Фильтр на поверхностных акустических волнах

Фильтр на поверхностных акустических волнах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиии

Социалистические

Республик (ill 953695 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (51)М. Кл.

Н 03 Н 9/00 (22)Заявлено 21,03 79 (2! ) 2733606/40-23 с присоединением заявки РЙ ««

3Ьоудврстееииый комитет

СССР ао делам изооретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень .ыл 31 (5З) Уд) 621,396. .966:621.372. .54(088. 8) Дата опубликования описания 25.08 82

A.C.Á8ãäàñàðÿí, Ю.В.Гуляев и А.М.Кмита (72) Авторы изобретения 1

Ордена Трудового Красного Знамени ннсттттт радиотехйнки . и электроники АН СССР (71 ) Заявитель (54) ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ

ВОЛНАХ

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в устройствах селекции частоты.

Известен фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий пьезоподложку и встречно-штыревые пре5 сбразователи, выполненные каждый в виде двух групп параллельных перекрывающих» ся электродов, причем перекрытие электродов постоянно вдоль продольной оси преобразователя, и контактных площадок с выемками, в которые заходят электроды, образуя с контактными площадками емкостную связь (1).

Недостатком этого фильтра являтвтся высокий уровень внешних потерь и asaчительные габариты.

Известен также фильтр на ПАВ, содержащий пьезоподложку и расположенные на ее поверхности входной и выход- рр ной встречно-штыревые преобразователи, выполненные каждый в виде двух электродных структур, расположенных в парал. лельных акустических каналах, каждая из которых состоит из двух групп параллель» ных перекрывающих электродов, в первой из которых электроды соединены гальванически с соответствующей контактной площадкой, а во второй с соответствуюшими электродами другой электродной структуры, причем в одной из электродных структур обоих преобразователей перекрывающиеся участки имеют постоянную, а в другой- переменную длину вдоль

-продольной оси преобразователя. Период расположения электродов в разных электрод» ных структурах одного преобразователя различен, а основные электроды. обоих преобразователей расположены в одном акустическом канале f2).

Недостатком известного фильтра является также большие габариты.

Белью изобретения является уменьше, ние габаритов фильтра.

Эта цель достигается тем, что в фильтре на ПАВ, содержащем пьезоподложку и расположенные на ее поверхности входной и выходной встречно-штыревые преобразователи, выполненные каждый в виде двух электродных структур, расположенных в параллельных акустических каналах, каждая из которых состоит из двух групп параллельных перекрывающихся электродов, в первой из которых электроды соединены гальванически с соответствующей контактной площадкой, а во второй - с соответствующими электродами другой электродной структуры, причем в одной из электродных структур обоих преобразователей перекрывающиеся участки имеют постоянную, а в другой - переменную длину вдоль продольной оси преобразователя, расстояния между продольными осями смежных электродов в каждой группе выбраны из условия совмещения полосы частот ПАВ, возбуждаемых электродами этой группы, с заданной полосой пропускания фильтра, при этом электродные структуры с одинаковым характером перекрытия электродов во входном и выходном преобразователях расположены в разных акустических каналах. Кроме того, расстояние между электродными структурами, находящимися в одном акустическом канале, может быть отлично от расстояния между электродными структурами в другом акустическом канале.

На чертеже схематично показан один из конструктивных вариантов выполнешгя предложенного фильтра.

Фильтр содержит пьезоподложку 1, на которой расположены входной 2 и выходной 3 преобразователи ПАВ встречно-штыревого типа. Каждый преобразователь содержит первую контактную п ошадку 4, вторую контактную площадку 5, электродную структуру 6, состоящую из групп электродов 7, 8 и структуру 9 из

rpyrm электродов 10 и 11. Электроды 7 гальванически соединены с первой контактной площадкой 4. Электроды 8 параллельны электродам 7 и расположены между ними так, что образуются перек рывающиеся участки электродов 7 и 8 одинаковой длины. Электроды 10 гальванически соединены со второй контактной площадкой 5, Электроды 11 гальванически соединены непосредственно с соответствующими электродами 8, параллельных электродам 10 и располоигены между ними танк, что образуются перекрывающиеся участки электродов

