DE2831584A1

DE2831584A1 - Wandler fuer akustische oberflaechenwellen und filter, ausgefuehrt auf der basis dieses wandlers

Info

Publication number: DE2831584A1
Application number: DE19782831584
Authority: DE
Inventors: Anatolij Semenovitsch Andreev; Aleksandr Sergeevi Bagdasarian
Original assignee: INST RADIOTEKH ELEKTRON
Current assignee: INST RADIOTEKH ELEKTRON
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1978-07-18
Publication date: 1979-02-01
Also published as: GB2003689A; FR2398411B1; DE2831584C2; FR2398411A1; JPS607850B2; GB2003689B; JPS5440062A; US4162415A; SU726648A1

Description

Institut Radiotekhniki i Elektroniki Akademii Nauk SSSR

Wandler für akustische oberflächenwelle und filter, ausgeführt AUF DER BaSIS DIübES ¹M

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Verarbeitung von Signalen, die mit akustischen Oberflächenwellen betrieben werden, insbesondere auf einen Wandler für akustische Überflächenwellen und ein Fileer, ausgeführt auf der Basis dieses Wandlers,

Die Erfindung kann mit Erfolg auf verschiedenen Gebieten der i'echnik, insbesondere in der Funkmeßtechnik, Kachrichtenmitteln, in der Automatik und Rechentechnik als Filter, disperse und undisperse Verzögerungsleitung benutzt wer* den.

Bekannt ist ein kammartiger Wandler mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Oberflächenwellen, der eine erste und eine zweite Kontaktfläche enthält, welche

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auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, und 9ine lieihe von Elektroden enthält, die sich auf dem piezoelektrischen »Substrat befindet und aus einer ersten Gruppe von mit der ersten Kontaküflache galvanisch gekoppelten Elektroden, U-id einex* zweiten Gruppe von Elektroden besteht, die parallel zu den elektroden der ersten Gruppe liegen, zwischen diesen derart angeordnet sind, daiä sich überlappende .abschnitte der Elektroden der beiden Gruppen gebildet werden, und mit der zv.'eiten Kontaktfläche galvanisch in Verbindung stehen,

Ss ist (s. z. B. H.H. Tancrell, M. G. Holland "Acoustic surface wave filters", Proc. I üüiE, vol. 59· ^r. 3i Ρ·Ρ· 293-409, Marο 1971) bekannt, daü die Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers für akustische Oberflächenwellen als Fouriertransformation der Impulsreaiction desselben angesehen wird. Bei der B-rechnung des Wandlers berechnet man üblich zuerst dessen Impulsreaktion, durch die eine Form der Amplitudenfrequenzkennlinie gesichert wira, die der gewünschten am nächsten liegt. Um die gewünschte Impulsreaktion des Wandlers zu erhalten, ist die Yiichtung der Aircegungsintensität der akustischen Oberflächenwellen durch jedes raar benachbarter Elektroden erforderlich.

Im oben beschriebenen Waudler wird die genannte dichtung durch Änderung der Länge der sich überlappenden Abschnitte der benachbarten Elektroden in der ersten und der zweiten

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Gruppe entsprechend dem gegebenen Gesetz der Amplitudenmodulation in der Impulsreaktion vorgenommen. Derartige anordnungen bezeichnet man als apodisehe Wandler,

Bei dem bekannten .filter, in dem der Eingangs- und der Ausgangswandler für akustische Oberflächenwellen in einem akustischen Kanal angeordnet sind, ist einer der wandler,

z. B. der üing^ngswandler apodisch ausgeführt.

Der apodisehe -addier regt akutische Obi. rflachenwellen

mit .iner inhomogenen IVellenfront in der Strahlapertur an, weil jedes raar der sich überlapjjenden benachbarten nilektroden die akusbischen Oberflächenwellen mit einer ocrahlbreite anregt, die der Länge des ÜberlappungsabscuniGtes entspricht. Daher müssen in dem üiiiQangswandler det> Filters die Überlappungsabschnitte sämtlicher Elektroden von gleicher Länge sein, um die Umwandlung des Ajaderungsgesetzes der Elektrodenüberlappung des Bin^angswandlers in die Amplitudenmodulation der ImpulsreaktiojJL zu gewahrleisten, domit wird bei dem bekannten Filter die Amplitudenfr- quenzkcnnlinie nur in einem V/andler formiex^t, was es nicht gsstatöet, einen hohen i-egel der bignalunterdrückung außerhalb des Durchlafibbreiches des Filters zu erhalten. Darüber hinaus treten bei geringen Überlappungslän^en der benachbarten iiilekcroden des apoöischen Wandlers Beugungseffekte auf, so daß die ebene Front der durch diese Elektroden angeregten akustischen Oberflächenwellen in eine kreisförmige umgewandelt wird. Dies führt zur Verzerrung

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der Impulsr-aktion des Filters und Erhöhung von .Energieverlusten in dessen Durchlaßbereich.

Um den regel der ,Signalunt rdriickung außerhalb des Durchlaßbereiches des Filters zu vergrößern, ist es wünschenswert, dessen Amplitudenfrequenzkennlinie sowohl im jtSin.3a.ags- als auch im Ausgangswandler zu erzeugen. DitrS ist im Falle des Filters möglich, bei dem beide «»aadler anodisch ausgeführt uud in parallelen akustischen Kanälen angeordnet sind, die durch ein Iviehrstreifensystem von ülektroden (s, z.B. J.M. Deacon, J. Heuzhway, J. a. Jenkins "Multistrip coupler in acousticsurface wave filters", i,lectr. Let., ν. 9, No 10, ρ, 235» 1973) verbunden sind.

Die Amplitudenfrequenzkennlinie eines solchen Filters stellt ein .Produkt der im eingangs- und im Ausgangswandler formierten Amplitudenfrequenzkennlinien dar,<durch eine erhöhte oignalunterdrückung außerhalb des Du.-chlaßbereiches erzielt wird. Jedoch sind in diesem Filter die Beugungseffekte und die mit diesen Verbundenen Nachteile nicht beseitigt. Zusätzliche üinergieVerluste im Durchlaßbereich dieses Filters entstehen bei der '.Transformation der akustischen Oberflächenwellen aus dem akustischen Kanal des Eingangswandlers in den aicustischen Kanal des Ausgangswandlers·

Bekannt ist auch ein Wandler für akustische Oberflächenw-llen, bei dem die v/ichtung der Anregungsintensität der akustischen Oberflächenwellen durch Änderung der Größe der

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Kapazität erfolgt, über welche die Elektroden des Wandlers mit den Kontaktflächen (s. z.B. USA-Patentschrift 3904-996, Kl« 353-72) gekoppelt werden.

In einer der Ausführungsformen dieses .andlers ist auf jede Koncaktflache eine dielektrische Schicht aufgebracht, auf der die Abschnitte der Elektroden einer jeweiligen Gruppe derart angeordnet sind, daß zwischen j-. der Elektrode und der entsprechenden Konisaktfläche eine Kapazität gebildet wird, Die Größe der letzteren wird durch die Fläche der genannten Abschnitte der Elektroden festgelegt und variiert durch Änderung der Fläche dieser übschniufee von .Elektrode zu .Elektrode entsprechend der vorgegebenen Impulareaktion des Wandlers. Eine solche Maßnahme zur Durchführung der dichtung gtstattet es, die Elektroden des Wandlers mit gleichen Überlappungslängen über den gesamten Wandler hinweg auszuführen, so daß sämtliche Paare der benachbarten Elektroden akustische Oberflächenwellen von gleicher Üürahlbreite, aber unterschiedlicher Amplitude anregen. Bei Verwendung eines solchen Wandlers im Filter kann der zweite Wandler apodisch ausgeführt werden, was die Möglichkeit bietet, eine Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters in beiden Wandlern zu erzeugen.

