DE4421665C2 - Acoustic surface wave component - Google Patents

Acoustic surface wave component

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Elektrotechnik/Elektronik. Objekte, bei de­ nen die Anwendung möglich und zweckmäßig ist, sind akustische Oberflächenwel­ lenbauelemente, wie Bandpaßfilter und Oszillatoren, insbesondere schmalbandige Filter.The invention relates to the field of electrical engineering / electronics. Objects at de NEN the application is possible and appropriate, acoustic surface wel lenbauelemente, such as bandpass filters and oscillators, especially narrow-band Filter.

Es sind akustische Oberflächenwellenbauelemente bekannt, bei denen auf einem piezoelektrischen Substrat zwischen zwei Streifenreflektoren zwei hintereinander liegende interdigitale Wandler, bestehend aus je zwei Sammelelektroden und je einem Fingergebiet, angeordnet sind ("Wideband Low Loss Double Mode SAW Fil­ ters", 1992 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, S. 95). Diese Bauelemente sind Resonatorfilter, bei denen zwei benachbarte Eigenschwingungen des von den Reflektoren eingeschlossenen Hohlraums zur Ausbildung des Paßbandes benutzt werden.Acoustic surface wave components are known in which on a  Piezoelectric substrate between two strip reflectors two in a row horizontal interdigital converters, each consisting of two collecting electrodes and a finger area ("Wideband Low Loss Double Mode SAW Fil ters ", 1992 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, p. 95). These components are resonator filters in which two neighboring natural vibrations of the Reflectors enclosed cavity used to form the passband will.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß insbesondere im Fall von Wandlern mit sehr vielen Fingern Störungen im Übertragungsverhalten der Filter auftreten können, die durch Wellenleitermoden verursacht werden.This solution has the disadvantage that especially in the case of converters with very Many fingers can experience interference in the transmission behavior of the filter caused by waveguide modes.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit für akustische Oberflächenwellen kann in Streifenstrukturen (Reflektorstreifen, Wandlerzinken) kleiner sein als in homogen metallisierten Gebieten. In diesen Fällen können die Reflektoren und Wandler der bekannten Lösung einen Wellenleiter bilden. Jede Wellenform, Wellenleitermode genannt, die sich längs eines solchen Wellenleiters ausbreiten kann, ist durch eine eigene Geschwindigkeit und ein Amplitudenprofil in Zinkenrichtung gekennzeichnet und verursacht Störungen des Übertragungsverhaltens des Resonatorfilters.The propagation speed for surface acoustic waves can be in Strip structures (reflector strips, converter tines) may be smaller than in homogeneous metallized areas. In these cases, the reflectors and transducers can known solution form a waveguide. Any waveform, waveguide fashion called, which can spread along such a waveguide is by a own speed and an amplitude profile marked in the tine direction and causes disturbances in the transmission behavior of the resonator filter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, akustische Oberflächenwellenbauelemen­ te der bekannten Art so zu verändern, daß die durch Wellenleitermoden bedingten Störungen des Übertragungsverhaltens so weit verringert werden, daß sie die Funk­ tion des Bauelementes nicht beeinträchtigen. The invention has for its object acoustic surface wave components te to change the known type so that those caused by waveguide modes Disturbances in the transmission behavior can be reduced to such an extent that the radio tion of the component.  

Diese Aufgabe ist mit dem in den Patentansprüchen beschriebenen akustischen Oberflächenwellenbauelement gelöst.This task is with the acoustic described in the claims Surface wave component solved.

