Устройство на поверхностных акустических волнах
Патент 726648
Авторы
Устройство на поверхностных акустических волнах
Иллюстрации
Реферат
Gll NCAHNK
ИЗОБРЕТЕНИЯ
aSrOrmOeV С ИДЕ ЕЛ СТВ
< 726648
Союз Советски к
Социалистическмк
Ресниублик ("- - .т
1.. !.:й
) (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.07.77 (21) 2510211/18-23 (51)М. Кл: с присоединением заявки,%
Н 03 Н 9/00
Н 01 (41/08
Государственный комитет
СССР (23) Приоритет до делан изобретений и открытий (53 ) УД К 6 21.3 96..966(088.8) Опубликовано 05.04.80. Бюллетень №13
Дата опубликования описания 07.04.80
А.. С. Андреев, А С. Багдасарян, Ю. В. Гуляев и А. М. Кмита (72) Авторы изобретения
Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (71) Заявитель! (54) УСТРОЙСТВО HA. ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ
ВОЛНАХ
1
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в устройствах обработки сигналов на по- верхностных акустических волнах.
Известно устройство на поверхностных акустических волнах, в котором взвешивание интенсивности возбуждения ПАВ элек-родами преобразователя осуществляется путем изменения величины емкостной связи этих электродов с контактными площадками.
B этом устройстве на кажду контактную
10 плошадку нанесен слой диэлектрика, поверх которого расположены участки электродов соответствующей группы так, что между каждым электродом и соответствут5 юшей контактной площадкой образуется емкость. Величина ее определяется пло шадью указанных участков электродов и варьируется путем изменения площадки этих участков от электрода к электроду в соответствии с заданным импульсным откликом устройства.
Подобный прием "взвешивания электро дов позволяет выполнить их с одинаковым перекрытием по всей длине преобразователя, благодаря чему все пары смежных электродов;возбуждают ПАВ с одинакс вой шириной луча, но разной амплитудой (1).
Недостатком устройства является ограничение максимально достижимой рабочей частоты и невысокий процент выхода годных изделий, Наиболее близким к изобретению является устройство на поверхностных акустических волнах, содержащее пьезоподложку и расположенный на ее поверхности преобразователь поверхностных акустических волн, выполненный в виде двух электродных структур, каждая из которых содержит контактные площадки и две раэнополярные группы параллельных перекрывающихся штыревых электродов, причем штыревые электроды одной из групп обеих электродных структур гальванически соединены между собой, штыревые электродь1 другой группы соединены гальваничеоки с соответствующей контактной плошадПОСТОЯННЫМ ПО ВСЕЙ ДЛИНЕ ИЛИ НОМЕНяТЬ ся IIo заданному закону.
Электроды 11 гальванически соединены с контактной площадкой 8, а электроды 10 отделены от нее зазором и гальванически соединены с электродами 13.
Электроды 12 гальванически соединены с контактной площадкой 9 а электроды
13 отделены от нее зазором. Каждый электрод 10 электрически связан с контактной площадкой 9 посредством емкостной связи, которая образована с помощью электродов 13. Величина этой емкостной связи зависит от величины участков перекрытия соответствующих смежных электродов 13 и 12 и варьируется по длине преобразователя в соответствии с законом изменения величины участков перекрытия электродов этого ряда. Указанный закон определяется по импульсному отклику устройства. В свою очередь каждый электрод 13 электрически связан с контактной площадкой 8 посредством емкостной связи, которая образована с помощью электродов 10, Величина этой емкостной связи. постоянна по всей длине преобразователя.
Таким образом, в предложенном устройстве взвешивание электродов электродной структуры 6 входного преобразователя, возбуждающей ПАВ в полосе пропускания устройства, осуществляется с помощью электродов, структуры 7 посредством изменения величины участков их перекрытия.
Такой прием взвешивания позволяет выполВыходной .преобразователь 3 состоит иэ двух токопроводящих контактных площадок 14 и 15 и ряда 16 параллельных рекрытием.
Электроды обьединены в две группы
17 и 18 и по группам гальванически соединены соответственно с контактными площадками 14 и 15, Выходной преобраного преобразователя 2 так, что ряд 16 электродов преобразователя 3 находится в одном акустическом канале со структурой 6.
Второй вариант (фиг. 2) предложенного устройства содержит выходной преобразователь 3 ПАВ, расположенный на пьеэоподложке 1 . и выполненный аналогично входному преобразователю 2. Электродные. структуры 19 и 20 преобразователя 3 содержат токоподводяшие контактные плс3 726648 Ь; : ...:Ы кой, а перекрытие штыревых электродов в одной из электродных структур выполнено неравномерным 2, Недостатками его являются высокие
- потери энергии и искажение амплитудночастотной характеристики. в полосе пропускания устройства, а также нйэкий уровень подавления сигнала вне этой полосы, Мелью изобретения является уменьшение потерь энергии и искажений амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания при одновременном увеличении уровня подавлений сигнала вне полосы пропускания.
