DE8523989U1 - Mit akustischen Wellen arbeitender Zweispur-Convolver - Google Patents

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA

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Mit akustischen Wellen arbeitender Zweispur-Convolver mit Unterdrückung des Selbstfaltunqssiqnals.

Die vorliegende Erfindung bezieht auf einen Zweispur-Convolver.

Ein Zweispur-Convolver mit Unterdrückung des Selbstfal-■'! tungssignals ist bekannt aus Proc. IEEE, Ultrasoncis Symposium (1974), S. 224-227 u. (1981), S.181-185.

15 Bei den im Zusammenhang mit Convolvern und ähnlichen tj elektrischen Anordnungen verwendeten akustischen Wellen handelt es sich um solche, die in einem Substrat oberflächennah bzw. in der Oberfläche laufen. Bekannt sind

solche akustischen Wellen als Rayleigh-Wellen, Bleustein-Wellen, Love-Wellen, SSBW-Wellen, SABW-Wellen und dergleichen, die im nachfolgenden allgemein gefaßt als Ober- * flächenwellen bezeichnet werden (obowhl im engeren Sinne im wesentlichen nur die beiden erstgenannten Wellenartp.n als Oberflächenwellen verstanden werden). 25

Bei einem Oberflächenwellen-Convolver handelt es sich um eine elektrische Einrichtung für sehr hohe Frequenzen, insbesondere ab dem MHz-Bereich. Ein solcher Convolver wird für die Verarbeitung von zu» Beispiel Binary Orthogonal Keyine- (BOK-) Signalen verwendet. Ein Convolver ist einer auf der einen Oberfläche eines Substrats, zum Beispiel aus Lithiumniobat, angeordnete Zusammenstellung _a mehrerer Strukturen. Für die zur Seibstfaltungsunterdrückung verwendete Zweispur-Ausführung des Convolvers J ³⁵

BtS 1 Pir/12.8.1985

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gehören als solche Strukturen zwei streifenförmige Integrationselektrodeh, dazu gegebenenfalls je zwei Strahlkompressorstrukturen und je zwei, das heißt insgesamt vier Eingangswandler. Zwei Eingangswandler sind für das Eingangssignal E und zwei Eingangswandler sind für das Referenzsignal (R) bestimmt* Die Ausgangsanschlüsse der beiden Integrationselektroden sind über einen übertrager galvanisch miteinander verbunden. Der übertrager ist der eigentliche Ausgang des Zweispur-Convolvers. An diesem &igr; Ausgang ist das der Funktion des Convolvers entsprechende verarbeitete Eingangssignal zu erhalten, ohne daß auch das Selbstfaltungssignal auftritt. ;

Das Selbstfalt'ingssignal beruht auf einer von der vom I

Eingangswandler des Eingangssignals in den Convolver ge- te sandten akustischen Welle im Eingangswandler für das '

Referenzsignal erzeugten, im Bereich der Integrationselektrode in Gegenrichtung laufenden akustischen Welle, i die mit der (weiterhin) vom Eingangssignal des Eingangs-Wandlers eingespeisten Welle ein Selbstfaltungssignal erzeugt, das unerwünscht ist.

Dadurch daß man bekanntermaßen dafür sorgt, daß in den beiden Integrationselektroden diese jeweils rücklaufenden Wellen gegenphasig zueinander sind, ist die Unterdrückung der Selbstfaltung möglich.

Wie dies für jegliche elektrischen Anordnungen der Hoch- ]

frequenztechnik der Fall ist, ist auf richtige Anpassung f

der einzelnen vorhandenen Netzwerke zu achten. Auch für *

einen Zweispur-Convolver ist je ein Anpassungsnetzwerk I für die Seite des Eingangssignals und für die Seite des

Referenzsignals erforderlich, nämlich um Anpassung der |

jeweiligen Eingangsimpedanz zu haben. Das einfachst mög- |

liehe Anpassungsnetzwerk ist eine Induktivität, deren f Induktivitätswert dem Kapazitätswert des jeweiligen Ein-

