Монолитный пьезоэлектрический фильтр Советский патент 1980 года по МПК H03H9/32 

(54) МОНОЛИТНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при из- готовлении монолитных пьезоэлектрических фильтров. Известны монолитные пьезоэлектрические фильтры, состоящие из акустически связанных резонаторов и с элементом регулировки, выполненным в виде слоев металла либо диэлектрика, наносимых на пластину в промежутках между резонаторами pQ. Недостатком известных фильтров является большое количество конденсаторов связи. Известен также монолитный пьезоэлектрический фильтр, звенья которого состоят из пьезоэлектрической пластины с тремя акустически связанными резонаторами и с элементом регулировки вьшолненным в виде полоски металла . Недостатком этого фильтра является его относительно большие габариты, поскольку ширина пластины в 2-3 раза бол ше ширины электродов. Цель изобретения - уменьшение габаритов монолитного пьезоэлектрического фильтра. Это достигается тем, что в предлагаемом монолитном пьезоэлектр1гческом фильтре, звенья которого состоят из пьезоэлектрической пластины с тремя акустически связанными резонаторами и с элементом регулировки, выполненным в виде полоски металла, в каждом звене фильтра ширина электродов всех резонаторов равна ширине пьезоэлектрической пластины, элемент регулировки нанесен на пьезоэлектрическую пластину в промежутке между средним и одним крайним резонатором, причем крайние резонаторы подсоединены к корпусу фильтра. Кроме того, ширина пластины ориентирована по направлению, близкому к полярной оси пьезоэлектрика, а отношение ширины пластины к еЬ толшине составляет 3,0-3,4; 4,7-5,3; 6,0-6,5; 7,8-8,3. На чертеже показана схема соединений вдвухзвенном пьезоэлектрическом фильтре. Звено фильтра состоит из пьезоэлектрической пластины 1, шести электродов 27, образующих три резонатора, четырех контактных плошадок 8-11, соедниенных с электродами крайних резонаторов, и элементов регулировки 12, 13 между, срейним и одним крайним резонатором. На чертеже дополнительно показаны входные и выходные клеммы фильтра 14, 15 и 16, 17, конденсатор связи 18 и соединения контактных площадок с обшей шиной - корпусом фильтра 19. Фильтр работает следуюшим образом. Спектр частот подается через входные клеммы 14, 15 и контактны плошад ки 8 и 9 на электроды 2, З первого ре- зонатора. Ширина электродов всех резонаТоров равна ширине пластины 1, выполнен ной из кварца, пьезокерамики или другого пьезоэлектрического материала, в которой возбуждаются колебания сдвига по олщине. Длина и масса электродов определены исходя из принципа захвата энергии, обеспечивающего локализацию колебательной энергии, в основном, под электродами. Благодаря акустической связи колебания в Зоне первого резонатора возбуждают . упругие колебания в зоне второго резонатора, электроды 4, 5 которого соеди1яе Н ы между собой через элементы регулировки 12, 13 с электродами 6 и 3 и через контактные площадки 10 и 9, подсоединенньсе к обшей шине - корпусу фильтра 19. Аналогично через акустическую связь возбуждаются упругие колебания в зоне третьего резонатора и благодаря прямому . пьезоэлектрическому эффекту между его электродами 6, 7 возбуждают соответствующие ЭДС, поступающие в следующее звено или в нагрузку фильтра. Требуемая избирательность монолитного пьезЬэлектри ческого фильтра обесиечивается тем, что собственные частотег всех резонатЬрбв настраивают на среднюю частоту фильтра путем дополнительного напыления металhaили диэлектрика (понижение частоты) или путем частичного удаления электродного покрытия, например, лучом лазера (повышение частоты). ; , Процесс настройки крайних резонаторов 50 проводят при подключении аппаратуры к контактным площадкам 8, 9 или 10, 11, а средний резонатор настраивают при подключении аппаратуры к контактным плр щадкам S, 10, которые через электроды 3 и 6 соединены с электродами 4 и S, образующими средний резонатор. Аналогично настраивяют и друг1 е трехрезон тор72665655 ные звенья фильтра, а затем соединяют соответствующие контактные плошадки звеньев между собой, включают конденсатор связи 18 и соединяют контактные йлошадки 9 и 10 с общей шиной-корпусом фильт ра 19. При этом средние резонаторы оказываются закороченными, что и требуется для нормальной работы монолитных фильтров, Выбор направления ширины пластины близким к полярной (электрической) оси пьезоэлектрика дает возможность уменьшить длины электродов и промежутки между ними по сравнению со случаем ориентации в этом направлении длины пластины и, таким образом, позволяет уменьшить длину фильтра. Выбор определенного соотношения между шириной пластины и ее толщиной равно 3,0-3,4; 4,7-5,3; 6,0-6,5; 7,8-8,3, обеспечивает слабую связь основных сдвиговых колебаний с побочными и позволяет вьшолнять малогабаритные фильтры в широком Диапазоне Частот, оп{эеделяемом изменением толшины пластины. Формул.а .изобретения 1. Монолитный пьезоэлектрический фильтр, звенья которого состоят из пье-. зоэлектрической пластины с тремя акустически связанными резонаторами и с элементом регулировки, выполненными в виде полоски металла, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов фильтра, в каждом звене фильтра ширина электродов всех резонаторов равна ширине пьезоэлектрической пластины, элемент регулировки нанесен на пьезоэлектрическую пластину в промежутке между средним и одним крайним резонатором, причём крайние резонаторы подсоединены к корпусу фильтра. 2. Фильтр по п. 1, о т л. и ч а ю щ и и с я тем, что ширина пьезоэлектрической пластины ориентирована по направлению, близкому к полярной оси пьезоэлектрика, а отношение ширины к ее толшине составяет 3,0-3,4; 4,7-5,3; б,0-6,5;7,8-8,3. Источники информации, принятые вр внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 303712, кл. Н 03 Н 9/О4, 8.08.68., 2.Кантор В. М. Монолнтныё пьезоэлектрические фильтры. Изд. Связь, М., 1977, с. 5О-57 (прототип). It i2 Шгжхя 1 I- kcLiI 6 10 / fasKixJK