(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面波の回折を補正するインターディジタル変換器（ＭＰＷ）において、
電極指交差長の重み付けにより実現される励振関数を有し、
それぞれ小さなアパーチャＡｊと相応して大きな回折とを有する相互に電気的に接続されたｎ個の部分変換器（ＴＷ）により、第１のインターディジタル変換器（ＭＰＷ）の音響トラックが、互いに対して平行に配置されたｎ個の部分トラックに分割されており、
前記部分変換器はそれぞれ１つのアパーチャＡｊを有し、すべての部分変換器が同じ励振関数を有し、共同して前記第１のインターディジタル変換器（ＭＰＷ）として機能するものであり、
前記第１のインターディジタル変換器の所与の総アパーチャ（Ａ）に対して、
【数１】
0004588970.tif 000003
が成り立ち、前記ｎは３０≧ｎ≧５の整数であり、
前記第１のインターディジタル変換器（ＭＰＷ）は全体として個々の部分変換器の回折よりも小さな回折を有しており、
さらに、第２の変換器（ＩＤＴ２）がトランスバーサルフィルタの同一の音響トラック内で前記第１のインターディジタル変換器（ＭＰＷ）に隣接して設けられており、該第２の変換器（ＩＤＴ２）のアパーチャは前記第１のインターディジタル変換器（ＭＰＷ）の総アパーチャ（Ａ）に等しい、ことを特徴とするインターディジタル変換器。
【請求項２】
前記ｎ個の部分変換器（ＴＷ）のすべてが、電気的に並列に接続されているか、又は完全に直列に接続されている、請求項１記載のインターディジタル変換器。
【請求項３】
前記ｎ個の部分変換器（ＴＷ）が電気的に一部は直列に、また一部は並列に接続されている、請求項１記載のインターディジタル変換器。
【請求項４】
前記部分変換器（Ｔｊ）のアパーチャ（Ａｊ）は種々異なる大きさであり、
前記種々異なる大きさのアパーチャの配置構成は、表面波の伝播方向（Ｘ）に平行な前記インターディジタル変換器の中心軸に関して対称である、請求項１から３のいずれか１項に記載のインターディジタル変換器。
【請求項５】
前記部分変換器（ＴＷ）の各々が勾配を有し、
部分変換器（ＴＷ）の中心軸に対する前記勾配の配向は部分変換器ごとに異なる、請求項１から４のいずれか１項に記載のインターディジタル変換器。
【請求項６】
それぞれ隣り合う２つの部分変換器（ＴＷ）が、当該部分変換器の間に配置された母線を共通の母線として利用する、請求項１から５のいずれか１項に記載のインターディジタル変換器。
【請求項７】
前記ｎ個の部分変換器（ＴＷ）は同位相で励振する、請求項６記載のインターディジタル変換器。
【請求項８】
前記ｎ個の部分変換器（ＴＷ）は、電極指交差長の重み付けの他に、間引き重み付け、位置重み付け及び電極指幅重み付けから選択される別の重み付けを有する、請求項１から７のいずれか１項に記載のインターディジタル変換器。
【請求項９】
再帰型の部分変換器（ＴＷ）から構成されている、請求項１から８のいずれか１項に記載のインターディジタル変換器。
【請求項１０】
ＳＡＷフィルタの入力変換器又は出力変換器として構成されており、
対応する出力変換器又は入力変換器として、アパーチャＡの１トラック・インターディジタル変換器（ＩＤＴ１，ＩＤＴ２）が設けられている、請求項１から９のいずれか１項に記載のインターディジタル変換器。
【請求項１１】
対称的な伝達関数を実現するために、トランスバーサルフィルタ内で請求項１から１０のいずれか１項に記載のインターディジタル変換器を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は表面波の回折を補正するインターディジタル変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電基板上に音響表面波を発生させるためには、インターディジタル変換器が使用される。この変換器は通常、複数の独立した電極指から成っており、これらの電極指は、発生させるべき表面波周波数に依存する所定のラスタ内に平行に並列配置されている。ノーマル電極指変換器では、電極指は交互に異なる極性を有する母線に接続されている。この場合、位置Ｘにおける表面波の励振強度は、異なる母線から出ている電極指対の位置Ｘにおける交差長に対応している。変換器全体の励振は変換器のすべての電極指対の寄与から合成される。１つの変換器の電極指の総数は数百であってもよい。電極指対ごとに異なる励振強度を選択すれば、電極指交差長の重み付けにより変換器内に電極指交差関数を実現することができる。さらに電極指交差長の重み付けの他に、電極指幅、所定のラスタの偏差、又は個々の電極指の極性反転（＝間引き重み付け）によって励振強度を達成することもできる。
