Фильтр на поверхностных акустических волнах Советский патент 1982 года по МПК H03H9/00 

(54) ФИЛЬТР НА

ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в устройствах селекции частоты. Известен филыгр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий пьезоподлсокку и встречно-штыревые преобразователи, вьшолненнью каждый в виде двух групп параллельных перекрывающихся алектродов, причем перекрытие электродов постоянно вдоль продольной оси преобразователя, и контактных площадок с выемками, в которые заходят электроды, образуя с контактными площадками емкостную связь Г1. Недостатком этого фильтра являются высокий уровень внешних потерь и значительные габариты. Известен также фильтр на ПАВ, содержащий пьеаоподложку.и расположенные на ее поверхности входной и выход- ной встречно-читыревые преобразователя, выполненные каждый в виде двух электродных структур, расположенных в парал. лельвых акустических каналах, каждая из Которых cocToitT из двух групп пapaллeль ных перекрывающих электродов, в первой из которых электроды соединены гальванически с соответствующей контактноГ площадкой, а во второй с соответствующими электродами другой электродной структуры, причем в одной из электродных структур обоих преобразователей перекрывающиеся участки имеют постоянную, а в другой-переменную длину вдоль продольной оси тфеобразователя. Период расположения электродов в разных электродных структурах одного преобразователя различен, а основные электроды.обоих преобразователей расположены в одном акустическом канале 2. Недостатком известного фильтра является также большие габариты. Целью изобретения является уменьше- ние габаритов фильтра. Эта цель достигается тем, что в фильтре на ПАВ, содержащем пьезоподложку И расположенные на ее поверхности входйой и Выходной встречно щтьфовью про- 39 образоватшш, выполненные каждый в вид двух электродных структур, расположенных в параллельных акустических каналах, каждая из которых состоит из двух групп параллелЫ1ых перекрывающихся электродов, Б первой из которьцс электро ды соединены гальванически с соответст вующей контактной площадкой, а во второй - с соответствующими электродами другой электродной структуры, причем в одной из электродных структур обоих 1феобразователей перекрывающиеся участки имеют постоянную, а в другой - пе юменную дли1гу вдоль продольной оси преобразователя, расстояния между продольными осями смежных электродов в каждой группе выбраны из условия совмещения полосы частот ПАВ, возбуждаемых электродами этой группы, с заданной полосой пропускания фильтра, при этом электродные структуры с одинаковым характером перекрытия электродов во входном и Выходном преобразователях расположены в разных акустических каналах. Кроме того, расстояние между электродными структурами, находящимися в одном акустическом канале, может быть отлично от расстояния между электродными структурами в другом акустическом канале. На чертелсе схематично показан один из конструктивных вариантов вьшопнешш предложенного фильтра. Фильтр содержит пьеаоподложку 1, на которой расположены входной 2 и выходной 3 преобразователи ПАВ рстреч но-штыревого типа. Каждый преобразователь содержит первую контактную nrfo- щадку 4, вторую контактную площадку 5 электродную структуру 6, состоящую из групп электродов 7, 8 и структуру 9 из хрупп электродов 10 и 11. Электроды 7 гальванически соединены с первой контактной площадкой 4. Эле1строды 8 парадлельны электродам 7 и расположены между ними так, что образуются перек-, рывающиеся участки электродов 7 и 8 одинаковой длины. Электроды 1О гальванически соединены со второй контактной площадкой 5, Электроды 11 гальвшшчески соединены непосредственно с соответствующими электродами8, параллельных электродам Ю и расположе- . ны между ними так, что образуются перекрывающиеся участки электродов 1О и 11 переменной длиньи Переменная длшш перекрывающихся участков электродов IO и 11 может бьпЬ образована в еременной длиной электродов 11 как показано на чертеже, переменной длиой электродов 10 или 11. Не все элекроды 10 и 11 могут иметь перекрыающиеся участки. Каждый электрод 8 совместно со смежными электродами 7 . прилегающим к ним участком первой онтактной площадки 4 образует емость, связывающую соответствующий электрод 11 второй структуры 9 с передай контактной площадкой 4. Величина Этой эмкости определяется длиной перекрывающихся участков электродов 7 и 8 и одинакова для всех электродов 11, В свою очередь, каждый электрод 11 совместно со смежными электродами 10 и прилегающим к ннм участком контактной площадки 5 образует емкость, связывающую соответствующий электрод 8 первой структуры 6 со второй контактной площадкой 5. Величина этой емкости определяется длиной перекрывающихся участков электродов Ю и 11. Электродная структура 6 входного преобразователя 2 вместе со структурой 9 вькодного преобразователя 3 расположены в одном акустическом канале 12, структура 9 Входного преобразователя 2 и структура 6 выходного преобразователя 3 расположены в другом акустическом канале 13. Контактные площадки 4 и- 5 входного 1феобразователя 2 подключены к генератору 14 высокочастотных колебаний, контактные площадки 4 и 5 выходного преобразователя 3 подключены к нагрузке 15. В изображенном варианте выполнения фильтра расстояние между продоль.ными осями смежных электродов 7, 8 первой структуры 6 и электродов 10, 11 Второй структуры 9, как во входном 2, так и в выходном 3 преобразователях равны. Эта величина определяется рабочей частотой фильтра. Эти расстояния N-n . могут изменяться вдоль преобразователя по заданному закону. В этом случае она определяется по центральной частоте фильтра и его полосе пропускания. Расстояния между продольными осями смежных элекародов 7, 8 и 10, 11 выбираются нз условия совмещения полосы частот ПАВ, возбуждаемых электродами структур 6 и 9 соответственно, с заданной полосой пропускания фильтрат. При этом совмещение может быть и частичным. Возможен вариант фильтра, а котором расстояние между первой структурой 6 электродов входного гфеобразователя 2 и второй структурой 9 электродов выходного преобразователя 3 отлично от

