DE2132985B2

DE2132985B2 - Surface acoustic wave filter - has additional electrode pairs connected to main input and output electrodes pairs to eliminate secondary resonance

Info

Publication number: DE2132985B2
Application number: DE2132985A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Phys. 8022 Gruenwald Kuny; Eugen Dipl.-Phys. 8000 Muenchen Traenkle; Adolf Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8000 Muenchen Weis
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1971-07-02
Publication date: 1980-04-03
Also published as: DE2132985C3; DE2132985A1; IT956899B

Abstract

The surface acoustic wave filter eliminates or reduces unwanted secondary resonance by connecting additional pairs of electrodes at the input and output of the filter in series or in parallel with the main pairs of electrodes such that secondary resonance at the filter's output is largely compensated. The input side may have three parallel pairs of electrodes in series in the same sense. The output side has three parallel pairs of electrodes whose two outer pairs are in the opposite sense to the middle pair.

Description

Die Erfindung betrifft ein piezoelckirisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip mit einer in Dickenrichtung vorpolarisierten Plane aus Piezokeramik oder einem geeignet geschnittenen piezoelektrischen Kristall und mit einer Elektrodenanordnung, bestehend aus zwei im Abstand auf einer Plattenseitc aufgebrachten, schichtförmigcn, elektrisch !eilenden Elektrodenpaaren mit jeweils kammartig ineinandergreifenden Zinken, deren eines Elektrodenpaar als Filtereingang und deren anderes Elektrodcnpaar als Filterausgang dient, und wobei weitere Wandler für Nebenresonanzen im Eingang und Ausgang in Parallcl- oder Serienschaltung vorgesehen sind.The invention relates to a piezoelectric filter based on the surface wave principle with an in Thickness direction prepolarized tarpaulin made of piezoceramic or a suitably cut piezoelectric Crystal and with an electrode arrangement, consisting of two at a distance on one plate side applied, layered, electrically hurrying Electrode pairs each with comb-like interlocking prongs, one of which is an electrode pair as Filter input and its other pair of electrodes serves as a filter output, and further converters for Secondary resonances are provided in the input and output in parallel or series connection.

Legt man an 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.It is placed on the comb-like interlocking prongs of one of the pair of electrodes serving as an input an electrical alternating voltage is applied, this creates alternating electrical fields between adjacent tines, which together with the pre-polarization in the plate made of piezoceramic or piezoelectric crystal Generate shear forces, the direction of which changes from tine spacing to tine spacing. The shear forces excite surface waves in the plate. Lead ceramic containing neodymium, for example, serves as the plate.

In der US-PS 35 51 837 ist ein Oberflächenwellenfilter beschrieben, bei dem unter anderem eingangsseitig und ausgangsseitig den Wandlern für die Hauptresonanz mehrere Wandler für Nebenresonanzen parallel oder in Serie geschaltet sind, jedoch dient dies allein der Unterdrückung vor- oder nachlaufender Nebenimpulse, d. h. der Unterdrückung zeitlicher Nebenzipfel, wie sie bei der Übertragung von Impulsfolgen und deren Dechiffrierungen auftreten. Das bekannte Oberflächenwellenfilter bezieht sich somit allein auf Impulsfilter, bei denen durch eine physikalisch ähnlich erscheinende Anordnung zeitlich vor- oder nachlaufende parasitäre Impulse unterdrückt werden sollen.In US-PS 35 51 837 is a surface acoustic wave filter described, in which, among other things, the input and output side converters for the main resonance several converters for secondary resonances are connected in parallel or in series, but this is only used for Suppression of leading or trailing secondary pulses, d. H. the suppression of temporal sidelobes like them occur in the transmission of pulse trains and their deciphering. The well-known surface acoustic wave filter thus only refers to impulse filters, in which one appears physically similar Arrange temporally leading or trailing parasitic pulses are to be suppressed.

