Трансверсальный фильтр с улучшенной характеристикой режекции

Трансверсальный фильтр с улучшенной характеристикой режекции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Объектом изобретения является трансверсальный фильтр на поверхностных акустических волнах, как он используется, в частности, в качестве фильтра промежуточной частоты или точнонастроенного по частоте фильтра передачи в бытовой электронике.

Трансверсальные фильтры на поверхностных акустических волнах или трансверсальные ПАВ-фильтры, или далее просто трансверсальные фильтры известны, например, из "SAW Components, Data Book 1996" фирмы «Сименс Мацусита Компонентс» и описаны там в главе "General technical information" на стр. 27 и далее. Эти трансверсальные фильтры выполнены на кристаллической пьезоэлектрической подложке и имеют два встречно-штыревых преобразователя, служащих соответственно входным и выходным преобразователями. Входной преобразователь, на который поступает фильтруемый сигнал, имеет взвешивание, с помощью которого формируется передаточная функция. Выходной преобразователь, напротив, по сравнению с входным преобразователем выполнен коротким и без взвешивания, т.е. имеет одинаковые длины перекрытия для всех штыревых электродов во встречно-штыревом преобразователе. Такой невзвешенный встречно-штыревой преобразователь имеет передаточную функцию sin(x)/x. Точное выполнение взвешивания входного преобразователя является результатом известной самой по себе оптимизации, осуществляемой подходящими программными средствами. Если результат такой оптимизации, т.е. оптимизированный программными средствами фильтр, имеет реально измеренную характеристику, которая не совпадает с желательной характеристикой, то известны различные способы корректировки измерений. В основном для этого варьируют длину перекрытия штыревых электродов во встречно-штыревом преобразователе. В ряде случаев, однако, подобная корректировка измерений после оптимизации программными средствами не приводит к желаемому успеху. В частности, такие неоптимизированные фильтры могут иметь передаточную характеристику, которая для определенных частот имеет лишь недостаточную характеристику затухания. Например, такая передаточная характеристика может иметь слишком малую избирательность по отношению к частоте соседнего канала или по отношению к помеховой частоте, например частоте зеркального канала. Если названных традиционных корректировок измерений для получения желательной передаточной характеристики недостаточно, требуется новая конструкция, т.е. новая оптимизация с измененными краевыми условиями, которая сложна в осуществлении и которая необязательно приводит к улучшенной передаточной характеристике и, в частности, к улучшенной характеристике режекции (отфильтровывания определенных частот).

Задачей данного изобретения является создание трансверсального фильтра с улучшенной характеристикой режекции, с помощью которого можно быстро и эффективно улучшить оптимизированную программными средствами конструкцию в отношении характеристики режекции.

Эта задача решается, согласно изобретению, посредством трансверсального фильтра с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах.

Для такого известного трансверсального фильтра помимо первичного взвешивания входного преобразователя, согласно изобретению, также выходной преобразователь снабжается взвешиванием, которое представляет собой вторичное взвешивание и имеет существенно меньший вес, чем первичное взвешивание входного преобразователя. С помощью изобретения можно существенно улучшить характеристику режекции трансверсального фильтра, что ввиду меньшей степени вторичного взвешивания является неожиданным результатом. Корректировка измерений может осуществляться за короткое время, например в течение часа, и потому гораздо менее сложна, чем в случае требуемой без использования изобретения новой конструкции всего трансверсального фильтра.

В качестве метода вторичного взвешивания, как и первичного взвешивания для входного преобразователя предусмотрено взвешивание перекрытия. Мера взвешивания, т.е. степень взвешивания, указывается обычно в процентах относительно апертуры выходного преобразователя и составляет, согласно изобретению, максимум 0,5-10% от нее. Это определяемое как длина максимальное взвешивание соответствует разнице между минимальной и максимальной длинами перекрытия двух соседних штыревых электродов, которые связаны с разными сборными шинами и потому имеют разную полярность.

Новый способ улучшения характеристики режекции состоит, согласно изобретению, в том, что вторичное взвешивание в выходном преобразователе осуществляют преимущественно вне акустической дорожки. Взвешивание выходного преобразователя может лежать, согласно изобретению, по меньшей мере, на 95% вне акустической дорожки. В качестве акустической дорожки при этом определена площадь между двумя проходящими параллельно оси направления распространения волн прямыми, которая ограничена по бокам входного преобразователя его апертурой. Вследствие этого выходной преобразователь имеет также бульшую апертуру, чем входной преобразователь. Разница между обеими апертурами должна составлять при этом, по меньшей мере, 1% и устанавливается обычно не более чем на 10%.

Трансверсальный фильтр, согласно изобретению, содержит входной преобразователь, длина которого, измеренная по оси распространения волн, по меньшей мере, в три раза превышает длину выходного преобразователя. Улучшенная характеристика режекции достигается несмотря на относительно малое вторичное взвешивание и относительно небольшую длину выходного преобразователя, связанную с соответственно меньшим числом перекрытий.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примере осуществления, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено:

фиг.1 - известный трансверсальный фильтр;

фиг.2 - выходной преобразователь для трансверсального фильтра, согласно изобретению;

фиг.3 - передаточная характеристика известного трансверсального фильтра в сравнении с вычисленной передаточной характеристикой трансверсального фильтра, согласно изобретению;

фиг.4 - передаточная характеристика известного трансверсального фильтра в сравнении с реально измеренной передаточной характеристикой трансверсального фильтра, согласно изобретению.

