DE2641090C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer akustischen Oberflächenwellenresonatoreinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den Fig. 1 und 2 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Filters mit zwei gekoppelten akustischen Oberflächenwellenresonatoreinrichtungen eingangs erwähnter Art bzw. die Bandpaß-Amplituden-Frequenzkennlinie dieses Filters dargestellt. Dieses elektrische Filter ist in dem älteren deutschen Patent 26 00 393 beschrieben und auch aus dem Aufsatz von Redwood, M. et al: "Coupled-Resonator Acoustic-Surface-Wave Filter" in "Electronics-Letters" vom 12. Juni 1975, Vol. 11, Nr. 12, Seiten 253-254 sowie aus der US-PS 38 86 504 bekannt.

Fig. 1 zeigt einen Körper 1 aus piezoelektrischem Material, das akustische Oberflächenwellen fortpflanzen und unterstützen kann, wie Y-geschnittenes Z-fortpflanzendes Lithiumniobat. Auf seiner oberen Fläche ist eine erste akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung mit zwei Reflektoreinrichtungen 10 und 11, eine zweite ähnliche akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung mit zwei Reflektoreinrichtungen 12 und 13, eine Kopplungsvorrichtung 14, bestehend aus einer Anzahl diskreter paralleler leitender, elektrisch gegeneinander isolierter Streifen, welche die beiden Resonatoren elektrisch miteinander koppelt, sowie ein Eingangswandler 15 und ein Ausgangswandler 16 gebildet.

Der Abstand zwischen den beiden Reflektoreinrichtungen 10 und 11 des ersten Resonators ist derart gewählt, daß sie einen Hohlraum bilden, in dem sich eine akustische Resonanzoberflächenstehwelle im Hohlraum bei einer Frequenz f₀ ausbildet, wenn akustische Oberflächenwellenenergie bei dieser Frequenz f₀ vom Eingangswandler 15 zum Hohlraum zwischen den beiden Reflektoreinrichtungen 10 und 11 ausgesandt wird. Die Länge des Hohlraumes ist nahezu gleich einer ganzen Anzahl von Halbwellenlängen akustischer Oberflächenwellen bei der Frequenz f₀.

Jede der Reflektoreinrichtungen 10 und 11 wird durch eine Anzahl diskreter reflektierender Elemente 17 gebildet, die hintereinander angeordnet sind. Die reflektierenden Elemente 17 können z. B. Nuten in oder leitende Streifen auf der Oberfläche des Körpers 1 sein. Die reflektierenden Elemente 17 sind vorzugsweise periodisch als Raster derart angeordnet, daß der Abstand zwischen den Mitten der reflektierenden Elemente 17 im wesentlichen gleich einer Halbwellenlänge λ/2 oder einer ganzen Anzahl von Halbwellenlängen bei der Frequenz f₀ ist, während die Anzahl reflektierender Elemente 17 in jeder der Reflektoreinrichtungen 10 und 11 derart gewählt ist, daß ein hoher Reflexionskoeffizient akustischer Oberflächenwellenenergie für jede der Reflektoreinrichtungen 10 und 11 erhalten wird. Die mit diesem Reflexionskoeffizienten einhergehenden niedrigen Verluste haben zur Folge, daß der Hohlraumresonator einen hohen Q-Faktor aufweist, wobei Q = f₀/Δ f und Δ f die 3 dB-Bandbreite des Resonators bei der Frequenz f₀ darstellt.

Der zweite durch die Reflektoreinrichtungen 12 und 13 gebildete Hohlraumresonator ist dem ersten durch die Reflektoreinrichtungen 10 und 11 gebildeten soeben beschriebenen Hohlraumresonator ähnlich.

Die Kopplungsvorrichtung 14 aus diskreten parallelen leitenden, elektrisch gegeneinander isolierten Streifen befindet sich in den Hohlräumen des ersten und des zweiten Resonators und erstreckt sich zwischen denselben. Ein Teil der Energie der akustischen Oberflächenstehwelle über der Kopplungsvorrichtung 14 in dem ersten durch die Reflektoren 10 und 11 gebildeten Hohlraumresonator wird als elektrische Energie von den Streifen der Kopplungsvorrichtung 14 übertragen und als akustische Oberflächenwellenenergie in dem zweiten durch die Reflektoreinrichtungen 12 und 13 gebildeten Hohlraumresonator wieder ausgesandt. Eine akustische Oberflächenstehwelle wird dadurch im zweiten Hohlraumresonator bei der Frequenz f₀ erzeugt und die akustische Oberflächenwellenenergie in dieser Stehwelle wird vom Ausgangswandler 16 empfangen. Der Abstand zwischen den Mitten der Streifen der Kopplungsvorrichtung 14 kann bei der Frequenz f₀ gleich λ/2 sein.