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gangswandlers angepaßt ist. Bei einem Zweispur-Convolvef sind jedoch gegenüber einem Einspuf-Convölver je zwei | EingangsWändler pärallelgeschältet. Dies ist vorteilhaft um hohe elektrische Symmetrie der beiden jeweils gekoppelten Eingangswandler zu gewährleisten. Durch die Parallelschaltung erhält man jedoch an den Anschlüssen dieser Wandler eine Impedanz, die gleich der halben Impedanz jedes einzelnen der Eingangswandler ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine in einfacher Weise zu realisierende Maßnahme anzugeben, die es gestattet, ein für einen üblichen Einspur-Convolver bestimmten Wandlerentwurf bzw. bestimmtes Wandlerdesign auch für einen Zweispur-Convolver verwenden zu können.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst und Ausgestaltungen der Erfindungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die für ein übliches 50-Ohm-System bei einem Zweispur-Convolver mit parallel geschalteten Eingangswandlern erforderliche Ohm-Impedanz für einen jeden einzelnen dieser Wandler durch eine technologische Zusatzmaßnahme zu erreichen, ohne Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. An sich könnte &kgr; man doppelt so hohe (auch kapazitive) Impedanz ohne weiteres dadurch erreichen, daß man den jeweiligen Eingangswandler auf etwa die Hälfte seiner Länge bzw. etwa die halbe Anzahl seiner Elektrodenfinger verkleinert.

Dies würde jedoch zu einer unerwünscht kurzen sogenannten Chirpdauer führen, was nachteiligen Einfluß auf Apertur § und Bandbreite zur Folge hat= Bei der Erfindung ist jedoch von der üblichen Parallelschaltung der Eingangs- I wandler abgegangen worden und statt dessen die Serienschaltung der jeweils zwei Eingangswandler vorgesehen. Dies führt dazu, daß jeder einzelne der Eingangswandler

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in zum Beispiel einem 50 Ohm-System nur noch 25 Ohm Ein^ gangMmpedanz hat. Damit kann gegenüber dem Einspurwandler sogar eine noch günstigere längere Chirpdauer vorgesehen sein.
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Dieser Gedanke allein genügt aber nicht, zu erwartende Nachteile zu vermeiden. Die Serienschaltung der jeweils zwei Eingangswandler, nämlich einerseits für das Eingangssignal, andererseits für das Referenzsignal, führt beim Zweispur-Convolver nämlich aufgrund unvermeidlich auftretender parasitärer Kapazitäten dazu, daß die Kompensation der Selbstfaltung, für den der Aufwand eines Zweispur-Convolvers in Kauf genommen ist, unvollständig ist.

Als weitere erfindungsgemäße Maßnahme gehört dazu, die in Serie geschalteten jeweils zwei Eingangswandler mit einer gemeinsamen Sammelschiene auf der Oberfläche des Substrats in bezug auf die beiden Integrationselektroden so anzuordnen, daß von den jeweils drei Sammelschienen der betreffenden Eingangswandler-Serienschaltung jeweils diejenige Sammelschiene auf Masse gelegt ist, die beide, bezogen auf die Anordnung der zwei Integrationselektroden, diametral miteinander entgegengesetzt liegen. Es liegt somit eine entgegengesetzte Unsymmetrie der beiden Eingangsseiten (für Eingangssignal einerseits und Referenzsignal andererseits) des Zweispur-Convolvers vor, die das zu erwartende Ungleichgewicht kompensiert und doch wieder die geforderte Kompensation des Selbstfaltungseffekts gewährleisten kann. Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden, anhand der Figur gegebenen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor.

Mit 1 ist ein Zweispur-Convolver bezeichnet, dessen Strukturen auf der Oberfläche eines hierfür zu verwendenden Substrates angeordnet sind. Mit 2 und 3 sind die pikanten

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Ihtegrätiönselektrödeh bezeichnet* Mit E ist (die Quelle für) das Eingangssignal bezeichnet. Der zum Eingangssignal E gehörige Eingangswandler 4 besteht aus den beiden in Serie geschalteten einzelnen Eingangswandlern 4ii und 4b. Der Eingangswandler 4a gehört zur Integrationseilektrode 3 und der Eingangswandler 4b gehört zur Integrationselektrode 2. Mit 5a, 5b und 5c sind die drei Sammelschienen der in Serie geschalteten einzelnen Eingahgswsndler 4s und 4b bezeichnet. &Agr;&pgr; dia Ssrcrr.elschisrse 5a ist dia das zugehörige Anpassungsnetzwerk 6 repräsentierende Induktivität angeschlossen. Die Sammelschiene 5c dagegen liegt auf Masse bzw. dem Bezugspotential. Mit Cp ist die parasitäre Kapazität der an sich floatenden Sammelschiene 5b angedeutet. Dieser unvermeidliche und technologisch nicht vollständig beherrschbare parasitäre Kapazität Cp führt dazu, daß nicht gewährleistet ist, daß an den beiden Einzelwandlern 4a und 4b exakt die gleich große Signalspannung anliegt. Höhere Signalspannung am jeweils einen Wandler 4a oder 4b führt zu entsprechend größerer Amplitude der in die Integrationselektrode 2 bzw. 3 eingespeisten akustischen Welle.