Für das in der US-PS 35 50 045 beschriebene i Oberflächenwellenfilter gilt Entsprechendes, und auch dort ist das angestrebte Ziel anders als bei der vorliegenden Erfindung. Es sind zwar auch dort eingangsseitig und ausgangsseitig den Wandlern für die Hauptresonanz mehrere Wandler für NebenresonanzenThe same applies to the surface acoustic wave filter described in US Pat. No. 3,550,045, and also there the intended aim is different from the present invention. Although there are also On the input side and on the output side the converters for the main resonance, several converters for secondary resonances

ίο parallel oder in Serie geschaltet, allerdings nicht zu dem Zweck, die Nebenresonanzen zu unterdrücken, sondern um die Durchlaßkurve zu verbreitern.ίο connected in parallel or in series, but not to that Purpose to suppress the side resonances, but to broaden the transmission curve.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, zeigt die Durchlaßkurve bei piezoelektrischen Filtern, die nach dem Oberflä-As shown in FIG. 1 can be seen, shows the transmission curve for piezoelectric filters, which after the surface

•3 chenwellenprinzip arbeiten, unerwünschte Nebenresonanzen bei den Frequenzen /i und h. • The 3-wave principle work, unwanted secondary resonances at the frequencies / i and h.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein piezoelektrisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip zu schaffen, das derart gestaltet ist,The present invention has set itself the task of providing a piezoelectric filter based on the surface wave principle to create that is designed in such a way that

M daß diese unerwünschte Nebenresonanzen beseitigt oder zumindest weitgehend unterdrückt sind.M that these unwanted secondary resonances are eliminated or at least largely suppressed.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem piezoelektrischen Filter der eingangs erwähnten Art vor, daß die zusätzlichen Elektrodenpaare im Eingang und Ausgang des Filters zum Hauptelektrodenpaar derart in Serie oder parallel geschaltet sind, daß eine weitgehende Kompensation der Nebenresonanzen im Filteraiisgang erfolgt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung besitzt eine Elektrodenanordnung für ein piezoelektrisches Filter einen Filtereingang mit drei parallel zueinander angeordneten und gleichsinnig in Reihe geschalteten Elektrodenpaaren und einen Filtcrausgang mit drei parallel zueinander angeordneten Elektrodenpaaren,To solve this problem, the invention provides for a piezoelectric filter of the type mentioned above that the additional pairs of electrodes in the input and output of the filter are connected in series or parallel to the main electrode pair in such a way that the secondary resonances in the filter output are largely compensated.
In one embodiment of the invention, an electrode arrangement for a piezoelectric filter has a filter input with three pairs of electrodes arranged parallel to one another and connected in series in the same direction and a filter output with three pairs of electrodes arranged parallel to one another,

J5 deren beiden äußeren Elektrodenpaare gegensinnig zum mittleren Elektrodenpaar geschaltet sind. Die mittleren Elektrodenpaare dienen hierbei der Energieübertragung im Durchlaßbereich mit der Bandmittenfrequenz ία (siehe Fig. I). Die äubci cn Elektrodenpaare beseitigen oder unterdrücken zumindest weitgehend die unerwünschten Nebenresonanzen bei den Frequenzen /ι und f-i. Die an den äußeren Elektrodenpaarcn der Ausgangsseite entstehende elektrische Ausgangsspannung muß bei den Frequenzen /i und h 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.J5 whose two outer electrode pairs are connected in opposite directions to the middle electrode pair. The middle pairs of electrodes serve to transfer energy in the pass band with the band center frequency ία (see Fig. I). The äubci cn electrode pairs eliminate or at least largely suppress the undesired secondary resonances at the frequencies / ι and fi. At the frequencies / i and h, the electrical output voltage that arises at the outer pair of electrodes on the output side must compensate for the amount and phase of the voltage that arises at the middle pair of electrodes on the output side. This presupposes a suitable choice of the width, length and number of the prongs of the outer electrode pairs, which can be carried out without further considerations.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung kann unter Berücksichtigung der vorerwähnten Lehre mühelos auf Eleklrodenkonfigurationen \...n. \'...n' (n>3)
erweitert werden.The electrode arrangement according to the invention can easily be applied to electrode configurations, taking into account the above-mentioned teaching . \ '... n' (n> 3)
be expanded.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawing. In it shows