Die Ein- und die Ausgangswandler 15 bzw. 16 müssen derart ausgebildet sein, daß sie akustische Oberflächenwellenenergie bei der Frequenz f₀ aussenden bzw. empfangen können. Sie können aus je einem einzigen Interdigitalwandler bestehen, dessen Finger einen Abstand zwischen ihren Mitten von λ/2 bei der Frequenz f₀ aufweisen.

Wenn ein elektrisches Eingangssignal dem Eingangswandler 15 zugeführt und ein elektrisches Ausgangssignal dem Ausgangswandler 16 entnommen wird, wirkt die soeben beschriebene Einrichtung als ein elektrisches Filter vom bekannten Typ mit zwei Resonatoreinrichtungen, die auf dieselbe Frequenz f₀ abgestimmt und derart miteinander gekoppelt sind, daß die kombinierte Kennlinie eine Doppelresonanzbandpaßkurve der Amplitude A über der Frequenz f aufweist, die auf diese Resonanzfrequenz f₀ abgestimmt ist. Diese Kurve ist in Fig. 2 dargestellt. Bekanntlich ist, um ein Filter dieses Typs mit einer rechteckförmigen Bandpaßkurve zu erhalten, ein genau definierter Kopplungsgrad zwischen den beiden Resonatoreinrichtungen erforderlich, die je einen hohen Q-Faktor aufweisen müssen, wobei Q = f₀/Δ f ist und Δ f die 3 dB-Bandbreite jedes Resonators bei der Frequenz f₀ darstellt. In der an Hand der Fig. 1 beschriebenen Einrichtung ist der Kopplungsgrad zwischen den beiden Resonatoreinrichtungen grundsätzlich durch die Wahl der Anzahl von Streifen in der Kopplungsvorrichtung 14 gut definiert, wobei die zwei Resonatoreinrichtungen je einen hohen Q-Faktor aufweisen, was im wesentlichen auf den hohen Reflexionskoeffizienten der Reflektoren zurückzuführen ist.

Ein Problem, das sich bei jeder der Resonatoreinrichtungen des oben beschriebenen bekannten Filters ergibt, wird nun erörtert. Für jede der in Fig. 1 dargestellten Resonatoreinrichtungen können die Kopplungsvorrichtungen 14 und die Interdigitalwandler 15 oder 16 je zur Kopplung mit akustischer Oberflächenstehwellenenergie in der betreffenden Resonatoreinrichtung dienen. In jedem Falle besteht diese Kopplungsvorrichtung aus parallelen leitenden, sich quer zur Länge des betreffenden Hohlraumes erstreckenden und zwischen dem betreffenden Reflektorpaar liegenden Streifen oder enthalten solche Streifen, wobei die Streifen jeweils einen regelmäßigen Abstand zwischen den Mitten aufweisen, der gleich einer Halbwellenlänge akustischer Oberflächenwellen bei einer vorbestimmten Frequenz ist. Wenn diese bestimmte Frequenz gleich der Frequenz f₀ einer akustischen Oberflächenstehwelle im Resonator ist, weist jeder der Streifen die gleiche Lage in bezug auf die Knoten und Bäuche dieser akustischen Oberflächenstehwelle auf und stellt somit mit dieser akustischen Oberflächenstehwelle eine Kopplung gleicher Stärke her. Bei beiden Typen von Kopplungsvorrichtungen reflektieren die Streifen teilweise akustische Oberflächenwellen, während in dem Interdigitalwandler außerdem die akustischen Oberflächenwellen bewirken, daß Ströme über die verbindenden Stromschienen zu den Elektrodenstreifen fließen, die also akustische Oberflächenwellen rückstrahlen. Diese Reflexionen und Rückstrahlungen, die beide als Wechselwirkungen bezeichnet werden können, sind in der Phase additiv bei der Frequenz, für die der Abstand zwischen den Mitten der Streifen gleich einer Halbwellenlänge ist, wodurch unerwünschte akustische Oberflächenwellenenergie erzeugt wird. Obgleich die Kopplungsvorrichtung 14 und die Interdigitalwandler 15 und 16 in Fig. 1 jeweils derart dargestellt sind, daß sie nur zwei leitende Streifen enthalten, sollte die Anzahl leitender Streifen genügend groß sein, um den erforderlichen Kopplungsgrad mit der akustischen Resonanzoberflächenstehwelle zu erhalten, die von mehrfachen Reflexionen in dem durch die beiden Reflektoreinrichtungen 10, 11 bzw. 12, 13 gebildeten Hohlraum für jeden Hohlraumresonator erzeugt wird. Diese erforderliche Anzahl leitender Streifen in der Kopplungsvorrichtung 14 oder dem Wandler 15 oder 16 kann zur Folge haben, daß unerwünschte akustische Oberflächenwellenenergie beträchtlicher Amplitude durch Wechselwirkungen erzeugt wird. Eine Kopplungsvorrichtung 14 oder ein Wandler 15 oder 16, die oder der diese unerwünschte akustische Oberflächenwellenenergie beträchtlicher Amplitude erzeugt, kann einen Hohlraumresonator mit jeder der Reflektoreinrichtungen 10, 11 oder 12, 13 in dem betreffenden Resonator bilden und also unerwünschte akustische Oberflächenstehwellen erzeugen. Versuche haben ergeben, daß in der idealen Kennlinie von Resonatoren Verzerrungen auftreten, wie sie in bezug auf Fig. 1 und 2 beschrieben sind, die auf diese unerwünschte, durch Wechselwirkungen erhaltene akustische Oberflächenwellenenergie zurückzuführen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Interdigitalwandler und die Kopplungsvorrichtungen weitgehend frei sind von unerwünschten Reflexionen.