расстояния между второй структурой 9 электродов входного преобразователя 2

.и первой структурой 6 электродов выходного преобразователя 3. При этом в одном на преобразователей, например во входном 2, расстояния между осями смежных электродов 7,8 выбраны отличными от расстояний между осями смежных электродов 10, 11, так чтобы значения центральных частот в полосах чае-

тот ПАВ, возбуждаемых электродами первой 6 и второй. 9 структур, отличались, но были расположены в пределах полосы гчропускания фильтра, В предложенной конструкции фильтра каждый из преобразователей может содержать три и более структур электродов.

Фильтр работает следующим образом.

При постуШ1е1ши высокочастотного сигнала от генератора 14 на первую 4 и Вторую 5 контактные площадки входного преобразователя 2 между смежными электродами 7,8, а также между смежными электродами 1О, 11 возникает знакопереме шая разность потенциалов. Величина ее между парами смежных электродов 7,8 и соответствующими парами электродов 1О, 11 второго ряда 9 распределяется в соответствии с длинами участков перекрытия электродов в дaшioй паре. Поскольку величины напряжений между смежными электродами 7,8 и Ю, 11 зависят от длины участков перекрытия электродов 10,11, которая изменяется вдоль преобразователя по заданному закону, указанные величины такл.е меняются вдоль преобразователя. Каледая пара смежных электродов 7,8 и 10,11 входного преобразователя, благодаря возникновению между ними разности потенциалов, возбуждает в подложке 1 ПАВ в полосе частот вблизи центральной частоты полосы пропускания фильтра. Амплитуда этих волн нропсрциональна величине напряженности электрического поля между электродами данной пары. Поскольку указанные величины напряженности меняются вдоль 1феобрааователя, амплитуды ПАВ, возбуждаемых различными парами электродов обоих структур, также отличаются друг от друга. При этом в первой структуре 6 электродов 7, 8 возбуждаются ПАВ с равномерным фронтом по апертуре луча, так как все электроды 7,8 имеют одинаковую длину участков перекрытия. Во второй структуре 9 электродов .10,11, длина участков перекрытия которых изменяется по задшшому закону

