ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН Российский патент 2002 года по МПК H03H9/145 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в акустоэлектронных устройствах частотной и временной обработки сигналов на поверхностных акустических волнах.

Известны однонаправленные преобразователи поверхностных акустических волн (ПАВ), содержащие пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого размещены противофазные первый и второй возбуждающие расщепленные электроды, причем одна из половин каждого расщепленного электрода находится непосредственно на поверхности звукопровода, а другая половина выполнена поверх диэлектрической пленки, нанесенной на звукопровод [1].

Недостатком данной конструкции является усложнение технологии изготовления преобразователя, так как помимо формирования металлических пленочных электродов необходимо наносить диэлектрическую пленку под одной из половин расщепленных электродов.

Известен также однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн, содержащий пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого размещены элементарные секции, содержащие первый и второй возбуждающие электроды и отражающий электрод, при этом протяженность элементарных секций выбрана равной длине λ ПАВ на средней частоте преобразователя и длина и в каждой элементарной секции ширины первого b₁ и второго b₂ возбуждающих электродов выполнены соответственно равными λ/6 и λ/8, а ширина b₃ отражающего электрода выполнена равной λ/4, а расстояние между соседними краями первого и второго возбуждающих электродов равно λ/6, а расстояния между соседними краями второго возбуждающего электрода и отражающего электрода равны λ/8 [2].

Недостатком данной конструкции является наличие электродов и зазоров равных λ/8, что вносит ограничения на верхний предел рабочих частот преобразователя из-за ограниченной разрешающей способности технологического оборудования.

Целью изобретения является увеличение верхнего предела рабочих частот преобразователя.

Это достигается тем, что в преобразователе, содержащем звукопровод, на рабочей поверхности которого расположены элементарные секции, содержащие противофазные электроды и отражающие электроды, ширины электродов первой фазы выбраны равными λ/4 и λ/2 соответственно и расположены с периодом 2λ, а между ними расположены электроды противоположной фазы и отражающие электроды шириной λ/4 с периодом 2λ таким образом, что ближайшими электродами для них являются электроды первой фазы, все зазоры выполнены равными 3λ/16, λ - длина ПАВ на средней частоте преобразователя.

На чертеже показан предложенный преобразователь.

Он содержит пьезоэлектрический звукопровод 1, электроды первой фазы 2 с ширинами электродов λ/4 и λ/2 соответственно с периодом 2λ, между ними расположены электроды противоположной фазы 3 и отражающие электроды 4 с ширинами λ/4 и периодом 2λ. Межэлектродные зазоры 5 выполнены равными 3λ/16.

При подаче электрического сигнала на противофазные электроды 2 и 3 в подложке 1 возбуждаются ПАВ, которые распространяются в противоположные стороны от парциальных встречно-штыревых преобразователей (ВШП), образованных широким (λ/2) и узким (λ/4) электродами первой фазы 2 и электродом 3 противоположной фазы, находящимися между ними. ПАВ отражаются парциальными ВШП, образованными узким и широким электродами первой фазы 2 и отражающим электродом 4, находящимся между ними. Расстояние между центрами отражающих парциальных ВШП, находящихся справа и слева от излучающего ВШП, равны 7λ/8 и 9λ/8 соответственно. При отражении от ВШП с тремя штырями меняет ПАВ фазу на π/2. Тогда фаза отраженной справа ПАВ равна 3π, а слева - 4π, т.е. отраженная слева ПАВ находится в противофазе с излученной ПАВ, а справа - в фазе. Так как отражательные парциальные ВШП расположены с периодом 2λ, то все отраженные ПАВ будут складываться в фазе и при некотором числе отражателей амплитуда ПАВ, находящихся в противофазе с излученными ПАВ станет близка к их суммарной амплитуде, что приведет к преимущественному излучению ПАВ влево, т. е. к однонаправленному режиму. Так как коэффициент отражения от отражательных парциальных ВШП с числом электродов равным трем (Nk² _эфф<<ω₀С_т, С_т - статическая емкость парциального ВШП, k² _эфф - квадрат коэффициента электромеханическрой связи, ω₀=2πf₀, t₀ - средняя частота преобразователя) равен 4k² _эфф/π, то число отражающих парциальных ВШП равно M≥π/(4k² _эфф). Для ниобата лития YX/128^o среза k² _эфф=0,058 и М≥13.

Однонаправленный преобразователь выполнен на пьезоэлектрическом звукопроводе из ниобата лития YX/128^o среза. Топология однонаправленного преобразователя выполнена в соответствии с чертежом. Он содержит 13 отражающих электродов. Для проверки однонаправленности по обеим сторонам от преобразователя расположены обычные ВШП с числом электродов равным 11. λ=8 мкм. Тогда минимальная ширина электродов равна 2 мкм, а зазора 1,5 мкм. Это соответствует рабочей частоте 500 МГц. Амплитуда ПАВ справа от преобразователя оказалась в три раза меньше амплитуды ПАВ справа от него, что говорит о преимущественном излучении ПАВ влево, т.е. об однонаправленном режиме.

Список литературы
1. Yamanouchi К. , Furuyashiki H. Low-loss SAW filter using internal reflection types of singl phase unidirectional transducers. -Electronics Letters v.20, 20, 1984, p. 819-821.

2. Швец В.Б., Орлов B.C., Макаров В.М. Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн. - Заявка на изобретение РФ 9711553 от 23.09.97. (RU 2117383 G1, опубл. 10. 08. 1998).

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в акустоэлектронных устройствах частотной и временной обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. Сущность изобретения: однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн содержит пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого размещены элементарные секции, содержащие противофазные электроды, у которых ширины электродов первой фазы выбраны равными λ/4 и λ/2 соответственно и расположены с периодом 2λ, а между ними расположены электроды противоположной фазы и отражающие электроды шириной λ/4 с периодом 2λ таким образом, что ближайшими электродами для них являются электроды первой фазы, все зазоры выполнены равными 3λ/16, λ - длина ПАВ на средней частоте преобразователя. Техническим результатом является увеличение верхнего предела рабочих частот преобразователя. 1 ил.

Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн, содержащий пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого размещены элементарные секции, содержащие противофазные электроды, отличающийся тем, что ширины электродов первой фазы выбраны равными λ/4 и λ/2 соответственно и расположены с периодом 2λ, а между ними расположены электроды противоположной фазы и отражающие электроды шириной λ/4 c периодом 2λ таким образом, что ближайшими электродами для них являются электроды первой фазы, все зазоры выполнены равными 3λ/16, λ - длина ПАВ на средней частоте преобразователя.