Указанная цель достигается тем, что 15 перекрытие штыревьи электродов Во второй упомянутой электродной структуре выполнено постоянным, при этом расстояния между центрами смежных штыревых алектродов в первой и второй электродных 20 структурах выполнены неравнымИ.
На фиг. 1 и фиг. 2 показаны два варианта конструкции предложенного устройства.
В первом варианте (фиг. 1) на рабочей поверхности, пьезоподложки l расположены входной 2 и выходной 3 преобразователи ПАВ, подключенные, соответственно к источнику 4 высокочастотного сиг-! нала, и к нагрузке 5. Электродные струк- ЗО туры 6 а 7 содержат токопроводяшие контактные площадки 8 и 9 и но две разнополярные группы параллельных друг доуго электродов 10, 11 и 12, 13, соответственно. Все электроды 10, 11 перекрыва- 35 ются друг другом и имеют Одинаковые участки перекрытия. По меньшей мере нить структуру 6 с одинаковым перекрычасть электродов 12, 13 электродной тием всех электродов, структуры 7 имеет перекрывающиеся участ- ки с переменной величиной перекрытия. "0
При этом расстояния между центрами смежных электродов этой структуры выби- друг другу электродов с переменным пераются так, чтобы полоса эффективного возбуждения ПАВ электродной структуры
7 находилась вне полосы пропускания уст- 45 ройства. Это условие выполняется, если расстояние B ìåæäó центрами смежных электродов структуры 7 удовлетворяет од- зователь 3 расположен Относительно входному из следующих соотношений: (2n + 1)б
О„ - ширина электродов электродной 55 структуры 7;
-О, 1,2,3...
Расстояние В между центрами смежных электролов структуры 6 может быть
1 дов 10 с контактной площадкой 9, Величина напряжения между каждой парой электродов, а следовательно, и напряженность электрического поля между ними, зависйт от величины емкости между соответствующими электродами 10 и контактной площадкой 9, т,е. от величины участков,перекрытия соответствующих электродов 12 и 13, В результате в пьезоэлектрическом Материале возбуждаются ПАВ в полосе частот вблизи центральной частоты /@ полосы пропускания устройства, Амплитуда ПАВ, возбуждаемых каждой парой алектродов 10 и 11, пропорциональна величине напряженности электрического поля между нйми и, следовательно, зависит от величины участков перекрытия соответст« вующих электродов 12 и 13, Таким обра« зом, взвешивание интенсивности возбужде ния ПАВ электродов 10 и ll и, соответственно, формирование заданного импульс ного отклика осуществляется путем задания определенного закона покрытия элек« тродов 12 и 13. При этом ПАВ, возбуж- даемйе в структуре 6, имеют равномерный волновой фронт по апертуре луча, так как все электроды втой структуры имеют одинаковые . частки перекрытия.
Аналогичным образом могут возбуждаться ПАВ и в структуре 7, так как электроды 12 гальванически связаны с контактной площадкой 9, а электроды 13 . связаны посредством емкостной связи с контактной площадкой 8. При етом в струк туре 7 возбуждаются ПАВ вне полосы описанным выше выбором расстояния между центрами электродов 12 и 13. Поэтому указанные ПАВ не вносят дополнительных потерь в полосе пропускания устройства и не искажают импульсный отклик, формиру емый в структуре 6. ПАВ, возбуждаемые в структуре 6, цостйгают выходного преобразователя 3 в то время как ПАВ, возбуждаемые в структуре 7 или рассеиваются, или затухают в поглощающих покрытипропускания, например, совместить с чаототами эффективного возбуждения сдвиго» вых объемных волн, В этом случае дисси
5 726648
6 щадки 21 и 22 и по две разнополярные вследствие гальванической связи электро- группы параллельных друг другу электро- дов 23, 24 и 25, 26, соответственно. т
Структура 19 преобразователя 3 расположена в одном акустическом канале со 5 структурой 6 преобразователя 2, а структуры 7 и 20 преобразователей 2 и 3 рас- положены по разные стороны от указанного акустического канала. Электроды 23 и 24 преобразователя 3 перекрываются друг другом и имеют одинаковые участки перекрытия. По меньшей мере часть электродов 25 и 26 имеет перекрывающиеся участки с переменной величиной перекрытия, Расстояние между центрами смежных
t5 электродов 23 и 24 преобразовательн 3 выбирается так, чтобы полоса пропускания структуры 19, по меньшей мере, частично перекрывалась с полосой пропускания электродной структуры 6 преобразователя го
2. Растояние между центрами смежных электродов 25 и 26 структуры 20 преобразователя 3 отлично от расстояния меж-. ду..центрами смежных электродов 10, 11
25 и 23, 24 и 12, 13 структур6, 19 и 7 обоих преобразователей, Указанное расстояние выбирается так, чтобы полоса эффективного возбуждения ПАВ структуры 20 преобразователя 3 находилась вне полосы пропус3О кания устройства и не перекрывалась с полосой эффективного возбуждения ПАВ структуры 7 преобразователя 2.
