DE2132985A1

DE2132985A1 - PIEZOELECTRIC FILTER ACCORDING TO THE SURFACE WAVE PRINCIPLE

Info

Publication number: DE2132985A1
Application number: DE19712132985
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl-Phys Kuny; Eugen Dipl-Phys Traenkle; Adolf Dr-Ing Dipl-Ing Weis
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1971-07-02
Publication date: 1973-01-18
Also published as: DE2132985B2; DE2132985C3; IT956899B

Description

Piezoelektrisches Filter nach dem OberflCchenwellenprinzin Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip mit einer in Dickenrichtung vorpolarisierten Platte aus Piezokeramik oder einem geeignet geschnittenen piezoelektrischem Kristall und mit einer Elektrodenanordnung, bestehend aus zwei im Abstand auf einer Plattenseite aufgebrachten, schichtförmigen, elektrisch leitenden Elektrodenpaaren mit jeweils kammartig ineinandergreifenden Zinken, deren eines Elektrodenpaar als Piltereingang und deren anderes Elektrodenpaar als Filterausgang dient.Piezoelectric filter based on the surface wave principle. The invention relates to a piezoelectric filter based on the surface wave principle with a in the thickness direction prepolarized plate made of piezoceramic or a suitably cut piezoelectric crystal and with an electrode arrangement consisting of two layered, electrically conductive applied at a distance on one side of the plate Electrode pairs each with comb-like interlocking prongs, one of which Pair of electrodes as filter input and their other pair of electrodes as filter output serves.

Legt man die kammartig ineinandergreifenden Zinken des einen als Eingang dienenden Elektrodenpaars eine elektrische Wechselspannung an, so entstehen zwischen benachbarten Zinken elektrische Wechselfelder, die gemeinsam mit der Vorpolarisation in der Platte aus Piezokeramik oder piezoelektrischem Kristall Scherkräfte erzeugen, deren Richtung von Zinkenabstand zu Zinkenabstand wechselt. Die Scherkräfte regen in der Platte Oberflächenwellen an. Als Platte dient beispielsweise neodymhaltige Bleikeramik.If you place the comb-like interlocking prongs of one of them as an entrance Serving electrode pairs to an electrical alternating voltage, so arise between neighboring prongs alternating electric fields, which together with the pre-polarization generate shear forces in the plate made of piezoceramic or piezoelectric crystal, whose direction changes from tine spacing to tine spacing. The shear forces are stirring surface waves in the plate. A plate containing neodymium, for example, is used Lead ceramic.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, zeigt die Durchlaßkurve bei piezoelektrischen Filtern, die nach dem-Oberflächenwellenprinzip arbeiten, unerwünschte Nebenresonanzen bei den Frequenzen Q und f2.As can be seen from Fig. 1, shows the transmission curve for piezoelectric Filters that work according to the surface wave principle, unwanted secondary resonances at frequencies Q and f2.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein piezoelektrisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip zu schaffen, dasderart gestaltet ist, daß diese unerwünschte Nebenresonanzen beseitigt oder zumindest weitgehend unterdrückt sind.The present invention has the task of providing a piezoelectric To create filters on the surface wave principle, which is designed so that eliminates or at least largely suppresses this unwanted secondary resonance are.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem piezoelektrischen Filter der eingangs erwähnten Art vor, daß die Elektrodenanordnung durch weitere Elektrodenpaare, die auf die Frequenzen der Nebenresonanzen des Filters abgestellt sind, ergänzt ist, derart, daß eine weitgehende Kompensation der Nebenresonanzen im Filterausgang erfolgt.To achieve this object, the invention provides a piezoelectric Filter of the type mentioned above that the electrode arrangement by further Electrode pairs, which are adjusted to the frequencies of the secondary resonances of the filter are, is supplemented in such a way that an extensive compensation of the secondary resonances takes place in the filter outlet.

Gemäß diesem Vorschlag nach der Erfindung besitzt eine Elektrodenanordnung für ein piezoelektrisches Filter einen Filtereingang mit drei parallel zueinander angeordneten und gleichsinnig in Reihe geschalteten Elektrodenpaaren -und einen Filterausgang mit drei parallel zueinander angeordneten Elektrodenpaaren, deren beiden äußeren' Elektrodenpaare gegensinnig zum mittleren Elektrodenpaar geschaltet sind. Die mittleren Elektrodenpaare dienen hierbei der Energieübertragung im Durchlaßberejch mit der Bandmittenfrequenz fO (siehe Pig. 1). Die äußeren Elektrodenpaare beseitigen oder unterdrücken zumindest weitgehend die unerwünschten Nebenresonanzen bei den Frequenzen f1 und f Die an den äußeren Elektrodenpaaren der Ausgangseeite entstehende iektrische Ausgangsspannung muß bei den Frequenzen f1 und f2 die am mittleren Elektrodenpaar der Ausgangsseite auftretende Spannung nach Betrag und Phase kompensieren. Dies setzt eine geeignete, ohne weitere Überlegungen durchführbare Wahl der Breite, Länge und Zahl der Zinken der äußeren Elektrodenpaare voraus.According to this proposal according to the invention has an electrode arrangement for a piezoelectric filter a filter input with three parallel to each other arranged and in the same direction connected in series electrode pairs -and one Filter output with three pairs of electrodes arranged parallel to one another, whose two outer pairs of electrodes connected in opposite directions to the middle pair of electrodes are. The middle pairs of electrodes are used to transfer energy in the passage area with the band center frequency fO (see Pig. 1). Remove the outer electrode pairs or at least largely suppress the undesirable secondary resonances in the Frequencies f1 and f those generated on the outer pairs of electrodes on the output side The electrical output voltage at frequencies f1 and f2 must be that at the middle pair of electrodes Compensate voltage occurring on the output side according to amount and phase. this sets a suitable choice of width and length that can be carried out without further considerations and number of prongs of the outer electrode pairs.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanqrdnung kann unter Berücksichtigung der vorerwähnten Lehre mühelos auf Elektrodenkonfigurationen 1...n, 1'...n' (n >= 3) erweitert werden.The electrode arrangement according to the invention can be taken into account of the above-mentioned teaching effortlessly on electrode configurations 1 ... n, 1 '... n' (n> = 3) can be expanded.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Darin zeigen: Fig. 1 in graphischer Darstellung die Betriebsdämpfung aB eines bekannten piezoelektrischen Filters nach dem Oberflächenwellenprinzip als Funktion der Frequenz.1 shows the operational damping in a graphical representation aB of a known piezoelectric filter based on the surface wave principle as Function of frequency.

