DE19638395B4 - SAW component with at least one interdigital transducer and / or reflector - Google Patents

SAW component with at least one interdigital transducer and / or reflector Download PDF

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OFW-Bauelement mit wenigstens einem Interdigitalwandler und einem Reflektor mit kontinuierlicher Wichtungsfunktion, dessen Reflektorstreifen von Metallstreifen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet , daß der jeweilige Reflektor eine Mischwichtung aus Streifenbreiten- und Weglaßwichtung aufweist, und daß eine kontinuierliche Wichtungsfunktion dadurch erreicht ist, daß die durch Weglassen einzelner Reflektorstreifen – Weglaßwichtung – normalerweise vergrößerten Diskretisierungsstufen durch Streifenbreitenwichtung ausgeglichen sind.SAW component with at least one interdigital transducer and a reflector with a continuous weighting function, the reflector strips of which are formed by metal strips, characterized in that the respective reflector has a mixed weighting of strip width and omission weighting, and that a continuous weighting function is achieved in that the omission individual reflector strips - omission weighting - normally enlarged discretization levels are compensated for by strip width weighting.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein OFW-Bauelement, welches wenigstens einen Interdigital-Wandler und/oder Reflektor aufweist, deren Wandlerfinger bzw. Reflektorstreifen von Metallstreifen gebildet sind.The invention relates to an SAW component, which has at least one interdigital converter and / or reflector, whose transducer fingers or reflector strips are formed by metal strips.

Anforderungen an die Reflexionsfunktion eines Reflektors in einem OFW-(Oberflächenwellen)-Bauelement, z.B. Reflektorfilter, gehen einher mit einem dazu notwendigen Verlauf der Impulsantwort des Reflektors. Werden Mehrfachreflexionen innerhalb des Reflektors außer Acht gelassen, so ist der Zusammenhang zwischen der Reflexionsfunktion und der sowohl zeit- als auch wertkontinuierlichen Impulsantwort durch die Fouriertransformation gegeben. Skaliert man die Zeitachse der Impulsantwort mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Oberflächenwelle, führt dies zu einer sowohl orts- als auch wertkontinuierlichen Wichtungsfunktion für die Reflexionen innerhalb eines Reflektors. Aus der Bedingung für konstruktive Überlagerung von Reflexionsbeiträgen einzelner Reflektorstreifen folgt eine Diskretisierung der Wichtungsfunktion über dem Ort mit dem Diskretisierungsintervall λ/2. Insbesondere bei Reflektoren mit Phasenumkehr, deren Reflexionsfunktion in einem Teilbereich konkav ist, sind aufgrund der großen Wichtungsdynamik örtlich sehr unterschiedliche Reflexionen notwendig, wenn diese bei maximaler örtlicher Auflösung im Abstand λ/2 realisiert werden.Requirements for the reflection function a reflector in an SAW (surface wave) device, e.g. Reflector filters go hand in hand with a necessary course the impulse response of the reflector. Are multiple reflections within of the reflector except Be careful, this is the relationship between the reflection function and the impulse response that is both time and value continuous given by the Fourier transform. If you scale the timeline the impulse response with the propagation speed of the surface wave, does this to a weighting function that is both local and continuous in value for the reflections inside a reflector. From the condition for constructive overlay of contributions to reflection individual reflector strips follows a discretization of the weighting function over the Location with the discretization interval λ / 2. Especially with reflectors with phase inversion, the reflection function in a sub-area concave, are very local due to the large weighting dynamics different reflections are necessary if these are at maximum local resolution at a distance of λ / 2 will be realized.

