DE2314642A1

DE2314642A1 - Filter fuer akustische wellen

Info

Publication number: DE2314642A1
Application number: DE19732314642
Authority: DE
Inventors: Michael Brian Neilson Butler
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1972-03-30
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1973-10-04
Also published as: GB1381912A; AU5333373A

Description

Patentanwalt 231464«

Dipl.-Phys. Leo Thul

Stuttgart

M.B.N. Butler - 3

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, New York Filter für akustische Wellen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Filter für akustische Wellen mit einem zur Leitung akustischer Oberflächen- oder Körperwellen geeigneten Körper, auf dem elektroakustische Eingangs- und Ausgangswandler mit je einem Bandpaßcharakter angeordnet sind.

Derartige Filter, die insbesondere als Bandfilter für Zwischenfrequenzschaltungsanordnungen in Rundfunk- und Fernsehgeräten verwendet werden, sind beispielsweise aus der DT-OS 1 918 065 bekannt. Bei diesem bekannten Filter sind auf einer größeren Fläche eines Körpers aus piezoelektrischem Material ein elektroakustischer Eingangswandler und ein elektroakustischer Ausgangswandler aufgebracht. Die Wandler bestehen je aus zwei elektrisch leitenden, kammförmig ausgebildeten, ineinander greifenden Elektroden und stellen ein von dem Abstand der Leiterstreifen bestimmtes selektives Gebilde dar. Der Eingangswandler wandelt ein elektrisches Eingangssignal in eine akustische Oberflächenwelle um, die in dem piezoelektrischen Körper zum Ausgangswandler gelangt und dort in ein elektrisches Signal rückgewandelt wird.

Die bekannten piezoelektrischen Filter haben eine Bandpaßcharakteristik für nur einen Durchlaßbereich. Sind in einem Gerät mehrere fest abgestimmte Frequenzkanäle vorgesehen, z.B. in einem Fernsehgerät der Video- und der Ton-ZF-Kanal, müssen mehrere unterschiedlich abgestimmte piezoelektrische

14. März 1973

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Filter für akustische Wellen anzugeben, das für mehrere fest abgestimmte Frequenzkanäle vorgesehen ist und das leicht auf einem einzigen Träger in integrierten Herstellungsverfahren anzufertigen ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem akustisch leitenden Mittel wenigstens zwei Ausbreitungswege für akustische Wellen vorgesehen sind, γοη denen am Anfang des ersten Ausbreitungsweges der elektroakustische Eingangswandler angeordnet ist und am Ende der Ausbreitungswege je ein elektroakustischer Ausgangswandler mit je einem gegenüber den anderen elektroakustisch^! Ausgangswandlern unterschiedlichen, aber innerhalb des Durchlaßbereiches des elektroakustischen Eingangswandlers liegenden Durchlaßbereich angeordnet sind, und daß zwischen dem elektroakustischen Eingangswandler und dem elektroakustischen Ausgangswandler eine Koppelanordnung angeordnet ist, deren Übertragungsbereich wenigstens gleich dem Übertragungsbereich des elektroakustischen Eingangswandlers ist und die ein Teil des sich im ersten Ausbreitungsweg fortpflanzenden Ausgangsignals des elektroakustischen Eingangswandlers in den zweiten Ausbreitungsweg überträgt und darin weiterleitet.

Außer dem Vorteil der integrierbaren Herstellung führt die Erfindung zu einfacheren und preiswerteren Schaltungsanordnungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein akustisches Oberflächenwellenfilter, das als Zwischenfrequenzfilter in einem Fernsehempfangsgerät vorgesehen ist,

Fig. 2 eine typische Kennlinie eines Filters nach Fig. 1, 309840/0963

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines komplexeren Ausführungsbeispieles eines Filters gemäß der Erfindung und

Fig. 4 typische Kennlinien eines in Fig. 3 dargestellten Filters.

Auf einem in Fig. 1 dargestellten Zwischenfrequenzfilter in einem Fernsehempfangsgerät ist ein elektroakustischer Eingangswandler 1 in der Form einer ineinander geschachtelten Fingeroder Kammstruktur auf einem ersten Ausbreitungsweg 2 auf einem Körper angeordnet, der zur Leitung akustischer Oberflächenwellen geeignet ist. Beispiele für einen derart geeigneten Körper sind ein Substrat aus piezoelektrischem Material oder eine Schicht aus piezoelektrischem Material auf einem nichtpiezoelektrischen Substrat oder örtlich begrenzte Schichten aus piezoelektrischem Material an der Aufbringungsstelle der elektroakustischen Wandler auf einem zur Ausbreitung akustischer Oberflächenwellen geeigneten Substrat.