Dadurch* daß im b schriebenen Wandler die dielektrische Schicht auf den Kontaktflächen vorhanden ist, ist jedoch eine .Reihe von wesentlichen Nachteilen verursacht. Zunächst wird der FertigungsVorgang des Wandlers beträchtlich kompliziert, da er einige Arbeitsgänge beinhaltet, und zwar Her-

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stellen der Koncaktflächen, -aufbringen der dielektrischen öchicht unter präziser Kontrolle der schichtdicke und Herstellen der Elektroden. Bei der Herstellung der Elektroden nach dem Ifotolitografieverfahren muh die Fotoschablone oberhalb der dielektrischen bchicht angeordnet sein, deren Dicke mit der Elektrodenbrtite vergleichbar ist, Auf diese ,Veise wird zwischen der jj'ocuochablone und dem Substrat ein opalt gebildet. Dies h:.t eine Verwaschung der Elektrodenkanten zur jj'ol^e, was eine Begrenzung der maximal erreichbaren ürbeitsfretiuenz des Wandlers In /ergleich mit den oben— beschriebenen ,vaiidlern bedingt.Darüber hinaus sind in der dielektrischen Schicht Durchbräche und andere fehler möglich, die zur ilurzschließung der Elektroden mit den Kontaktflächen und damit zu einer verminderten .Atisbeute an brauchbaren Erzeugnissen führen.

Es ist ferner eixi kammartiger Wandler mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Oberflächenwellen bekannt, welcher eine erste und eine zweite. Kontaktfläche, welche auf einem piezo< lektriüchen duustrat angeordnet sind, und -ine Hauptelektrodenreihe enthält, die auf dem piezoelektrischen öubstrat an₆eordnet ist uud aus einer ersten Gruppe von mit der ersten Kcmtaktflache elektrisch gekoppelt ten Elektroden und einer zweiten ^up^e von Elektroden besteht, die parallel zu den Elektroden dör ersten Gruppe liegen, zwischen diesen derart angeordnet sind, daß sich überlappende .abschnitte der Elektroden der beiden Gruppen von

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gleicher Länge gebildet weiten, und mit der zweiten Kontaktflache über Kapazitäten verbunden sind, die nach der Impulsreaktion des Wandlers (s. z. B. Patentschrift der USA Nr. 3904996, Kl. 333-72) bestimmt werden.

In einem solchen Wandler erfolge die elektrische Kopplung der Elektroden dar ersten Gruxjpe mit der ersten Kontaktflache ebenfalls durch Kapazitäten, deren Größen durch die vorgegebene Impulsreaktion des Wandlers bestimmt werden. Die genannten Kapazitäten sind durch die Ausnehmungen der Kontaktflächen und die iinden der ülektroden gebildet, die in diese Ausnehmungen hin^eiⁿragen. Die Größe jeder Kapazität hängt von der iiei'e der Ausnehmung und der üpaltbreite zwischen den üinde der entsprechenden Elektrode und der Kontaktfläche ab. Das notwendige Gesetz der Änderung der Kapazitätsgrößen über die Länge des V\iandlers wird durch Änderung der Ausnehmung^tiefe und der rfpaltbreite zwischen den iinden der entsprechenden ülektroden und der Kontaktflache, d.h. zweier Parameter, erzielt. Dadurch wird die Berechnung des Wandlers beträchtlich erschwert.

Solch eine konstruktive Ausführung dieses »Handlers hat hohe -ünergieverluste und eine Verzerrung der Amplitudenfrequenzkennlinie im Durchlaßbereich des Wandlers sowie einen geringen ±^;β(_,β1 der bignalunterdrückung außerhalb dieses Durchlaßbereich·: s zur Folge.

All dies ist dadurch bedingt, daß die aKustischen

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Oberflächenwellen im Durchlaßbereich des Wandlers nicht nur in den Überlappun_tsstellen der Elektroden der ersten und zweiten Gruppe, sondern auch in den Spalten zwischen den Kontaktflächen und den .elektroden der jeweiligen Jilektrodengruppen angeregt werden. Dabei treten in den Abschnitten, deren ausnehmungen Döring sind, die obenerwähnten Beugungseffekte auf, die zur Verzerrung der Impulsreaktion und folglich zur Verzerrung der Amplitudenfrequenzkennlinie im Durchlaßbereich des Wandlers sowie zu einer geringen Unterdrückung von Signalen außex*halb des Durchlaßbereiches führt.

J!iS ist ein Filter vorgeschlagen worden, das mit akustischen Überflächenwellen betrieben wird und einen kammartigen Eingangs- bzw, Ausgangswandler mit ineinandergreifenden Elektroden enthält, bei denen die Hauptelektrodenreihen auf einem piezoelektrischen substrat in einem akustischen Kanal (s. z. B. UÜA-^atentschrift iir. 3904^96, Kl. 5^3-72) angeordnet sind.

In diesem i'ilter ist der eine Wandler, z. B. üingangswandler wie oben beschrieben und der AUögangswaiidler apodisch ausgeführt. Hinzu kommt, daß der ^usgangswandler ähnlich dem Eingangswandler ausgeführt sein kann.

Dieses Filter weist alle Wachteile auf, die dem obenb schriubenen wandler für akustische übex'flächenwellen eigen sind.

Der vorliegenden ÜL-findung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kammartigen Wandler mit ineinandergreifenden Elektroden

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für akustische Oberflächenwellen, der derart ausgebildet ist, daß die Energieverlus te und die Verzerrung der iunplitudenfrequenzkeniilinie im Durchlaßbereich des Händlers verringert und seine Berechnung vereinfacht werden, sowie ein illtcr zu schaffen, das auf der Basis di-.s obengenannten Händlers ausgeführt ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der tiammartige Wandler mic ineinandergreifenden Elektroden für akustische überfläch^nwellen, der eine erste und eine zweite Kontuktflache, welche auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, und eine Hauptelekcrodenreihe umfaßt, die auf dem piezoelektrischen Substrat angv. ordnet ist und aus einer ersten Gruppe von mit; der ersten Kontaktfläche elektrisch gekoppelten Elektroden und einer zweiten Gruppe von Elektroden besteht, die parallel zu den Elektroden der ersten Gruppe liegen, zwischen diesen derart ang·..ordnet sind, daß sich überlappende Abschnitte der Elektroden der beiden Gruppen von gleicher Länge gebildet werden, und mit der zweiten Kontaktfläche über Kapazitäten in Verbindung stehen, deren Größen durch die vorgegebene Impulsreaktion des v/andlers bestimmt werden, erf indun_ö-s gemäß eine erste Zusatzreihe von Elektroden, die sich auf dem piezoelektrischen substrat zwischen der Hauptreihe dar Elektroden und der zweiten Kontaküflache befindet und aus einer dritten Gruppe von mit der zweiten Konυaktfläche galvanisch gekoppelten Elektroden und einer

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vierten Gruppe von Elfcjctroäeii, die parallel zu den Elektroden uhr dritttn Gruppe liegen, unmiüt;elbar mit den jeweiligen Elektroden der zweiten Gruppe der Hauptreihe galvanisch gekoppelt und zwischen den Elektroden der dritten Gruppe so angeordnet sind, daß mindestens ein Teil dieser Elektroden mit den Elektroden der dritten Gruppe sich überlappende Abschnitte der üilektroden beider Gruppen von veränderlicher Länge hat, enthält, und daß jade ulektrode dar vierten Gruppe zusammen mit den benachbarten Elektroden der dritten Gruppe und mit dem an diesen anliegenden Abschnitt der zweiten Kontaktfläche eine Kapazität bildet, über die die jeweilige Elektrode der zweiten Gruppe der Hauptreihe mit der zweiten Kontaktfläche verbunden ist, wobei die -abstünde zwischen den Längsachsen ■. der benachbarten elektroden der dritten und vierten Gruppe der erscen Zu^atzreihe so dimensioniert sind, daß sie vom Abstand zwischen den Längsachsen der Elektroden der ersten und zweiten Gruppe der Hauptelektrodenreihe verschieden sind.

