DE2222229C2 - Akustisches Oberflächenwellenelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein akustisches Oberflächenwellenelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein akustisches Oberflächenwellenelement dieser Art ist bekannt aus »Reports of the 1969 Spring Meeting, The Acoustical Society of Japan«, S. 17,18. Bei diesem Oberflächenwellenelement sind Sende- und Empfangswandler auf getrennten Substraten angeordnet, zwischen denen eine elektrische Verbindung in der Weise besteht, daß einige Leiterbahnen der Wellenkopplerstruktur über leitende Zwischenelemente zusammengeschaltet sind. Auf dem jeweiligen Substrat sind die Leiterbahnen der Wellenkopplerstruktur teilweise elektrisch miteinander verbunden, und geometrisch sind sie mit untereinander gleichem Abstand voneinander angeordnet, dessen Größe dem Abstand zwischen den Sende- und Empfangswandler bildenden Leiterbahnen entspricht. Damit ergibt sich für diese bekannten Oberflächenwellenelemente ein sogenanter Sperrbandbetrieb, der zum einen mit hoher Dämpfung bei der Übertragung von akustischen Wellenenergie zwischen den Substraten verbunden ist und zum anderen die Erregung bei Übergang der Oberflächenwellen von einem Ausbreitungspfad zum anderen in beiden Richtungen überträgt. Beides wirkt sich in einer unerwünschten Verminderung der übertragbaren Energiebeträge aus.

Bekannt sind aus der US-PS 35 68 102 weiter Verzögerungsleitungen, die auf einer Umwandlung elektrischer Signale in akustische Oberflächenwellen und deren Übertragung von einem Eingangswandler zu einem Ausgangswandler beruhen. Diese Wandler sind daher als auf einem Trägersubstrat aufgebrachte Doppelkammerstrukturen ausgebildet, und die von ihnen ausgehenden bzw. zi' ihnen führenden Ausbreitungspfade für akustische Oberflächenwellen auf dem Substrat sind an mehreren Stellen mit Wellenkopplern in Form von schräg zu den Ausbreitungspfaden verlaufenden und mit gleichem gegenseitigen Abstand parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen überdeckt, die jeweils einen Teil der übertragenen akustischen Wellenenergie nach unterschiedlicher Laufzeit auskoppeln können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein akustisches Oberflächenwellenelement der eingangs erwähn-

ten Art so auszubilden, daß es die Übertragung von akustischen Oberflächenwellen zwischen Ausbreitungspfaden beliebiger Lage mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht, wobei eine dem jeweiligen Anwendungsfall optimal angepaßte Aufteilung der auf den verschiedenen Ausbreitungspfaden transportierten Energie erreichbar sein soll.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein akustisches Oberflächenwellenelement, wie ,

es im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäß ausgebildete akustische Oberflächenwellenelement zeichnet sich durch die Verwendung eines mit einer Vielzahl von Leiterbahnen versehenen Wellenkopplers aus, der derart ausgebildet ist, daß

ίο entlang der einzelnen parallelen Leiterbahnen eine Signalübertragung in elektrischer Form zustandekommt, was beispielsweise dadurch erreicht wird, daß im Bereich des vorgesehenen Wellenkopplers durch Vorsehen eines entsprechenden piezoelektrischen Bereiches eine elektroakustische Signalumwandlung in der einen oder «g

anderen Richtung zustandekommt. Da auf diese Weise der verwendete Wellenkoppler getrennte Sende- und p

Empfangsbereiche aufweist, ergeben sich durch geeignete flächenmäßige Auslegung der vorgesehenen Leiter- ^i

bahnen eine Vielzahl von Signalübertragungsmöglächkeiten, so daß auf diese Weise akustische Oberflächenwel- ^

lenelemente geschaffen werden können, die unterschiedlichste elektrische Eigenschaften besitzen. si

Aus Einfachheitsgründen wird als Substrat für ein gemäß der Erfindung ausgelegtes akustisches Oberflächen- *

wellenelement zweckmäßigerweise ein piezoelektrisches Material verwendet, in welchem Fall der im Rahmen der Erfindung vorgesehene Weilenkoppler aus einer Mehrzahl von auf dem Substrat angebrachten elektrischen Leiterbahnen besteht, die sich in den Sende- und Empfangsbereichen jeweils quer über die beiden vorgesehenen Ausbreitungspfade für die akustischen Oberflächenwellen erstrecken. Die elektrischen Leiterbahnen brauchen dabei keine elektrischen Verbindungen untereinander besitzen.

Alternativ kann das Material des Substrats auch ein Elektrostriktionsmaterial sein; in diesem Fall bedarf es für den Wellenkoppler auch einer Einrichtung eines elektrischen Vorspannungsfeldes an das Substratmaterial unter den Leiterbahnen der Wellenkoppler.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Dynamo- oder Induktionseffekt benutzt werden. In diesem Fall werden die Leiterbahnen der Wellenkoppler an ihren Enden miteinander verbunden, um geschlossene Stromkreise zu bilden, und es ist eine Einrichtung vorgesehen, die senkrecht zu den Leiterbahnen der Wellenkoppler ein Magnetfeld erzeugt

Eine weitere Ausführungsform arbeitet mit dem Magnetostriktionseffekt In diesem Fall muß das Material des Substrats ein Magnetostriktionsmaterial sein, das die in den Leiterbahnen der Wellenkoppler induzierten elektrischen Signale nicht kurzschließt, und die Leiterbahnen der Wellenkoppler sind an ihren Enden miteinan- '

der verbunden, um geschlossene Stromkreise zu bilden. Außerdem ist eine Einrichtung vorhanden, die ein magnetisches Vorspannungsfeld erzeugt

Das Oberflächenwellenelement gemäß der Erfindung kann auf irgendeinem Substrat aus geeignetem Material '

ausgebildet sein oder auf einer Dünnschicht aus einem geeigneten Material auf einem beliebigen Substrat, oder es kann auf irgendeinem Substrat ausgebildet sein, das akustische Oberflächenwellen in einem Dünnfilm geeigneten Materials unterhalten kann, um die gewünschte Kopplungswirkung zu erzielen, wobei der Dünnfilm auf dem Substrat nur in Bereichen aufgebracht ist in denen eine Kopplungswirkung erwünscht ist.

Die gesamte Anordnung kann mit einem Film oder einer Schicht aus Schutzmaterial bedeckt sein, um die Oberfläche abzudecken, auf der die Leiterbahnen aufgebracht sind. Dabei muß darauf geachtet werden, die Verwendung von Schutzmaterial zu vermeiden, das eine hohe Dämpfung für akustische Oberflächenwellen ·■■

aufweist ■

Die Kopplung kann so ausgeführt sein, daß akustische Oberflächenwellen, die in zwei Bereichen auftreten, auf einer einzigen Bahn gekoppelt werden, oder daß Oberflächenwellen gekoppelt werden, die in bestimmten Bereichen von zwei diskreten Bahnen auftreten, die nicht gleiche Breite aufweisen müssen, obwohl eine Kopplung zwischen Bahnen gleicher Breite den maximalen Wirkungsgrad ergibt

Die Verbindungs- oder Anschlußteile der mehreren Leiterbahnen der Wellenkoppler können aus einem Material gefertigt sein, das Oberflächenwellen absorbiert oder nicht unterhält; dies können vorzugsweise

so Klötzchen aus einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante sein.

Die einfachste und bevorzugte Ausführung der Kopplung ist die piezoelektrische Kopplung. Die im folgenden gegebenen Erläuterungen beziehen sich auf Ausführungsbeispiele mit piezoelektrischer Kopplung, d. h. diese haben mindestens eine Schicht aus piezoelektrischem Material oder einen Block aus piezoelektrischem Material über oder unter jedem der Sende- oder Empfangswandler und Bereiche, wo eine elektroakustische Kopplung erforderlich ist es sei denn, daß auf irgendeine Ausführung der Kopplung besonders eingegangen wird. Es sei jedoch daran erinnert, daß in den meisten Fällen ähnliche Strukturen verwendet werden könnten, indem die alternativen Arten der oben beschriebenen Kopplung benutzt werden können.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für die Übertragung der Energie von akustischen Oberflä- -'

chenwellen in einem Ausbreitungspfad zu einem benachbarten Ausbreitungspfad desselben Substrats;

F i g. 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für die Übertragung der Energie von akustischen Oberflächenwellen von einer parallelen Bahn auf konvergente akustische Oberflächenwellen in einer benachbarten Bahn auf demselben Substrat;
F i g. 3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel zur Übertragung der Energie von akustischen Oberflächenwellen von einem Substrat zu einem benachbarten Substrat;

F i g. 4 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel zur Aufteilung der Leistung von akustischen Oberflächenwellen auf zwei diskrete Ausgangsbahnen, um Schallwellen mit einer 90°-Phasenbeziehung in den beiden Bahnen zu bilden;

F i g. 5 eine Draufsicht auf einen Bündelschalter für die Erzeugung eines Ausgangssignals in der einen oder der anderen von zwei Ausgangsbahnen in Abhängigkeit von der Richtung einer 90°-Phasendifferenz am Eingang.

F i g. 6 und 7 schematisch Draufsichten auf alternative Bündelbreitenkompressoren für die Erzeugung eines Schmalbündel-Ausgangssignals;

F i g. 8 eine Draufsicht auf eine Hybridvcrknüpfungsschallung; F i g. 9 und 10 zwei Draufsichten auf angezapfte Verzögerungsleitungen;

F i g. 11 und 12 zwei Draufsichten auf Breitband-Bahnwechsler;

Fig. 13 eine Draufsicht auf einen Oberflächenwellen-Resonator oder eine Umlauf-Verzögerungsleitung mit zwei Bahnwechslern;

F i g. 14 eine Draufsicht auf eine Verzögerungsleitung mit Winkelkopplern; F i g. 15 eine Draufsicht auf eine gefaltete Verzögerungsleitung;

F i g. 16 und 17 Draufsichten auf alternative Breitband-Siignalumformer, die in einer Richtung wirken;

F i g. 18 eine Draufsicht auf einen Wellen-Reflektor;

F i g. 19 eine Draufsicht auf einen abgewandelten Wellen-Bahnwechsler;

F i g. 20 eine Draufsicht auf einen in einer Richtung wirkenden Signalumformer; F i g. 21 eine Draufsicht auf eine angezapfte Verzögerungsleitung;

F i g. 22 ein Diagramm für die Erläuterung des Betriebs der angezapften Verzögerungsleitung von Fig. 21;

F i g. 23 eine Draufsicht auf eine Verzögerungsleitung mit einer Einrichtung zur Unterdrückung von Dreifachdurchlaufsignalen;

F i g. 24 eine Draufsicht auf eine reflektierende Verzögerungsleitung; F i g. 25 eine Draufsicht auf einen verstärkenden Bahnwechsler;

F i g. 26 eine Draufsicht auf eine Richtungsweiche;

F i g. 27 eine Draufsicht auf eine verstellbare Richtungsweiche;

Fig.28 das Schaltbild einer Signalumformeranordnung zur Abgabe von akustischen Oberflächenwellen symmetrischen oder antisymmetrischen Wellentyps;

F i g. 29 einen abgewandelten Signalumformer zur Aussendung von akustischen Oberflächenwellen antisymmetrischen Wellentyps;

F i g. 30 eine schematische Draufsicht auf einen Bündelteiler für den antisymmetrischen Wellentyp, der mit einem Signal des antisymmetrischen Wellentyps beaufschlagt ist;

F i g. 31 eine schematische Draufsicht auf den Bündelteiler von F i g. 30 bei dessen Speisung mit einem Signal des symmetrischen Wellentyps;

F i g. 32 und 33 Draufsichten auf Koppleranpassungsteiler, zur Verminderung der Streureflexion;

F i g. 34 eine Draufsicht auf einen lichtgesteuerten Koppler;

F i g. 35 eine Draufsicht auf einen elektrisch gesteuerten Koppler;

F i g. 36 ein Schaltbild für einen Teil des Kopplers von F i g. 35; F i g. 37 eine perspektivische Ansicht des elektronischen Bauelements von F i g. 36;

F i g. 38 eine Draufsicht und F i g. 39 ein Schaltbild für einen abgewandelten elektrisch gesteuerten Koppler.

F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Oberflächenwellenelement, das zur Übertragung von akustischen Oberflächenwellen von einem Ausbreitungspfad A zu einem benachbarten und parallelen Ausbreitungspfad B auf ein und demselben Substrat 1 vorgesehen ist. Das Substrat i kann ein piezoelektrisches Material sein, z. B. Quarz, Lithiumniobat oder Lithiumgermanat; ein Dünnfilm aus Aluminiumnitrid, der auf einem nichtpiezoelektrischen Einkristall aufgebracht ist; oder ein Dünnfilm aus piezoelektrischem Material, z. B. Zinkoxid, das auf ein nichtpiezoelektrisches amorphes Trägermaterial, z. B. Glas, aufgebracht ist

Ein ais Doppeikamm ausgebildeter Sendewandier 3 ist auf dem Substrat i in einer Lage angeordnet, die geeignet ist für eine Aussendung von akustischen Oberflächenwellen entlang des Ausbreitungspfades A. Ein Wellenkoppler 5 ist auf dem Substrat 1 aufgetragen oder niedergeschlagen. Der Wellenkoppler 5 besteht aus mehreren aufgedampften Leiterbahnen, die jeweils eine Länge 2b haben sowie parallel zueinander angeordnet sind und rechtwinklig zu den Ausbreitungspfaden A und B verlaufen. Eine gestrichelte Linie bezeichnet eine Symmetrielinie 5, die den Wellenkoppler 5 halbiert und parallel zu den Ausbreitungspfaden A und B verläuft. Die Leiterbahnen des Wellenkopplers 5 sind durch sich gleichsinnig oder auch unregelmäßig ändernde Abstände voneinander getrennt Ein ebenfalls als Doppelkamm ausgebildeter Empfangswandler 7 ist auf dem Substrat 1 an dem des Ausbreitungspfades B angeordnet, das weiter vom Sendewandler 3 entfernt ist als der Wellenkoppler 5. Die Wandler 3 und 7 haben übliche elektrische Anschlüsse (nicht gezeigt) an äußere Schaltungen; die Leiterbahnen des Wellenkopplers 5 jedoch brauchen keinen äußeren Anschluß aufzuweisen, sie sind elektrisch voneinander isoliert. Es sei darauf hingewiesen, daß F i g. 1 und die anderen Draufsichten insoweit schematisch sind, als sie nicht die Breite jeder Leiterbahn oder die genaue Anzahl der Leiterbahnen zeigen.

