Четырехфазный однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн

Четырехфазный однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоэлектронике может быть использовано в устройствах обработки сигналов с малыми потерями систем связи и телевидения. Цель изобретения - повышение технологичности. Четырехфазный однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ) содержит пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого размещены периодические структуры из первого 1, второго 2, третьего 3, четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 встречно-штыревых электродов (ВШЭ), объединенных соответственно первой 7, второй 8, третьей 11 и четвертой 14 суммирующими шинами, которые соединены с соответствующими выходами источника сигнала, имеющими фазы выходных напряжений 0, φ/2, φ, 3φ/2. Расстояние между центрами первого 1, второго 2, третьего 3 и четвертого 4 ВШЭ выбрано равным λ/4, где λ - длина ПАВ на средней частоте. Расстояние L<SB POS="POST">P</SB> и L<SB POS="POST">M</SB> между центрами однофазных второго 2 и шестого 6, третьего 3 и пятого 5 ВШЭ выбрано соответственно из соотношений L<SB POS="POST">P</SB> = (P + 2)λ, L<SB POS="POST">M</SB> = (P + 1), а период структур выбран из соотношения L<SB POS="POST">C</SB> = (P + 3)λ, где P = 0, 1, 2, 3... - целое число. При этом вторая 8 и третья 11 суммирующие шины в пределах каждой структуры выполнены из первых 9 и 12 и вторых 10 и 13 участков каждая, примыкающих соответственно к первой 7 и четвертой 14 суммирующим шинам и соединенных друг с другом пятым 5 и шестым 6 ВШЭ. 1 ил.

фф

СОК)Э СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)$ Н 03 Н 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

NCEG

AATEHTHQБ1 : лЛ1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0с, О.

О

wrroe

spume

/ч 4 (21) 4677121/22 (22) 11.04.89 (46) 07.08,91, Бюл, Мт 29 (72) О. Г. Павленко и В. С, Орлов (53) 621.372,543(088.8) (56) E ngan Н. Interdi g ital Electrode

Transducers for the Excitation of Elastic

Surface Wave in Picroclectric Media.

Norwaglon lut Tech, Trondhelm, Norwalf, ELAB Rept, ТŠ— 91, 1967, Sept, р. 133-154.

Qiu P. et. al. Wideband Low-toss Surface

Acoustlk Wave Filters. Proc. lEEE Ultrason, Symp, San Diego. 1982. р. 222-226.

Defraunould P. et. at. Low-loss SAW

bandpass Filters. Proc. (ЕЕЕ Ultrason. Symp.

Chicago, 1981, р. 17-22.

„„. Ы„„1669076 А1 (54) ЧЕТЫ РЕХФАЗНЫЙ ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройствах обработки сигналов с малыми потерями систем связи и телевидения. Цель изобретения — повышение технологичности, Четырехфазный однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ) содержит пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого размещены периодические структуры из первого 1, второго 2, третьего 3, четвертого 4, пятого 5, и. шестого 6 встречно-штыревых электродов (ВШЭ), объединенных соответственно первой 7, второй 8, 1669076

Lp- (n+ 2Я;

45 третьей 11 и четвертой 14 суммирующими шинами, которые соединены с соответству> ющими выходами источника сигнала, имеющими фазы выходных напряжений О, т/2, л, 3 тг/2, Расстояние между центрами первого

1, второго 2, третьего 3 и четвертого 4 ВШЭ выбрано равным Л/4, где Л вЂ” длина ПАВ. на средней частоте. Расстояние Ер и 1 между центрами однофазных второго 2 и шестого

6, третьего 3 и пятого 5 ВШЭ выбрано соотI1. об1. етение относится к радиоэлект, -,ике и 1; кот быть использовано в уст; .el.ах обработки сигналов на

IiI tIepxHocriiIIx акустических волнах(ПАВ) с

I- а Ifi!1I1 гноси иыми потерями.

Цель изобретения — повышение техно,:, I I1 i l i UC ти.

На чертеже представлен четырехфазIiIIf; однонаправленный преобразователь

f 1г1> 0) И1) ПАВ.

ЧФ 0НП HAP содержит пьезоэлектри н- звукопровод (не показан), периоди: ес. Ое струкгуры из первого 1, второго 2, . р.. ьеtо 3, четвертого 4, пятого 5 и шестого

6 встречно-штыревых электродов (ВШЭ), I. óìI.1I1pующие шины: первую 7, вторую 8

:.и,;,i из участков 9 и 10, третью шину 11 из у Il3I„ 1ков 12 и 13 и четвертую шину 14, источI«I! сигналов с четырьмя фазами выходных а,рлжений О, л/2, л; Зл/2 (не показан).

