DE4026000A1 - Acoustic surface wave component with piezoelectric substrate - has input converter assemblies with several pairs of input wave converters behind each other, orthogonal to propagation direction - Google Patents

Acoustic surface wave component with piezoelectric substrate - has input converter assemblies with several pairs of input wave converters behind each other, orthogonal to propagation direction

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DE4026000A1 DE19904026000 DE4026000A DE4026000A1 DE 4026000 A1 DE4026000 A1 DE 4026000A1 DE 19904026000 DE19904026000 DE 19904026000 DE 4026000 A DE4026000 A DE 4026000A DE 4026000 A1 DE4026000 A1 DE 4026000A1
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Abstract

The wave velocity shows a velocity dispersion in the substrate. At the left and right end section of the substrate is a pair of input converters, while an output control electrode is formed between the input converters. The latter are formed by a number of converter pairs, arranged behind each other in a direction orthogonal to the propagation direction of the acoustic surface waves. - Each input converter pair consists of interdigitated electrodes (5a,a',b,b',c,c') with uniform spacing. The electrode spacing of different pairs is different, and the converter pairs are coupled in parallel. The spacing between different converter pairs is variable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberflächenwellenbauelement oder SAW Bauelement und insbesondere einen SAW Convolver zur Verwen­ dung auf dem Gebiet der Spread-Spektrum-Nachrichtenverbindung oder SS Nachrichtenverbindung.The invention relates to a surface acoustic wave device or SAW component and in particular a SAW convolver to use in the field of spread spectrum communications or SS communication link.

Gegenwärtig werden die Anwendungsmöglichkeiten von SAW Bau­ elementen in weitem Umfang untersucht und wird diesbezüglich ein hoher Forschungs- und Entwicklungsaufwand betrieben. Beachtung haben insbesondere SAW Convolver gefunden, die eine Echtzeit­ faltungsintegrationsfunktion haben und beispielsweise ein wichtiges Bauelement in einem Demodulator von SS Nachrichtenver­ bindungen bilden können, die als Nachrichtenverbindungssysteme der nächsten Generation für zivile Verwendungszwecke angesehen werden können. Da bei der SS Nachrichtenverbindung das Trägersig­ nal in ein breites Frequenzband unter Verwendung eines Pseudo­ rauschcodes oder PN Codes gedehnt wird, wird ein SAW Convolver mit einer Breitbandfrequenzcharakteristik benötigt. The application possibilities of SAW Bau are currently becoming elements are examined to a large extent and is in this regard high research and development effort. Attention have found SAW Convolvers in particular that have a real time have a folding integration function and, for example, a important component in a demodulator from SS Nachrichtenver can form bonds that act as communication systems of the next generation for civil use can be. Because with the SS communication link the bearer nal in a broad frequency band using a pseudo If noise codes or PN codes are stretched, a SAW Convolver with a broadband frequency characteristic.  

Der Grundaufbau eines derartigen SAW Convolvers umfaßt zwei Interdigitalelektroden 2 und 2′, die auf einem piezoelektrischen Substrat 1 ausgebildet sind,und eine Ausgangssteuerelektrode 3, die dazwischen vorgesehen ist, wie es in Fig. 7 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist. Die Faltungsintegration wird dadurch bewirkt, daß zwei Eingangssignale f(t) und g(t) in akustische Oberflächenwellen durch die Eingangsinterdigitalelektroden 2 und 2′ jeweils umgewandelt werden, wobei sich diese akustischen Oberflächenwellen in einen Wechselwirkungsbereich unter der Aus­ gangssteuerelektrode in Richtungen fortpflanzen, die einander entgegengesetzt sind, so daß sie miteinander unter Ausnutzung der elastischen Nichtlinearität oder der nichtlinearen Eigen­ schaft des Halbleiters multipliziert und durch die Steuerelektrode integriert werden.The basic structure of such a SAW convolver comprises two interdigital electrodes 2 and 2 ', which are formed on a piezoelectric substrate 1 , and an output control electrode 3 , which is provided in between, as shown in Fig. 7 of the accompanying drawing. The convolution integration is effected in that two input signals f (t) and g (t) are converted into surface acoustic waves by the input interdigital electrodes 2 and 2 ', respectively, these surface acoustic waves propagating into an interaction area under the output control electrode in directions that are opposite to each other are opposite, so that they are multiplied together using the elastic non-linearity or the non-linear property of the semiconductor and integrated by the control electrode.

SAW Convolver der oben beschriebenen Art lassen sich in drei Gruppen in Abhängigkeit von ihrem Aufbau unterteilen. Es sind somit elastische Convolver, die die elastische Nichtlinearität ausnutzen, Luftspaltconvolver, die die Nichtlinearität des Halb­ leiters ausnutzen und bei denen ein piezoelektrischer Körper und ein Halbleiter über einen extrem schmalen Spalt nahe aneinander angeordnet werden, und monolithische Convolver bekannt, bei denen eine dünne piezoelektrische Schicht über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist, um einen monolithischen Körper zu bilden. Es wird allgemein davon ausgegangen, daß der vorteilhafte Aufbau der mono­ lithische Aufbau ist, der die Nichtlinearität des Halbleiters ausnutzt und bei dem ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann, ohne daß ein extrem schmaler Spalt benötigt wird.SAW Convolvers of the type described above can be divided into three Divide groups depending on their structure. There are hence elastic convolver, which is the elastic non-linearity take advantage of air gap convolvers, which the nonlinearity of the half Exploit conductor and in which a piezoelectric body and a semiconductor over an extremely narrow gap close to each other be arranged, and known monolithic convolvers, in which a thin piezoelectric layer over a semiconductor substrate is arranged to form a monolithic body. It will generally assumed that the advantageous structure of the mono lithic structure is the nonlinearity of the semiconductor exploited and where high efficiency can be achieved without an extremely narrow gap being required.

