ、遥かに長い全面電極の長さを設定することが出来、ひいてはより高い性能を発揮することができる。 Therefore, the surface acoustic wave convolver element according to the present invention, which is configured as described above, can set a much longer overall electrode length than the conventional flat surface acoustic wave convolver element. And by extension, it can demonstrate higher performance.
以下、この発明の種々の実施の形態に従った弾性表面波コンボルバ素子について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, surface acoustic wave convolver elements according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1は、この発明の第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の構成を概略的に示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 schematically shows a configuration of a surface acoustic
弾性表面波コンボルバ素子10は:弾性表面波が励起可能であり、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路12aを含む弾性表面波周回基体12と;弾性表面波周回路12aに弾性表面波周回路12aに沿った相互に正反対の方向に伝搬する2つの弾性表面波ASWを励起させる弾性表面波励起手段14と;そして、弾性表面波周回路12aに配置され、弾性表面波周回路12aを相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波ASWが重畳され畳み込み積分出力を生じさせる全面電極16と;を備えている。
The surface acoustic
弾性表面波が励起可能な弾性表面波周回基体12は、弾性表面波が励起可能でない球形状の基材の表面を弾性表面波が励起可能な材料により被覆させることにより構成することができるし圧電性結晶材料により構成することもできる。
The surface acoustic
弾性表面波が励起可能な圧電性結晶材料としては、水晶,ランガサイト,リチウムナイオベート(ニオブ酸リチウム:LiNbO3),そしてリチウムタンタレート(タンタル酸リチウム:LiTaO3)などを例示することが出来る。これらの結晶材料は、夫々の球形状の外表面において夫々が有している結晶面が球形状の外表面と交差する交線12bに沿い弾性表面波ASWを励起させると励起された弾性表面波ASWは上記交線12bに沿い伝搬することが判っている。そして、国際公開 WO 01/45255 号公報(特許文献1)によれば、弾性表面波ASWを励起させ伝搬させることが出来る球形状の弾性表面波周回基体12の半径と弾性表面波周回基体12の外表面に励起させる弾性表面波ASWの周波数及び幅(弾性表面波周回基体12の表面を弾性表面波ASWが伝搬する方向に対し弾性表面波周回基体12の表面に沿い直交する方向における弾性表面波の寸法)とを所定の条件に設定することにより、弾性表面波周回基体12の表面に励起された弾性表面波ASWを、弾性表面波周回基体12の表面に沿い伝搬する方向に対し弾性表面波周回基体12の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく、伝搬させることが出来、ひいては繰り返し周回させることが出来ることが明らかにされている。
Examples of piezoelectric crystal materials that can excite surface acoustic waves include quartz, langasite, lithium niobate (lithium niobate: LiNbO 3 ), and lithium tantalate (lithium tantalate: LiTaO 3 ). . These crystal materials are excited when the surface acoustic wave ASW is excited along the
上記交線12bは、弾性表面波周回基体12の外表面において最大の径の外周となる線であり、上記交線12bに沿って励起された弾性表面波ASWが伝搬する球面の一部により円環状に規定される領域が弾性表面波周回路12aである。
The intersecting
