DE2738192B2 - Mit elastischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mit elastischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit einem piezoelektrischen Substrat, als Eingangs- und Ausgangselement dienenden Interdigitalwandlem, die im Abstand voneinander auf einer Oberfläche des Substrats so angebracht sind, daß ein Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg entsteht, und einem auf der Oberfläche des Substrats angebrachten Oberflächenwellenabsorber, der in einer Verlängerung des Oberflächenwellen-Ausbreitungswegs hinter den Wandlern liegt zum Absorbieren reflektierter Oberflächenwellen.

Aus der DE-OS 25 42 854 ist ein akustisches Oberflächenwellenfilter mit Eingangs- und Ausgangswandlern bekannt, bei welchem die Wandler in einer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle senkrechten Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Zur Absorption akustischer Oberflächenwellen gemäß einer Ausführungsform dieses bekannten Oberflächenwellenfilters ist auf dem Substrat bei den Außenflächen der Wandler bzw. von den Wandlern entfernt ein geeignetes Material aufgebracht, welches zur Absorption akustischer Oberflächenwellen geeignet ist.

Es ist somit bereits versucht worden, die Eigenschaften eines mit elastischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelements durch Verwendung eines Oberflächenwellenabsorbers zu verbessern. Ein solches Oberflächenwellen-Bauelement ist beispielsweise in F i g. I dargestellt In dieser Figur sind in einem vorbestimmten s Abstand auf einer Oberfläche 1 eines piezoelektrischen Substrats ein als Eingangselement dienender Interdigitalwandler 2 und ein als Ausgangselement dienender Interdigital wandler 3 angebracht Von dem zwischen den Wandlern 2 und 3 gebildeten Oberflächenabschnitt

ίο des Substrats wird ein Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg geschaffen. In der Verlängerung des Oberflächenwellen-Ausbreitungswegs ist an jedem Endabschnitt des piezoelektrischen Substrats einer der rechtwinklig geformten Oberflächenwellenabsorber 4

is und 5 so angebracht, daß sich ihre Seitenkanten im wesentlichen rechtwinklig mit dem Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg schneiden. Die ineinander verzahnten Elektroden 2a und 26 des als Eingangselement dienenden Wandlers 2 weisen gemeinsame Verbindungselektroden 2a-1 bzw. 26-1 auf, die an eine Oberfiachenweiien-Signaiqueiie 6 angeschlossen sind; die jeweiligen gemeinsamen Verbindungselektroden 2a-l und 26-1 enthalten nach Fig. 1 mit Ausnahme der sich überlappenden Abschnitte der fingerförmigen Elektroden einen plattenförmigen Abschnitt Auf diese Weise kann verhindert werden, daß unerwünschte Oberflächenwellen au jenen fingerförmigen Elektrodenabschnitten mit Ausnahme der überlappten Abschnitte der Elektroden reflektiert werden. Die ineinander verzahnten Elektroden 3a und 36 des als Ausgangselement dienenden Wandlers 3 weisen gemeinsame Verbindungen 3a-l bzw. 36-1 auf, die beispielsweise an einen Verbraucher 7 angeschlossen sind.

Wenn die Signalquelle 6 dem Wandler 2 auf dem herkömmlichen Oberflächenwellenbauelement ein Oberflächenwellensignal zuführt, dann wird eine normale Oberflächenwelle A vom Eingangswandler 2 zum Ausgangswandler 3 gesendet, wie in Fig. I dargestellt

ist;.dabei treten reflektierte Oberflächen Sbis /auf die den Ausgangswandler 3 über verschiedene Wege vom Eingangswandler 2 erreichen. Das bedeutet, daß die reflektierte Oberflächenwelle Öden Ausgangswandler 3 nach ihrer Reflexion am hinteren Ende des Eingangs-Wandlers 2 erreicht, daß die Oberflächenwelle C mehrfach zwischen dem Eingangswandler 2 und dem Ausgangswandlnr 3 reflektiert wird, daß die Oberflächenwelle D auf den Ausgangswandler auftrifft, nachdem sie an der Vorderkante des hinter dem Ausgangswandler 3 angebrachten Absorbers 5 reflektiert worden ist, daß die Oberflächenwelle E auf den Aurgangswandler 3 auftrifft, nachdem sie an der Vorderkante des hinter dem Eingangswandler 2 angeordneten Absorbers 4 reflektiert worden ist, daß

