DE2739688A1

DE2739688A1 - Elektro-akustische vorrichtung mit einem schallfuehrungselement und elektro- akustischen wandlern

Info

Publication number: DE2739688A1
Application number: DE19772739688
Authority: DE
Inventors: Hideharu Ieki; Atushi Inoue
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1976-09-03
Filing date: 1977-09-02
Publication date: 1978-03-09
Also published as: US4143343A; DE2739688C2; JPS5834049B2; JPS5389643A; FR2363937B1; JPS5330848A; FR2363937A1; JPS5622164B2; GB1536614A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektro-akusxische Vorrichtung mit einem Schallführungselement, insbesondere aus piezoelektrischem oder dielektrischem Material, auf dessen Oberfläche sich Schallwellen ausbreiten, auf der elektro-akustische Wandler zum Umwandeln elektrischer Signale in akustische Oberflächenwellen und umgekehrt angeordnet sind. Insbesondere betrifft die Erfindung einen verbessert abgestimmten Festkörperschaltkreis, bei dem eine an dem Schallführungematerial angeordnete Wandleranordnung mit in diesem Material sich ausbreitenden Ober-

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flächenschallwellen wechaθIwirkt.

Im allgemeinen weist ein elektroakustischer Filter ein Paar Wandler auf, die auf dem piezoelektrischen Material vorgesehen sind, in dem sich die Oberflächenschallwellen zwischen den Wandlern ausbreiten. Insbesondere werden die Oberflächenwellen, die von dem Wandler A gemäß Fig. 1 ausgehen, auf der Oberfläche des Schallführungselements aus piezoelektrischem Material in bestimmter Weise so beeinflußt, daß sie mit einem zweiten Wandler B wechselwirken, der im Abstand gegenüber dem ersten Wandler A auf der Oberfläche angeordnet ist. Im allgemeinen 1st der als Eingang bezeichnete erste Wandler mit einer Signalquelle verbunden, während der zweite Wandler mit einer Last verbunden ist. Die Signalenergie wird zwischen den zwei Wandlern durch Schallwellen übertragen.

Das als Substrat ausgebildete piezoelektrische Material C besteht aus einem Einkristall aus LiNbO₂, aus PZT-Keramik gemäß Fig. 2 oder aus einer Schicht ZnO, die gemäß Flg. 3 auf einem Substrat aufgebracht ist. Jeder Wandler weist ein Paar Elektroden D1, D2 und E1, E2 auf, die jeweils durch einen kammartigen Metallfilm gebildet werden, wobei die Zähne der kammartigen Strukturen miteinander verzahnt sind. Jedes Zahnpaar eines kammartigen Wandlers bildet eine Resonanz für eine Oberflächenschallwelle, deren halbe Wellenlänge normalerweise

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gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen ist. Die durch die Wellenwechselwirkungsvorrichtung gebildete Impedanz wird bestimmt durch die Frequenz der sich ausbreitenden Welle sowie durch die zwischen den Elektroden vorhandene Kapazität der Wandler.

In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß derartige Vorrichtungen Eigenschaften aufweisen, die bei verschiedenen Anwendungen ausgenutzt werden können. Beispielsweise werden bei einem Fernseh- oder FM-Stereoempfänger akustische Filter in dem Zwischenfrequenzkanal verwendet, um eine gewünschte Zwischenfrequenzcharakteristik mit Senken oder Nullpunkten bei ausgewählten Frequenzen zu erhalten, die gegenüber der Zwischenträgerfrequenz verschoben sind und durch die Struktur der Bauelemente des akustischen Filters bestimmt werden. In einem anderen Fall kann ein akustischer Filter in einem frequenzmodulierten Empfänger als Diskriminator dienen, um die notwendige Funktion zur Umwandlung von Frequenzänderungen in Amplitudenänderungen zu bewirken.

Obwohl die bisherigen Ergebnisse vielversprechend sind, tritt bei einigen Anwendungen die Schwierigkeit auf, daß die Impedanz der Wellenwechselwirkungsvorrichtung gegenüber zugeordneten Schaltkreisen wesentlich geringer ist als für optimale Anpassung und optimale Signalübertragungseigensohaften erwünscht ist.

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Um derartige Schwierigkeiten zu vermeiden, sind verschiedene Wandlerarten vorgeschlagen worden.

