Пьезоэлектрический фильтр Советский патент 1977 года по МПК H03H9/16 

I

1-1зобретение относится к элементам и устройствам систем электроакустики, радиотехники, автоматики, электроники, в частности к пьезоэлектрическим фильтрам низкочастотного диапазона.

Известен пьезоэлектрический (пьезокерамический) фильтр низкочастотного диапазона, работающий На колебаниях изгиба по грани дисковых конструкций без дополнительных навесных элементов (конценсаторов, катушек и-цуктивности и т.п.), выполненный в виде металлизированного по большим граням пьезоэлектрического (пьезокерамического) диска с узкой прямоугольной радиальной прорезью и ра делен..ыми вдоль средней ДЛИНЫ окружности цис1.а электродами р..

Однако тские фильтры характеризуются технологической трудностью выполнения прямоугольной упкой радиальной ггрЬрези, наличнем 1 спектре кол1:бпни1 1 конструкции iiapaciiiTHtix иолск; пропускания вблизи чаСТПТГл nCHOJMtorO КОЛ1Г1аНИЯ, ГЛО)ЛНОСТЬЮ

liif-Tpoinai фи.и..1р;1 и вопьм;.; С1Г(за1П1ченнь1м iii;iTi,i;ionr Ni и.к.-1 iU)ii.Ki(.

Игзестен также пт езоэлекгрический фильтр, выполненный в виде диска из пьезоэлектрического материала, снабженного радиальным секторным вырезом и двумя концентрическими электродами на каждой из сторон диска Sj,

Однако такой фч. обладает относительно большой величиной вносимого затухания, В результате при каскадировании таких фильров, применяемом на практике для увели- ченгт избирательности селективных усЕройств, оказывается необходимым использо вание усилительных э: аментов, что существенно усложняет и удорожает пьезоэлектрические УЗЛЫ частотной селекции, снижает их надежность, стабильность, радиационную стойкость.

Цель изобретения - уменьшение вносимого затухания шлзоэлектрического фильтра.

Для этого в птлозоэлектрнчестом фильтре, выполнеыггом в випе диска из пьезоэлектрического материала, снабженного рвдивльным секторным вырпопм и KOFnifiHTpH4ecKHмн элек1 р(|(.акп нп каждой из сторон диска, элоктроцы parjiiojiPHbi по лингсл х1и П1г альнь)( иагнбных по грани ие|||ормаций основной мо(у при этом отношение ширины KOfliiueBoro электрода к радиусу центрального электрод/а составляет не менее 2/7. На чертеже изображена инструкция пьоэоэлектрического фильтра в овух проекциях. ГЬлзоэлектрический- филыр ирецсзтавпяот собой диск на пьезоэлектрического материала 1, снабженныйрапиальным секторным вы резом и пвумя кошхентрическими электродо- ми на каждой из сторон диска 2, 3, 4, 5. Электроды 2, 3 и 4, 5 разделены по пинии минимальных изгибных по грани деф1 рмаций основной моды. При этом отношение ширины кольцевого электрода 3 (или 5) к радиусу центрального электрода 2 (или 4) составляет не менее 2/7. Пьезоэлектрический фильтр работает следующим образом. При подаче входного синусоидалыюго напряжения на электроды 2,4 (или 3,5) возбуждающее электрическое поле вызывает периодическую радиальную и тангенциальную деформации расширения (сжатия) области диска под входными электродами. В силу того, что пьезоэлектрический диск имеет радиальный секторный вырез, а электрош г 2.3и 4,5 ко1щентрически; разделены, тангенциальная деформация внутренней или внечшей области диска (под электродами 2.4пли 3,5, в зависимости от того, какиг; из них являются входными) вызывает изгибную по грани деформацию всей конструкции. От выбора тех или иных электродов в качестве входных или выходных частотная характеристика затухания фильтра будет иметь полюс затухания справа или слева от полосы пропускания, Средняя частота фильтра определяется частотой резонанса конструкции на колеба- киях изгиба по грани, а вносимое затухание фильтра (затухание на средней частоте) тe меньше, чем выше Э(}х11ективность резонансных колебаний. Последняя определяется как побротностыо пьезоматериала, так и топологией электродов. Для одного и того же ш аоэлектрического материала максимальная эффективность возб окдения резонансных колебаний изгиба по грани дисковой констру ции с секторным вырезом достигается при такой топологии элоктрогюи, когда э;тектро- цы 2, 3 и 4,5 разги.лены тю линии минимальной изт ибной tco гр.чни цефСрмации (Х НОВЦОЙ моды, а отпошгние uini-Mnnji кс).чы1евых Электре;дрв 3 и 5 к радиусу центрлл - ных электродов 2 и 4 состагшяет не NfeHee 2/7. Такая топология электродов оптимизирует влияние на механические колебания пьезоэлектрической обратной связи. Использование предложенной топологии электродов позволяет в десятки раз ysteHbшить внос:имое затухание фильтра без изменения его полосы пропускания и избирательности ( в частности для фильтра из пьезокерамического материала LITC-22 вносимое затухание при разделении электродов вдоль средней длины окружности составляет 8-9 дб, в то время как при использовании электродов предложенной топологии вносимое затухание составляет 0,1 - 0,15 цб). Это, в свою очередь, при каскадировании таких фильтров позволяет избавиться от необходимости использования усилительиьгх элементов и ведет к упрощению и удешерзлению низкочастотных селективных П1 езоэлектрических фильтров, а также повы 1гению их надежности и радиационной стойкости. Формула изобретения Пьезоэлектрический фильтр, вьпюлненный в виде диска из пьезоэлектрического материала, снабженного радиальным секторным вырезом и двумя концентрическими электродами на каждой из сторон диска, отличающийся тем, что, с целью уменьи ения вносимого затухания, электрошз разделены по линии минимальных изгибных по грани деформаций основной.мoдFЛ, при этом отношение ширины кольцевого электрода к радиусу центрального электрода составляет не менее 2/7. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Патент Японии К 68-2613fi, кл. 98(3) Л322, 1972. 2.Авторское свицетел1.:тво ССС-Р № 371672, кл. И 03 Н 0/00, 1971.