Werden örtlich unterschiedliche Reflexionen allein durch Variation der Streifenbreiten der Reflektorfinger realisiert (Streifenbreitenwichtung), so führt dies bei großer Wich tungsdynamik zu extremen Strukturbreiten (Streifenbreiten- und/oder Streifenzwischenräume), welche technologische Probleme bringen. In 1a ist ein Teilbereich einer orts- und wertdiskreten Wichtungsfunktion eines weglaßgewichteten Reflektors, dessen Streifengebmetrie in 1b dargestellt ist, in ausgezogenen Linien gezeigt. Mit dieser orts- und wertdiskreten Wichtungsfunktion soll eine gewünschte kontinuierliche strichliert dargestellte Wichtungsfunktion angenähert werden. Bei der Annäherung einer kontinuierlichen Wichtungsfunktion allein durch selektives Weglassen von Reflektorstreifen (reine Weglaßwichtung) erreicht man nur dann eine befriedigende Übereinstimmung, wenn die relative Bandbreite der Reflexionsfunktion klein ist.If locally different reflections are realized solely by varying the stripe widths of the reflector fingers (stripe width weighting), this leads to extreme structural widths (stripe width and / or stripe gaps) with great weighting dynamics, which bring technological problems. In 1a is a sub-area of a location and value discrete weighting function of an omission-weighted reflector, whose streak geometry in 1b is shown in solid lines. With this location and value-discrete weighting function, a desired continuous weighting function shown in broken lines is to be approximated. When a continuous weighting function is approximated solely by selectively omitting reflector strips (purely omission weighting), a satisfactory match can only be achieved if the relative bandwidth of the reflection function is small.

Ein Reflektor mit kontinuierlicher Wichtungsfunktion ist aus der DE 4213117 A1 bekannt. Dieser weist eine Mischwichtung aus Streifenbreiten und Finger-Gruppen-Positionswichtung auf, wobei große Gewichte durch Fingerbreitenwichtung und kleine Gewichte durch Finger-Gruppen-Positionswichtung angenähert sind.A reflector with a continuous weighting function is out of the DE 4213117 A1 known. This has a mixed weighting of strip widths and finger group position weighting, large weights being approximated by finger width weighting and small weights being approximated by finger group position weighting.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein OFW-Bauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem in allen Bereichen auch bei großer relativer Bandbreite der Reflexionsfunktion eine verbesserte Annäherung an eine kontinuierliche Wichtungsfunktion erreicht wird.The object of the invention is therefore to create an SAW component of the type mentioned, in which in all areas, even with large ones relative bandwidth of the reflection function an improved approximation a continuous weighting function is achieved.

Diese Aufgabe wird mit dem gegenstand des Patentanspruches 1 gelöst.This task is accomplished with the subject of claim 1 solved.

Durch die Kombination aus Streifenbreiten- und Streifenweglaßwichtung beim Reflektor bzw. Streifenbreiten- und/oder Überlappungswichtung sowie Streifenweglaßwichtung bei Interdigitalwandler gelingt es zum einen, relativ große Gewichte in allen Bereichen einschließlich des Maximums der Wichtungsfunktion, welche das Stoppband des Reflektorbandes entscheidend prägen, stufenlos einzustellen. Zum anderen ist die Höhe der Diskretisierungsstufen, mit welchen kleine Gewichte approximiert werden, gegenüber der reinen Weglaßwichtung verringert. Hierdurch läßt sich gegenüber der reinen Weglaßwichtung eine verbesserte Selektion erzielen. Kleine Gewichte, deren Realisierung durch Streifenbreitenwichtung eine Unter scheidung der technologisch minimalen Strukturbreite (Streifenbreite und/oder Streifenzwischenraum) zur Folge hätte, können durch Weglaßwichtung realisiert werden.The combination of strip width and Streifenweglaßwichtung for reflector or stripe width and / or overlap weighting and streak omission weighting in the case of interdigital converters, on the one hand, relatively large weights are possible all areas including the maximum of the weighting function, which is the stop band of the reflector band decisively shape continuously adjustable. On the other hand, the level of discretization, with which small weights are approximated to the pure omission weighting reduced. This allows across from the pure omission weighting achieve an improved selection. Small weights, their realization a distinction of the technology by stripe width weighting minimum structure width (strip width and / or strip space) would result in can by omission weighting will be realized.