Diese Aufgabe wird bei einer akustischen Oberflächenwellenresonatoreinrichtung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird mit einer akustischen Oberflächenwellenresonatoreinrichtung der beschriebenen Art dadurch erhalten, daß zwei Hohlraumresonatoren parallel zueinander angeordnet und über eine Kopplungsvorrichtung miteinander verkoppelt sind und im zweiten Hohlraumresonator ein zweiter Interdigitalwandler als Ausgangswandler angeordnet ist.

Gemäß einer Weiterbildung nach der Erfindung enthält hierbei die Kopplungsvorrichtung ebenfalls zwei Hälften von quer zur Längsrichtung des Hohlraumes stehenden parallelen leitenden Streifen mit gegenseitigem Abstand λ/2 oder einem ungeraden ganzen Vielfachen einer Halbwellenlänge, wobei der Abstand zwischen den beiden Hälften gleich einer Viertelwellenlänge oder einem ungeraden ganzen Vielfachen einer Viertelwellenlänge der akustischen Oberflächenstehwelle ist und die Mittellinie zwischen den beiden Hälften in der Mitte des Hohlraumresonators liegt oder um ein ganzes Vielfaches einer Halbwellenlänge der akustischen Oberflächenstehwelle gegenüber der Mitte des Hohlraumresonators verschoben ist.

Vorzugsweise ist die Kopplungsvorrichtung als Mehrfach- Streifenkoppler ausgebildet.

Eine besonders einfache Einrichtung erhält man, wenn der als Ausgangswandler dienende Interdigitalwandler entsprechend dem als Eingangswandler dienenden Interdigitalwandler ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 1 und 2 zusammen mit Fig. 3, die ein Ausführungsbeispiel eines akustischen Oberflächenstehwellenmusters in einem Hohlraumresonator und eines gemäß der Erfindung aufgebauten und in dem Hohlraumresonator angeordneten Interdigitalwandlers darstellt, näher erläutert.

In Fig. 3 ist eine akustische Oberflächenstehwelle 21 mit Bäuchen AN (Maxima akustischer Intensität) und Knoten N (Maxima akustischer Intensität) dargestellt, wobei der Abstand zwischen jedem Bauch AN und dem benachbarten Knoten N eine Viertelwellenlänge λ/4 akustischer Oberflächenwellen bei der Frequenz f₀ der Stehwelle beträgt. Die Enden 22, 23 des Hohlraumresonators, der durch zwei Reflektoren, wie 10, 11 in Fig. 1, gebildet ist und die akustische Oberflächenstehwelle enthält, weisen einen gegenseitigen Abstand gleich einer ganzen Anzahl von Halbwellenlängen n g/2 der Stehwelle auf. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Länge des Hohlraumes gleich einer geraden Anzahl von Halbwellenlängen, so daß ein Knoten N in der Mitte des Hohlraumresonators (siehe die Linie I-I) vorhanden ist.