10 и 11 переменной длины. Переменная длина перекрывающихся участков электродов 10 и 11 может быль образована е

f0

2О

ЗО

4О

55 переменной длиной электродов 11 как показано на чертеже, переменной длиной электродов 10 .или 11. Не все электроды 10 и 11 могут иметь перекрывающиеся участки. Каждый электрод 8 ссвместно со смежными электродами 7 и прилегающим к ним участком первой контактной площадки 4 образует емкость, связывающую соответствующий электрод 11 второй структуры 9 с первой контактной площадкой 4. Величина этой эмкости определяется длиной перекрывающихся участков электродов 7 и 8 и одинакова для всех электродов 11. В свою очередь, каждый электрод 11 совместно со смежными электродами 10 и прилегающим к ним участком контактНой площадки 5 образует емкость, связывающую соответствующий электрод 8 первой структуры 6 со второй контактной площадкой 5. Величина этой емкости определяется длиной перекрывающихся участков электродов 10 и 11. Электродная структура 6 входного преобразователя 2 вместе со структурой 9 выходного преобразователя 3 расположены в одном акустическом канале 12, структура 9 входного преобразователя 2 и структура

6 выходного преобразователя 3 расположены в другом акустическом канале 13.

Контактные площадки 4 и 5 входного преобразователя 2 подключены к генератору 14 высокочастотных колебаний, контактные площадки 4 и 5 выходного преобразователя 3 подключены к нагрузке

15. В изображенном варианте выполнения фильтра расстояние между продоль:ными осями смежных электродов 7, 8 первой структуры 6 и электродов 10, 11 второй структуры 9, как во входном 2, так и в выходном 3 преобразователях равны. Эта величина определяется рабочей частотой фильтра. Эти расстояния могут изменяться вдоль преобразователя по заданному закону. В этом случае она определяется по центральной частоте фильтра и его полосе пропускания. Расстояния между продольными осями смежных элек. гродов 7, 8 и 10, 11 выбираются из условия совмещения полосы частот ПАВ, возбуждаемых электродами структур 6 и 9 соответственно, с заданной полосой пропускания фильтрат. При этом совмещение может быть и частичным.

Возможен вариант фильтра, а котором расстояние между первой структурой 6 электродов входного преобразователя 2 и второй структурой 9 электродов выходного преобразователя 3 отлично от расстояния между второй структурой 9 электродов входного преобразователя 2 и первой структурой 6 электродов выходного преобразователя 3. При этом в одном из преобразователей, например во входном 2, расстояния между осями смежных электродов 7, 8 выбраны отличными от расстояний между осями смежных электродов 10, 11, так чтобы значения центральных частот в полосах частот ПАВ, возбуждаемых электродами первой 6 и второй 9 структур, отличались, но были расположены в пределах полосы пропускания фильтра. Б предложенной конструкции фильтра каждый из преобразователей может содержать три и более структур электродов.

Фильтр работает следующим образом.

При поступлении высокочастотного сигнала от генератора 14 на первую 4 и вторую 5 контактные площадки входного преобразователя 2 между смежными электродами 7,8, а также между смежными электродами 10, 11 возникает знакопеременная разность потенциалов. Величина ее между парами смежных электродов 7, 8 и соответствующими парами электродов 10, 1 1 второго ряда 9 распределяется в соответствии с длинами участков перекрытия электродов в данной паре. Поскольку величины напряжений между смежными электродами 7, 8 и 10, 11 зависят от длины участков перекрытия электродов 10, 11, которая изменяется вдоль преобразователя по заданному закону, указанные величины такл.е меняются вдоль преобразователя. Каждая пара смежных электродов 7, 8 и 10, 11 входного преобразователя, благодаря возникновению между ними разности потенциалов, возбуждает в подложке 1 ПАВ в полосе частот вблизи центральной частоты полосы пропускания фильтра. Амплитуда этих волн пропорциональна величине напряженности электрического поля между электродами данной пары. Поскольку указанные величины напряженности меняются вдоль преобразователя, амплитуды ПАВ, возбуждаемых различными парами электродов обоих структур, также отличаются друг от друга. При этом в первой структуре 6 электродов 7,8 возбуждаются

ПАВ с равномерным фронтом по апертуре луча, так как все электроды 7, 8 имеют одинаковую длину участков перекрытия. Во второй структуре 9 электродов .10, 11, длина участков перекрытия которых изменяется по заданному закону, !

О !