Ein erster elektroakustischer Ausgangswandler 3 in der Form einer ineinander geschachtelten Finger- oder Kammstruktur ist am Ende des ersten Ausbreitungsweges 2 angeordnet. Etwa in gleicher Höhe mit dem ersten elektroakustischen Ausgangswandler 3 befindet sich ein zweiter elektroakustischer Ausgangswandler 4 in der Form einer ineinander geschachtelten Fingeroder Kammstruktur, der am Ende eines zweiten Ausbreitungs— weges 5 angeordnet ist.

Auf der Fläche zwischen dem elektroakustischen Eingangswandler 1 und den elektroakustischen Ausgangswandlern 3 und 4 ist eine Koppelanordnung 6 über beide Ausbreitungswege hinweg aufgebracht, um einen Teil des sich entlang des ersten Ausbreitungsweges sich fortpflanzenden Signals in und entlang des zweiten Ausbreitungsweges zu koppeln. Eine geeignete Form für eine Koppelanordnung für akustische Oberflächenwellen ist eine in Fig. 1 dargestellte verkettete Viel-

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fachstreifenkoppelanordnung. Sie enthält eine Anzahl langgestreckter Leiter, die gleichen Abstand aufweisen und sich quer über die Breite derbeiden Ausbreitungswege erstrecken und außerdem in Abteilungen von je zwei Leiterpaaren gruppiert sind. In jeder Abteilung ist der erste Leiter mit dem dritten Leiter elektrisch verbunden und bildet ein erstes Leiterpaar, sowie der zweite mit dem vierten Leiter elektrisch verbunden und bildet das zweite Leiterpaar.

Der elektroakustische Eingangswandler 1 hat eine ausreichende Bandbreite, um das Video- und Ton-Signal mit geringer Dämpfung zu übertragen, und kann durch eine geeignete Art der Bemessung dazu beitragen, die Nebenzipfel zu reduzieren. Ein Teil dieses Signales gelangt über den ersten Ausbreitungsweg 2 zum ersten elektroakustxschen Ausgangswandler 3, dessen Durchlaßband auf die Zwischenfrequenz des Tonsignals abgestimmt ist und als elektroakustischer Ausgangswandler für den Tonkanal wirkt und der ebenso nach Wunsch bemessen werden kann. Der größere Teil des Signals gelangt über die Koppelanordnung 6, die eine geringe Dämpfung aufweist (ca. 1 dB), in den zweiten Ausbreitungsweg 5.

Die akustischen Oberflächenwellen, die sich entlang des ersten Ausbreitungsweges 2 fortpflanzen, verursachen in den Leitern der Koppelanordnung 6 elektrische Poteniale. Diese Potentiale sind auch in den Leiterteilen der Koppelanordnung, die sich über dem zweiten Ausbreitungspfad 5 befinden, wirksam und erzeugen akustische Oberflächenwellen entlang des zweiten Ausbreitungsweges. Die Bandbreite der Koppelanordnung 6 reicht über die Bandbreite des elektroakustischen Eingangswandlers. Der zweite elektroakustische Ausgangswandler 4, der auf die Zwischenfrequenz des Videosignals abgestimmt ist, filtert aus dem Signalgemisch auf dem zweiten Ausbreitungsweg 5 das Videosignal heraus und weist das Tonsignal zurück und wirkt so als elektroakusti-

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scher Ausgangswandler für das Videosignal. .

In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Aufgaben der beiden elektroakustischen Ausgangswandler gerade vertauscht sein und die Koppelanordnung überträgt dann ein wenig gedämpftes Ton-Zwischenfrequenzsignal in den zweiten Ausbreitungsweg.

Der elektroakustische Eingangswandler 1 hat die Eigenschaft, in beide Ausbreitungsrichtungen des Ausbreitungsweges 2 elektroakustische Oberflächenwellen zu senden. Es ist daher notwendig, die in die unerwünschte Richtung sich ausbreitenden Wellen zu absorbieren oder den Eingangswandler 1 durch den Einschluß zusätzlicher verketteter Vielfachstreifenkoppelanordnungen nur in einer Ausbreitungsrichtung wirksam werden zu lassen.

Fig. 2 zeigt die Kennlinien des zuerst beschriebenen Ausbildungsbeispiels eines Filters gemäß der Erfindung. Die Mittenfrequenz der Bandpaßkurve 7 für das Ton-Zwischenfrequenzsignal liegt auf 33,5 MHz. Die Mittenfrequenz der Durchlaßkurve 8 für das Video-Zwischenfrequenzsignal beträgt 37,5 MHz und deren 6dB-Abfall liegt bei 35 und 39,5 MHz.