Aus der Differenz der Fouriertransformierten dieser Mischwichtung und der Fouriertransformierten der ursprünglichen Wichtungsfunktion lassen sich Korrekturfaktoren für die Breite jedes Streifens berechnet, so daß die verbleibende Abweichung minimal wird, ohne daß die kleinste vorgegebene Strukturbreite unterschritten wird.From the difference between the Fourier transforms Mixed weighting and the Fourier transform of the original Weighting function can be correction factors for the width each strip is calculated so that the remaining deviation becomes minimal without the the smallest predetermined structure width is undershot.

Wenn man Mehrfachreflexionen außer Acht läßt, können Wichtungsfunktionen, welche aus dem linearen Design überlappungsgewichteter Wandler resultieren, dem Reflektordesign zugrundegelegt werden. Die beschriebene Mischwichtung kann direkt auf die Wichtung eines Wandlers übertragen werden. Die Streifenbreitenwichtung im Reflektor kann dabei sowohl in Fingerbreiten- als auch in Überlappungswichtung im Wandler umgesetzt werden, wobei durch Vermeiden kleinerer Überlappungen Beugung vermindert wird.If you ignore multiple reflections, weighting functions, which overlap-weighted from the linear design Converters result, the reflector design is used as a basis. The mixed weighting described can be directly based on the weighting of a Transducer are transmitted. The strip width weighting in the reflector can be done both in finger width as well as overlap weighting implemented in the transducer, with diffraction avoiding minor overlaps is reduced.

Die erfindungsgemäße Mischwichtung bzw. Wichtungskombination ermöglicht es ferner, den Wichtungsbetrag in einem großen Bereich nahezu unabhängig von der Form der Reflexionsfunktion eines Reflektors zu variieren. Parameter, welche üblicherweise einen erheblichen Einfluß auf die Reflexion eines Reflektors haben, müssen dabei nicht verändert werden. Bei vorgegebenem Substratmaterial-Kristallschnitt und relativer Schichtdicke kann die Reflektivität eines Reflektors, dessen Länge durch die gewünschte Wichtungsfunktion bestimmt wird, in einem stärkeren Umfang variiert werden, als dies durch alleiniges Ändern des Metallisierungsverhältnisses erreicht werden kann.The mixed weighting or weighting combination according to the invention allows it furthermore, the weighting amount in a large range almost independent of to vary the shape of the reflection function of a reflector. Parameter, which usually have a significant impact on have the reflection of a reflector need not be changed. For a given substrate material crystal cut and relative Layer thickness can reflectivity of a reflector, the Length through the desired Weighting function is determined, can be varied to a greater extent, than by changing it alone the metallization ratio can be achieved.

Auf hochkoppelndem Substratmaterial ist es schwierig, durch Variation der Streifenbreite die Reflektivität bei Mittenfrequenz auf einem optimalen Wert deutlich kleiner als 1 zu verringern. Das Problem hat man bislang dadurch gelöst, daß einzelne Streifen „von Hand" aus dem Reflektor entfernt wurden. Nur durch häufiges Probieren lassen sich Betrag und Form der Reflexionsfunktion ideal einstellen.On high coupling substrate material it is difficult to change the reflectivity at center frequency by varying the stripe width to decrease to an optimal value significantly less than 1. The So far, the problem has been solved in that individual strips "by hand" from the reflector have been removed. Only by frequent The amount and shape of the reflection function can be tried out ideally to adjust.