【０００３】
所望の励振関数は例えば関数ｓｉｎ（ｘ）／ｘに従う。この関数は、例えば電極指交差長の重み付けにより近似可能であり、変換器内の有効電極指交差領域は、１つの主ローブと複数の副ローブを有していてもよい。しかしながら、このような伝達関数への近似の際に必要とされる短い電極指交差長の場合、通常は回折効果が生じる。その際、表面波の一部が電極指を横切って主伝播方向から逸れるので、エネルギーの一部が失われるだけでなく、受信変換器内で信号の歪みが生じ、その結果、所望の信号波形とは異なる信号波形が受信される。このことは特に、正確な電極指交差関数が保証されなければならない、とりわけビデオ・オーディオ分野のこのような変換器においては障害である。これに対処するために使用される表面波フィルタは、このような重み付けされた変換器を使用しているが、歪みを有していてはならないので、表面波の回折により生じる歪みは補正されなければならない。通常これは、伝送される信号の計算の際に回折効果を考慮するソフトウェアにより行われる。
【０００４】
重み付けされていないインターディジタル変換器の場合でも、アパーチャが過度に小さいと妨害的な回折効果が生じる。それゆえ、つねに十分大きなアパーチャを有するインターディジタル変換器を提供することが求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、回折効果が最小化された表面波用のインターディジタル変換器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明に従い、電極指交差長の重み付けにより実現される励振関数を有し、小さなアパーチャＡｊと比較的大きな回折とを有する相互に電気的に接続されたｎ個の部分変換器により、インターディジタル変換器の音響トラックが互いに対して平行に配置されたｎ個の部分トラックに分割されており、部分変換器はそれぞれ１つのアパーチャＡｊを有し、すべての部分変換器が同じ励振関数を有し、インターディジタル変換器の所与の総アパーチャに対して、
【０００７】
【数２】
0004588970.tif 000002
【０００８】
が成り立ち、ｎはｎ≧３の整数であり、インターディジタル変換器が全体として比較的小さな回折を有するように構成されたインターディジタル変換器により解決される。
【０００９】
本発明の有利な実施形態は他の請求項から明らかになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、所望の励振関数を電極指交差長の重み付けにより実現する従来のインターディジタル変換器の代わりに、平行に並列配置されたｎ個の部分変換器を設けることを提案する。なお、これらｎ個の部分変換器は、相互に電気的に接続されており、それらの部分アパーチャＡｊは所望の総アパーチャＡへと加算される。所望の効果を達成するためには、少なくとも３つの部分変換器が必要である。
【００１１】
本発明によるこのようなインターディジタル変換器（全体としての変換器）を使用すれば、部分変換器自体は比較的強い回折を有しいても、全体としては広範囲に亘って平行で真っ直ぐな、変換器の１つの波面が得られる。この波面では、妨害的な回折効果は広範囲に亘って排除されている。個々の変換器に特有の「球状」の波面は、本発明によりほぼ真っ直ぐな波面に変えられる。この効果（変換器全体の回折の減少）は、部分トラックの数ｎが増えるにつれて改善される。変換器全体の回折は部分変換器の回折よりも小さい。
【００１２】
したがって有利には、本発明によるインターディジタル変換器は、各々が変換器全体の部分トラックである少なくとも５つの部分変換器を有する。
【００１３】
