Фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с малыми вносимыми потерями Советский патент 1993 года по МПК H03H9/64 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в частотно-избирательных системах.

Целью изобретения является повышение избирательности фильтра за счет увели- чения затухания сигнала в полосе задерживания, при сохранении режима однонаправленности излучения ПАВ.

На фиг.1показана топологическая структура фильтра на ПАВ. Он состоит из пьезоэлектрической подложки 1, входной 2 и выходной 3 секционированных ВШС, каждая секция ВШС состоит из группы m активных штырей 4 шириной А0/4 каждый, подсоединенных поочередно к ширинам разной полярности 5, 6 и группы п пассивных штырей 7 шириной Я0/4 каждый, не подсоединенных к шинам (как показано на

чертеже) или подсоединенных к шине одной полярности (не показано). В группе активных штырей, а также в группе пассивных штырей может быть любое нечетное число штырей больше 1. В каждой 1-й секции центры активных штырей, расположенных справа и слева от среднего активного штыря, смещены, соответственно, вправо и влево от центра среднего активного штыря на расстояние

АО . АО

.2...

2 + 2л arccosA| т -1

00 СП

VI ю

(Л

а центр группы пассивных штырей в 1-ой секции смещен относительно центра среднего активного штыря на расстояние

(т+п+2)

2 . 1 + ( m - 1 ) cos ( 2 arccos Ai i .1 -f atcsm-- ---- p-------g

где Ло - длина ПАВ на частоте синхронизации,

АГ- весовой коэффициент i-ой секции, определяемый конкретной функцией взвешивания и числом секций в ВШС.

ПАВ-фил ьтр работает следующим образом,

ВШС, на основе которых построен описываемый ПАВ-фильтр относится к встречно-штыревым преобразователям с внутренними отражающими структурами {ВШС ВОС). Работу ВШП ВОС можно рассматривать используя понятие центры возбуждения и центры отражения, причем за центры возбуждения можно принять центры активных штырей, а за центры отражения - центры пассивных (холостых) штырей. Легко видеть, что работу ВШП ВОС секционированной структуры можно описать, объединив каждую группу активных штырей в один источник ПАВ, а каждую группу пассивных штырей в один отражатель. При этом центры возбуждения будут совпадать с центрами симметрии групп активных штырей (центрами средних штырей при нечетном числе активных штырей в группе), центры отражения - с центрами симметрии групп пассивных штырей. Поскольку полоса пропускания каждой группы гораздо шире, чем всего ВШП ВОС в целом, то частотно-избирательными свойствами каждой группы можно пренебречь при расчете амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ВШП ВОС в целом. Следует отметить, что, если взвешивать активные группы штырей за счет взаимного расположения штырей в группах таким образом, чтобы центры симметрии групп активных штырей располагались эквидистантно, то расчет расположения групп пассивных штырей, обеспечивающий однонаправленный режим работы ВШП ВОС, может быть выполнен следующим образом.

Смещение штырей относительно центра симметрии в активной группе

±(Дх+т ),

тЦ,2...,фазовый угол , соответствующий смещению Ах, равен #Д х, где# 2л/Ло Если вес невзвешенной группы равен 1, то вес взвешенной смещением группы равен . тогда

arccosA

(D

Смещение центра пассивной группы относительно центра активной группы, обес

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

печивающее синфазное сложение излученных и отраженных волн в одном направлении и противофазное их сложение в противоположном направлении (режим однонаправленности), можно определить из фиг.2 и фиг.З. На фиг.2 показана векторная диаграмма отраженных акустических волн, падающих слева и справа на произвольную секцию (см.фиг. 1) . На этой диаграмме векторами (т) и Кл(п) соответствуют волны, отраженные влево от центра группы активных штырей и центра группы пассивных штырей .соответствен но (фиг.2а). Векторам Rn(m) и Кп(п) соответствуют волны, отраженные вправо от центра активной группы и от центра пассивной группы (рис.26). Суммарные значения этих пар векторов обозначены через Кл(т.п) и Щт.п). Из фиг.2 видно, что необходимое положение векторов обеспечивается при смещении вправо центра группы пассивных штырей (с точностью до целого числа полуволн) относительно центра группы активных штырей на величину

т+ту«- тШ

(2)

На фи.З показано положение векторов n(m,n) с учетом дополнительного

Здесь R(m) и R(n) - модули коэффициентов отражения от активной и пассивной групп.