Die Filter nach der Erfindung können auch vielgestaltiger ausgebildet sein und dabei mehr als eine Koppelanordnung für Oberflächenwellen verwenden und wahlweise die Eigenschaft des elektroakustischen Eingangswandlers mitbenutzen, die akustischen Wellen in entgegengesetzte Richtungen zu senden. Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Filters zeigt Fig. Auf einem zur Ausbreitung akustischer Oberflächen- und Körperwellen geeigneten Körper sind ein elektroakustischer Eingangswandler 10 und neben dessen einer Seite Koppelanordnungen 11, 12 und 13 mit zugehörigen elektroakustischen Ausgangswandlern 14, 15, 16 und 17 angeordnet. Neben der anderen Seite

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des elektroakustischen Eingangswandlers 10 sind Koppelanordnungen 18 und 19 mit den anschließenden elektroakustischen Ausgangswandlern 20, 21 und 22 angeordnet. Die verhältnismäßige Signalflußteilung durch die einzelnen Koppelanordnungen ist von der Ausbildung der Koppelanordnungen bestimmt. Die elektroakustischen Ausgangswandler sind außerdem derart ausgebildet, daß sie von dem an ihrem Eingang ankommenden Frequenzgemisch vorgegebene Frequenzbereiche auswählen.

In Fig. 4 ist die Durchlaßkennlinie 23 des elektroakustischen Eingangswandlers dick ausgezogen dargestellt. Die Bandpaßkennlinien der einzelnen elektroakustischen Ausgangswandler, die innerhalb des Durchlaßbereiches des elektroakustischen Eingangswandlers liegen, können unterschiedliche Mittenfrequenzen, unterschiedliche Bandweiten und/oder unterschiedliche Höhen aufweisen.

2 Blatt Zeichnungen 4 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüehe

1./Filter für akustische Wellen mit einem zur Leitung akusti^v scher Oberflächen- und Körperwellen geeigneten Körper, auf dem elektroakustische Eingangs- und Ausgangswandler mit Bandpaßcharakter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem akustisch leitenden Mittel wenigstens zwei Ausbreitungswege (2, 5) für akustische Wellen vorgesehen sind, von denen am Anfang des ersten Ausbreitungsweges (2) der elektroakustische Eingangswandler (1, 10) angeordnet ist und am Ende der Ausbreitungswege je ein elektroakustischer Ausgangswandler (3, 4) mit je einem gegenüber den anderen elektroakustischen Ausgangswandlern unterschiedlichen, aber innerhalb des Durchlaßbereiches des elektroakustischen Eingangswandlers liegenden Durchlaßbereich (7, 8) angeordnet sind, und daß zwischen dem elektroakustischen Eingangswandler und dem elektroakustischen Ausgangswandler eine Koppelanordnung (6) angeordnet ist, deren Übertragungsbereich wenigstens gleich dem Übertragungsbereich des elektroakustischen Eingangswandlers ist und die ein Teil des sich im ersten Ausbreitungsweg fortpflanzenden Ausgangssignals des elektroakustischen Eingangswandlers in den zweiten Ausbreitungsweg (5) überträgt und darin weiterleitet.

2. Filter für akustische Wellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im ersten und/oder zweiten Ausbreitungsweg hinter der ersten, am Ausgang des elektroakustischen -Eingangswandlers (1, 10) angeordneten Kopplungsanordnung (11, 6) je eine weitere Kopplungsanordnung (12, 13) liegt, deren Übertragungsbereich wenigstens gleich dem Übertragungsbereich (23) des elektroakustischen Eingangswandlers ist und die ein Teil des sich im ersten und/oder zweiten Ausbreitungsweg fortpflanzenden Schallsignals in einen dritten und/oder vierten Ausbreitungsweg überträgt und da-

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rin an je einen am Ende der Ausbreitungswege liegenden elektroakustischen Ausgangswandler (14 bis 17) weiterleitet.

3. Filter für akustische Wellen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ausbreitungsweg von den beiden entgegengesetzten AusgangsSeiten des elektroakustischen Eingangswandlers (1, 10) wegführt.

4. Filter für akustische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsanordnung (6) eine Vielzahl langgestreckter Leiter enthält, die in wenigstens zwei Gruppen quer über die Breite zweier Ausbreitungswege (2, 5) angeordnet sind, und daß die eine Gruppe auf dem einen Ausbreitungsweg aus wenigstens zwei abwechselnd miteinander verbundenen Leitern besteht und mit ihren Leitern an die ebenfalls abwechselnd miteinander verbundenen Leiter der anderen Gruppe auf dem anderen Ausbreitungsweg angeschlossen sind.

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