Hierbei sind auf einem piezoelektrischen Substrat zwischen zwei Streifenreflektoren zwei hintereinander liegende interdigitale Wandler angeordnet, bestehend aus je zwei Sammelelektroden und je einem Fingergebiet. Erfindungsgemäß sind die Fingergebiete der Wandler bzw. Streifengebiete der Reflektoren durch N horizontale Metallstreifen in N+1 Finger- bzw. Streifenteilgebiete unterteilt, wobei in keinem Fingerteilgebiet ein Finger eine elektrische Verbindung weder zwischen benachbarten horizontalen Metallstreifen noch zwischen einem horizontalen Metallstreifen und einer Sammelelektrode bildet und alle Streifen eines Streifen­ teilgebietes benachbarte horizontale Metallstreifen oder einen horizontalen Me­ tallstreifen und eine Sammelelektrode eines Reflektors elektrisch kurzschließen. Des weiteren sind alle geradzahligen bzw. ungeradzahligen horizontalen Metallstreifen jedes Wandlers, gezählt beginnend bei einem horizontalen Metallstreifen, der einer Sammelelektrode benachbart ist, elektrisch leitend miteinander verbunden. Wenigstens die geradzahligen oder ungeradzahligen horizontalen Metallstreifen sind mit einer Sammelelektrode elektrisch leitend verbunden.Here are on a piezoelectric substrate between two strip reflectors two successive interdigital converters arranged, each consisting of two collecting electrodes and one finger area each. According to the invention Finger areas of the transducers or strip areas of the reflectors by N horizontal Metal strips divided into N + 1 finger or strip sub-areas, but in none A finger area does not have an electrical connection between neighboring horizontal metal strips still between a horizontal Metal strips and a collecting electrode forms and all strips of a strip neighboring horizontal metal strips or a horizontal me Short-circuit the tall stripes and electrically short a collector electrode of a reflector. Furthermore, all are odd or even horizontal ones Metal strips of each transducer, counting from a horizontal one Metal strip, which is adjacent to a collecting electrode, electrically conductive connected with each other. At least the even or odd ones horizontal metal strips are electrically conductive with a collecting electrode connected.

Der Zweck der erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht darin, einen Teil der Wellenleitermoden, vorzugsweise nur eine, zur Formung des Durchlaßbereiches zu benutzen und die übrigen hinreichend gut zu unterdrücken, ohne daß sich Eingangs- und Ausgangsadmittanz wesentlich ändern. Dazu werden in die bekannte Struktur Metallstreifen, die senkrecht zu den Wandlerzinken verlaufen, eingefügt. Die entstandenen Zinkenabschnitte werden an die Metallstreifen so angeschlossen, daß Zinken, die in der bekannten Struktur nicht elektrisch leitend verbunden waren, auch weiterhin keinen Kontakt haben. Infolgedessen übernehmen die Metallstreifen die Funktion von Sammelelektroden, so daß nunmehr die ursprünglichen Wandler bzw. Reflektoren in Teilwandler bzw. Teilreflektoren unterteilt sind. Die Anordnungen Teilreflektoren/Teilwandler einschließlich der sie seitlich begrenzenden Sammelelektroden stellen Wellenleiter mit geringer Breite als ursprünglich dar und können deshalb nur noch einen Teil der ursprünglich vorhandenen, vorzugsweise die zwei langsamsten, Wellenleitermoden führen. Im allgemeinen besteht zwischen zwei benachbarten Wellenleitern über die eingefügten Metallstreifen eine Kopplung, die wiederum das Entstehen neuer Wellenleitermoden zur Folge hat. Durch sehr breite Metallstreifen läßt sich diese Kopplung auf Kosten einer großen Strukturbreite stets vermeiden, was jedoch eine große Fläche des piezoelektrischen Substrats erfordern würde. Um Substratfläche zu sparen, wird die Breite der Metallstreifen nur so groß gewählt, daß die durch Kopplung benachbarter Wellenleiter verursachten Störungen im Übertragungsverhalten akzeptiert werden können.The purpose of the measures according to the invention is to part of the Waveguide modes, preferably only one, for shaping the pass band use and suppress the others sufficiently well without Change input and output admittance significantly. For this purpose, the well-known Structure of metal strips inserted perpendicular to the converter tines. The resulting tine sections are connected to the metal strips in such a way that tines that were not electrically connected in the known structure, still have no contact. As a result, the metal strips take over the function of collecting electrodes, so that now the original transducers or reflectors are divided into partial converters or partial reflectors. The orders Partial reflectors / partial transducers including those that limit them laterally Collecting electrodes represent waveguides with a smaller width than originally and can therefore only a part of the original, preferably the two slowest, waveguide modes. Generally there is between a coupling between two adjacent waveguides via the inserted metal strips, which in turn leads to the emergence of new waveguide modes. By a lot wide metal strips, this coupling can be done at the expense of a large structural width always avoid what is a large area of the piezoelectric substrate would require. To save substrate area, the width of the metal strips is only  chosen so large that those caused by coupling adjacent waveguides Disruptions in transmission behavior can be accepted.

