DE2505819C2

DE2505819C2 - Einrichtung, die mit elastischen Oberflächenwellen arbeitet, sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Einrichtung

Info

Publication number: DE2505819C2
Application number: DE2505819A
Authority: DE
Inventors: Gerard Antony Coussot
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-02-15
Filing date: 1975-02-12
Publication date: 1984-09-27
Also published as: FR2261654A1; US3983514A; GB1500373A; DE2505819A1; JPS50120238A; FR2261654B1; CA1047130A; IT1029697B; YU31975A

Description

benen Durchlaßkurve die Zwischenfrequenzsignale 2u filtern, die über den Videoverstärkungskanal eines Fernsehempfängers übertragen werden. Zur besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung ist die Schutzkappe des Filters von dem Gehäuseboden 1 abgehoben worden. Das eigentliche Filter besteht aus einer piezoelektrischen Platte 2, die unter Zwischenfügung von Distanz-Stücken 4 oder durch jegliche andere Art von Befestigung auf dem Boden 1 angeordnet ist Die obere Hauptfläche 3 der Platt* 2 trägt eine Wandleranordnung zum Aussenden von elastischen Oberflächenwellen, weiche aus einer ersten Gruppe von Elektroden in Form von interdigital angeordneten Kämmen 9 und 8 besteht Die Kämme 9 und 8 sind mit den isolierten Durchführungen 6 des Bodens 1 durch Verbindungsdrähte 7 elektrisch verbunden. Die Hauptfläche 3 trägt außerdem einen Empfangswandler, welcher aus einer zweiten Gruppe von Elektroden in Form von interdigital angeordneten Kämmen 1 ί und 12 besteht die durch Verbindungen 7 mit zwei anderen isolierten Durchführungen 6 des Bodens 1 verbunden sind. Zwischen den Sende- und Empfangswandierr! ist eine Koppeleänrichtung 10 für elastische Oberflächen wellen angeordnet die aus einr'in Gitter aus leitenden Streifen besteht deren Abstand in Abhängigkeit von der Wellenlänge so gewählt ist daß die Oberflächenwellen einen Weg 13 nehmen, der zwei geradlinige Abschnitte aufweist die zu den Zinken der Kämme 8, 9 bzw. 11,12 senkrecht sind. Der zwischen diesen Wegabschnitten liegende Wegteil stellt keine tatsächliche Bahn der elastischen Oberflächenwellen dar, sondern symbolisiert eine vollständige Energieübertragung zwischen der Hälfte der Koppeleinrichtung, die die von dem Sendewandler ausgesandte Energie empfängt und der anderen Hälfte, weiche die Oberflächenwelle wieder aussendet die den Empfangswandler anregt. Der Weg 13 weist also eine Stufe bzw. Versetzung auf, die bewirkt, daß in der Richtung 15 die Schwingungsenergie der durch den Sendewandler angeregten Oberflächenwellen im wesentlichen Null ist Dagegen wird die Schwingungsenergie der von dem Sendewandler kommende.. Volumenwellen durch das Vorhandensein der Koppeleinrichtung 10 nicht beeinflußt und stört nicht den Oberflächenwellenbetrieb der Einrichtung, da sie in keinen Empfangswandler mündet.

Es ist jedoch eine unerwünschte Kopplung zwischen den Sende- und Empfangswandlern durch die Volumenwellen vorhanden, die den gestrichelter. Weg 14 nehmen. Diese Übertragungsart ergibt sich aus der Dicke der Platte 2 und hängt von Reflexionen ab, die auf der unteren Hauptfläche 5 der Platte 2 stattfinden.

Zur Beseitigung dieser unerwünschten Kopplung zwischen den Sende- und Empfangswandlern ist vorgesehen, daß die Hauptfläche 5 der Platte 2 vor ihrer Montage auf dem Boden 1 mattgeschliffen wird. Dieses Mattschieifen ist auf die Zonen 16 und 17 der Fläche 5 begrenzt die senkrecht unter den Gitterelektroden 8,9, 11 und 12 angeordnet sind; es wird vorgenommen, indem auf die Hauptfläche 5 ein Strahl von Schleifpartikeln gerichtet wird, dessen Körner eine Größe haben, die in der Nähe der Wellenlänge der unerwünschten Schwingung liegt.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch die Platte 2, wobei in der Schnittebene die Ausbreitungsrichtung der elastischen Oberflächenwellen liegt. Ein gestrichelter Weg im Querschnitt der Platte 2 zeigt die Bahn der Volumenwellen, die durch den Sendewandler erzeugt werden, an den eine Wechselspannung angelegt worden ist.