Es ist zweckmäßig, daß der wandler eine zweite Zusatzreihe von Elektroden, die sich auf dem piezoelektrischen öubstrat zwischen dd* Hauptreihe der elektroden und der ersten Konüaktfläche befindet uud aus einer fünften Gruppe von mit der ersten Kontaktfläche galvanisch gekoppelten Elektroden und .in..r sechsten Gruppe von Elektroden besteht, die parallel zu den Elektroden der fünften Gruppe liegen, unmittelbar mit dt-,n jeweiligen Elektroden der ersten Gruppe der Haupt-

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reihe galvanisch gekoppelt uad zwischen den Elektroden der fünften Gruppe derart angeordnet sind, daß mindestens ein Teil dieser Elektroden mit den Elektroden der fünfGen Gruppe sich überlappende Abschnitte der Elektroden der beiden Gruppen von veränderlicher Länge hat, und daß jede elektrode der sechsten Gruppe zusammen mit den benachbarten Elektroden der fünften Gruj)pe und mit dem an diesen anliegenden -Abschnitt der ersten Kontaktfläche eine Kapazität bildet, die die jeweilige Elektrode der ersten Gruppe der Hauptreihe mit der ersten Kontaktfläche verbindec und deren Größe durch die vorgegebene Impulsreaktion des v/andlers best i.ramt wird, wobei die Abstande zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden der fünften und sechsten Gruppe der zweiten Zusatzreihe so gewählt sind, daß sie vom Abstand zwischen den Elektroden der ersten und zweiten Gruppe der Hauptreihe und der dritten und vierten Gruppe der Zuoatzreihe verschieden sind.

Vorteilhaft ist, daß die abstände zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden mindestens einer Zusatzreihe so gewählt sind, daß das ilrequenzband der durch die Elektroden dieser Zuoatzreihe angeregten aKUStischea Oberflächenwellen über das gewünschte Frequenzband der durch die Elektroden der Hauptreihe angeregten aKustischtn Oberflächenwellen hinaus liegt.

Es ist auch vorteilhaft, daß die abstände zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden mindestens einer

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Zusatzreihe zusätzlich so dimensioniert sind, daß das Frequenzband de-1' durch die Elektroden dieser Zusatzreihe angeregten akustischen Überflächenwellen einen Frequenzbereich überstreicht, der einem ütoß auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers entspricht, der über das vorgegebene Frequenzband der durch die Elektroden der Hauptreihe angelegten akustischen Überflächenwellen hinaus liegt.

Es ist von Vorteil, daß die abstände zwischen den Längsachsen der benachoarten Elektroden mindestens einer Zusatzteile zusätzlich so dimensioniert siud, daß das Frequenzband der durch die Elektroden dieser Zusatzreihe angeregten akustischen ub>jrflächenwellen einen Frequenzbereich überstreicht, der den oeiienkeulen auf aer Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers entspricht.

Diese .aufgäbe wird auch d_adurch gelöst, daß bei einem Filter, der mit akustischen Oberfläch-nweiien betrieben wird und einen kammartigen Eingangs- bzw* Ausgangswandler mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Oberflächenwellen enthält, bei denen die Haaptreihen von Elektroden auf einem Substrat in einem akustischen Kanal angeordnet sind, erfindungsgemäis mindestens einex¹ der vJaxidler für akustische Oberflächenwellen wie ob_tn beschrieben ausgebildeb ist.

Bei der Ausführung deb iiin^angs- und des Husgangswandlers für akustische Obc-rflächenwellen können die Zus .tzreihen von Elektroden beider t/andler aui beiden Seiten des

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genannten Kanals angeordnet sein_o

Bei der oben beschriebenen Ausführung des Eingangs- und des Ausgangswandlers für akustische Obcrflächenwellen ist es zweckmäßig, die Abstände zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden mindestens einer Zusauzreihe des Eingangswandlers so zu wählen, daß sie von den Abständen zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden mindestens einer Zusatzreihe des Ausgangswandlers verschieden sind,

Es ist zweckdienlich, daß das iilter mindestens einen Absorber für akustische Überflächenwellen enthält, der in bezug auf mindestens eine Zusatzreihe so angeordnet ist, daß er die durch die Elektroden derselben Heihe angeregten akustischen Oberflächenwellen aufnimmt.

Es ist bevorzugt, daß der Absorber akustischer Oberflächenwellen unmittelbar auf der Zusatzreihe den Elektroden angeordnet ist«

Es ist günstig, daß der Absorber akustischer Oberflächenwellen zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangswandler in einem Abstand von der Zusatzreihe der Elektroden angeordnet

Diese bauliche Ausführung des erfindungsgemäßen Wandlers und des Filters, aufgebaut auf der Basis dieses Wandlers, gestattet es, die Energieverluste und Verzerrungen der Amplitudenfrequenzkennlinie im .Durchlaßbereich des Wandlers (Filters) zu verringern und den Pegel der Signaluriterdrückung

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außerhalb des Dui-chlaßbereiches des Wandlers (Filters) zu vergrößern sowi^ die Berechnung des Wandlers bei dessen üintv/U-rf zu vereinfachen.

iiachst-hend wird die Abfindung an Hand von konkreten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen erläutert, as zeigt:

-L'¹ ig. 1 einen kammartigen wandler mit ineinandergreifenden elektroden gemäß der .Erfindung, der eine Zusatzreihe von Elektroden aufweist (Draufsicht);

Fig. 2 ein jürsatzschaltbild des Wandlers in Fig. 1i Mg, 3 eine Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers nach

Fig. 1}

Jig. 4- eine weitere Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers in Fig. 1}

¹¹Ig. \) einen erfindungsgemäßen kammartigen Wandler mit ineinandergreifenden .elektroden für akustisch« uberflächenwellen (Draufsicht,), der zwei Zusutzreihen von Elektroden auf.-

Fig. 6 einen Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers in Fig. 5}

■«•'ig, 7 ein Filter nach der Erfindung, aufgebaut auf der Basis des Wandlers nach Fig. 1 (Draufsicht) ;

Hg. 8 eine weitere Ausführungsform des erfindungS Filters (Draufsicht), das auf der Basis des 'Wandlers nach Fig. 1 ausgebildet ist.

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Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Filter, aufgebaut auf der Basis des Wandlers nach Fig. 5 (Draufsicht).

Dar gemäß der Erfindung ausgeführte kammartige wandler mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Oberflächenwellen enthält ein piezoelektrisches Substrat 2, auf dem sich eine erste Konsaktfläche ^, eine zweite Koncaktfläche 4, eine Hauptreihe 5 von Elektroden 6, 7 und eine erste Zu-

n satzreihe 8 von Elektroden 9, 10 befinde/ , wobei diese Zusatzreihe zwischen der Hauptleine 5 dar Elektroden 6, 7 und der zweiten Kontaktfläche 4 i^Jlatz findet.

Die Hauptreihe 5 der elektroden b, 7 besteht aus ein^r

aus den
ersten Gruppe ^v -eile Ktr öden 6, die mit der Kont aktfläche 3 galvanisch gekoppelt sind, und einer zweiten Gruppe aus den Elektroden 7» die parallel zu den Elektroden 6 liegen und zwischen diesen derart angeordnet sind, daß sich überlappende Abschnitte der Elektroden 6 und 7 von gleicher Länge 1 gebildet werden.

