DE2831585A1

DE2831585A1 - Filter fuer akustische oberflaechenwellen

Info

Publication number: DE2831585A1
Application number: DE19782831585
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Sergeevi Bagdasarian; Jurij Vasilievitsch Gulyaev; Anatolij Michailovitsch Kmita
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: FR2398412A1; JPS5614004B2; FR2398412B1; GB2003353A; US4185218A; JPS5440061A; SU726647A1; GB2003353B

Description

Institut Radiotekhniki i Elektronik! Akademii Nauk SSSR

FILTER FÜR AiOJSTISCHE OBEEB¹LiGHBlWiBLIiBN

Die vorliegende Erfindung "betrifft Filter und bezieht sich insbesondere auf ein !filter, das mit akustischen Oberflächenwellen arbeitet.

Die Erfindung kann mit Erfolg in Einrichtungen und Systemen zur Informationsverarbeitung für die Frequenzselektion von Hundfunksignalen verwendet werden.

jSs ist ein Filter bekannt, das mit akustischen Oberflächenwellen arbeitet· Es enthält ein piezoelektrisches Substrat, einen kammartigen Eingangs- und Ausgangswandler mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Oberflächenwellen, wobei diese Wandler in einem akustischen Kanal (s· z. B. R, H. Tancrell, M· G. Holland "Acoustic surface wave filters", Proc. IEEE, YoI, 59 No, 3, p.p. 394-409, ^Maoc· 1971) untergebracht sind·

Beim genannten Filter ist einer der Wandler, z, B, der Eingangswandler apodiseh, d.h. die Länge der sich über—

809885/0966

läppenden abschnitte benachbarter Elektroden desselben ändert sich nach dem gegebenen Gesetz der Amplitudenmodulation in der iMpulsreaktion des Filters. Der andere (Ausgangs-) Wandler ist breitbandig und unapodisch, d.h. die sich überlappenden Abschnitte sämtlicher Elektroden dieses Ausgangswandlers sind von gleicher Länge. In diesem PiIter erfolgt die Formierung der Amplitudenfrequenzkennlinie lediglich in einem Wandler, und zwar im apodischen, so daß kein höher Pegel der Signalunterdrückung außerhalb des Durchlaßbereiches des Filters erreichbar ist. Daher ist die Form seiner Amplitudenfrequenzkennlinie unzufriedenstellend·

Ferner ist auch ein Filter bekannt, das mit akustischen Oberflächenwellen arbeitet. Bs enthält einen Eingangs- und einen Ausgangswandler für akustische Oberflächenwellen, die auf einem piezoelektrischen Substrat in getrennten akustischen Kanälen angeordnet sind, und ein Kupplungselement derakustischen Kanäle des Eingangs- und des Ausgangswandlers, das auf demselben Substrat (s. z. B. J. H. Deacon, J« Heighway, I. A. Jenkins "Multxsülpeoupler in acoustic-surface wave filters" Electr., Let. Vol. 9, No 10, p. 2^5, 1973) Platzjfindet. In diesem Filter sind beide Filter apodisch, während das Kopplungselement als Mehrstreifensystem von Elektroden ausgebildet ist.

In einem solchen Filter wird ein dem Eingangswandler zugeführtes Hochfrequenzsignal in akustische Überflächen-