Da jedoch das piezoelektrische Substrat eines Mehrschicht­ aufbaus aus mehreren Materialien, in denen die Schallgeschwindig­ keit verschieden ist, eine Geschwindigkeitsverteilung oder -dis­ persion zeigt, bei der die Schallgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen in Abhängigkeit von der Frequenz verschieden ist, ist ein monolithischer Convolver der oben beschriebenen Art mit dem Problem verbunden, daß das Arbeitsfrequenzband beschränkt ist und daß es schwierig ist, das Frequenzband breiter zu machen. Die Auslegung eines derartigen Convolvers ist darüber hinaus unter Berücksichtigung der Tatsache außerordentlich schwierig, daß die Geschwindigkeitsdispersion kompensiert werden sollte.However, since the piezoelectric substrate of a multilayer construction of several materials in which the speed of sound speed is different, a speed distribution or speed persion shows at which the speed of sound is acoustic Surface waves vary depending on the frequency is a monolithic convolver of the type described above associated with the problem that the working frequency band is limited and that it is difficult to make the frequency band wider. The design of such a convolver is moreover extremely difficult considering the fact  that the speed dispersion should be compensated.

Da bei einem SAW Convolver mit dem bekannten Aufbau die Ausgangssteuerelektrode, die die Faltungsintegration bewirkt, entweder eine einzelne rechteckige Elektrode ist oder aus einer Vielzahl von streifenförmigen Elektroden besteht, die parallel zur Fortfpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen verlaufen und die gleiche Länge haben, ist darüber hinaus die effektive Integrationszeit in Abhängigkeit von der Frequenz in einem breiten Frequenzband verschieden, was das Störsignalver­ halten verschlechtert.Because the SAW Convolver with the familiar structure Output control electrode, which effects the folding integration, is either a single rectangular electrode or one Variety of strip-shaped electrodes is made that are parallel to the direction of propagation of surface acoustic waves run and have the same length is also the effective integration time depending on the frequency in a wide frequency band different what the Störsignalver keep deteriorating.

Es ist im Gegensatz dazu ein weiterer Aufbau vorgeschlagen worden, bei dem sog. Chirpelektroden 4 und 4′, bei denen der re­ gelmäßige Abstand der Finger, die die Interdigitalelektroden bilden, sich fortlaufend in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen ändert, so daß sich die Stelle, an der die akustische Oberflächenwelle angeregt wird, mit der Frequenz ändert, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, als Eingangswandler verwandt werden, um die Geschwindigkeitsdispersion zu kompensie­ ren. Da alle Anteile im Frequenzband im wesentlichen den gleichen Fortpflanzungsweg gemeinsam verwenden, kann jedoch der Effekt nicht vermieden werden, daß die Integrationszeit in Abhängigkeit von der Frequenz differiert.In contrast, a further structure has been proposed in the so-called chirp electrodes 4 and 4 ', in which the regular spacing of the fingers which form the interdigital electrodes changes continuously in the direction of propagation of the surface acoustic waves, so that the location, at which the surface acoustic wave is excited, changes with frequency, as shown in Fig. 8, can be used as an input transducer to compensate for the speed dispersion. However, since all parts in the frequency band share essentially the same propagation path, the Effect can not be avoided that the integration time differs depending on the frequency.

Durch die Erfindung sollen die oben genannten Schwierigkei­ ten beseitigt werden und soll somit ein Oberflächenwellenbau­ element geschaffen werden, das eine ideale Faltungsintegration mit einem Oberflächenwellenconvolver erlaubt, der ein piezoelek­ trisches Substrat mit Geschwindigkeitsdispersion verwendet.The invention aims at the above-mentioned difficulties ten should be eliminated and should therefore be a surface wave construction element that creates an ideal folding integration with a surface wave convolver that allows a piezoelectric tric substrate with velocity dispersion used.

Durch die Erfindung soll weiterhin ein SAW Convolver ge­ schaffen werden, der Breitbandwandler verwendet, die in einfacher Weise ausgelegt werden können, um dadurch die Kompliziertheit in der Auslegung bekannter oben beschriebener Bauelemente zu beseitigen.By the invention, a SAW Convolver is also ge create the broadband converter that is used in simpler Way can be interpreted to avoid the complexity in the design of known components described above remove.

