DE2441614A1

DE2441614A1 - Acoustic surface wave filter - has at least one resonator and means for feeding electric energy into filter and collecting it from filter

Info

Publication number: DE2441614A1
Application number: DE2441614A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Kohlbacher
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-08-30
Filing date: 1974-08-30
Publication date: 1976-03-11

Abstract

The filter comprises a piezoelectric plate which supports a series of periodic structure with undirectional effect, and possibly it supports other periodic structures which produce a multi-directional effect for surface waves. The resonator comprises two periodic structures with opposite directional effects, which are both mechanically and electrically coupled with each other. The structures are connected to two circuits and are interdigitated, with one structure connected to a first circuit arranged between two structures connected to first and second networks which shift the phase by 60 deg. All three circuits are connected to a network which blends or proportions the signals. The piezoelectric plate may act as a resonator for the wavelength being investigated.

Description

"Akustisches Oberflächenwellenfilter" Die Erfindung betrifft ein akustisches Oberflächenwellenfilter mit wenigstens einem Resonator sowie mit Mitteln zum Ein- und Auskoppeln von elektrischer Energie am Ein- und Ausgang des Filters unter Verwendung einer piezoelektrischen Scheibe, auf der periodische Strukturen mit einseitiger Richtwirkung sowie gegebenenfalls periodischen Strukturen mit mehrseitiger Richtwirkung für Oberflächenwellen aufgebracht sind. "Surface Acoustic Wave Filter" The invention relates to a Surface acoustic wave filter with at least one resonator and with means for coupling electrical energy in and out at the input and output of the filter using a piezoelectric disc on which periodic structures with unilateral directional effect and, if necessary, periodic structures with multi-sided Directivity for surface waves are applied.

Akustische Oberflächenwellenfilter bestehen normalerweise aus einem zu Oberflächenschwingungen anregbaren Körper aus piezoelektrischem Material, auf dessen Oberfläche zumindest ein Eingangswandler zur Umwandlung eines elektrischen Eingangseignales in eine Oberflächenwelle und ein Ausgangswandler zur Umwandlung der Oberflächenwelle in ein Ausgangs signal aufgebracht ist. Die Energieumwandlung erfolgt zumeist durch periodische Strukturen in Form von streifenförmig ausgebildeten Elektroden, welche entweder unmittelbar oder über Phasenwandler mit dem Eingang oder Ausgang des Filters verbunden sind. Einfache Wandler weisen einen Umwandlungsverlust von 3 d auf, da die Oberflächenwelle nach zwei Richtungen aus dem Wandler hinausläuft. Werden zwei solche Wandler in einem Oberflächenwellenfilter z. B. als Eingangs- und Ausgangswandler verwendet, so beträgt der Gesamtverlust bereits 6 dB.Surface acoustic wave filters usually consist of one body made of piezoelectric material that can be excited to surface vibrations the surface of which has at least one input transducer for converting an electrical Input signal into a surface wave and an output converter for conversion the surface wave is applied in an output signal. The energy conversion mostly occurs through periodic structures in the form of stripes Electrodes, which either directly or via phase converters with the input or output of the filter are connected. Simple converters have a conversion loss of 3 d, since the surface wave runs out of the transducer in two directions. Are two such transducers in a surface acoustic wave filter z. B. as entrance and output transducers are used, the total loss is already 6 dB.

Aus der DU-OS 2 249 509 ist nun ein mehrpoliger akustischer Oberflächenwellen-Wandler bekannt, der aus einem Satz von n Elektroden besteht, welche einen Abstand von -Wellenlänge aufweisen und welche mittels eines n-phasigen elektrischen 360° Signals mit einer Phasenverschiebung von n angesteuert werden. In der Praxis werden solche Wandler mit einseitiger Richtwirkung, welche man auch als Unidirektional-Wandler bezeichnet, zumeist aus einem Satz von drei Elektroden aufgebaut, wobei der Abstand der Elektroden 1/3 Wellenlänge gewählt ist und die den drei Elektroden zugeführten elektrischen Signale jeweils um 1200 gegeneinander phasenverschoben sind.From the DU-OS 2 249 509 there is now a multi-pole acoustic surface wave converter known, which consists of a set of n electrodes, which have a distance of -wavelength have and which by means of an n-phase electrical 360 ° signal with a Phase shift of n can be controlled. Such converters are used in practice with unidirectional directivity, which is also known as a unidirectional converter, mostly made up of a set of three electrodes, the distance between the electrodes 1/3 wavelength is selected and the electrical supplied to the three electrodes Signals are each phase shifted by 1200 with respect to one another.