Die Zusatzreihe 8 der Elektroden 9, 10 besteht aus ei-

aus den
ner dritten ^uppe ν mit der Kontakt fläche 4 galvanisch gekoppelten Elektroden 9 und einer vierten Gruppe aus den Elektroden 10, die parallel zu den El-ktrοden 9 liegen, mit den ijeweüj-igen Elektroden 7 üer Hauptreihe > galvanisch verbunden und zwischen den elektroden 9 derart angeordnet sind, daß sich überlappende Abschxii^te der Elektroden 9 und 10 von veränderlicher Länge I^ gebildet w-rden, Man muß berücksichtigen, daß die veränderliche Länge 1. el·r sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 9, 10 durch eine verändtrliche Länge der Elektroden 10, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und/oder durch eine veränderliche Länge der Elektroden 9

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gebildet v/erden. Dabei muß man auch die Tatsache beachten, daß nur einige Elektroden 9 und 10 der Zuoatzreihe 8 die sich überläppenden abschnitte besitzen können.

Jede elektrode 10 der vierten Gruppe bildet zusammen mit den benachbarten Elektroden 9 der dritten Gruppe und mit einem an diesen anliegend, η abschnitt m der zweiten Kontaktfläche eine Kapazität 11, die die jeweilige Elektrode

7 der zweicen Gruppe der Hauptreihe 5 mit der zweiten Kontaktfläche H verbindet. Die Größe jeder Kapazität 11 hängt von der Länge 1 der sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 9 und 10 ab und wird durch die vorgegebene Impulsr- Aktion des handlers bestimmt,

jjie^j Berechnung des erf indungsgemäßen vi/andlers läßt sich auf di·; Bestimmung des Änderungsg'_setzes der sich überlappenden abschnitte der Elektroden 9 und 10 der Zusatzreihe

8 über den gesamten wandler hinweg zurückführen. Diese Berechnung kann man aufgrund eines ij?satz^chaltbildes für ein Paar benachbarter Elektroden 6 und 7 der Hauptreihe 5 des erfindungsgemäßen Wandlers durchführen. Dazu berecnnet man zuerst die Größe der Ersatzkapazität G (^ig. 2), die in die Ersatzschaltung in Heihe mit einem Ütrahlungcwiderstand H geschaltet sein muß, um die gewünschte Amplitude der akustischen Überflächenwellen zu erhalten. Die Amplitude der durch ein .taar der Elektroden 6 und 7 des Wandlers auf der Betriebsmittenfrquenz f angeregten akustischen Oberflächen-

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wellen ist der opannun^ U zwischen denselben Elektroden proportional. Diese Größe .U wird entsprechend der Ersatzschaltung durch folgende Beziehung bestimmt:

U=U, R (1)i wobei

U die Spannung eines Hochfrequenzgenerators, R den Strahlunöbwiderstand eines iraarc-s der benachbarten Elektroden 6 uud 7 der Hauptreihe 5»

G die statische Kapazität des Paares der benachbarten ο

Elektroden 6 und 7 der Hauptreihe 5»

G^ die Größe der Kapazität 11 zwischen der Elektrode 7

der zweiten Gruppe der Hauptreihe 5 und der zweiten Kontaktfläche 4 bedeuten. Der Wert der Kapazität C ermittelt man

¹ U

aus der obenangegebenen Beziehung, indem das \ferhä}-tnis Zl

gegeben wird, welches eine gewünschte Amplitud© der akustischen Oberflächenwellen, sichert, die durch das betreffende Paar der Elektroden angeregt wird.

Nachher errechnet man die Länge I^ des sich überlappenden •Abschnittes der benachbarten Elektroden 9 und 10 einer Zusatzreihe 8, bei der der berechnete Wert der Kapazität realisiert wird:

1 = 1 (2), worin G,,-, eine Kapazi-

^G11
tat ge Längeneinheit der benachbarten Elektroden 9 und 10 ist.

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Dl'-: Kapazität ΰ., errechnet sich zu: G₁₁ = 2( δ, +1) ["6,5. (§ )² + 1,08, I + 2,3

Hierbei i^t £ * t.ine gleichwertige relative dielektrische Konstante für den Werkstoff des piezoelektrischen Subsürafc'S 2, welche sich ergibt zu:

S₁--α—α.,.,. ε₃₅- &² ₁₃) ^V2 w.wo

C ο

bei t> &i-^e absolute Dielektrizitätskonstante des Vakuums, ο

S £ ζ Komponenten des '.Censors der dielektrischen für den werkstoff des bubstrates (die Richtung \\

lallt mit der Ausbreituufc-srichtmit, der akustischen Oberflächenwelle zusammen) und ^ das Verhältnis der Breite a

der Elektroden 9 bzw. 10 (ii'ig. 1) zu dem Abstand b zwischen den Längsachsen zweier benachbarter Elektroden 9 und 10 der Zusuczreihe 8 bedeuten.

Bei der betrachteten Ausführungsform d*. s erfindungsgemäßen Wandlers sind die -ü-bstände b zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden 9 und 10 der dritten und vierten Gruppe der Zusatzreihe δ so dimensioniert, daü sie sich von den -»bstanden b^, zwischen den Längsachsen der Elektroden 6 und 7 der ersten und zweiten Gruppe der Hauptreihe 5 unterscheiden. Die Abstände b,. zwischen d-en Längsachsen der benachbarten iülektroden 6 und 7 der Hauptreihe können über die gesamte Länge der Jiilektrodenreihe unveränderlich sein oder nach dem ge gebenen Gesetz geändert v/erden. Im ersten Fall wird dieser

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Abstand durch die Becrio/bsmitbenfrö^uenz £ düs Wandlers bestiüitat und ergibt sich zu

b₁ = V (5), wobei If die

^2fo

Ausbreitnngsgeschwindigkeit der akustischen überfläch:.nwtllen iüt. Im zweiten Falle wird der g .nannfee Abstand nach dem weit bekannten Verfahren, d.h. nach der Hittenfrequenz und dem Durchlaßbereich des Wandlers ermittelt.Um die ünergieverluste im Durchlaßbereich des Wandlers zu verringern, ist es zweckmäßig, die -abstünde b zwischen den Langsachsen der benachbarten Elektroden 9 uud 10 der Zusatzruihe 8 so zu wählen, daß das Frequenzband der durch die Elektroden 9 und 10 diosex· Zusatareihe 8 angeregten akustischen Überflächcnwellen über das vorgegebene Frequenzband f bis f, (i''ig. 3) der durch die Elektroden 6 und 7 der Hauptreihe 5 angeregten aKUstischun Oberflächenwellen hinaus liegt.

üo ist beispielsweise für den wandler nach ü'ig. 1 bei auf der Amplitudenfrequenzkennlinie vorhandenen fcitöLen_r die über den Dui-chlaßbureich des Wandlers hinaus liegen und durch die Anregung akustischer Oberflächenwellen mit Harmonischen oder dreidimensionaler Störweilen bedingt sind, als zw. ckmäßig anzusehen, daß die Abstände b zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden 9 und 10 der Zusatzreihe 8 so gewählt sind, daß das Frequenzband f bis £ der durch die Elektroden 9 und 10 dieser Zusatzreihe 8 angeregten akustischen Oberflächenwellen einen Frequenzbereich überstreicht, der

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einem der genannten utöße (z. B. otoß d ) auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des «Vandlers entspricht. (In Fig. 3 ist auf der Abszissenachoe die Frequenz und auf der Ordinatenachse die Intensität A der akustischen Oberflächenwellen in dB abgetragen; die Frequenzbänder f bis f^ und f, bis f. sind in bezug auf den Pegel von 3 dB genommen).

Im andex'en Fall, wenn man einen höheren Pegel der Unterdrückung der oeitenkeulen auf der Amplitudenfr._ quenkennlinie des handlers nach Ug₀ 1 sichern will, werden die Abstände b zwischen den Längsachsen der ülektroden 9 und 10 der Zusatzreihe 8 in der Heise gewählt, daß das Frequenzband f bis f. (-ü'ig. 4) der durch die KLektroden ^ und 10 dieser Zusatzreihe angeregten akustischen Obex'flächenwellen 8 einen Frequenzbereich überstreicht, der den genannten Seibenkeulen e oder e¹ entspricht. (In .Big. 4 sind dieselben Großen wie auch in Fig. 3$ abgetragen).