Dazu umfaßt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Oberflächenwellenbauelementes ein piezoelektrisches Substrat, in dem die Schallgeschwindigkeit der akustischen Ober­ flächenwellen eine Geschwindigkeitsdispersion zeigt, zwei Ein­ gangswandlereinrichtungen am linken und rechten Endabschnitt des Substrates und eine Ausgangssteuerelektrode, die auf dem Substrat zwischen den Eingangswandlereinrichtungen ausgebildet ist, wobei die Eingangswandlereinrichtungen aus mehreren Paaren von Eingangswandlern bestehen, die nebeneinander in eine Richtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächen­ wellen angeordnet sind, jedes Paar von Eingangswandlern aus Interdigitalelektroden mit gleichem regelmäßigem Abstand be­ steht, die regelmäßigen Abstände der Elektroden verschiedener Paare verschieden sind, die Paare von Eingangswandlern parallel geschaltet sind und der Abstand zwischen den verschiedenen Paaren von Eingangswandlern voneinander verschieden ist.For this purpose, a first embodiment of the invention comprises According to surface wave component a piezoelectric Substrate in which the speed of sound of the acoustic upper surface waves shows a speed dispersion, two on  gear converter devices on the left and right end section of the substrate and an output control electrode on the Substrate formed between the input converter devices is, the input converter means of several pairs of input transducers exist side by side in one direction perpendicular to the direction of propagation of the acoustic surfaces waves are arranged, each pair of input transducers Interdigital electrodes with the same regular spacing stands, the regular intervals of the electrodes different Pairs are different, the pairs of input converters in parallel are switched and the distance between the different Pairs of input transducers is different from each other.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oberflächenwellenbauelementes umfaßt ein piezoelektrisches Substrat, in dem die Schallgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen eine Geschwindigkeitsdispersion als Funktion der Frequenz zeigt, zwei Eingangswandler am linken und rechten Endabschnitt des Substrates und eine Ausgangssteuerelektrode, die auf dem Substrat zwischen den Eingangswandlern ausgebildet ist, wobei der Abstand zwischen den beiden Eingangswandlern in einer Richtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der akusti­ schen Oberflächenwellen variiert und die Länge der Ausgangs­ steuerelektrode in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Ober­ flächenwellen gleichfalls in einer Richtung senkrecht dazu variiert.A second embodiment of the invention Surface wave device comprises a piezoelectric Substrate in which the speed of sound of the acoustic Surface waves a velocity dispersion as a function the frequency shows two input converters on the left and right End portion of the substrate and an output control electrode, which are formed on the substrate between the input transducers is, the distance between the two input transducers in a direction perpendicular to the direction of propagation of the acousti surface waves varies and the length of the output control electrode in the direction of propagation of the acoustic upper surface waves also in a direction perpendicular to it varies.

Ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oberflächenwellenbauelementes umfaßt ein piezoelektrisches Substrat, in dem die Schallgeschwindigkeit der akustischen Ober­ flächenwellen eine Geschwindigkeitsdispersion als Funktion der Frequenz zeigt, zwei Eingangswandlereinrichtungen am linken und rechten Endabschnitt des Substrates und eine Ausgangssteuer­ elektrode, die auf dem Substrat zwischen den Eingangswandler­ einrichtungen ausgebildet ist, wobei die Eingangswandlereinrich­ tungen aus mehreren Paaren nebeneinander angeordneter Eingangs­ wandler bestehen und die Länge der Ausgangssteuerelektrode in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in einer dazu senkrechten Richtung variiert.A third embodiment of the invention Surface wave device comprises a piezoelectric Substrate in which the speed of sound of the acoustic upper surface waves a speed dispersion as a function of Frequency shows two input converter devices on the left and right end portion of the substrate and an output control electrode on the substrate between the input transducers devices is formed, the input converter device lines of several pairs of entrance arranged side by side converter exist and the length of the output control electrode in  Direction of propagation of surface acoustic waves in one perpendicular direction varies.

Da bei einem Oberflächenwellenbauelement mit diesem Aufbau die Länge der Ausgangssteuerelektrode in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in einer zur Fortpflanzungs­ richtung der akustischen Oberflächenwellen senkrechten Richtung variiert, kann die effektive Integrationszeit über das gesamte Arbeitsfrequenzband nahezu konstant gehalten werden.Because with a surface wave component with this structure the length of the output control electrode in the direction of propagation of surface acoustic waves in one for reproduction direction of the surface acoustic waves perpendicular direction varies, the effective integration time can be over the whole Working frequency band can be kept almost constant.

Da bei einem Oberflächenwellenbauelement mit diesem Aufbau weiterhin die Eingangswandler die Geschwindigkeitsdispersion im piezoelektrischen Substrat kompensieren und gleichzeitig jede Interdigitalelektrode, aus denen die Eingangswandler bestehen, einen extrem einfachen Aufbau mit gleicher Ganghöhe oder gleichem regelmäßigem Abstand hat, ist die Auslegung des Bauelementes außerordentlich einfach.Because with a surface wave component with this structure continue the input converter the speed dispersion in Compensate for piezoelectric substrate and simultaneously each Interdigital electrode, from which the input transducers consist, an extremely simple construction with the same pitch or the same has a regular distance, is the design of the component extremely simple.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung beson­ ders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrie­ ben. Es zeigenIn the following, the particular drawing will be used dess preferred embodiments of the invention described in more detail ben. Show it

Fig. 1A eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen SAW Convolvers, Fig. 1A is a plan view of an embodiment of the SAW convolver according to the invention,

Fig. 1B den Frequenzgang einer Interdigitalelektrode, Fig. 1C bis 1E in Draufsichten Beispiele von Abwandlungs­ formen der Ausgangssteuerelektrode, FIG. 1B the frequency response of an interdigital electrode, Fig. 1C to 1E are plan views of examples of Abwandlungs forms the output gate electrode,

Fig. 2A eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbei­ spiel eines erfindungsgemäßen SAW Convolvers, Fig. 2A is a top play view of a further Ausführungsbei a SAW convolver according to the invention,