809885/0966

wellen umgewandt t!t_t die das erwähnte Elektroden-ilehrstreifensystem erreichen und mit Hilfe des letzteren in den akustischen Kanal des Ausgangswandlers überstrahlt werden. Nachdem die akustischen Oberflächenwellen de/? Ausgangswandler erreicht haben, werden sie wieder in ein Hochfrequenzsignal umgewandelt. Bei der Überstrahlung der akustischen Oberflächenwellen mittels des Elektroden-Mehrstreifensystems findet die Frontanpassung der akustischen Oberflächenwellen an die Strahlapertur findet. Dies bietet die Möglichkeit, die Amplitudenfrequenzkennlinie durch die Apodisation sowohl des Eingangswandlers als auch des Ausgangswandlers zu formieren. Die resultierende Amplitudenfrequenzkennlinie dieses Filters ist ein Produkt der im Eingangs- bzw. Ausgangswandler formierten Amplitudenfrequenzkennlinien» Dadurch wird eine gewisse Verbesserung der Form der resultierenden Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters erreicht. Jedoch ist der Signalunterdrückungspegel außerhalb des Durchlaßbereiches bei solcher Bauart des Filters ungenügend. Hinzu kommt, daß zur Herstellung des Filters einer solchen Bauart nur eine beschränkte Anzahl von Werkstoffen geeignet ist, weil das zur Kopplung der akustischen Kanäle der Wandler dienende Elektroden-Mehrstreifensystem lediglich auf Grundlage von Werkstoffen mit einer hohen elektromechanischen Kopplungskonstante (z. B. Lithiumniobat) realisiert wird. Bei Werkstoffen mit relativ niedriger elektromechanischer Kopplungskonstante (z. B, ^arz) wird die Elek-

809885/0966

trodenzahl im Mehrstreifensystem unvertretbar groß.

Der Erfindung ist die Aufgabe zu^rundegelegt, ein Filter zu schaffen, welches mit akustischen Oberflächen-Ilen arbeitet und bei welchem das Kopplungselement der akustischen Kanäle des Eingangs- und des Ausgangswandlers derart ausgebildet ist, daß die Form der Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters bei einer Vergrößerung der Anzahl an Werkstoffen verbessert würde, die für die Herstellung des piezoelektrischen Substrates vorwendet werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, aaß im Filter, das mit akustischen Überflächenwellen arbeitet und einen Eingangs- und einen Ausgangw_andler für akustischen Oberflächenwellen, die auf einem piezoelektrischen Substrat in getrennten akustischen Kanälen angeordnet sind, und ein Kopjjlungselement der akustischen Kanäle des Eingangs- und des Ausgangswandlers, das auf demselben Substrat angeordnet ist, enthält, gemäß der Erfindung das Kopplungselement der akustischen Kanäle des Eingangs- und des Au^gangswandlers eine erste Elektrodenreihe, die sich im akustischen Kanal des Eingangswandlers befindet und aus einer ersten und zweiten Gruppe von Elektroden besteht, die parallel zu den Elektroden des üingangswandlers liegen und derart angeordnet sind, daß die Elektroden der zweiten Gruppe zwischen den Elektroden der ersten Gruppe Platz finden und mit diesen sich überlappende Abschnitte bilden, eine zweite Elektrodenreihe, die im aku·» stischen Kanal des Ausgangswandlers angeordnet ist und aus

809885/096 6'

einer dritten und vierten Gruppe ton Elektroden besteht, die parallel zu den Elektroden des Ausgangswandlers liegen und so angeordnet sind, daß sich die KLektroden der vierten Gruppe zwischen den Elektroden der dritten Gruppe befinden und mit diesen sich überlappende Abschnitte bilden, und eine dritte Elektrodenreihe, die zwischen der ersten und der zwei-

und

ten Reihe liegt und aus einer fünften^sechsten Gruppe von zueinander parallelen Elektroden besteht, die in der Weise angeordnet sind, daß die Elektroden der sechsten Gruppe zwischen den Elektroden der fünften Gruppe angeordnet sind und mit diesen sich überlappende Abschnitte von veränderlicher Länge bilden, die durch die vorgegebene Impulsreaktion des Filters bestimmt wird, wobei die Abstände zwischen den Längsachsen benachbarter Elektroden der dritten Eeihe so dimensioniert sind, daß sie vom Abstand zwischen den Längsachsen benachbarter Elektroden der ersten und zweiten Reihe verschieden sind, und daß die Elektroden der ersten und dritten Gruppe über eine stromleitende Schiene miteinander galvanisch gekoppelt sind, während die Elektroden der zweiten und vierten Gruppe unmittelbar mit den Elektroden der fünften bzw. sechsten Gruppe in Verbindung stehen.