Ein Interdigitalwandler innerhalb des Hohlraumresonators enthält zwei Stromschienen 31 und 32, eine erste Hälfte paralleler leitender Streifen 33, 34 und 35 quer zu der Länge des Hohlraumresonators und eine zweite ähnliche Hälfte paralleler leitender Streifen 36, 37 und 38 quer zu der Länge des Hohlraumresonators. Die Streifen 34, 36 und 38 sind mit der Stromschiene 31 und die Streifen 33, 35 und 37 sind mit der Stromschiene 32 verbunden. Die Streifen 33 bis 38 weisen alle eine endliche Breite, z. B. λ/4 bei der Frequenz f₀, auf, während die diese Streifen in Fig. 3 andeutenden dünnen Linien in ihren wirksamen Mitten gelegen sind. Die Streifen 33, 34, 35 der ersten Hälfte weisen einen regelmäßigen Abstand zwischen den Mitten gleich einer Halbwellenlänge λ/2 bei der Frequenz f₀ auf, während die Streifen 36, 37, 38 der zweiten Matrix den gleichen regelmäßigen Abstand aufweisen. Der Abstand zwischen den beiden Hälften, d. h. der Abstand über die Länge des Hohlraumresonators zwischen den Streifen 35 und 36, ist drei Viertelwellenlängen 3λ/4 bei der Frequenz f₀ und der Punkt zwischen den beiden Hälften, d. h. der Punkt zwischen den Streifen 35 und 36, liegt in der Mitte I-I des Hohlraumresonators. Wenn diese Streifen 33-38 derart angeordnet sind, liegen ihre wirksamen Mitten alle zwischen einem Knoten N und einem benachbarten Bauch AN der akustischen Oberflächenstehwelle 21, d. h., daß sie alle ein Achtel einer Wellenlänge λ/8 bei der Frequenz f₀ von einem Knoten N liegen, so daß sie alle eine Kopplung gleicher Stärke mit der Stehwelle 21 herstellen. Diese Kopplung gleicher Stärke aller Elektroden 33-38 ist erwünscht für die zweckmäßige Wirkung des Interdigitalwandlers bei seiner erforderlichen Funktion in dem Hohlraumresonator als Eingangs- oder Ausgangswandler, z. B. als Wandler 15 oder Wandler 16 nach Fig. 1.

Die Stehwelle 21 besteht aus mehrfach reflektierten akustischen Oberflächenwellen, die sich zwischen den Enden 22 und 23 des Hohlraumresonators bewegen, und diese Oberflächenwellen werden auch teilweise von den Streifen 33-38 reflektiert. Es sei nun eine von dem Ende 22 des Hohlraumresonators herrührende akustische Oberflächenwelle betrachtet. Diese Welle wird teilweise mit einer nahezu gleichen Amplitude von allen Streifen 33-38 zu dem Ende 22 des Hohlraumresonators zurückreflektiert. Im Vergleich zu einer reflektierten Energie dieser Welle von dem Streifen 33 wird die reflektierte Energie dieser Welle von den Streifen 34, 35, 36, 37 und 38 einen zusätzlichen Abstand von λ, 2λ, 3,5λ, 4,5λ bzw. 5,5λ zurücklegen, d. h. das Dreifache des Abstandes zwischen dem betreffenden Streifen und dem Streifen 33. So ist die reflektierte Energie von den beiden Streifen 33 und 36 gegenphasig, die reflektierte Energie von den beiden Streifen 34 und 37 ist gegenphasig und die reflektierte Energie von den beiden Streifen 35 und 38 ist gegenphasig. Der Abstand gleich drei Viertelwellenlängen zwischen den Streifen 35 und 36 bewirkt also, daß die reflektierte Energie von der Hälfte von Streifen 33, 34 und 35 und die reflektierte Energie von der ähnlichen Hälfte von Streifen 36, 37 und 38 sich ausgleichen, so daß die reflektierte akustische Oberflächenwellenenergie von dem interdigitalen Wandler unterdrückt wird.