Eine Möglichkeit zur Ansteuerung der Elektroden (Figur 1) ist in dem Aufsatz "Wideband Unidirectional Interdigital Surface Wave Transducers" von Clinton S Hartmann, W. Stanley Jones und Howard Vollers in 11IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics", Vol SU-19, No. 3, July 1972, Seiten 378 bis 381 genauer beschrieben. Bei der in Figur 1 wiedergegebenen Ausfihrungsform besteht der Wandler aus einem Satz von drei Elektroden, welche wiederum einen Abstand von 3 Wellenlänge 3 aufweisen und wobei zwei der Elektroden über ein Anpassungsnetzwerk an den Filtereingang gekoppelt sind, während die dritte Elektrode über einen 60 0-Phasenschieber mit dem Netzwerk verbunden ist. Der entsprechende Ausgangswandler kann völlig analog aufgebaut werden.One way to control the electrodes (Figure 1) is in the Paper "Wideband Unidirectional Interdigital Surface Wave Transducers" by Clinton S Hartmann, W. Stanley Jones and Howard Vollers in 11IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics ", Vol SU-19, No. 3, July 1972, pages 378-381. In the embodiment shown in FIG consists of Transducer from a set of three electrodes, which in turn have a distance of 3 Have wavelength 3 and two of the electrodes via a matching network are coupled to the filter input, while the third electrode has a 60 0 phase shifter is connected to the network. The corresponding output converter can be set up completely analog.

Andere Ausführungsforinen von Wandlern mit einseitiger Richtwirkung sind in der DT-OS 2 222 229 näher erläutert. Hierbei handelt es sich um Doppelkamm-Signalumfornier mit Schalloberflächenwellenkopplern, wobei die Koppler z. B. aus U- oder O-förmigen Leiterfäden bestehen.Other embodiments of transducers with unidirectional directivity are explained in more detail in DT-OS 2 222 229. This is a double-comb signal converter with sound surface wave couplers, the couplers e.g. B. from U- or O-shaped Conductor threads exist.

Das Sbertragungsverhalten eines lediglich aus Eingangs- und Ausgangswandler bestehenden Oberflächenwellenfilters entspricht dem eines dreikreisigen Bandfilters. Um den Grad des Filters zu erhöhen, ist bereits in der DD-OS 2 133 634 vorgeschlagen worden, auf der Oberfläche-der piezoelektrischen Scheibe Störstellen aufzubringen, von denen je zwei als Resonatoren fiir die Oberflächenwellen wirken. Aus der deutschen Patentanmeldung P 23 63 701.6 vom 21. Dez. 1973 ist weiterhin bekannt, ein aus metallischen Belägen bestehendes Strichgitter aufzubringen, wobei das gesamte Strichgitter als Einzelresonator wirkt.The transmission behavior of an input and output converter existing surface acoustic wave filter corresponds to that of a three-circle band filter. In order to increase the degree of the filter, DD-OS 2,133,634 has already proposed to apply impurities to the surface of the piezoelectric disc, two of which act as resonators for the surface waves. From the German Patent application P 23 63 701.6 of December 21, 1973 is also known, a metallic To apply coverings existing grating, the entire grating as Single resonator works.

Durch die Einfügung solcher Resonatoren zwischen Eingangs-und Ausgangswandler läßt sich nun zwar der Grad eines Filters erhöhen, jedoch sind die Eigenschaften des Filters durch den einmal gewählten Aufbau festgelegt und können zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr geändert, bzw. den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.By inserting such resonators between the input and output transducers the degree of a filter can now be increased, but the properties are of the filter is determined by the structure selected once and can be used at a later date Time can no longer be changed or adapted to the respective requirements.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Filter der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem der Energieeinfang im Resonatorbereich beeinflußt und damit die Eigenschaften des Filters geändert werden kann.The invention was therefore based on the object of a filter of the initially Specify the type described, in which the energy capture affects the resonator area and so that the properties of the filter can be changed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Resonator zwei in ihrer Wirkung gegeneinander gerichtete periodische Strukturen enthält, welche mechanisch und elektrisch miteinander gekoppelt sind.According to the invention, this object is achieved in that the resonator contains two periodic structures directed against each other in their action, which are mechanically and electrically coupled to one another.