水晶及びランガサイトの夫々は3つの結晶面を有していることが知られている。従って水晶及びランガサイトの夫々を弾性表面波周回基体14の為の圧電結晶性材料として使用した場合には、その球形状の外表面に3個の弾性表面波周回路12aが設定可能であることになる。
Each of quartz and langasite is known to have three crystal planes. Accordingly, when each of quartz and langasite is used as a piezoelectric crystal material for the surface acoustic
リチウムナイオベート及びリチウムタンタレートの夫々は10個の結晶面を有していることが知られている。従ってリチウムナイオベート及びリチウムタンタレートの夫々を弾性表面波周回基体12の為の圧電結晶性材料として使用した場合には、その球形状の外表面に10個の弾性表面波周回路12aが設定可能であることになる。
Each of lithium niobate and lithium tantalate is known to have 10 crystal planes. Accordingly, when each of lithium niobate and lithium tantalate is used as the piezoelectric crystalline material for the surface acoustic
弾性表面波励起手段14としては、弾性表面波周回基体12の弾性表面波周回路12aに励起した弾性表面波ASWをその伝搬方向に対し弾性表面波周回基体12の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく伝搬させ繰り返し周回させることを可能にする前述した所定の条件を満たす波長と幅とを容易に設定可能にする為に、すだれ状電極(又は、櫛歯状電極)と言われている公知の電気音響変換素子が通常使用される。
As the surface acoustic wave excitation means 14, the surface acoustic wave ASW excited by the surface
すだれ状電極(櫛歯状電極)は、夫々が複数の櫛歯状電極枝14aを有した1対の櫛歯状電極部14b,14cを、一方の櫛歯状電極部14bの複数の櫛歯状電極枝14aの複数の隙間の夫々の中央に他方の櫛歯状電極部14cの複数の櫛歯状電極枝14aの夫々を配置することにより構成されている。このような構成のすだれ状電極(櫛歯状電極)は、弾性表面波周回基体12の弾性表面波周回路12aの所望の位置に公知の形成方法(例えば、フォトリソグラフィー法)により容易に精密に形成することが可能である。弾性表面波周回基体12の弾性表面波周回路12aに複数の櫛歯状電極枝14aを前記交線12bと交差する方向に向けた状態ですだれ状電極又は櫛歯状電極を形成し、1対の櫛歯状電極部14b,14cに対し相互に対向している2つの櫛歯状電極枝14aの相互間の離間距離に対応した周波数の高周波電流を供給すると、すだれ状電極又は櫛歯状電極は相互に対向している2つの櫛歯状電極枝14aの相互間の離間距離に対応した周波数を有しているとともに相互に対向している2つの櫛歯状電極枝14aの夫々の相互に対向している部分の長さの幅を有している弾性表面波ASWを弾性表面波周回基体12の弾性表面波周回路12aの上記所望の位置に励起させ、励起した弾性表面波ASWを1対の櫛歯状電極部の複数の櫛歯状電極枝が並んでいる方向に進行(即ち、伝搬させ)させる。
The interdigital electrode (comb-like electrode) includes a pair of comb-
通常のすだれ状電極(櫛歯状電極)は、相互に正反対の方向に2つの弾性表面波ASWを伝搬させる。 A normal interdigital electrode (comb-like electrode) propagates two surface acoustic waves ASW in opposite directions.
なおここで、弾性表面波ASWとは、通常のバルク波と呼ばれる縦波や横波と異なり、物質表面にそのエネルギーの多くを集中して伝搬する弾性波であり、レーリー波,セザワ波,擬セザワ波,ラブ波等を例示することができる。 Here, the surface acoustic wave ASW is an elastic wave that concentrates and propagates much of its energy on the material surface, unlike the longitudinal and transverse waves called normal bulk waves, and is a Rayleigh wave, Sezawa wave, or pseudo Sezawa wave. A wave, a love wave, etc. can be illustrated.