Die Teilwandler werden parallel geschaltet, so daß die Eingangs- und Ausgangsadmittanz des Resonatorfilters von der Summe der Zinkenüberlappungslängen aller Teilwandler, die zusammen den Eingang bzw. Ausgang des Filters bilden, bestimmt wird. Diese Summe entspricht der Zinkenüberlappungslänge der ursprünglichen Struktur vor dem Einfügen der Metallstreifen.The partial converters are connected in parallel, so that the input and Output admittance of the resonator filter from the sum of the Tine overlap lengths of all sub-converters that together form the input or Form output of the filter is determined. This sum corresponds to the Tine overlap length of the original structure before inserting the Metal strips.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl N der horizontalen Metallstreifen eine ungerade Zahl, und die geradzahligen horizontalen Metallstreifen sind mit beiden Sammelelektroden des jeweiligen Wandlers elektrisch leitend verbunden. Die Anzahl der horizontalen Metallstreifen kann aber auch eine gerade Zahl sein, wobei die ungeradzahligen bzw. geradzahligen horizontalen Metallstreifen mit verschiedenen Sammelelektroden des jeweiligen Wandlers elektrisch leitend verbunden sind.According to an expedient embodiment of the invention, the number N is the horizontal metal strips an odd number, and the even horizontal ones Metal strips are electrical with both collector electrodes of the respective converter conductively connected. The number of horizontal metal strips can also be one be an even number, with the odd or even horizontal ones Metal strips with different collecting electrodes of the respective converter are electrically connected.

Es ist besonders zweckmäßig, Metallschichtdicke und Breite der Fingerteilgebiete und Streifenteilgebiete so zu wählen, daß in jedem Fingerteilgebiet nur die lang­ samste Wellenleitermode existiert, wenn die jeweils übrigen Fingerteilgebiete nicht vorhanden sind.It is particularly expedient for the metal layer thickness and the width of the partial finger regions and strip areas so that only the long in each finger area The entire waveguide mode exists when the other finger areas are not available.

Besonders zweckmäßig ist es auch, wenn die Breite der horizontalen Metallstreifen mehrere Periodenlängen der Wandlerfinger beträgt.It is also particularly useful if the width of the horizontal metal strips is several period lengths of the transducer fingers.

Von den jeweils zwei Fingern mit gleicher Position, die zu benachbarten Fingerteil­ gebieten gehören, können beide oder keiner, bei einer anderen zweckmäßigen Aus­ gestaltung aber auch nur einer von beiden, an den dazwischen angeordneten hori­ zontalen Metallstreifen angeschlossen sein.Of the two fingers with the same position, the neighboring finger part areas belong to, both or none, at another appropriate Aus design but only one of the two, on the hori arranged in between zonal metal strips.

Die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den horizontalen Metallstreifen un­ tereinander und zwischen diesen und den Sammelelektroden können als Metallstrei­ fen auf dem Substrat ausgeführt sein.The electrically conductive connections between the horizontal metal strips un one above the other and between these and the collecting electrodes can be a metal strip fen be carried out on the substrate.

Die ungeradzahligen horizontalen Metallstreifen können an Masse angeschlossen sein.The odd-numbered horizontal metal strips can be connected to ground be.

Die Anzahl der horizontalen Metallstreifen kann gleich 3 sein.The number of horizontal metal strips can be 3.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zuge­ hörigen Zeichnung näher erläutert.The invention is based on an embodiment and a hearing drawing explained in more detail.

Das Beispiel betrifft ein Resonatorfilter, bei dem auf einem piezoelektrischen Substrat 1 zwischen Streifenreflektoren 2 bzw. 3 mit Sammelelektroden 21 und 22 bzw. 31 und 32 hintereinanderliegend interdigitale Wandler 4 bzw. 5 mit Sammelelektroden 41 und 42 bzw. 51 und 52 angeordnet sind. Das Fingergebiet des Wandlers 4 bzw. 5 ist durch horizontale Metallstreifen 43, 44 und 45 bzw. 53, 54 und 55 in Fingerteilgebiete 46, 47, 48 und 49 bzw. 56, 57, 58 und 59 unterteilt, während das Streifengebiet des Streifenreflektors 2 bzw. 3 durch horizontale Metallstreifen 23, 24 und 25 bzw. 33, 34 und 35 in Streifenteilgebiete 26, 27, 28 und 29 bzw. 36, 37, 38 und 39 unterteilt ist.The example relates to a resonator filter in which interdigital transducers 4 and 5 with collecting electrodes 41 and 42 or 51 and 52 are arranged one behind the other on a piezoelectric substrate 1 between strip reflectors 2 and 3 with collecting electrodes 21 and 22 or 31 and 32 . The finger area of the transducer 4 or 5 is divided into partial finger areas 46 , 47 , 48 and 49 or 56 , 57 , 58 and 59 by horizontal metal strips 43 , 44 and 45 or 53 , 54 and 55 , while the strip area of the strip reflector 2 or 3 is divided by horizontal metal strips 23 , 24 and 25 or 33 , 34 and 35 into strip subregions 26 , 27 , 28 and 29 or 36 , 37 , 38 and 39 .

