NL8204301A - Convolutie-inrichting voor elastische oppervlaktegolven. - Google Patents

Description

- λ"·'·' Τ V 4 * VO 386τ

Betr.: Co@^l^ie~im^(^tiag vysr elastische opperrlaktegolven.

Be uitrinding. heeft hetrekking op een conTOlutie-inrich-:. ting -sroor elastische opperrlakfcegolTen en is meer in het bijzonder ge-richt op let verbeteren Tan het conTolutierendement.

j Een conTolutie-inriehting Toor elastische opperrlakte-5 golren is bekgnd als een inrickting, waarbij gebruik wordt gemaakt van een niet-lineeriteit van een inricliting waarin elastische opperrlakte-golren kttsnen betegeai, vaarbij sterk geconcentreerde elastische ener-gie slechts gedeeltelijk aan het opperrlak van de inrichting aanwezig kan zijn zonder spraiding over het opperrlak wanneer de elastische op-10 perrlaktegolf zich laags· het opperrlak beweegt. Fig. 1 toont een theo-retisch schema Tan.een ccnrolutie-inrichting voor elastische opper-Tlaktegolren, waarbij £Sn een piezo-elektrische substraat aangeeft, en 2 en 3 een paar ingangakleranen aaageren, die aan beide zijden van de substraat 1 aanwezig zijn, en fig. 1 een uitgangsklem is, die zich 15 tussen de ingangsklemmen 2 en 3 bevindt. Pulssignalen, die aan de res-pectieve ingangsklemmen 2 en 3 worden toegervoerd, bewegen zich als elastische oppervlaktegolven langs het opperrlak ran de piezo-elektrische substraat 1 naar het midden hierran en worden door de uitgangsklem als convolutiesignalen'tengevolge van de niet-lineariteit Tan de sub--.

20 straat 1 opgenomen. Bij de werking Tan een dergelijke conrolutie-inrieh-ting Toor elastische opperrlaktegolTen.Terdient het de Toorkeur de lineariteit van de piezo-elektrische substraat 1 te rersterken.

Fig. 2 toont een gebruikelijke convolutie-inrichting, waarin het uitgangsaansluitingsgebied zodanig is uitgeroerd, dat dit 25 een niet-lineaire capaciteitszone is teneinde de niet-lineariteit te benadrukken. In deze figuur is 1 een piezo-elektrische substraat, 5 een ingangssignaaltransducent met,ingangssignaalklemmen 5A en 5B, 6 een referentiesignaaltransducent met referentiesignaalklemmen βΑ en 6b, en 7 een niet-lineaire capaciteitszSne. Be niet-lineaire capaciteitszSne 30 7 onrrat een voorspanningsklem 8, convolutiesignaaluitgangsklemmen 9A en 9B, en een aantal paren toot spanningsweerstanden 10 en dioden 11 met Tariabele capaciteit, die in serie tussen de vonr Bparmirigskiaw 8 8204I|1 ! f *> -2-.

en de convolutiesignaaluitgangsklem 9A zijn verbonden. Deze inrichting is van voordeel voor het verbeteren van de niet-lineariteit, omdat bet hier-bij mogelijk is de niet-lineaire capaciteitszone J onafhankelijk van de bewegingsbaan van de elastiscbe oppervlaktegolven uit te voeren.

5 Bij de bovenbescbreven inricbting kan evenwel niet op een eenvoudige wijze een verbetering van bet convolutierendement worden verkregen, omdat de dioden 11 met variabele capaciteit twee-polen zijn, zodat bet Jastig is de capaciteit svariatie van de dioden 11 met variabele capaciteit zelf ten opzichte van de voorspanning te regelen, zoals 10 gewenst is. ;

De uitvinding stelt zichten doel bet bovengenoemde be-zwaar van de bekende inricbtingen te elimineren en te voorzien in een con-volutie-inricbting voor elastiscbe oppervlaktegolven, waarbij een piezo- elektrische substraat met een aantal geleidende strookelektroden en een 15 halfgeleidende substraat met rde onttrekkingslaag·. besturende elektroden evenals capacitieve uitleeselektroden onafhankelijk van elkaar zijn ge-vormd en de geleidende strookelektroden met de onttrekkingslaag bestu-ringselektroden zijn verbonden,. waardoor bet convolutiesignaal uit de capacitieve uitleeselektroden kan -worden afgenomen.

20 Volgens de uitvinding wordt voorzien in een convolutie- inricbting voor elastiscbe oppervlaktegolven, velke is voorzien van een piezo-elektriscbe substraat, een aantal geleidende strookelektroden, een ingangssignaaltransducent en een referentiesignaaltransducent, die alle op de piezo-elektriscbe substraat aanwezig zijn, een halfgeleidende sub-25 straat, onttrekkingslaag besturingselektroden en capacitieve uitleeselektroden, die beide op de halfgeleidende substraat aanwezig zijn, vaarbij de geleidende strookelektroden met de onttrekkingslaag besturingselektro-den zijn verbonden am convolutiesignalen uit de capacitieve uitleeselektroden af te nemen.