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes, bekanntes piezoelektrisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip.Fig. 2 is a plan view of a schematically shown, known piezoelectric filter based on the surface wave principle.

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Elektrodenanordnung nach der Erfindung, wobei die Trägerplatte aus Piezokeramik oder piezoelektrischem Kristall weggelassen ist.3 shows a plan view of a schematically illustrated electrode arrangement according to the invention, wherein the carrier plate made of piezoceramic or piezoelectric Crystal is omitted.

Wietbereits eingangs erwähnt,sind in Fig. 1 mit f0 die Bandmittenfrequenz und mit f1,f2 die Frequenzen bezeichnet, bei denen bei den bekannten piezoelektrischen Filtern nach dem Oberflächenwellenprinzip unerwünschte Nebenresonanzen auftreten, die durch den Vorschlag nach der Erfindung beseitigt bzw. weitgehend unterdrücktwerden.As already mentioned at the beginning, f0 is the band center frequency in FIG. 1 and with f1, f2 the frequencies at which the known piezoelectric Filtering according to the surface wave principle, unwanted secondary resonances occur, which are eliminated or largely suppressed by the proposal according to the invention.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines mit derartigen Mängeln behafteten piezoelektrische'n Filters ist mit 10 eine Platte aus Piezokeramik oder piezoelektrischem Kristall bezeichnet, auf die in geeignetem Abstand Elektrodenpaare 12 bzw. 14 schichtförmig aufgebracht, z.B.In the embodiment shown in FIG. 2, one with such A piezoelectric filter with deficiencies is at 10 a plate made of piezoceramic or piezoelectric crystal, on the electrode pairs at a suitable distance 12 or 14 applied in layers, e.g.

aufgedampft sind. Die auf der Eingangs- bzw. Ausgangsseite des Filters angeordneten Elektrodenpaare 12 bzw. 14 sind jeweils mit elektrischen Anschlußelementen 15,16 bzw. 17, 18 kontaktiert.are vaporized. The ones on the input or output side of the filter arranged electrode pairs 12 and 14 are each with electrical connection elements 15, 16 or 17, 18 contacted.

In Fig. 3 sind mit 1 und 31 die mittleren Elektrodenpaare und mit 2,32 und 3,33 die äußeren Elektrodenpaare bezeichnet. Wie bereits erwähnt, bilden die gleichsinnig in Reihe geschalteten Elektrodenpaare 1,2,3 den Piltereingang. Der Filterausgang besteht aus den Elektrodenpaaren 31, 32,33.In Fig. 3 with 1 and 31 are the middle electrode pairs and with 2.32 and 3.33 denote the outer electrode pairs. As mentioned earlier, form the electrode pairs 1, 2, 3 connected in series in the same direction, the filter input. The filter output consists of the electrode pairs 31, 32, 33.

Die Elektrodenppare 32,33 sind in bezug auf die Elektrode 31 gegensinnig geschaltet. Mit 20 bis 23 sind die äußeren Stromanschlußelemente bezeichnet. Die Elektrodenpaare der Eingangs und Ausgangsseite des Filters sind durch Verbinaungselemente 24 bis 27 elektrisch leitend verbunden.The electrode sections 32, 33 are in opposite directions with respect to the electrode 31 switched. With 20 to 23, the outer power connection elements are designated. the Electrode pairs on the input and output sides of the filter are connected by connecting elements 24 to 27 electrically connected.

3 Figuren 2 Patentansprüche3 Figures 2 claims

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Piezoelectric filter based on the surface wave principle with a plate made of piezoceramic or a suitably cut piezoelectric crystal and with an electrode arrangement, consisting of two layered, spaced apart on one side of the plate; Electrically conductive pairs of electrodes, each with a comb-like interlocking Prongs, one pair of electrodes as a filter input and the other pair of electrodes serves as the filter output, which means that the electrode arrangement by additional pairs of electrodes that respond to the frequencies of the secondary resonance of the filter are turned off, is supplemented in such a way that an extensive compensation of the secondary resonances takes place in the filter outlet.

2. Piezoelectric filter according to claim 1, characterized by an electrode arrangement with a filter inlet with three arranged parallel to one another and electrode pairs connected in series in the same direction and with a filter output with three pairs of electrodes arranged parallel to one another, the two outer pairs Electrode pairs are connected in opposite directions to the middle pair of electrodes.