Bei einer Wandleranordnung ist der Überlappungegrad der kammartigen Elektroden, d.h. der Abstand der sich einander überlappenden Zähne, kleiner als bei üblichen Wandlern. So ist bei einer derartigen Vorrichtung gemäß Fig. 4 der Überlappungsgrad T kleiner als der Überlappungsgrad To bei der bekannten Vorrichtung, so daß die Kapazität zwischen den Elektroden ebenfalls entsprechend kleiner ist. Bei anderen Vorrichtungen, etwa gemäß den Fig. 5 und 6, sind die Elektroden so ausgebildet, daß die Kapazität zwischen diesen verringert ist, d.h. die Impedanz ist erhöht. Der in Fig. 5 dargestellte Elektrodenaufbau wird durch zwei Teile gebildet, die in Reihe geschaltet und derart angeordnet sind, daß jeder der zwei Teile mit der Ausbreitungsrichtung F der Welle ausgerichtet ist, während zwei Teile parallel zueinander ausgerichtet sind; der in Fig. 6 dargestellte Elektrodenaufbau wird durch drei Teile G1, G2 und G3 gebildet, von denen jeder die gleiche Anzahl von überlappenden Zahnpaaren mit anderen Teilen aufweist, und die drei Teile sind in Reihe geschaltet und derart angeordnet, daß jeder der drei Teile mit der Ausbreitungerichtung der Welle ausgerichtet ist, während die drei Teile zueinander auegerichtet sind. In jedem der oben beschriebenen Fäll· führt die Trennung der Elektroden zu einer Verringerung der Kapazität zwischen den Anschlüssen.

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Jedoch führt bei den ersten zwei Vorrichtungsarten gemäß den Fig. 4 und 5 die Abnahme des Überlappungsgrades zu einer unerwünschten Ausbreitung der Oberflächenschallwellen, die von jedem Paar benachbarter Zähne ausgehen. Daher werden die von derartigen Vorrichtungen erhaltenen Amplituden-Frequenz-Charakteristika von den gewünschten Charakteristika abweichen, wie dies in Pig. 9 dargestellt ist, wo die durchgezogene Kurve die gewünschten Charakteristika und die gestrichelte Kurve die Charakteristiak wiedergeben, die von den ersten zwei Vorrichtungen erhalten werden.

Außerdem bewirkt bei den oben beschriebenen drei Vorrichtungsarten der Überlappungsgrad aller Zahnpaare, die einander gleich sind, eine Unausgeglichenheit der empfangenen Oberflächenwelle bezüglich der Schwingungsenergie, die von einem der Wandler A abgegeben wird. Daher wird bei einer anderen bekannten Vorrichtung der Überlappungsgrad des Zahnpaars derart gemäß Fig. 7 variiert, um die Auswahlcharakterist ika in der Übertragungsfunktion derartiger Wandler zu verbessern.

Die Struktur der in Fig. 8 dargestellten Elektrode hat den Vorteil, daß die Kapazität zwischen den zwei Eingangsanschlüssen dadurch verringert wird, daß die Zahnpaare durch gleichmäßige Unterteilung in mehrere Teile unterteilt werden, beispielsweise gemäß der Darstellung in vier Teile, und daß

der Verlust an der sich ausbreitenden Schwingungsenergie durch Veränderung des Überlappungsgrades des Zahnpaars verringert wird.

Jedoch führt bei der Vorrichtung gemäß Fig. ii der Spannungeabfall am einen Teil der Vorrichtung, beispielsweise bei P1, insbesondere zwischen den Anschlüssen H1 und H2, zu einer unterschiedlichen Spannung gegenüber dem anderen Teil der Vorrichtung, beispielsweise bei P2, so daß die Ausbreitungsamplitude der Oberflächenwelle gemäß Pig. 10 verzerrt wird, wo eine durchgezogenen Kurve die gewünschten Charakteristika und eine gestrichelte Kurve die Charakteristika aufweist, die von der oben beschriebenen Vorrichtung erhalten werden.

