Фильтр на поверхностных акустических волнах Советский патент 1992 года по МПК H03H9/46 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах обработки сигналов на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Известны фильтры на ПАВ, содержащие пьезоэлектрическую подложку с расположенными на ее рабочей грани встречно-штыревыми преобразователями (ВШП), при этом нерабочая грань пьезоэлектрической подложки, противоположная рабочей грани, выполнена с поперечным скосом в несколько градусов 1,

В таких фильтрах происходит ослабление продольной составляющей объемных акустических волн (ОАВ), возникающих при возбуждении ПАВ с помощью ВШП. Недостатком таких фильтров является недостаточно высокое подаоление сигнала за полосой пропускания, что связано с малой эффективностью уменьшения уровня отраженных ОАВ в широкой полосе частот, так как угол скоса необходимо выбирать оптимальным для каждой конкретной частоты. Кроме того, такие фильтры мало техкологичны из-за трудности выполнения скосов плоской поверхности пьезоэлектрической подложки с высокой точностью групповыми методами.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является фильтр на ПАВ, содержащий пьезоэлектрическую подложку, расположенные на ее основной грани ВШП и акустопоглощающий материал и выполненные в пьезоэлектрической подложке со стороны ее в орой оснозной грани, противоположной первой, рассеивающие элементы 2. В этом фильтре рассеивающие элементы выполнены в виде канавок.

Недостатком этого фильтра также является недостаточно высокое затухание в полосе задерживания, что связано с невозможностью выполнения достаточно глубоких канавок без уменьшения механической прочности пьезоэлектрической подложки.

Целью изобретения является увеличение затухания в полосе задержания за счет уменьшения уровня отраженных ОАВ.

Это достигается тем, что в ф)ильтре на ПАВ, содержащем пьезоэлектрическую подложку, расположенные на ее первой осноЕзной грани ВШП и акустопоглоща.ющмй материал и выполненные в пьезоэлектр ческой подложке со стороны ее второй основной грани, противоположной первой, рассеивающие элементы, каждый р .сбивающий элемент выполнен в виде размещегнного под соответствуюидим ВШП сферического углубления во второй основной грани пьезоэлектрической подложки, радиус которого выбран из выражения

rr{0.4-0,8)2|/t, где п - радиус 1-го сферического углубления,

м;

t - толщина пьезоэлектрической подложки, м;

| - наибольший размер 1-го ВШП, м. На чертеже схематически показана конструкция фильтра на ПАВ, поперечный разрез.

Фильтр на ПАВ содержит пьезоэлектрическую подложку 1, на первой основной грани которой, являющейся рабочей гранью,

5 расположены ВШП 2 и 3 и акустопоглощающий материал 4. Один из ВШП, например 2, - входной, другой 3 - выходной. Со стороны второй основной грани пьезоэлектрической подложки 1 в ней выполнены сферические

0 углубления 5 и 6 по числу ВШП 2 иЗ. Каждое сферическое углубление 6 или 5 размещено под соответствующим ВШП 2 или 3. Радиус сферических углублений 5 и 6 выбран в соответствии с указанным выше выражением.

5Фильтр на ПАВ работает следующим

образом.

При подаче входного сигнала на ВШП 2 3 пьезоэлектрической подложке 1 возбуждается ПАВ, которая,распространяясь по ее

0 первой основной грани, достигает ВШП 3 и формирует на нем выходной электрический сигнал с амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), соответствующей заданной, например АЧХ полосового фильтра. Одновременно с генерацией ПАВ генерируется м ОАВ, которая распространяется вглубь пьезоэлектрической подложки 1 и, попадая после отражения от второй ее основной грани на ВШЛ 3, можно вызвать появление нежелательных полос пропускания (что обычно выражается в уменьшении уровня подавления сигнала справа от рабочей полосы пропускания фильтра).

Однако ОАВ (чертеж) по пути своего рас5 прострзнения вправо и влево от В1,иП проходит области А, Б, В, Г пьезоподлсжки 1, которые в зависимости от направления распространения ОАВ будут для них плосковогнутыми или плосковыпуклыми. Тж.

0 распределение с.меш.ений частиц вещества подложки в ОАВ в плосковыпуклой части пластины зависит от радиуса сферь; таким обра .,. что ОАВ будут затухать вплоть до пол.-. / внутреннего отражения, т.е. пло5 сковки;уклая часть пьезоподложки как бы локализует энергию колебаний ОАВ.