Электроды 24 гальванически соединены с контактной площадкой 21, а электроды
23 отделены от нее зазором и гальванически соединены с электродами 26, Элекпропускания устройства, что обусловлено троды 25 гальванически связаны с контактной площадкой 22, а электроды 26 отделены от нее зазором, 40
В рассматриваемом варианте устройст-. ва взвешивание электродов структуры 19 второго преобразователя 3 осуществляет ся с помощью электродов структуры 21 посредством изменения величины участков 45 .их перекрытия. Закон изменения этой величины определяется по импульсному отклику устройства. В этой конструкции ha ях, которые могут быть нанесены на рабо-: структурах 7 и 20 обоих преобразователей могут быть расположены поглощающие ие - чей повери подложки 1 у ее торцо .
Полосу эффективного возбуждения ПАВ покрытия 27 и 28, выполненные в частструктуры 7 можно совместить с одним ности, из материала с высокой диэлектрииз всплесков на амплитудно-частотной ха ческой проницаемостью. рактеристике устройства вне его полосы
Принцип работы устройства, При поступлении высокочастотного сигнала от генератора 4 на токоподводящие контакты площадки 8 и 9 между электродами 10 и 11 структуры 6 возникает пативные потери энергии, вносимые влек знакопеременнвя оазность потенциалов тродами 12 и 13, уменьшают уровень
7 72664 возбуждения этих волн в структуре 6, Тей самыМ; достигается увелйч ение подавления сигнала вне полосы пропускания устройства.
В предложенном устройстве каждый преобразователь может содержать две и более дополнительных структур электродов, расположенных по одну или по разные стороны от электродных "структур 6 и 19, возбуждающих ПАВ в полосе пропус-10 кания устройства.
Во всех случаях расстояние между центрами смежных электродов в дополнительных структурах выбирается в соответствии с описанным выше принципом, а именно так, чтобы полосы эффективного возбуждения ПАВ этими структурами находились вне полосы пропускания устройства, а диссипативные потери, вносимые ими, перекрывались с боковыми лепестками с всплесками амплитудно-частотной характеристики устройства.
Предложенное устройство позволяет уменьшить потери энергии, так как электродные структуры 7 и 20 не вносят дополнительных потерь энергии в полосе пропускания устройства. Уменьшаются также искажения амплитудно-частотной характеристики устройства, поскольку участки электродов с малым перекрытием в этих
30 электродных структурах возбуждают ПАВ . вне полосы пропускания устройства.
Устройство отличается простотой и технологичностью, а его расчет и конструктирование-простотой и точностью. Про- З5 изводство устройства совместимо со стандартной технологией изготовления интегральных схем. При использовании в качестве звукопровода дешевых и доступ40 ных материалов, таких, например, как кварц, германат и силикат висмута, затраты на его производство резко снижа8 8 ются. Перечисленные качества обеспечивают хорошие эксплуатационные параметl ры предложенного устройства и сравнительно низкие затраты на его изготовление при массовом производстве, Ф ор мула изобретен ия
Устройство на поверхностных акустических волнах, содержащее пьезоподложку и расположенный на ее поверхности rrpeo6paaoaawem» поверхностных акустических волн, выполненный в виде двух электродных структур, каждая из которых содержит контактные плошадки и две разнополярные группы параллельных перекрываюшихся штыревых электродов, причем штыревые электроды одной из групп обеих электродных структур гальванически соединены между собой, штыревые электроды другой группы соединены гальванически с соответствующей контактной плошадкой, а перекрытие штыревых алектродов в одJ ной из электродных структур выполнено неравномерным, о т л и ч а ю ш е е с я
I. тем, что, с целью уменьшения потерь энергии и искажений амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания при одновременном увеличении уровня подавления вне полосы пропускания, перекрытие штыревых электродов во второй упомянутой электродной структуре выполнено постоянным,,при атом расстояния между центрами межных штыревых электродов в первой и второй электродных структурах выполнены неравйыми.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ ¹ 2441499, кл. Н 03 Н, 9/00, опублик 1975.
2, Патент США № 3904996, кл. 333«72, опублик. 1976 (прототип), 27 1
Составитель Т..Панина
Редактор И. Ахмедова 1 ехред 1(, Бабурка Корректор М. (((я(<»а<и
Заказ 672/41 Тираж 995 Подписное ! (1(ИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 1 3035, Москва, )# 35, Рау1иская набе, дв 4/5
Филиал ППГ("((ятеит", i. Ужгород, ул. (1роектияи,