Es hat sich gezeigt daß akustische Oberflächenwellen, die in eine Anordnung von Leiterbahnen eingekoppelt werden, die quer zur Bahn der Oberflächenwellen verlaufen, elektrische Wechselfelder zwischen benachbarten Leiterbahnen entstehen lassen, die Oberflächenwellen in einem anderen Ausbreitungspfad induzieren können, der die Anordnung der Leiterbahnen kreuzt Im einfachsten Fall einer solchen Anordnung wie der des Wellenkopplers 5 wirken die beiden Hälften der Anordnung auf entgegengesetzten Seiten der Symmetrielinie 5 als gekoppelte Strukturen und neigen dazu, Energie auszutauschen von Wellen, die sich unter der einen Hälfte ausbreiten, zu Wellen, die sich unter der anderen Hälfte ausbreiten, und umgekehrt

Dieser Effekt kann durch eine Theorie erklärt werden, nach der akustische Oberflächenwellen sich in piezoelektrischem Material unter einer Anordnung von Leiterbahnen orthogonal zur Ausbreitungsrichtung in zwei Wellentypen ausbreiten können, nämlich in einem symmetrischen und in einem antisymmetrischen Wellentyp. Beim symmetrischen Wellentyp sind die Wellen unter beiden Hälften der Anordnung gleichphasig, und ihre Amplitude ist konstant über die Gesamtbreite der Anordnung. Beim antisymmetrischen Wellentyp haben die

Signale unter den beiden Hälften der Anordnung gleiche Amplituden, jedoch sind sie gegenphasig zueinander. Wenn eine Welle im antisymmetrischen Wellentyp mit einer Welle im symmetrischen Wellentyp derselben Amplitude kombiniert wird, ähnelt das Ergebnis einer Oberflächenwelle nur unter einer Hälfte der Anordnung, da unter der anderen Hälfte die beiden Wellentypen einander auslöschen. Eine Anregung durch eine akustische Oberflächenwelle, die unter nur einer Hälfte der Anordnung ankommt, wird also wirksam gleichmäßig dem symmetrischen und dem antisymmetrischen Wellentyp aufgeteilt. Die Wellen des antisymmetrischen Wellentyps verursachen jedoch Ströme entlang den Leiterbahnen, so daß sie sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Wellen des symmetrischen Wellentyps ausbreiten. Die Phasenbeziehung zwischen dem symmetrischen und dem antisymmetrischen Wellentyp ändert sich daher mit der Signalausbreitung; dies zeigt eine Wirkung, die einem Energietransport von der akustischen Oberflächenwelle, die auf dem Ausbreitungspfad A unter einer Hälfte des Wellenkopplers 5 eintrifft, zu einer neuen akustische Oberflächenwelle auf dem Ausbreitungspfad B unter der anderen Hälfte des Wellenkopplers 5 entspricht. Wenn beide Wellen eine Strecke, im folgenden L genannt, durchlaufen haben, die ausreicht, um die Phasenbeziehung zwischen dem Signal im symmetrischen Wellentyp und dem Signal im antisymmetrischen Wellentyp um π rad zu ändern, ist im wesentlichen die gesamte ursprünglich auf dem Ausbreitungspfad A vorhandene Energie auf den Ausbreitungspfad B übertragen. Wenn die Anordnung weiter ausgedehnt ist und wenn die Wellen sich weiter unter ihr ausbreiten können ohne Interferenz auf einer weiteren Strecke L, dann wird (unter Vernachlässigung der Ausbreitungsverluste) im wesentlichen die gesamte Energie auf den Ausbreitungspfad A zurückübertragen. Daraus folgt, daß zum Zwecke einer Energieübertragung von dem Ausbreitungspfad A zum Ausbreitungspfad B der Wellenkoppler 5 sich über eine Länge L (oder ein ungeradzahliges Vielfaches von L) in Ausbreitungsrichtung der Wellen erstrecken sollte. Die Länge L kann mindestens näherungsweise wie folgt berechnet werden, und zwar für den Fall eines Wellenkopplers 5 mit äquidistanten Leiterbahnen, die auf piezoelektrischem Material ausgebildet sind:

L = N-rd

π Θ

^τ~~ΨΚ^Γ !-cos©

Θ = aaad/s.

Nt = Anzahl der für eine maximale Energieübertragung erforderlichen Leiterbahnen,
ω = Kreisfrequenz,

d = Abstand zwischen den Mitten von benachbarten Leiterbahnen,
s = Geschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen,

K = elektromechanische Kopplungskonstante, und

Fund λ= Faktoren, die vom Material und vom Verhältnis der Breite der Leiterbahnen zur Breite der Abstände zwischen ihnen abhängen.

Für einen V-Schnitt von Lithiumniobat mit Leiterbahnen, die so breit wie die Abstände zwischen ihnen und so angeordnet sind, daß die akustischen Oberflächenwellen sich parallel zur Kristall-Z-Achse ausbreiten, gilt a = 0,75 und F =0,85.

Unter denselben Bedingungen wird das Gesamtverhalten eines Wellen-Kopplers mit N Leiterbahnen durch eine Streumatrix Mangegeben:

M =

O a O b^x a O b O ObOa b O a O

a - (1 b = ik_N k_N - sin

NFK⁷ (1 -cos &)/&

Diese Kopplungswirkung tritt in einem großen Frequenzbereich auf, der durch ein Sperrband begrenzt ist, das erscheint, wenn der Abstand der Leiter ungefähr gleich der halben Wellenlänge der akustischen Oberflächenwellen im Material wird (die obige Formel gilt nicht für das Sperrband). Die Bandbreite kann erhöht werden durch ungleichmäßige Abstände zwischen den Leiterbahnen. In diesen Fällen ändert sich die Formel für Nr etwas, sie bleibt jedoch im wesentlichen gültig; L wird gleich dem Produkt von Nt und dem mittleren Abstand

der Leiterbahnen voneinander.

Wenn eine elektrostriktive Kopplung oder eine elektromagnetische Kopplung angewandt wird, sind andere Konstanten angemessen. Im Fall der elektrostriktiven Kopplung werden die Konstanten Funktionen des angelegten Vorspannungsfeldes.

Die Kopplungswirkung der Anordnung wird nur leicht abgeändert, wenn die Anordnung gekrümmt ist oder die wirksamen Teile der Anordnung voneinander getrennt sind, d. h. wenn die Leiterbahnen Zwischenabschnitte aufweisen, mit der ein Zwischenraum zwischen benachbarten Ausbreitungspfaden für die akustischen Oberflächenwellen zu überbrücken ist.

Eine vollständige Energieübertragung ist jedoch nur möglich, wenn die wirksame Breite des Ausbreitungspfades A gleich der wirksamen Breite des Ausbreitungspfades B ist (unter der Annahme, daß die Ausbreitungspfade im selben Material vorgesehen sind). Wenn die beiden Ausbreitungspfade eine ungleiche Breite aufweisen, gilt eine modifizierte Theorie, und ähnliche, jedoch etwas weniger gute Ergebnisse werden erhalten.

Für manche der im folgenden beschriebenen Anordnungen ist es zweckmäßig, für die Zwischenabschnitte der Leiterbahnen geringe oder gar keine Kopplung mit dem Substrat zu haben, auf dem sie aufgetragen sind. Derartige Abschnitte werden im folgenden Verbindungsabschnitte oder C-Abschnitte genannt. !5

Es gibt verschiedene Methoden, dies vorzusehen. Eine Methode, die auf einem anisotropen Substrat anwendbar ist, besteht darin, die elektromechanische Kopplungskonstante K in Richtungen groß zu machen, in denen akustische Oberflächenwellen sich ausbreiten sollen, und zwar im Verhältnis zu ihrem Wert in Richtungen senkrecht zu den C-Abschnitten.

Alternativ hierzu kann man dafür sorgen, daß die Konstante K unter den C-Abschnitten Null wird. Zum Beispiel ist es möglich, bestimmte piezoelektrische Keramiksubstrate zu fertigen, die ausgewählte Bereiche haben, in denen keine piezoelektrische Kopplung vorhanden ist

Eine weitere abgewandelte Methode besteht in einer Geschwindigkeitsanpassung zwischen akustischen Oberflächenwellen, die unter den C-Abschnitten erzeugt werden. Eine derartige Fehlanpassung kann von einer Anisotropie im Kristall herrühren oder vorgesehen werden durch Einstellung des Abstands zwischen den Leiterbahnen in den C-Abschnitten.

Wahlweise können die C-Abschnitte auf Klötzchen aus Siliziumoxid oder anderem nicht-piezoelektrischen Material aufgebracht werden, das eine niedrige Dielektrizitätskonstante hat, wobei diese Klötzchen ihrerseits auf dem Substrat angeordnet sind.

Für eine zusätzliche Isolierung können die Klötzchen niedriger Dielektrizitätskonstante auf einem Metallfilm auf dem Substrat aufgetragen werden. Dies schirmt das Substrat gegen die elektrischen Felder zwischen den Leiterbahnen ab.

Diejenigen Abschnitte der Welienkoppler, deren Funktion es ist, allein als elektrische Verbindung zu wirken, verursachen eine kapazitive Belastung des Wellenkopplers. Diese zusätzliche Belastung kann kompensiert werden durch Erhöhung der Anzahl Leiterbahnen, und eine volle Kompensation ist möglich durch Anwendung dieser Technik. Außerdem kann die Belastung jedoch auch verringert werden durch die Anordnung von Siliziumoxidklötzchen unter den entsprechenden Abschnitten der Leiterbahnen, was den weiteren Vorteil einer Verringerung der Kopplung zwischen Leiterbahnen und Substrat mit sich bringt, wie dies oben erwähnt ist.

Unabhängig von der tatsächlichen Länge eines Wellenkopplers wird das Symbol L hier benutzt, um diejenige Länge zu bezeichnen, bei der die maximale Energiemenge von einem Ausbreitungspfad auf einen anderen übertragen wird. Anders ausgedrückt, die im folgenden L genannte Länge sollte dahin verstanden werden, daß sie auch eine zusätzliche Länge einschließt, die in einem gegebenen Fall wegen einer kapazitiven Belastung der oben beschriebenen Art notwendig ist Der Ausdruck »Vollängen-Mehrstreifenkoppler« wird im folgenden benutzt, um einen Koppler der Länge L zu bezeichnen.

Es ist auch eine Bauweise möglich, bei der die Eingangsenergie von einem Ausbreitungspfad gleichmäßig auf

zwei ausgangsseitige Ausbreitungspfade aufgeteilt wird; dies erfordert eine Länge von -y L für die Welienkoppler. So aufgebaute Welienkoppler werden im folgenden 3-dB-Koppler genannt

Es ist weiter auch möglich, einem Welienkoppler eine Länge zu geben, bei der irgendein gewünschter Anteil der Eingangsenergie an einen anderen Ausbreitungspfad abgegeben wird, Welienkoppler, die so aufgebaut sind, daß sie einen Bruchteil von weniger als der Hälfte der Eingangsenergie übertragen, werden im folgenden Teilkoppler genannt

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf ein Oberflächenwellenelement mit einem Welienkoppler 6, der akustische Oberflächenwellen von einem parallelen Ausbreitungspfad A auf einen benachbarten konvergenten Ausbreitungspfad B auf ein und demselben Substrat 1 übertragen soll. Dieser Welienkoppler 6 ist ähnlich dem Wellenkoppler 5 von F i g. 1 mit der Ausnahme, daß die Teile seiner Leiterbahnen, die den Ausbreitungspfad B kreuzen, gekrümmt sind und eine Folge von Kreisbögen mit einem gemeinsamen Mittelpunkt O bilden. Auf einem anisotropen Substrat kann es besser sein, statt Kreisbögen Kurven anderen Typs vorzusehen; akustische Oberflächenw<illen werden jeweils in zu den Leiterbahnen senkrechter Richtung erzeugt

Der Betrieb des Oberflächenwellenelements von F i g. 2 geht wie folgt vor sich: Akustische Oberflächenwellen. die durch den Sendewandler 3 auf den Ausbreitungspfad A gebracht werden, verursachen elektrische Felder zwischen benachbarten Leiterbahnen im Welienkoppler 6, und diese Felder erzeugen akustische Oberflächenwellen, die sich auf dem Ausbreitungspfad B senkrecht zu den Kreisbögen der Leiterbahnen fortpflanzen. Es bilden sich so akustische Oberflächenwellen, die in einem Brennpunkt im Punkt O konvergieren. Eine Fokussierung auf einen kleinen Punkt kann am Punkt O erhalten werden durch geeigneten Auswahl der Kurvenform für die Leiterbahnen im Bereich des Ausbreitungspfades B. Eine Anwendung für einen Welienkoppler dieser Art ist die Einspeisung von akustischen Oberflächenwellen in eine Wellenleitung (nicht gezeigt) am Punkt O.