上記において、考えられ得る部分変換器の個数ｎは、使用される製造技術によってのみ制限される。本発明によるインターディジタル変換器は多数の部分変換器を有しており、加算されるギャップ（＝互いに向かい合う各母線から電極指端までの距離）の大きさは、全体として、有効電極指交差長よりも大きい。本発明によるインターディジタル変換器の部分トラックの個数に関する合理的で製造技術的に実現可能な上限は、今のところおよそ１５であるが、他の製造法ではより多く、例えば３０までであってもよい。
【００１４】
部分変換器は前述のように平行に並列配置されており、それぞれ隣り合う２つの部分変換器は、それらの間にある母線を共通の母線として使用することができる。部分変換器は相互に電気的に接続されており、接続方式として、すべての変換器を並列接続にするか、又はすべての部分変換器を直列接続にすることができる。
【００１５】
しかし、一部の部分変換器を電気的に直列に接続し、これに対して残りの部分変換器を並列に接続することも可能である。このようにして、本発明によるインターディジタル変換器のインピーダンスを所望の値に調整することができる。その際、インピーダンス、つまり変換器の造波抵抗は、直列接続される部分変換器の数が増えるにつれて高くなる。逆に、最大数の部分変換器を並列接続することにより、インピーダンスが最小化されたインターディジタル変換器が得られる。このようにして、部分変換器を並列接続した場合、変換器の個数を増やすことにより、インピーダンスをさらに下げることができる。又は、直列接続の場合には、インピーダンスをさらに上げることができる。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、部分トラックのアパーチャは様々に選択される。しかしながらこの場合でも、アパーチャＡｊの総計は総アパーチャＡに等しい。有利には、種々異なるアパーチャを有する部分トラックは、表面波の伝播方向に平行な中心軸に関して対称的な分布が得られるように配置される。このような対称的配置では、最大の部分アパーチャＡｊを有する部分トラックが中央に位置するが、小さな部分アパーチャＡｊを有する部分トラックは変換器全体の音響トラックの縁部に位置する。また、最小の部分アパーチャを有する部分トラックを変換器全体の中央に配置し、これに対して最大の部分アパーチャを有する部分トラックを縁部に配置することも可能である。
【００１７】
励振関数の重み付けは、電極指交差長の重み付けの際に、勾配が生じるように行ってもよい。このような形態の重み付けでは、有効電極指交差領域の重心に続く直線は中心軸に対して平行ではなく、ある角度をなしている。
【００１８】
したがって、本発明によるインターディジタル変換器は、すべての変換器においても勾配を持つ電極指交差関数を有している。しかし、部分変換器内の勾配の配向を異ならせることも可能である。例えば、並列配置された部分トラックは交互に変わる勾配の配向を有することができ、そのため勾配は表面波の伝播方向で見ると、ある部分トラックでは「上り」であり、次の部分トラックでは「下り」であり、また再び「上り」となる。
【００１９】
しかしながら勾配が、並列配置された部分変換器のあるグループ内では「上り」であり、これに対して別のグループ内では「下り」であるようにすることも可能である。ここで、勾配の配向を本発明によるインターディジタル変換器全体で見て変換器の前記中心軸に関して対称にすることにより、同じ勾配の配向を有するほぼ同じ大きさのグループを互いに向き合わせると有利である。
【００２０】
部分音響トラックに属する部分変換器は、平行に並列配置されており、有利には、隣り合う部分変換器の互いに隣り合う母線が電気的に接触するように、また、とりわけ隣り合う２つの部分変換器が中間にある母線を共用するように配置される。
【００２１】
変換器全体への部分変換器の接続に依存して、個々の部分変換器は必要に応じて表面波の伝播方向に平行なＸ軸に鏡映され、その結果、すべての変換器が同位相で励振され、励振の際に一体的な波面が生じる。このようにして、均質な波動の伝播が保証され、この波動の伝播においては回折は抑制されている。
【００２２】