Außerdem wird in dem Fall, wo das piezoelektrische Material eine hohe Dielektritätskonstante aufweist, beispielsweise PZT, die Kapazität zwischen den benachbarten Elektroden in unerwünschter Weise erhöht, während gleichzeitig das Ansprechen auf die Störmoden in unerwünschter Weise erhöht wird, so daß sich die Schwingungsenergie der Oberflächenwelle in unerwünschter Weise ausbreitet und von den gewünschten Charakte ristika abweicht, wie dies in Pig. 11 dargestellt ist, wo eine gestrichelte Kurve die gewünschten Charakteristika und eine dünne durchgezogene Linie die Charakteristika darstellen, die von der oben beschriebenen Vorrichtung erhalten werden. Um

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in diesem Pall die Kapazität zu verringern, wird die Struktur der Elektrodenpaare gemäß obiger Beschreibung in mehrere Teile unterteilt. Eine derartige Unterteilung verbessert jedoch nicht die Unterdrückung der Störmode.

Im Rahmen der Erfindung ist herausgefunden worden, daß die Vergrößerung des Überlappungsgrades zu einer Verbesserung der Unterdrückung der Störmode gemäß Pig. 12 auf einen gewünschten Wert führt, wo die Abszisse und die Ordinate den maximalen Uberlappungsgrad bzw. die durch die Störung bewirkte Abschwächung darstellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine optimale Kapazität zwischen den entgegengesetzten Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüssen aufweist, ohne daß die sich ausbreitende Schwingungsenergie eine unerwünschte Ausdehnung zeigt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Ansprechwahrscheinlichkeit auf die Störmode verbessert. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach aufgebaut und kann leicht hergestellt werden.

Sie erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Schallführungselement, Insbesondere aus piezoelektrischem und/oder dielektrischem Material auf, auf dessen Oberfläche eich akustische Oberflächenwellen ausbreiten und mindestens zwei Wandler im

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Abstand zueinander angeordnet sind. Der erste Wandler ist vorgesehen, um Oberflächenwellen bei Anliegen eines elektrischen Signals von einem äußeren Schaltkreis zu erzeugen, und der zweite Wandler ist vorgesehen, um die Oberflächenwelle zu empfangen, die vom ersten Wandler ausgesendet worden ist, um die so übertragene Welle einer äußeren, mit dem zweiten Wandler verbundenen Last zuzuführen. Jeder Wandler weist mindestens ein Paar kammartiger Elektrodenfelder mit jeweils mehreren Zähnen auf, wobei die Zähne eines Feldes des Paare mit denen des anderen Feldes verzahnt sind. Mindestens einer der Wandler weist mindestens zwei Paare kammartiger Elektrodenfelder auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Abschnittslänge der Zähne, die mit den entsprechenden Zähnen überlappt ist und im folgenden als Überlappung bezeichnet wird, wird variiert. Die Anzahl der sich überlappenden Zahnpaare in einem Paar Elektrodenfelder wird durch die Überlappung derart bestimmt, daß das Elektrodenfeldpaar, wo die Überlappung vergleichsweise klein 1st, eine vergleichsweise große Anzahl von Paaren sich überlappender Zähne aufweist. Vorzugsweise ist die GesamtÜberlappung, die durch Addition der Überlappung in jedem Paar der sich überlappenden Zähne in den Elektrodenfeidpaaren erhalten wird, etwa gleich der in anderen Elektrodenfeldpaaren, so daß die Kapazität eines Elektrodenfeldpaar· gleich der eines anderen Elektrodenfeldpaar· wird.

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Wenn das Ansprechen auf Störmoden bis auf einen annehmbaren Wert unterdrückt werden soll, so wird die Überlappung auf einen vorbestimmten Wert oder auf ein vorbestimmtes Verhältnis erhöht. Die Vergrößerung der Überlappung ist am größten bei den Elektrodenfeldpaaren, die an den einander gegenüberliegenden entfernten Enden der Vorrichtung angeordnet sind, während sich die Überlappung zu dem ElektrodenfβIdpaar in der Mitte der Vorrichtung allmählich verringert. Daher werden die Enden der sich einander überlappenden Zähne durch eine diskontinuierliche Kurve umhüllt. Insbesondere werden die Zahnenden in der im folgenden beschriebenen Weise umhüllt. Bei den an den beiden einander gegenüberliegenden Enden angeordneten Elektrodenfeldpaaren sind die Zahnenden durch eine Hüllkurve umschlossen, die größer ist als die inverse Pourier-Transformierte darstellende Kurve der übertragungsfunktion der Vorrichtung durch das erste vorbestimmte Verhältnis, während bei den Elektrodenfeldpaaren, die zwischen den einander gegenüberliegenden Elektrodenfeldpaaren angeordnet sind, die Zahnenden durch Hüllkurven umschlossen sind, die größer sind als die Kurve der inversen Fourier-Transformierten der Übertragungsfunktion der Vorrichtung durch die entsprechenden vorbestimmten Verhältnisse. Jedes der entsprechenden, vorbestimmten Verhältnisse ist kleiner als das erste vorbestimmte Verhältnis, und die entsprechenden vorbestimmten Verhältnisse verringern sich allmählich zu dem mittleren Elektrodenfeldpaar hin. Außerdem werden bei dem mittleren Elektrodenfeldpaar die Zahnenden von einer Hüllkurve eingeschlossen, die die inverse

