Преобразователь поверхностных акустических волн встречно-штыревого типа Советский патент 1984 года по МПК H03H9/00 

Изобретение относится к радиоэлетронике и может быть использовано в устройствах для обработки сигналов, работающих на поверхностных акустических волнах СПАВ.

Известен преобразователь ПАВ с емкостным взвешиванием, содержащий звукопровод, расположенные на нем две токопроводящие площадки и один ряд перекрыйаКвдихся между собой штыревых электродов, размещенный между этими площадками и состоящий из первой группы электродов, связанных с одной площадкой через емкости и второй группы электродов, связан ных с другой площадкой также через емкости. Указанные емкости образованы выемками площадок и концами элект родов, входящими в эти.выемки. Величина каждой емкости зависит от глубины выемки и ширины зазора между концом соответствующего электрода и площадкой. Необходимый закон изменения величин емкостей по длине преобразователя достигается изменением глубины выемок и ширины зазрра между концами соответствующих электродов и площадкой СИ.

Такое конструктивное выполнение преобразователя не позволяет получат малые величины емкостей за счет краевых эффектов и соответственно не позволяет реализовать малые боковые лепестки импульсного отклика. Кроме того, имеются фазовые искажения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), вызванные, различием емкостей каждого электрода основного ряда.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является преобразователь ПАВ встречно-штыревого типа с емкостным взвешиванием, содержащий звукопровод и расроложенные на нем первую и вторую токопроводящие площадки, основной ряд прекрывающихся между собой электродов, размещенный между этими площадками и состоящий из первой и второй груп электродов, первый вспомогательный ряд электродов, расположенных между основным рядом и первой площадкой и электрически связанных с ней, и второй вспомогательный ряд электродов, расположенных между основным рядом и второй площадкой и электрически связанный с ней, причем концы электродов первой группы основного ряда, обращенные к первой токопроводящей площадке, расположены между электродами первого вспомогательног ряда и имеют перекрывакициебя с ними участки переменной длины, а конца электродов второй-группы основного ряда, обращенные к второй токопрово дящей площадке, расположены между электродами второго вспомогательног ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки переменной длины. Концы

электродов перврй группы совместно со смежными электродами первого вспЪмогательного ряда образуют емкости, связывающие электроды этой группы с первой токопроводящей площадкой, а концы электродов второй группы совместно со смежными электродами второго вспомогательного ряда образуют емкости, связывающие электроды этой группы с второй токопроводящей площадкой. Величины этих емкостей определяются длиной участков перекрытия концов электродов основного ряда со смежными электродами вспомогательного ряда по импульсному отклику преобразователя 12 .

Недостаток этого преобразователя, каи и описанного выше, заключается в сложности реализации малых боковых лепестков .импульсного отклика, что обусловлено краевыми эффектами при малых длинах участков перекрытия и сильным выравниванием потенциалов На электродах основного ряда за счет межэлектродных емкостей в основном ряду. Другим недостатком являются фазовые искажения АЧХ за счет неравенства емкостей каждого -электрода основного ряда.