本発明によるインターディジタル変換器は、部分変換器において電極指交差長の重み付けの他にさらに別の重み付けを有しており、ここでも励振関数はすべての変換器において同じ又は少なくとも近似的に同じであるので、現行の重み付け方式がすべての変換器に対して等しく適用される。このような別の重み付けは、間引き重み付け、位置重み付け及び電極指幅重み付けから選択することができる。この重み付け方式を用いれば、励振の中心と反射の中心が互いに対してシフトする再帰型変換器を構成することができる。この結果、表面波の反射成分は、ある伝播方向においてのみ同じ方向に励振された表面波に構成的に重なり合い、これに対して他の伝播方向においては、波動の反射成分が、同じ方向に放射された直に励振された波動成分を打ち消すことになる。このような変換器は優先的な放射方向を有しており、極端なケースでは、単方向性変換器、つまりいわゆるＳｐｕｄｔ変換器であってもよい。また、本発明によるインターディジタル変換器は再帰型変換器としての利点も有している。というのも、この場合でも回折は抑制され、この現象の補正は必要ないからである。
【００２３】
従来のインターディジタル変換器における回折の補正は、励振用の電極指交差関数の変更につながる調整を必要とするので、このことは同時に、励振用の電極指交差関数が元々は対称的であっても、実際に得られる電極指交差関数がもはや対称ではないという結果をもたらす。しかしながら、本発明によるインターディジタル変換器は補正なしでも動作することができるので、本発明による変換器を使用すれば１００％対称的な電極指交差関数が実現可能である。
【００２４】
以下では、実施例とそれに付属する８つの図に基づいて本発明をより詳細に説明する。
【００２５】
【実施例】
図１には、電極指交差長の重み付けが為されたそれ自体公知のインターディジタル変換器ＩＤＴが概略的に示されている。変換器の励振関数は有効電極指交差ＵＥにより実現されており、点Ｘにおける励振関数は点Ｘにおける相応の電極指交差長を有する電極指交差に対応している。図中では見易いよう線で区切られている有効電極指交差領域は、ここでは３つのローブを有しており、それらの重心は変換器ＩＤＴの中心軸に関して対称ではない。図１の右側にあるこの重み付けされた変換器の別の概略図では、軸Ｘに沿った電極指交差領域の非対称的（場合によっては反対称の）分布が斜線Ｓにより示されており、この斜線Ｓは図示された変換器ＩＤＴの勾配に相当する。Ａは変換器のアパーチャを表す。
【００２６】
このような重み付けされたｎ個のインターディジタル変換器ＩＤＴを平行に並列配置し、それらの部分アパーチャを、個々のアパーチャＡ１〜Ａｎの総和である総アパーチャＡが変換器全体の初期の所望のアパーチャと一致するように縮小すれば、多重並列インターディジタル変換器ＭＰＷが得られる。本発明によるインターディジタル変換器ＭＰＷは、単純な実施形態においては、各々が同じアパーチャＡｊを有する同一の部分変換器ＴＷ１〜ＴＷｎを有している。
【００２７】
図２とは異なり、図３にも、ｎ個（例えばｎ＝６）の部分変換器ＴＷから成る本発明によるインターディジタル変換器が示されている。図２とは異なり、一部の変換器は鏡映されている。このことは、概略図において、勾配Ｓを表す直線の配向により認識される。「元の」部分変換器ＴＷと「鏡映された」部分変換器ＴＷとへの本発明によるインターディジタル変換器の分割は、有利には対称的に、例えば図３に示されているように行われる。
【００２８】
図４には、本発明の別の実施形態が示されている。この実施形態では、図２の最も単純なケースとは異なり、部分変換器ＴＷのアパーチャＡｊはさまざまである。図中では、例えば真ん中の部分変換器ＴＷ３が最大のアパーチャを有しており、その一方で第１の部分変換器ＴＷ１は最下部の部分変換器と同様に最小のアパーチャを有している。この場合、図３の場合と同様に、部分変換器の励振関数は、原則的に、鏡映ないし勾配Ｓの配向ならびにアパーチャの変更によって変更されることはない。
【００２９】
図５には、部分変換器ＴＷを本発明による多重並列インターディジタル変換器ＭＰＷに電気的に接続する最も簡単な方式が示されている。図中、空欄で示されているすべての部分変換器ＴＷは、直列に接続されている。これは、右側の図に示されているように、部分変換器を間隔なしで直に並列配置することで比較的容易に達成される。その際、隣り合う２つの部分変換器ＴＷがそれらの間にある母線を共用する。多重並列インターディジタル変換器の最も上の母線と最も下の母線に電気端子Ｔ１及びＴ２が接続されると、自動的にこの構成の中に直列接続が得られる。
【００３０】