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Fourier-Transformierte der Übertragungsfunktion der Vorrichtung darstellt. Dabei überschreiten die Kurven, die größer sind als die Kurve der inveraen Fourier-Transformierten der Übertragungsfunktion der Vorrichtung, nicht das Maximum der Kurve der inversen Fourier-Transformierten der übertragungsfunktion der Vorrichtung.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Ss zeigern

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der elektro-akustlachen Vorrichtung,

Pig. 2 perspektivische Ansichten bekannter derartiger Vor- und 3

richtungen,

Fig. 4 schematische Ansichten der Elektrodenanordnungen bei bis 8

bekannten Vorrichtungen,

Fig. 9 graphische Darstellungen der Amplitude der eich aua-

und 10

breitenden Oberflächenwelle in Abhängigkeit von verschiedenen Frequenzen,

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Abschwächung und der Frequenz,

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen der durch Störungen verursachten Absohwächung und der

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Überlappung,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 14 eine echematische Darstellung des Elektrodenmusters für die Vorrichtung gemäß Fig. 13 und

Fig. 15 schematische Darstellungen von Elektrodenmustern bei und 16

anderen AusfUhrungsformen.

Gemäß Fig. 13 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 ein Schallführungselement 4 aus piezoelektrischem Material auf, auf dessen Oberfläche sich Oberflächenschallwellen ausbreiten können und mindestens zwei Wandler 6 und 8 im Abstand zueinander angeordnet sind. Zwei ElngangsanschlUsse 10 und 12 des Wandlers 6 sind mit einem äußeren Schaltkreis 14 verbunden, um Oberflächenschallwellen zu erzeugen und in einer Richtung entsprechend einen Pfeil 16 zum anderen Wandler 8 hin abzustrahlen. Der die Oberflächenschallwelle empfangende andere Wandler 8 ist mit einer äußeren Last 18 über ein Paar Auegangsanschlüsse 20 und 22 verbunden. In dem Wandler 8, insbesondere zwischen den Anschlüssen 20 und 22, sind ein Paar kammartiger Elektrodenfelder 24 und 26 mit jeweils mehreren Zähnen vorgesehen, wobei die Zähne des einen Feldes des Feldpaare mit denen des anderen Feldes des gleichen Paars gemäß Fig. 13 verzahnt sind. Die Anzahl der Paare miteinander verzahnter Zähne, die durch die Anzahl der Zwischenräume zwischen

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benachbarten Zähnen gezählt wird, wird bei dem Wandler 8 durch verschiedene Arbeitsbedingungen, beispielsweise die Größe der Schwingungeenergie der Welle usw. bestimmt. Beispielsweise können bei dem Wandler 8 28 Paare miteinander verzahnter Zähne vorgesehen sein, obwohl der Wandler 8 gemäß Fig. 11 zur Vereinfachung lediglich mit acht Elektrodenpaaren dargestellt ist. In ähnlicher Weise sind in dem Wandler 6, insbesondere zwischen den Anschlüssen 10 und 12, die als Hauptanschlüsse bezeichnet werden, mehrere Paare kammartiger Elektrodenfelder 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 und 44, beispielsweise in Form von vier Paaren gemäß der Darstellung, vorgesehen, wobei jedes Feld mehrere Zähne aufweist. Die Anzahl der Paare miteinander verzahnter Zähne bei dem Wandler 6 wird durch verschiedenen Arbeitsbedingungen gemäß obiger Beschreibung bestimmt. Beispielsweise können bei dem Wandler 6 62 Paare miteinander verzahnter Zähne vorgesehen sein, obwohl der in den Fig. 13 bis 13 dargestellte Wandler 6 bzw. 6* zur Vereinfachung nicht mit so vielen Elektrodenpaaren dargestellt ist. Die Anordnung der kammartigen Elektrodenfelder 30, 32, 34, 36, 40, 42 und 44 sowie deren Verbindung sind echematisch in Fig. 14 dargestellt.

