Полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах

Полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О ГГЙ С А Н И Е

Союз Севетских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.07.77 (21) 2510210/18-23 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М . Кл

Н 03 Н 9/00

Н 01 L 41/08

Государстеенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.372. .54:621.396. .966 (088.8) Опубликовано 05.04.80. Бюллетень №13

Дата опубликования описания 15.04,80 (72) Авторы изобретения

А. С. Багдасарян, Ю. В. Гуляев и А. М. Кмита

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (71) Заявитель (54) ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ

АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устройствах частотной селекции радиосигналов.

Известен полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий пьезоподложку и расположенные на ее поверхности входной и выходной преобразователи поверхностных акустических волн встречно-штыревого типа, расположенные в одном акустическом канале. Один из преобразовате.тей, например, входной, является аподиз ланным, перекрытие смежных штыревых э .еьгродов в нем изменяется в соответствии с заданным законом. амплитудной модуляции в импульсном отклике фильтра. Другой преобразователь является широкополосным и неаподизованным, он имеет одинаковое перекрытие всех штыревых электродов (1).

Недостатком такого фильтра является малое подавление сигнала за полосой пропускания, недостаточная крутизна спада его амплитудно-частотной характеристики и неравномерность амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания, т. е. неудовлетворительная форма его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Улучшить форму АЧХ позволяет расположение входного и выходного преобразователей в разных акустических каналах.

Известен полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоподложку и расположенные на ее поверхности в параллельных акустических каналах входной и выходной преобразователи поверхностных акустических волн и устройство связи между акустическими каналами, выполненное в виде двух электродных струк. тур, каждая из которых расположена в соответствующем акустическом канале и содержит две разнополярные группы параллельных перекрывающихся штыревых электродов, причем штыревые электроды одной из групп обеих электродных структур гальванически соединены между собой, штыре вые электроды второй группы обеих электродных структур в этом фильтре также

2п соединены между собой гальванически (2) .

В этом фильтре, однако, невозможен синтез заданного импульсного отклика при переизлучении ПАВ из одного акустического канала в другой. Поэтому формула его АЧХ

726647 все еще далека от оптимальной, в особенности при использовании для пьезоподложки материалов широкого класса.

Целью изобретения является улучшение формы амплитудно-частотной характеристики прй расширении класса материалов пьезоподложки.

Это достигается тем, что между первой и второй. электродными структурами введена дополнительная электродная структура, содержащая две разнополярные группы неравномерно перекрывающихся параллельных штыревых электродов, при этом штыревые электроды первой и второй групп дополнительной структуры гальванически соединены со штыревыми электродами вторых упомянутых групп первой и второй электродных структур соответственно, а период расположения штыревых электродов в дополнительной электродной структуре выполнен не равным периоду расположения штыревых электродов в первой и второй электродных структурах, На фиг. 1 показана конструкция фильтра, содержащая неаподизованные входной и выходной преобразователи; на фиг. 2 — то же, содержащая аподизованные входной и выходной преобразователи".

Предложенный фильтр содержит пьезоподложку 1, выполненную в виде пластины из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами. На рабочей поверхности подложки 1 в параллельных акустиЧеских каналах расположены входной 2 и выходной 3 преобразователи ПАВ встречноштыревого типа с постоянным перекрытием штыревых электродов. Входной преобразователь 2 соединен с генератором 4 высокочастотного сигнала, а выходной 3 — с нагрузкой 5. У краев пьезоподложки 1 расположены поглотители ПАВ 6, и 7. Между преобразователями 2 и 3 размещены электродные структуры 8 — 10. Штыревые электроды 11 первой группы и штыревые электроды 12 второй группы структуры 8 размещены в акустическом канале входного преобразователя 2. Штыревые электроды 13 первой группы и штыревые электроды 14 второй группы структуры 9 размещены в акустическом канале выходного преобразователя 3. Штыревые электроды 15 первой группы и штыревые электроды 16 второй группы структуры 10 параллельны друг другу и размещены между первой 8 и второй 9 структурами. Штыревые электроды 11 и 13 групп гальванически соединены токопроводящей