30 De uitvinding zal onderstaand nader worden. toegelicbt on- der verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 en 2 schema's van respectieve, gebruikelijke inricbtingen; fig. 3 en 1+.schema's van een uitvoeringsvorm van een con-35 volutie-inrichting voor elastiscbe oppervlaktegolven volgens de uitvinding; en fig. 5 een karakteristiek van de capaciteitsvariatie 8204301 - - 3 - rolgens de uitvinding. -

De uitvinding zal thane gedetailleerd voor een uitvoe-ringsvorm volgens de uitvinding onder verwij zing naar de tekening nader word® toegelieht.

5 Fig. 3 toont $en schema Tan een uitvoeringsvorm van een eonvolutie-inrichting voor elastische oppervlaktegolven volgens de uitvinding , vaarin ond® delen, welke overeenkomen met die volgens fig. 2, van dezelfde verwij zingen zijn voorzien. Met 12 is e® aantal geleidende strookelektroden aangegev®, die zich bij de ingangssignaaLtransducent 10 5 ® de referentiesignaeitransduceaife 6 bevinden. De geleidende strookelek troden 12 kunnen word® gevormd door eerst aluminium over een oppervlak van een uit lithium niobaat hestaande suhstraat a® te hr eng® door neer-slaan in de dampfaze, enz en daarna onnodige delen van de aluminiumlaag te verwij deren door foto-ets®, enz.

15 Met 13 is e® halfgeleidersuhstraat van bijvoorbeeld silicium van het H-type aangegeven. Langs een oppervlak van de halfge-leidersuhstraat 13 zijn selectief gebieden 15 van het P-type gevormd, door eerst een isolerende laag .1¾ van bijvoorbeeld siliciumdioxyde over het oppervlak van de half geleidende suhstraat 13 aan te brengen, daarna 20 vensters te vormen door foto-etsen, en tenslotte een rerontreiniging van het P-type via de vensters he diffunderen. De elektroden 16 (voor de verarmingslaag-regeling) word® op degebied® van het P-type gevormd en de elektroden 17 (voor capacitieve uitlezing), waarv® het a®tal over-eenkomt met het' aantal elektroden 16, -word® op de rester®de delen v® 25 de isolerende laag 1k gevormd, E®geme®schappelijke elektrode 18’ wordt langs het .tegenovergeleg® oppervlak van de suhstraat 13 v® het N-type gevormd. Afzonder^ijke elektroden v® de elektroden 12 -word® met de elektrod® 16 verbonden door gaLeiders 18, ® de elektroden 16 worden met elkaar verbonden door e® gemeenschappelijke klem 19. De verbinding 30 tuss®.de elektrod® 12 ® 16 k® tot stand worden gebracht door neerslag v® metaal in.de dampfaze, foto-etsSn, enz.

In dit geval moet® de voorspannings-weerst®den 10 slechts met de elektrod® 121 of 16 -word® verbonden, zodat zij kunnen worden gevormd door e®. weer3t®dsmateriaal, zoals een Ni-Cr-legering op de halfge-35 leid®de subahraat 13 te brengen door neersla® uit de dampfaze, enz. Het is derhalve niet . nodig de weerstand® 10 onafhankelijk te verschaff®.

Bij deze constructie worden dioden met variabele capaci- 82 0 4S01 ;

Js ς'' - if - text, velke zijn voorzien van drie klemmen, a.l. de elektroden 16, de elek-troden 17 en de gemeenschappelijke elektrode 18.' in de halfgeleidende substraat 13 gevormd. Wanneer aan de voorspanningselektrode-aansluiting 8· een voorspanning in de keerrichiing wordt aangelegd, strekken de verar-5 mingslagen 20 zich uit de PN-junctie J uit en verkrijgt men bij de aan-sluitingen 17 een variabele capaciteit. Aangezien de verarmingslagen in zowel breedte als diepte expanderen en contracteren, kunnen relatief ge-wenste capaciteitsvariatiekarakteristieken worden verkregen door de plaats van de elektroden 16 en 17 te varieren.

10 De capacitieve uitleeselektrode 17 heeft bij deze nit- i voeringsvorm een configurable van bet z.g. MIS-type, waarbi j de elektroden via de isolerende laag 14. op de halfgeleidersubstraat 13 wordt gevormd. De elektrode kan ook van het PU-junctietype zijn door nog een ge-bied met een geleiding, tegengesteld aan dat van de substraat 13 te vormen 15 en de elektrode daarop aan te brengen, of bij een Schottky-barriere-type een metaliische' laag te vormen en de elektrode daarop aan te brengen of deze_laag zelf als de elektrode te gebruiken.