Die mehrfach reflektierten akustischen Oberflächenwellen, die sich zwischen den Enden 22, 23 des Hohlraumes bewegen, bewirken auch, daß Ströme über die Stromschienen 31 und 32 zu den Streifen 33-38 fließen, was eine Rückstrahlung akustischer Oberflächenwellen durch die Streifen 33-38 zur Folge hat. Da alle Streifen 33-38 eine Kopplung gleicher Stärke mit der Stehwelle 21 wegen ihrer Lage zwischen einem Knoten N und einem benachbarten Bauch AN dieser Stehwelle herstellen, wird die resultierende Rückstrahlung akustischer Oberflächenwellen durch die Streifen 33-38 die gleiche Amplitude für alle Streifen 33-38 aufweisen. Auf gleiche Weise wie für teilweise reflektierte Oberflächenwellenenergie bewirkt der Abstand gleich drei Viertelwellenlängen zwischen den Streifen 35 und 36, daß die von der Hälfte von Streifen 33, 34 und 35 rückgestrahlten Energie und die von der ähnlichen Hälfte von Streifen 36, 37 und 38 rückgestrahlte Energie sich ausgleichen, so daß die rückgestrahlte akustische Oberflächenwellenenergie von dem Interdigitalwandler unterdrückt wird.

Die Unterdrückung reflektierter und rückgestrahlter Energie, wie oben erläutert, ist ebenso wirksam, wenn der Abstand zwischen den Mitten der Streifen 33, 34 und 35 und zwischen den Mitten der Streifen 36, 37, 38 nicht eine Halbwellenlänge, sondern eine ungerade ganze Anzahl von Halbwellenlängen ist, d. h. wenn der Wandler eine Kopplung mit der Stehwelle bei einer ungeraden Harmonischen ihrer Grundfrequenz herstellt. Die Unterdrückung reflektierter und rückgestrahlter Energie ist auch ebenso wirksam, wenn der Abstand zwischen der Hälfte von Streifen 33, 34, 35 und der ähnlichen Hälfte von Streifen 36, 37, 38 nicht drei Viertelwellenlängen, wie in Fig. 3 dargestellt, sondern eine Viertelwellenlänge oder ein beliebiges anderes ungerades ganzes Vielfaches einer Viertelwellenlänge beträgt. Die Unterdrückung reflektierter und rückgestrahlter Energie, wie oben erläutert, ist auch ebenso wirksam, wenn der Punkt zwischen den beiden Hälften nicht in der Mitte des Hohlraumresonators liegt, wie in Fig. 3 dargestellt, sondern über eine Halbwellenlänge oder ein ganzes Vielfaches einer Halbwellenlänge gegen die Mitte des Hohlraumresonators verschoben ist. Außerdem zeigt Fig. 3 einen Knoten N in der Mitte I-I des Hohlraumresonators infolge der Tatsache, daß die Länge des Hohlraumresonators gleich einer geraden Anzahl von Halbwellenlängen bei der Frequenz f₀ ist. Wenn die Länge des Hohlraumresonators gleich einer ungeraden Anzahl von Halbwellenlängen bei der Frequenz f₀ ist, so daß ein Bauch AN in der Mitte I-I des Hohlraumresonators vorhanden ist, befinden sich trotzdem alle Streifen 33-38 des Interdigitalwandlers nach Fig. 3 noch zwischen einem Knoten N und einem benachbarten Bauch AN der akustischen Oberflächenstehwelle in dem Hohlraumresonator, und die Unterdrückung reflektierter und rückgestrahlter Energie, wie oben erläutert, wird ebenso wirksam sein.

Die Anordnung eines Interdigitalwandlers in einem Hohlraumresonator, wie oben an Hand der Fig. 3 beschrieben ist, kann ebenso gut bei dem Eingangswandler 15 wie bei dem Ausgangswandler 16 des Filters nach Fig. 1 angewandt werden.

Wenn bei der Kopplungsvorrichtung 14 nach Fig. 1 zur Kopplung der beiden Hohlraumresonatoren die diskreten parallelen leitenden Streifen einen Abstand zwischen ihren Mitten gleich einer Halbwellenlänge bei der Frequenz f₀ einer akustischen Oberflächenstehwelle in jedem der beiden Resonatoren aufweisen, reflektieren diese Streifen teilweise die mehrfach reflektierten akustischen Oberflächenwellen, die sich zwischen den Enden jedes Hohlraumresonators bewegen, auf gleiche Weise im Wandler 15 oder 16, obgleich keine Rückstrahlung akustischer Oberflächenwellenenergie stattfindet. Obwohl die Streifen der Kopplungsvorrichtung 14 in Fig. 3 nicht mittels Stromschienen 31 und 32 verbunden sind, ist die Anordnung der beiden Hälften von Streifen 33, 34, 35 und 36, 37, 38 als derjenige Teil einer Kopplungsvorrichtung zu betrachten, der bis in jeden der beiden Hohlraumresonatoren des Filters nach Fig. 1 reicht, wobei die Unterdrückung reflektierter Energie, wie oben für den Interdigitalwandler erläutert wurde, für diese Anordnung der Kopplungsvorrichtung 14 ebenso wirksam ist.