Целью изобретения является использование малых боковых лепестков импульсного отклика преобразователя и уменьшение фазовых искажений АЧХ преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе поверхностных акустических волн встречно-штыревого типа, содержащем звукопровод и расположенные на нем первую и вторую токопроводящие площадки, основной ряд перекрывающихся мкжду собой электродов, размещённых между этими площадкаг и, состоящий из первой и второй групп электродов, первый вспомогательный ряд электродов, рас положенных между основным рядом и первой токопроводящей площадкой и электрически связанных с ней, и второй вспомогательный ряд электродов, расположенных между оойовным рядом и второй токопроводящей площащкой ,и электрически связанных с ней, причем концы электродов первой группы основного ряда, обращенные к первой площадке, расположены между электродами первого вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участ ки переменной длины, а концы электродов второй, группы основного ряда, обращенные к второй площадке, расположены между электродами второго вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки переменной длины, концы электродов первой группы основного ряда, обращенные k второй токопроводящей площадке, расположены между электродами второго вспомогательногь ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки п ременной длины, а концы электродов второй группы основного ряда, обращенные к первой токопроводящей площадке, расположены между электро дами первого вспомогательного ряда имеют перекрывающиеся с ними участк переменной длинн, при этом значения длин участков перекрытия концов эле тродов основного ряда с электродами вспомогательных рядов выбраны из ус ловия неравенства соотношений - н где C и ч - длины, участков перекры тия концов электрода первой группы электродами первого и второго вспом гательных рядов соответотвенно; t2 и Ё.2 - - длины участков перекрыт концов электрода второй группы, смежного с электродом первой группы с электродами второго и первого всп могательных рядой соответственно. Кроме того, каждый вспомогательный ряд может иметь дополнительные электроды, которые являются продолжением концов электродов основного ряда, расположенных между смежными электродами данного вспомогательного ряда, и отделены от указанных концо электродов основного ряда зазором одинаковой величины. На фяг. 1 и 2 показаны два вариан та конструкции предложенного преобразователя; на фиг. 3 - эквивалентная схема преобразователя. Преобразователь ПАВ (фиг. 1) встречно-штыревого типа содержит зву копровод 1, на котором расположены первая токопроводящая площадка 2, вторая токопроводящая площадка 3, основной ряд электродов 4, состоящий из первой группы электродов 5 и второй группы электродов 6, первый вспомогательный ряд электродов 7 и второй вспомогательный ряд электродов 8. Концы электродов 5 и 6 первой и второй групп основного ряда 4, ofSpaщенные к первой токопроводящей площадке 2, расположены мезкду электродами 7 первого вспомогательного ряда и имеют перекрываквдиеся с ними участ ки переменной длины t/i и 2 соответственно,а концы тех же электродов 5 и б, обращенные к второй токопрово дящей площадке 3, расположены между электродами 8 второго вспомогательного ряда и имеют перекрываквдиеся с ними участки переменной длины и U2 соответственно. При этом значени длин i f i/( , &2. и ii участков перекрытия для смежных электродов 5 и 6 первой и второй группы основного ряда выбраны из условия неравенства отношений CI/B, и Благодаря описанному расположению электродов, концы электродов Би 6 t, /гервой и второй групп совместно со смежными электродами 7 первого вспог могательного ряда образуют емкости .С,, и Cj , пропорциональные соответственно длинам Ь-л и 2 участков перекрытия и связывающие электроды.5 и .6 основного ряда с первой токопроводящей площадкой 2. В свою очередь концы электродов 5 и 6-первой и второй групп совместно со смежными электродами 8 второго вспомогательного ряда образуют емкости С и Cj, пропорциональные соответственно длинам i и 1 участков перекрытия и связывающие электроды 5 и 6 основного ряда с второй токопроводящей площадкой 3. В предложенном преобразователе могут быть не все электроды 5 первой группы связаны через емкости с вторОй токопроводящей площадкой 3 и не все электроды 6 второй группы .связаны через емкости с первой 2 токопроводящей площадкой. В том случае (.участок А) электроды 5 первой группы основного ряда имеют перекрывающиеся участки только с электродами 7 первого вспомогательного ряда, а электроды б второй группы, имеют перекрывающиеся участки только с электродами 8 второго вспомогательного ряда. В описываемом варианте выполнения преобразователя расстояние & между продольными осями соседних электродов 5 и 6 первой и второй . групп ocHOBtioro ряда 4 может быть постоянным или меняться по определенному закону, определяется центральной рабочей частотой iq преобразователя и равно где V 1- скорость распространения ПАВ в звукопроводе. Расстояния 6, между продольными осями смежных электродов 7 и 62. между продольНЫГ.1И осями смежных электрюдов вспомогательных рядов выбраны равными 6 , т. е. ft Преобразователь, показанный на фиг. 2, отличается от преобразователя, изображенного на фиг. 1, тем, что электроды 9 и 10 первой и второй ррупп основного ряда 4 выполнены расщепленными. Каждый такой электрод 9 и 10 состоит из двух штырей 9 и 92 и 10, lOj соответственно, соединенных поперечной перемычкой 11, некоторых электродов 9..и 10 переычка 11 может отсутствовать (учасок в). KoHto штырей 9. и 10, обраенные к площадке 2, расположены ежду электродами 7 первого вспомогательного ряда и имеют перекрываюиеся с ними участки с длиной и t соответственно; концы тех же тырей 9 .И 10 , обращенные к площадке 3, расположены между электродами второго вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки с длиной С( и соответственно. Зна чения длин участков перекрытия выбра ны аналогично тому, как описано выше Штыри 9г и lOz расщепленных электродов 9 и 10 выполнены укороченными, не имеют учас.