Zur Streuung der Volum^rswellen ist vorgesehen, eine Zone 22 der Hauptfläche 5 der Platte 2 mit Hilfe eines aus einer Düse 24 austretenden Schleifpartikelstrahls 26 mattzuschleifen, der in der Richtung 25 die Ausdehnung 20 der mattgeschliffenen Zone 22 überstreichen kann. Durch dieses Mattschleifen wird die Schwingungsenergie der Volumenwelle in alle Richtungen gestreut und lediglich ein vernachlässigbarer Bruchteil derselben kann eine Störspannung zwischen den Zinken der Kämme 11 und 12 des Empfangswandlers entstehen lassen.

ίο Durch ein analoges Mattschleifen, welches in der eine Ausdehnung 21 aufweisenden Zone 23 vorgenommen wird, die sich senkrecht unter dem Empfangswandler befindet wird der nachteilige Einfluß der Volumenwellen weiter verringert Die Ausdehnungen 20 und 21 der mattgeschliffenen Zonen 22 und 23 sind zumindest gleich den Ausdehnungen 19 bzw. 18 der Sende- und Empfangswandler. Die rrattgeschliffenen Zonen 22 und 23 haben ein in bezug auf die Hauptfische 5 vertieftes mittleres Profil und bestehen aus kleinen Unebenheiten, die sich durch die Schleifwirkung des Strahls 26 ergeben.

!n dem Fall einer Platte aus Liihsumraobat kann das Mattschleifen mit Hilfe eines Gasstromes ausgeführt werden, der Sandteilchen in der Größenordnung von 50 μπι mit großer Geschwindigkeit mitreißt Durch eine solche Behandlung können mattgeschliffene Streuzonen einer Einrichtung hergestellt werden, die dazu bestimmt ist durch elastische Oberflächenwellen Wechselstromsignale zu übertragen, deren Frequenz einige zehn MHz beträgt. Die auf die Volumenwellen zurückzuführenden Störsignale erfahren durch die Schaffung von mattgeschliffenen Zonen in der Fläche des Substrats, die der die Oberflächenwellen übertragenden Fläche gegenüberliegt eine Pegelabsenkung in der Größenordnung von 15 bis 18 dB. Indem man den Strahl in die Tiefe wirken läßt, ist es möglich, mattgeschliffene Zonen mit einem allgemein konicaven Profil zu erzielen, die der Übertragung der Volumenwellen in der Platte noch wirksamer entgegenwirken.

Das Verfahren des Mattschleifens mittels Sandstrahl erweist sich als vorteilhafter als das Verfahren, bei welchem :um Verringern der Volumenwellen in dem Substrat Schlitze gebildet werden. Es erfordert eine geringere Bearbeitungszeit und beseitigt vollkommen die Gefahr, daß die Kristallplatte bricht.

Die Unterdrückung der Störsignale, welche aus einer unerwünschten Kopplung zwischen den Sende- und Empfangswandlern einer mit elastischen Oberflächenwellen arbeitenden Einrichtung resultieren, ist insbesondere für Filter mit einer vorgeschriebenen Durchlaßkurve erforderlich. Es gibt nämlich eine enge Beziehung zwischen der Übertragungsfunktion des Filters und seiner Impulsantwort. Diese Beziehung, die durch die Fouriertransformation gegeben ist, erlaubt nämlich, den Abstand und die Länge der Kammzinken zu wählen, die zu der Durchlaßkurve passen. Diese Beziehung darf nicht durch Störsignale verfälscht werden, wodurch das Filter unbrauchbar werden würde.

Neben den Störsignalen, die durch die Volumenwellen verursacht werd.n, welche durch die Sende- und Empfangswandler ausgetauscht werden können, müssen außerdem weitere Störsignale in Betracht gezogen werden, insbesondere diejenigen Störsignaie, die an der Koppeleinrichtung entstehen, und diejenigen, die aus der Seitenstrahlung der Wandlerkämme stammen.