Fig. 2B eine Draufsicht auf ein weiteres Beispiel einer Abwandlungsform der Ausgangssteuerelektrode, Fig. 2B is a plan view of another example of a modification, the output control electrode,

Fig. 3A eine Draufsicht auf noch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen SAW Convolvers, Fig. 3A is a plan view of yet an embodiment of the SAW convolver according to the invention,

Fig. 3B den Frequenzgang einer Interdigitalelektrode, Fig. 3B shows the frequency response of an interdigital electrode,

Fig. 4 eine Draufsicht auf noch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen SAW Convolvers, Fig. 4 is a plan view of yet an embodiment of the SAW convolver according to the invention,

Fig. 5 und 6 Draufsichten verschiedener Ausgangssteuerelek­ troden, die mit Dummy- oder Blindelektroden kombiniert sind,Trodes FIGS. 5 and 6 are plan views of various Ausgangssteuerelek, which are combined with dummy or dummy electrodes,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Grundaufbaus eines bekannten SAW Convolvers, Fig. 7 is a perspective view of the basic construction of a conventional SAW convolver

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen SAW Convolver mit sog. Chirp-Elektroden, Fig. 8 is a plan view of a SAW convolver with suction. Chirped electrodes,

Fig. 9 eine Draufsicht auf noch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen SAW Convolvers, Fig. 9 is a plan view of yet an embodiment of the SAW convolver according to the invention,

Fig. 10 eine schematische Ansicht zur Erläuterung, wie die Ganghöhe oder der regelmäßige Abstand der Interdigitalelektroden festgelegt wird, Fig. Is a schematic view for explaining how the pitch or the regular spacing of the interdigital electrodes is set 10,

Fig. 11 eine Draufsicht auf noch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen SAW Convolvers, und Fig. 11 is a plan view of yet an embodiment of the SAW convolver according to the invention, and

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Aus­ führungsbeispiel des erfindungsgemäßen SAW Convolvers. Fig. 12 is a perspective view of another example of the invention From guide SAW convolver.

Fig. 1A zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein piezoelektrisches Substrat 1 einen Schichtaufbau, bei­ spielsweise aus einer piezoelektrischen Schicht, einer Isolier­ schicht und einem Halbleiter mit Geschwindigkeitsdispersion hat. Fig. 1A shows an embodiment of the invention, in which a piezoelectric substrate 1 has a layer structure, for example from a piezoelectric layer, an insulating layer and a semiconductor with speed dispersion.

Wie es in den Fig. 1A und 1B dargestellt ist, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das gesamte Arbeitsfrequenz­ band in verschiedene Frequenzbereiche unterteilt, und ist der Fortpflanzungsweg der akustischen Oberflächenwellen mit den verschiedenen Frequenzanteilen in Kanäle dadurch aufgeteilt und getrennt, daß mehrere Paare von Eingangswandlern jeweils aus einem Paar von Eingangsdigitalelektroden 5a, 5a′, 5b, 5b′ und 5c, 5c′ auf der linken und der rechten Seite angeordnet sind, deren Mittenfrequenz die Mittenfrequenz ω1, ω2 und ω3 jedes Frequenzbereiches ist, wobei die Abstände l1, l2 und l3 jeweils betragen, d.h. ein sog. Filterbankaufbau benutzt wird. Die Ausgangssteuerelektrode 6 hat verschiedene Längen L1, L2, L3 in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen für die verschiedenen Kanäle.As shown in FIGS. 1A and 1B, in the present embodiment, the entire operating frequency band into different frequency bands divided, and the propagation path of the surface acoustic waves is divided with the different frequency components in channels characterized and separated, that a plurality of pairs of input transducers respectively from a pair of input digital electrodes 5 a, 5 a ', 5 b, 5 b' and 5 c, 5 c 'are arranged on the left and right sides, the center frequency of which is the center frequency ω 1 , ω 2 and ω 3 of each frequency range , the distances being l 1 , l 2 and l 3 each, ie a so-called filter bank structure is used. The output control electrode 6 has different lengths L 1 , L 2 , L 3 in the direction of propagation of the surface acoustic waves for the different channels.

Wenn somit die Schallgeschwindigkeit der akustischen Ober­ flächenwellen jeweils durch eine Funktion v(ω) der Frequenz ω wiedergegeben wird, dann sind die Abstände l1, l2, l3 zwischen den Eingangsinterdigitalelektroden 5a und 5a′, 5b und 5b′ und 5c und 5c′ mit gleichen Mittenfrequenzen gegeben durch If the sound velocity of the acoustic surface waves is thus represented by a function v (ω) of the frequency ω, then the distances l 1 , l 2 , l 3 between the input interdigital electrodes 5 a and 5 a ′, 5 b and 5 b ′ and 5 c and 5 c 'given by the same center frequencies

wobei τ die gewünschte Verzögerungszeit wiedergibt. In dieser Weise ist es möglich, die Verzögerungszeitcharakteristik infolge der Geschwindigkeitsdispersion zu kompensieren. Gleichzeitig sind die Längen L1, L2 und L3 der Ausgangssteuerelektrode für die verschiedenen Kanäle gegeben durchwhere τ represents the desired delay time. In this way, it is possible to compensate for the delay time characteristic due to the speed dispersion. At the same time, the lengths L 1 , L 2 and L 3 of the output control electrode for the different channels are given by

wobei T die gewünschte Integrationszeit wiedergibt. In dieser Weise ist es möglich, die effektive Integrationszeit über das gesamte Arbeitsfrequenzband nahezu konstant zu halten.where T represents the desired integration time. In this It is possible to determine the effective integration time via the to keep the entire working frequency band almost constant.

Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl der Kanäle der Einfachheit halber klein gewählt ist, können die Kompensation der Geschwindigkeitsdispersion und die Gleich­ mäßigkeit der effektiven Integrationszeit im Frequenzband mit steigender Anzahl der Unterteilungen erhöht werden.Although in the present embodiment, the number the channels are chosen small for the sake of simplicity the compensation of the speed dispersion and the equal moderation of the effective integration time in the frequency band increasing number of subdivisions.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ändert sich jeder End­ abschnitt der Ausgangssteuerelektrode 6 stufenförmig. Es kann jedoch ein äquivalenter Effekt dann erzielt werden, wenn der Abstand zwischen den beiden Enden die oben angegebene Bedingung wenigstens in der Mitte jedes Kanals erfüllt, selbst wenn die Endabschnitte der Steuerelektrode 6′ sich stufenlos ändern, wie es in Fig. 1C dargestellt ist.In the above embodiment, each end portion of the output control electrode 6 changes stepwise. However, an equivalent effect can be achieved if the distance between the two ends meets the above condition at least in the middle of each channel, even if the end portions of the control electrode 6 'change continuously, as shown in Fig. 1C.

Wenn weiterhin in der in Fig. 1D und 1E dargestellten Weise die Ausgangssteuerelektrode für jeden Kanal separat vorgesehen ist, so daß Elektroden 6′′ und 6′′′ mit einem Aufbau aus mehreren linienförmigen Streifen gebildet sind, ist es möglich, einen Effekt der Unterdrückung des Übersprechens zwischen den Kanälen durch den Wellenleitungseffekt zu erzielen.Further, in the manner shown in Figs. 1D and 1E, the output control electrode is separately provided for each channel, so that electrodes 6 '' and 6 '''are formed with a structure of several linear strips, it is possible to have an effect of suppression to achieve cross-channel crosstalk through the waveguiding effect.

Fig. 2A zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sog. Schrägelektrodenfinger 7 und 7′ als Paare von Eingangswandlern auf der linken und der rechten Seite vorgesehen sind, wobei der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Elektrodenfingern fortlaufend in einer Richtung senkrecht zur Fortpflanzungsrich­ tung der akustischen Oberflächenwelle variiert. Fig. 2A shows an embodiment in which so-called inclined electrode fingers 7 and 7 'are provided as pairs of input transducers on the left and right sides, the distance between two adjacent electrode fingers continuously varying in a direction perpendicular to the direction of propagation of the surface acoustic wave .

In diesem Fall sind die Frequenzen der durch die Elektro­ denfinger angeregten akustischen Oberflächenwellen fortlaufend in y-Richtung in Fig. 2A verteilt, was durch die Funktion ω(y) wiedergegeben werden kann. Dabei ist es möglich, die Geschwin­ digkeitsdispersion dadurch zu kompensieren, daß die Mittellinien der Elektrodenfinger derart schräg angeordnet sind, daß der Abstand l(y) gemessen parallel zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen zwischen den Mittellinien der Elektroden 7 und 7′ ausgedrückt werden kann als:In this case, the frequencies of the surface acoustic waves excited by the electrode fingers are continuously distributed in the y direction in FIG. 2A, which can be represented by the function ω (y). It is possible to compensate for the speed dispersion by arranging the center lines of the electrode fingers so that the distance l (y) measured parallel to the direction of propagation of the surface acoustic waves between the center lines of the electrodes 7 and 7 'can be expressed as:

wobei τ die gewünschte Zeitverzögerung bezeichnet. Gleichzeitig ist es möglich, auch die Integrationszeit im Frequenzband gleich zu machen, wie es ähnlich bei dem obigen ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Fall ist, indem die Endabschnitte der Aus­ gangssteuerelektrode 8 in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen so variiert werden, daßwhere τ denotes the desired time delay. At the same time, it is possible to make the integration time in the frequency band the same, as is the case similarly to the above first embodiment, by varying the end portions of the output control electrode 8 in the direction of propagation of the surface acoustic waves so that

wobei T die gewünschte Integrationszeit bezeichnet.where T denotes the desired integration time.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es in der in Fig. 2B dargestellten Weise möglich, eine Ausgangssteuerelektrode 8′ zu verwenden, deren Endabschnitte sich stufenförmig in y-Richtung ändern. In diesem Fall sind die Bereiche, in denen L(y) konstant ist, parallel zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Ober­ flächenwellen und sollte die Funktion L(y) die BedingungAlso in this embodiment, it is possible in the manner shown in Fig. 2B to use an output control electrode 8 ', the end portions of which change stepwise in the y direction. In this case, the areas in which L (y) is constant are parallel to the direction of propagation of the surface acoustic waves and the function L (y) should be the condition

für die Frequenz ω (y) der akustischen Oberflächen­ wellen in der Mitte y jedes der Bereiche erfüllen.for the frequency ω (y) of the acoustic surfaces waves in the middle y meet each of the areas.

Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist es weiterhin zweckmäßig, die Ausgangssteuerelektrode in mehrere Bereiche parallel zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächen­ wellen aufzuteilen und den Effekt der Unterdrückung des Über­ sprechens zwischen den Bereichen infolge des Wellenleitungseffek­ tes auszunutzen.As in the first embodiment, it is still expedient, the output control electrode in several areas parallel to the direction of propagation of the acoustic surfaces split waves and the effect of suppressing the over speaking between the areas due to the waveguiding effect to take advantage of.