Ь шинои 17, расположенной вне системы электродов. Шина 17 может быть выполнена в виде замкнутого контура, внутри которого заключены электродные структуры 8 — 10 и заземлена. Штыревые электроды 12 и 14 гальванически соединены с электродами 15 и 16 соответственно. Штыревые электроды 12 структуры 8 и штыревые электроды 14 структуры 9 связаны между собой через емкость, образованную соответствующими смежными штыревыми электродами 15 и 16 дополнительной структуры 10. В первой структуре 8 перекрытие всех электродов 11 и 12 одинаково и равно перекрытию электродов во входном преобразователе 2. Во второй структуре 9 перекрытие всех электродов 13 и 14 одинаково и равно перекрытию электродов в выходном преобразователе 3. Перекрытие электродов 15 и 16 дополнительной структуры 10 изменяется по закону, определяемому по данному импульсному отклику фильтра. Пространственный период электродов входного и выходного преобразователей, а также первой и второй электродных структур выбирается из условия акустического синхронизма. В ряде случаев, например, при формировании несимметричной амплитудно-частотной характеристики период входного и выходного преобразователей отличается от периода первой и второй электродных структур и рассчитывается, исходя из частоты, несколько отличной от центральной частоты фильтра. Пространственный период штыревых электродов дополнительной структуры отличен от пространственного периода электродов первой и второй структур и выбирается из условия, чтобы собственная полоса пропускания электродов дополнительной структуры находилась вне полосы пропускания фильтра.

В другом варианте предложенного устройства один или оба преобразователя встречно-штыревого типа могут быть выполнены аподизованными, т. е. с переменным перекрытием электродов, закон изменения которого определяется по заданному импульсному отклику фильтра (фиг. 2).

Входной 2 и выходной 3 преобразователи могут быть размещены по одну сторону от электродных структур 8 — 10, как это показано на фиг. 2.

Независимо от конструкции входного 2 и выходного 3 преобразователей на дополнительной структуре 10 может быть расположено поглощающее ПАВ покрытие. При выполнении такого покрытия из материала с высокой диэлектрической проницаемостью уменьшаются габариты устройства, поскольм ку в этом случае уменьшается величина максимального перекрытия электродов в струк-. туре 10 вследствие увеличения погойной емкости на единицу длины перекрывающихся электродов.

Фильтр работает сЛедующим образом.

Высокочастотный сигнал от генератора 4 поступает на входной преобразователь 2 и преобразуется в ПАВ, которые распространяются по направлению к первой электродной структуре 8, Достигая структуры 8, ПАВ создают на каждой паре смежных электродов 11 и 12 высокочастотный радиосигнал.

Каждую такую пару электродов можно рассматривать как источник высокочастотного сигнала, нагрузкой которого является соот726647

1О

15 го

2S зе

Формула изобретения

З5

4О

4S

50 ветствующая смежная пара электродов структуры 9, образованная электродами 13 и 14, поскольку электроды 11 связаны гальванически с электродами 13, а электроды 12 связаны с электродами 14 через емкость, образованную соответствующими смежными перекрывающимися электродами 15 и 16.

Высокочастотный сигнал, поступающий на электроды 13 и 14 структуры 9, снова преобразуется в ПАВ, которые распространяются по направлению к выходному преобразователю 3, но уже в другом акустическом канале. Достигая преобразователя 3, ПАВ снова преобразуются в высокочастотный радиосигнал, который выделяется на нагрузке 5.

