Резонаторный фильтр на поверхностных акустических волнах Советский патент 1983 года по МПК H03H9/64 

Изобретение относится к рациоэпвктро нике и может использоваться в акустоэпектронйых устройствах секции часто ты.., Известны фильтры на поверкностнык акустических вопнах (ПАВ), соцержащне авукопровоч, на поверхности которого расположены входной и выходной встречно-штыревые преобразователи flД . Нецрстатком таких фильтров явгмется невозможность реализашги узких попос пропускания, менее цолей процента от зна чения рабочей (центральной) частоты. Наиболее близким к .прецложенному является резонаторный фильтр на ПАВ, соцержащий звукопровоц, на поверхности в оцном акустическом канале расположены цве Отражательные структу ры из периодически расположенных отражательных элементов, входной .и выходной встречно-штыревые преобразователи (ВШП) С2 j . Уменьшение полосы пропускания в таком фильтре достигается уве гичением расстояния.между отражательными стру.ктурами. Однако при этом в полосе частот отражения отражательный структур Hapsniy с основной полосой пропускания проявляются нежелательные (дополнйтельные) полосы пропускания, что ухудшает избирательные характеристики фильтра, Целью изобретения является повышени избирательности фильтра за счет устранения нежелательных полос пропускания. Цель достигается тем, что в резонаИ торный фильтр на ПАВ, содержащий звуко провод, на поверхности которого в одном акустическом канапе рагаюпожены две отражательнью структуры из периодически распопоженных отражательных элементов, входной и выходной ВШП, введено (п+1) дополнительных ВШП, расположеннь1К на поверхности звукопровода в том же акуо тическом канале це ti - чиспо пар йежелательных полос пропускания, и п фазовращателей, входы которых соединены с одним на крайних дополнительных ВШП, а выход каждого из них соединен с соответствуюишм дополнительным ВШП при этом расстояние между центром наружного штыря каждого дополнительного ВШП и ближайшим к нему отражательным элементом выбрано из усповиза. ( К + 1)-|- при 4 0, Р где К О, 1, 2, ... j Д - длина . ПАВ на центральной частоте фипьтра; Ч - фаза отражения от отражательной структуры. В резонаторном фильтре межцу выхо цом каждого фазовращателя и соответствующим дополнительным ВШП может быть . включен усилительный элемент. На фиг. 1 и 2 показаны варианты конструктивного выполнения предложенного резонаторного фильтра. Предложенный резонаторный фильтр (фиг. 1) содержит звукопровод 1, на по верхности которого расположены две отра жательные структуры 2 и 3. В одном акустическом канале с ними расположены входной 4 и выходной 5 ВШП ПАВ. Межцу отражательными структурами 2 и 3 расположены дополнительные ВШП 6 и 7 ПАВ, соединенные межцу собой sneKii рической цепью, содержащей фазовращатель 8. Расстояние от центра наружкого штыря каждого из дополнительных ВШП 6 и 7 до ближайшего элемента от- ражательной структуры 2 и 3 зависит от фазы ч отражения. ПАВ от отража теяьной структуры, которая равна нулю при выполнении отражательной структуры, например, в вице канавок или разомкну- тых алюминиевых полосок на ниобате лития и равна Ж , если отражательные структуры выполнены, например, в вице короткозамкнутых алюминиевых полосок на ниобате лития и кварце Л НИИ в виде выступов. Соответственно эти расстояния в первом случав равны (.) а во втором случае - С + Д- -f-) где К « О, 1 2, . . . ; Л - дпЬна ПАВ на центральной частоте фильтра. Если структуры 2 и 3 выполнены в виде кана-. вок, то эти расстояния равны СК.-И) - и ;1с2-ь 1)|-. f На фиг. 2 приведен вариант конструи « тивного выполнения резоиаторного фильтра, в котором на поверхнбсти звукопровоца распоп. четыре дополнительных ВШП 6 719 и Хрукрайние из которых 6 и 7 размещены в эффективных центрах отражения отражательных структур, т. е. расстояние между ними равно где 1,- - расстояние между краями отражательных структур.) . L,«p цпина прсшикновения ПАВ в каждую отражательную структуру. С одним из крайних дополнительных ВШП 6 соединены парартельно включенные входы фазовращателей 8, 11 и 12, выходы которых, через соответствуюш.ие усилительные элементы 13 14 и 15 соецивены с соответствующими цопопввтепьными ВШП 7, 9 и 10, Отражатеиьные структуры 2 и 3 в фипьтре (фиг. 2) выполнены в вице разомкнутых проБоа$ь пих полосок, нанесенных на поцпожку ниобата пития. Фаза отраженного акустического сигнала от края элементов этих отражательных структур равна Jf , спем аоватепьно, упомянутые расстояния в цанном спучве равны ( -j-} - v :(i-- cooTi eTCTBeHHO. Допопнитепьные ВШП 9 и 10 расположены таким образом, что центры их штырей нахоцятся в пучностях стоячей ПАВ HBI рабочей частоте фильтра.Прецпоженный резонаторный фильтр I работает спеаующим образом. I Входной ВШП 4 (фиг. 1) возбужцает iна рабочей частоте фипьтра на поверх- :ности . .звукопровоца 1 ПАВ, которая, распространяясь, достигает отражательных структур 2 и 3 и без изменения фазы отражается от каждого элемента этих структур. Конструкцию и взаимное расположение отражательных структур 2 и 3 определяют как полосу частот .р; эффективно отражающихся от отражатели ных структур, так и поносу пропускания резонаторного фипьтра д , причем 4foyp 4f. . практике распределенную отражеь тельную структуру обычно рассматривают как сосредоточенную, место расположения которой принято называть эффективным центром отражения. При этом на рабочей частоте фильтра в промежутк между эффективными центрами отражения образуется попуволн стоячей ПАВ, ЭФФ Выходной ВШП 5, распо ложенный вблизи одной из пучностей сго чей ПАВ, преобразует энергию принятой ПАВ в выходной электрический сигнал. Центры наружных штырей дополнительно, го ВШП 6 расположены на расстоянии Cfe,,t-)-|- от ближайшего элемента oiw ражательной структуры 2, т. е. находят ся в пучностях сто51чей ПАВ. Часть энер гии ПАВ, .принятой дополнительным ВШП преобразуется в электрический сигнал, который через фазовращатель 8 поступает на дополнительный ВШП 7 и возбуж дает на поверхности звукопровода 1 дополнитепьную ПАВ. Центры наружных штырей дополнительного ВШП 7 располо жены на .расстоянии/ К )-л-от ближайliiieroэлемента отражательнойстру туры т, е. находятся также в пучностях стоячей ПА аким образом, если фазоврашатепь 8 не носит дополнительного сдвига фазы в лектрический сигнал, передаваемый от ШП 6 к ВШП 7, то фаза ПАВ; возбужаемой этим сигналом,Совпадает с фв« ОЙ стоячеЛ ПАВ и происходит синфазое сложение ПАВ. Ближайшие к рабочей астоте резонаторного фипьтра нежеп&тельные допогшительЕоые полосы прсяуо кания ОТСТ9ЯТ от центральной частоты . - - V на величину t сЛ s , ЦФФ, где V - скорость ПАВ. Физически это объясняется тем, что на длине L, ф укладывается (т 4 1) попуволн. При этом дополнительные БШП в н 7 оказываются сдвинутыми друг друга на величину, близкую к Л . Так как фаза электрического сигнала, переданного от дополнительного ВШП 6 на дополнительный ВШП 7 не меняется, тс дополнительная ПАВ, возбужденная дополнительным ВШП 7, частично компенсирует основную ПАВ. Благодаря &to му суммарная амплитуда стоячей ПАВ на частотах дгаюлнительных полос уменьшается. Фазовращатель 8 служит для регулировки сдвига фаз между электричеоким и акустическим сигналами в месте расположения дополнительного ВШП 7. При разности фаз равной суммарная амплитуда стоэтей ПАВ на частотах дополнительных полос будет мшгамапь ной. На основной частоте фильтра суммарная амплитуда стоячей ПАВ практически не изменится. Фипьтр (фиг. 2) позволяет с помощью пар дополнительных ВШП 6 и 7, 6 и 10 , 6 и 9 устранять дополнительные полосы пропускания, отстоящие от пент ральной частоты на ± Г , и ±3d1f. Дополнительные ВШП 6 и 7 разнесксы друг от друга на величину „L, ф , т. е. дополнительные полосы пропускания, oi стоящие от центральной частоты на ведичину устраняютсянаибШееэффективно. В этом фильтре фаза отраЖ&ная ПАВ от отражательных структур равна 7Г| ВШП 6 и 7, расположенные от отражательных структур на расстояниях (1 +4-}4-и . СЦф ) -|- соответственно, находятся в пучностях стоячей ПАВ. фaзoJЧ aшaтeли 8, 11 и 12 выполняют ту же функцию, что и фазовращатель 8 в фильтре на фиг. 1, т. е. реализуют сдвиги фаз между стоячей ПАВ в местах расположения допоНнительных ВШП 7, 9 и 1О и дсжолнитвпь-ными ПАВ, возбужденными этими до1Гопнительными ВШП, равные 7 . Коэффв1Шент уснпенвя каждого усипитепьного элемента 13, 14 и 15 выбирается таким ампгаитупв цопопнитепьной ПАВ, воэбужаеиной цопопнитепьным ВШП 7, 9 и 10, равнялась ампгштуце стоячей ПАВ на частотах, допопиитепьнЫх попяк в меётв рйспопоження соответствующего цоиоянктвпьйого ВШП. При этом происхо-. цит попная компенсация цопопнитепьчых кйллпо приема. Ввеценне в конструкшпо