Die beiden Arbeitsbereiche, die durch einen Mehrstreifenkoppler der hier beschriebenen Art gekoppelt sind,

brauchen sich nicht auf demselben Substrat zu befinden, solange die Leiterbahnen über einem Substratbereich geeignet mit entsprechenden Leiterbahnen über dem anderen Substratbereich verbunden sind. F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Oberflächenwellenelement mit einem Mehrstreifenkoppler, der akustische Energie von einem Substrat zu einem anderen überträgt Dieses Oberflächenwellenelement hat einen ersten Doppelkamm als Sendewandler 9, der auf einem ersten Substrat 11 angeordnet ist und einen zweiten Doppelkamm als Empfangswandler 13, der auf einem zweiten Substrat 15 angeordnet ist Die Substrate 11 und 15 sind zueinander benachbart angeordnet (z. B. durch Verkleben auf einer gemeinsamen Unterlage), und ein VoUängen^:Mehrstreifenkoppler 17 ist quer zu den Substraten 11 und 15 zwischen den Wandlern 9 und 13 angeordnet Wenn das Substrat 15 mit dem Substrat 11 in jeder Hinsicht identisch ist kann der Abstand zwischen den Leiterbahnen auf

ίο beiden Substraten identisch sein, ansonsten kann es notwendig sein, verschiedene Abstände und Längen vorzusehen.

F i g. 4 ist eine Draufsicht auf ein Oberflächenwellenelement mit einem Wellenkoppler 19, der Oberflächenwellenleistung mit 90" Phasenverschiebung auf zwei Ausbreitungspfade aufteilt Es handelt sich um einen Halblängen- oder 3-dB-Koppler. Ein dritter Doppelkamm als Empfangswandler 21 ist auf dem Substrat 1 an dem Ende des Ausbreitungspfades A angeordnet das nicht den Sendewandler 3 trägt

Dieses Oberflächenwellenelement arbeitet wie folgt: Akustische Oberflächenwellen werden durch den Sendewiindler 3 auf den Ausbreitungspfad A gebracht Mit a₃ sei die Amplitude dieser Wellen bezeichnet Wenn sie den Wellenkoppler 19 erreichen, ist ihre Energie gleichmäßig zwischen dem symmetrischen und dem antisymmetrischen Wellentyp aufgeteilt Sie breiten sich daher aus als ein Signal symmetrischen Wellentyps der Amplitude f\

■y S3 plus ein Signal symmetrischen Wellentyps der Amplitude -y «3, wobei sie auf dem Ausbreitungspfad A y;

gleichphasig von der Vorderkante des Wellenkopplers 19 ausgehen. Auf dem Ausbreitungspfad B ist das Signal j

des antisymmetrischen Wellentyps anfangs gleich und entgegengesetzt zu dem Signal des symmetrischen | Wellentyps. Die Länge des 3-dB-Kopplers 19 ist gerade groß genug, damit das Signal des antisymmetrischen

Wellentyps zum Signal des symmetrischen Wellentyps um πΙ2 rad verzögert ist, wenn es die Hinterkante des ^; _; Wellenkopplers 19 erreicht Damit haben die resultierenden Schallwellensigiiale, die den Wellenkoppler 19 auf ;'. den Ausbreitungspfaden A und B verlassen, jeweils die Amplitude a^l-fl, und die Welle auf dem Ausbreitungspfad B eilt der Welle auf dem Ausbreitungspfad A um πΙ2 rad voraus. Die Wellen auf dem Ausbreitungspfad A _; t werden durch den Empfangswandler 21 erfaßt und in elektrische Signale umgesetzt, und die Wellen auf dem ψ,

Ausbreitungspfad B werden durch den Empfangswandler 7 erfaßt und in elektrische Signale umgesetzt. &

F i g. 5 ist eine Draufsicht auf ein Oberflächenwellenelement in Form eines Bündelschalters, der ein abhängig £

von der Richtung der 90° Phasendifferenz zwischen zwei Eingangssignalen, Ausgangssignal auf dem einen oder %

anderen von zwei Ausgangspfaden erzeugt Dieser Bündelschalter ähnelt dem Aufbau von F i g. 4, hat jedoch f?-

einen vierten Doppelkamm als Sendewandler 23, der auf dem Substrat 1 an dem Ende des Ausbreitungspfades B fi

angeordnet ist, das dem Empfangswandler 7 entgegengesetzt ist Der Bündelschalter arbeitet wie folgt: Es sei :⁵

angenommen, daß die Sendewandler 3 und 23 Signale der Amplitude a₃ und a23 erzeugen. Der Wellenkoppler 19 ,< erzeugt dann auf das Signal a₃ hin Signale der Amplitude a^l-fl auf den Ausbreitungspfaden A und B, wobei das

Signal auf dem Ausbreitungspfad B dem Signal auf dem Ausbreitungspfad A um π/2 rad voreilt Ähnlich , veranlaßt das Signal a23, daß der Wellenkoppler 19 Signale auf den Ausbreitungspfaden A und B mit der

Amplitude ai%l][2 erzeugt wobei jedoch das Signal auf dem Ausbreitungspfad A um πΙ2 rad voreilt Wenn jetzt §\

die Ausgangssignale 33 und a23 gleiche Amplitude haben und um 90° phasenverschoben sind, löschen sich die ^: ϊ

resultierenden Ausgangssignale vom Wellenkoppler 19 auf dem einen oder dem anderen Ausbreitungspfad aus, %' je nachdem, ob das Signal vom Sendewandler 3 dem Signal vom Sendewandler 23 voreilt oder dagegen

verzögert ist Das Ausgangssignal des Bündelschalters kann also vom Empfangswandler 21 zum Empfangswand- ft

ler 7 geschaltet werden und umgekehrt indem die 90° Phasendifferenz zwischen den Signalen, die dem Sende- ||

wandler 3 und dem Sendewandler 23 zugeführt werden, umgekehrt wird. m

F i g. 6 ist eine schematische Draufsicht auf ein Oberflächenwellenelement in Form eines Bündelbreitenkom- ψ

pressors, der ein Schmalbündel-Ausgangssignal erzeugt. Ein Substrat 33 enthält zwei Ausbreitungspfade A und %

B gleicher Breite b auf gegenüberliegenden Seiten einer Symmetrielinie S. Ein Sendewandler 25 der Breite 2b ist ί j

auf dem Substrat 33 vorgesehen, um akustische Oberiiächenwellen auf zwei Ausbreitungspfade A und B zu %i

bringen. Ein Halblängen-Mehrstreifenkoppler 35 is^f auf dem Substrat 33 so aufgetragen, daß er die Ausbrei- p>j

tungspfade A und D überdeckt Weiter ist auf dem Substrat 33 auf dem Ausbreitungspfad B auf der dem ;|.^;

Sendewandler 25 entgegengesetzten Seite des Kopplers 35 ein Empfangswandler 37 angeordnet. Der Gesamt- %

aufbau ist derart daß die Koppler 35 auf den entsprechenden A und B ankommenden Signale gleiche Amplitude ψ

haben und um 90° gegeneinander phasenverschoben sind; dies kann in einer von vier alternativen Weisen ';:

vorgenommen sein, die jetzt beschrieben werden sollen. \

Die erste Methode zur Gewährleistung der 90° Phasendifferenz zwischen den Signalen besteht darin, die fö

akustischen Oberf.ächenwellen auf einen der Ausbreitungspfade zu verlangsamen oder zu beschleunigen durch |ji

Aufbringen eines Klötzchens aus geeignetem Material, z. B. aus Metall oder irgendeinem Material mit elasti- ä?

sehen Eigenschaften, die von denen des Substratmaterials verschieden sind, auf einen der Ausbreitungspfade. ij

Die zweite Methode besteht darin, den Sendewandler 25 aus zwei Signalumformern aufzubauen, die gegen- ti

einander um ein Viertel der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwellen verkürzt sind. ?^;

Bei der dritten Methode wird der Sendewandler 25 aus zwei Signalumformern mit gleichem Abstand vom Koppler 35 aufgebaut, die jedoch elektrisch um 90° phasenverschoben angesteuert werden.

Die vierte Methode ist schließlich die, den Koppler 35 mit einer Stufe in jeder seiner Leiterbahnen auszubilden, so daß eine Hälfte des Kopplers effektiv um eine Viertelwellenlänge in Ausbreitungsrichtung versetzt ist, wie dies im Fall der Koppler von F i g. 7 im folgenden beschrieben wird.

Durch jede dieser Anordnungen ist gewährleistet, daß die Signale, die den Koppler 35 auf dem Ausbreitungs-

pfad B erreichen, um λγ/2 rad den Signalen voreilen, die den Koppler 35 auf dem Ausbreitungspfad A erreichen. Durch eine Wechselwirkung der unter Bezugnahme auf Fig.4 beschriebenen Art kombiniert der Koppler 35 wirksam die Wellenenergie auf den Ausbreitungspfaden A und B, und erzeugt eine einzige Welle auf dem Ausbreitungspfad B auf der Ausgangsseite des Kopplers 35.

Es versteht sich, daß verschiedene Breitenkompressoren kaskadenartig in Reihe geschaltet werden können, um die Breite der Oberfläch;-awelle um einen Faktor 2 in jeder Stufe zu ändern. F i g. 7 zeigt einen dreistufigen Breitenkompressor, der drei Koppler 43,45 und 47 (zwischen Ausbreitungspfaden B, C und D) besitzt Jeder dieser Koppler enthält in der Mitte jeder seiner Leiterbahnen eine Viertelwellenlängenstufe.

Die Energieeinkopplung erfolgt über einen Sendewandler 41, während ein Empfangswandler 49 zur Auskopplung der breitenkomprimierten akustischen Oberflächenwellen dient.

Der Empfangswandler 49 kann ein Koppler oder ein Signalumformer oder ein Wellenleiter für akustische Oberflächenwellen sein. Durch aufeinanderfolgende Breitenkompressionen, wie vorhergehend beschrieben, wird im wesentlichen die gesamte Energie von dem breiten Sendewandler 41 auf einen Ausbreitungspfad komprimiert, der nur ein Achtel der Breite des Sendewandlers 41 aufweist Die Anordnung arbeitet ebensogut umgekehrt d.h. als Breitenexpander oder -dehner, wenn anstelle des Empfangswandlers 49 ein schmaler Sendewandler und anstelle des Sendewandlers 41 ein breiter Empfangswandler vorgesehen wird. Die Hauptanwendung einer derartigen Anordnung besteht in der Schallimpedanzanpassung.

F i g. 8 zeigt eine Draulfsicht auf ein Oberflächenwellenelement, das als Hybridverknüpfungsschaltung oder -verzweiger arbeitet Hybridverknüpfungsschaltungen sind bekannt sowohl für Niederfrequenz (in der Form von induktiven Schaltungen) als auch für Mikrowellenfrequenzen (in der Form von magischen T-Stück- oder Wellenleiterverzweigern), es ist jedoch schwierig, irgendeine zweckmäßige oder praktische Form für eine elektrische Hybridverknüpfungsschaltung zu entwerfen, um in einem Bereich von allgemein verwendeten Zwischenfrequenzen zu arbeiten. Ein Oberflächenwellenelement in Form einer Hybridverknüpfungsschaltung ist daher sehr vorteilhaft und zweckmäßig in diesem Frequenzbereich, wo die rein elektrische oder elektromagnetische Form der Hybridverknüpfungsschaltung unzweckmäßig oder unpraktisch ist

F i g. 8 zeigt Bauteile wie in F i g. 5 mit der Ausnahme, daß der Halblängenkoppler 19 mit einer Viertelwellenlängenstufe in der Mitte jeder seiner Leiterbahnen ausgebildet ist, wodurch im Ergebnis die eine Hälfte des Kopplers 19 gegen die andere Hälfte um eine Viertelwellenlänge der Oberflächenwellen verschoben ist, so daß, wenn die Wellen gleichphasig auf die beiden Ausbreitungspfade A und B geschickt werden, die Wellen auf dem Ausbreitungspfad die erste Leiterbahn des Kopplers 19 um πΙΪ rad vor den Wellen auf dem Ausbreitungspfad B erreichen.

Wenn gleichphasige Signale der Amplitude a₃ und aa von den Sendewandlern 3 bzw. 23 ausgehen, wird jedes der Signale 93 und 323 aufgeteilt, und es entstehen Signale gleicher Amplitude auf den Ausbreitungspfaden A und B auf der entfernten Seite des Kopplers 19. Es sei die Phase des Beitrags des Signals 33 zum Ausgangssignal auf dem Ausbreitungspfad A in einer Ebene P auf der Ausgangsseite des Kopplers 19 als Bezugsgröße genommen. Relativ zu diesem Signal wird die Phase des Beitrags des Signals a$ zum Ausgangssignal auf dem Ausbreitungspfad B um itl2 rad durch die Stufen in den Leiterbahnen des Kopplers 19 vorgerückt, und um weitere πΙ2 rad vorgerückt durch die Kopplerwirkung. Der Beitrag des Signals 223 auf dem Ausbreitungspfad B ist phasengleicb mit dem Bezugssignal. Der Beitrag des Signals 223 zum Ausgangssignal auf dem Ausbreitungspfad A wird um •τ/2 rad verzögert durch die Stufen in den Leiterbahnen des Kopplers 19, aber die Voreilung um λτ/2 rad, die durch die Kopplerwirkung verursacht wird, wird dies genau kompensieren. Das Ausgangssignal auf dem Ausbreitungspfad A ist also die Summe der Signale 23 und &&, dagegen ist auf dem Ausbreitungspfad B der Signalbeitrag, der vom Signal az gewonnen wurde, invertiert, und das resultierende Ausgangssignal ist die Differenz der Signale a$ und atz. Die Anordnung ergibt also eine Hybridverknüpfungsschaltung, in der die Sendewandler 3 und 23 die Eingangstore sind, während die Empfangswandler 21 und 7 den Summen- bzw. den Differenzausgang bilden.