Eine Abwandlung des Filters mit gekoppelten Hohlraumresonatoren nach Fig. 1 kann derart sein, daß der Eingangs- und der Ausgangswandler 15 und 16 außerhalb ihrer respektiven Resonatoren liegen, so daß sie durch Übertragung unterhalb einer der Reflektoreinrichtungen 10, 11, 12 oder 13 aussenden zu bzw. empfangen von ihren respektiven Resonatoren. In diesem Falle kann die Anordnung zweier ähnlicher Hälften von Streifen 33, 34, 35 und 36, 37, 38 nach Fig. 3 nur bei dem Mehrfach-Streifenkoppler 14 verwendet werden. Eine weitere Abwandlung des Filters mit gekoppelten Resonatoren nach Fig. 1 kann derart sein, daß ein Interdigitalwandler statt der Kopplungsvorrichtung 14 zur Kopplung der beiden Resonatoren verwendet wird. In diesem Falle kann die Anordnung nach Fig. 3 zur Unterdrückung reflektierter und rückgestrahlter Energie auch für den zur Kopplung der beiden Resonatoren benutzten Wandler verwendet werden.

Eine akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung mit einem interdigitalen Eingangs- oder Ausgangswandler innerhalb des Hohlraumresonators kann auch für andere Zwecke als für ein Filter mit gekoppelten Resonatoren nach Fig. 1, z. B. als Frequenzsteuerelement in einem Oszillator, verwendet werden. Die Anordnung des Interdigitalwandlers nach Fig. 3 für die Unterdrückung reflektierter und rückgestrahlter Energie ist auch für diese andere Zwecke vorteilhaft.

Eine akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung kann Mittel zur Kopplung mit akustischer Oberflächenwellenenergie in dem Resonator enthalten, die aus parallelen leitenden Streifen bestehen oder solche Streifen enthalten, die quer zu der Länge des Hohlraumresonators stehen und sich zwischen den beiden diesen Hohlraumresonator bildenden Reflektoreinrichtungen erstrecken, die für einen anderen Zweck als einen Eingangswandler, einen Ausgangswandler oder zur Kopplung zweier Resonatoren angebracht sind. Z. B. kann ein Interdigitalwandler in dem Resonator zur Beeinflussung der Geschwindigkeit akustischer Oberflächenwellen in dem Resonator und somit der Frequenz der Stehwelle im Resonator angebracht werden. Dies bedeutet, daß die Entfernung eines Teiles des Wandlers oder eine Änderung in einer mit dem Wandler verbundenen äußeren Schaltung ein mögliches Mittel zur Nachstimmung der Frequenz des Resonators ist. Ein solcher interdigitaler Frequenznachstimmwandler kann auch in der in Fig. 3 dargestellten Weise zur Unterdrückung reflektierter und rückgestrahlter Energie eingerichtet sein.

Für alle Typen von Kopplungsvorrichtungen, die im obigen Absatz angegeben sind und die aus parallelen leitenden Streifen bestehen oder solche Streifen enthalten, die quer zur Längsrichtung des Hohlraumresonators stehen und zwischen den diesen Hohlraum bildenden Reflektoren liegen, hängt die Anzahl angebrachter Streifen von der Stärke der Kopplung mit der Stehwelle in dem Resonator ab, die für die Funktion dieser Kopplungsmittel erforderlich ist. Die Wirksamkeit der Unterdrückung reflektierter Energie und auch etwaiger rückgestrahlter Energie durch die Anordnung der Streifen in zwei ähnlichen Hälften nach Fig. 3 ist beschränkt, wenn die Anzahl Streifen in den beiden Hälften zu groß ist, und zwar aus den zwei nun zu erörternden Gründen.

