DE2235233C3 - Filter oder Verzögerungsleitung nach dem OberflächenweUenprinzip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filter oder eine Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwellenprinzip, bei dem auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats Eingangs- und Ausgangswandler als sogenannte Interdigitalwandler angeordnet sind, wobei die spannungsführenden Elektroden der Wandler antisymmetrisch liegen und wobei zwischen den Wandlern geerdete streifenförmige Elektroden als Abschirmung liegen, die einen spitzen Winkel zur Wellenfront bilden und mit den geerdeten Elektroden der Wandler galvanisch verbunden sind, und wobei gegebenenfalls auch die Rückseite des Substrats metallisiert und die Metallisierung gee-det ist.

Piezoelektrische Oberflächenwelien- Filter besitzen bekanntlich Eingangs- und Ausgangswandler, die auf der Oberfläche eines ebenen Substrats aufgebracht sind und sich in einem bestimmten Abstand gegenüberstehen. Die Signalübertragung, die im wesentlichen durch die vom Eingangs- zum Ausgangswandler laufende mechanische Welle erfolgen soll, wird nun vor allem bei kurzen Laufstrecken durch unmittelbares kapazitives Übersprechen gestört, wodurch die gesamte Übertragungskurve eine Welligkeit erhält, die von der Überlagerung des entsprechend der Laufstrecke verzögerten mechanischen und des unverzögerten elektrischen Signals herrührt. Diese Welligkeit macht sich besonders im Durchlaßbereich störend bemerkbar und führt hier zu Signalverzerrungen; gleichzeitig wird aber auch der Pegel im Sperrbereich des Filters in unerwünschtem Maße angehoben.

Aus der US-PS 35 73 673 ist es bekannt, zur Minderung des kapazitiven Übersprechens eine oder mehrere streifenförmige, auf definiertem Potential, z. B. Massepotential, liegende Elektroden, die einen spitzen Winkel zur geometrischen Wellenfront bilden, in der Laufstrecke anzuordnen. Zusätzlich wird die Rückseite des Substrats metallisiert und diese Metallisierung an Masse gelegt. Weiterhin werden auf der Rückseite des Substrats Rillen ausgefräst, diese Rillen metallisiert oder mit einem elektrisch leitenden Material aufgefüllt und ebenfalls wieder mit Masse verbunden. Aus F i g. 1 dieser Patentschrift ist auch die antisymmetrische Anordnung der spannungsführenden Elektroden der S Eingangs- und Ausgangswandler bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das kapazitive Übersprechen durch geeignete Maßnahmen weiter zu verringern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sich eine geerdete, möglichst schmale, streifenförmige Elektrode als Abschirmelektrode in der Verbindungslinie zwischen den Anschlußpunkten der spannungsführenden Elektroden befindet, daß der Abstand zwischen dem jeweiligen Anschlußpunkt und der jeweiligen Abschirmelektrode

■ 5 so klein wie möglich ist und daß auch die spannungsführenden Anschlußpunkte selbst von Abschirmelektroden umgeben sind.

Diese Elektrodenanordnung ergab experimentell eine sehr große Verringerung des kapazitiven Über-Sprechens, was auch mathematisch untermauert werden konnte. Die in der Verbindungslinie zwischen den spannungsführenden Elektroden in der Wellenbahn liegende schräge, schmale Abschirmelektrode stört die mechanischen Wellen kaum, erzeugt anderseits jedoch eine starke zusätzliche Verringerung der Kapazität zwischen den Elektroden.