弾性表面波励起手段14を構成しているすだれ状電極又は櫛歯状電極の1対の櫛歯状電極部14b,14cの一方には、弾性表面波周回基体12の弾性表面波周回路12aに対し所望のタイミングで弾性表面波励起手段14に弾性表面波ASWをバースト状に励起させ伝搬させる高周波信号発生部18が接続されている。弾性表面波励起手段14を構成しているすだれ状電極又は櫛歯状電極の1対の櫛歯状電極部14b,14cの他方は接地されている。
One of a pair of
全面電極16は、アンプ20を介して検出・出力部22に接続されている。
The
高周波信号発生部18が所望のタイミングでバースト状の高周波信号を弾性表面波励起手段14に供給すると、弾性表面波励起手段14は弾性表面波周回路12a中にバースト上に弾性表面波ASWを励起させ、励起されたバースト状の弾性表面波ASWは弾性表面波励起手段14から弾性表面波周回路12a中を前述した交線12bに沿い相互に正反対の方向に伝搬する。弾性表面波周回路12a中を交線12bに沿い相互に正反対の方向に伝搬したバースト状の弾性表面波ASWは全面電極16において重ね合わされ弾性表面波ASWの非線形効果により波長が無限長になる(即ち、伝搬方向に一様な振幅で2倍の周波数となる)畳み込み積分演算出力を生じさせる。なおこの畳み込み積分は数学的に定義されている畳み込み積分と比較して時間軸が1/2に短縮されている。この出力は、弾性表面波励起手段14からアンプ20を介し検出・出力部22に送られ、検出・出力部22から例えば公知の表示手段や記憶手段に送られる。
When the high-
正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波ASW同士の畳み込み積分は自己相関関数となる。弾性表面波ASWを異なるタイミングで2回励起し、異なるタイミングで励起された弾性表面波ASW同士が全面電極16で重なり合うタイミングで全面電極16の出力を検出する事で、異なるタイミングで励起された弾性表面波ASW同士の畳み込み積分を求めることも出来る。
The convolution integral between two surface acoustic waves ASW propagated in opposite directions becomes an autocorrelation function. The surface acoustic wave ASW is excited twice at different timings, and the outputs of the
[第2実施形態]
次に、この発明の第2実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子30について添付の図面中の図2を参照しながら説明する。
[Second Embodiment]
Next, a surface acoustic
なおこの実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子30の構成の大部分は、図1を参照しながら前述した第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の構成の大部分と同じである。従って、この実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子30において第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の構成部材と同じ構成部材には第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の対応する構成部材に付されていた参照符号を記して詳細な説明は省略する。
Note that most of the configuration of the surface acoustic
この実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子30の構成が図1を参照しながら前述した第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の構成と異なっているのは、弾性表面波励起手段14が、弾性表面波周回路12aの少なくとも2ケ所の夫々に配置され励起された弾性表面波ASWを弾性表面波周回路12aに沿い一方向にのみ伝搬させる一方向伝搬電気音響変換素子30a,30bを含んでいることである。一方向伝搬電気音響変換素子30a,30bの夫々は、励起された弾性表面波ASWを弾性表面波周回路12aに沿い一方向にのみ伝搬させるよう構成された公知の一方向伝搬はしご状電極(一方向伝搬櫛歯状電極)により構成されている。
The structure of the surface acoustic
上記少なくとも2ケ所の少なくとも2つの一方向伝搬電気音響変換素子30a,30bの夫々は、高周波信号発生部18から同時に同じ周波数の高周波をバースト状に供給されることにより夫々から弾性表面波周回路12aに沿い相互に正反対の一方向にのみ伝搬される弾性表面波ASWを励起する。
Each of the at least two one-way propagation
2つの一方向伝搬電気音響変換素子30a,30bは、夫々から弾性表面波周回路12aに沿い一方向にのみ伝搬される弾性表面波ASWが全面電極16に到達できるまでにできる限り長い距離を伝搬できるよう弾性表面波周回路12aにおいて全面電極16とは弾性表面波周回路12aの径方向における反対側に配置される。2つの一方向伝搬電気音響変換素子30a,30bの夫々から弾性表面波周回路12aに沿い一方向にのみ伝搬される弾性表面波ASWは弾性表面波周回路12aに沿い全面電極16に向かい相互に接近する方向に伝搬し、全面電極16において重ね合わされ弾性表面波ASWの非線形効果により波長が無限長になる(即ち、伝搬方向に一様な振幅で2倍の周波数となる)畳み込み積分演算出力を生じさせる。
The two one-way propagation
[第3実施形態]
次に、この発明の第3実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子40について添付の図面中の図3を参照しながら説明する。
[Third Embodiment]
Next, a surface acoustic