Fig. 3A zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sog. Chirp- Elektroden 9a, 9a′ und 9b, 9b′,die den Effekt der Kompensation der Geschwindigkeitsdispersion unterstützen und das Frequenzband verbreitern, als Eingangswandler vorgesehen sind und zwei Reihen von Eingangselektroden parallel mit zueinander versetzten Fre­ quenzbändern angeordnet sind, wie es in Fig. 3B dargestellt ist. Die Kurven 11 und 12 zeigen den Frequenzgang der Eingangs­ elektroden 9a, 9a′ und 9b, 9b′ jeweils. In diesem Fall sind die Längen L1 und L2 der Ausgangssteuerelektrode 10 in Fort­ pflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen so bestimmt, daß Fig. 3A shows an embodiment in which so-called. Chirp electrodes 9 a, 9 a 'and 9 b, 9 b', which support the effect of compensating for the speed dispersion and broaden the frequency band, are provided as input transducers and two rows of input electrodes are arranged in parallel with offset frequency bands, as shown in Fig. 3B. The curves 11 and 12 show the frequency response of the input electrodes 9 a, 9 a 'and 9 b, 9 b' each. In this case, the lengths L 1 and L 2 of the output control electrode 10 in the direction of propagation of the surface acoustic waves are determined such that

für die Mittenfrequenzen ω1 und ω2 der akustischen Oberflächen­ wellen erfüllt ist, die sich in den beiden Kanälen jeweils fort­ pflanzen. for the center frequencies ω 1 and ω 2 of the acoustic surface waves is fulfilled, which propagate in each of the two channels.

Ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die verschiedenen in den Fig. 1C, 1D und 1E dargestellten Formen möglich und kann die Anzahl der getrennten Kanäle größer als 2 sein.Similar to the first embodiment, the various shapes shown in Figs. 1C, 1D and 1E are possible and the number of separated channels can be more than 2.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem schrägge­ stellte Chirp-Elektroden 13 und 13′ vorgesehen sind, wobei ähnliche Ausführungen, wie sie bei den obigen Ausführungsbei­ spielen anhand der Fig. 2A und 2B gemacht wurden, für die Ausgangssteuerelektrode 14 gelten. Fig. 4 shows an embodiment in which obliquely placed chirp electrodes 13 and 13 'are provided, with similar designs, such as those made in the above exemplary embodiments with reference to FIGS. 2A and 2B, apply to the output control electrode 14 .

Da bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Endabschnitte der Ausgangssteuerelektrode, an der die akustischen Oberflächenwellen liegen, in keinem der Fälle durch gerade Linien in einer Richtung senkrecht zur Fort­ pflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen begrenzt sind, ist es möglich, daß die Wellenfront der akustischen Oberflächenwellen gestört ist. Wie es beispielsweise in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, ist es daher möglich, eine Störung der Wellenfront unter Verwendung eines Aufbaus zu vermeiden, bei dem Dummy- oder Blindsteuerelektroden 17, 17′ und 18, 18′, die nicht in Kontakt mit der Ausgangssteuerelek­ trode 15 und 16 jeweils stehen, zwischen den Steuerelektroden und den Eingangselektroden vorgesehen sind, so daß die Endabschnitte der Ausgangssteuerelektroden in y-Richtung geradlinig verlaufen, und die Längen der metallischen Teile in den Fortpflanzungswegen der akustischen Oberflächenwellen für alle Kanäle gleich sind.Since in all the above-described embodiments, the end portions of the output control electrode on which the surface acoustic waves are located are in no case limited by straight lines in a direction perpendicular to the direction of propagation of the surface acoustic waves, it is possible that the wavefront of the surface acoustic waves is disturbed . As shown for example in FIGS. 5 and 6, it is therefore possible to avoid interference of the wavefront by using a structure in which dummy or blind control electrodes 17, 17 'and 18, 18' with not in contact the output control electrodes 15 and 16 are each provided between the control electrodes and the input electrodes so that the end portions of the output control electrodes are straight in the y direction, and the lengths of the metallic parts in the propagation paths of the surface acoustic waves are the same for all channels.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel des erfindungsgemäßen SAW Convolvers mit einem piezoelektrischen Substrat 28, Eingangswandlereinrichtungen 29 und 29′, die jeweils aus mehreren Paaren von Eingangswand­ lern auf der linken und der rechten Seite bestehen, und einer Ausgangssteuerelektrode 23. Die Eingangswandler 29 und 29′ haben dabei einen sog. Filterbankaufbau, bei dem mehrere Gruppen von Interdigitalelektroden mit gleichem regelmäßigem Abstand, wobei verschiedene Gruppen verschiedene Abstände haben, parallel geschaltet sind, um die Fortpflanzungswege der akustischen Oberflächenwellen, die durch Eingangssignale mit Frequenzanteilen in einem breiten Frequenzband angeregt werden, in mehrere Gruppen in der Richtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in Abhängigkeit von der Frequenz aufzuteilen, und die Abstände l1, l2, l3, l4 ... ln zwischen den Elektroden mit gleichem Abstand der verschiedenen Paare von Eingangselektroden der Eingangswandlereinrichtungen 29 und 29′ so gewählt sind, daß ln durch v(ωn) für alle Kanäle, die durch die Unterteilung gebildet sind, einen nahezu konstanten Wert hat, wenn die Winkelfrequenz der akustischen Oberflächenwelle, die dem jeweiligen Abstand entspricht, mit ωn bezeichnet wird. Fig. 9 shows a plan view of another exemplary embodiment of the SAW convolver according to the invention with a piezoelectric substrate 28 , input transducer devices 29 and 29 ', each consisting of several pairs of input wall learners on the left and right sides, and an output control electrode 23 . The input transducers 29 and 29 'have a so-called filter bank structure in which several groups of interdigital electrodes with the same regular distance, with different groups having different distances, are connected in parallel to the propagation paths of the surface acoustic waves, which are caused by input signals with frequency components in a wide range Frequency band are excited to divide into several groups in the direction perpendicular to the direction of propagation of the surface acoustic waves depending on the frequency, and the distances l 1 , l 2 , l 3 , l 4 ... l n between the electrodes with the same distance of the different Pairs of input electrodes of the input transducer devices 29 and 29 'are chosen so that l n by v (ω n ) has a nearly constant value for all channels formed by the subdivision if the angular frequency of the surface acoustic wave corresponds to the respective distance corresponds to wi denoted by ω n approx.

