Пьезоэлемент Советский патент 1992 года по МПК H03H9/15 H03H9/215 

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке и изготовлении элементов частотной селекции сигналов.

Известны пьезоэлементы монолитных фильтров, содержащие пьезоэлектрическую пластину прямоугольной формы с размещенными на одной из рабочих граней входным и выходным сигнальными электродами с выводами, продольная ось симметрии которых совмещена с кристаллографической осью z или X, и с размещенными на противоположной рабочей грани пьезоэлектрической пластины одним или двумя

низкопотенциальными электродами с выводами.

Данные монолитные фильтры работают на принципе захвата энергии, в подэлектродной области, что обуславливйет достаточно большие их габариты по ширине пьезопластины, поскольку ширина пьезопластины, выбранная из условия моночастотности, должна быть больше ширины электрода как минимумна 12-14 толщин пьезоэлектрической пластины. При реализации фильтров четвертого, восьмого порядка их габариты значительно возрастают. что затрудняет их применение в современной малогабаритной радиоэлектронной аппаратуре.

Наиболее близким к предлагаемому является монолитный фильтр, содержащий пьезоэлектрическую пластину прямоугольного профиля со скошенными боковыми гранями, с размещенными на одной из рабочих граней входным и выходным сигнальными электродами с выводами, продольная ось симметрии которых совмещена с кристаллографической осьО и X, и с размещенными на противоположной рабочей грани пьезоэлектрической пластины и одним или двумя низкопотенциальными электродами с выводами. Данный МФ также работает на принципе захвата энергии.

В известном МФ для уменьшения габаритов пьезоэлектрической пластины по ширине боковые грани выполнены со скосом относительно угла 90°. При этом за счет уменьшения отраженной энергии от (5оковых граней удается значительно уменьшить ширину пьезоэлектрической пластины.

Однако данные МФ имеют значительно худшие частотно-селективные параметры, поскольку миниатюризация размеров электродов приводит к снижению добротности частных резонаторов и повышению ихдинамического сопротивления. Это обуславливает высокий уровень вносимого затухания в полосе пропускания и относительно большой коэффициент прямоугольности, а соответственно и низкую избирательность МФ.

Выполнение боковых граней пьезоэлектрической пластины со скесом обуславливает невозможность реализации данных МФ на относительно высоких частотах, поскольку на тонких пластинах технологически невозможно изготовление таких скосов.

Таким образом попытка миниатюризации размеров пьезоэлектрической пластины МФ. работающих на принципе захвата энергии в подэлектродной области, привела к ухудшению электрических параметров этих фильтров, в результате чего они не нашли практического применения.

Цель изобретения - увеличение подавления побочных резонаторов за счет чего обеспечивается повышение избирательности фильтров.

Указанная цбль -достигается тем, что в пьезоэлементе монолитного фильтра, выполненном из кристалла кварца среза YZb/- -35°11 ±5 в виде пластины прямоугольной формь:, продольная ось симметрии которой совмещена с кристаллической осью, ширина пластины кварцевого пьезоэлемента выбрана в пределах 22,44 Н W 22,6 Н, где W - ширина пьезоэлектрической пластины, м; Н - толщина пьезоэлектрической пластины, м.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного выбором ширины пьезоэлектрической пластины в пределах от

22,44 до 22,62 Н, где Н -толщина пьезоэлектрической пластины.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого пьезоэлемента в виде звена второго порядка для монолитного пьезоэ0 лектрического фильтра.

Пьезоэлемент фильтра содержит пьезоэлектрическую пластину 1,входной и выходной электроды 2 и 3 и низкопотенциальные электроды 4 и 5.

5 Пьезоэлемент работает следующим образом.

При подаче на электроды 2 и 4 высокочастотного напряжения с частотой, соответствующей основному колебанию сдвига по

0 толщине(или гармоническому колебанию), в пьезрэлектродной области устанавливается сдвиговая стоячая волна. За счет акустической связи между частными резонаторами (2,4 и 3,5) сдвиговые колебания передаются

5 в подэлектродную область выходного частотного резонатора, образованного электродами 3 и 5, с выводов которых снимается выходной высокочастотный сигнал.

Выбор значения ширины пьезоэлектрической пластины в пределах от 22.44 Н до 22,62 Н, где Н - толщина пьезоэлектрической пластины, обеспечивает работу частных резонаторов без захвата энергии нежелательных резонансов в направлении

5 ее ширины. Это обеспечивает относительно высокую моночастотность, что приводит к увеличению добротности частных резонаторов вследствие отсутствия отсоса колебательной энергии близкорасположенными

0 нежелательными видами колебаний.

Как показали экспериментальные исследования максимальному значению добротности и одновременно максимальному значению коэффициента акустической связи между частными резонаторами соответствуетзначениешириныпьезоэлектрической пластины, равное 22,53 Н. Причем при отклонении от этого значения как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения снижаются как величина добротности, так и величина коэффициента акустической связи. При значениях 22.44 и 22,62 Н величина добротности резонатора снижается на 30% относительно максимального значения. Поэтому нецелесообразно выполнять пьезоэлементы с большими отклонениями от оптимального значения.

При значениях ширины пьезоэлектрической пластины моныуо 22,44 и болыис

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке и изготовлении элементов частотной селекции сигналов. Целью изобретения является увеличение подавления побочных резонансов. Поставленная цель достигается выбором значения ширины пьезоэлектрической пластины в пределах от 22,44 Н до 22,62 Н, где Н -толщина пьезоэлектрической пластины, что обеспечивает работу частных резонаторов без захвата энергии нежелательных резонансов в направлении ее ширины. 1 ил.