Es ist ferner zweckmäßig, daß die Elektroden der ersten und zweiten Reihe sich überlappende Abschnitte von jeweils gleicher Länge haben.

Eine solche Ausführung des erfindungsgemäßen Filters,

809885/0966

das mit akustischen Oberflächenwellen arbeitet, stellt einen hohen Pegel der Signalunterdrückung außerhalb seines Durchlaßbereiches und eine hohe Steilheit der Hanken der Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters sicher sowie ermöglicht die Verwendung von Werkstoffen mit großer und kleiner elektromechanischer Kopplungsleonstante bei dessen Herstellung.

Im weiteren wird die -Erfindung an Hand von konkreten Ausführungsformen anhand der beigelegten Zeichnungen näher erläutert« Eb zeigt:

Pig· 1 ein erfindungsgemäßes Filter (in Draufsicht);

Ug. 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgenäßen Filters (in Draufsicht)}

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild für ein Paar der Elektroden der zweiten Elektrodenreihe des Filters nach Fig. 1 und 2. Das erfindungsgemäße Filter, das mit akustischen Oberflächenwellen arbeitet, enthält ein piezoelektrisches Substrat 1 (Fig. 1), das als Platte aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der eine kleine elektr©mechanische Kopplungskonstante aufweist. Als solcher Werkstoff kann Quarz, Germanat oder Wismutsilikat verwendet werden. Das Substrat 1 kann aus einem Werkstoff mit großer elektromechanischer Kopplungskonstante, wie z. B. aus Lithiumniobat gefertigt werden.

Auf dem Substrat 1 finden in getrennten parallelen akustischen Kanälen 2 und J> ein kammartiger i&ngangswandler 4 bzw. Ausgangswandler 5 mit ineinandergreifenden Elektroden

809885/0966

Platz, Dabei sind die sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 6 bzw. 7 von veränderlicher Länge (bei der apodischen Ausführung der genannten Wandler). Das Änderungsgesetz dieser Aoschnitte wird nach der vorgegebenen Impulsreaktion des Filters festgelegt. Der Eingangawandler 4 ist mit einer ftochfrequenzsignalquelle 8 und der Ausgangswandler 5 mit der Belastung 9 verbunden. An den Stirnenden des Substrats 1 sind Absorber 10 und 11 akustischer Oberflächenwellen.

Auf dem Substrat 1 ist auf der einen Seite der Wandler 4 und 5 ein Kopplungselement 12 der akustischen Kanäle 2 und 3 angeordnet, die jeweils den Wandlern4 und 5 zugeordnet sind. Das Kopplungselement enthält eine erste Reihe 13 von Elektroden 14, 15, eine zweite leihe 16 von Elektroden 171 18 und eine dritte Reihe 19 von Elektroden 20, 21. Die erste Reihe 13 der Elektroden 14, 15 befindet sich im akustischen Kanal 2 des Eingangswandlers 4 und besteht aus einer ersten Gruppe aus den Elektroden 14 sowie aus einer zweiten Gruppe aus Elektroden 15· Die Elektroden 14 und 15 verlaufen parallel zu den Elektroden 6 des Eingangswandlers 4 und sind derart angeordnet, daß sich die Elektroden 15 zwischen den Elektroden 14 befinden und mit diesen sich überlappende Abschnitte von gleicher Länge 1. bilden. Die zweite Reihe 16 von Elektroden 17_t 18 ist im akustischen Kanal 3 des Ausgangswandlers 5 untergebracht und besteht aus einer dritten Gruppe von Elektroden 17 und einer vierten Gruppe von Elektroden 18. Die Elektroden 17 und 18 lie-