Vi die Oberflächenwelle F auf den Ausgangswandler 3 trifft, nachdem sie an der Hinterkante des Absorbers 5 an der Ausgangsseite reflektiert worden ist, daß die Oberflächenwelle G auf den Ausgangswandler auftrifft, nachdem sie am Hinterende des Absorbers 4 auf der

μ Eingangsseite reflektiert worden ist, daß die Oberflächenwelle H zum Ausgangswandler 3 reflektiert wird, nachdem sie am Ende des Substrats I an dessen Ausgangsseite reflektiert worden ist, und daß die Oberflächenwelle 1 auf den Ausgangswandler 3 auftrifft,

A5 nachdem sie am Ende des Substrats I an dessen Eingangsseite reflektiert worden ist.

Die reflektierte Welle C kann durch Einstellen der Größe der Last 7 reduziert werden; die reflektierten

Wellen D bis / können durch richtiges Auswählen des Materials und der Abmessungen der Absorber 4 und 5 reduziert werden. Eine geeignete Auswahl der Form der Stirnfläche des piezoelektrischen Substrats 1 verringert das Ausmaß der Reflexion und der Oberflächenwellen an den entsprechenden Stellen, so daß eine Verschlechterung der Eigenschaften des Oberflächenwellenbauelements verhindert wird. Die Oberflächenwelle B kann jedoch durch keine der oben angegebenen Möglichkeiten reduziert werden, und es ist schwierig, eine Verschlechterung der Eigenschaften des Oberflächenwellenbauelements zu vermeiden, die auf die Anwesenheit der reflektierten Welle B zurückzuführen sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin ein mit elastischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit einem piezoelektrischen Substrat der eingangs definierten Art derart zu verbessern, daß eine negative Beeinflussung der Oberflächenwellen aufgrund von Reflexionserscheinungen weitgehend verhindert wird

Ausgehend von dem Bauelement der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Oberflächenwellenabso.-ber den Endabschnitt der Oberfläche des als Eingangselement oder des als Ausgangselement dienenden Wandlers teilweise überlappt, und daß der als Eingangselement dienende Wandler oder der als Ausgangselement dienende Wandler im Überlappungsbereich mit dem Absorber Seitenränder aufweist, die sich in Bezug auf den Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg schneiden.

Durch diese besondere Ausbildung der Oberflächenwellenabsorber wird erreicht, daß an den sich nicht überlappenden Abschnitten der Interdigualwandler bzw. der Fingerelektroden die Reflexion unerwünschter Oberflächenwellen verhindert wird. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Bauelement wird also eine große Unterdrückungswirkung für reflektierte Oberflächenwellen realisiert.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen mit elastischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelements mit einem Oberflächenwellenabsorber,

F i g. 2A eine schematische Ansicht eines mit elastischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelements nach einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2B eine Seitenansicht des Bauelements von Fig.2A,

Fig.3 ein Diagramm eines Signalverlaufs zur Erläuterung der Wirkungsweise des Bauelements der F i g. 2A und 2B,