Fig. I in graphischer Darstellung die Betriebsdämpfung an eines bekannten piezoelektrischen Filters nach dem Oberflächenwellenprinzip als Funktion der Frequenz, Fig. I graphically shows the operational damping of a known piezoelectric filter based on the surface acoustic wave principle as a function of frequency,

F i g. 2 eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes, bekanntes piezoelektrisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip,F i g. 2 is a plan view of a schematically illustrated, known piezoelectric filter according to FIG Surface wave principle,

3 shows a plan view of a schematically illustrated

stellte Elektrodenanordnung nach der Erfindung, wobei die Trägerplatte aus Piezokeramik oder piezoelektrischem Kristall weggelassen ist.
Wie bereits eingangs erwähnt, sind in F i g. I mit /Ό diepresented electrode arrangement according to the invention, wherein the carrier plate made of piezoceramic or piezoelectric crystal is omitted.
As already mentioned at the beginning, FIG. I with / Ό the

Bandmittenfrequenz und mit /i, h 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 unterdrückt werden.Band center frequency and / i, h denotes the frequencies at which undesired secondary resonances occur in the known piezoelectric filters based on the surface acoustic wave principle, which are eliminated or largely suppressed by the proposal according to the invention.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines mit derartigen Mangeln behafteten piezoelektrischen 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. aufgedampft sind. Die auf der Eingangs- bzw. Ausgangsseite des Filters angeordneten Elektrodenpaare 12 bzw. 14 sind jeweilsIn the case of the FIG. 2 illustrated embodiment a piezoelectric filter afflicted with such deficiencies is a plate made of piezoceramic at 10 or piezoelectric crystal, on which electrode pairs 12 and 14, respectively, at a suitable distance applied in layers, e.g. B. are vapor-deposited. The ones on the input or output side of the filter arranged electrode pairs 12 and 14 are respectively

mit elektrischen Anschlußelementen 15,16 bzw. 17, 18 kontaktiert.with electrical connection elements 15, 16 or 17, 18 contacted.

In Fig.3 sind mit I 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 Filtereingang. Der Filterausgang besteht aus den Elektrodenpaaren 31, 32, 33. Die Elektrodenpaare 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 Verbindungselemente 24 bis 27 elektrisch leitend verbunden.In Fig.3 with I and 31 are the middle Electrode pairs and 2, 32 and 3, 33 denote the outer electrode pairs. As already mentioned, The electrode pairs 1, 2, 3 connected in series in the same direction form the filter input. The filter output consists of the electrode pairs 31, 32, 33. The electrode pairs 32,33 are with respect to the electrode 31 switched in opposite directions. The outer power connection elements are designated by 20 to 23 The electrode pairs the input and output side of the filter are electrically conductive by connecting elements 24 to 27 tied together.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Piezoelectric riter based on the surface wave principle with a piezoceramic plate prepolarized in the thickness direction or a suitable one cut piezoelectric crystal and with an electrode arrangement consisting of two im Spaced, layered, electrically conductive electrode pairs applied to one side of the plate each with comb-like interlocking prongs, one of which is an electrode pair as a filter input and whose other pair of electrodes serves as a filter output, and further transducers for Secondary resonances are provided in the input and output in parallel or series connection, characterized in that the additional pairs of electrodes in the input and output of the Filters are connected in series or parallel to the main electrode pair in such a way that an extensive Compensation of the secondary resonances in the filter output takes place.

2. Piezoelectric filter according to claim 1, characterized by an electrode arrangement with a filter input and with three pairs of electrodes arranged parallel to one another and 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 electrode pairs of which are opposite to the middle electrode pair. are switched.