809885/0966

gen parallel zu den Elektroden 7 des Ausgangswandlers 5 und sind derart angeordnet, daß die Elektroden 18 zwischen den Elektroden 17 Platz finden und bilden mit diesen sich überlappende Abschnitte von gleicher Länge 1 . Der dritte He ine 19 von Elektroden 20, 21 ist zwischen der ersten 13 und der zweiten Reihe 16 angeordnet und besteht aus einer fünften Gfcuppe von Elektroden 20 und einer sechsten Gruppe von Elektroden 21. Die Elektroden 20 und 21 sind zueinander parallel und verlaufen in der Weise, daß die Elektroden 21 zwischen den Elektroden 20 angeordnet sind und mit diesen sich überlappende Abschnitte einer veränderlichen. Länge I₅. bilden, die durch die vorgegebene Impulsreaktion des Filters bestimmt wird·

Bei der "betrachteten Ausführungsform des Filters sind die Elektroden 14 und 17 miteinander über eine stromleitende Schiene 22 verbunden, während die Elektroden 15 und 18 unmittelbar mit den Elektroden 20 bzw. 21 in Verbindung stehen. Die stromleitende Schiene 22 ist in Gestalt eines geschlossenen Kreises ausgeführt, in dessen Innerem die erste, zweite und dritte Reihe 13, 16 bzw, 19 umschlossen sind, und geerdet. Wie oben erwähnt, sind die Elektroden bzw. 18 mit den Elektroden 20 bzw. 21 galvanisch gekoppelt. Damit sind die Elektroden 15 und 18 über eine Kapazität miteinander gekoppelt, die durch die jeweiligen benachbarten Elektroden 20 und 21 gebildet ist. Die Abstände d. und dp

809885/0966

zwischen den Längsachsen der "benachbarten Elektroden 14,

sind

und 17» 18 (sogenannte räumliche Periodergleich der räumlichen Periode der Elektroden 6 des Eingangswandlers 4 und

werden der Elektroden 7 des Ausgangswand^ers 5 sind und^ausgehend

von der Bedingung des akustischen Synchronismus gewähl t_f

d.h. d = d_o Y„. (1), worin ν die Ausbreitungs-

geschwindigkeit der akustischen öberflächenwellen, f die Mittenfrequenz des Filters ist. Daneben können die räumlichen Perioden d. und d der ersten bzw. zweiten Reihe 15 bzw. 16 der Elektroden 14, 15 und 17» 18 ausgehend von der Bedingung des akustischen Synchronismus bei ungeraden Kennlinien gewählt werden, d.h.

d₁ = -JL (2m + 1) (2) und d = -Y-C_2n+ 1) (3), wob$i

ο ^f°

m, η = 0,1,2, ... sind.

In manchen Fällen, z. B. bei der Formierung einer unsymmetrischen Amplitudenfrequenzkennlinie, unterscheidet sich die räumliche Periode des Eingangswandlers 4 und des Ausgangswandlers 5 von der räumlichen Periode der ersten und zweiten Heihe 13 bzw. 16 der Eelektroden 14, 15 und 17, 18 und wird ausgehend von einer von der Mittenfrequenz des Filters etwas verschiedenen Frequenz gerechnet.

Der Abstand d, zwischen den lengsachsen der benachbar-

20 und2P
ten Elektroden^(räumliche Periode) ist von den räumlichen

Periode der Elektroden 14, 15 und 17, 18 der ersten und

809885/0966

zweiten Reihe 13 bzw. 16 verschieden und ist so dimensioniert, daß der eigene Durchlaßbereich der Elektroden 20, 21 der

Durchlaßdritten Reihe 19 über die^Bandbreite des .Filters hinaus liegt· Insbesondere ist es notwendig, daß die räumliche Periode der Elektroden 20, 21 der dritten Reihe 19 einer von folgenden Ungleichungen gerecht wird:

^d3 ^{< v}/ ^fo ^{(1 +}iT )
oder

^d3 " ^{v /f}o ⁽¹ " "TT^{) (5)>
wobei}

N die Zahl von Elektrodenpaaren in jeder Reihe ist. (Zwei benachbarte Elektroden unterschiedlicher Gruppen in der Elektrodenreihe bilden ein Paar.Bei der in Rede stehenden Bauart des Filters ist allen drei Elektrodenreihen eine gleiche Zahl von Elektrodenpaaren zugeordnet«)

Bei einer weiteren Arsführungsform des Filters sind der kammartige Eingyngswandler 23 bzw» Ausgangswandler 24 (Fig, 2) mit ineinandergreifenden Elektroden für akustische Oberflächenwellen unapodisch ausgeführt, d.h· die sich überlappenden Abschnitte ihrer Elektroden 25 bzw. 26 sind von gleicher Länge und auf verschiedenen Seiten des Kopplungselementes 12 der akustischen Kanäle 2 und 3 angeordnet. Dabei ist die Länge 1. der sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 14 und 15 der ersten Reihe 13 gleich der Länge 1„ der sicn überlappenden Abschnitte der Elektro-

809885/0966

den 25 des Eingangswandlers 23, während die Länge 1 der sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 17 und 18 der zweiten Reihe 16 gleich der Länge der sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 26 des ausgangswandlers 24 ist.

Unabhängig vom Aufbau des Eingangs- bzw. Ausgangswandlers kann in der dritten Elektrodenreihe eine Absorptionsschicht vorgesehen sein, durch die die akustischen Oberflächenwellen aufgenommen werden. Besteht diese Schicht aus einem Werkstoff mit hoher dielektrischen Konstante, so werden die notwendigen Abmessungen des Filters verringert, weil in diesem Falle die maximale Länge der sich überlappenden Abschnitte der Elektroden in der dritten Reihe infolge der Erhöhung der Kapazität je Längeneinheit der sich überlappenden Elektroden verkürzt wird.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Filters besteht im folgenden«

Ein Hochfrequenzsignal wird vom Generator 8 (Fig. 1 und 2) dem Eingangswandler 4 (2J) zugeführt und in akustische Oberflächenwellen umgewandlet, die sich über den akustischen Kanal 2 in !Richtung zur ersten Heihe 13 der Elektroden ausbreiten. -Nachdem sie die erste Reihe 13 erreicht haben, erzeugen die akustischen Oberflächenwellen an jedem Paar der benachbarten Elektroden 14 und 15 der ersten und zweiten Grup-

au8 einer pe ein Hochfrequenzsignal» Jedes solche Paar ν Elektrode 14 und 15 laßt sich als eine HF-Signalquelle ansehen, deren belastung das benachbarte Paar der Elektroden 17 und 18 der zweiten Reihe 16 ist, welches durch die Elektroden 14 der dritten und vierten Gruppe gebildet ist, da die Elektroden 14 der

809885/0966

ersten Gruppe der ersten Heine 13 mit den Elektroden 17 der dritten Gruppe der zweiten Heine 16 galvanisch und die Elektroden 15 der zweiten Gruppe dar ersten Heine 13 mit den Elektroden 18 der vierten Gruppe der zweiten Reihe über eine Kapazität gekoppelt sind, die durch die {jeweiligen benachbarten sich überlappenden Elektroden 20 und 21 der fünften und sechsten Gruppe der dritten Heihe 19 gebildet ist. Das HF-Signal, welches an den Elektroden 17 und 18 der dritten und vierten Gruppe der zweiten Reihe 16 eintrifft, wird von neuem int akustische Oberflächenwellen umgewandelt, welche sich zum Ausgangswandler 5 (24) hin, aber nun im anderen akustischen Kanal ausbreiten. Nachdem die akustischen Oberflächenwellen den Wandler 5(24) erreicht haben,

an werden sie in ein HF-Signal umgewandelt, das^vder Belastung

9 abfällt.