Wenn beispielsweise die gewünschte Verzögerungszeit der Winkelmittenfrequenz ω0 des Oberflächenwellenbauelementes mit τ; bezeichnet wird, dann ist die Fortpflanzungsstrecke ln in jedem der Kanäle gegen durch ln=τ · v(ωn).For example, if the desired delay time of the angular center frequency ω 0 of the surface acoustic wave component with τ; is designated, then the propagation distance l n is counter in each of the channels by l n = τ · v (ω n ).

Der Abstand der Interdigitalelektroden mit gleichem Abstand, die die Eingangswandlereinrichtungen bilden, ist so bestimmt, daß die Winkelmittenfrequenz ωn die Winkelmitten­ frequenz jeder Bandbreite Δωn ist, die dadurch erhalten wird, daß das Arbeitsfrequenzband B des Oberflächenwellen­ bauelementes durch N geteilt wird, wie es in Fig. 10 dargestellt ist.The distance of the interdigital electrodes with the same distance, which form the input transducer means, is determined so that the angular center frequency ω n is the angular center frequency of each bandwidth Δω n , which is obtained by dividing the working frequency band B of the surface acoustic wave component by N, as it is is shown in Fig. 10.

Fig. 11 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, bei dem die Ausgangssteuerelektrode 30 in Form von Streifen in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflä­ chenwellen unterteilt ist, so daß ein Wellenleitungseffekt erzielt werden kann, um das Übersprechen zwischen verschiede­ nen Kanälen zu unterdrücken, die durch die Unterteilung erhalten werden. Fig. 11 shows another embodiment of the inven tion, in which the output control electrode 30 is divided in the form of strips in the direction of propagation of the acoustic surface waves, so that a waveguiding effect can be obtained to suppress the crosstalk between various NEN channels caused by the Subdivision can be obtained.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Unterdrückung des Übersprechens durch Rillen oder Nuten 32 erzielt wird, die dadurch gebildet sind, daß teilweise der Oberflächenbereich des piezoelektrischen Substrates 24 linienförmig in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen abgetragen ist. Es ist weiterhin eine streifenförmige Ausgangssteuerelektrode 31 vorgesehen. Fig. 12 shows an embodiment in which the crosstalk is suppressed by grooves or grooves 32 which are formed by partially removing the surface area of the piezoelectric substrate 24 in a line in the direction of propagation of the surface acoustic waves. A strip-shaped output control electrode 31 is also provided.

Eine ideale Funktion von Convolvern kann nicht allein dadurch erzielt werden, daß die Geschwindigkeitsdispersion kompensiert wird, die das für den Convolver verwandte Substrat zeigt, indem die Stelle der Anregung entsprechend der Frequenz der akustischen Oberflächenwellen variiert wird. Gemäß der Erfindung wird im Gegensatz dazu die Integrations­ zeit für die verschiedenen Frequenzanteile über das gesamte Arbeitsfrequenzband gleichgemacht, so daß in dieser Weise eine ideale Faltungsintegration verwirklicht werden kann.An ideal function of convolvers cannot work alone can be achieved in that the speed dispersion is compensated for that related to the convolver Substrate shows by the location of the suggestion accordingly the frequency of the surface acoustic waves is varied. In contrast, according to the invention, the integration time for the different frequency components over the whole Working frequency band made equal, so in this way ideal folding integration can be realized.

Jede der Interdigitalelektroden mit gleichem Abstand, die die Eingangswandler bilden, hat einen extrem einfachen Aufbau, so daß die Auslegung entsprechend problemlos ist. Die relative Positionierung für den Fall, in dem die Interdigi­ talelektroden parallel geschaltet sind, kann darüber hinaus in einfacher Weise unter Verwendung einer Dispersionskurve (v(ωn)) der Schallgeschwindigkeit der akustischen Oberflä­ chenwellen berechnet werden. Es ist folglich möglich, in einfacher Weise einen Eingangswandler mit einem breiten Frequenzband zu verwirklichen.Each of the interdigital electrodes with the same spacing, which form the input transducers, has an extremely simple structure, so that the design is correspondingly problem-free. The relative positioning for the case in which the interdigital electrodes are connected in parallel can also be calculated in a simple manner using a dispersion curve (v (ω n )) of the speed of sound of the acoustic surface waves. It is therefore possible to easily implement an input converter with a wide frequency band.