фильтра усипитепей, кроме того, привоцит к увеличению ампштупы сигнала на ооновной частоте фильтра, принятого выкоаным ВШП 5, который в аанном варианте, как и входной ВШП 4, размешен межцу отражательными структурами 2 и 3 и краями звукопровоца 1.

Предложенный фильтр обеспечивает поьышение избирательности за счет устранения нежелательных полос прощскания.

1. РЕЗОНАТОРНЫЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНСЮТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ (ПАВ), соцержащий звукопровоц, на поверхности которого в оцном акустическом канапе расположены аве отражательные структуры из перирцически распопоженны с отражательные эл&ментов, вхоаной и выкоцной встречноштыревые преобразователи (ВШП), о тпи чающийся тем, что, с целью . повышения избирательности за счет устранения нежелательных полос пропускания. в него ввецено ( П + 1) аопопнитепьиьтх встречно-штыревых, прёофазоватепей расположенных на поверхноств aeyittxipoвоца в том же aKycTiPiepROM канапе, гце п -число пар нежелатеаьга х полос пропускания п фазоврапШтелей, вхоцы которых соединены с оцним ид xpiaJbfflx аополнитепьных ВШП, a выхоа кажаого из них соеаннен с соответствующим ао попнитепьным ВШП, при этом расстояние между центром наружного штыря-каждого допопнитепьного ВШП и ближайшим к нему отражательным элементом выбр, но Из условия

fui.1

11

Л

ЛГ

пг

J .2

/

.12

а

dJ

ш

г