Insbesondere gemäß Fig. 14 ist das kammartige Elektrodenfeld 30 mit dem äußeren Schaltkreis 14 über den Anschluß 10 verbunden und weist mehrere Zähne auf, die mit mehreren Zähnen eines entsprechenden, kammartigen Elektrodenfeldes 32 verzahnt sind. Ein Anschluß 46 des kammartigen Elektrodenfeldes 32 ist mit einem Anschluß 48 des Elektrodenfeldes 34 verbunden, dessen

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Zähne mit dem entsprechenden Elektrodenfeld 36 verzahnt sind. In ähnlicher Weise sind die übrigen entsprechenden Elektrodenfeld paare miteinander in Reihe über Anschlüsse 50, 52, 54, 56 und 12 zu dem äußeren Schaltkreis 14 geschaltet. In diesem Fall kann die Wellenlänge der erzeugten Oberflächenwelle bei mittlerer Frequenz 214 u betragen.

Die miteinander verzahnten Zähne in irgendeinem der Elektrodenfeld paare weisen zueinander gleichen Abstand auf, während die Länge der Zähne, die mit den entsprechenden Zähnen verzahnt sind, d.h. die Überlappung, sich entsprechend einer gestrichelten Hüllkurve ändert, wobei sich diese Hüllkurve daraus ergibt, wenn die Zahnenden der Elektrodenfelder miteinander verbunden werden. Die maximale Überlappung kann beispielsweise 1500 u betragen. Die Form der Hüllkurve wird durch die inverse Fourier-Transformierte der Übertragungsfunktion der Vorrichtung festgelegt, so daß die Form bei Änderung der Bedingung der Übertragungsfunktion geändert werden kann.

Die Anzahl der Paare der sich überlappenden Zähne in einem bestimmten Elektrodenfeidpaar, beispielsweise in den Elektrodenfeldern 30 und 32, wird durch die Kapazität bestimmt, d.h. durch den Spannungsabfall über ein entsprechendes Elektrodenfeldpaar, wobei der Spannungsabfall über ein Elektrodenfeldpaar, beispielsweise die Elektrodenfelder 30 und 32, gleich dem der anderen Elektrodenfeidpaare ist. Daher ist in diesem Fall die Spannung über irgendeinem der SlektrodenfeIdpaare gleich 1/4 der Spannung über den Hauptanschlüssen 10 und 12. D.h. die Kapazität oder die

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Impedanz über den Anschlüssen eines Elektrodenfeldpaars ist gleich der der anderen Elektrodenfeidpaare. Daher ist die Anzahl der Zähne in dem Elektrodenfeidpaar relativ groß, wo die miteinander verzahnten Zähne eine geringe Überlappung aufweisen, während die Anzahl relativ klein ist, wo die miteinander verzahnten Zähne eine große Überlappung aufweisen.

Gemäß obiger Beschreibung wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Unterteilung von Elektrodenfeldpaaren in mehrere Paare, beispielsweise in vier Paare gemäß Fig. 14 oder 15, die Kapazität des Wandlers zur Verbesserung erniedrigt. Wenn beispielsweise die Elektrodenfelder gemäß Pig. 14 in vier Elektrodenfeldpaare unterteilt werden, so wird die Kapazität des Wandlers 6, d.h. zwischen den Hauptanschlüssen 10 und 12, auf 1/16 im Vergleich zur Kapazität des bekannten Wandlers gemäß Pig. 7 erniedrigt.

Der Wandler 8 kann in ähnlicher Weise wie der Wandler 6 aufgebaut sein, so daß die beiden Wandler 6 und θ die gleiche Struktur aufweisen.

Im Rahmen der Erfindung kann der Wandler 6 mit der Last 16 verbunden sein, während der Wandler 8 mit dem äußeren Schaltkreis 14 verbunden ist, so daß der Wandler 8 die Oberflächenwelle erzeugt und der Wandler 6 diese empfängt.