F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung. Die Platte 2 besteht zwar aus den gleichen Bestandteilen wie in Fig. 1, um die Unterdrückung der

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Störsignale zu vergrößern, sind jedoch in der Hauptfläche 5 eine zusätzliche mattgeschliffene Zone 28 und in der Hauptfläche 3 ein mattgeschliffener Streifen 29 vorgesehen, über welchem die elektrisch leitenden Streifen der Koppeleinrichtung 10 angeordnet sind. Die mattge-

schliffene Zone 28 ist senkrecht unter der Koppelein- ^:

richtung 10 angeordnet und verhindert, daß die sich in

der Platte 2 fortbewegenden Volumenwellen die Kop- y-

peleinrichtuug erreichen und an ihr Störoberflächen- ;.■'■

wellen entstehen lassen können, die nicht durch die ι ο ->j

mattgeschliffenen Zonen 16 und 17 zerstreut würden. te

Der mattgeschliffene Streifen 29 beeinflußt nicht die Übertragung der Volumenwellen, sondern wirkt durch seine Streuwirkung der direkten Übertragung einer Oberflächenwelle zwischen den Sende- und Empfangswandlern entgegen. Der Streifen 29 ist in der X-Riehtung der Hauptkeule 26 der durch die Kämme 8 und 9 abgestrahlten elastischen Oberflächenwellen ausgerichib». Der Nlehenzinfel 27 kann eine Strahlungsrichtung θ haben, die die direkte Übertragung einer Oberflächenwelle zu den Kämmen 11 und 12 begünstigt. Zum Verhindern dieser unerwünschten Übertragung aufgrund des Nebenzipfels 27 ist vorgesehen, daß durch die Wirkung eines Schleifpartikelstrahls auf der Hauptfläche 3 der mattgeschliffene Streifen 29 gebildet wird, bevor die Leiter 10 auf die Hauptfläche 3 aufgetragen werden. Der Streifen 29 erfüllt seine Streuungsaufgabe gegenüber den Oberflächenwellen, und lediglich ein vernachlässigbarer Bruchteil der auf diese Weise gestreuten Schwingungsenergie kann eine Störspannung an den Klemmen der Kämme 11 und 12 hervorrufen.

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Claims

1 2 gerungsleitung oder als elektromechanisches Filter verPatentansprüche: wendeten Einrichtung beeinträchtigen. Aus der Druckschrift IEEE Transactions on Microwave Theory and

1. Einrichtung, die mit elastischen Oberflächen- Techniques, VoL MTT-21, Nr. 4, April 1973, Seiten 216 wellen arbeitet und auf einer der Hauptflächen einer 5 bis 225, ist es bekannt, daß die durch Volumenwellen piezoelektrischen Platte zwei Gruppen von Elektro- verursachten Störsignale durch die zwischen Sendeden in Form von interdigital angeordneten Kämmen wandler und Empfangswandler angeordnete Koppelaufweist, die auf zwei nebeneinander liegenden Aus- einrichtung aus parallelen elektrisch leitenden Streifen, breitungswegen einen Sendewandler und einen die einen Bahnwechsel der Wellenausbreitung zwischen Empfangswandler für die elastischen Oberflächen- io den zwei nebeneinander liegenden Ausbreitungswegen wellen bilden, wobei zwischen dem Sendewandler verursacht, erheblich gedämpft werden können. Eine und dem Empfangswandler eine Koppeleinrichtung weitere Dämpfung der durch Volumenwellen verurangeordnet ist, die aus einem Gitter von elektrisch sachten Störsignale kann gemäß der eingangs genannleitenden Streifen gebildet ist, welche auf der ge- ten Druckschrift dadurch erreicht werden, daß die der nannten Hauptfläche die beiden Ausbreitungswege 15 ί iauptfläche der piezoelektrischen Platte, auf der Senübergreifend angeordnet sind, wobei die andere dewandler und Empfangswandler sowie Koppeleinrich-Hauptfläche der piezoelektrischen Platte wenig- tung angeordnet sind, gegenüberiiegende Fläche der stens eine mattgeschliffene Zone aufweist welche Platte schräg gestellt, aufgerauht oder mit Rillen verseeme Streuwirkung auf die sich im Inneren der piezo- hen wird. Für zahlreiche Anwendungen besitzt aber die elektrischen Platt«; ausbreitenden Volumenwellen 20 piezoelektrische Platte der Einrichtung eine sehr gerinausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die ge Dicke, so daß einerseits eine Schrägstellung ihrer mattgeschliffene Zone (16,17,28) jeweils senkrecht Unterseite nicht möglich ist, andererseits aber auch die unter einer Gruppe von Elektroden (8, 9; 11, 12) mechanische Festigkeit der Platte durch Aufrauhen angeordnet ist oder Ritzen ihrer Unterseite stark beeinträchtigt wer-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 den würde.