F i g. 9 ist eine Draufsicht auf ein Gberflächenwellenelement in Form einer angezapften Verzögerungsleitung. Ein Substrat 63 besitzt eine Symmetrielinie Szwischen zwei Ausbreitungspfaden A und B, die beide die Breite B haben, wobei der eine auf der einen und der andere auf der anderen Seite der Symmetrielinie S liegt Ein Doppe'ikamm der Breite B ist auf dem Substrat 63 als Sendewandler 65 in einer Lage aufgebracht, die akustische so Oberflächenwellen entlang des Ausbreitungspfades A laufen läßt. Eine Reihe von Teilkopplern 67a, 676,67c, die dem Koppler 5 in F i g. 1 ähnlich sind, jedoch eine kleinere Anzahl von Leiterbahnen aufweisen, ist auf dem Substrat 63 hintereinander aufgebracht Ein weiterer Doppelkamm ist als Empfangswandler 69 auf dem Substrat 63 auf dem Ausbreitungspfad A auf der entgegengesetzten Seite der Koppler 67a, 676 und 67c relativ zum Sendewandler 65 angeordnet, und noch andere Doppelkämme sind als Empfangswandler 71a, 716, 71c... auf dem Substrat 63 auf dem Ausbreitungsweg B auf der dem Sendewandler 65 abgewandten Seite der Koppler 67a, 676, 67c usw, angeordnet. Ein Satz von Klötzchen 72a, 726, 72c aus einem geeigneten schallabsorbierenden Material ist auf dem Ausbreitungspfad £ zwischen den Empfangswandlern 71a, 716,71cangeordnet.

Die Anordnung von F i g. 9 arbeitet wie folgt: Akustische Oberflächenwellen, die durch den Sendewandler 65 auf den Ausbreitungspfad A gebracht werden, treffen am Empfangswandler 69 mit einer Verzögerung ein, die dpr 7.p|t pintsⁿricht, w?!ch? di? ekustischiü Oberf!ach?nw?!!?n b^nöti"?*!, um sich entlan·¹ des Ausbreitun"s^rif2-des A zwischen dem Sendewandler i55 und dem Empfangswandler 69 auszubreiten. Wenn jedoch die Oberflächenwellen die Koppler 67a, 676,67c; durchlaufen, überträgt jeder davon einen Teil der Wellenenergie auf den Ausbreitungspfad B, wo er von dem jeweiligen Empfangswandler 71a, 716 bzw. 71c in ein elektrisches Ausgangssignal umgesetzt wird. Die übrige Energie auf dem Ausbreitungspfad A erzeugt ein Signal am Empfangswandler 69. Die Länge der Abstände zwischen dem Sendewandler 65 und den verschiedenen Empfangswandlern 71a, 716 bzw. 71c bestimmt die jeweilige Verzögerungszeit.

Fig. 10 ist eine Draufsicht auf eine Alternativausführung für eine angezapfte Verzögerungsleitung. Diese

angezapfte Verzögerungsleitung ähnelt der Verzögerungsleitung von Fig.9 bis auf die Ausnahme, daß die Teillängenkoppler 67a, Gib, 67c.., die gerade Leiterbahnen haben, ersetzt sind durch Teillängenkoppler 73a, 736, 73c.., die schiefliegende Leiterbahnen aufweisen, um ihre Ausgangswellen unter einen Winkel zum Ausbreitungspfad A zu richten. Empfangswandler 75a, 75b, 75c.. sind vorgesehen, um die Aasgangsweilen von

s den Kopplern 73a, 736 bzw. 73c zu empfangen. Diese Anordnung zeigt eine Möglichkeit zur Verringerung der Oberfläcnenwellenenergie, die an einen Empfangswandler reflektiert werden und Störsignale an vorangehenden Empfangswandlern auslösen kann.

Koppler der oben beschriebenen Art können auch verwendet werden als Wellentypdiskriminatoren, da sie sehr gut ansprechen auf akustische Oberflächenwellen, jedoch verhältnismäßig unempfindlich sind gegenüber

ίο akustischen Wellen im Substratinneren. Wenn also beispielsweise der Sendewandler 3 in F ■ g. 1 im Substratinneren unerwünschte Schallwellen erzeugen würde, könnte einfach der Vollängenkoppler 5 benutzt werden, um die Oberflächenwellen abzutrennen, die auf den Ausbreitungspfad B übertragen werden, während die Schallwellen im Vollmaterial, die auf den Koppler 5 verhälnismäßig einflußlos sind, auf dem Ausbreitungspfad A weiterlaufen. Derartige Koppler können auf ähnliche Weise auch dazu benutzt werden, um zwischen verschiedenen Typen von Oberfiächenwellen zu unterscheiden, die auftreten können, wenn akustische Oberflächenwellen sich in einem Dünnfilm aus einem ersten Material auf einem Substrat aus einem zweiten unterschiedlichem Material ausbreiten.

F i g. 11 zeigt eine Draufsicht auf ein Oberflächenwellenelement in Form eines Breitband-Bahnwechslers mit einem Wellenkoppler 79 der auf einem Substrat 77 aufgetragen ist Der Wellenkoppler 79 besteht aus mehreren etwa J-förmigen Leiterbahnen, die so ineinander geschachtelt sind, daß alle Leiterbahnen an einem Ende gerade und parallel zueinander sind, so daß ein erster Ausbreitungspfad A entsteht, während am anderen Ende alle Leiterbahnen gerade und parallel zueinander verlaufen, so daß ein zweiter Ausbreitungspfad B für akustische Oberflächenwellen gebildet wird. Die Länge des Wellenkopplers 79 in der Richtung der beiden Ausbreitungspfade A und B beträgt L· Die beiden Ausbreitungspfade A und B sind zueinander parallel, jedoch ist wegen der Ineinanderschachtelung die Reihenfolge der Leiterbahnen in bezug auf die anfängliche Ausbreitungsrichtung der Wellen umgekehrt Wenn das Substrat 77 aus anisotropen piezoelektrischem Material besteht, ist es möglich, die Richtung der Leiterbahnen in anderen Teilen des Wellenkopplers 79, wo die Leiterbahnen parallei zueinander sind, so vorzusehen, daß die Richtung senkrecht zu diesen Teilen eine piezoelektrisch unwirksame Richtung ist, so daß sich in dieser Richtung keine Oberflächenwellen ausbreiten.

Der Bahnwechsler von F i g. 11 arbeitet wie folgt: Akustische Oberflächenwellen, die auf den Wellenkoppler 79 auf dem ersten Ausbreitungspfad A auftreffen, bewirken die Erzeugung elektrischer Felder zwischen benachbarten Leiterbahnen. Diese Felder werden von dem ersten Ausbreitungspfad A zum zweiten Ausbreitungspfad B übertragen. Da die Reihenfolge der Leiterbahnen für beide Ausbreitungspfade A und B umgekehrt ist, läuft eine Oberflächenwelle, die in den zweiten Ausbreitungspfad B eingespeist wird, in entgegengesetzer Richtung zur ursprünglichen Richtung der Oberflächenwellen auf dem ersten Ausbreitungspfad A; der Wellenkoppler 79 kann also zur Energieübertragung vom Pfad A zum Pfad B benutzt werden, wie dies in F i g. 11 durch gestrichelte Pfeile oder umgekehrt durch Vollpfeile angedeutet ist

F i g. 12 ist eine Draufsicht auf einen breitbandigen Bahnwechsler für akustische Oberflächenwellen, der eine abgewandelte Anordnung hat, die eine Auslösung von akustischen Oberfiächenwellen durch Teile zwischen seinen Enden verhindert Das Substrat 77 besteht aus Glas oder irgendeinem anderen elastischen, nichtpiezoelektrischen Material, auf dem J-förmige Leiterbahnen aufgebracht sind, die den Wellenkoppler 79 bilden. Ein Dünnfilm 81 aus piezoelektrischem Material wie Zinkoxid ist zerstäubt oder anderweitig auf die Leiterbahnen an einem Ende des Wellenkopplers 79 aufgetragen, wo dieser den Ausbreitungspfad A kreuzt, und ein Dünnfilm 83 aus Zinkoxid ist zerstäubt oder anderweitig auf die Leiterbahnen am anderen Ende des Wellenkopplers 79 aufgetragen, wo dieser den Ausbreitungspfad B kreuzt Nur in den Bereichen, die durch die piezoelektrischen Dünnfilme 81 und 83 bedeckt sind, findet Kopplung zwischen den akustischen Oberfiächenwellen und elektrischen Feldern statt, so daß nur in diesen Bereichen Oberfiächenwellen ausgelöst und erfaßt werden, während die anderen Teile der Leiterbahnen des Kopplers 79 einfach als elektrische Leiter wirken.
Fig. 13 ist eine Draufsicht auf einen Oberflächenwellenresonator oder eine Umlaufverzögerungsleitung, die zwei Bahnwechselkoppler hat, die im folgenden Bahnwechsler genannt werden. Die beiden Bahnwechsler 85 und 87 von der oben anhand von F i g. 11 oder 12 beschriebenen Form sind auf einem Substrat 89 so aufgetragen, daß die zwei Ausbreitungspfade C und D, die durch den Bahnwechsler 85 gekoppelt sind, gleich den beiden Ausbreitungspfaden sind, die durch den Bahnwechsler 87 gekoppelt sind. Ein Teil-Mehrstreifenkoppler 84 ist so angeordnet, daß er den Ausbreitungspfad C mit einem anderen Ausbreitungspfad E zu koppeln, auf der zwei Signalwandler 86 und 88 vorgesehen sind, die auf entgegengesetzten Seiten des Kopplers 84 angeordnet sind.

Die Anordnung von F i g. 13 arbeitet wie folgt: Die Energie der akustischen Oberfiächenwellen, die durch den Signalumwandler 86 ausgesendet werden, wird durch den Koppler 84 zum Teil auf den Ausbreitungspfad C übertragen. Die Oberfiächenwellen, die sich so auf dem Ausbreitungspfad C ausbreiten, werden durch den Bahnwechsler 87 in den Ausbreitungspfad D und durch den Bahnwechsler 85 zurück auf den Ausbreitungspfad C gekoppelt. Die Anordnung bildet so einen Resonator mit einer Periode, die gleich der kombinierten Verzögerung auf den Ausbreitungspfaden C und D ist: Signale, die in die Schleife mit den Ausbreitungspfaden C und D und den Bahnwechslern 85 und 87 eingespeist werden, können diese Schleife einige oder viele Male durchlaufen. Jedesmal, wenn die Signale den Koppler 84 durchlaufen, wird ein Teil ihrer Energie durch den Koppler 84 zum Signalwandler 88 übertragen. Es sei darauf hingewiesen, daß es die kurze Länge des Kopplers 84 ist, die aus der Anordnung einen Resonator macht. Wenn er durch einen Vollängen-Mehrstreifenkoppler ersetzt würde, würde der Resonator eine Verzögerungsleitung werden, in der die gesamte Energie der durch den Signalwandler 86 angeregten Wellen durch den Koppler 84 eingespeist und nach einem einzigen Durchlauf durch die Schleife wieder vollständig entnommen würde.

Fig. 14 ist eine Draufsicht auf eine Verzögerungsleitung mit Winkelkopplern. Ein Substrat 91 trägt drei Vollängen-Winkelkoppler 93,95 und 97, die an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks und so angeordnet sind, daß jeder Winkelkoppler akustische Oberflächenwellen von einem der anderen Winkelkoppler empfängt und diese in Richtung des dritten Winkelkopplers wieder aussendet Die Verbindungsteile der Winkelkoppler 93,95 und 97 sind auf Siliziumoxidklötzchen 94,96 bzw. 98 aufgebracht, um die Kopplung zwischen dem Substrat 91 und denjenigen Teilen der Koppler 93, 95 und 97 klein zu halten, die nicht erforderlich sind, um akustische Oberflächenwellen zu empfangen oder anzuregen. An sich würde diese Anordnung von Kopplern einen dreiekkigen Wellenresonator bilden, jedoch ist noch ein vierter Winkelkoppler 99 vorgesehen, um akustische Oberflächenwellen in die Verzögerungsleitung einzuspeisen und daraus zu entnehmen. Der Winkelkoppler 99 wird durch einen ersten als Doppelkamm ausgebildeten Signalwandler 101 gespeist und speist seinerseits einen ' zweiten als Doppelkamm ausgebildeten Signalwandler 103.

'': Die Anordnung von Fig. 14 arbeitet wie folgt: Akustische Oberflächenwellen, die durch den Signalwandler

101 angeregt werden, werden von dem Winkelkoppler 99 empfangen und damit in den Dreieckskreis gebracht. Oberflächenwellen, die vom Winkelkoppler 97 ausgehen, werden ihrerseits vom Winkelkoppler 99 empfangen ,;, und in Richtung des Signalwandlers 103 ausgesandt Auf diese Weise wird eine Verzögerungsleitung gebildet,

deren Verzögerung der Gesamtweglänge zwischen den Signalwandler 101 und 103 über die Winkelkoppler 99, ;\ 93,95,97 und wiederum 99 entspricht Es sei darauf hingewiesen, daß der Koppler 99, der eine starke Kopplung

hat da er ein Vollängen-Mehrstreifenkoppler ist, die Anordnung zu einer Verzögerungsleitung macht Wenn er durch einen Teillängen-Mehrstreifenkoppler ersetzt würde, würde die Verzögerungsleitung ein Resonator

; ·., werden, in dem jedes eingespeiste Signal den Kreis mehrere Male durchlaufen könnte.

I!; Durch die Verwendung von derartigen Winkelkopplern können noch längere gefaltete Verzögerungsleitun-

■i gen auf angemessenen kleinen Materialscheiben untergebracht werden. Fig. 15 ist eine Draufsicht auf eine

- solche gefaltete Verzögerungsleitung. In Fig. 15 sind die Winkelkoppler nicht abgebildet, sondern nur der

''.'■ abgeknickte Ausbreitungspfad für die Oberflächenwellen ist gezeigt, und zwar in einem viel kleineren Maßstab

j :■ als in den übrigen Figuren. Der Ausbreitungspfad besteht aus einer Folge von Dreiecken, wobei jeweils einander

benachbarte sich geringfügig überlappen, um eine große Weglänge auf einem verhältnismäßig kleinen Substrat [ zu erzielen.