なおこの実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子40の構成の大部分は、図1を参照しながら前述した第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の構成の大部分と同じである。従って、この実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子40において第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の構成部材と同じ構成部材には第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の対応する構成部材に付されていた参照符号を記して詳細な説明は省略する。
Note that most of the configuration of the surface acoustic
この実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子40の構成が図1を参照しながら前述した第1実施形態に従った弾性表面波コンボルバ素子10の構成と異なっているのは、弾性表面波励起手段14が、弾性表面波周回路12aの少なくとも2ケ所に配置された電気音響変換素子40a,40bを含んでおり、上記2ケ所の相互間で全面電極16とは反対側に弾性表面波吸収手段42が配置されていることである。弾性表面波吸収手段42は、例えばエラストマーや粘弾性体により構成することができる。
The structure of the surface acoustic
電気音響変換素子40a,40bの夫々は公知のはしご状電極(櫛歯状電極)により構成されている。
Each of the
2つの電気音響変換素子40a,40bの夫々は、高周波信号発生部18から同時に同じ周波数の高周波をバースト状に供給されることにより夫々から弾性表面波周回路12aに沿い正反対の2つの方向に伝搬される弾性表面波ASWを励起する。
Each of the two
2つの電気音響変換素子40a,40bは、夫々から弾性表面波周回路12aに沿い弾性表面波吸収手段42とは反対側の一方向にのみ伝搬される弾性表面波ASWが全面電極16に到達できるまでにできる限り長い距離を伝搬できるよう弾性表面波周回路12aにおいて全面電極16とは弾性表面波周回路12aの径方向における反対側に配置される。
In the two
2つの電気音響変換素子40a,40bの夫々から弾性表面波周回路12aに沿い弾性表面波吸収手段42に向かう他方向に伝播する弾性表面波ASWは弾性表面波吸収手段42に吸収され一方の電気音響変換素子40aから他方の電気音響変換素子40bには、及びこの逆には、上記他方向に向かう弾性表面波ASWは到達しない。
The surface acoustic wave ASW propagating in the other direction along the surface
2つの電気音響変換素子40a,40bの夫々から弾性表面波周回路12aに沿い弾性表面波吸収手段42とは反対側の一方向に伝搬される弾性表面波ASWは弾性表面波周回路12aに沿い全面電極16に向かい相互に接近するよう伝搬し、全面電極16において重ね合わされ弾性表面波ASWの非線形効果により波長が無限長になる(即ち、伝搬方向に一様な振幅で2倍の周波数となる)畳み込み積分演算出力を生じさせる。
The surface acoustic wave ASW propagated in one direction opposite to the surface acoustic wave absorbing means 42 along the surface
10…弾性表面波コンボルバ素子、12…弾性表面波周回基体、12a…弾性表面波周回路、12b…交線、ASW…弾性表面波、14…弾性表面波励起手段、14a…櫛歯状電極枝、14b,14c…櫛歯状電極部、16…全面電極、18…高周波信号発生部、20…アンプ、22…検出・出力部、30…弾性表面波コンボルバ素子、30a,30b…一方向伝搬電気音響変換素子、40…弾性表面波コンボルバ素子、40a,40b…電気音響変換素子。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
弾性表面波周回路に配置された1つの電気音響変換素子を含んでおり、弾性表面波周回路に弾性表面波周回路に沿った相互に正反対の方向に伝搬する2つの弾性表面波を励起させる弾性表面波励起手段と;そして、
弾性表面波周回路に配置され、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波が重畳され畳み込み積分出力を生じさせる全面電極と;
を備えている、
ことを特徴とする弾性表面波コンボルバ素子。 A surface acoustic wave circuit substrate that includes at least one surface acoustic wave circuit that is capable of exciting surface acoustic waves and is circularly defined by a part of a spherical surface and capable of circulating the excited surface wave;
It includes one electroacoustic transducer arranged in the surface acoustic wave circuit, and excites two surface acoustic waves propagating in opposite directions along the surface acoustic wave circuit in the surface acoustic wave circuit Surface acoustic wave excitation means; and
A full-surface electrode disposed in the surface acoustic wave circuit and generating a convolution integral output by superimposing two surface acoustic waves propagated through the surface acoustic wave circuit in opposite directions;
With
A surface acoustic wave convolver element.
