DE2618144C3 - Wandlerelektroden für Filter oder Verzögerungsleitungen nach dem Oberflächenwellenprinzip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Wandlerelektroden für Filter oder Verzögerungsleitungen nach dem Oberflächenwellenprinzip auf piezoelektrischen Substraten, wobei die Wandler als Interdigitalstrukturen mit längengewichteten Elektrodenfingern ausgeführt sind.

Es ist bekannt, daß durch eine Metallisierung der Oberfläche von piezoelektrischen Substraten die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Oberflächenwellen verkleinert wird. Dieser Effekt bewirkt beispielsweise bei einem Interdigitalwandler für elastische Oberflächenwellen mit längengewichteten Elektrodenfingern, daß einzelne Teile der Wellenfron» im Überlappungsbereich der Elektvodenfinger eine vergleichsweise dichte, metallisierte Zone durchlaufen, während andere Teile der Wellenfront außerhalb des Überlappungsbereiches eine vergleichsweise wenig metallisierte Zone durchlaufen. Die in der wenig metallisierten Wandlerzone laufenden Wellenanteile eilen gegenüber den anderen vor, was zu einer unerwünschten Verbiegung der Wellenfront und damit zu Abweichungen des experimentellen Frequenzganges gegenüber dem erwünschten Frequenzgang des Übertragungselement führt.

LJm dieses Voreilen zu verhindern, ist es z. B. durch die DE-OS 25 42 854 bekanntgeworden, außerhalb des Überlappungsbereiches der Fingerelektroden die fehlende Metallisierung durch sogenannte Blindzinken zu ersetzen. Diese Blindzinken können entweder von den übrigen Elektrodenfingern isoliert oder aber mit den danebenliegenden Elektrodenfingern elektrisch verbunden sein.

Diese bekannten Blindzinken entsprechen in ihrer Breite der Breite der übrigen Elektrodenfinger, d. h. etwa einem Viertel der Synchronwellenlänge der Oberflächenwelle. Sie besitzen deshalb den Nachteil, daß sich die Reflexionen der Oberflächenwelle an den Fingerkanten bei der Synchrqnfrequenz addieren, wodurch gerade in der Mitte des Übertragungsbereichs eine Verschlechterung des Amplituden- und Phasenfrequenzganges bewirkt wird. Zur Vermeidung dieser schädlichen Reflexionen wurde bereits ein Vorschlag bekannt, die Elektrodenfinger als sogenannte »splitfinger« auszuführen. Hierzu wird jeder Elektrodenfinger als Doppelfinger ausgeführt Dadurch ergeben sich jedoch unerwünscht schmale Metallisierungen, die nicht nur in der Herstellung sehr empfindlich sind, sondern auch einen erhöhten ohmschen Widerstand besitzen und damit zu erhöhten Verlusten an elektrischer Energie führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Laufzeitausgleich für elastische Oberflächenwellen im Randbereich längengewichteter Interdigitalwandler anzugeben, der einfach herzustellen ist, keine zusätzlichen Reflexionen an den Fingerkanten verursacht und nicht zu erhöhten Verlusten an elektrischer Energie führt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrodenfinger außerhalb des Überlappungsbereichs in Übertragungsrichtung zu einer geschlossenen Mantelfläche zusammengefaßt sind, deren Breite der Gesamtbreite aller Elektrodenfinger äquivalent ist Durch das erfindungsgemäße Zusammenfassen aller Elektrodenfinger und Zuleitungen außerhalb des Überlappungsbereichs zu einer geschlossenen Metallfläche mit einer in Wellenlaufrichtung gemessen äquivalenten Breite ist eine deutliche Verbesserung des Amplitudenfrequenzgangs und des Einschwingverhaltens erzielt worden. Besonders vorteilhaft ist, daß diese Metallfläche nur zwei Kanten besitzt, an welchen Reflexionen auftreten können, während bei den bekannten Lösungen eine Vielzahl von Kanten vorliegt, die zu einer entsprechenden Vielzahl von Reflexionen führen. Die erfindungsgemäße Lösung ist auch vorteilhaft gegenüber den bekannten Lösungen, die eine Kompensation der Teilreflexionen durch eine besondere Ausgestaltung der Zuleitungen und Elektrodenfinger ermöglichen sollen, da diese Kompensation immer nur für eine einzige Frequenz exakt erreichbar ist und deshalb bei Breitbandfiltern an den Rändern des Übertragungsbereichs deutlich erkennbare Störungen, die zu Selektionsverlusten führen, auftreten.
Vorteilhafterweise ist die Metallfläche mit der geerdeten Wandlerelektrode verbunden und bildet einen Teil der statischen Abschirmung zwischen Eingangs- und Ausgangswandler des Filters bzw. der Verzögerungsleitung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Vorder- und Rückkante der Metallfläche glatt und schräg zur Wellenfront ausgebildet. Durch diese Schräge werden die an den Kanten auftretenden Reflexionen verwaschen.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form

so eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Figur zeigt in teilweise schematisierter Darstellung (schraffiert gezeichnet) einen erfindungsgemäß ausgebildeten Interdigitalwandler mit längengewichteten Fingerelektroden. Man erkennt eine erste Wandlerelektrode 1 und eine zweite Wandlerelektrode 2. Der Überlappungsbereich 3 ist durch eine (leicht schraffierte) Fläche gekennzeichnet. Seine Umrandungskurve entspricht der Funktion y = sin x/x. Die Elektrodenfinger 4 sind mit der oberen Wandlerelektrode 2, die Elektrodenfinger 5 mit der unteren Wandlerelektrode 1 verbunden.

Man erkennt aus der Zeichnung sofort, daß die in dem Teilbereich 31 der Überlappungszone 3 erzeugte, nach rechts laufende Oberflächenwelle unter sämtlichen Elektrodenfingern hindurchlaufen muß, während die im oberen Bereich des Teilbereichs 32 der Überlappungszone 3 erzeugte, ebenfalls nach rechts laufende Oberflächenwelle praktisch nur die halbe Metallisie-

rung, nämlich die der mit der oberen Elektrode 2 verbundenen Elektrodenfinger 4, durchlaufen muß und deshalb gegenüber dem unteren Teilbereich eine höhere Geschwindigkeit besitzt Dieser Nachteir der unterschiedlichen Laufgeschwindigkeit der verschiedenen Zonen der Oberflächenwellenfront wird durch die erfindungsgemäße Metallfläche 6, deren in Wellenlaufrichtung gesehene Breite der Summe der »fehlenden« und der vorhandenen Elektrodenfinger äquivalent ist, kompensiert Infolge des Fehlens von Finger- bzw. Zuleitungskanten können auch keine Kantenreflexionen auftreten. Darüber hinaus bildet die Metallfläche 6 eine extrem niederohmige Zuleitung, wodurch die sonst in

10 den Elektrodenfingern auftretenden elektrischen Verluste vermieden werden. Bei geschickter Lage der Metallfläche 6 und bei Verbindung der Wandlerelektrode 2 mit Bezugspotential, beispielsweise Erdpotential, kann die Fläche 6 ein Teil des statischen Abschirmungssystems zwischen Sende- und Empfangswandler bilden. Die Kanten 7, 8 der Metallfläche 6 sind glatt, nicht gestuft und liegen in einem Winkel zur Wellenfront. Durch die Schräge werden die an der Vorder- und Rückkante 7, 8 der Metallfläche 6 entstehenden Reflexionen »verwaschen«. Der hierdurch hervorgerufene Phasenfehler bleibt kleiner als 2 Grad.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wandlerelektroden für Filter oder Verzögei-ungsleitungen nach dem Oberflächenwellenprinzip auf piezoelektrischen Substraten, wobei die Wandler als Interdigitalstrukturen mit längengewichteten Elektrodenfingern ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenfinger (4) außerhalb des Oberlappungsbereichs (3) in Übertragungsrichtung zu einer geschlossenen Metallfläche (6) zusammengefaßt sind, deren Breite der Gesamtbreite aller Elektrodenfinger (4,5) äquivalent ist.

2. Wandlerelektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfläche (6) mit der geerdeten Wandlerelektrode (2) verbunden ist und einen Teil der statischen Abschirmung zwischen Eingangs- und Ausgangswandle.- des Filters bzw. der Verzögerungsleitung bildet

3. Wandierelektroden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (7) und die Rückkante (8) der Metallfläche (6) glatt und schräg zur Wellenfront ausgebildet sind.