F i g. 16 ist eine Draufsicht auf einen breitbandigen, in einer Richtung wirkenden Signalübertrager für akustische Oberflächenwellen. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 105 und ein Wellenkoppler 109 sind auf einem piezoelektrischen Substrat 107 aufgebracht Der Koppler 109 besteht aus mehreren U-förmigen .;;:^;. Leiterbahnen, die lange parallele Abschnitte an ihren Enden haben, die alle so angeordnet sind, daß der Koppler

109 selbst U-förmig ist Der Signalwandler 105 ist zwischen den Schenkeln des U-förmigen Kopplers 109 angeordnet, so daß die langen parallelen Abschnitte der Leiterbahnen, die den Koppler 109 bilden, gleich lang und parallel zu den Fingern des Signalwandlers 105 sind. Der Koppler 109 ist so relativ zur Mittellinie des Signalwandlers 105 angeordnet, daß akustische Oberflächenwellen, die sich vom Signalwandler 105 in entgegengesetzter Richtung ausbreiten, die innerste Kante der innersten Leiterbahn des Kopplers 109 um 90° zueinander versetzt erreichen. Dies kann erzielt werden, indem der Signalwandler 105 angeordnet wird, daß einer seiner Finger auf eine ein Achtel einer Wellenlänge der Oberflächenwellen nach einer Seite gegen die Symmetrieachse des Kopplers 139 verschobene Linie zentriert ist Die Breite jeder Seite des Kopplers 109 ist gleich der halben

Übertragungslänge -^L, d. h. der Koppler 109 ist ein gefalteter Halblängen-Mehrstreifenkoppler.

Die Anordnung von F i g. 16 arbeitet wie folgt: Die akustische Oberflächenwellen, die sich vom Signalwandler

105 nach beiden Richtungen ausbreiten, erreichen die innerste Leiterbahn des Kopplers 109 mit einer Phasen- \ \ verschiebung von 90°, so daß der Koppler 109 wie der Koppler 35 von F i g. 6 wirkt Die akustischen Oberflä-

ί i chenwellen breiten sich also nur von einem geraden Abschnitt des Kopplers 109 aus. Der Signalübertrager von

y/i¹ F i g. 16 wirkt daher nur in einer Richtung, d. h. Signale gehen nur von der Seite des U aus, die das voreilende

I; Signal empfängt.

!*,! Fig. 17 ist eine Draufsicht eines abgewandelten breitbandigen, in einer Richtung wirkenden Signalübertra-

?;¥ gers für akustische Oberflächenwellen. Wie im Signalübertrager von F i g. 16 sind ein Signalwandler 105 und ein

^:0, Wellenkoppler 111 auf einem Substrat 107 aufgetragen. Der Koppler 111 besteht aus mehreren gestreckten

% O-förmigen Leiterbahnen mit langen parallelen Abschnitten auf jeder Seite, die alle so ineinandergeschachtelt

Il sind, daß der Koppler 11 selbst O-förmig ist Der als Doppelkamm ausgebildete Signalwandler 105 ist innerhalb

h'i des Kopplers 111 angeordnet wie der Signalwandler 105 in Fig. 16 zwischen den Schenkeln des Kopplers 109

p- Hegt.

;;■■',· Die Anordnung von Fig. 17 arbeitet ähnlich wie die Anordnung von Fig. 16, jedoch ist jeder gerade Ab-

J schnitt einer Leiterbahn des Kopplers 111 mit einem entsprechenden geraden Abschnitt auf der entgegengesetz-

ten Seite des Kopplers 111 an beiden Enden statt nur an einem Ende verbunden. Dies bewirkt Stromwege

^; niedrigen Widerstandswerts und vermindert die nachteilige Wirkung eines einzigen unerwünschten Bruchs in

,-., irgendeiner Leiterbahn. Der Nachteil besteht in einer größeren Länge der erforderlichen Leiterbahnen, was eine

größere kapazitive Belastung des Kopplers 111 zur Folge hat.

S In einer Richtung wirkende Signalübertrager der in Fig. 16 oder 17 gezeigten Art können die einfachen

Doppelkamm-Signalwandler ersetzen, die in vielen hier beschriebenen Anordnungen gezeigt sind, z. B. die Signalwandler 3,23,21 und 7 der Hybridverknüpfungsschaltung von F i g. 8.

Fig. 18 ist eine Draufsicht auf einen Wellenreflektor 113, eier auf einem Substrat 115 aufgetragen ist. Der

Reflektor ist ein gefalteter 3-dB-Koppler, der insgesamt ähnlich dem Koppler 109 von Fi g. 16 ist bis auf die

Ausnahme, daß kein Spalt zwischen den beiden Schenkeln des U vorhanden ist.
Der Reflektor von F i g. 13 arbeitet wie folgt: Er kann als ein Halblängenkoppler (ähnlich dem Koppler 19 von

F i g. 4) angesehen werden, der auf sich selbst zurückgebogen ist. Akustische Oberflächenwellen, die auf den

Halblängenkoppler 19 auf dem Ausbreitungspfad A auffallen, erzeugen zwei Ausgangssignale gleicher Amplitude, die aber um 90° phasenverschoben sind. Im Koppler 113 werden diese beiden Wellen jeweils in den entgegengesetzten Schenkeln des U eingespeist. Der Koppler 113 ist daher ähnlich wirksam wie die Anordnung von F i g. 5, seine beiden Hälften empfangen gleich große Signale, die aber um 90° gegeneinander phasenverschoben sind. Es breitet sich also eine Ausgangswelle von einer Hälfte allein aus, und in der gefalteten Form von Fig. 18 wird die Ausgangswelle in zur einfallenden Welle entgegengesetzter Richtung zurückgeführt. Daher wirkt die Anordnung als wirksamer Reflektor für akustische Oberflächenwellen.

F i g. 19 ist eine Draufsicht auf einen abgewandelten Bahnwechsler. Ein Substrat 119 hat eine Symmetrielinie S zwischen zwei benachbarten Ausbreitungspfaden A und B, die beide die Breite b haben. Ein Halblängen-Mehrstreifenkoppler 117 ist zwischen beiden Pfaden A und 5 angeordnet, und zwei Wellenreflektoren 129 und 122 der in Fig. 18 gezeigten Art sind in den Ausbreitungspfaden A und Bangeordnet, und zwar beide auf derselben Seite des Kopplers 117.

Die Wirkung des Bahnwechslers von F i g. 19 ist eine Kombination der anhand von F i g. 4,5 und 18 beschriebenen Effekte. Wenn ein Wellensignal den Koppler 117 auf dem Ausbreitungspfad A erreicht, teilt der Koppler 117, der ähnlich dem Koppler 19 von F i g. 4 wirkt, die einfallende Energie auf zwei Wellen auf, die sich von der Ausgangsseite der beiden Hälften des Kopplers 117 ausbreiten. Die beiden Reflektoren 121 und 122 reflektieren diese beiden Wellen zu den beiden Hälften des Kopplers 117. Der Koppler 117 befindet sich jetzt in einer ähnlichen Situation wie der Koppler 19 von F i g. 5, der um 90° phasenverschobene Signale empfängt, und gibt daher ein Ausgangssignal den Ausbreitungspfad ab, der das voreilende Signal empfängt Daher wird das vom Bahnwechsler 79 auf dem Ausbreitungspfad A empfangene Signal auf den Pfad B zurückgeführt, und er kann ähnlich gut in umgekehrter Richtung arbeiten, indem ein Wellensignal vom Pfad B aufgenommen und zum Pfad A reflektiert wird. Er bildet also einen Bahnwechselreflektor.
F i g. 20 ist eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines in einer Richtung wirkenden Signalüber-

tragers. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 123 von der Breite -jb, der auf einem Substrat 124 ausgebildet ist, ist mit einem Ausbreitungspfad A durch einen Vollängen-Koppler 125 gekoppelt. Der Koppler 125 besteht aus mehreren J-förmigen Leiterbahnen, die jeweils zwei gerade, zueinander parallele Arme oder Schenkel ungleicher Länge haben. Diese Leiterbahnen sind ineinander verschachtelt so daß der Koppler 125 selbst J-förmig ist Der kürzere Schenkel des J läuft parallel zu den Fingern des Signalwandlers 123, erstreckt sich also nicht in den Ausbreitungspfad A hinein. Dieser hat eine Breite b und überlappt den Signalwandler 123 nicht Der längere Schenkel des J kreuzt den gesamten Pfad A rechtwinklig. Der Signalwandler 123 ist so angeordnet, daß die Oberflächenwellen, die vom Signalwandler 123 nach beiden Richtungen ausgehen, die innerste Leiterbahn des Kopplers 125 phasengleich erreichen.

Der Koppler 125 ist im wesentlichen äquivalent dem grundlegenden Koppler 5 von F i g. 1, wobei seine obere Hälfte auf sich selbst zunickgefaltet ist Obwohl die Anordnung anders aussieht, soweit die Wirkung des Kopplers betrachtet wird, wird er in derselben Weise wie der Koppler von F i g. 1 angeregt, und da es sich um einen Vollängen-Koppler handelt überträgt er im wesentlichen die gesamte Eingangsenergie zur anderen Seite seiner anderen Hälfte. Daher speist er die Signale von seiner äußeren Leiterbahn nur auf den Ausbreitungspfad A.

Der Koppler von F i g. 20 kann ähnlich gut benutzt werden, um akustische Oberflächenwellen zu empfangen, die auf dem Ausbreitungspfad A zur äußersten Leiterbahn des Kopplers 125 gelangen. Der Signalwandler 123 empfängt nicht Oberflächenwellen, die auf die innerste Leiterbahn des Kopplers 125 treffen. Die in einer Richtung wirkende Empfindlichkeit dieser Anordnung macht diese vorteilhaft für viele Vorrichtungen.

Wenn der Signalwandler 123 weggelassen würde, würde der Koppler 125 als ein Reflektor für die akustischen Oberfiächenv/eHen wirken, die auf die äußerste Leiterbahn des Kopplers 125 auftreffen, jedoch würde er die Oberflächenwellen teilen, die auf die innerste des Kopplers 125 auftreffen, und zwar in zwei Wellen, die sich nach entgegengesetzten Richtungen von dem gefalteten Teil des Kopplers ausbreiten.

Die bogenförmigen Abschnitte des Kopplers 125, die keinen der Ausbreitungspfade A und B für die akustisehen Oberflächenwellen kreuzen, die vom Signalwandler 123 ausgehen oder empfangen werden, sind Verbindungs- oder Anschlußteile wie oben definiert

F i g. 21 ist eine Draufsicht auf eine angezapfte Verzögerungsleitung für akustische Oberflächenwellen. Ein Substrat 126 trägt einen als Doppelkamm ausgebildeten Signalwandler 127, der akustische Oberflächenwellen auf eine Ausbreitungsbahn A der Breite b gibt Das Substrat 126 trägt auch mehrere Verzögerungsleitungsanzapfungen, die mehrere Koppler haben, von denen ein Koppler 128 abgebildet ist Der Koppler 128 ist eine abgewandelte Form des Kopplers 125, der oben anhand von F i g. 20 beschrieben wurde, mit zwei größeren Abweichungen, die für diese Anwendung besonders geeignet sind. Erstens ist der Koppler 128 so angeordnet daß zwar eine gewisse Energie zu einem als Doppelkamm ausgebildeten Signalwandler 129 der Breite b (anstatt

-^b) übertragen wird, der sich auf einem Ausbreitungspfad B parallel und benachbart zum Ausbreitungspfad A befindet Zweitens ist der Koppler 128 ein Teillängen-Koppler. Dabei sind die Abschnitte des Kopplers, die keinen der Ausbreitungspfade A und B kreuzen, Verbindungs- oder Anschlußteile im oben definierten Sinn.

In der Verzögerungsleitung von F i g. 21 werden akustische Oberflächenwellen, die durch den Signalwandler 127 auf den Ausbreitungspfad gegeben werden, nach verschiedenen Verzögerungen durch verschiedene Verzögerungsleitungsanzapfungen wie die Verzögerungsleitungsanzapfung mit dem Koppler 128 empfangen. Jede Anzapfung darf nur einen kleinen Anteil der Energie entnehmen, um genügend Energie für die Entnahme durch nachfolgende Anzapfungen übrigzulassen. Der Koppler 128 kann als ein gefalteter Koppler angesehen werden, der, wenn er nicht gefaltet wäre, einem Koppler 128' entsprechen würde, um Wellen von einem schmalen Pfad A auf einen Pfad ß'zu koppeln, der die doppelte Breite des Pfades A hat Dies ist in F i g. 22 gezeigt Ein derartiger

Koppler könnte nicht entworfen werden, um eine vollständige Energieübertragung zu erhalten, aber es sei daran erinnert, daß die Verzögerungsleitungsanzapfungen nicht erforderlich sind, um eine vollständige Energieübertragung zu erhalten. Es ist aber ohne Vi'eiteres möglich und zweckmäßig, ein Signal mit z. B. 20 dB unter dem vom Signalumformer 127 abgegebenen Signal abzunehmen. Signale von dem gesamten breiten Pfad B'(Fig.22) werden phasengleich zu dem Signalwandler 129 geschickt, so daß der Signalwandler 129 ein Signal empfängt, das um 3 dB größer ist als dasjenige Signal, das er von einem einfachen Koppler ähnlicher Länge wie in Fi g. 8 empfangen haben würde. Die Anordnung ist auch deswegen vorteilhaft, weil sie es gestattet, die erforderliche Energiemenge durch einen Koppler zu entnehmen, der weniger Leiterbahnen hat als ein vergleichbarer einfacher Koppler.