Durch die erfindungsgemäße Kombination aus Streifenreiten- und Streifenweglaßwichtung beim Reflektor bzw. Streifenbreiten- und/oder Überlappungswichtung sowie Streifenweglaßwichtung beim Interdigitalwandler kann das oben erläuterte Problem dadurch gelöst werden, daß selbst im Bereich des Maximums der Wichtungsfunktion Streifen selektiv entfernt werden, wobei die durch die Weglaßwichtung vergrößerten Diskretisierungsstufen zur Erzielung einer kontinuierlichen Wichtungsfunktion durch Streifenbreitenwichtung ausgeglichen werden.By the combination according to the invention Strip riding and Streifenweglaßwichtung for reflector or stripe width and / or overlap weighting and streak omission weighting With the interdigital converter, the problem explained above can be solved by that itself strips removed selectively in the area of the maximum of the weighting function are, the discretization levels increased by the omission weighting to achieve a continuous weighting function by strip width weighting be balanced.

Da die Diskretisierungsstufen, im Vergleich zur Weglaßwichtung in der bisher bekannten Form, vergrößert sind, wird durch Variation der Breite der verbleibenden Streifen die Höhe der Diskretisierungsstufen, welche im Mittel gegenüber der normalen Weglaßwichtung vergrößert ist, an die optimale wertkontinuierliche Wichtungsfunktion angepaßt.Since the discretization levels, in Comparison to omission weighting in the previously known form, are enlarged by variation the width of the remaining strips the height of the discretization levels, which on average opposite the normal omission weighting is enlarged, adapted to the optimal value-continuous weighting function.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert.The invention is illustrated by the figures even closer explained.

Es zeigt:It shows:

1a einen Teilbereich einer orts- und wertdiskreten Wichtungsfunktion eines weglaßgewichteten Reflektors, die an eine sowohl orts- als auch wertkontinuierliche Wichtungsfunktion angenähert ist; 1a a partial area of a location- and value-discrete weighting function of an omission-weighted reflector, which is approximated to a weighting function that is both location and value continuous;

1b eine Reflektorgeometrie, mit welcher die orts- und wertdiskrete Wichtungsfunktion der 1a realisiert wird; 1b a reflector geometry with which the location and value discrete weighting function of the 1a is realized;

2a einen Teilbereich einer ortsdiskreten und wertkontinuierlichen Wichtungsfunktion, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung an eine gewünschte Orts- und wertkontinuierliche Wichtungsfunktion angenähert ist; 2a a partial area of a discrete-location and value-continuous weighting function which, according to an embodiment of the invention, approximates a desired location and value-continuous weighting function;

2b einen Ausschnitt aus der Reflektorgeometrie eines eine Mischwichtung gemäß der Erfindung aufweisenden Reflektors, mit welchem die ortsdiskrete und wertkontinuierliche Wichtungsfunktion der Mischwichtung in 2a realisiert wird; 2 B a section of the reflector geometry of a reflector having a mixed weighting according to the invention, with which the spatially discrete and value-continuous weighting function of the mixed weighting in 2a is realized;

3a einen Teilbereich einer ortsdiskreten und wertkontinuierlichen Wichtungsfunktion einer Mischwichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit welcher eine gewünschte kontinuierliche Wichtungsfunktion angenähert wird; 3a a partial area of a discrete and continuous value weighting function of a mixed weighting according to a further exemplary embodiment of the invention, with which a desired continuous weighting function is approximated;

3b einen Ausschnitt aus einer Reflektorgeometrie, mit welcher die Mischwichtung gemäß 3a realisiert wird; und 3b a section of a reflector geometry with which the mixed weighting according 3a is realized; and

4 einen Vergleich eines mit Mischwichtung gemäß der Erfindung erzielten Frequenzganges mit einem Frequenzgang, der mit reiner Weglaßwichtung erzielt wurde. 4 a comparison of a frequency response achieved with mixed weighting according to the invention with a frequency response achieved with pure omission weighting.