Fig.4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fig.6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig.2A und 2B ist ein piezoelektrisches Substrat 21 dargestellt, das beispielsweise aus Lithiumtantalat (LiTaOj) hergestellt ist. Ein als Eingangselement dienender Intcrdigitalwandler 22 und ein als Ausgangselement dienender Interdigitalwandler 23 sind in einem vorbestimmten Abstand auf einer Oberfläche des aus Lithiumtantalat gebildeten Substrats 21 angebracht. Auf dem zwischen den Wandlern 22 und 23 liegenden Abschnitt des Substrats 1 ist ein Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg gebildet Der Eingangswandler 22 ist aus zwei ineinanderverzahnten Elektroden 22a und 22£> gebildet, die jeweils mehrere fingerartige Elektroden aufweisen. Die sich überlappenden Abschnitte der Fingerelektroden ändern sich hinsichtlich ihrer Breite gemäß einem Bewertungsmuster. Das Bewertungsmuster wird angewendet, wo das mit elastischen Oberflächenwellen arbeitende Bauelement nach der Erfindung beispielsweise als Filter in der Bild-ZF-Stufe eines Farbfernsehempfängers verwendet wird. Ein Teil der sich nicht überlappenden Abschnitte der Fingerelektroden der ineinander verzahnten Elektroden 22a und 22b sind gemäß der Darstellung mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet, so daß an den sich nicht überlappenden Abschnitten der Fingerelektroden die Reflexion unerwünschter Oberflächenwellen verhindert werden kann. Diese beschichteten Abschnitte der Fingerelektrov-ϊη werden als Eiektrodenanschiusse 22a-l und 226-1 d;r Elektroden 22a und 22b verwendet. Ein Oberflächenwellenabsorber 24 ist so angebracht, daß er die hinteren Randabschnitte der Elektrodenanschlüsse 22a-1 und 226-1 in der Ausbreiungsrichtung der Oberflächenwellen überlappt. Als Oberflächenwellenabsorber 24 kann beispielsweise die Tinte Nr. 4033 von der in den Vereinigten Staaten ansässigen Firma Markem Company benutzt werden. Der Oberflächenwellenabsorber 24 beoeckt die hinteren Randabschnitte der Elektrodenanschlüsse fast vollständig, und er ist so V-förmig ausgebildet, daß sich seine gegenüberliegenden Ränder diagonal in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle überschneiden. Der Ausgangswandler 23 ist aus zwei ineinander verzahnten Elektroden 23a, 236 mit jeweils mehreren Fingerelektroden gebildet; die sich überlappenden Abschnitte der Fingerelektroden der ineinander verzahnten Elektroden 23a und 236 sind so geformt, d^ß sie feste Breiten haben. Zwischen dem Ausgangswandler 23 und einem Ende des piezoelektrischen Substrats 21 ist ein rechtwinkliger Oberflächenwellenabsorber 25 so angebracht, daß seine Längsseiten die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle im wesentlichen senkrecht schneiden. Der Oberflächenwellenabsorber 25 besteht aus dem gleichen Material wie der Obcrflächenwellenabsorber 24. Der Absorber 25 kann auf dem Elektrodenanschluß des Ausgangswandlers 23 so gebildet sein, daß er diesen Elektrodenanschluß teilweise überlappt. Wenn im Betrieb an den Eingangswandler 22 ein Eingangssignal angelegt wird, dann wird vom Eingangswandler 23 nach einer kurzen Zeitdauer il nach Fig. 3 ein Hauptausgangssignal 1 empfangen. Ai'ßer iem tritt am Ausgangswandler 23 nach einer kurzen Zeitdauer ti ein kleines Ansprechsignal Il auf, das auf eine an der ilinterkante des Eingangtwandlers 22 reflektierte Welle zurückzuführen ist (entsprechend einer Reflexionswelle B in Fig. 1). Das kleine Ansprechsignal I! im Ausgangssignal des Ausgangswandlers 23 liegt im Pegel um 46 dB unter dem Hauptamgangssignal I, wie aus Fig.3 zu erkennen ist, es ist zu erkennen, daß die reflektierte Welle sauber gedämpt wird. Auf Grund einer reflektierten Welle B. die sich bei einem herkömmlichen Oberflächenwellenbauelement ergibt, Htt ein Ansprechsignal III auf, dessen Pegel um etwa 8 dB höher als der Pegel beim Oberflächenbauelement nach der Erfindung liegt. Aus dem Diagramm von F i g. 3 ist zu erkennen, daß bei dem Oberflächenbauelement nach der Erfindung eine Kroße

Unterdrückungswirkung für reflektierte Wellen erhalten wird.

Bei dem in den Fig. 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel weist der beim Eingangswandler 22 vorgesehene Oberflächenwellenabsorber 24 an seinem eingeschnittenen Ende diejenigen Abschnitte auf, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen verlaufen. Zur weiteren Reduzierung der reflektierten Welle sind die gesamten Endabschnitte des Oberflächenwellenabsorbers 24a so geformt, daß sie die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle (Fig. 4) diagonal schneiden; außerdem kann der auf der Seite des Ausgangswandlers 23 angebrachte Oberflächenwellenabsorber 25a mit einem gezähnten Abschnitt ausgestattet sein, dessen Zähne die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle (Fig. 4) diagonal schneiden.