Mit 14 ist die erfindungsgemäß vorgesehene Serienschal-

tung der einzelnen Eingangswandler 14a und 14b für das

25 Referenzsignal R bezeichnet. Das Anpassungsnetzwerk für die Zuführung des Referenzsignals R in den Wandler 14 ist

j mit 16 bezeichnet. Mit 15a, 15b und 15c sind die drei

S Sammelschienen des Wandlers 14 bezeichnet. Auch hier

liegt wieder eine parasitäre Kapazität Cp vor, die in der 30 Figur angedeutet ist. Diese beiden genannten Kapazitäten

sind wie festgestellt wurde, im wesentlichen etwa gleich

groß.

Das Design bzw. der Entwurf für einen jeden der Einzelwandler 4a, 4b einerseits und, 14a, 14b andererseits ist vorzugsweise gleich. Der Serienschaltung entsprechend

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kann b.^i der Erfindung die Länge der betreffenden Einzelwandler 4a bis 14b sogar mehr als doppelt so groß gemacht werden, wie dies der Fall wäre für einen Einspur-Convolver (der aus lediglich einem Eingangswandler 4a, der Inte- ; grationselektrode 3 und einem einzigen zweiten Eingangs- wandler 14b bestehen würde, wobei in beiden Fällen zum Beispiel 50 Ohm-System angenommen ist).

Als weitere Maßnahme der Erfindung ist, wie aus der Fi- ;< gur ersichtlich, die auf Bezugspotential liegende Sammel- ^ schiene 5c des Eingangswandlers für das Eingangssignal E, bezogen auf die Integrationselektroden 2, 3, diametral entgegengesetzt der ebenfalls auf Masse bzw. Bezugspotential liegenden Sammelschiene 15c des anderen Eingangs-

Ip wandlers 14 positioniert. Sollte zum Beispiel der Einzelwandler 4a und damit auch der Einzelwandler 14a mit (bezogen auf den Einzelwandler 4b bzw. 14b) höherer Signalspannung (des Eingangssignals bzw. des Referenzsinais) beaufschlagt sein, so würde zwar in der Integrationselektrode 3 die akustische Welle des Eingangssignals E größer sein als in der Integrationselektrode 2. Diese in die Integrationselektrode 3 größere Eingangssignal-Welle würde aber im Einzelwandler 14b (auf Grund der Parallelkapazität Cp) geringere Reemission erfahren. Im Mittel ist erfindungsgemäß das Produkt aus hinlaufender Welle und reemittierter Welle d.h. das Selbstfaltungssignal für die Integrationselektrode 3 genauso groß ist wie für dia Integrationselektrode 2. In dieser tritt dann nämlich vergleichsweise eine kleinere Welle des Eingangs-Signals E und vergleichsweise höhere Reemission aus dem Einzelwandler 14b und wieder das gleich große Produkt aus hinlaufender und reemittierter Welle auf

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist also erreicht, j

daß nicht nur wieder Vollkompensation des Selbstfaltungs-

signals für diesen Zweispur-Convolver erreicht ist, jj

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sondern daß außerdem mit sogar dem Stand der Technik gegenüber vergleichweise niederohmigeren Einzel-Eingangswandlern 4a bis 14b der vorgegebene Eingangs-Impedanzwert, zum Beispiel 50 Ohm, zu realisieren ist.

2 ansprüche
1 Figur

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Claims (2)

Schutzansprüche

1. Mit akustischen Wellen arbeitender Zweispur-Convolver mit Eingangswandlem für das Eingangssignal E und das Referenzsignal R und

mit zwei zugeordneten Integxationselektroden gekennzeichnet dadurch ,

- daß für das Eingangssignal E und für das Referenzsignal R jeweils ein einzelner Wandler (4, 14) vorgesehen ist,

- daß ein jeder dieser Wandler (4, 14) aus jeweils zwei zueinander seriellen Einzelwandlern (4a, 4b; 14a, 14b) besteht, wobei der Aufbau dieser Einzelwandler einzeln demselben Entwurf entsprecht: ., und

- daß die beiden jeweils mit dem Bezugspotentialan- ^chluß M verbundenen Einzelwandler (4b; 14b) der zwei Eingangswandler (4; 14) in dem Convolver (I), bezogen auf die beiden Integrationselektroden (23), diametral (Fig.) zueinander angeordnet sind.

2. Zweispur-Convolver nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch ,

- daß die jeweils zwei Einzelwandler (4a, 4b bzw. 14a, 14b) eines jeden der beiden Eingangswandler (4, 14) durch Ausführung mit gemeinsamer Sammelschiene (5b bzw. 15b) seriell integrierte Wandler (4, 14) sind.

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