На фиЈ.1 R(m,n) и Rn(i поворота на угол п /2. Необходимость дополнительного поворота обусловлена потерей полуволны при отражении от ближнего края штыря и заменой отражения от двух краев штыря на отражение от центра штыря. Из фиг.З видно, что волны, распространяющиеся слева направо, ослабляются, а волны, распространяющиеся справа налево, усиливаются, т.е. осуществляется режим однонаправленности.

Учитывая расположение штырей в 1-й секции получим:.

Ri(m)r.t1+(m-1).cos(2arccosAi) (3)

Ri(nK n(4)

Ri(m,n)r n cosx x arcsln 1+(™-Ocos(2arccosA,) }

(5)

здесь г - коэффициент отражения от активного либо пассивного штыря секции (см. (4)).

Таким образом, для создания однонаправленного режима ВШП в 1-ой секции центр группы пассивных штырей должен быть расположен на расстоянии

(m+n+2)± 1+|arcslnx 1 + (m - 1 ) cos ( 2 arccos AI )

(6)

от середины центрального штыря 1-ой секции (знак + или - определяет направление преимущественного излучения ПАВ). Пассивные штыри в группе должны находиться на расстоянии До/4 друг от друга.

Пример. Фильтр на ПАВ с малыми вносимыми потерями был изготовлен на подложке ST-среза кварца. В соответствии с принятыми выше обозначениями ВШС фильтра имели следующие топологические параметры:

в первом ВШС -

во втором ВШС - .

Основные параметры характеристик фильтра: относительная ширина полосы пропускания по трем децибелам - 0,4%,

уровень пульсаций в полосе пропускания - менее 0,5 дБ,

вносимые потери - 6.5 дБ, КПр , подавление боковых лепестков - более 55 дБ, коэффициент направленности на одну ВШС - более 15 дБ.

Формула изобретения

Фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с малыми вносимыми потерями, содержащий пьезоэлектрическую подложку и расположенные на ее рабочей грани входную и выходную секционированные встречно-штыревые структуры (ВШС), каждая из которых состоит из нечетного числа (т) активных штырей, шириной Де/4

каждый, подсоединенных поочередно к шинам разной полярности, и нечетного числа (п) пассивных штырей, шириной До /4 каждый, не подсоединенных к шинам или подсоединенных к шинам, или подсоединенных к шинам одной полярности, отличающий- с я тем. что, с целью повышения избирательности за счет увеличения затухания в полосе задержания при сохранении режима однонаправленности излучения ПАВ. центры активных штырей i-й секции, расположенных справа и слева от среднего активного штыря, смещены соответственно вправо и влево от центра среднего активного штыря на расстояние

До

arccosAi+m

2я ,2,...(m-1)/2,

До 2

а центр группы пассивных штырей в 1-й секции смещен относительно центра среднего активного штыря на расстояние

(m+n+2 f±4fx

гц.21 + ( m - 1 )cos (2 arccos AI ) . li+ xarcsin n j

где До длина ПАВ на частоте синхронизма;

AI - весовой коэффициент i-й секции, определяемый функцией взвешивания и числом секций в ВШС.

Q)

F)

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в частотно-избирательных системах. Целью изобретения является улучшение избирательности за счет увеличения затухания в полосе задерживания. Фильтр на ПАВ содержит пьезоэлектрическую подложку, входную и выходную секционированные встречно- штыревые структуры. Каждая из секций содержит m активных и п пассивных штырей (тип- нечетные) шириной Я0/4. Активные штыри каждой секции, находящиеся справа и слева от центрального штыря, сдвинуты относительно него соответственно вправо и влево на определенное расстояние. Пассивные штыри каждой секции находятся на соответствующем расстоянии от центрального активного штыря секции. В фильтре осуществляется однонаправленный режим работы. Затухание в полосе задерживания фильтра более чем на 15 дБ превышает затухание в полосе задерживания известных аналогичных фильтров. 3 ил. ел С

R(n) A

Я/я, Я0

№

)

Ј.0)

W

)

Фиг. 2

)

Фиг.З