Erstens ist in der Erläuterung der Einrichtung nach Fig. 3 angenommen, daß eine von dem Ende 22 des Hohlraumes herrührende akustische Oberflächenwelle teilweise mit nahezu gleicher Amplitude von allen Streifen 33-38 zum Ende 22 des Hohlraumes reflektiert wird. Tatsächlich wird die vom Ende 22 des Hohlraumes herrührende Welle beim Passieren unterhalb jeder der Elektroden 33-38 etwas geschwächt. Wenn die Anzahl Streifen in jeder der zwei Hälften genügend groß ist, bewirkt diese Schwächung, daß die reflektierte Energie von den zwei Hälften eine erheblich verschiedene Amplitude aufweist, wenn sie auch gegenphasig ist, so daß die reflektierte Energie in erheblichem Maße unvollständig unterdrückt wird. Dieser Nachteil kann dadurch behoben werden, daß die Streifen der Kopplungsvorrichtung derart angeordnet werden, daß zwei oder mehr Paare ähnlicher Hälften gebildet werden, wobei die zwei Hälften jedes Paares auf die in Fig. 3 dargestellte Weise angeordnet sind. Die Anzahl Streifen in jedem Paar ist genügend klein, um eine nahezu vollständige Unterdrückung reflektierter Energie und auch etwaiger rückgestrahlter Energie zu erzielen.

Zweitens ist in der Erläuterung der Anordnung nach Fig. 3 angenommen, daß der Hohlraumresonator nur bei einer einzigen Frequenz, d. h. der Frequenz f₀ der dargestellten Stehwelle, anspricht, die auch die Frequenz ist, für die die Streifen 33-38 einen Abstand zwischen den Mitten gleich einer Halbwellenlänge λ/2 aufweisen. Tatsächlich reflektieren die Reflektoren des Resonators mit einem hohen Wirkungsgrad über einen schmalen Frequenzbereich. Die Resonatoreinrichtung weist somit eine Durchlaß- Amplitude-Frequenz-Kennlinie über diesen schmalen Frequenzbereich auf, der auf die Frequenz f₀ zentriert ist, und die Kopplungsvorrichtung, die durch die Streifen 33-38 gebildet wird, wirkt in diesem Frequenzbereich. Bei der Annahme einer gleichen Amplitude der Reflexion von jedem der Streifen 33-38 ist der Weglängenunterschied reflektierter Energie gleich 3,5λ bei der Frequenz f₀ zwischen den beiden Streifen jedes der Streifenpaare 33 und 36, 34 und 37, und 35 und 38. Bei einer von der Frequenz f₀ verschiedenen Frequenz ist der Weglängenunterschied zwischen den beiden Streifen jedes dieser Paare nicht mehr gleich einem ungeraden ganzen Vielfachen einer Halbwellenlänge. Die reflektierte Energie und auch etwaige rückgestrahlte Energie von den beiden Streifen jedes Paares sind dann nicht mehr genau gegenphasig und die Unterdrückung reflektierter Energie und auch etwaiger rückgestrahlter Energie ist bei dieser anderen Frequenz nicht vollständig. Für die Einrichtung nach Fig. 3 weist, wenn diese andere Frequenz um ein Siebentel von der Frequenz f₀ verschieden ist, die reflektierte Energie von den beiden Streifen jedes Paares einen Weglängenunterschied gleich 3 oder 4 Wellenlängen auf und ist somit gleichphasig. Es gibt also eine Frequenzbandbreite, über die die Unterdrückung reflektierter Energie und auch etwaiger rückgestrahlter Energie effektiv ist, und diese Bandbreite wird mit zunehmender Anzahl von Streifen in jeder Hälfte kleiner. Z. B. bedeutet für eine Kopplungsvorrichtung mit vierzig Streifen in jeder Hälfte diese Bandbreitenbeschränkung, daß die Unterdrückung reflektierter Energie einen Faktor 100 für eine relative Bandbreite von 0,2% beträgt. Es sei angenommen, daß die Kopplungsvorrichtung gewöhnlich nicht mehr als achtzig Streifen auszuweisen braucht; in diesem Falle ist die Frequenzbandbreite von 0,2% für eine befriedigende Herabsetzung der reflektierten Energie um den Faktor 100 größer als die Bandbreite der Amplitude-Frequenz-Kennlinie eines charakteristischen Resonators. Erforderlichenfalls kann aber die Bandbreite, über die die Kopplungsvorrichtung einen gegebenen Unterdrückungsgrad für reflektierte Energie und auch möglicherweise für etwaige rückgestrahlte Energie aufweist, bei einer gegebenen Anzahl von Streifen in der Kopplungsvorrichtung dadurch vergrößert werden, daß die Streifen der Kopplungsvorrichtung derart angeordnet werden, daß zwei oder mehr Paare ähnlicher Hälften gebildet werden, wobei die zwei Hälften jedes Paares auf die in Fig. 3 dargestellte Weise angeordnet sind. Die Anzahl von Streifen in jedem Paar ist genügend klein, um den gegebenen Unterdrückungsgrad reflektierter Energie und auch etwaiger rückgestrahlter Energie über eine genügend große Frequenzbandbreite zu erzielen.

