DE4130776A1

DE4130776A1 - Reflective piezoelectric delay line for surface acoustic waves - features single acoustic track leading in one or both directions from interdigital transducer to retroreflecting structures

Info

Publication number: DE4130776A1
Application number: DE19914130776
Authority: DE
Inventors: Bernd Fleischmann
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1991-09-16
Filing date: 1991-09-16
Publication date: 1993-03-25

Abstract

An input/output interdigital transducer (2) is provided on a piezoelectric substrate (1) to radiate a surface acoustic wave into a single track (7) along which a number of conventional reflectors (3-6) is arranged. A unidirectional formation of reflective interdigital transducers or multi-strip couplers gives the advantage of either lower attenuation or multiple reflections from weaker structures in the losses of bidirectionality. The reflectors may be acousto-mechanical or regenerative structures, or special structures as in DE 4115700. ADVANTAGE - Compact and easily mfd. device characterised by low deg. of scattering and diffraction loss.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine reflektive Verzöge rungsleitung für akustische Oberflächenwellen nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to reflective delays Cable for surface acoustic waves according to the Oberbe handle of claim 1.

Eine derartige Verzögerungsleitung dient beispielsweise dazu, ein über die Eingangs-/Ausgangs-Wandleranordnung eingespeistes Hochfrequenzsignal zu speichern und zu bestimmten Zeiten einen vorgegebenen konstanten Teil der gespeicherten Energie an die Eingangs-/Ausgangs-Wandleranordnung zu reflektieren. Dies hat beispielsweise den Zweck, das eingespeiste Hochfrequenzsignal zu Erkennungszwecken in einen Bit-Code zu überführen. Eine dem eingespeisten Hochfrequenzsignal entsprechende, durch die Ein gangs-/Ausgangs-Wandleranordnung erzeugte akustische Oberflä chenwelle wird an in unterschiedlichen Abständen - "Positio nen" - von der Eingangs-/Ausgangs-Wandleranordnung befindli chen Reflektoren reflektiert und kommt nach der jeweils durch den Abstand des jeweiligen Reflektors vorgegebenen Laufzeit wieder an der Eingangs-/Ausgangs-Wandleranordnung an, wo sie in ein entsprechendes elektrisches Hochfrequenzsignal rück überführt wird.Such a delay line serves, for example, one fed via the input / output converter arrangement Save high-frequency signal and at certain times predetermined constant part of the stored energy to the Reflect input / output transducer assembly. this has for example the purpose, the injected radio frequency signal to convert into a bit code for identification purposes. One of the fed high-frequency signal corresponding, by the on aisle / output transducer arrangement generated acoustic surfaces chenwelle is on at different intervals - "Position nen "- from the input / output transducer assembly Chen reflectors reflect and come through after each the distance of the respective reflector predetermined runtime back to the input / output transducer assembly where it back into a corresponding high-frequency electrical signal is transferred.

Zur Realisierung eines Bit-Codes kann die Anordnung so getrof fen sein, daß auf der Verzögerungsleitung gleichartige Struk turen vorgesehen sind, welche entweder reflektierend oder nicht reflektierend sind, so daß eine reflektierende Struktur einem ersten logischen Pegel und eine nicht-reflektierende Struktur einem zweiten logischen Pegel entspricht.The arrangement can be made in this way to implement a bit code fen be that similar structure on the delay line are provided which are either reflective or are not reflective, so a reflective structure a first logic level and a non-reflective one Structure corresponds to a second logic level.