возбуждаются ПАВ с неравномерным фронтом по апертуре луча, изменяющимся вдоль преобразователя по указшшому закону. Таким образом, взвещивание ПАВ, возбуждаемых входным преобразователем 2, и, следовательно, форм1фоBajffle заданного импульсного отклика этого преобразователя происходит за счет изменения амплитуды ПАВ, возбуждаемых электродами обоих структур 6 и 9 преобразователя, а также за счет изменения ширины фронта ПАВ, возбуждаемых электродами 10, 11. При этом взвещ11ва ние достигается путем задания опреде5ленного закона изменения длииз перекрывающихся электродов 10,: 11 ПАВ, возбуждаемые электродами 7, 8 входного преобразователя 2, распростра шются в подложке 1 вдоль акустического канала 12,

0 достигают выходного преобразователя 3 и преобразуются электродами 1О, 11, расположе1шыми в том же акустическом канале, в электрический сигнал. Одновреме шо ПАВ, возбунодаемые электродами

5 10, 11 входного преобразователя 2, распростра}гаются в подложке 1 вдоль акустического канала 13, достигают выходного преобразователя 3 и преобразуются электродами 7,8, расположеш1ыми в том

0 же акустическом канале, в электрический сигнал. Поскольку длина участков перекрытия электродов 7,8. выходного преобразователя 3 одинаковая, преобразование ПАВ, распространяющихся вдоль Шсустического канала 13 и имеющих неравномерный фронт по апертуре луча, происходит без фазовых искажений. В выходном преобразователе 3 в процессе ПреобразоваШ1я ПАВ в электрический происходит взвещивание последнего

0 аналогично описанному выше взвещиванию ПАВ во входном преобразователе 2, так как длина CQ участков перекрытия элек- тродов 10, 11 Выходного гфеобразователя 3 изменяется вдоль преобразователя. Ре5зультирующее напряжение, возшшающее на контактных площадках 4 и 5 выходного преобразователя 3 и поступающее на нагрузку 15, равно сумме напряжений, возникающих на сме}шых электродах 7,

0 8 к соответствующих cMeiim ix электродах Ю, 11 этого преобразователя. Таким образом, импульсный отклш формируется как во входном 2, так и в выходном 3 преобразователях, и результирующая

5 амплитудно-частотная характеристика фильтра является произведошюм ампли- тудно-частотHiiUc характеристик, формируемых в обоих преобразоват -лях.

в фильтре по второму указанному выше варианту электрические сигналы, воэникаюшие на контактных площадках 4, 5 выходного преобразователя 3 сдвинуты по фазе. Поэтому, изменяя расстояние между электродными структурами одного канала, можно изменять форму амплитудно-частотной характеристики фильтра.

Предложенный фильтр имеет улучшенную форму амплитудно-частотной характгеристики за счет ее форм1фования во Ьходном и выходном преобразователях ПАВ при небольших размерах фильтра. Его габариты в два раза меньше, чем у известного фильтра, так как ПАВ в полосе частот пропускания фильтра возбуждаются электродами первой и второй структур. Уменьшение габаритов, в свою , позволяет упростить технологию изготовления фотошаблонов н технологию изготовления самого фильтра, повысить разрешающую способность процесса фотолитографии, увеличить процент выхода годных изделий и удешевить их за счет экономии материала ПОДЛЕЖКИ.

Формула изобретения

щихся электродов, в первой из которьЬс электроды соединены гальванически с соответствующей контактной площадкой, а во второй - с соответствующими электродами другой электродной структуры, причем в одной из электродных . ст руктур обоих преобразователей перекрывающиеся участки имеют посЛян- ную, а в другой - переменную длину вдоль продольной оси преобразователя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, расстояния между продольными осями смежных электродов в каждой группе выбраны из условия совмещения полосы частот поверхностных акустических олн, возбуждаемьис электродами этой группы, с заданной полосой пропускания фильтра, 1ФИ этом электродные структуры с одинковым характером перекрытия-электродов во входном и выходном преобразователях расположены в разных акустических каналах.

Источники информации, 1финятые во внимание при экспертизе

кл. Н 03 Н 9/00, 1977.