In 1 ist mit strichlierter Linie eine orts- und wertkontinuierliche Wichtungsfunktion, welche eine gewünschte Wichtungsfunktion darstellt, gezeigt. Diese gewünschte kontinuierliche Wichtungsfunktion wird durch die in ausgezogenen Linien dargestellte orts- und wertdiskrete reine Weglaßwichtungsfunktion angenähert. Diese reine orts- und wertdiskrete Wichtungsfunktion der 1a wird durch eine in der 1b dargestellte Reflektorgeometrie eines weglaßgewichteten Reflektors realisiert. Eine Übereinstimmung zwischen der gewünschten Wichtungsfunktion und der durch reine Weglaßwichtung erreichten Wichtungsfunktion erreicht man nur innerhalb relativ kleiner Bandbreiten der Reflexionsfunktion.In 1 is shown with a dashed line a location and value continuous weighting function, which represents a desired weighting function. This desired continuous weighting function is approximated by the location and value discrete pure omission weighting function shown in solid lines. This pure location and value discrete weighting function of the 1a is supported by one in the 1b illustrated reflector geometry of an omission-weighted reflector realized. A correspondence between the desired weighting function and the weighting function achieved by pure omission weighting can only be achieved within relatively small bandwidths of the reflection function.

In den 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, bei denen durch Mischwichtung (Streifenbreite- und Weglaßwichtung) die gewünschte kontinuierliche Wichtungsfunktion angenähert wird.In the 2 and 3 Embodiments of the invention are shown in which the desired continuous weighting function is approximated by mixed weighting (strip width and omission weighting).

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die in 2a dargestellte ortsdiskrete und wertkontinuierliche Wichtungsfunktion (durchgezogene Linie) der Wichtungskombination durch die in 2b dargestellte Geometrie der Reflektorstreifen erreicht. Der dargestellte Ausschnitt des Reflektorgitters gewährleistet die Realisierung der Mischwichtung auf einem Substratmaterial, bei welchem die Reflektivität pro Streifen mit größer werdender Streifenbreite zunimmt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die linke Hälfte der Wichtungsfunktion (2a) und der Reflektorgeometrie (2b). Die jeweiligen rechten Hälften der Wichtungsfunktion und der Reflektorgeometrie können beispielsweise spiegelbildlich zu dem dargestellten Teilbereich bzw. Ausschnitt der 2a bzw. 2b sein.At the in 2 illustrated embodiment is the in 2a depicted discrete and continuous value weighting function (solid line) of the weighting combination by the in 2 B shown geometry of the reflector strips reached. The illustrated section of the reflector grating ensures the implementation of the mixed weighting on a substrate material, in which the reflectivity per strip increases with increasing strip width. The illustrated embodiment shows the left half of the weighting function ( 2a ) and the reflector geometry ( 2 B ). The respective right halves of the weighting function and the reflector geometry can, for example, mirror images of the partial area or section of the 2a respectively. 2 B his.

In den 3a und 3b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Realisierung der Mischwichtung durch eine in der 3b dargestellte Reflektorgeometrie auf einem ubstratmaterial, bei welchem die Reflektivität pro Streifen mit größer werdender Streifenbreite abnimmt. In der 3a ist die ortsdiskrete und wertkontinuierliche Wichtungsfunktion der Mischwichtung (ausgezogene Linien) mit der gewünschten kontinuierlichen Wichtungsfunktion (strichlierte Linie) verglichen. Die Mischwichtung wird, wie aus der dargestellten Reflektorgeometrie der 3b ersichtlich ist, gebildet durch eine Kombination aus Streifenbreitenwichtung und Weglaßwichtung. In den 3a und 3b sind die jeweils linken Hälften der Wichtungsfunktion und der Reflektorgeometrie dargestellt. Die rechten Hälften haben einen spiegelbildlichen Verlauf.In the 3a and 3b Another embodiment of the invention is shown. In this exemplary embodiment, the mixed weighting is implemented by an in the 3b shown reflector geometry on a substrate material, in which the reflectivity per strip decreases with increasing strip width. In the 3a the discrete and continuous value weighting function of the mixed weighting (solid lines) is compared with the desired continuous weighting function (dashed line). The mixed weighting is, as from the reflector geometry shown 3b can be seen, formed by a combination of stripe width weighting and omission weighting. In the 3a and 3b the left halves of the weighting function and the reflector geometry are shown. The right halves have a mirror image.

