DE4227362C2 - Akustisches Oberflächenwellenbauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Elektrotechnik/Elektro­ nik. Objekte, bei denen eine Anwendung möglich und zweckmäßig ist, sind akustische Oberflächenwellenbauelemente, wie Bandpaß­ filter und Oszillatoren, insbesondere schmalbandige Filter.

Es ist bereits ein als Filter verwendbares akustisches Oberflä­ chenwellenbauelement bekannt, das auf einem Substrat eine Ein­ gangsinterdigitalwandlereinrichtung und eine Ausgangsinterdigi­ talwandlereinrichtung enthält. Außerdem ist auf dem Substrat eine Reflektoreinrichtung zur Reflexion einer durch Anlegen einer hochfrequenten Spannung an die Eingangsinterdigitalwandlerein­ richtung erzeugten akustischen Oberflächenwelle vorhanden, wobei die Reflektoreinrichtung auf beiden Seiten wenigstens einer der Eingangs- und Ausgangsinterdigitalwandlereinrichtung vorgesehen ist (DE 39 33 006 A1).

Bekannt sind auch akustische Oberflächenwellenbauelemente, bei denen zwei akustische Oberflächenwellenresonatoren über zwei elektrisch leitende Verbindungen zu einer Resonatorkaskade ver­ schaltet sind, wobei jeder der Resonatoren aus zwei auf einem piezoelektrischen Substrat liegenden interdigitalen Wandlern und beiderseits dieser Wandler angeordneten Streifenreflektoren aufgebaut ist und symmetrisch zu einer zu beiden Wandlern gehö­ renden gemeinsamen Sammelelektrode ist, die sich bis an die äußeren Begrenzungen beider Streifenreflektoren erstreckt (M. Tanaka, T. Morita, K. Ono, Y. Nakazawa, "Narrow Bandpass Filters Using Double-Mode SAW Resonators on Quartz", 1984 IEEE Frequency Control Proc., S. 286). Diese Resonatoren sind Wellenleiter für akustische Oberflächenwellen, weil die Phasengeschwindigkeit im Gebiet der Reflektorstreifen und Wandlerzinken kleiner ist als in den sich daran anschließenden äußeren Gebieten, die homogen metallisiert sind. Mit Hilfe von Anpaßschaltungen am Ein- und Ausgang des Bauelements wird die Welligkeit im Durchlaßbereich geglättet.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß bei vorgegebener Bandbreite die Einfügedämpfung und/oder die Welligkeit im Durchlaßbereich zu groß sein kann. Beispielsweise sind relative Bandbreiten größer als 10^-3 und Einfügedämpfungen kleiner als 6 dB gleichzeitig nicht realisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, akustische Oberflächen­ wellenbauelemente, bei denen akustische Oberflächenwellenresona­ toren über jeweils zwei elektrisch leitende Verbindungen zu einer Resonatorkaskade verschaltet sind, wobei jeder der Resonatoren aus zwei auf einem piezoelektrischen Substrat nebeneinander liegenden interdigitalen Wandlern und beiderseits dieser Wandler angeordneten Streifenreflektoren aufgebaut ist und symmetrisch zu einer zu beiden Wandlern gehörenden gemeinsamen Sammelelektrode ist, die sich bis an die äußeren Begrenzungen beider Streifenre­ flektoren erstreckt, so auszubilden, daß bei vorgegebener re­ lativer Bandbreite und Welligkeit im Durchlaßbereich die Einfüge­ dämpfung kleiner ist als das bekanntermaßen möglich ist.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen die beiden elektrisch leitenden Verbindungen ein Zweipol geschal­ tet und die Resonatorkaskade aus mindestens zwei Resonatoren zusammengesetzt ist.

Der Zweipol kann eine Parallelschaltung eines ohmschen und eines Blindwiderstandes, aber auch eines interdigitalen Wandlers auf einem piezoelektrischen Substrat und einer Spule sein.

Der Betrag des ohmschen Widerstandes kann wesentlich größer sein als der Betrag des Blindwiderstandes und umgekehrt. Die Ausbil­ dung des Blindwiderstandes als Spule und des ohmschen Widerstan­ des als Zweipol mit negativem reellem Widerstand ist besonders zweckmäßig. Dabei ist es vorteilhaft, die Größe der Spuleninduk­ tivität so zu wählen, daß die Summe der Kapazitäten derjenigen Wandler, die durch die elektrisch leitenden Verbindungen, zwi­ schen die die Spule geschaltet ist, verbunden sind, an der Mit­ tenfrequenz des Bauelements kompensiert wird. Jedoch kann auch die Ausbildung des Blindwiderstandes als Kondensator oder als Reihen- oder Parallelschaltung eines Kondensators und einer Spule zweckmäßig sein.