Alle Streifen der Streifenteilgebiete 27, 28, 37 und 38 schließen in gleicher Reihenfolge die horizontalen Metallstreifen 23 und 24, 24 und 25, 33 und 34 und 34 und 35 elektrisch kurz. Alle Streifen der Streifenteilgebiete 26, 29, 36 und 39 schließen in gleicher Reihenfolge den horizontalen Metallstreifen 23, 25, 33 und 35 elektrisch mit den Sammelelektroden 21, 22, 31 und 32 kurz.All strips of the strip subregions 27 , 28 , 37 and 38 electrically short the horizontal metal strips 23 and 24 , 24 and 25 , 33 and 34 and 34 and 35 in the same order. All strips of the strip subregions 26 , 29 , 36 and 39 electrically short the horizontal metal strips 23 , 25 , 33 and 35 in the same order with the collecting electrodes 21 , 22 , 31 and 32 .

Der horizontale Metallstreifen 44 bzw. 54, welcher der zweite ist, wenn die Zählung beim horizontalen Metallstreifen 43 bzw. 53 beginnt, ist über Metallstreifen 411 bzw. 511 mit den Sammelelektroden 41 und 42 bzw. 51 und 52 elektrisch leitend verbunden, während die horizontalen Metallstreifen 43 bzw. 45 über Banddrahtverbindungen 431 bzw. 451 und den Streifenreflektor 2 und die horizontalen Metallstreifen 53 bzw. 55 über Banddrahtverbindungen 531 bzw. 551 und den Streifenreflektor 3 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Dadurch, daß die Streifenreflektoren 2 und 3 an Masse angeschlossen sind, sind auch die horizontalen Metallstreifen 43, 45, 53 und 55 an Masse angeschlossen.The horizontal metal strip 44 or 54 , which is the second when the counting starts with the horizontal metal strip 43 or 53 , is electrically conductively connected to the collecting electrodes 41 and 42 or 51 and 52 via metal strips 411 and 511 , while the horizontal ones Metal strips 43 and 45 via ribbon wire connections 431 and 451 and the strip reflector 2 and the horizontal metal strips 53 and 55 via ribbon wire connections 531 and 551 and the strip reflector 3 are electrically conductively connected to one another. Because the strip reflectors 2 and 3 are connected to ground, the horizontal metal strips 43 , 45 , 53 and 55 are also connected to ground.

Die Sammelelektrode 41 des Wandlers 4 bzw. 52 des Wandlers 5 stellt den Eingang 6 bzw. den Ausgang 7 des Bauelements (oder umgekehrt) dar.The collecting electrode 41 of the converter 4 or 52 of the converter 5 represents the input 6 or the output 7 of the component (or vice versa).

Die Breite aller Fingerteilgebiete der Wandler 4 und 5 sowie die Breite aller Streifenteilgebiete der Reflektoren 2 und 3 beträgt 18 Periodenlängen der Wandler. Alle horizontalen Metallstreifen sind 10 Periodenlängen der Wandler breit. Die Metallschicht besteht aus Aluminium und ist 0,012 Periodenlängen der Wandler dick.The width of all finger subregions of transducers 4 and 5 and the width of all strip subregions of reflectors 2 and 3 is 18 period lengths of the transducers. All horizontal metal strips are 10 period lengths of the transducers. The metal layer is made of aluminum and is 0.012 period long for the transducers.