zeichnet daß die andere Hauptfläche (5) der Platte Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer

(2) eine mattierte Zone (28) aufw.«ist die der Koppel- 'Einrichtung der eingangs genannten Art eine ausrei-

einrichtung (10) gegenüberliegt chende Dämpfung der Volumenwellen zu erreichen, oh-

3. Verfahren zur Herstellung der Einrichtung nach ne die mechanische Festigkeit der piezoelektrischen einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge- 30 Platte wesentlich zu beeinträchtigen, sowie ein Verfahkennzeichnet daß zur Schaffung der mattgeschliffe- ren zur HerstellungÄazugeben.

nen Zone aul die entsprechende Hauptfläche der Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der einpiezoelektrischen Platte ein Sar^teiichen mitführen- gangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im der Gasstrom gerichtet wird, dessen Auftreffpunkt kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen über den Bereich der Haupöläch" geführt wird, der 35 Merkmale gelöst; bezüglich des Verfahrens wird die der zu schaffenden mattgeschliffenen Zone ent- Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspricht Spruchs 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung befindet sich

jeweils senkrecht unter einer Gruppe von Elektroden

40 eine mattgeschliffene Zone. D';z mattgeschliffenen Zonen nehmen daher nur einen sehr kleinen Anteil der

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Gesamtoberfläche der piezoelektrischen Platte ein. DeOberbegriff des Patentanspruchs 1. ren Festigkeit wird daher kaum beeinträchtigt. Nichts-Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her- destoweniger wird eine erhebliche Absenkung des Pestellung einer solchen Einrichtung. 45 gels der durch Volumenwellen verursachten Störsignale Eine solche mit elastischen Oberflächenwellen arbei- um etwa 15 bis 18 dB erreicht. Dieses Ergebnis kann tende Einrichtung ist aus der Druckschrift PROC. IEE, durch eine Kombinationswirkung zwischen der Koppel-VoI. 120, Nr. 1OR, Oktober 1973, IEE Reviews, Seiten einrichtung und den mattgeschliffenen Zonen senkrecht bis 1100, bekannt. Sie weist auf einer der Hauptflä- unter den Elektroden erklärt werden. Die mattgeschüfchen einer piezoelektrischen Platte zwei Gruppen von 50 fenen Zonen wirken nämlich auf die Funktion der Kop-Elektroden in Form von interdigital angeordneten peleinnchtung derart zurück, daß die Modenumwand-Kämmen auf. Diese bilden auf zwei nebeneinander lie- lungseigenschaften dieser Koppeleinrichtung günstig genden Ausbreitungswegen einen Sendewandler und ei- beeinflußt werden.

nen Empfangswandler für die elastischen Oberflächen- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

wellen. Zwischen dem Sendewandler und dem Emp- 55 den Unteransprüchen angegeben,

fangswandler ist eine Koppeleinrichtung angeordnet, Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

die aus einem Gitter von elektrisch leitenden Streifen Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher

gebildet ist. Die Streifen des Gitters sind auf derselben beschrieben. Es zeigt

Hauptfläche der Platte wie Empfangswandler und Sen- F i g. 1 eine Gesamtansicht einer ersten Ausführungs-

dewandler so angeordnet, daß sie die beiden Ausbrei- 60 form einer mit elastischen Oberflächenwellen arbeiten-

tungswege übergreifen. den Einrichtung,

Bekanntlich können sich aber mechanische Schwin- F i g. 2 eine zur Erläuterung dienende Darstellung gungen in einem festen Körper nicht nur durch Oberflä- derselben Ausführungsform und
chenwellen, sondern auch durch Volumenwellen fort- F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Einpflanzen. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeiten für 65 richtung nach Fig. 1.

Oberflächenwellen und für Volumenwellen unterschie- Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel ein mit elasti-

dich sind, verursachen die Volumenwellen Störsignale, sehen Oberflächenwellen arbeitendes elektromechani-

welche die Eigenschaften der beispielsweise als Verzö- sches Filter, welches dazu dient, mit einer vorgeschrie-