Aus der 3b ist zu erkennen, daß in Bereichen, in denen die Streifenzwischenräume nicht mehr unterschritten werden können, die Wichtungsfunktion durch Weglaßwichtung angenähert wird.From the 3b it can be seen that in areas in which the spaces between the strips can no longer be undercut, the weighting function is approximated by omission weighting.

Bei der Übertragung der in den 2a und 3a dargestellten ortsdiskreten und wertkontinuierlichen Wichtungsfunktion der Mischwichtung auf die Wichtung eines Wandlers kann diese Mischwichtung bei den Wandlerfinger als Überlappungswichtung oder Streifenbreitenwichtung, welche mit einer Weglaßwichtung kombiniert ist, realisiert werden.When transferring the to the 2a and 3a The discrete and value-continuous weighting function of the mixed weighting based on the weighting of a transducer can be used to implement this mixed weighting in the transducer fingers as an overlap weighting or stripe width weighting, which is combined with an omission weighting.

In der 4 sind in strichlierten Linien die Fouriertransformierte, die aus reiner Weglaßwichtung und in ausgezogenen Linien die Fouriertransformierte die aus der aus Streifenbreiten- und Weglaßwichtung kombinierten Mischwichtung resultieren, dargestellt.In the 4 the Fourier transform resulting from pure omission weighting and in solid lines the Fourier transform resulting from the combined weighting of strip width and omission weighting are shown in dashed lines.

Claims (4)

OFW-Bauelement mit wenigstens einem Interdigitalwandler und einem Reflektor mit kontinuierlicher Wichtungsfunktion, dessen Reflektorstreifen von Metallstreifen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet , daß der jeweilige Reflektor eine Mischwichtung aus Streifenbreiten- und Weglaßwichtung aufweist, und daß eine kontinuierliche Wichtungsfunktion dadurch erreicht ist, daß die durch Weglassen einzelner Reflektorstreifen – Weglaßwichtung – normalerweise vergrößerten Diskretisierungsstufen durch Streifenbreitenwichtung ausgeglichen sind.SAW component with at least one interdigital transducer and a reflector with a continuous weighting function, the reflector strips of which are formed by metal strips, characterized in that the respective reflector has a mixed weighting of strip width and omission weighting, and that a continuous weighting function is achieved in that the omission individual reflector strips - omission weighting - normally enlarged discretization levels are compensated by strip width weighting. OFW-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kleine Gewichte, deren Realisierung mit Streifenbreitenwichtung und/oder Überlappungswichtung durch eine technologisch minimale Strukturbreite begrenzt ist, durch Weglaßwichtung gebildet sind.SAW component according to claim 1, characterized in that little Weights, their realization with stripe width weighting and / or overlap weighting is limited by a technologically minimal structure width, by Omission weighting formed are. OFW-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen der Reflexionsfunktion, in welcher die Wichtung allein durch Weglaßwichtung erzielt ist, die Streifenbreite so bemessen ist, daß die Reflexion pro Streifen ein Minimum aufweist.SAW component according to claim 1 or 2, characterized in that in Areas of the reflection function in which the weighting alone by omission weighting is achieved, the stripe width is dimensioned so that the reflection has a minimum per strip. OFW-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer kontinuierlichen Wichtungsfunktion die durch Weglaßwichtung vergrößerten Diskretisierungsstufen durch Streifenbreitenwichtung ausgeglichen sind.SAW device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that for Achievement of a continuous weighting function by omission weighting increased discretization levels are balanced by strip width weighting.
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Eigler:"Mikroelektronische Filter", Verlag Technik Berlin, 1. Aufl. 1990, ISBN 3-341-00312-6, S. 263-265
Eigler:"Mikroelektronische Filter", Verlag TechnikBerlin, 1. Aufl. 1990, ISBN 3-341-00312-6, S. 263-265 *

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