Die Wirkungsweise der Erfindung läßt sich folgendermaßen erklären. Die größten Potentialdifferenzen und damit die größten Kapazitäten bestehen zwischen den spannungsführenden Anschlußpunkten. Diese Kapazität muß abgeschirmt werden. Dabei ist eine Abschirmung um so besser, je dicker die Abschirmwand ist. Diese Abschirmwand kann im vorliegenden Anwendungsfall nur durch Metallisierungen auf den Substratoberflächen realisiert werden. Bezüglich der Abschirmwirkung wäre es am besten, wenn der ganze Zwischenraum zwischen den einzelnen Wandlern metallisiert werden könnte. Dies ist jedoch nicht möglich, da dadurch die akustische Oberflächenwelle infolge emes Kurzschlusses des mit ihr wandernden piezoelektrischen Feldes zu stark gedämpft würde. Die Erfindung schlägt deshalb vor, die Abschirmelektroden möglichst schmai zu machen, damit möglichst wenig Metallisierung auf der Substratoberfläche liegt, die Abschirmelektroden aber so in die Verbindungslinie zwischen den spannungsfreien Anschlußpunkten zu legen, daß sie — von den Anschlußpunkten aus gesehen — trotzdem den ganzen Zwischenraum ausfüllen. Dies ist in dem zitierten Stand der Technik nicht erkannt worden. Dort findet das kapazitive Feld zwischen den spannungsführenden Anschlußpunkten lediglich zwei relativ schmale Abschirmelektroden vor, die nur einen ganz geringen Teil der Verbindungslinie, in der die kapazitiven Feldlinien verlaufen, ausfüllen. Bei der vorliegenden Erfindung wird durch die geschickte Lage der Abschirmelektroden auf der Oberseite des Substrats die gleiche Abschirmwirkung erzeugt, ohne daß zusätzliche Arbeitsgänge, wie das Metallisieren der Rückseite oder gar das Einschneiden von Nuten, was immer mit der Gefahr eines Brechens der Keramik verbunden ist, nötig sind.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Man erkennt eine Anordnung von drei Interdigitalwandlern I, II, Ml auf einem Substrat 14. Jeder Wandler I, II, III besteht aus zwei ineinandergreifenden, kammförmigen Elektroden 7, 8; 9, 10; 11, 12. An diesen Elektroden sind zusätzlich Anschlußpunkte 1,2; 3,4; 5,6

zum Anschließen der äußeren Zuleitungen vorgesehen. Die spannungsführenden Anschlußpunkte 2,3,6 und die mit ihnen verbundenen Elektroden 7, 10, 11 sind derartig antisymmetrisch angeschlossen, d?3 sie voneinander einen möglichst weiten Abstand haben. In der Verbindungslinie zwischen den spannungsführenden Anschlußpunkten 2, 3 bzw. 3, 6 ist eii.c streifenförmige Abschirmelektrode 13 angeordnet, die von den spannungsführenden Elektroden einen möglichst geringen Abstand besitzt. Die spannungsführenden Anschiußpunkte sind ihrerseits mit Abschirmelektroden umgeben. Die Abschirmelektroden 13 sind mit den ebenfalls auf Massepotential liegenden Anschlußpunkten 8, 9, 12 galvanisch verbunden. Wird bei der in der Zeichnung dargestellten Elektrodenanordnung der mittlere Wandler Ii als Eingangswandler benutzt, so werden die von diesem Wandler nach rechts und nach links abgestrahlten Ultraschallwellen dann in den beiden außenliegenden Wandlern I, III wieder in elektrische Signale zurückgewandelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Filter oder Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwcllcnprinzip, bei dem auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats Eingangs- und Ausgangswandler als sogenannte Interdigitalwand-Ier angeordnet sind, wobei die spannungsführenden Elektroden der Wandler antisymmetrisch liegen und wobei zwischen den Wandlern geerdete streifenförmige Elektroden als Abschirmung liegen, die einen spitzen Winkel zur Wellenfront bilden und mit den geerdeten Elektroden der Wandler galvanisch verbunden sind, und wobei gegebenenfalls auch die Rückseite des Substrats metallisiert und die Metallisierung geerdet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine geerdete, möglichst schmale, streifenförmige Elektrode (13) als Abschirmelektrode in der Verbindungslinie zwischen den Anschlußpunkten (2, 3, 6) der spannungsführenden Elektroden (7, 10, H) befindet, daß der Abstand zwischen dem jeweiligen Anschlußpunkt (2, 3, 6) und der jeweiligen Abschirmelektrode (13) so klein wie möglich ist und daß auch die spannungsführenden Anschlußpunkte (2,3,6) selbst von Abschirmelektroden umgeben sind.