Aus der US-PS 46 25 208 ist eine reflektive Verzögerungslei tung für akustische Oberflächenwellen der vorgenannten Art zur Verwendung in einem passiven Transponder bekannt geworden. Bei dieser reflektierende Verzögerungsleitung sendet eine Eingangs-/Ausgangs- Wandleranordnung in mehreren akustischen Spuren, in denen in unterschiedlichen Abständen von der Wandleranordnung Reflektoren angeordnet sind. Die von den Reflektoren in den verschiedenen akustischen Spuren auf die Wandleranordnung rückreflektierten akustischen Oberflächenwellen werden wiede rum in elektrische Signale bzw. Impulse rücküberführt. In ei ner derartigen Verzögerungsleitung ist eine Platzeinsparung in Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen mög lich, weil die Reflektoren in Abständen von der Eingangs-/Aus gangs- Wandleranordnung angeordnet werden können, die jeweils der Hälfte der gewünschten Laufzeit entsprechen.From US-PS 46 25 208 is a reflective delay line device for surface acoustic waves of the aforementioned type Use in a passive transponder has become known. At this reflective delay line sends an input / output Transducer arrangement in several acoustic tracks, in those at different distances from the transducer arrangement Reflectors are arranged. The reflectors in the different acoustic traces on the transducer arrangement back-reflected acoustic surface waves are repeated converted back into electrical signals or impulses. In egg ner such delay line is a space saving in Direction of propagation of surface acoustic waves possible Lich because the reflectors are spaced from the entrance / exit gear converter arrangement can be arranged, each half of the desired term.

Befinden sich in einer akustischen Spur einer reflektierenden Verzögerungsleitung mehrere reflektierende Strukturen, so tre ten Mehrfachreflexionen auf. Die akustische Oberflächenwelle wird von einer Struktur reflektiert, von einer vor ihr in der akustischen Spur liegenden Struktur erneut reflektiert und dann noch einmal reflektiert. Dieser Vorgang wird als Drei fachreflexion bezeichnet. Die akustische Oberflächenwelle kann zwar noch öfter reflektiert werden bevor sie zur Eingangs-/Ausgangs- Wandleranordnung gelangt, da die Einzelreflexionen jedoch relativ schwach sind, fallen im allgemeinen Signale, die mehr als drei mal reflektiert werden, nicht ins Gewicht. Dreifachreflexionen können jedoch insbesondere dann, wenn sie in einem bestimmten Zeitpunkt gehäuft auftreten, Störungen verursachen, da sie mit Einfachreflexionen interferieren und deren Pegel beeinflussen oder das Vorhandensein einer Einfach reflexion vortäuschen.Are in an acoustic track of a reflective one Delay line several reflective structures, so tre multiple reflections. The surface acoustic wave is reflected by a structure, one in front of it in the structure reflected acoustic track again and then reflected again. This process is called three subject reflection. The surface acoustic wave can are reflected even more often before going to the input / output Transducer arrangement arrives because the individual reflections but are relatively weak, signals generally fall, that are reflected more than three times, not weight. Triple reflections can, however, especially if they faults occur frequently at a certain point in time cause because they interfere with single reflections and affect their levels or the presence of a simple pretend reflection.

Eine Möglichkeit, die Anzahl von Dreifachreflexionen zu redu zieren, besteht darin, die Anzahl der akustischen Spuren zu erhöhen, so daß sich weniger Bits in jeweils einer Spur befin den. Die Aufteilung der akustischen Energie auf eine Vielzahl von Spuren bringt jedoch Verluste mit sich, so daß die Reflek tivität der einzelnen Reflektoren entsprechend erhöht werden muß, um die Gesamtdämpfung gering zu halten. Die Reduktion der Anzahi der Dreifachreflexionen wird bei Erhöhung der Spurenan zahl durch die erhöhte Amplitude der einzelnen Dreifachrefle xion ausgeglichen, so daß hinsichtlich der Gesamtamplitude der Dreifachreflexion nichts gewonnen ist.One way to reduce the number of triple reflections grace is to increase the number of acoustic tracks increase so that there are fewer bits in each track the. The distribution of acoustic energy over a large number of traces, however, entails losses, so that the reflect tivity of the individual reflectors can be increased accordingly must to keep the total damping low. The reduction of The number of triple reflections will increase as the trace increases number due to the increased amplitude of the individual triple reflections xion balanced, so that in terms of the total amplitude of the Triple reflection nothing is gained.