55 возбуждаются ПАВ с неравномерным фронтом по апертуре луча, изменяющимся вдоль преобразователя по указанному закону. Таким образом, взвешивание

ПАВ, возбуждаемых входным преобразователем 2, и, следовательно, формирование заданного импульсного отклика этого преобразователя происходит за счет изменения амплитуды ПАВ, возбуждаемых электродами обоих структур 6 и 9 преобразователя, а также за счет изменения ширины фронта ПАВ, возбуждаемых электродами 10, 11. При этом взвешивание достигается путем задания определенного закона изменения длины перекрывающихся электродов 10, 11 ПАВ, возбуж,даемые электродами 7,8 входного преобразователя 2, распространяются в подложке 1 вдоль акустического канала 12„ достигают выходного преобразователя 3 и преобразуются электродами 10, 11, расположенными в том же акустическом канале, в электрический сигнал. Одновременно ПАВ, возбуждаемые электродами

10, 11 входного преобразователя 2, распространяются в подложке 1 вдоль акустического канала 13, достигают выходного преобразователя 3 и преобразуются электродами 7, 8, расположенными в том же акустическом канале, в электрический сигнал. Поскольку длина участков перекрытия электродов 7, 8 выходного преобразователя 3 одинаковая, преобразование ПАВ, распространяющихся вдоль акустического канала 13 и имеющих неравномерный фронт по апертуре луча, происходит без фазовых искажений. В выходном преобразователе 3 в процессе преобразования ПАВ в электрический си пал происходит взвешивание последнего аналогично описанному выше взвешиваншо

ПАВ во входном преобразователе 2, так как длина Е участков перекрытия элек4

1 тродов 10, 11 выходного преобразователя

3 изменяется вдоль преобразователя. Результирующее напряжение, возшткающее на контактных площадках 4 и 5 выходпого преобразователя 3 и поступающее на нагрузку 15, равно .сумме напряжений, возникающих на сменных электродах 7, 8 и соответствующих сменных электродах 10, 11 этого преобразователя. Таким образом, импульсный отклик формируется как во входном 2, так и в выходном

3 преобразователях, и результирующая амплитудно-частотная характеристика фильтра является произведением амплитудно-частотных характеристик, формируемых в обоих преобразователял.

7,. МййЙВ

В фильтре по второму указанному выше варианту электрические сигналы, воз- э никающие на контактных площадках 4, 5 с выходного преобразователя 3 сдвинуты К по фазе. Поэтому, изменяя расстояние 5 э между электродными структурами одного канала, можно изменять форму амплитудно-частотной характеристики фильтра.

Предложенный фильтр имеет улучшенную форму амплитудно-частотной харак- 10 в жристики за счет ее формирования во о входном и выходном преобразователях Ц

ПАВ при небольших размерах фильтра. . Его габариты в два раза меньше, чем у известного фильтра, так как ПАВ в 15 у полосе частот пропускания фильтра воз.— буждаются электродами первой и второй д структур. Уменьшение габаритов, в свою очередь, позволяет упростить технологию изготовления фотошаблонов и технологию 20 изготовления самого фильтра, повысить д разрешающую способность процесса фов толитографии, увеличить процент выхода ч годных изделий и удешевить их за счет экономии материала подложки. 25

Формула изобретения

1. Фильтр на цоверхностных акустических волнах, содержащий пьезопддложку и расположенные на ее поверхности входной и выходной встречно- штыревые преобразователи, выполненные каждый в виде двух электродных структур, расположенных в параллельных акустических каналах, каждая из которых состоит из двух групп параллельных перекрываю/

1 у

8 шихся электродов, в первой из которых лектроды соединены гальванически соответствующей контактной площадой, а во второй — с соответствующими лектродами другой электродной структуры, причем в одной из электродных структур обоих преобразователей перекрывающиеся участки имеют постоянную, а в другой — переменную длину доль продольной оси преобразователя, тличающийся тем,что,с елью уменьшения габаритов, расстояния между продольными осями смежных электродов в каждой группе выбраны из словия совмещения полосы частот поверхностных акустических волн, возбужаемых электродами этой группы, с заданной полосой пропускания фильтра, при этом электродные структуры с одинаовым характером перекрытия электроов во входном и выходном преобразоателях расположены в разных акустиеских каналах.

2. фильтр по п. 1, о т л и ч а юи и с я тем, что расстояние между электродными структурами, находящимися в одном акустическом канале,. отлично от расстояния между электродными структурами в другом акустическом ка30 нале.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 3904996, кл. 333-.72, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2510211/18-23, кл. Н 03 Н 9/00, 1977, ВНИИПИ Заказ 6291/79 . Тираж 959 Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4