Vorstehend ist die üusführun-sform des erfindungsgemäßen Wandlers beschri ben, der zv/ei iieihen von Elektroden aufweist.

Die vorliegende iürfindung hat auch eine weitere Ausführungsform des Wandlers, d<-.r für die anordnungen bevorzugt ist, bei denen ein erhöhter Pegel der ,Signaluntei'drückung außerhalb des jJurchlaßbereiches der Kinrichbung benötigt wird.

Dieser wandler 1 (Fig. 5) ist ähnlich dem Wandler nach Fig. 1 ausgeführt, Sein Unterschied bestehe darin, daß er zusätzlich eine zweite Zusatzreihe 12 von KL ktroden 13, 14

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enthält, wobei diese Elektrodenreihe auf dem dubsurat 2 zwischen der Hauptreihe 5 von Elektroden 15, 16 und der ersten ixontaktf lache $ angeordnet ist.

Die Zusatzreihe 12 besteht aus einer fünften Gruppe von Elektroden 1J, die mit der ersten Konuaktflache '$ galvanisch gekoppelt sind, und einer sechsten* Gruppe von Elektroden 14, die parallel den Elektroden 15 Ii; gen, unmittelbar mit den jeweiligen Elektroden 15 der ersten Gruppe der Hauptreihe 5 galvanisch gekoppelt; und zwischen diesen derart angeordnet sind, daß sie mit den Elektroden 15 sich überlappende abschnitte von veränderlicher Länge Ip habr-n. Man muß beachten, daß die veränderliche Länge 1 durch ein veränderliche Länge der Elektroden 1^, wi_t dies in Eig. 5 gezeigt ist, und/oder durch eine veränderliche Länge der Elektroden 14 grbildet werden kann« Dabei muß man die Tatsache berücksichtigen, daß nur einige Elektroden 1j5 und 14 der zweiten Zusatzreihe 12 die sich überlappenden Abschnitte aufweisen können. Jede Elektrode 14 der sechsten Gruppe bildet zusammen mit den benachbarten El ktroden 1^ der fünften Gruppe und einem εη diesen anliegenden Abschnitt η der ersten K on ..aktfläche J eine Ka|)azität, die die jeweilige Elektrode 15 der ersten Gruppe der Hauptreihe 5 mit der ersten Kontaktfläche 3 verbindet und deren Große aurch die vorgegebene ImpulsreaKtion des Wandlers bestimmt wird.

Dieser Wandler wird ähnlich wie oben beschrieben berechnet. Hierbei setzt sich die Kapazität C₁ in der Ersatzschal-

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nach j?^li_&. 2 aus zw· i in .keine liegenden Kap^azitäten 17 und 11 zusammen, die jeweils die Elektroden 15 und 16 der Kuuptroihe 5 mit den Kontaktflächen 5 und 4 Verbinden,

In der ±iusführungsform des «vandlei-s nach i'ig. 5 ist die veränderliche Lan^e 1. der sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 18, 19 der Zusatzreihe 8 durch eine veränderliche Län^e 18 der dric^en Gruppe dieser Heihe gebildet,

Dit Abstände b zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden 1p und 14 der zweiten Zuoatzreihe 12 ist so dimensioniert, daß sie von den Abstanden b , b zwischen den Längsachsen der elektroden 15 und 16 der Hauptreihe 5 und der Elektroden 18 und 19 der ersten Zu&atzreihe 8 verschieden sind.

In dieser Ausführun^sforra des .«audiers werden die -abstände b, b^i > b„ ebenso wie die .abst nde b, b,, beim Wandler nach Eig, 1 dimensioniert.

Beim hier zu behandelnden wandler ist es zweckmäßig, die Abstande \>2_t b zwischen den Längsachsen der Elektroden 15, 14 und 18, 19 der Zusatzreihen 8 bzw, 12 derart zu wählen, daß die irequenzbänder f-, bis f und f^ bis f_g (Fig. 6) der durch die Elektroden 18, 19 bzw, 15> 14 dieser Zusatzreihen 8 und 12 angeregten akustischen Überflächenwellen Jirequenzbereiche überstreichen, die den ideitenkeulen e und e¹ auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers entsprechen und jeweils auf verschiedenen cteiten ihrer Mit Genf r^quenz f liegen.

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(,In Fig. 6 sind auf den Koordinatenachsen dieselben Größen wie in Fig. 3 und Fig. 4 abgetragen).

Als Gegenstand der Erfindung gilt auch ein Filter, das auf der Basis der obenbeschriebenen «Vandler für akustische Überflächenwellen ausgeführt ist_o

tJo ist beispielsweise in Fig. 7 ein erf indungsgemälaes Filter dargestellt, das mit akustischen Oberflächtnwellen betrieben wird und einen kammartigen Eingangsv/andler 1 mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Oberflächen-Wellen enthält, der nach Fig. 1 ausgebildet ist. An die Kontaktflächen 3 und 4 dieses Wandlers ist ein Hochfrequenzgenerator 20 angeschlossen,, Darüber hinaus enthält das Filter einen bekannten kammartigen apodischen Wandler 21 mit ineinandergreifenden Elektroden, an dessin Kontaktflächen 22 und

ist 23 eine Belastung-. 24 angesehlosseii; Der Wandler 21 umfaßt eine Hauptreihe 25 von Elektroden 26 und 27, die mit den Kontaktflächen 22 bzw. 23 galvanisch gekoppelt sind. Die Hauptreihen 5 und 25 der Elektroden 6, 7 und 2b, 27 der Wandler 1 bzw. 21 sind auf einem piezoelektrischen Substrat 28 in einem akustischen jianal 29 angeordnet»

In Fig. 8 ist eine ü.usführungsform des erfinduiigsgemäßen Filters veranschaulicht, bti der sowohl der üingangswandler 1 als auch der Ausgangswandler 30 nach ±⁽¹ig. 1 ausgebildet sind. Die Zusatzreihen 8 und 8¹ der Elektroden 9, 10 und 9», 10' dieser .wandler auf beiden beiten des genannten .akusti-

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sehen Kanals 29 und die Hauptleinen 5 und 5' der KLektro-

sind
den 6, 7 und 6¹, 7^Ivin diesem Kanal angeoi'dnut.

Bei di sur ausführungsform des Filters sind die Abstände b zwischen den Längsachsen der benachbarten iilekcroden 9 und 10 der Zusafczreihe 8 des liin^ungswandlex's 1 derart gewählt, daß sie von den Abstanden b¹ zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden 9' und 1ü' der /,usatzreihe 8' des üingangswandlers 30 verschieden sind.

Insbesondere können die genannten Abstände b und b¹ so

dimtnsioxiiert sein, daß die Frequenzbänder f biö f^ und f ' bis f^¹ (ffifv. 4) der durch die £Lektroden 9, 10 bzw. 9¹ , 10' ariü'ere^ten akustischen Oberflächenwellen der Zus.-:tzreihen 8 und 8' !frequenzbereiche überstreichen, die den Seitenkeulen e und e¹ auf der ^mpliuudenfrequenzkennlinie des i''ilt-.rs entsprechen, die auf beiden reiten ihrer Mibtcnfrequenz f liegen.