Es ist möglich, mehr Leistung aus Signalwandlern wie dem Signalwandler 129 zu entnehmen, indem diese in an sich bekannter Weise mit einer Serieninduktivität abgestimmt werden, um einen Serienresonanzkreis zu erzielen, wobei der Signalwandler selbst die Kapazität liefert. Diese entnommene gesonderte Leistung geht auf Kosten der Leistung, die normalerweise vom Signalwandler absorbiert wird, nicht auf Kosten der Leistung, die sich entlang der Verzögerungsleitung ausbreitet.

Die Verzögerungsleitungsanzapfungen können so geformt sein, daß die Signalwandler von den Wellenfronten der akustischen Oberflächenwellen weg, die die Verzögerungsleitung entlanglaufen, geneigt sind, ähnlich wie die winkligen Verzögerungsleitungsanzapfungen, die oben anhand von F i g. 9 beschrieben wurden.

' Eine wichtige Eigenschaft der Verzögerungsleitungsanzapfungen wie der Kombination des Kopplers 128 und des Signalwandlers 129 besteht darin, daß sie in einer Richtung wirken und nur auf Oberflächenwellen ansprechen, die sich in einer Richtung ausbreiten. Dies macht Verzögerungsleitungsanzapfungen dieser Form besonders geeignet für gefaltete Verzögerungsleitungen und ähnliche Vorrichtungen, wo ein Signal oder eine ungewünschte Reflexion an einer Anzapfung vorbei zurücklaufen kann, z. B. wenn es erforderlich ist, Anzapfungen der Verzögerungsleitung hinzuzufügen, wie dies unten anhand von F i g. 24 erläutert wird.

F i g. 23 ist eine Draufsicht auf eine Verzögerungsleitung, die eine Einrichtung zur Unterdrückung von Dreifachdurchlaufsignalen hat. In einer Verzögerungsleitung, die aus einem Signalsender, einem Verzögerungsmedium und einem Signalempfänger bestehen, werden die meisten der in das Verzögerungsmedium vom Signalsender ausgesandten Signale vom Signalempfänger absorbiert Die Erfahrung zeigt jedoch, daß ein Bruchteil des auf den Signalempfänger auftreffenden Signals reflektiert werden kann und wiederum ein Bruchteil dieses reflektierten Signals den Signalsender erreichen kann. Ein Bruchteil des Signals, das auf den Signalsender fällt, kann wiederum reflektiert werden, und von diesem Signal kann irgendein Bruchteil noch einmal vom Signalempfänger empfangen werden. Da dieses Signal das Verzögerungsmedium dreimal durchläuft, ist es als Dreifachdurchlaufsignal bekannt Obwohl der Leistungspegel dieses Signals im Vergleich zum ursprünglich empfangenen Signal klein ist. kann er groß genug sein, um Schwierigkeiten verursachende unerwünschte Echosignale entstehen zu lassen.

In F i g. 23 trägt ein Substrat 131 zwei parallele benachbarte Ausbreitungspfade A und B. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 133 ist se· angeordnet, daß er akustische Oberflächenwellen auf den Pfad A aussendet. Ein 3-dB-Koppler 135 ist quer zu beiden Pfaden A und Bim Wege der Oberflächenwellen angeordnet, die vom Signalwandler 133 ausgehen. Ein Wellenabsorber 137 befindet sich auf dem Pfad B auf derselben Seite des Kopplers 135 wie der Signalwandler 133. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 139 befindet sich am zum Signalwandler 133 entgegengesetzten Ende des Pfades A. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 141, der in jeglicher Hinsicht mit dem Signalwandler 139 identisch ist, befindet sich auf dem Pfad B in genau demselben Abstand vom Koppler 135 wie der Signalwandler 139. Der Signalwandler 139 ist elektrisch in Reihe mit einer Induktivität L139 und einem Lastwiderstand R 139 geschaltet, während der Signalwandler 141 elektrisch in Reihe liegt mit einer Induktivität L 141, deren Größe gleich der der Induktivität L139 ist und einem Lastwiderstand R 141 der gleichen Größe wie der Lastwiderstand R 139.

Die Anordnung von F i g. 23 arbeitet wie folgt. Akustische Oberflächenwellensignale werden vom Signalwandler 133 auf dem Ausbreitungspfad A ausgesandt. Diese Signale werden gleichmäßig zwischen dem Pfad A und dem Pfad B aufgeteilt, und zwar durch die Wirkung des 3-dB-Kopplers 135, und das Ausgangssignal wird vom Lastwiderstand R 139 abgenommen. Der 3-dB-Koppler 135 speist so Signale gleicher Amplitude, jedoch mit einer Phasendifferenz von all rad ein, die auf die Signalwandler 139 und 141 treffen, und da die Signalwandler 139 und 141 elektrisch untereinander gleich sind, hat ein durch den Signalwandler 139 auf dem Pfad A reflektiertes Signal ein genaues Gegenstück in einem Signal, das durch den Signalwandler 141 auf dem Pfad B reflektiert wird. Das Signal auf dem Pfad B behält seine ^/2-Phasenvoreilung gegenüber dem Signal auf dem Pfad A, so daß die Wirkung des 3-dB-Kopplers 135 auf diese beiden reflektierten Signale darin besteht diese zu kombinieren und sich zurück entlang des Pfades B ausbreiten zu lassen, wo sie vom Absorber 137 absorbiert werden.

Die Signalwandler 139 und 141 können in einer Richtung wirkende Signalübertrager sein, wie oben anhand von Fig. 16 oder 17 oder Fig. 21 beschrieben wurden. Auf jeden Fall ist jedoch sichergestellt, daß, wenn die Signalwandler 139 und 141 mechanisch und elektrisch identisch sind, alle unerwünschten Reflexionen zum Absorber 137 gelangen und dort unterdrückt werden.

F i g. 24 ist eine Draufsicht auf eine reflektierende Verzögerungsleitung, die verwendet werden kann, um die Verzögerungszeit zu verdoppeln, die bei einer gegebenen Länge eines Substrats verfügbar ist

Ein Substrat 151 trägt zwei parallele benachbarte Ausbreitungspfade A und B. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 159 sendet akustische Oberflächenwellen auf den Pfad A. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 154 befindet sich auf dem Pfad B in der Nähe des Signalwandlers 153. Der Signalwandler 154 dient dazu, die verzögerte akustische Oberflächenwelle zu entnehmen. Ein 3-dB-Koppler 155 befindet sich quer zu den Ausbreitungspfaden A und B in der Nähe des Signalwandlers 153 und des Signalwandlers 154. Ein Bahnwechsler 156 der oben beschriebenen Art (vgl. F i g. 19) ist quer zu den Ausbreitungspfaden A und B am zu

den Signalwandlern 153 und 154 entgegengesetzten Ende des Substrats 151 angeordnet. Ein Wellenabsorber 157 befindet sich auf dem Pfad B in der Nähe des Kopplers 155 und auf der zum Signalwandler 154 entgegengesetzten Seite. Ein Reflektor 158 der oben anhand von F i g. 18 beschriebenen Art befindet sich auf dem Ausbreitungspfad B in der Nähe des Absorbers 157 und auf der dem Signalwandler 154 abgewandten Seite.
Die Anordnung von Fig. 24 arbeitet wie folgt: Signale werden in den Pfad A durch den Signalwandler 153 eingespeist. Durch die Wirkung des 3-dB-Kopplers 155 wird die Signalenergie aufgeteilt, um gleiche Signale auf den Pfaden A und B entstehen zu lassen. Die so in den Pfad B eingespeiste Energie wird durch den Adsorber 157 absorbiert. Die Signale auf dem Pfad A werden in den Pfad B durch die Wirkung des Bahnwechslers 156 gekoppelt, durch die Wirkung des Reflektors 158 reflektiert, in den Pfad A durch die Wirkung des Bahnwechslers

156 zurückgekoppelt und breiten sich noch einmal zum Koppler 155 aus. Durch die Wirkung des Kopplers 155 wird die Signalenergie, die in den Pfad A zurückkehrt, wieder zwischen den Pfaden A und B aufgeteilt, so daß die Signalenergie vom Signalwandler 154 empfangen wird. Da die Signalenergie zweimal halbiert wurde, tritt ein 6-dB-Verlust auf. Eine Alternative besteht in der Verwendung eines Paares von in einer Richtung wirkenden Signalübertragern und im Weglassen des Kopplers 155. In einer oder in beiden Richtungen wirkende Anzapfun-

gen (nicht gezeigt) können gewünschtenfalls auf dem Ausbreitungspfad A angeordnet werden.

F i g. 25 ist eine Draufsicht auf einen verstärkenden Bahnwechsler, der als Verbesserung des oben anhand von F i g. 19 beschriebenen Bahnwechslers betrachtet werden kann. Ein Substrat 161 trägt zwei parallele benachbarte Ausbreitungspfade A und B. Ein 3-dB-Koppler 163 befindet sich auf dem Substrat 161 quer über dem Pfad A und dem Pfad B, und jeder Pfad A bzw. B trägt einen Reflektor, der einen in einer Richtung wirkenden

Signalübertrager der oben anhand von F i g. 16 beschriebenen Art hat. Der Reflektor 165 auf dem Pfad A hat einen U-förmigen Wellenkoppler 171, der einen als Doppelkamm ausgebildeten Signalwandler 169 teilweise umgibt, der elektrisch in Reihe geschaltet ist mit einer Abstimminduktivität 173 und einer Widerstandseinrichtung 175 mit negativem Widerstandsverhalten. Die Widerstandseinrichtung 175 kann eine übliche Einrichtung sein, die eine negative Widerstandscharakteristik hat, z. B. eine Tunneldiodenschaltung.

Der Reflektor 167 auf dem Pfad B ist ähnlich aufgebaut und geschaltet. Die Reflektoren 165 und 167 sind äquidistant vom Koppler 163 angeordnet. Die Widerstandseinrichtungen und Abstimminduktivitäten sind identisch.

Die Wirkung des verstärkenden Bahnwechslers entspricht im wesentlichen der Wirkung des oben anhand von F i g. 19 beschriebenen einfachen Bahnwechslers bis auf die Ausnahme, daß die Signalübertrager und die Wider-

Standseinrichtungen, die damit verbunden sind, die reflektierten Signale verstärken.

F i g. 26 ist eine Draufsicht auf eine Richtungsweiche. Richtungsweichen sind in der Mikrowellentechnik bekannt und eine Art Resonator. Eine bekannte Ausführung einer Mikrowelleneinrichtungsweiche ist wie folgt aufgebaut: Eine Mikrowellenquelle ist mit einer ersten angepaßten Last über einen ersten Richtungskoppler verbunden. Der erste Richtungskoppler ist mit einem zweiten Richtungskoppler über einen Umlaufhohlraum

verbunden. Der zweite Richtungskoppler koppelt in einen Wellenleiter, der eine zweite angepaßte Last speist. Unter der Annahme, daß die Quelle ein Breitbandausgangssignal hat, enthält das Frequenzspektrum des Ausgangssignals der ersten angepaßten Last eine Folge von Einschnitten, die voneinander um Frequenzabstände getrennt sind, die von der Phasenverschiebung im Umlaufhohlraum abhängen, da diese Frequenzen die am stärksten vom Umlaufhohlraum angenommenen sind. Sie erscheinen als Spitzen im Frequenzspektrum des

Ausgangssignals der zweiten angepaßten Last. Die Breite der Einschnitte und der Spitzen ist bestimmt durch Verluste im Umlaufhohlraum und in den beiden Richtungskopplern. Fig.26 zeigt eine Draufsicht auf ein Oberflächenwellenelement von ähnlicher Wirkung.

In F i g. 26 trägt ein Substrat 181 vier parallele benachbarte Ausbreitungspfade A, B, C, D in dieser Reihenfolge. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 183 ist vorhanden, um akustische Oberflächenwellen in den Pfad A einzuspeisen.

Ein Koppler 185 befindet sich quer zu den Pfaden A und B, so daß ein Teil der Energie, die vom Signalwandler 183 abgegeben wird, entlang des Pfades B läuft Die übrige Energie, die sich entlang des Pfades A ausbreitet, fällt auf einen als Doppelkamm ausgebildeten Signalwandler 187. Die Pfade D und C haben Reflexionsbahnwechsler 189 und 191 an jedem Ende, wobei die Energie in dem Pfad B durch den Bahnwechsler 191 zum Pfad C und die Energie im Pfad B durch den Bahnwechsler 189 zum Pfad B übertragen wird. Ein weiterer Koppler 193 befindet sich quer zu den Pfaden Cund D in der Nähe des Kopplers 185, wobei ein Teil der Energie im Pfad C in den Pfad D eingespeist wird. Ein als Doppelkamm ausgebildeter Signalwandler 195 empfängt so in den Pfad D eingespeiste Energie.
Die Anordnung von F i g. 26 arbeitet wie folgt: Die Pfade B und C bilden zusammen mit den Reflexionsbahn-Wechslern 189 und 191 einen Resonator, in dem akustische Oberflächenwellen umlaufen können, und Energie wird in und aus diesem Resonator durch die Koppler 185 bzw. 193 gekoppelt Der Resonator hat eine Folge von Resonanzfrequenzen, die durch die Phasenverzögerung in einem vollständigen Umlauf auf den Pfaden D und C bestimmt sind; diese Resonanzfrequenzen schaukeln sich im Resonator viel stärker auf als irgendwelche anderen in ihn eingespeisten Frequenzen, so daß das Ausgangssignal des Kopplers 193, das vom Signalwandler 195

entnommen wird, ein Frequenzspektrum hat, das eine Folge von Spitzen bei den Resonanzfrequenzen aufweist. Das Ausgangssignal des Signalwandlers 187 stellt den Rest des Ausgangssignals des Signalwandlers 183 dar, und damit hat sein Frequenzspektrum eine Folge von Einschnitten bei den Resonanzfrequenzen.

Der Grad der Kopplung in und aus dem Umlaufhohlraum wird eingestellt bei der Fertigung, indem die Längen der Koppler 185 und 193 eingestellt werden, um der gewünschten Koppelbedingung zu genügen.