Claims (10)

1. Akustisches Oberflächenwellenbauelement, bei dem auf einem piezoelektri­ schen Substrat zwischen zwei Streifenreflektoren zwei hintereinander liegende interdigitale Wandler angeordnet sind, die aus parallelgeschalteten, in Fingerrichtung nebeneinander liegenden Teilwandlern bestehen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) benachbarte Sammelelektroden benachbarter Teilwandler sind zu gemeinsamen Sammelelektroden in Form von Metallstreifen zusammengefaßt, die quer zur Fingerrichtung verlaufen,
  • b) diese Metallstreifen setzen sich sowohl im jeweils anderen interdigitalen Wandler ohne Unterbrechung als auch in den Reflektoren, wo sie Teilreflektoren einschließen und alle Reflektorstreifen kurzschließen, mit gleicher Breite fort,
  • c) die ungeradzahligen als auch die geradzahligen Sammelelektroden sind jeweils miteinander elektrisch leitend verbunden,
1. Acoustic surface wave component, in which two interdigital transducers are arranged one behind the other on a piezoelectric substrate between two strip reflectors and consist of parallel transducers connected in the direction of the fingers, characterized by the following features:
  • a) adjacent collecting electrodes of adjacent partial transducers are combined to form common collecting electrodes in the form of metal strips which run transversely to the direction of the fingers,
  • b) these metal strips continue with the same width both in the other interdigital converter without interruption and also in the reflectors, where they include partial reflectors and short-circuit all reflector strips,
  • c) the odd-numbered and even-numbered collecting electrodes are each electrically conductively connected to one another,
2. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl N der horizontalen Metallstreifen eine ungerade Zahl ist und die ungeradzahligen Sammelelektroden mit beiden äußeren Sammelelektroden des jeweiligen Wandlers elektrisch leitend verbunden sind. 2. Acoustic surface wave component according to claim 1, characterized records that the number N of horizontal metal strips is an odd number and the odd-numbered collecting electrodes with both outer ones Collective electrodes of the respective transducer are electrically connected.   3. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl N der horizontalen Metallstreifen eine gerade Zahl ist und die ungeradzahligen bzw. geradzahligen Sammelelektroden mit ver­ schiedenen äußeren Sammelelektroden des jeweiligen Wandlers elektrisch leitend verbunden sind.3. Acoustic surface wave component according to claim 1, characterized indicates that the number N of horizontal metal strips is an even number and the odd-numbered or even-numbered collecting electrodes with ver different outer collector electrodes of the respective transducer electrically are conductively connected. 4. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Metallschichtdicke und Breite der Teilwandler so gewählt sind, daß in jedem Teilwandler nur die langsamste Wellenleitermode exi­ stiert, wenn die jeweils übrigen Teilwandler und die jeweils zugehörigen Teilreflektoren nicht vorhanden sind.4. Acoustic surface wave component according to claim 1, characterized records that the metal layer thickness and width of the partial transducers selected are that in each sub-converter only the slowest waveguide mode exi bulls when the respective remaining partial converter and the respective associated partial reflectors are not available. 5. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite der horizontalen Metallstreifen mehrere Periodenlän­ gen der Wandlerfinger beträgt.5. Acoustic surface wave component according to claim 1, characterized records that the width of the horizontal metal strips spans several periods against the converter finger. 6. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von den jeweils zwei Fingern mit gleicher Position, die zu be­ nachbarten Teilwandlern gehören, beide oder keiner an den dazwischen angeordneten horizontalen Metallstreifen angeschlossen sind.6. Acoustic surface wave component according to claim 1, characterized records that of the two fingers with the same position, which to be neighboring sub-converters belong, both or neither on the in between arranged horizontal metal strips are connected. 7. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von den jeweils zwei Fingern mit gleicher Position, die zu be­ nachbarten Teilwandlern gehören, jeweils nur einer an den dazwischen angeordneten horizontalen Metallstreifen angeschlossen ist.7. Acoustic surface wave component according to claim 1, characterized records that of the two fingers with the same position, which to be neighboring sub-converters belong, only one at a time in between arranged horizontal metal strip is connected. 8. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Sammelelektroden als Metallstreifen auf dem Substrat ausgeführt sind.8. Acoustic surface wave component according to claim 2 or 3, characterized characterized in that all electrically conductive connections between the Collective electrodes are designed as metal strips on the substrate. 9. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die geradzahligen Sammelelektroden an Masse ange­ schlossen sind.9. Acoustic surface wave component according to claim 2, characterized records that the even-numbered collecting electrodes are grounded are closed. 10. Akustisches Oberflächenwellenbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl N der horizontalen Metallstreifen gleich 3 ist.10. Acoustic surface wave component according to claim 2, characterized indicates that the number N of horizontal metal strips is 3.
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