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Während gemäß Pig. 14 dae Elektrodenfeld 40 an der Oberseite und das Elektrodenfeld 38 an der Unterseite angeordnet ist, können diese Felder gemäß Fig. 15 umgekehrt angeordnet sein, um die elektrische Verbindung der Felder zu erleichtern.

Wenn das SchallfUhrungselement 4 aus piezoelektrischem Material eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, beispieleweise PZT, so kann die Verringerung der Impedanz zwischen den Hauptanschlüssen aufgrund der Eigenschaften dieses Materials in einfacher Welse auf einen gewünschten Wert erhöht werden, indem die Elektrodenfelder in eine große Anzahl von Paaren, beispielsweise in fünf Paare, weiter unterteilt werden, wobei die abgestrahlte Oberflächenwelle die gewünschten Bedingungen beibehält.

Wenn die Elektrodenfelder weiter in eine große Anzahl von Paaren, beispielsweise sechs, unterteilt werden, um die Kapazität des Wandlers zu verringern, so wird die Gesamtüberlappung in einem Paar unterteilter Elektrodenfelder ebenfalls verringert, so daß die Ansprechfähigkeit gegenüber Störmoden in unerwünschter Weise erhöht wird. Um diese Ansprechfähigkeit zu vermindern, wird die Überlappung in jedem Paar der unterteilten Elektrodenfelder in der unten beschriebenen Weise vergrößert.

In Fig. 16 ist ein Wandler 6'* gezeigt, der eine Modifikation des Wandtore 6* gemäß Fig. 15 darstellt. Der Wandler 6·· weist sechs Paare von Elektrodenfeldern 60, 62, 64, 66, 68 und 70 auf. Die Hüllkurve, die ursprünglich duroh die inverse Fourier-Trans-

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formierte der Übertragungsfunktion der Vorrichtung vor dem Erhöhen der Überlappung gebildet wird, wird durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Gemäß der Zeichnung werden die verzahnten Zähne in dem Elektrodenfeldpaar 60 und 70, die an entgegengesetzten Enden angeordnet sind, um ein vorbestimmtes Verhältnis, beispielsweise um 1,5, gegenüber der ursprünglichen Überlappung erhöht, während die verzahnten Zähne in dem Elektrodenfeldpaar 62 und 68, die zwischen den Elektrodenfeldpaaren an den beiden einander gegenüberliegenden Enden angeordnet sind, um ein vorbestimmtes Verhältnis, beispielsweise um 1,1, gegenüber der ursprünglichen Überlappung erhöht sind; dabei bleibt die Überlappung der Zähne des Elektrodenfeldpaars 64 und 66, das zwischen den einander gegenüberliegenden Enden angeordnet ist, auf dem gleichen Wert wie die ursprüngliche Überlappung.

Die oben beschriebenen Verhältnisse können bezüglich der Änderung eines gewünschten Ansprechverhaltens gegenüber der Störmode verändert werden. Jedoch sollte das Verhältnis zur Erhöhung der Überlappung am größten für die Paare zwischen den einander gegenüberliegenden Enden sein und zur Mitte hin für die Paare zwischen den einander gegenüberliegenden Enden abnehmen.

Die Maximallänge der Zahnüberlappung gemäß obiger Beschreibung sollte nicht die Maximallänge der Zahnüberlappung bei der ursprünglichen Anordnung überschreiten.

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Der in Pig. dargestellte Wandler 6·' hat den Vorteil, daß eine Änderung der Überlappung der Zähne gemäß obiger Beschreibung verhindert, daß sich die erzeugte Oberflächenwelle in unerwünschter Weise ausbreitet, ohne daß die Impedanz (Kapazität) des Wandlers verschlechtert wird.

Obgleich die Überlappung vergrößert ist, wo daß eine diakontinuierliche Hüllkurve erhalten wird, wird die Schwingungsenergie vorzugsweise von dem Wandler 6·· erzeugt und abgestrahlt, und zwar aus den folgenden Gründen.

Im allgemeinen ist die von den sich überlappenden Zähnen erzeugte Schwingungsenergie proportional zur Spannung über dem Paar sich überlappender Zähne sowie zur Überlappung. Daher bewirkt eine Zunahme der Überlappung eine Abnahme der Impedanz zwischen den sich überlappenden Zähnen, so daß die zwischen diesen anliegende Spannung erniedrigt wird. Daher wird die durch die Zunahme der Überlappung bewirkte Zunahme der Schwingungsenergie durch die Abnahme der Spannung ausgeglichen, so daß die Schwingungsenergie unabhängig von der Änderung der Überlappung im wesentlichen konstant gehalten wird.