Das Filter nach Fig. 8 weist Absorber 31 für akustische Oberflächenwellen auf, die in bezug auf Jede Zusatzreihe 8 bzw. 8¹ in der Wbise angeordnet sind, da^ sie die durch die ßlckbroden y, ίΟ und 9¹» 10' dieser leihen angeregten akuatiüchen Oberflächenwellen absorbierens Im gegebenen Fall befinden sich die -u-bsorber 31 unmittelbar auf den Zusatzreihen 8 und 8¹ der Elektroden 9, 10 und 9', 10'_t üolche Absorber können aus einem /«erkstoff von hoher dielektrischen Konstariue, z. ß. aus üpoxydharz mit pulverföriLigem Bariumtitanat als Füllmittel, hergestellt werden. In diesem Fall nimmt die

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Große der Kapazität 11 je Län&eneinhtit der sich überlappenden Elektroden 9, 10 und 9", 10· der Zusatzreihen 8 und 8¹ zu, was die Möglichkeit bietet, die ^uermaße des vVandlers zu verkleinern.

Bei einer anderen Ausrührun^sform des erfindungsgemäßen Filters nach Jfig, 9 sind der Eingangswandler 1 uad der Ausgangswandler 32 nach Jfig. 3 ausgebildet. In dieser ausführungsform des Jfilters "bleiben alle Kennzeichnungsmerkmale des Jfilters nach Fig. 8 erhalten, weil die Hauptreihen 5 und 5' der Elektroden 15, 16 und 15', 1b^f in einem akustischen Kanal 29 angeordnet sind, Die ersten Zusatzreihen 8 und 8¹ der Elektroden 18, 19 und 18¹, 19' sind auf beiden Seiten des akustischen Kanals ebenso wie die zweiten Zusatzreinen 12 und 12» der Elektroden 13, 14 und 13', 14· angeordnet.

Der Unterschied besteht aber darin, da^ die -absorber 33 zwischen dem Eingangswandler 1 und dem Ausgangswandler in einem Abstand von den Zusatzreihen 8 und 12 im Ausbreitungsweg der durch die Elektroden dieser üeihen angeregten akustischen Oberflächenwellen angeordnet sind₀

Es sind die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Jfilters beschrieben, bei dem die -absorber akustischer Ob. rflächenwellen für jede Zusatzreihe von Elektroden vorgesehen sind. Jedoch sind Ausführungsvarianten des li'ilters möglich, bei dem keine Absorber iür die durch die Elektroden der Zusatzreihen angeregten akustischen fellen vorhanden sind.

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In einer solchen Bauart des Filters sind die abstände zwischen den Längsachsen der Elektroden der Zusatzreihen des üilngiiiigs- bzw, Ausgangswandlers, welche auf einer gleichen Jeite des akustischen Kanals angeordnet sind, so dimensioniert, daß das Frequenzband der dux'ch die Elektroden der Zusatzreihe des jiiin^angswandlers angereguen akustischen Oberflächenwellen über das Frequenzband der durch die Klektroden der Zuoatzreihe des Ausgangswancilers angeregten überflächen-WtIlen hinaus liegt.

üis ist zu berücksichtigen, daß in den obenb^schriebenen Bauarcen der s/andler und der auf der Basis dieser Wandler aufgebauten Filter die Elektroden df r Zu^atzreihen sowohl parallel als auch nicht parallel den Elektroden der Hauptreihen sein können. Im zweiten Fall müssen die Elektroden der Zusauzreihen zu den Elektroden der Hauptreihen unt, r einem solchen //inkel ang ordnet sein, daL die durch die Elektroden der Zuyauzreihe der einen .»andlers angeregten akustischen Oberflächenwellen die Haupt— und die Zusatzreihe des anderen Wandlers nicht erreichen.

Die Wirkungsweise des erfindungs^emäßen Wandlers für akustische Oberflächenwellen wird nachstehend am Beispiel der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Filters betrachtet, das auf der Basis dieses .Wandlers ausgeführt ist.

Die ./irkungsweise des erfiüdungsgemäßen Filters nach Fig. 7 besteht im folgenden.

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Beim iiö.ntreften des Hochfrequenz-i^iials vom Generator 20 (Fig.·. 7) an der ersten und zweiten Koutaktflache j? bzw.. 4- entsteht zwischen den benaahbarten Elektroden 6 und 7 der ersten und zweiten Gruppe der Hauptreihe 5 eine Vorzeichenveränderliche rOt entialdif i'erenz infolge der j-jalvanischen Kopplung der elektroden b der ei'soen Gruppe mit der ersten Koncaktflache 3 und der kapazitiven Kopplung der r,leKoroden 7 der zv/eiten Gruppe mit d> r zweiten Kontaktfläche 4. Jie Spannung zwischen jedem J^aar der bentichuarten elektroden ijzv/, die elektrische Feldstärke hängen von der GröiJe der Kapazität zwischen den jeweiligen Elektroden 7 der zweiten Gruppe und der zweiten Kontaktfläche 4, d.n. von der Länge 1 der sich überlappenden Abschnitte der betreffenden file 10 und ^ der viertem una arittoü Gruppe der Zus-tzreihe Q ab, üomit v/erden im piezoelektrischen Substrat 2 a:tuotitiche Oberflächr-nvvelleri innerhalb eines der liittenfr^^uenz f dos Durohlaßbereiches des Filters naheliegenden Frequenzbandes angeregt. Die Amplitude der durch jede^ iaar der benachbarten KLeKitroden 6 und 7 der Hauptreihe 5 an^re^ten a^ustische η Oberflächenwexlen ist proportional dar elektidschen Feldstärke zwischen diesen Elektroden und hängt folglich von der Län^e I^ der sich überlappenden abuchnittt- der betreffenden benachbarten Elektroden 9» 10 der Zusafczreihe 6 ab. ülso wird die vi/ichtung der Aiirtgungsintensität der aKustischen Oberflächenwellen mittels der elektroden dtr Haupt-

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reihe ^lj üzw. die erzeugung de^· ^ev/'.nschteii xinpulüreaktion ciurch /ox-gabe eines bestimmten utsetz.ü der ^lektrodenüberlappung der Zuoutzreihe 8 vorgenommen. Dabei weisen die durch die Elekc.-oden der Hauptreihe 5 angeregten akustischen Überfläch nv/eilt.η eine gleichmäßige .»eilenfront in der otrahlapertur auf, da sämtliche Elektroden dieser Keihe sich über-

e lapjjende abschnitte von glticher Länge 1 bsitzen. In der Hauptreihe 5 bleiben daher die Beugungseffekte aus, durch welche die von den elektroden dieser Heine formierte liupulsr^aktion verzerrt würde.

In ähnlicher «Veise werden die akustischen Oberflächenwellen durch die elektroden 9 und 10 der Zusatzreihe 8 angeregt, da die .Elektroden 9 dei? dritten Gruppe dieser Reihe galvanisch mit dex* ζ zeiten Konuaktf lache 4 und die elektroden 10 der vierten Gruppe kapazitiv mit der ersten Kontaktflache j5 gekop£)elt sind. Hi-rbei "befindet sich das Frequenzband der durch die elektroden 9, 10 der Zusatzreihe 8 angeregten aicustischen Oberflächenwellen außerhalb des .Durchlaßbereiches des ü'ilters, was durch die oben beschriebene iJimensiüiiierung der ^ibstande zwischen den Längsachsen der Ülektroden dieser lieihe b· dingt ist.Deshalb werden durch die genannten akustischen überflächenviellen keine zusätzlichen jinergievorluste im Durchlaßbereich bewirkt und di-- durch die Elektroden 6, der Hauptreihe 5 erzeugte Imx^ulsreaktion nicht verzerrt. Die durch die Elektroden 6 und 7 der Hauptreihe 3 des

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-Jy-

Ein, angswandlers angeregten akustischen Überflächenwellen breiten sich längs des akustischen Kanals 29 aus, erreichen den Ausgangswandler 21 und werden durch die Elektroden 26, dieses handlers in ein elektrisches Signal umgewandelt , das der Belastung zugeführt wird. Die durch die Elektroden 9, der Zusatzreihe 8 angeregten akustischen Überflächenwellen werden gescreut. Da der v/andler 21 apodisch ist, ist die Amplitude des elektrischen üignals, welches an j,. dem Paar der Elektrode .26, 2? erscheint, proportional der Länge der sich überlappenden Abschnitte dieser Elektroden, d.h. im üusgangswandler 21 wird auch die Impulsreaktion entsprechend dem gegebenen Gesetz der Übi,-rlapxjung seiner Elektroden erzeugt.