Fig.27 ist eine Draufsicht auf einen variablen Richtungskoppler. Ein Substrat 201 trägt zwei parallele benachbarte Ausbreitungspfade A und B. Zwei Signalwandler 203 und 205 sind zueinander benachbart an einem Ende des Substrats 201 angeordnet und zwar der Signalwandler 203 auf dem Pfad A und der Signalwandler 205 auf dem Pfad B. Zwei weitere Signalwandler 213 und 215 befinden sich an den entgegengesetzten Enden des

Substrats 201, und zwar der Signalwandler 213 auf dem Pfad A und der Signalwandler 215 auf dem Pfad B. Zwei Mehrstreifenkoppler 207 und 209 sind quer zu beiden Pfaden A und B angeordnet, und ein Bereich 211 mit steuerbarer Schallgeschwindigkeit ist auf einem Teil des Pfades A zwischen den Kopplern 207 und 209 ausgebildet. Der Bereich 211 kann z. B. ein Bereich mit Material sein, das elektrisch oder magnetisch steuerbare piezoelektrische oder elektrostriktive Eigenschaften hat, wobei die Geschwindigkeit der akustischen Schalloberflächenwellen eingestellt werden kann durch Variation eines elektrischen oder magnetischen Vorspannungsfelds oder durch eine andere zweckmäßige äußere Steuerung.

Der variable Koppler von F i g. 27 arbeitet wie folgt: Der Bereich 211 kann den Wellensignalen auf dem Pfad A relativ zu den Signalen auf dem Pfad B zwischen dem Koppler 207 und dem Koppler 209 eine steuerbare Phasenverzögerung verleihen. Wenn beide Koppler 207 und 209 3-dB-Koppler sind und der Bereich 211 unwirksam ist, wird die gesamte durch den Signalwandler 203 in den Pfad A eingespeiste Leistung an den Signalwandler 215 weitergeleitet, während die gesamte durch den Signalumformer 205 in den Pfad B eingespeiste Leistung zum Signalwandler 213 weitergeleitet wird. Durch Einführung einer Phasenverschiebung von π rad im Pfad A durch Steuerung des Bereichs 211 wird die gesamte in den Pfad B durch den Signalwandler 205 eingespeiste Leistung zum Signalwandler 215 im Pfad B übertragen. Phasenverschiebungen von weniger als is ;, π rad im Bereich 211 erzeugen eine dazwischenliegende Richtungskopplerwirkung.

Antisymmetrische und symmetrische Wellentypen sind unter Bezugnahme auf F i g. 1 erwähnt worden. Da die ^: nächsten zu beschreibenden Einrichtungen diese Wellentypen betreffen und die Wirkung von Wellentypen unter

einer Anordnung von Leiterbahnen, ist es angemessen, zu diesem Aspekt des Betriebs zurückzukehren. F i g. 28 ist ein Schaltbild für einen Signalübertrager zur Erzeugung von akustischen Oberflächenwellen entweder im rein r symmetrischen oder im rein antisymmetrischen Wellentyp. Diese hat zwei identische als Doppelkamm ausgebil-

IV: dete Signalwandler 216 und 217, die nebeneinander angeordnet sind, um akustische Oberflächenwellen entlang

'■■ benachbarten parallelen Pfaden laufen zu lassen. Der Signalwandler 216 ist direkt an elektrische Signalanschlüs-

'i'·· se 218 angeschlossen. Der Signalwandler 217 ist mit den Anschlüssen 218 über einen Wechselschalter 219

: verbunden. Obwohl der Schalter 219 als üblich abgebildet ist, wird in der Praxis vorzugsweise ein elektronischer

Schalter genommen, der eine integrierte Schaltung sein kann.

In der abgebildeten Stellung des Schalters 219 erregt ein in die Anschlüsse 218 eingespeistes Signal beide Signalwandler 216 und 217 in gleicher Weise, so daß ein Signal vom symmetrischen Wellentyp abgegeben wird. Wenn der Schalter 219 sich in der entgegengesetzten Stellung befindet, wird der Signalwandler 217 gegenphasig zum Signalwandler 216 erregt, so daß sich eine Welle von antisymmetrischem Wellentyp entlang den beiden benachbarten parallelen Pfaden sich ausbreitet

j F i g. 29 zeigt eine abgewandelte Anordnung zur Erzeugung von akustischen Oberflächenwellen von antisymmetrischem Wellentyp, und zwar durch zwei identische als Doppelkamm ausgebildete Signalwandler 220 und 221, die nebeneinander auf einem Substrat 222 so angeordnet sind, daß sie akustische Oberflächenwellen entlang

benachbarter paralleler Pfade sich ausbreiten lassen. Bei dieser Anordnung gewährleisten die Verbindungen der Signalwandler, daß ein in die beiden Signalumformer eingespeistes Signal Oberflächenwellen in Gegenphase zueinander anregt d. h. ein Signal von antisymmetrischem Wellentyp bildet. Die Linie AD 2 ist eine graphische Darstellung der Amplitude des Signals vom antisymmetrischen Wellentyp quer zu den beiden benachbarten parallelen Ausbreitungspfaden. F i g. 29 zeigt auch eine Anordnung von getrennten Leiterbahnen 223, die auf dem Weg der Signale vom antisymmetrischen Wellentyp vorhanden sind, und zwar orthogonal zur Ausbrei-' tungsrichtung gerichtet

Es ist möglich, das Material der Leiterbahnen und ihre Abmessungen so zu wählen, daß Signale von symmetrischem Wellentyp unter der Anordnung mit derselben Geschwindigkeit sich ausbreiten wie auf einem freien Teil der Oberfläche des Substrats 222. Dies wird erreicht, indem die Kurzschlußwirkungen der Breite jeder Leiterbahn auf die piezoelektrischen Felder in Ausbreitungsrichtung kompensiert werden durch Massebela- « stungseffekte. Die Signale vom antisymmetrischen Wellentyp laufen jedoch immer langsamer, da sie Ströme entlang der Leiterbahnen, quer zur Bahnbreite, verursachen und die Leitfähigkeit der Leiterbahnen in dieser Richtung beträchtlich die effektive piezoelektrische Steifheit des Materials verringert, was die Signale vom '■■ antisymmetrischen Wellentyp verlangsamt

F i g. 30 und 31 sind Darstellungen einer Bündelteilvorrichtung für Signale vom antisymmetrischen Wellentyp, die mehrere parallele Leiterbahnen 224 hat um die oben erwähnte Geschwindigkeitsanpassungseinstellung vornehmen zu können. Die vorderste Leiterbahn ist die längste, und jede folgende Leiterbahn ist etwas kürzer an beiden Enden, so daß das Profil des Bündelteilers ein gleichschenkliges Dreieck ist, das symmetrisch auf dem Ausbreitungspfad für die Wellen liegt ist Wenn diese Struktur mit einem Signal vom antisymmetrischen Wellentyp gespeist wird, laufen Teile der Oberflächenwellen, die sich im Material unter der Struktur ausbreiten, langsanier als Teile der Oberflächenwellen, die in Materialbereichen laufen, die nicht unter der Struktur liegen. Die Wirkung dieser Struktur besteht also darin, die akustischen Oberflächenwellen in zwei Bündel weg aus der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen zu brechen; dies ist in F i g. 30 gezeigt Andererseits, wenn symmetrische Wellen der Struktur zugeführt werden, findet keine Geschwindigkeitsänderung statt ■ so daß die Oberflächenwellen die Richtung nicht ändern. Dies ist in F i g. 31 gezeigt Die Linie AD 2 in F i g. 30 ist

eine graphische Darstellung der Amplitude der zugeführten antisymmetrischen Wellen. Die Linie AD\ in F i g. 31 ist eine entsprechende graphische Darstellung der Amplitude der zugeführten Wellen von symmetrischem Wellentyp. In diesem Bündelteiler ist der Weg der Oberflächenwellen nicht vollständig durch die : Gestaltung der Oberflächenwellenkomponenten auf der Oberfläche des Substrats bestimmt, sondern auch

elektronisch gesteuert durch die Speisung des oder der Signalumformer von denen die Oberflächenwellen ! ausgehen.

';- Leider besteht bei jeder Struktur, die eine Geschwindigkeitsunstetigkeit einführt, die Gefahr von Reflexionen

! die zu Störsignalen führen können. Störsignale können z. B. durch Reflexionen an den Enden von Kopplern oder

h 15

ähnlichen Wellenleiterstrukturen auftreten. Fig.32 und 33 sind Draufsichten auf Koppleranpassungsabschnitten, die solche Störreflexionen "erringern.

In F i g. 32 ist die vordere Leiterbahn 225 eines Kopplers oder einer Wellenleiteranordnung 223 V-förmig und symmetrisch zur Sym.-jetrieünie zwischen den beiden gekoppelten Schalloberflächenwellenbahnen angeordnet Der Winkel Θ, den die Schenkel des V mit einer Linie senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Schalloberflächenwellen bilden, ist durch die Formel gegeben:

tan θ = AJw mit

A = Wellenlänge im Substrat der akustischen Oberflächenwellen, und w = halbe Breite des Kopplers.

Nachfolgende Leiterbahnen sind ebenfalls V-förmig, jedoch nimmt der eingeschlossene Winkel allmählich auf Null ab. Der Abstand d zwischen den Scheitelpunkten der Vs kann gleich dem mittleren Abstand zwischen den Leitern im Hauptteil des Kopplers sein.

Dieser Koppler arbeitet wie folgt: Die erste Leiterbahn 225 koppelt nicht wesentlich mit der Welle. Die folgenden V-förmigen Leiterbahnen koppeln zunehmend mehr, da der Winkel θ kleiner wird, bis für θ = 0 die Leiterbahnen gestreckt sind Die Kopplungsstärke der Leiterbahnen in der Nähe der Vorderkante des Kopplers geht damit allmählich auf NuIL Wenn eine ausreichende Anzahl von zwischenliegenden V-förmigen Leiterbahnen zwischen der ersten Leiterbahn 225 und der ersten gestreckten Leiterbahn 226 verwendet wird, dürfte ein annehmbar kleines Störechosignal erzielt werden. Eine ähnliche Anordnung kann an der Hinterkante des Kopplers benutzt werden.

In F i g. 33 sind die Leiterbahnen in der Nähe der Vorderkante des KoppNrs fortschreitend verkürzt, obwohl sie noch symmetrisch bleiben und die Symmetrielinie zwischen den beiden gekoppelten Ausbreitungspfaden liegt Es sei jetzt eine dieser verkürzten Leiterbahnen betrachtet Sie ist längenmäßig kürzer als eine ihrer Nachbarn, und zwar um eine kleine Stufe an jedem Ende. Jede Stufe ergibt eine Reflexion gleich einem Bruchteil der Reflexion, die von einem vergleichbaren unabgestuften einfachen Koppler erwartet wird. Die reflektierte Oberflächenwelle ist die Vektorsumme der kleinen Reflexionen. Es ist möglich, die Schritte so vorzusehen, daß bei einer gewünschten Frequenz (oder Frequenzen) unterhalb der Sperrbandfrequenz die Resultierende der Reflexionen minimal ist

Im allgemeinen werden die Stufen symmetrisch angeordnet, wobei die halbe Länge der kürzesten Leiterbahn denselben Wert hat wie die Stufe zwischen jedem Ende der längsten Leiterbahn und deren Nachbarn, usw.

Daher sind für einen dreistufigen Übergang (nicht gezeigt) auf jeder Seite des Kopplers die Längen der Stufen durch x, y bzw. χ gegeben, wobei gilt

2x + y = w,

mit 2w = Breite des Kopplers. Für einen vierstufigen Obergang (wie in Fig.33 gezeigt) sind die Längen der Stufen in jedem der beiden Ausbreitungspfade durch p, q, q bzw. ρ gegeben, und zwar mit:

2p + 2<? = w

Ein drittes Verfahren zur Verringerung der Reflexion von einem Koppler besteht darin, die Breite und die i* Lage einer ausreichenden Anzahl von Leiterbahnen an jedem Ende des Kopplers einzustellen. Jede Leiterbahn ,.·

des Kopplers kann als gesondertes Reflexionselement angesehen werden, und durch Einstellung von deren Lage und Breite ist es möglich, die relativen Phasen und Amplituden der Reflexion von jeder Leiterbahn so einzustel- ₍

len, daß ihre Vektorsumme ausreichend klein gegenüber der erforderlichen Bandbreite ist

so F i g. 34 zeigt eine perspektivische Ansicht eines lichtgesteuerten Wellenkoppler. Drei Signalwandler 227,229 und 239 und ein Mehrstreifenkoppler 233 sind auf einem Substrat 231 wie bei der Anordnung von F i g. 4 aufgebracht, jedoch ist der Koppler 233 ein Vollängen-Querstreifenkoppler, und er erstreckt sich auf einen Abschnitt 235 des Substrats 231 außerhalb des Ausbreitungspfades B. Ein Fotoleiter-Streifen 237 wird durch Verdampfen oder in anderer Weise auf dem Teil 235 des Substrats 231 entweder vor oder nach dem Auftragen des Kopplers 233 niedergeschlagen.

Die Anordnung von F i g. 34 arbeitet wie folgt: Wenn der Fotoleiterstreifen 237 nicht beleuchtet wird, arbeitet der Koppler 233 ähnlich wie der oben anhand von F i g. 1 beschriebene Koppler 5. Wenn jedoch der Fotoleiter- ' '

streifen 237 beleuchtet wird, werden die Leiterbahnen in den Kopplern 233 miteinander kurzgeschlossen, und ihre Koppelwirkung wird dadurch gesperrt, so daß ein Teil der Oberflächenwellenenergie vom Signalwandler 227 durch den Signalwandler 229 empfangen wird. Auf diese Weise kann die Größe der vom Signalwandler 229

empfangenen Energiemenge durch den auf den Foioleiiersireiien 237 fallenden Lichisirom gesteuert werden, ~

und die Ausgangsenergie des Signalwandlers 229 kann benutzt werden, um den auf den Fotoleiterstreifen 237 fallenden Lichtstrom zu messen.