しかしながら、図６に示されているように、部分変換器を電気的に並列接続することも可能である。これは、互いに間隔を置いて配置された部分変換器を相応に接続するか、又は同様に単純化されたやり方で隣り合う２つの部分変換器に中間の母線（図中の各欄の共通の辺に相当）を共用させることにより行うことができる。有利には、互いに隣り合う部分変換器は像と鏡像のような関係にあり、Ｘ軸が対称の要素である。このことは特に有利である。というのも、異なる極性ないし反対の極性を有する互いに隣り合う部分変換器が端子Ｔ１及びＴ２により接続され、鏡像的構成により各々２番目の部分変換器が補正されるからである。
【００３１】
図７には、本発明の別の実施形態が示されている。この実施形態では、一部の部分変換器が直列に接続されており、その一方で、残りの部分変換器は並列に接続されている。図によれば、部分変換器１及び２は直列に接続されており、これらの部分変換器は、図中で同じ番号で表されている。部分変換器３，４及び５は並列に接続されており、部分変換器２と３の間の共通母線と部分変換器４と５の間の共通母線は相互に接続されており、同様に、部分変換器３と４の間の共通母線は、図中最も外側下に図示されている部分変換器５の母線と接続されている。
【００３２】
図８には、本発明によるインターディジタル変換器ＭＰＷの表面波フィルタ内での使用例が、例えば図示されているように３変換器構成で示されている。ここで、本発明による重み付けされたインターディジタル変換器ＭＰＷは、通常は短い出力変換器ＩＤＴ１及びＩＤＴ２に両側を囲まれた入力変換器であってもよい。出力変換器は重み付けされておらず、多重並列インターディジタル変換器ＭＰＷの総アパーチャに相当するアパーチャＡを有している。また、多重並列インターディジタル変換器ＭＰＷの総アパーチャは、必要な母線も含めた部分変換器ＴＷの部分アパーチャＡｊの総和から得られる。
【００３３】
本発明によるインターディジタル変換器として形成された重み付けされた入力変換器が、再帰型変換器ないし単方向性変換器として形成されている場合には、第２の出力変換器の使用は不要である。そのとき優先ないし排除される波動伝播方向に基づき、入力変換器により発生されるすべての音響波を変換し直し、それにより入力変換器に供給される信号の無損失の伝送を達成するには、１つの出力変換器で十分である。
【００３４】
見易いように比較的少ない実施例のみで本発明を説明したが、本発明は図に示された実施例に限定されるものではない。特に部分変換器の構造は実施例に限定されず、特に重み付けの方式は、図１に示されているような勾配を有する励振関数に限定されない。同様に、部分変換器に対してノーマル電極指構成を選択する必要もない。また、スプリット電極指構成又はいわゆる位置重み付けもしくは電極指幅重み付け及び間引き重み付けを、個別に又は組合せで、部分変換器内の電極指交差の配向のために付加的に実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】重み付けされた変換器を概略的に示す。
【図２】本発明によるインターディジタル変換器を概略的に示す。
【図３】部分変換器が勾配の配向により区別されている本発明による別のインターディジタル変換器を示す。
【図４】種々異なるアパーチャを有する本発明による別のインターディジタル変換器を示す。
【図５】部分変換器が直列接続されている本発明によるインターディジタル変換器を示す。
【図６】部分変換器が並列接続されている本発明によるインターディジタル変換器を示す。
【図７】部分変換器のうちの一部は直列接続されており、一部は並列接続されている本発明によるインターディジタル変換器を示す。
【図８】３つのインターディジタル変換器と中央変換器としての本発明によるインターディジタル変換器とを有する表面波フィルタを示す。
【図１】
0004588970.tif 000004
【図２】
0004588970.tif 000005
【図３】
0004588970.tif 000006
【図４】
0004588970.tif 000007
【図５】
0004588970.tif 000008
【図６】
0004588970.tif 000009
【図７】
0004588970.tif 000010
【図８】
0004588970.tif 000011