Darüber hinaus läßt sich die Reflektivität für einen gegebenen Reflektortyp nur durch dessen Verlängerung in Ausbreitungsrich tung der akustischen Oberflächenwelle realisieren. Damit ver längert sich jedoch im allgemeinen auch die Impulsantwort, so daß die Bandbreite zwangsläufig kleiner wird. Da die Bandbrei te der reflektiven Verzögerungsleitung somit reduziert wird, bewirken Schwankungen der Mittenfrequenz der Reflektoren grö ßere Streuungen der reflektierten Amplitude im Vergleich zu nur einer Spur.In addition, the reflectivity can be given for a given Reflector type only by extending it in the direction of propagation Realize the surface acoustic wave. So ver in general, however, the impulse response also lengthens, so that the bandwidth is inevitably narrowing. Because the porridge te of the reflective delay line is thus reduced, cause large fluctuations in the center frequency of the reflectors larger scatter of the reflected amplitude compared to just one track.

Schließlich hat die Verwendung einer Vielzahl von Spuren im allgemeinen auch eine größere Fläche des piezoelektrischen Substrats der reflektierenden Verzögerungsleitung zur Folge, wodurch der Bauelemente-Aufwand erhöht und die Apertur in der Einzelspur verringert wird. Letzteres kann zu stärkeren Beu gungsverlusten führen.Finally, the use of a variety of tracks in the generally also a larger area of the piezoelectric Reflective delay line substrate, which increases the component effort and the aperture in the Single track is reduced. The latter can lead to stronger beu lead losses.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine reflektive Verzögerungsleitung der in Rede stehenden Art anzu geben, die bei geringen Streuungen und geringen Beugungsverlu sten kompakt und einfach herstellbar ist.The present invention has for its object a reflective delay line of the type in question give that with low scatter and low diffraction loss most compact and easy to manufacture.

Diese Aufgabe wird bei einer reflektiven Verzögerungsleitung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is done with a reflective delay line of the type mentioned at the outset according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1 solved.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran sprüchen.Developments of the invention are the subject of Unteran sayings.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt The invention is described below with reference to the figures of the Drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungs form einer erfindungsgemäßen reflektiven Verzögerungs leitung mit auf nur einer Seite einer Eingangs-/Aus gangs-Wandleranordnung angeordneten Reflektoren (uni direktionale Ausbildung) und Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a reflective delay line according to the invention with reflectors arranged on only one side of an input / output transducer arrangement (uni-directional training) and

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung mit auf zwei Seiten einer Ein gangs-/ Ausgangs-Wandleranordnung angeordneten Reflek toren (bidirektionale Ausbildung). Fig. 2 shows another embodiment of a delay line according to the invention with arranged on two sides of an input / output transducer arrangement reflectors (bidirectional training).

Gemäß Fig. 1 ist auf einem piezoelektrischen Substrat 1 eine Eingangs-/Ausgangs-Interdigitalwandleranordnung 2 angeordnet, die in einer einzigen akustischen Spur 7 eine akustische Ober flächenwelle abstrahlt. Die Einspeisung eines elektrischen Eingangssignals in die Interdigitalwandleranordnung 2 sowie spezielle Ausgestaltungen dieser Interdigitalwandleranordnung sind nicht eigens dargestellt, da es sich dabei um an sich be kannte Sachverhalte handelt.Referring to FIG. 1, an input / output interdigital transducer array 2 is arranged on a piezoelectric substrate 1, which emits an acoustic wave in the upper surface of a single acoustic track. 7 The feeding of an electrical input signal into the interdigital transducer arrangement 2 as well as special configurations of this interdigital transducer arrangement are not shown separately, since these are known facts.