Der Energieeinfang läßt sich auf einfache Weise durch die mechanische und elektrische Kopplung der beiden periodischen Strukturen im Resonator beeinflussen. Hierbei kann zweckmäßig von einer Anordnung ausgegangen werden, bei der zwischen Eingangs- und Ausgangswandler ein Resonator gemäß Figur 2 angeordnet ist, in dem die periodischen Strukturen unmittelbar aneinander anschließen. Durch die Justierung der Pha8enschieber und den Aufbau des Anpassungsnetzwerkes kann dann der gewiinschte Wert des Energieeinfangs eingestellt werden.The energy capture can be done in a simple way by the mechanical and affect the electrical coupling of the two periodic structures in the resonator. In this case, an arrangement can expediently be assumed in which between Input and output transducer a resonator is arranged according to Figure 2, in which the periodic structures directly adjoin one another. By adjusting the phase shifter and the structure of the adaptation network can then be selected The value of the energy capture can be set.

Der Resonator is-t zweckmäßig symmetrisch aufgebaut, so daß also die beiden periodischen Strukturen zu beiden Seiten und in gleichem Abstand von der Symmetrie achse S des Resonators angeordnet sind. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist die Verwendung von Doppelkamm-Signaiumformern mit Schalloberflächenwellenkopplern. Zwischen den periodischen Strukturen im Resonator kann zudem eine aus metallischen Belägen bestehende Gitterstruktur eingefügt werden, wodurch die Flankensteilheit in der Durchlaßcharakteristik erhöht wird.The resonator is expediently constructed symmetrically, so that the two periodic structures on either side and equidistant from the Symmetry axis S of the resonator are arranged. This arrangement is advantageous is the use of double-comb signal formers with sound surface wave couplers. A metallic structure can also be used between the periodic structures in the resonator Existing lattice structure can be inserted into coverings, thereby increasing the slope is increased in the transmission characteristic.

Weiterhin ist es zweckmäßig, zwischen Eingangs- und Ausgangswandler mehrere Resonatoren einzufügen, wodurch die Durchlaßcharakteristik den jeweiligen Anforderungen noch besser angepaßt werden kann.It is also useful to place between the input and output transducers insert several resonators, reducing the transmission characteristic of the respective Requirements can be adapted even better.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Surface acoustic wave filter with at least one resonator as well as means for coupling and decoupling electrical energy at the input and output of the filter using a piezoelectric disc, on the periodic Structures with unilateral directivity and, if necessary, periodic structures are applied with multi-sided directivity for surface waves, characterized in that that the resonator has two periodic structures directed against one another in their effect contains, which are mechanically and electrically coupled to one another.

2. Surface acoustic wave filter according to claim 1, characterized in that that for mechanical coupling the oppositely directed periodic structures are arranged adjacent to one another in the resonator.

3. Acoustic surface wave filter according to claim 1, characterized in that that for mechanical coupling a periodic structure with at least two-sided Directional effect between the oppositely directed periodic structures in the resonator is inserted.

4. Surface acoustic wave filter according to claim 1, characterized marked-t, that the mutually directed periodic structures in the resonator over a Adaptation network are coupled together.

5. Surface acoustic wave filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mutually directed periodic structures formed symmetrically to each other in the resonator and at the same distance from the Axis of symmetry of the resonator are arranged.

6. Surface acoustic wave filter according to claim 1, characterized in that that the periodic structures belonging to the resonator with unilateral directivity are applied to the disc, which is connected to the inlet and outlet of the filter are electrically connected.

7. Surface acoustic wave filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the periodic structures with a unilateral directional effect are designed as three phase structures and that the distance between the individual phase structures from each other in the mean T corresponds to the wavelength of the surface waves.

L e r s e i t e