ЧФ ОНП ПАВ работает следующим образом.

Г1ри подаче электрических сигналов от н1ешнего источника (не показан) с фазами

О, гг/2, 7т, Зл/2, т. е, запаздываю цими друг

» носительно друга по фазе Ы2, соответстье н:о I!3 первую 7, вторую 8, третью 11 и еliieртую 11суммируЮщие шины ВШЭ 1-6

:..Злу ают ПАВ, распространяющиеся как в

tIpn!I, так и в обратном направлениях.

i1pIt;II!f1 каждый f1"é ВШЭ можно рассматг илать как д-источник, размещенный в цен1рс ВШЭ и излучающий ПАВ, амплитуда An . о1арой определяется перекрытием с со,с:,qt;им В ШЭ, а фаза совпадает с фазой подводимого через соответс1вующую суммирующую шину электрического сигнала, т. е. pp = О, л/2, л, Зл /2, Тогда волна. распространяющаяся от как,алого из ВШП в прямом направлении Х, будет

А;, ех p(t(cc т-kx) {1+ exp(I(ганг- рд))), l U о".3ратном направлении (x) ветственно из соотношений ip= (p+2g, inI= (р+ 1), а период структур выбран из соотношения!,= (р+ ЗЯ, где р= О, 1, 2, 3 ...— целое число. При этом вторая 8 и третья 11 суммирующие шины в пределах каждой структуры выполнены иэ первых 9 и 12 и вторых 10 и 13 участков каждая, примыкающих соответственно к первой 7 и четвертой 14 суммирующим шинам и соединенных друг с другом пятым 5 и шестым 6 ВШЭ, 1 ил.

А, ехр(1(ил+ kx)) {1+ exp(i(I/IE+ рд))), где An — амплитуда ПАВ;

k2 /Ч;

5 Ч вЂ” скорость ПАВ;

f/IE, I/Ip, — соответственно электрический и акустический сдвиг относительно выбранной опорной фазы;

n — текущий номер электрода, включая

10 пропущенные n=5, 6, 8, 9, 11, 12 в позициях с. f, h, I, I, fn, для которых

А5=А6=АВ=А5=А11=А12=0.

15 Рассмотрим сначала формирование пучка ПАВ на выходе ЧФ ОНП ПАВ в прямом направлении Х. Опорные фазы р -О и рд=О выберем на первом электроде n=1 (поЗиция d).

20 Электрическая фаза ПАВ. излученных первым 1 (n=1), вторым 2 (n=2), третьим 3 (n=3), четвертым (n=4), пятым 5 (n=7) и шестым 6 (п=10) ВШЭ. составляет соответственно

25 f/tf-. t = О, +2 = фе 1о = л/2, риаз = ет =л, ре =Зл/2, т. е. f/IE=(n — 1) л /2.

Поскольку расстояние между центрами соседних ВШЭ 1-4 выбрано равным Л/4, то акустический сдвиг фазы ПАВ, иэлученной электродом и и пришедшей в прямом направлении на соседний электрод (n+1). составляет рд= тг/2 и равен электрическому сдвигу фаз = л/2 между этими соседними электродами.

При выборе расстояний между центра40 ми однофазных второго (n- 2) и шестого (n=10), третьего (n-3) и пятого (n7) ВШЭ соответственно из соотношений

1669076

Х ех р 1 + I (i/)(- — (/)д ) =

Lm=(n+ 1)1

А„ехр (i (л) t — kx ) ) X п =1

Хехр 1+ ((n — 1) — (1 — — )), л

На средней частоте f-fo получаем

Ao()= О, т. е. предложенный ЧФ ОНП ПАВ в обратном направлении не излучает.

Для предложенного ЧФ ОНП ПАВ направленность излучения, равная отношению мощностей ПАВ, излученных в обратном и прямом направлениях. составляет в диапазоне частот

А,р —— 2, А, ехР (l (rut -kx )) X и =1 х ехР It + I (!е, — 2tx )) =

An exp (i (tut -kx )) X и =1

) Н Ы Я

5 p (/), ф (E А — с оЮ) еК Ап ° ging) хехр jt +l((n — 1) — (1 — — ))), р= — ) р

/)(Ä;2AÄ exp f) .((v - к)(); с(=

= (г)-1) (1- )),)Зе(а-1)у(1 о О

На средней частоте f-fo получаем

Anp= 2 х An exp (I (tu t — kx ) ) .