Schließlich sei bemerkt, daß, falls die Reflektoreinrichtungen, die den Hohlraum des Resonators bilden, je durch eine Anzahl diskreter reflektierter hintereinander angeordneter Elemente, z. B. Nuten oder leitender Streifen, gebildet werden, Änderungen, die durch das Herstellungsverfahren in der Tiefe der Nuten oder in der Breite oder Dicke der leitenden Streifen herbeigeführt werden, die Geschwindigkeit akustischer Oberflächenwellen unter diesen Nuten oder Streifen beeinflussen werden. Dadurch wird die effektive Geschwindigkeit akustischer Oberflächenwellen innerhalb eines Hohlraumes gegebener Länge und dadurch die Frequenz einer in diesem Hohlraum erzeugten akustischen Oberflächenstehwelle beeinflußt. Wenn aus diesem oder irgendeinem anderen Grunde ein Hohlraumresonator gegebener Länge eine akustische Oberflächenstehwelle bei einer Frequenz unterstützt, die von der Frequenz verschieden ist, für die der Abstand zwischen den Streifen in jeder Hälfte der Kopplungsvorrichtung gleich einer Halbwellenlänge oder einem ungeraden ganzen Vielfachen einer Halbwellenlänge ist, ist die Unterdrückung reflektierter und auch möglicherweise rückgestrahlter Energie durch die Anordnung der Kopplungsvorrichtung nach Fig. 3 noch immer effektiv, wenn jeder Streifen der Kopplungsvorrichtung noch nahezu zwischen einem Knoten und einem benachbarten Bauch der Stehwelle bei dieser anderen Frequenz liegt.

Claims (5)

1. Akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung mit wenigstens einem durch zwei Reflektoreinrichtungen gebildeten Hohlraumresonator, in dem wenigstens ein Interdigitalwandler angeordnet ist, der zwei Hälften von quer zur Längsrichtung des Hohlraumes stehenden parallelen leitenden Streifen mit gegenseitigem Abstand λ/2 oder einem ungeraden ganzen Vielfachen einer Halbwellenlänge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Hälften (33, 34, 35; 36, 37, 38) gleich einer Viertelwellenlänge oder einem ungeraden ganzen Vielfachen einer Viertelwellenlänge der akustischen Oberflächenstehwelle ist und die Mittellinie (I-I) zwischen den beiden Hälften in der Mitte des Hohlraumresonators (22, 23) liegt oder um ein ganzes Vielfaches einer Halbwellenlänge der akustischen Oberflächenstehwelle gegenüber der Mitte des Hohlraumresonators verschoben ist.

2. Akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hohlraumresonatoren (10, 11; 12, 13) parallel zueinander angeordnet und über eine Kopplungsvorrichtung (14) miteinander verkoppelt sind und im zweiten Hohlraumresonator (12, 13) ein zweiter Interdigitalwandler (16) als Ausgangswandler angeordnet ist.

3. Akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung (14) ebenfalls zwei Hälften (33, 34, 35; 36, 37, 38) von quer zur Längsrichtung des Hohlraumes (22, 23) stehenden parallelen leitenden Streifen mit gegenseitigem Abstand λ/2 oder einem ungeraden ganzen Vielfachen einer Halbwellenlänge enthält, wobei der Abstand zwischen den beiden Hälften gleich einer Viertelwellenlänge oder einem ungeraden ganzen Vielfachen einer Viertelwellenlänge der akustischen Oberflächenstehwelle ist und die Mittellinie (I-I) zwischen den beiden Hälften in der Mitte des Hohlraumresonators liegt oder um ein ganzes Vielfaches einer Halbwellenlänge der akustischen Oberflächenstehwelle gegenüber der Mitte des Hohlraumresonators verschoben ist.

4. Akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung (14) als Mehrfach-Streifenkoppler ausgebildet ist.

5. Akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ausgangswandler dienende Interdigitalwandler (16) entsprechend dem als Eingangswandler dienenden Interdigitalwandler (15) ausgebildet ist.