Wanneer aan de ingangs signaalklemmen 5A en 5B een ingangs-signaal wordt aangelegd, wordt bet signaal door de ingangssignaaltransdu-20 cent 5 omgezet in een elastiscbe oppervlaktegolf en deze golf beweegt zich in de figuur naar rechts. Anderzijds wordt bet aan de klemmen 6a en 6b toegevoerde referentiesignaal door de referentiesignaaltransducent 6 omgezet in een elastiscbe oppervlaktegolf en deze golf beweegt zich naar links. Op dit moment wekt de pi§zo-elektrisehe substraat 1 een elektrische· 25 potentiaal op overeenkomstig de beweging van de elastiscbe oppervlakte-golven tengevolge van de piezo-elektriciteit van de substraat 1. De elektriscbe potentiaal wordt via de geleidende strookelektroden 12 aan de elektroden 16 aangelegd.

De relatie tussen de voorspanning V^, die aan de elektro-30 de 16 via de voorspanningsklem 8 wordt aangelegd, en de capaciteit C, die tussen de uitleeselektrode 17’ en de gemeenschappelijke elektrode 18' wordt afgelezen, is weergegeven in fig. 5> waarbi j de voor spanning bij bet punt ν,ρ sterk varieert. Door derhalve de aan de klem 8 toe te voeren voorspanning νΏ in de buurt van Ym te kiezen, kan de niet-lineariteit 35 van de capaciteit ten opzicbte van de vaarde van de elektriscbe potentiaal. als gevolg van de aan de verarmingslaag-besturingselektrode aangelegde elastiscbe oppervlaktegolf maximaal worden gemaakt, waardoor bet convolu- 8204301 - *· Λ ' -5- tierendement wordt vergroqt.

Wanneer verder wordt aangenomen, dat een ingangs signaal- . draaggolf met een frequentie f ^ aan de ingangssignaaltransducent 5 wordt toegevoerd en een referentxesignaaldraaggolf met een frequentie aan de 5 referentxesignaaltransducent 6 wordt toegevoerd, ontvangen de verarmingslaag besturingselektroden 16 een spanning met zowel de frequentie f1 als fg, zodat tengevolge van de niet-lineariteit van de capaciteit op de elefcco troden 17 een spanning met de frequentie f^+fg optreedt. Deze spanning varieert voor elke geleidende strookelektrode 12. Het uitgangssignaal, dat 10 uit de electrode 1T wordt verkregen, door de elektrische verbinding van de respectieve geleidende strookelektroden 17, wordt evenwel de convolu-tie van het signaal met de frequenties en fg.

Zoals boven is heschreven, omvat de convolutie-inrichting voor elastische oppervlaktegolven volgens de uitvinding in het algemeen 15 een pi§zo-elektrische substraat en een halfgeleidersubstraat, die heide onafhankelijk van elkaar zijn gevormd. De geleidende strookelektroden worden op de eerste suhstraat gevormd, terwijlde verarmingslaag besturings-elektroden en de capacitieve uitleeselektroden onafhankelijk op de laatst-genoemde substraat warden gevormd. De geleidende strookelektroden worden 20 zodanig met de verarmingslaag bestixringselehtrode verbonden, dat uit de capacitieve uitleeselektroden het convolutiesignaal kan worden afgenomen.

Dit leidt tot een verbetering van het convolutierendement. Voorts maakt het gebruik van de dioden met variabele capaciteit met drie aansluitingen een gewenate regeling vande verm van.de capaciteitsvariatie mogelijk.

25 De mogelijkheid van de Vorming van de voorspanningsweerstanden en de dioden met variabele capaciteit op een gemeenschappelijke halfgeleidersubstraat maakt het toepassen van methoden voor halfgeleidende, gexntegreer-de ketens (ic) mogelijk en maakt tevens een verbetering van de vervaar-diging mogelijk.

30 Zeals boven if toegelicht, maakt de uitvinding het moge lijk. de niet-lineariteit van die capaciteit te vergroten en derhalve het eonvolutierendemeat:fee 'verbeteren..

Opgemerkt wordt, dat.het piezo-elektrische onderdeel als substraat voor het voeren van de elastische oppervlaktegolven niet is be-35 perkt tot een lichaam, bestaande uit een enkel materiaal, doch kan zijn opgebouwduit lagen van verschillende soorten materiaal.

820 4 3|1}j ‘ ........

Claims (2)

1. Convolutie-inrichting voor elastische oppervlaktegolven gekenmerkt door een piezo^-elektrische substraat, een aantal geleidende strookelektroden, een ingangssignaaltransducent en een referentiesignaal-transducent, die alle op de piezo-elektrische substraat aanwezig zijn, 5 een halfgeleidende substraat, een verarmingslaag.besturingselektroden_en capaciteituitleeselektroden, die beide op de halfgeleidende substraat aanwezig zijn, waarbij de geleidende strookelektroden met de verarmings-laag besturingselektroden zijn verbonden om een convolutiesignaal uit de capaciteituitleeselektroden te kunnen afnemen. 10

2. Convolutie-inrichting volgens eonclusie 1 met het ken- merk, dat voorspanningsweerstanden met de-.geleidende strookelektroden zi«jn verbonden en aan de achterzijde van.de halfgeleidende substraat een ge-meenschappelijke·elektrode is gevormd. 8204301