15 и =1

Е-с-(р+3) Л

Anpo = Апр(п, 35

Аор =Х, AneXp(l(Cut-kX)) X и =1

45 акустический сдвиг между пятым 5 (п-7) и шестым 6 (n- 10) ВШЭ составляет (д =3,7т/4 при электрическом сдвиге 50

1ое =л/2.

В результате ПАВ на выходе одной секции ЧФ ОНП ПАВ в прямом направлении будет где ре- (n — 1) у/2, (рд - (n — 1) л/2 f/fo, N-- 12 — количество электродов в каждой

10 периодической структуре ВШЭ.

А5=А6=*А8=А9=А 11-А2=0, т. е. все ПАВ, излученные ВШЭ 1-6, на 20 выходе периодической структуры ВШЭ складываются в фазе, Поскольку пространственный период структур ВШЭ 1-6 выбран из соотношения

25 и кратен целому числу длин волн, то

ПАВ и на выходе ЧФ ОНП ПАВ от каждой периодической структуры складываются в 30 фазе, т. е. где М вЂ” число периодических структур в УФ

ОНП ПАВ, В обратном направлении (-X) при опорной фазе на первом электроде пее1 получаем 40

ПАВ на выходе одной секции ЧФ ОНП ПАВ

На средней частоте f= 4 получаем a" 0 и a=0, т. е. предложенный ЧФ ОНП ПАВ обладает полной однонаправленностью излучения.

Благодаря выполнению второй 8 и третьей 11 суммирующих шин в пределах каждой периодической структуры ВШЭ в виде двух отрезков 9, 10 и 12, 13. соединенных друг с другом посредством соответственно

ВШЭ 6 и ВШЭ 5, однофазные электроды в соседних периодических структурах электрически соединены между собой без использования проволочных перемычек и изолирующих слоев, что упрощает конструкцию и технологию изготовления ЧФ

ОНП.

С целью уменьшения омических потерь ширина суммирующих шин 7, 8, 11, 14 может быть выбрана существенно больше длины ПАВ. Кроме того, можно использовать при изготовлении суммирующих шин более толстые, чем для ВШЭ, металлические пленки, в том числе на участках 9, 10 и 11, 12 второй 8 и третьей 11 шин, или же соединять полосы шин на входе и выходе ЧФ ОНП ПАВ дополнительными внешними проводниками.

Ширины электродов 5 и 6 не обязательно выбирать равными Л/8, как это имеет место у электродов 1-4, 1669076

Формула изобретения

L (р+ 3) Л, где р= О, 1, 2, 3„., а расстояние между продольными осями симметрии второго и шестого, третьего и пятого ВШЭ выбраны соответственно из выражений

Lp=(p+ 2)Л, Lm=(p+1) Л, Составитель Г.Муртазина

Техред М.Моргентзл Корректор Н.Король

Редактор Е.Савина

Заказ 2660 Тираж 430 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Для уменьшения омических потерь они могут быть существенно шире Л/8, а для снижения отражений в них могут быть выполнены продольные прорези.

Для повышения избирательности ЧФ 5

ОНП ПАВ можно использовать известные методы взвешивания, например селективное удаление электродов или изменение перекрытий соседних электродов.

Четырехфазный однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ), содержащий пьезоэ- 15 лектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого размещены периодические структуры из первого, второго, третьего и четвертого встречно-штыревых электродов (ВШЭ), которые обьеди- 20 нены соотватственно первой, второй, третьей и четвертой суммирующими шинами, в которых ширина каждого ВШЭ и расстояние между продольными осями симметрии соседних ВШЭ выбраны соот- 25 ветственно равными Л/8 и Л/4, где Л—

ДЬина ПАВ на средней частоте преобразователя с учетом изменения эффективной скорости ПАВ под влиянием металлиэации, м, четырехфазный источник напряжения, первый — четвертый выходы которого соединены соответственно с первой— четвертой суммирующими шинами, о т л ич а ю шийся тем. что, с целью повышения технологичности, в каждую периодическую структуру ВШЭ введены пятый и шестой ВШЭ, вторая и третья суммирующие шины в пределах каждой структуры выполнены из первых и вторых участков каждая, примыкающих соответственно к первой и четвертой суммирующим шинами и соединенных друг с другом соответственно пятым и шестым ВШЭ, при этом период расположения структур выбран из выражения