Somit wird in der beschriebenen Bauart des PiItcrs die Impulsreaktion sowohl im Eingangs- als auch im Ausgangswandler erzeugt, während die resultierende'Amplitudenfrequenzkennlinie ein Produkt der AiaplitudenfrequenzktiLjlinien darstellt, die jeweils im Eingangswandler 1 und -husgcingswandler 21 formiert werden.

Im Falle, wenn die Abstände b zwischen den Längsachsen der Elektroden 9i 10 der Zusatzreihe 8 de -art gewählt sind, daß das Frequenzband f, bis f. der durch diese Elektroden angeregten akustischen überflächenwellen einen -Frequenzbereich überstreicht, dar dem Ötoß d auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers entspricht, bringen diese akustischen Überflächenwellen disslpative Energieverluste inner-

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halb des angegebenen Frequenzbandes f bis f mit. Dadurch v/ird die Amplitude der durch die ülektroden 6, 7 der Hauptreihe 5 des handlers im Frequenzband f, bis f. angeregten akustischen überflächenwellen verminderte Dies führt zu einer Verminderung des btosses d auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters,

Auf ähnliche viföise wird der £e^el der üeitenkeulen e (Fig. 4-) auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des Fileers dann herabgesetzt, w.ni: die abstände b zwischen den Längs achsen der Elektroden 9» 10 der H-iuptreihe 8 derart ge-

z
wählt w-.rden, daß das Frequenband f, bis f der durch diese itlekcroden angeregten akustischen Oberflächenwellen den Jirequenzbertich überstreicht, der den Keulen e auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers entspricht.

Das in Fig. 8 dargestellte Filter arbeitet ähnlich dem vorstehend beschriebenen Filter. Der Unterschied besteht aber darin, daü die Amplitude des -lektribchen signals, welches an jedem faar der Elektroden 6^f, 7¹ der Hauptreihe 5' des Ausgangswandlers JO bei der Einwirkung der von der Hauptreihe 5 des Eingangowandlers 1 eintreffenden akustischen Überflächenwellen auf dieselben Klektroden entsteht, proportional der Länge der sich überlappenden abschnitte der Elektroden 9', 10· der Zusatzreihe 8* des Ausgangswandlers JO ist. Somit erfolgt die Urzeugung der gewünschten Impulsreaktion dieses Filters durch Vorgabe eines

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bestimmten Gesetzes der Überlappung der Elektroden 9, 10 und 9¹, 10· der Zus^tzreihen 8 und 8¹ des Eingangswandlers 1 bzw. Aus jangswandlers 30»

Da alle Elektroden 6·, 7' der Haux>treihe 5¹ des iiusgangswandlers J>0 die sich überlappenden Abschnitte von gleicher Länge 1' besitzen, treten darin wie auch in der Hauptreihe 5 des Eingangswandlers 1 keine Beugungs-ffckte auf. Dies gestattet es, eine Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters zu erzeugen, die der gewünschten am nächsten liegt.

Die durch die elektroden 9» 10 und 9' > 10' der Zjusatzreihe 8 und 8· des Eingangswandlers 1 und des Ausgangswandlers 30 angeregcen akustischen Wellen werden in den ^Dyorbern 31 absorbiert.

Im F^lIc, wenn die Abstände b und b¹ zwischen den Längsachsen der Elektroden 9, 10 und 9¹ι 10' der Zusatzreihe 8 und 8¹ des Ein_oangswandlers 1 und des Ausgangwandlers 30 so gewählt sind, daß die Frequenzbänder f_ bis f u,id f · bis

3 ¹I- 3

f ' (Fig. 4-) der durch die Elektroden dieser Keinen angeregten akustischen Oberflächenwellen Frequenzbereiche überstreichen, die den Seitenktulen e und e· auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters enusprechen, wird der Pegel dieser öeitenkeulen dadurch verringert, daß die angegebenem akustischen Oberflächenwellen dissipative Energieverluste innerhalb des Frequenzbandes f bis f₄ bzw. f · bis f^¹ mitbringen. Das in Fig. 9 gezeigte Filter funktioniert ähnlich dem

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in Fig. 8 dargestellten. Der Unoerschi.d besteht nur darin, daii die durch die üilektroden 13, 14- und 13, 19 der Zus^tzrsihen 12 und 8 des jüng-ttgswandlers 1 angeregten akustischen Oberflächenwellen in den ^bsorbern 33 aufgenommen werden, die zwischen dem üingangswandler 1 und dem Ausgang^andler 32 rlatz finden, üine solche Bauart des filters ermöglichG eine erhöhte üigiialuntsrdrücfcung auiiex^halb des uurchlaßbereiches, v^nxi die abstände b , b£ und b' , b * zwischen den Längsachsen der elektroden 18 und 19, 18¹, 19*, 13¹ und 14·¹ der Zusatzreihen 8, 12 und 8¹, 12' des nJingaggswandlers 1 und des üUo^angswandL.rs 32 entsprechen den oben beschriebenen Überlegungen g.wählt sind.

Falls die angegebenen Abstande b, b„, b¹ und b'_? derart dimensioniert sind, daii die ir quenzbander der durch die genann'.en Elektroden der Zu^atzruihen 8, 12 und 8' , 12' beider ./andler 1 und 32 angeregten akustischen Oberflächenwandler so liefen, wie es in j?ig. 6 gezeigt ist, wird eine erhöhte SiuXialunterdriickuiio im Frequenzbereich erzielt, der den 3eitenkeulen e und e¹ auf der .umplibudenkennlinie des Filters entspricht.

Als Vorteil des erfindun^sgemäii-n Wandlers ist zu bezeichnen, da£ die Anregungsintensität der vom Wandler angeregten akustische η Ob rflächenwallen b-i aex^en gieichmäUiger Vnellenfroiit in der Strahla ertur gewichtet werden kann. Dadurch kann bei Verwendung des vorgeschlagenen Wandlers in

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erfindungsjem^ß ausgeführten Filter die Erzeugung der Amplitudenfrequenzkennlinie sowohl im Eingangswandler als auch im Ausgangswandler bei geringen üiiergieverlusten innerhalb des Durchlaßbereiches des Filters erfolgen, weil die Zusatzreihen von Elektroden keine zusätzliche Energieverluste in dessen Durchlaßbereich nach sich ziehen.

Die Form der Amplitudenfrequenzkennlinie, die durch den vorgeschlagenen Wandler bzw. das auf der Basis desselben ausgeführte Filter erzeugt wird, kann zusätzlich durch Erhöhung des Pegels der Signalunterdrückung außerhalb des Durchlaßbereiches des handlei's (Filters) Verbessert wei*den, was durch Einführung von irequenzabhängigen dissipativen Energieverlusten in den Zusatzreihen der Elektroden des Wandlers erreicht wird.

Die Berechnung u.id der Entwurf des erfindungs_uemäßen Wandler sind recht einfach. Die Herstellung des V/andlers und dös auf der Basis dieses viaudiers ausgeführte Filter ist ähnlich der üblichen Hersüellungstechnologie für kammartige Wandler mit ineinandergreifenden Elektroden.