тков, перекрывающихся с электродами 7 и 8. вспомогательных рядов. Расстояние 6 между средними линия ми соседних расщепленных электродов 9 и 10 первой и второй групп равно расстояния 6i и bj между продольными осями смежных электродов 7 и 8 как и в преобразователе (фиг. 1) равны & , при этом расстояния между средними линиями удлиненных шиырей 9, 10 и продольными осями соответствующих электродов вспомогательных рядов 7 и 8, между которыми расположены концы этих штырей у равны 6/2. Преобразователь (фиг. 2) содер.жит ДОПОЛНИТЕЛЬНО электроды 12, гал ванически связанные с токопроводящей площадкой 2, и электроды 13, гальванически связанные с токопрово дящей площадкой 3. Эти электроды 12 и 13 являются продолжением штырей 9/1 и 10и электродов основного ряда 4, при этом длина их изменяется вдо преобразователя так, что расстояние между концами этих электродов 12 и 13 и обращенными к ним концами штыр 9 -и 10 не меняется вдоль преобраз вателя. Принцип работы устройства рассмо рим на примере-преобразователя, изображенного на фиг. 1, При поступлении высокочастотного сигнала от генератора на первую 2 и вторую 3 токопроводящие площадки между смежными электродами 5 и б первой.и второй групп основного ряд 4 возникает разнрсть потенциалов, в результате чего в звукопроводе возбуждается ПАВ с амплитудой, пропорциональной этой разности потенциалов.. Величина последней для двух, смеж ных электродов 5 и б первой и второ групп основного ряда 4 определяется соотношением между i/( и i-i/Qj, что поясняется с помощью эквивалентной схемы преобразователя (фиг. 3). Здесь -емкость С образована концом электрода 5 первой группы рсновного ряда совместно со смежными ему элек тродами 7 первого вспомогательного ряда и пропорциональна длине &1 участ ка перекрытия между э.тимй электрода ми: С.д -1-to де Ср - емкость электрода на единицу лины участка перекрытия. Емкость с;, образована концом лектрода 5 основного ряда 4 совместо со смежными ему электродами 8 втоого вспомогательного ряда и пропориональна длине участка перекрытия: Сл-tVc o . Аналогично определяются емкости г и С2 для электрода 6 второй групы основного ряда: C:2.i2Qo, 01 8-2Со мкость С образована соседними элекродами 5 и 6 первой и второй групп лектрЬдов основного ряда. Напряжение генератора Uq значиельно превышает разность потенциаов и между смежными электрочи ами основного ряда, особенно для боковых лепестков импульсного отклика, поэтому величина тока через емости С, С и Ci, Cl много больше ; ока через емкость С , которым можо пренебречь. НапряжениеUyj на электроде 5 рав-/ но - Напряжение U на электроде 6 равно: ,. и. г , Разность потенциалов между смежными электродами 5 и б основного ряда имеет вид где Кд К 224. Разность потенциалов между электродами 5 и б первой и второй групп основного .ряда 4 завивит толь.ко от отношения длин участков перекрытия концов этих электродов сэлектродами вспомогательных рядов и не зависит от абсолютных величин этих длин. Для реализации малых значений напряжения импульсного отклика достаточно, чтобы отношения длин участков перекрытий К Kj смежных электродов основного ряда мало отличались друг от друга; сами же величины 2 , H-j , г и il могут быть при этом достаточно большими. На участке А преобразователя, где электроды 5 первой группы перекрываются только с электродами 7, а электроды б второй группы перекрываются только с электродами 8, разность А и потенциалов между этими электродами 5 и б основного ряда максимальна,. На тех же участках преобразовачгеля, где д. перекрыБающихся участков удовлетворяют условию К Kg , разность потенци лов между соседними электродами пер вой и ВТОРОЙ ГРУПП основного ряда равны нулю, что можно использовать для реализации точек смены фаз импу сного отклика. Частота ПАВ, возбуждаемых вспомргательными рядами преобразователя, вдвое больше, чем рабочая частота оснонного ряда, поэто му вспомогательные, ряды не вносят искажений в АЧХ устройства. В конструкции преобразователя, показанного на фиг. 2 используются расщепленные электроды основного ряда, что дает возможность устранит вредные переотражения ПАВ от краев электродов. Отражение происходит от границ каждого из штырей 9 , 9,, 10 и lOjL йа ДВОЙНОЙ частоте и не искажа:еТАЧХ на основной частоте. Предложенный преобразователь позволяет уменьшить фазовые искажения. Емкость каждого электрода основ|Ного ряда 4 состоит из емкости, образованной смежными электродами основного ряда, и емкостей, образован ных концами электродов основного ря да совместно со смежными электродам вспомогательных рядов. Напряжение на каждом электроде зависит от соот ношений длин участков перекрытий и не зависит от их абсолютных величин поэтому возможно выбирать длины участков перекрытий таким образом, чтобы емкости каждого электрода основного ряда были близки друг к другу или равны, в преобразователях (фиг. 1 и 2) таким условием является приблизительное равенство суммы длин участнов перекрытий, образованных концами электрода основного ряда совместно с электродами вспомогательных рядов для всех электродов основного ряда. Предлагаемый п эеобразователь позволяет также компенсировать небольшой дополнительный заряд, образующийся на концах электродов основного и Вспомогательного рндов из-за краевых эффектов. Наилучшим условием компевсации краевых эффектов является рлвенство сумм емкостей, образованных участками перекрытий конца каждого смежного электрода основного ряда с электродами вспомогательных рядов, и равенство дополнительных емкостей AC,r&CHAtj-&ai«iC , что достигается введением в преобразователь дополнительных электродов 12 и 13 .Хфиг,2 Таким образом, преошагаемая KOHV-T струкция преобразователя позволяет точно реализовать импульсный отклик, в результате чего возможно получение заданной АЧХ фильтра; позволяет реализовать Мсшые боковые лепестки им пульсного отклика, что дает возможность поизучать фильтры на ПАВ с узкими переходными полосами и большими коэффициентами затухания вне полосы ропускания; уменьшить фазовые искаения, что приводит к улучшению АЧХ, также позволяет компенсировать кракле эффекты на концах электродов, то значительно упрощает расчет ильтров, реализуемых на основе редлагаемого преобразователя.

rt/ ч