Im erfindungsgemäßen Filter wird die Spannung des HF-Signals, die jedem Paar der benachbarten Elektroden 14, 15 der ersten Heihe 13 entnommen wird, durch die Kapazität zwischen den ^eiligen Elektroden 20, 21 der dritten Reihe 19 bestimmt, welche ihrerseits durch die Länge 1, der sich überlappenden Abschnitte dieser Elektroden festgelegt wird.

Durch Änderung der Länge 1_ der sich überlappenden Abschnitte

der Elektroden 20, 21 in der dritten Reihe 19 kann somit die Wichtung der jedem Paar der benachbarten Elektroden 14, 15 in der ersten Heihe entnommenen Spannung erfolgen,

809885/0966

d.h. die vorgegebene Impulsreaktion des Filters formiert werden. Da die in einem akustischen Kanal 2 formierte Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters eine Fouriertransformation der Impulsreaktion desselben Filters ist, kann, indem man das Gesetz der Änderung der Länge 1, der" sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 20, 21 in der dritten Jtteihe 19 vorgibt, in dem akustischen Kanal 2 des fiingangswandlers 4(23) die gewünschte Amplitudenfrequenzkennlinie formiert werden. Auf ähnliche Yieise wird, weil auf die Elektroden 17» 18 der zweiten Reihe 16 die gewichtete Spannung von der Seite der jeweiligen Elektroden 14, 15 der ersten Keihe I3 wirkt, im akustischen Kanal 3 des üusgangswandlers 5(24) eine Amplitudenfrequenzkennlinie formiert, deren Form ebenfalls durch das Änderungsgesetz der Länge 1 der sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 20, 21 in der dritten Reihe 19 bestimmt wird· Die resultierende Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters stellt ein Produkt der in den akustischen Kanälen 2 und 3 des Eingangswandlers 4(23) bzw« Ausgangswandlers 5(24) formierten Amplitudenfrequenzkennlinien dar. Da die Form der Amplitudenfrequenzkennlinie, die sowohl im akustischen Kanal 2 des Eingangswandlers 4(24) als auch im akustischen Kanal 3 des Ausgangswandlers 5(24) formiert wird, durch das gleiche Xnderungsgesetzes der Länge der sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 20, 21 in der dritten Eeihe bestimmt wird, ist die resultierende Amplitudenfrequenzkenn-

809385/0966

linie des Filters das i^tadrat der Amplitudenfrequenzkennlinie, die im akustischen Kanal des Eingangswandlers 4(25) oder des Ausgangswandlers 5(24) formiert wird.

Das Ersatzschaltbild für ein Paar von Elektroden 17, 18, z. B. der zweiten Reihe 16 ist in Fig. j? dargestellt, in der mit U die HF-Spannung, die an ein Paar der Elektroden 17, 18 der zweiten Reihe 16 von der Seite des jeweiligen Paares der Elektroden 14, 15 der ersten Reihe 1j5 angelegt wird, mit 0 die statische Kapazität des Paares der Elektroden 17t 18 der zweiten Reihe 16, mit G^ die Kapazität zwischen dem betreffenden Paar der Elektroden 20, 21 der dritten Reihe 19, und mit R der Strahlungswiderstand des Paares der Elektroden 17, 18 der zweiten Reihe bezeichnet sind. Die Amplitude der von der zweiten Reihe 16 der Elektroden zum Ausgangswandler 5(24) hin ausgestrahlten akustischen Oberflächenwellen ist der Spannung UL proportional, die durch folgende Beziehung bestimmt wird:

^S

Bei der Berechnung des Filters ist es zweckmäßig, von dessen gegebener Amplitudenfrequenzkennlinie auszugehen. Zur Durchführung einer solchen Berechnung wird zuerst eine Amplitudenfrequenzkennlinie errechnet, die in dem einen akusti schen Kanal 2 (Fig. 1 und 2) zu formieren ist, und zwar eine