24b einen Einschnitt, dessen gegenüberliegende Seitenränder sich bezüglich des Oberflächenwellenausbreitungswegs diagonal schneiden; die andere Endkante des Oberflächenwellenabsorbers 24b liegt vom Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg entfernt und weist einen kleingezähnten Abschnitt auf.

Damit die Reflexion der Oberflächenwellen verhindert wird, sind in den Ausführungsbeispielen der Fig.2A, 2B, 4 und 5 die nicht überlappten Abschnitte der Fingerclektroden der ineinander verzahnten Elektroden, die den Eingangswandlcr bilden, entweder als einteiliger elektrisch leitender Film ausgebildet oder unberührt gelassen, so daß sie mit dem elektrisch isolierenden Absorber überzogen werden können. Wie Fig.6 zeigt, können die nicht überlappten Abschnitte der Fingerelektroden jedoch auch entfernt und an dieser Stelle elektrisch leitende Anschlüsse 22a 2, 22b-2

ipHijr H^r ,jhpn beschriebenen Ausführun^sbei- "ebüdei werde", !n dickem Fs!! ;si nicht zu befürchten.

spiele sind die sich nicht überlappenden Abschnitte der Fingerelektroden des Eingangswandlers als einteiliger elektrisch leitender Film gebildet, auf dem der Oberflächenwellenabsorber 24 teilweise überlappend angebracht ist. Wie Fig. 5 zeigt, können die nicht überlappten Abschnitte der Fingerelektroden unbeschichtet bleiben, und auf den überlappten Abschnitten der Fingerelektroden kann ein elektrisch isolierender Oberflächenwellenabsorber 24b gebildet sein. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Oberflächenwellenbauelement enthält eine Endkante des Oberflächenwellenabsorbers daß Reflexionen von Oberflächenwellen an den nicht überlappten Abschnitten der Fingerelektroden auftreten.

Auch wenn die Reflexionseigenschaften der Kante des Absorbers einer Alterung unterworfen sind, wird nach der Erfindung ein vorzügliches Oberflächenwellcnbauelement geschaffen, mit dessen Hilfe Oberflächenwellenreflexionen verhindert und Störungen reduziert worden können, da die Endkante des Absorbers so ausgebildet ist, daß sie die Oberflächenwellen-Ausbreitungsrichtung diagonal schneidet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mit elastischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit einem piezoelektrischen Substrat, als Eingangs- und Ausgangselemente dienenden Interdigitalwandlem, die im Abstand voneinander auf einer Oberfläche des Substrats so angebracht sind, daß ein Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg entsteht, und einem auf der Oberfläche des Substrats angebrachten Oberflächenwellenabsorber, der in einer Verlängerung des Oberflächenweilen-Ausbreitungswegs hinter dem Wandler liegt, zum Absorbieren reflektierter Oberflächenwellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenwellenabsorber (24, 25) den Endabschnitt der Oberfläche des als Eingangselement oder des als Ausgangselement dienenden Wandlers {22B) teilweise überlappt, und daß der als Eingangselement (22) dienende Wandler oder der als Ausgangselement (23) dienende Wandler im Überlappungsbereich mit dem Absorber (24, 25) Seitenränder (22a-i, 226-1) aufweist, die sich in Bezug auf den Oberflächenwellen-Ausbreitungsweg schneiden.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswandler (22) zwei ineinander verzahnte Elektroden mit mehreren sich gegenseitig überlappenden Fingerelektroden (22a, 226J aufweist, deren sich überlappende Abschnitte in ihrer Breite entsprechend einem Bewertungsmuster verändert sind, und daß der Oberflächenwellenabsorber (24) au/ den nicht überlappten Abschnitten der Fingerelektroden ^ngebra"ht ist und einander gegenüberliegende Seitenränder aufweist, die sich symmetrisch in Bezug auf die i^berflächenwellen-Ausbreitungsrichtung schneiden.

3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenwellenabsorber (24b, 256,/einen gezahnten Abschnitt aufweist.