F i g. 35 ist eine Draufsicht auf einen elektrisch gesteuerten Wellenkoppler. Dieser unterscheidet sich von dem

in F i g. 34 darin, daß der Fotoleiterstreifen 237 durch eine elektrische Steuereinrichtung 241 ersetzt ist. Die elektrische Steuereinrichtung 241 kann z. B. aus mehreren P-1-N-Dioden oder aus mehreren Bipolar- oder Feldeffekttransistoren bestehen; sie muß fähig sein, die Koppler 233 unter Steuerung durch ein elektrisches Signal miteinander zu verbinden.

F i g;.3ß ist das Schaltbild für eine mögliche Ausführungsform der Steuereinrichtung 241, während F i g. 37 eine perspektivische Ansicht einer integrierten Schaltung für dieses Bauteil zeigt Einzelne Leiterbahnen 243,245,247 ... .249 im. Koppler 233 sind getrennt mit den Quellenelektroden von mehreren MOS-Transistoren 251,253,255 ». .bzw. 253? verbunden. Die MOS-Transistoren 251,253,255... 257 sind mit ihren Senkenelektroden zusammen an einen· Erdrückleitungsamchluß angeschlossen, während ihre Gatterelektroden zusammen mit einem Anschluß.249 verbunden« sind. Auf diese Weise kann eine geeignete Spannung am Anschluß 259 die Transistoren steuenvund^:wirksam alle Leiterbahnen des Kopplers 233 untereinander und mit Erde verbinden.

£>ie räumliche Anordnung der Steuereinrichtung 241, die in Fig.37 gezeigt ist, ist so getroffen, daß alle Leiterbahnen 243,245,247... 249 auf einer Isolierschicht 260 auf einem Halbleitersubstrat 261 aufgetragen sind und jede Leiterbahn wie 243 Kontakt mit einem gesondert hochdotierten Abschnitt wie 263 des Substrats 261 herstellt Eine einzelne geerdete Leiterelektrode 265 stellt Kontakt mit einem hochdotierten Abschnitt 267 des Substrats 261 her. Ein Film 269-aus. Isolieroxid ist auf den Enden der Leiterbahnen 243, 245,247 ... 249, der Kante den Elektrode 265 und dem Zwischenraum aufgetragen, während sich eine Metallstreuenelektrode 271 auf dem Film 269 befindet

Die Struktur von Fig. 37 arbeitet wie ein üblicher MOS-Transistor. Eine Steuerspannung richtiger Polarität is^! an der Metallstreifenelektrode 271 erzeugt eine niederohmige Verbindung zwischen den Leiterbahnen 241,242, 247/.....249)und den geerdeten Film 269, so daß die Leiterbahnen geerdet und an einer Kopplungswirkung gehindert werden;

F i g. 38'ist eine Draufsicht und F i g. 39 ist ein Schaltbild für eine abgewandelte elektrisch gesteuerte Wellenkoppelvorrichtung. Diese unterscheidet sich von der Anordnung von Fig. 35 darin, daß das Substrat 231 einen Teil 273'HaIi der benachbart und parallel zum Ausbreitungspfad A für die Oberflächenwellen auf der zum Ausbreitungspfad B entgegengesetzten Seite angeordnet ist, und ferner die Teile 273 und 235 mehrere Kapazitätsvariationsdioden enthalten, wobei jede Leiterbahn im Koppler 233 zwischen eine Kapazitätsvariationsdiode im Teil 235WId eine Kapazitätsvariationsdiode im Teil 273 geschaltet ist, die in derselben Richtung geschaltet ist, und wobei die Anschlüsse der Kapazitätsvariationsdioden im Teil 235 entgegengesetzt zum Koppler 233 mit einem gemeinsamen Anschluß 255 und die Anschlüsse der Kapazitätsvariationsdioden im Teil 273 entgegengesetzt zum Koppler 233 mit einem gemeinsamen Anschluß 277 verbunden sind.

Die Anordnung nach F i g. 38 und 39 arbeitet wie folgt: Durch Einspeisung und Variation einer Spannung zwischen dem Anschluß* 275 und dem Anschluß 277 können die Kapazitäten zwischen den Leiterbahnen im Koppler 233 und den Anschlüssen 275 und 277 variiert werden, damit die Kapazitäten zwischen den Leiterbahnen.im iKoppler 233 selbst Diese Kapazitätsänderung zwischen den Leiterbahnen ändert notwendigerweise die Kopplung-zwischen diesen, so daß der Teil der von den Signalwandlern 229 und 239 empfangenen Energie steuerbar, variiert wird.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (27)

Patentansprüche:

1. Akustisches Oberflächenwellenelement

mit einem zur Ausbreitung von akustischen Oberflächenwellen geeigneten Substrat insbesondere einem piezoelektrischen Substrat,

mit wenigstens je einem auf dem Substrat aufgebrachten interdigitalen Sende- und Empfangswandler, der elektrische Signale in akustischen Oberflächenwellen umsetzt bzw. nach Ausbreitung der Oberflächenwellen entlang eines Ausbreitungspfades eine Rückumwandlung in elektrische Signale durchfahrt, und mit wenigstens einer Wellenkopplerstruktur zwischen dem einen und einem weiteren Ausbreitungspfad,

ίο bei dem die Wellenkopplerstruktur durch eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen gebildet ist, die mit ihrem einen Ende den einen und mit ihrem anderen Ende den weiteren Ausbreitungspfad für die akustischen Oberflächenwellen kreuzen, dadurchgekennzeichnet, daß sämtliche Leiterbahnen des oder der Wellenkoppler (z. B. 5) voneinander isoliert sind und jeweils den ersten Ausbreitungspfad (z. B. A) und den zweiten Ausbreitungspfad (z. B. B) der akustischen Oberflächenwellen kreuzen und letztes kennzeichnendes Merkmal für Patentanspruch 1 und daß der akustisch wirksame Abstand zwischen benachbarten Leiterbahnen bei jedem Wellenkoppler kleiner ist als die halbe Wellenlänge der akustischen Oberflächenwellen für den zu übertragenden Frequenzbereich.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand Tür alle Leiterbahnen ein und desselben Wellenkopplers gleich groß ist

3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Abstand der Leiterbahnen ein und desselben Wellenkopplers monoton zu- oder abnimmt

4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Abstand der Leiterbahnen ein und desselben Wellenkopplers zufällig zu- oder abnimmt

5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Leiterbahnen des oder der Wellenkoppler (z. B. 5) die Ausbreitungspfade (z. B. A, B) für die akustischen Oberflächenwellen jeweils rechtwinklig kreuzen.

6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Leiterbahnen eines Wellenkopplers (z. B. 6) im Bereich wenigstens eines Ausbreitungspfades (z. B. B) für akustische Oberflächenwellen einen gekrümmten Verlauf aufweisen.

7. Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Leiterbahnen eines Wellenkopplers (z. B. 6) im Bereich eines Ausbreitungspfades (z. B. B) für akustische Oberflächenwellen kreisbogenförmig gekrümmt sind.

8. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Leiterbahnen wenigstens eines Wellenkopplers (z. B. 19) bei im übrigen zueinander parallelem Verlauf im Bereich ihrer Kreuzung mit zwei benachbarten Ausbreitungspfaden (z. B. A, B) für akustische Oberflächenwellen um ein Viertel der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwellen entlang der Ausbreitungspfade versetzt ausgebildet sind.

9. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen von aufeinanderfolgend in den Weg der akustischen Oberflächenwellen eingefügten Wellenkopplern (z. B. 43, 45, 47) in ihrer Länge abgestuft sind.

10. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen wenigstens eines Wellenkopplers (z. B. 79) in ihrem zwischen zwei von ihren Enden gekreuzten Ausbreitungspfaden (z. B. A, B) für akustische Oberflächenwellen liegenden Abschnitt einen so gekrümmten Verlauf aufweisen, daß sich ihre Aufeinanderfolge in Bezug auf die ursprüngliche Richtung der Wellenausbreitung zwischen dem Kreuzungsbereich mit dem einen Ausbreitungspfad und dem mit dem anderen Ausbreitungspfad umkehrt.

11. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen wenigstens eines Wellenkopplers (z. B. 73a, 73b, 73c) im Kreuzungsbereich mit einem ersten Ausbreitungspfad (z. B. A) für akustische Oberflächenwellen unter einem von Null verschiedenen Winkel zu ihrem Verlauf im Bereich ihrer Kreuzung mit wenigstens einem anderen Ausbreitungspfad (z. B. B, C, D) für akustische

so Oberflächenwellen gerichtet sind.

12. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen wenigstens eines Wellenkopplers (z. B. 109 bzw. Hl)U- oder O-förmig ausgebildet sind.

13. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Wellenkoppler (z. B. 85, 87; 93, 95, 97, 99) mit gekrümmten Leiterbahnen derart mit entsprechend geformten Ausbreitungspfaden (z. B. C, D) für akustische Oberflächenwellen kombiniert sind, daß sich eine geschlossene Bahn für die Oberflächenwellen ergibt.

14. Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat eine Mehrzahl abgewinkelter Wellenkoppler derart angeordnet ist, daß sich Ausbreitungspfade in Form gegenseitig versetzter Dreiekke ergeben (F i g. 15).

15. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mit U- oder O-förmig gekrümmten Leiterbahnen versehene Wellenkoppler (109,111) mit geringfügiger Versetzung gegenüber der Mittelachse um einen Sende- oder Empfangswandler (105) herum angeordnet sind (F i g. 16,17).

16. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Wellenkoppler (113, 121, 122, 156) als Wellenreflektor mit U-förmigen Leiterbahnen quer zu einzelnen Ausbreitungspfaden (A, B, C) für akustische Oberflächenwellen angeordnet sind (F i g. 18,19,24,26).

17. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Wellenkoppler (117) als ein 3-dB-Koppler ausgebildet ist, dessen Enden zwei benachbarte Ausbreitungspfade (A, B) kreuzen, und daß im Anschluß an diesen Wellenkoppler (117) zwei weitere Wellenkoppler (121, 122) in

U-förmiger Auslegung vorgesehen sind, die als Reflektoren wirken (F i g. 19).

18. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner Sende- und Empfangswandler (123,129) vorgesehen ist, der von zwei parallelen Endbereichen eines J-förmig ausgelegten Wellenkopplers (125,128) umschlossen ist, wobei der eine um 180° abgewinkelte Endbereich sich über zwei Ausbreitungspfade (A, B) für akustische Oberflächenwellen erstreckt, während der andere Endbereich nur den einen Ausbreitungspfad ('S) kreuzt

19. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenkoppler (163) sich über zwei benachbarte Ausbreitungspfade (A, B) für akustische Oberflächenwellen erstreckt und daß auf beiden Ausbreitungspfaden (A, B) nur jeweils in einer Richtung abstrahlende Sendewandler (165, 167) vorgesehen sind, die mit eine negative Widerstandscharakteristik aufweisenden Verstärkerschaltungen (175) verbunden sind (F i g. 25).

20. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit entsprechenden Sende- und Empfangswandlern (202, 205, 213, 215) versehene benachbarte Ausbreitungspfade (A, B) für akustische Oberflächenwellen vorgesehen sind, auf denen zwei sich über die beiden Ausbreitungspfade (A, B) erstreckenden Wellenkoppler (207,209) angeordnet sind, zwischen denen auf dem einen Ausbreitungspfad (A) an Bereich (211) mit steuerbarer Ausbreitungsgeschwindigkeit vorgesehen ist (F i g. 27).

21. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf zwei benachbarten Ausbreitungspfaden (A, B) für akustische Oberflächenwellen jeweils Sende- bzw. Empfangswandler (220, 221) vorgesehen sind und daß in einem gewissen Abstand von diesen Wandlern (220,221) entlang der beiden Ausbreitungspfade (A, B) ein Wellenkoppler (224) aufgebracht ist, dessen Leiterbahnen mit zunehmendem Abstand eine linear abnehmende Länge aufweisen (F i g. 30,31).

22. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Leiterbahnen (225) eines Wellenkopplers (223) V-förmig ausgelegt sind, wobei der Knickwinkel der einzelnen Leiterbahnen angefangen von einem Maximalwert bei der ersten Leiterbahn (225) nach hinten hin bis zu einer geraden Auslegung der Leiterbahnen (226) zunimmt (F i g. 32).

23. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtigen Leiterbahnen eines sich über zwei Ausbreitungspfade (A, B) für akustische Oberflächenwellen erstreckenden Wellenkopplers (223) eine sukzessiv sich verringernde Länge aufweisen (F i g. 33).

24. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Leiterbahnen eines sich über zwei Ausbreitungspfade (A, B) für akustische Oberflächenwellen erstreckenden Wellenkopplers (233) sich bis zu einem Bereich (237, 241, 273, 235) mit steuerbarer elektrischer Impedanz erstrecken (F ig. 34-39).

25. Element nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (237) mit steuerbarer elektrischer Impedanz aus einem photoleitenden Material besteht (F i g. 34).

26. Element nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (241) mit steuerbarer elektrischer Impedanz aus einer Anzahl von Feldeffekttransistoren (251,257) besteht (F i g. 35—37).

27. Element nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Enden der Leiterbahnen des sich über zwei Ausbreitungspfade (A, B) für akustische Oberflächenwellen erstreckenden Wellenkopplers (233) Bereiche (273,235) mit steuerbarer elektrischer Impedanz vorgesehen sind, die jeweils mit den einzelnen Leiterbahnen verbundene Kapazitätsdioden aufweisen, die ausgangsseitig mit jeweils einer gemeinsamen Klemme (275,277) verbunden sind (F i g. 38,39).