809885/0966

solche, deren Ordinaten der Quadratwurzel aus den Ordinaten der gegebenen Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters proportional sind· Nachher ermittelt man die Impulsreaktion, die in diesem akustischen Kanal zu erzeugen ist. Nach den erhaltenen Verhältnissen IL /y wird die Größe der Kapazität C aus der angeführten Formel errechnete Dann wird die Länge 1 der sich überlappenden Abschnitte der betreffenden Elektroden 20, 21 in der dritten Reihe ermittelt, bei der die errechnete Größe der Kapazität realisiert wird«

Da. der eigene Durchlaßbereich der Elektroden 20, 21 der dritten Reihe 19 über die Bandbreite des Filters hinaus liegt, bringt das Vorhandensein dieser Elektrodenreihe keine zusätzlichen Verluste mit und verzerrt nicht die formierte Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters. Der eigene Durchlaßbereich der Elektroden 20, 21 der dritten Seihe 19 kann

(Ausbuchtungen) vielmehr mit einem der Stößevauf der Amplitudenkennlinie des Filters außerhalb dessen Durchlaßbereiches vereinigt werden, z* B. mit einem Frequenzband der wirksamen Erregung von dreidimensionalen StörverschiebungGwellen. In diesem Falle zieht auf diesen Frequenzen die dritte Reihe 19 frequenzabhängige dissipative Energieverluste nach sich, so daß die Signa.1-unterdrückung außerhalb des Durchlaßbereiches des Filters stärker wird.Dadurch wird die Form der Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters verbessert.

809885/0966

Die oben beschriebene bauliche Ausführung des Kopplungs— elementes 12 (Fig. 2) im erfindungsgemäßen Filter bietet die Möglichkeit, den kammartigen Eingangswandler 23 bzw. Ausgangswandler 24 mit ineinandergreifenden Elektroden zu verwenden, bei welchen die sich überlappenden Abschnitte der Elektroden 25, 25 von gleicher Länge sind, weil die Formierung der Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters in der ersten und zweiten Heihe 13 bzw. 16 der Elektroden des Kopplungäelementes 12 erfolgt. Durch diesen Aufbau des Filters gelingt es, Beugungseffekte völlig zu beseitigen, wodurch die Form der Amplxtudenfrequenzkennlinie des Filters beträchtlich verbessert wird.

Bei Verwendung der apodischen Wandler 2 und 3 (Fig. 1) im vorgeschlagenen Filter stellt die resultierende Amplitudenfrequenzkennlinie des Filters ein Produkt der in den beiden Wandlern 2 und 3 sowie in der ersten 13 und der zweiten Elektrodenreihe 16 formierten Amplitudenfrequenzkennlinien dar. Dadurch findet eine zusätzliche Signalunterdrückung außerhalb des Durchlaßbereiches des Filters statt und wird eine Verbesserung seiner Amplitudenfrequenzkennlinie erzielt. Die Ausführungsformcfes Filters mit apodische.m Wandler 2 und 3 ermöglicht außerdem die Formierung einer Amplitudenfrequenzkennlinie von komplizierter Form, z. B. einer asymmetrischen Kennlinie, Neben den vorstehend beschriebenen Vorteilen entstehen

809885/096$

beim erfindunasgemäßen Filter keine -Probleme, die mit der Notwendigkeit der Herstellung einer größeren Zahlvon Elektroden zur '.Cransformation von akustischen Oberflächenwellen aus dem akustischen Kanal 2 (SIg. 1,2) des Eingangswandlers #(23) in den akustischen Kanal 5(24) verbunden wären. Daher kann das vorgeschlagene Filter in einer breiten Palette von Werkstoffen realisiert werden, darunter auch aus Werkstoffen mit kleiner elektromechanischer Kopplungskonstante, deren Verwendung in breitbandigen Filtern am zweckmäßigsten ist.