In der einzigen akustischen Spur 7 sind mehrere Reflektor strukturen 3 bis 6 angeordnet, von denen die akustische Ober flächenwelle in der akustischen Spur 7 auf die Eingangs-/Aus gangs-Interdigitalwandleranordnung 2 rückreflektiert wird. Spezielle Ausgestaltungen der Reflektoren 3 bis 6 sind hier ebenfalls nicht dargestellt und brauchen nicht näher erläutert zu werden, da an sich bekannte Reflektorstrukturen verwendet werden können. Gemäß spezieller Weiterbildungen der Erfindung können akustomechanisch oder regenerativ wirkende Reflektor strukturen - z.B. in Form von Interdigitalwandlern - oder Multistripkoppler verwendet werden. Zu speziellen Reflektor strukturen kann auch beispielsweise auf die ältere deutsche Patentanmeldung P 41 15 700.1-35 hingewiesen werden.In the single acoustic track 7 , a plurality of reflector structures 3 to 6 are arranged, of which the acoustic surface wave in the acoustic track 7 is reflected back onto the input / output interdigital transducer arrangement 2 . Special configurations of the reflectors 3 to 6 are also not shown here and do not need to be explained in detail since known reflector structures can be used. According to special developments of the invention, acoustomechanically or regeneratively acting reflector structures - for example in the form of interdigital transducers - or multistrip couplers can be used. For special reflector structures can also be referred to, for example, the older German patent application P 41 15 700.1-35.

Eine unidirektionale Ausbildung einer reflektiven Verzöge rungsleitung für akustische Oberflächenwellen gemäß Fig. 1 besitzt darüber hinaus den Vorteil, daß im Vergleich zu bi direktionalen Ausbildungen, wie sie im folgenden anhand von Fig. 2 erläutert werden, Bidirektionalitätsverluste entfal len, wodurch sich entweder kleinere Dämpfungen realisieren lassen oder - falls dies nicht erforderlich ist - schwächer reflektierende Reflektorstrukturen verwendbar sind, durch die Mehrfachreflexionen abgeschwächt werden.A unidirectional design of a reflective delay line for surface acoustic waves according to FIG. 1 also has the advantage that compared to bi-directional training, as explained below with reference to FIG. 2, loss of bidirectionality len, so that either smaller attenuations can be realized leave or - if this is not necessary - less reflective reflector structures can be used, by which multiple reflections are attenuated.

Fig. 2, in der gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt eine bidirektionale Ausbil dung einer reflektiven Verzögerungsleitung für akustische Oberflächenwellen, bei der auf den zwei sich gegenüberliegen den Seiten der Eingangs-/Ausgangs-Interdigitalwandleranordnung 2 in der akustischen Spur 7 mehrere Reflektorstrukturen 3 bis 6 angeordnet sind. Fig. 2, in the same elements as in Fig. 1 are given the same reference numerals, shows a bidirectional training of a reflective delay line for surface acoustic waves, in which on the two opposite sides of the input / output interdigital transducer arrangement 2 in the acoustic track 7 several reflector structures 3 to 6 are arranged.

Claims

1. Reflective delay line for acoustic surface waves with a piezoelectric substrate ( 1 ), on the substrate ( 1 ) provided input / output transducer arrangement ( 2 ) for converting electrical energy fed into it into surface acoustic wave energy and vice versa and with the substrate ( 1 ) arranged surface wave reflector structures ( 3 to 6 ) which reflect back from the input / output transducer arrangement ( 2 ) along the substrate surface sent out surface wave energy to this, characterized in that the input / output transducer arrangement ( 2 ) and the surface wave reflector structures ( 3 to 6 ) are arranged in a single acoustic track ( 7 ).

2. Delay line according to claim 1, characterized in that a bidirectionally radiating transducer arrangement is used as the input / output transducer arrangement ( 2 ).

3. Delay line according to claim 1, characterized in that a unidirectional emitting transducer arrangement is used as an input / output transducer arrangement ( 2 ).

4. Delay line according to one of claims 1 to 3, characterized in that acoustomechanical reflector structures are used as surface wave reflectors ( 3 to 6 ).

5. Delay line according to one of claims 1 to 3, characterized in that we use regenerative reflector structures as surface wave reflectors ( 3 to 6 ).

6. Delay line according to one of claims 1 to 3, characterized in that Multistripkopp ler are used as surface wave reflectors ( 3 to 6 ).