На фиг.1 схематично и не в масштабе изображен известный трансверсальный фильтр со входным В и выходным А преобразователями, расположенными на поверхности пьезоэлектрической подложки. Здесь входной преобразователь выполнен в виде взвешенного по перекрытию преобразователя с расщепленными штырями, а выходной преобразователь А - в виде невзвешенного преобразователя с нормальными штырями. W1 обозначает приведенную для пояснения взвешивания огибающую для длин перекрытия соседних штыревых электродов, исходящих от разных сборных шин. Выходной преобразователь А имеет, кроме того, меньшую длину, чем входной преобразователь В.

Входной сигнал при работе фильтра поступает на выводы Т_В1 и Т_В2, а выходной сигнал может быть снят с выводов Т_А1 и Т_А2.

На фиг.2 выходной преобразователь А_W, согласно изобретению, изображен почти в реальном виде и снабжен вторичным взвешиванием, согласно изобретению. Такой преобразователь может быть использован в одном из изображенных, например, на фиг.1 трансверсальных фильтров вместо преобразователя А с нормальными штырями. Из фиг.2 хорошо видно, что применяемые в выходном преобразователе А_W, согласно изобретению, взвешивания перекрытий имеют лишь малый вес, поэтому разница между минимальным и максимальным перекрытиями соседних штыревых электродов F1, F2, F3..., исходящих от разных сборных шин S1, S2, мала. Максимальное взвешивание составляет 0,5-10% в расчете на апертуру выходного преобразователя и составляет в особом случае 5,43% всей апертуры выходного преобразователя.

На фиг.3 сопоставлены измеренная передаточная характеристика известного трансверсального фильтра (кривая 1, штриховая линия) с невзвешенным выходным преобразователем А и вычисленная передаточная характеристика фильтра, согласно изобретению (кривая 2, сплошная линия). Результат моделирования для оптимизированной программными средствами конструкции при заданной частоте режекции 41,5 МГц иллюстрирует улучшенную избирательность, которая проявляется в улучшенном затухании на заданной частоте.

На фиг.4 сопоставлены реально измеренная передаточная характеристика известного трансверсального фильтра (кривая 1, штриховая линия) с невзвешенным выходным преобразователем А и реально измеренная передаточная характеристика (кривая 2, сплошная линия) трансверсального фильтра, согласно изобретению. Хотя кривая 2 фильтра, соответствующего изобретению, имеет не в полной мере ожидаемую идеальную характеристику режекции, однако фильтр, соответствующий изобретению, при частоте режекции 41,5 МГц обладает примерно на 11 дБ улучшенной избирательностью. При неизменной в остальном в полосе пропускания передаточной характеристике, что важно для свойств канала передачи и точности частоты настройки фильтра, фильтр, соответствующий изобретению, в целом улучшен за счет достигнутой лучшей характеристики режекции.

Помимо взятого в качестве примера значения частоты режекции 41,5 МГц, в соответствии с изобретением, само собой возможны также оптимизации для других отдельных или одновременно для нескольких частот режекции.

Таким образом, благодаря вторичному взвешиванию в выходном преобразователе трансверсального фильтра, согласно изобретению, может быть достигнута улучшенная, в целом, передаточная характеристика, с помощью которой, в частности, за счет целенаправленной и реализуемой с повышенным быстродействием оптимизации может быть достигнута улучшенная избирательность на частотах режекции.

1. Трансверсальный фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрическую подложку с встречно-штыревыми преобразователями, выполненными в виде входного (В) и выходного (А) преобразователей, причем входной преобразователь имеет для формирования передаточной функции первичное взвешивание (W1, W2), апертура Ар_B входного преобразователя меньше апертуры Ар_A выходного преобразователя, а выходной преобразователь (A_W) имеет для улучшения характеристики режекции вторичное взвешивание, которое существенно меньше первичного взвешивания, при этом в качестве метода первичного (W1, W2) и вторичного взвешивания предусмотрено взвешивание перекрытия, причем максимальное вторичное взвешивание в выходном преобразователе (A_W), определяемое как разница между минимальной и максимальной длинами перекрытия двух соседних штыревых электродов разной полярности, составляет от 0,5 до 10% апертуры выходного преобразователя (А).

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 95% взвешиваний перекрытия выходного преобразователя (A_W) находится вне дорожки фильтра, определяемой апертурой входного преобразователя.

3. Фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что измеренная по оси (X) распространения поверхностной акустической волны длина входного преобразователя (В) составляет, по меньшей мере, трехкратную величину длины выходного преобразователя (A_W).

4. Фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что вторичное взвешивание оптимизировано по максимальному затуханию фильтра на заданной частоте режекции.

5. Применение трансверсального фильтра по одному из пп.1-4 в качестве фильтра промежуточной частоты в бытовых электронных устройствах или в устройствах с точной настройкой на частоту.