Das erfindungsgemäße Filter ist einfach in konstruktiver Hinsicht und leicht herstellbar»Die Herstellung dieses Filters ist ähnlich der üblichen Standardfertigungstechnologie integrierter Schaltungen.

Durch Verwendung von billigen und verfügbaren Werkstoffen wie z. B. Quarz, Germanat oder Wismutsilikat, welche als Substrate dienen, werden die Herstellungskosten des Filters erheblich verringert. Insgesamt sichern die aufgezählten Beschaffenheiten gute Betriebsparameter des vorgeschlagenen Filters und verhältnismäßig geringen Auf wand für dessen Herstellung bei der Massenproduktion.

809885/0966

Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1Λ Filter für akustische Oberflächenwellen mit einem Eingangs- und einem Ausgangswandler für akustische Oberflächenwellen, die auf einem piezoelektrischen Substrat

angeordnet sind und mit einem in getrennten akustischen Kanälen ν Kopplungselement der akustischen Kanäle des Eingangs- und des Ausgangswandlers, das auf demselben piezoelektrischen Substrat angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (12) der akustischen Kanäle (2, 3) des Eingangswandlers (4) und des Ausgangswandlers (5) eine erste Reihe (13) von Elektroden (14, 15)» die sich im akustischen Kanal (2) des Eingangswandlers (4) befindet und aus einer ersten und zweiten Grup«· pe von Elektroden (14 und 15) besteht, die parallel zu den Elektroden (6) des Eingangswandlers liegen und derart angeordnet sind, daß die Elektroden (15) der zweiten Gruppe zwischen den Elektroden (14) der ersten Gruppe Platz finden und mit diesen sich überlappende Abschnitte bilden, eine zweite Reihe (16) von Elektroden (17» 18), die im akustischen Kanal (3) des Ausgangswandlers (5) angeordnet ist und aus einer dritten und vierten Gruppe von Elektroden (17 und 18) besteht, die parallel zu den Elektroden (7) des Ausgangswandlers (5) liegen·und so angeordnet sind, daß die Elektroden (18) der vierten Gruppe^zwischen den Elektroden (17) der dritten Gruppe befinden und mit diesen sich überlappen-

809885/0966 ORIGINAL INSPECTED

de Abschnitte bilden, und eine dritte Reihe C19) von Elektroden (20, 21) enthält, die zwischen der ersten (13) und der zweiten (16) Reihe liegt uno aus einer fünften und sechsten Gruppe von zueinander parallelen Elektroden (20 und 21) besteht, die in der Weise angeordnet sind, daß die Elektroden (21) der sechsten Gruppe zwischen den Elektroden (20) der fünften Gruppe angeordnet sind und mit diesen sich überlappende Abschnitte von veränderlicher Lange (I₃.) bilden, die durch die vorgegebene Impulsreaktion des Filters bestimmt wird, wobei die .abstände (d-J zwischen den Längsachsen benachbarter Elektroden (20, 21) der dritten Reihe (19) so dimensioniert sind, daß sic vom Abstand (d^, d ) zwischen den Längsachsen der benachbarten Elektroden (14, I5 und 17, 18) der ersten (I3) und zweiten (16) Reihe verschieden sind, und daß die Elektroden (14, 17) der ersten und dritten Gruppe über eine stromleitende Schiene (22) miteinander galvanisch gekoppelt sind, während die Elektroden (15, 18) der zweiten und vierten Gruppe unmittelbar mit den Elektroden (20, 21) der fünften bzw, sechsten Gruppe in Verbindung stehen,

2, Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (14, 15 und 17, 18) der ersten (13) und zweiten (16) Reihe sich überlappende Abschnitte von gleicher Länge (I^ bzw, I₂) haben.

809885/0966