Claims (6)

1. Oberflächenwellenbauelement mit einem piezoelektri­ schen Substrat, in dem die Schallgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen eine Geschwindigkeitsdispersion zeigt, einem Paar von Eingangswandlereinrichtungen am linken und rechten Endabschnitt des Substrates und einer Ausgangs­ steuerelektrode, die auf dem Substrat zwischen den Eingangs­ wandlereinrichtungen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswandlereinrichtungen aus mehreren Paaren von Eingangswandlern bestehen, die nebeneinander in einer Richtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen angeordnet sind, jedes der Paare von Eingangswandlern aus Interdigitalelektroden (5a, a′, b, b′, c, c′) mit gleichmäßigem Abstand besteht, die Abstände der Elektroden der verschiedenen Paare verschieden sind, die Paare der Eingangswandler parallel geschaltet sind und der Abstand zwischen verschiedenen Paaren von Eingangswandlern voneinander verschieden ist.1. Surface wave device with a piezoelectric substrate's in which the speed of sound of the surface acoustic waves shows a speed dispersion, a pair of input transducer devices at the left and right end portions of the substrate and an output control electrode formed on the substrate between the input transducer devices, characterized in that that the input transducer devices consist of several pairs of input transducers which are arranged side by side in a direction perpendicular to the direction of propagation of the surface acoustic waves, each of the pairs of input transducers made of interdigital electrodes ( 5 a, a ', b, b', c, c ') with a uniform There is a distance, the distances between the electrodes of the different pairs are different, the pairs of input transducers are connected in parallel and the distance between different pairs of input transducers is different from one another. 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssteuerelektrode (6) entsprechend den Fortpflanzungswegen der akustischen Oberflächenwellen zwischen verschiedenen Paaren von Eingangswandlern auf dem rechten und linken Endabschnitt des Substrates unterteilt ist.2. The component according to claim 1, characterized in that the output control electrode ( 6 ) is divided according to the propagation paths of the surface acoustic waves between different pairs of input transducers on the right and left end portion of the substrate. 3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rillen unter der unterteilten Ausgangssteuerelektrode (6) entsprechend den Teilen der in dieser Weise erhaltenen Elektrode (6) ausgebildet sind. 3. The component according to claim 2, characterized in that grooves are formed among the divided output control electrode (6) corresponding to the parts of the electrode obtained in this manner (6). 4. Oberflächenwellenbauelement mit einem piezoelektri­ schen Substrat, in dem die Schallgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen eine Geschwindigkeitsdispersion als Funktion der Frequenz zeigt, zwei Eingangswandlern auf dem rechten und dem linken Endabschnitt auf dem Substrat und einer Ausgangssteuerelektrode, die auf dem Substrat zwischen den Eingangswandlern ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Eingangswandlern (7, 7′) in einer Richtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert und die Länge der Ausgangselektrode (8) in Fortpflanzungsrichtung der akusti­ schen Oberflächenwellen gleichfalls in einer dazu senkrechten Richtung variiert.4. Surface wave device with a piezoelectric substrate in which the speed of sound of the surface acoustic waves shows a speed dispersion as a function of frequency, two input transducers on the right and left end portions on the substrate and an output control electrode formed on the substrate between the input transducers, characterized in that the distance between the two input transducers ( 7 , 7 ') varies in a direction perpendicular to the direction of propagation of the surface acoustic waves and the length of the output electrode ( 8 ) in the direction of propagation of the surface acoustic waves also varies in a direction perpendicular thereto. 5. Oberflächenwellenbauelement mit einem piezoelektri­ schen Substrat, in dem die Schallgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen eine Geschwindigkeitsdispersion als Funktion der Frequenz zeigt, zwei Eingangswandlereinrich­ tungen am linken und rechten Endabschnitt des Substrates und einer Ausgangssteuerelektrode, die auf dem Substrat zwischen den Eingangswandlereinrichtungen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswandlereinrichtungen aus mehreren Paaren von nebeneinanderliegenden Eingangswandlern bestehen und die Länge der Ausgangssteuerelektrode in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in einer dazu senkrechten Richtung variiert.5. Surface wave device with a piezoelectric the substrate in which the speed of sound of the surface acoustic waves a speed dispersion shows as a function of frequency, two input converter devices on the left and right end portions of the substrate and an output control electrode located on the substrate between the input converter devices is formed, thereby characterized in that the input converter devices from several pairs of adjacent input converters exist and the length of the output control electrode in Direction of propagation of surface acoustic waves in a direction perpendicular to this varies. 6. Bauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge der Ausgangssteuerelektrode (15, 16) in Fortpflanzungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in einer dazu senkrechten Richtung variiert und Blindelektro­ den (17, 17′, 18, 18′) auf beiden Seiten der Ausgangssteuer­ elektrode (15, 16) so vorgesehen sind, daß deren Form rechtwinklig aussieht.6. The component according to claim 4 or 5, characterized in that the length of the output control electrode ( 15 , 16 ) varies in the direction of propagation of the surface acoustic waves in a direction perpendicular thereto and Blindelektro the ( 17 , 17 ', 18 , 18 ') on both Sides of the output control electrode ( 15 , 16 ) are provided so that their shape looks rectangular.
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