Распространение ОАВ в п/;оскг вогнутой области пластинь; npoiicxo/-.;u сьободко, т.к. постоянная рчспроггрлппния ОАВ будет действительным ч:/|Слом и гозра,: зет

с увеличением рзсстолния от источника излучения. Из чертежа следует, что ОАВ, распространяющаяся вправо, будет испытывать повышенное затухание в области В, затем, отразившись отторца звукопровода, з области Г, ОАВ, распространяющаяся влево, - в области А, после отражения от торца - R области В.

Таким образом энергия ОАВ, распространяющаяся влево и вправо от преобразователя ПАВ 2, рассеивается и не попадает на приемный преобразозатель 3. Аналог.:чные процессы происходят во всех направлениях распростргненмя ОАВ диаграммы направленности преобразователя 2, что приводит к подавлению ОАВ в устройстве,

Экспериментально установлено, что эффект локализации анергии ОАВ имеет меdi

-- 0,

сто при выполнении условия

где di - величина заглубления сферы в тэлщу звукопровода; t - толщина звукопровода.

Отсюда следует, что величина минимально допустимого заглубления составляет dlmln 0,15t.

Радиус .сферического углубления связан с величиной заглубления и протяженностью преобразователя ПАВ, под которым выполняется углубление.

Из геометического построения, проведя преобразования, учитывая, что , получим

JL t

где | - протяженность i-ro ВШП;

Птах - верхний предел ,для величины радиуса сферы, выше которого положительный эффект не достигается или сильно ослабевает.

Экспериментально было установлепо, что максимальное заглубление может составлять

dlmax 0,3t.

Величина минимального радиуса сферы составит

0,.

rimin t

Таким образом радиусы сферических углублении должг ы выбираться из области их значащей, определяемой следующим неравенством:

ri ;0/l-0,8)liVt.

Приме р. Фильтр на ПА5 нз частоту 34 МГц был Быпол.нен нй пьезодиэлектрической пластине 1 из ниобатл /иттия толщиной 1,; ;лм. На ее неробочей грани были выполн« 1ы t; помош.ью гпмбообразного шлифокч льника ДЕЗ сферических углубления радиусами 6,0 и 4,0 мм, Ослабление сигнала ОАВ за полосой г-ропускания составило 45 д5.

Фильтр, выполнеммый в соответствии с изобретением, оЕлздзет высоким затуханием ОАВ в полосе задержания, большим, чем в известных аналогичных фильтрах на 10-15 дБ.

Формула изобретения

ОЗильтр на пооерхностных акустических (ПАВ), содержащий пьезозлектрическую подложку, расположенные на ее первой основной, рабочей грани встречно-штыревые преобразователи BLUn) и ачустопоглощэю1ЦИЙ материал, и ьыпслг1ен1-;ыр а пьезоэлектрической подложке со стооону ее второй оснсзной грани, противо :оложнс-й пероей, рассе ваюш.ие з/;ег.;енты, о т п и ч а ю щ ;i и с я тем, что, с целью увеличения затухания в полосе задержания Зс. счет уменьшения уровня стр5 ; :;нных о5ье,мных акустических волн, каждый рассеивающий элемент выполнен в вид., размещеннзго под соответствующим ЕШП сферического углубления во второй осмовной грани пьезоэлектрической подложки, радиус которого выбран из выражения

гг(С.4-0,8) ir/t,

где п - рйдиус 1-го сферического углубления, м;

I - толщмнз пьсзозяектрической подложки, м;

1| - наибольший размер i-ro BUJR, м.

Использование: в устройствах обработки сигналов на поверхностных акустическихволнах.(ПАВ). Сущность изобретения: фильтр на ПАВ содержит пьезоэлектрическую подложку 1, на первой основной грани которой, являющейся рабочей гранью, расположены встречно-штыревые преобразователи (ВШП) 2 и 3 и акустопоглощающий материал 4. Один из ВШП 2 - входной/другой 3 - выходной. Со стороны второй основной грани пьезоэлектрической подложки 1 в ней выполнены сферические углубления 5 и 6 по числу ВШП 2 и 3. Каждое сферическое углубление 5 или 6 размещено под соответствующим ВШП 2 или 3. Радиус сферических углублений 5 и 6 выбран в соответствии с приведенным выражением. 1 ил.^шоINON>&