В предложенном фильтре напряжение высокочастотного сигнала, снимаемого с каждой пары смежных электродов структуры 8, определяется величиной емкости между соответствующими электродами структуры 10, которая, в свою очередь, определяется перекрытием этих электродов. Таким образом, изменяя величину перекрытия электродов в структуре 10, можно осуществлять взвешивание напряжения, снимаемого с каждой пары смежных электродов в структуре 8, т. е. формировать заданный импульсный отклик фильтра. Так как АЧХ фильтра, формируемая в одном акустическом канале, является Фурье-преобразованием его импульсного отклика, то, задавая определенным образом закон перекрытия электродов в структуре 10, можно формировать в акустическом канале входного преобразователя нужную АЧХ. Аналогично в акустическом канале выходного преобразователя 3 будет формироваться АЧХ, форма которой определяется также законом перекрытия электродов в структуре 10. Результирующая. АЧХ фильтра будет произведением амплитудно-частотных характеристик, формируемых в акустических каналах входного 2 и выходного 3 преобразователей. Поскольку форма АЧХ, формируемой как в акустическом канале входного, так и в акустическом канале выходного преобразователей, определяется одним и тем же законом перекрытия электродов в структуре 10, результирующая АЧХ фильтра будет квадратом АЧХ, формируемой в акустическом канале выходного или входного преобразователей.

Поскольку собственная полоса пропускания структуры 10 находится вне полосы пропускания фильтра, наличие этой структуры не вносит дополнительных потерь и не искажает формируемую АЧХ фильтра. Более того, собственную полосу пропускания электродов структуры 1,0 можно совместить с одним из всплесков на АЧХ фильтра за его полосой пропускания, например, с полосой частот эффективной генерации паразитных сдвиговых объемных волн. В этом случае на этих частотах структура 10 вносит частотно-избирательные диссипативные потери

6 энергии, увеличивая подавление сигнала за полосой пропускания фильтра. Тем самым форма АЧХ улучшается дополнительно.

В фильтре с неаподизованными входным и выходным преобразователями полностью устранены дифракционные эффекты, благодаря чему форма его АЧХ улучшается существенно. При использовании аподизованных преобразователей результирующая

АЧХ фильтра является произведением АЧХ, формируемых в обоих преобразователях, а также в первой и второй структурах. Благодаря этому происходит дополнительное подавление сигнала за полосой пропускания фильтра и достигается улучшение формы его АЧХ. Фильтр с аподизованными входным и выходным преобразователями позволяет формировать АЧХ сложной формы, например, несимметричную характеристику.

Наряду с указанными выше преимуществами, в предложенной конструкции фильтра не возникает проблем, связанных с необходимостью изготовления большого числа электродов для трансформации ПАВ из акустического канала входного преобразователя в акустический канал выходного преобразователя. Поэтому, предложенный фильтр может быть реализован на широком классе материалов, в том числе и на материалах с малой константой электромеханической связи, использование которых наиболее целесообразно в узкополосных фильтрах.

Предложенный фильтр отличается простотой и технологичностью. Производство его совместимо со стандартной технологией изготовления интегральных схем.

Полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоподложку и расположенные на ее поверхности в параллельных акустических каналах входной и выходной преобразователи поверхностных акустических волн и устройство связи между акустическими каналами, выполненное в виде двух электродных структур, каждая из которых расположена в соответствующем акустическом канале и содержит две разнополярные группы параллельных перекрывающихся штыревых электродов, причем штыревые электроды одной из групп обеих электродных структур гальванически соединены между собой, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы амплитудно-частотной характеристики при расширении класса материалов пьезоподложки, между первой и второй электродными структурами введена дополнительная электродная структура, содержащая две разнополярные группы неравномерно перекрывающихся параллельных штыревых электродов, при этом штыревые электроды первой и второй групп дополнительной структуры гальванически сое726647

uz. 2

Составитель В. Банков

Редактор Н. Ахмедова Техред К. Шуфрнч Корректор М. Пожо

Заказ 671 40 Тираж 995 " Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал П П П с Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 динены со штыревыми электродами вторых упомянутых групп первой и второй электрод-" ных структур соответственно, а период расположения штыревых электродов в дополнительной электродной структуре выполнение равййм периоду расположения штыревых электродов в первой и второй электродных структурах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 2040081, кл. Н 03 Н 9/00, опублик. 1971.

2. Патент Великобритании № 1389023, кл. Н 3 V, опублик. 1975 (прототип).