Im Fall, daß die Resonatorkaskade aus zwei Resonatoren besteht, kann jeder der beiden Resonatoren auf einem gesonderten Substrat angeordnet, und beide Substrate können nebeneinander auf einem Gehäuseboden aufgeklebt sein. Dabei ist eine der elektrisch leitenden Verbindungen als Bonddraht mit Kontakt zu einem zwi­ schen beiden Substraten angeordneten Metallstift, an dem außer­ halb des Gehäuses der Zweipol gegen Masse angeschlossen ist, ausgeführt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Auf einem Gehäuseboden 1, bestehend aus elektrisch leitendem Material, befinden sich nebeneinander zwei Substrate 2 und 3 aus ST-Quarz. Durch den Gehäuseboden ragen Metallstifte 11, 12, 13, die von diesem elektrisch isoliert sind. Weitere Metallstifte 14, 15, 16, 17 sind mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbunden. Auf jedem der Substrate ist eine akustische Oberflächenwellenresona­ torstruktur 4 bzw. 5 angeordnet. Die Gesamtanordnung ist spiegel­ symmetrisch zur Linie 6 aufgebaut. Deshalb ist es ausreichend, nur den Teil der Gesamtanordnung näher zu erläutern, der oberhalb der Linie 6 liegt.

Die Resonatorstruktur besteht aus interdigitalen Wandlern 41 bzw. 42 mit Sammelelektroden 411 bzw. 421 und einer gemeinsamen Sammelelektrode 43 sowie Streifenreflektoren 44 bzw. 45 mit Metallstreifen 443 bzw. 453, die sowohl über Elektroden 441 und 442 bzw. 451 und 452 als auch über die bis zu den äußeren Begren­ zungen der Streifenreflektoren 44 und 45 verlängerten gemeinsamen Sammelelektrode 43 der Wandler 41 und 42 elektrisch kurzgeschlossen sind. Die Wandlerfinger 412 und 422 und die Reflektorstreifen 443 und 453 sind zueinander parallel angeordnet. Die Sammelelektroden 411 des Wandlers 41 bzw. 421 des Wandlers 42 sind über Bonddrähte 71 bzw. 72 an die Metallstifte 11 bzw. 12 angeschlossen. Die Elektroden 441 des Reflektors 44 bzw. 451 des Reflektors 45 sind über die Bonddrähte 73 bzw. 74 mit dem Gehäuseboden verbunden, der an Masse liegt. Zwischen den Metallstift 12 und die Masse 9 ist außerhalb des Gehäuses eine Parallelschaltung aus einer Spule 81 und einem ohmschen Widerstand 82 geschaltet, wobei der Betrag des ohmschen Widerstands 82 mindestens 100fach größer ist als der Betrag des Blindwiderstands der Spule 81. Die Induktivität der Spule 81 kompensiert an der Mittenfrequenz des Bauelements die doppelte Kapazität des Wandlers 42. Die Metallstifte 11 bzw. 13 stellen den Eingang 91 bzw. den Ausgang 91 des Bauelements dar.

Claims (12)

1. Akustisches Oberflächenwellenbauelement, bei dem akustische Oberflächenwellenresonatoren über jeweils zwei elektrisch leiten­ de Verbindungen zu einer Resonatorkaskade verschaltet sind, wobei jeder der Resonatoren aus zwei auf einem piezoelektrischen Sub­ strat nebeneinander liegenden interdigitalen Wandlern und beider­ seits dieser Wandler angeordneten Streifenreflektoren aufgebaut ist und symmetrisch zu einer zu beiden Wandlern gehörenden ge­ meinsamen Sammelelektrode ist, die sich bis an die äußeren Be­ grenzungen beider Streifenreflektoren erstreckt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen die beiden elektrisch leitenden Verbindun­ gen (9; 12) ein Zweipol (81; 82) geschaltet und die Resonatorkas­ kade (4; 5) aus mindestens zwei Resonatoren zusammengesetzt ist.

2. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweipol eine Parallelschaltung aus einem ohmschen Widerstand (82) und einem Blindwiderstand (81) ist.

3. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweipol eine Parallelschaltung aus einem interdigitalen Wandler auf einem piezoelektrischen Substrat und einer Spule ist.

4. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Betrag des ohmschen Widerstandes (82) wesentlich größer ist als der des Blindwiderstandes (81).

5. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Betrag des Blindwiderstandes (81) wesentlich größer ist als der Betrag des ohmschen Widerstandes (82).

6. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand (81) eine Spule ist.

7. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Spule (81) so groß ist, daß die Summe der Kapazitäten derjenigen Wandler, die durch die elektrisch leitenden Verbindungen, zwischen die die Spule geschaltet ist, verbunden sind, an der Mittenfrequenz des Bauele­ ments kompensiert ist.

8. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand ein Kondensator ist.

9. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand eine Reihenschal­ tung aus einer Spule und einem Kondensator ist.

10. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand eine Parallel­ schaltung aus einer Spule und einem Kondensator ist.

11. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand ein Zweipol mit einem negativen reellen Widerstand ist.

12. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Resonatoren (4; 5) auf einem gesonderten Substrat (2; 3) angeordnet ist und beide Substrate nebeneinander auf einem Gehäuseboden (1) aufgeklebt sind, wobei eine der elektrisch leitenden Verbindungen als Bond­ draht (72) mit Kontakt zu einem zwischen beiden Substraten an­ geordneten Metallstift (12), an dem außerhalb des Gehäuses der Zweipol (81; 82) gegen Masse (9) angeschlossen ist, ausgeführt ist.