弾性表面波周回路の2ケ所の夫々に配置され、夫々が弾性表面波を励起し励起された弾性表面波を弾性表面波周回路に沿い一方向にのみ伝搬させる2つの一方向伝搬電気音響変換素子を含んでおり、2つの一方向伝搬電気音響変換素子が励起し弾性表面波周回路に沿い伝搬させる弾性表面波の伝搬方向は相互に正反対の方向である、弾性表面波励起手段と;そして、
弾性表面波周回路において2つの一方向伝搬電気音響変換素子とは弾性表面波周回路の径方向における反対側に配置されており、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波が重畳され畳み込み積分出力を生じさせる全面電極と;
を備えている、
ことを特徴とする弾性表面波コンボルバ素子。 A surface acoustic wave circuit substrate that includes at least one surface acoustic wave circuit that is capable of exciting surface acoustic waves and is circularly defined by a part of a spherical surface and capable of circulating the excited surface wave;
Two one-way propagation electroacoustic transformations, which are arranged at two locations of the surface acoustic wave circuit, respectively, which excite surface acoustic waves and propagate the excited surface acoustic waves in only one direction along the surface acoustic wave circuit A surface acoustic wave excitation means including two elements, wherein two unidirectional propagation electroacoustic transducers are excited and propagated along the surface acoustic wave circuit, the propagation directions of the surface acoustic waves being opposite to each other; ,
In the surface acoustic wave circuit, the two one-way propagation electroacoustic transducers are arranged on the opposite side in the radial direction of the surface acoustic wave circuit, and the two surface acoustic wave circuits are propagated in opposite directions. A full-surface electrode on which surface acoustic waves are superimposed to produce a convolution integral output;
With
Surface acoustic wave convolver device you wherein a.
弾性表面波周回路の2ケ所の夫々に配置され、夫々が弾性表面波を励起し励起された弾性表面波を弾性表面波周回路に沿い相互に正反対の方向に伝搬させる2つの電気音響変換素子を含んでいる、弾性表面波励起手段と;そして、
弾性表面波周回路において2つの電気音響変換素子とは弾性表面波周回路の径方向における反対側に配置されており、弾性表面波周回路を相互に正反対の方向に伝搬した2つの弾性表面波が重畳され畳み込み積分出力を生じさせる全面電極と;
弾性表面波周回路において2つの電気音響変換素子の間で全面電極とは反対側に配置された弾性表面波吸収手段と;
を備えている、
ことを特徴とする弾性表面波コンボルバ素子。 A surface acoustic wave circuit substrate that includes at least one surface acoustic wave circuit that is capable of exciting surface acoustic waves and is circularly defined by a part of a spherical surface and capable of circulating the excited surface wave;
Two electroacoustic transducers arranged at two locations of the surface acoustic wave circuit, each of which excites surface acoustic waves and propagates the excited surface acoustic waves in opposite directions along the surface acoustic wave circuit A surface acoustic wave excitation means comprising: and
In the surface acoustic wave circuit, the two electroacoustic transducers are arranged on the opposite side in the radial direction of the surface acoustic wave circuit, and the two surface acoustic waves propagated through the surface acoustic wave circuit in opposite directions. A full surface electrode to produce a convolution integral output with superimposed;
A surface acoustic wave absorber disposed on the opposite side of the entire surface electrode between the two electroacoustic transducers in the surface acoustic wave circuit;
With
Surface acoustic wave convolver device you wherein a.
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|---|---|---|---|
| JP2008281739A JP5233594B2 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Surface acoustic wave convolver element |
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