ИМПЕДАНСНЫЙ РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ Российский патент 2005 года по МПК H03H9/64 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области режекторных фильтров, применяемых при изготовлении устройств радиосвязи и обработки сигнала, и области твердотельной электроники.

Известны конструкции импедансных режекторных фильтров (РФ) на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащих в своем составе однородные либо аподизованные (взвешенные) по апертуре (перекрытию) встречно-штыревые преобразователи (ВШП) (Багдасарян А.С., Карапетян Г.Я. Импедансные фильтры на поверхностных акустических волнах. М., 1998., Комаяда, Исихара, Есикава. Узкополосные фильтры на основе резонаторов для поверхностных акустических волн (ТИИЭР, 64, №5, с. 137-140, 1976).

Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является режекторный фильтр на ПАВ, содержащий пьезоэлектрическую подложку с расположенными на ее поверхности двумя ВШП, включенными последовательно и имеющими параллельный резонанс на частоте режекции (см. RU №2103806, Н 03 Н 9/64, 1998).

Недостатками прототипа является неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вблизи полосы режекции до 3 дБ и более.

Задачей изобретения является разработка нового импедансного РФ на ПАВ с неравномерностью АЧХ вне полосы режекции менее 3 дБ, шириной полосы режекции около 500 кГц на уровне 32 дБ, при глубине режекции до 50 дБ.

Поставленная задача решается тем, что в импедансном режекторном фильтре на поверхностных акустических волнах, содержащем пьезоэлектрическую подложку, на которой расположены два П-образных звена со встречно-штыревыми преобразователями, электроды преобразователей выполнены с изменяющимся по апертуре периодом, который определен в зависимости от частоты акустического синхронизма в соответствии с формулами: F(m)=7,847· 10⁷+77,8· 10³· для преобразователей с апертурой 43 мкм, количеством пар электродов 250 и F(m)=8,035· 10⁷-50,0· 10³· ; для преобразователей с апертурой 1290 мкм, количеством пар электродов 200, где m=0... 30 - номер парциального эквидистантного преобразователя при частоте режекции фильтра 80,15 МГц.

В предлагаемом импедансном режекторном фильтре:

- веерные встречно-штыревые преобразователи используются в качестве импедансных резонансных элементов с добротностью, определяемой амплитудно-частотной характеристикой фильтра;

- топология веерных встречно-штыревых преобразователей формируется по заданной комплексной проводимости;

- веерные встречно-штыревые преобразователи содержат большое число пар электродов, характерное для эквидистантных преобразователей импедансных фильтров на поверхностных акустических волнах. Для пояснения изобретения представлены схемы и графики.

На фиг.1 представлен эскиз топологии импедансного режекторного фильтра на ПАВ, где:

1 - контактная площадка (вход);

2, 6 - веерный ВШП (ВВШП) с апертурой 43 мкм, количеством пар электродов 250 и законом изменения частоты акустического синхронизма F(m)=7,847· 10⁷+77,8· 10³· , где m=0... 30 - номер парциального эквидистантного ВШП, из которых состоит ВВШП (параллельная схема замещения);

3,5 - ВВШП с апертурой 1290 мкм, количеством пар электродов 200 и законом изменения частоты акустического синхронизма F(m)=8,035· 10⁷-50,0· 10³· ;

4 - ВВШП с апертурой 86 мкм, количеством пар электродов 250 и законом изменения частоты акустического синхронизма, как у ВВШП 2, 6;

7 - контактная площадка (выход);

8 - контактная площадка (общий провод);

9 - поверхность пьезоподложки;

10 - коммутирующая шина.

Материал пьезоподложки - ниобат лития ZY.

На фиг.2 представлена расчетная АЧХ предлагаемого импедансного режекторного фильтра на ПАВ.

На фиг.3 для сравнения представлена АЧХ режекторного фильтра на ПАВ с однородными преобразователями.

На фиг.4 представлена АЧХ режекторного фильтра на ПАВ с преобразователями, взвешенными по апертуре по закону у=sin² x.

Таким образом, из фиг.2-4 видно, что предлагаемое изобретение позволяет получить следующий технический результат: формирование заданной АЧХ с неравномерностью 1,5 дБ вне полосы режекции и глубиной режекции до 50 дБ (частота режекции 80,15 МГц) при использовании исходных пьезоматериалов и прежней технологии изготовления фильтра.

Устройство состоит из двух типовых П-образных звеньев, выполненных на поверхности пьезоподложки 9 методом фото- или электронной литографии. Звенья содержат веерные ВШП 2, 4 и 6 - аналоги последовательных колебательных контуров и веерные ВШП 3 и 5, играющие роль параллельных колебательных контуров на частоте режекции 80,15 МГц.

Устройство работает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход 1 устройства. ВВШП 3 формирует необходимую АЧХ вне полосы режекции и подавляет сигнал на частоте режекции. Включенный между ВВШП 3 и общим проводом (контактная площадка 8) однородный эквидистантный ВШП 2 находится в акустическом синхронизме на частоте режекции и его комплексное сопротивление при этом минимально, благодаря чему происходит дополнительное подавление сигнала на частоте режекции.

ВВШП 4 имеет апертуру, в 2 раза большую, чем ВВШП 2 и 6, и представляет собой аналог параллельного включения данных преобразователей. ВВШП 5 играет ту же роль, что и ВВШП 3, но уже во втором П-образном звене фильтра. Контактная площадка 7 является выходом устройства. Преобразователи фильтра и контактные площадки коммутируются токоведущими шинами 10.

Вносимые потери данного устройства составляют около 0,4 дБ. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет сформировать АЧХ режекторного фильтра вне полосы режекции с неравномерностью до 1,5 дБ без изменения технологического процесса изготовления режекторных фильтров на ПАВ.

Область применения - радиотехника. Данное изобретение включает в себя расположенную в корпусе подложку из пьезоэлектрического материала, на которую нанесена топология фильтра, причем встречно-штыревые преобразователи выполнены веерными. Принцип действия основан на зависимости величины проводимости встречно-штыревого преобразователя от его периода. Технический результат - уменьшение неравномерности АЧХ вне полосы режекции. 4 ил.

Импедансный режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрическую подложку, на которой расположены два П-образных звена с веерными встречно-штыревыми преобразователями, отличающийся тем, что встречно-штыревые преобразователи выполнены веерными, период которых определен в зависимости от частоты акустического синхронизма в соответствии с формулами F(m)=7,847· 10⁷+77,8· 10³· m для преобразователей с апертурой 43 мкм, количеством пар электродов 250 и F(m)=8,035· 10⁷-50,0· 10³· m для преобразователей с апертурой 1290 мкм, количеством пар электродов 200, где m=1,2…30 – номер парциального эквидистантного преобразователя при частоте режекции 80,15 МГц.