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HO
Leerseite

Claims

/? 2Γ

-■ -ν

ί 1.ΑKammartiger Wandler mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Oberflächenwellen, der eine erste und eine zweite Kontaktfläche, welche auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnet sind, und eine Haupt &le'ktrodenreihe umfaßt, die auf dem piezoelektrischen Substrat angeordnet ist und aus einer ersten Gruppe von mit der ersten Kontaktfläche elektrisch gekoppelten Elektroden und eintr zweiten Gruppe von Elektroden, die parallel zu den .elektroden der ersten Gruppe liegen, zwischen diesen derart angeordnet sind, daß sich überlappende Abschnitte der Elektroden der beiden Gruppen von gleicher Länge gebildet werden, und mit der zweiten Kontaktflache über Kapazitäten in Verbindung stehen, deren Größen durch die vorgegebene Impulsreaktion des Wandlers bestimmt werden, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler eine erste Zusatzreihe (8) von Elektroden (9, 10), die sich auf dem piezoelektrischen Substrat (2) zwischen der Hauptreihe (5) de;p Elektroden (6, 7) und der zweiten Kontaktfläche befindet und aus einer dritten Gruppe von mit der zweiten Kontaktfläche (4) galvanisch gekoppelten Elektroden (6) und einer vierten Gruppe von Elektroden (7), die parallel zu den Elektroden (6) der dritten Gruppe liegen, unmittelbar mit den jeweiligen Elektroden (7) der zweiten Gruppe der Hauptreihe (5) galvanisch gekoppelt und zwischen den Elektroden (6) der dritten Gruppe so angeordnet sind, daß

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' OR!G>NAt INSPECTED

mindestens ein Teil dieser Elektroden mit den Elektroden (9) der dritten Gruppe sich überlappende Abschnitte der Elektroden (9 und 10) der beiden Gruppen von veränderlicher Lange (1^) hat, enthält, und dass jede Elektrode (10) der vierten Gruppe zusammen mit den benachbarten Elektroden (9) der dritten Gruppe und mit dem an diesen anliegenden Abschnitt der zweiten Kontaktfläche (4) eine Kapazität (11) bildet, über die die jeweilige Elektrode (7) der zweiten Gruppe der Hauptreihe (5) mit der zweiten Kontaktfläche (4) verbunden ist, wobei die Abstände (b) zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden (9 und 10) der dritten und vierten Gruppe der ersten Zusatzreihe (8) so dimensioniert sind, dass sie vom Abstand (b-,) zwischen den Längsachsen der Elektroden (6 und 7) der ersten und zv/eiten Gruppe der Hauptreihe (5) verschieden sind.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine zweite Zusatzreihe (12) von Elektroden (13, 14), die sich auf dem piezoelektrischen Substrat (2) zwischen der Hauptreihe (5) der Elektroden (6, 7) und der ersten Kontaktfläche (3) befindet und aus einer fünften Gruppe von mit der ersten Kontaktfläche (3) galvanisch gekoppelten Elektroden (13) und einer sechsten Gruppe von Elektroden (14) besteht, die parallel zu den Elektroden (13) der fünften Gruppe liegen, unmittelbar mit den jeweiligen Elektroden (15) der ersten Gruppe der Hauptreihe (5) galvanisch gekoppelt und zwischen den Elektroden (13) der fünften Gruppe derart angeordnet sind, dass mindestens ein Teil dieser Elektroden mit den Elektroden (13) der fünften Gruppe sich überlappende Abschnitte

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der- Elektroden (12, 14) der beiden Gruppen von veränderlicher Länge (l_p) hat, und daß jede Elektrode (14) der sechsten Gruppe zusammen mit den beanchbarten Elektroden (15) der fünften Gruppe und mit dem an diesen anliegenden Abschnitt der ersten Kontaktfläche (3) eine Kapazität (17) bildet, die die jeweilige Elektrode (15) der ersten Gruppe der Hauptreihe (5) tait der ersten Kontaktfläche (3>) verbindet und deren Größe durch die vorgegebene Impulsreaktion des v/andlers bestimmt wird, wobei die Abstande (b^) zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden (13 und 14) der fünften bzw, sechsten Gruppe der zweiten Zusatzreihe (12) so gewählt sind, daß sie vom Abstand (b^, b) zwischen den Elektroden (15, 16' und 18, 19) der ersten und zweiten Gruppe der Hauptreihe (5) und der dritten und vierten Gruppe der Zusatzreihe (8) verschieden sind,
3· Wandler nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (b) zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden (9» 10) mindestens einer Zusatzreihe (8) so gewählt sind, daß das Frequenzband der durch die Elektroden (9» 10) dieser Zusatzreihe angeregten akustischen Oberflächenwellen über das vorgegebene Frequenzband der durch die Elektroden (6, 7) der Hauptreihe (5) angeregten akustischen Oberflachenwellen hinaus liegt,
4, Wandler nach Anspruch j5» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (b) zwischen den Längsachsen der benachbar-

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ten Elektroden (9j 10) mindestens einer Zusatzreihe (8) zusätzlich so dimensioniert sind, daß das Frequenzband der durch die Elektroden (9» 10) dieser Zusatzreihe (8) angeregten akustischen Oberflächenwellen einen Frequenzbereich überstreicht, der einem Stoß ( (L ) auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des handlers entspricht, der über das vorgegebene Frequenzband der durch die Elektroden (6, 7) der Hauptreihe (.5) angeregten akustischen Oberflächenwellen hinaus liegt,
5. Wandler nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Abstande (6) zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden (9ϊ 10) mindestens einer Zusatzreihe (8) zusätzlich so gewählt sind, daß das Frequenzband der durch die Elektroden (9i 10) dieser Zusatzreihe (ü) angeregten akustischen Oberflächenwellen einen Frequenzbereich überstreicht, der den deitenkeulen (e) auf der Amplitudenfrequenzkennlinie des Wandlers entspricht,
6, Filter, das mit akustischen Oberflächenwellen betrieben wird und einen itammartigen Eingangs- bzw. Ausgangs— wandler mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Überflächenwellen enthält, deren Hauptreihen von Elektroden in einem akustischen Kanal angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Wandler (1) für akustische Oberflächenwellen nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist,
7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

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bei der Ausführung des Eingangs- und des Au^gangswandlers (1) bzw. (30) für akustische Oberflächenwellen nach den Ansprüchen 1, 5, 4·, 5 ihre Zusatzreihe (8, 8') der Elektroden (9» 10 und 9'> 1O^f) auf beiden leiten des besagten akustischen Kanals (29) angeordnet sind.
8. Filter nach den Ansprüchen 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausführung des Eingangs(i)- und dös üusgangswandlers (30) für akustische Oberflächt-nwellen nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5 die Abstande (b) zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden (9i 10) mindestens einer Zusatzreihe (8) des Eingangswandlers (1)

s
so dimenioniert sind, daß sie von den Abstanden (b¹) zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden (9^fj 10') mindestens einer Zusatzreihe (8¹) des Ausgangswandlers (JO) verschieden sind,
9. Filter nach einem beliebigen der Ansprüche 6, 7» 8, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Absorber (31» 33) für akustische Oberflächenwellen enthalt, der in bezug auf mindestens eine Zusaszreihe (8, 8¹ und 8, 12) ao angeordnet ist, daß er die durch die Elektroden (9, 10; 9', 10', 18, 19 und 13, 14) diesei.· Heihe (8, 8¹ und 8, 12) angeregten akustischen Oberflächenwellen aufnimmt.
10. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber (31) akustischer Oberflächenwellen unmittelbar auf der Zu^atzreihe (8, 8¹) der elektroden (9, 10 und

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9¹> 10·) angeordnet ist,

11, Filter nach üxiapruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber (33) akustischer überflächenWtllen zwischen dem Eingangs (1)- und dem Ausgangswandler (32) in oinem Abstand von der Zusaczreihe (8, 12) der Elektroden (18, 19 und 13, 14) angeordnet ist.

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