Die in der graphischen Darstellung der Pig. 11 gezeigte dicke durchgezogene Linie stellt die Kennlinie des Wandlers gemäß Pig. 16 dar.

Daher kann mit einer einfachen Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Kapazität des Wandlers um einen ge-

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wünschten Wert erhöht werden, um eine optimale Impedanzanpassung mit einem äuiieren, verbundenen Schaltkreis herzusteilen, wobei die ütbrmode, falls notwendig, auf einen gewünschten Wert unterdrückt werden kann und verhindert wird, daii die Schwingungsenergie der Oberflachenwelle sich in unerwünschter Weise ausbreitet.

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Claims

Patentansprüche

1. J Blektro-akustische Vorrichtung mit einem Schallführungselement, insbesondere aus piezoelektrischem Material, für Oberflächenschallwellen, auf dessen Oberfläche elektro-akustische Wandler zum Umwandeln elektrischer Signale in akustische Oberflächenwellen und umgekehrt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet ,

a) daß der Wandler (6, 8) mehrere Paare kammartiger Elektrodenfelder (26; 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44) aufweist, die elektrisch in Reihe geschaltet und zueinander ausgerichtet sind, um die Wechselwirkung mit den Oberflächenwellen zu bewirken,

b) daß jedes Elektrodenfeld eine Anzahl Zähne aufweist, wobei die Zähne eines Feldes (24; 32, 36, 40, 44) mit denen des anderen Feldes (26; 30, 34, 38, 42) ein Paar miteinander verzahnter Zähne bilden,

c) daß die Verzahnung oder Überlappung zwischen den Zähnen unterschiedlich ist und

d) daß die Anzahl der Paare sich überlappender Zähne in einen Paar kammartiger Elektrodenfelder relativ groß ist, wo dl· Zähne eine geringe Überlappung aufweisen, und relativ klein ist, wo die Zähne aich stark überlappen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hüllkurve der Zahnenden der inveraen Fourier-Transformierten der Übertragungsfunktion der Vorrichtung entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,

a) daß die Hüllkurve der Zahnenden der Elektrodenfeldpaare (60, 70) an den einander gegenüberliegenden Enden um ein erstes vorbestimmtes Verhältnis größer ist als die Kurve der inversen Fourier-Transformierten der übertragungsfunktion der Vorrichtung,

b) daß die Hüllkurven der Zahnenden der Elektrodenfeldpaare (62, 68) zwischen den äußersten Elektrodenfeidpaaren (60, 70) um entsprechende vorbestimmte Verhältnisse größer sind als die Kurve der inversen Fourier-Transformierten der Übertragungsfunktion der Vorrichtung,

c) daß jede der entsprechenden vorbestimmten Verhältnisse kleiner ist als das erste vorbestimmte Verhältnis,

d) daß die entsprechenden vorbestimmten Verhältnisse sich zu dem mittleren Elektrodenfeldpaar (64, 66) hin allmählich verringern,

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e) daß die Hüllkurve der Zahnenden des mittleren Elektrodenfeldpaars (64, 66) der inversen Fourier-Transformierten der Übertragungsfunktion der Vorrichtung entspricht und

f) daß die Hüllkurven, die größer sind ale die Kurve der inversen Fourier-Transformierten der Übertragungsfunktion der Vorrichtung, deren Maximum nicht übersteigt, um das Ansprechen auf Störmoden zu unterdrücken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß vier Paare kammartiger Elektrodenfelder vorgesehen sind.

5· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß sechs Paare kammartiger Elektrodenfelder vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das erste vorbestimmte Verhältnis 1,5 und das vorbestimmte Verhältnis des Elektrodenfeidpaare (62, 68) unmittelbar neben den Endpaaren (60, 70) 1, 1 beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandler (6, 8) bei Anliegen eines elektrischen Signals eine akustieohe Oberflächenwelle erzeugen.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandler (6, 8) bei Einfallen einer akustischen Oberflächenwelle ein elektrisches Signal erzeugen.

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