PL211178B1

PL211178B1 - Filtr rezonatorowy z falą akustyczną

Info

Publication number: PL211178B1
Application number: PL382691A
Authority: PL
Inventors: Waldemar Soluch
Original assignee: Inst Technologii Materiałow Elektronicznych
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2012-04-30
Also published as: PL382691A1

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211178 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 382691 ^{(51) Int.Cl.}

H03H 9/64 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 18.06.2007 (54) Filtr rezonatorowy z falą akustyczną

	(73) Uprawniony z patentu:
	INSTYTUT TECHNOLOGII MATERIAŁÓW
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	ELEKTRONICZNYCH, Warszawa, PL
22.12.2008 BUP 26/08	(72) Twórca(y) wynalazku:
	WALDEMAR SOLUCH, Warszawa, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2012 WUP 04/12	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Barbara Kehl

PL 211 178 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest filtr rezonatorowy z falą akustyczną, przeznaczony do zastosowań w elektronicznych układach selekcji czę stotliwości, w generatorach sygnałów elektronicznych oraz w czujnikach gazowych i cieczowych.

Znane z publikacji W. Soluch, T. Wróbel, Elektronika, Nr 5, 18:20 (2004) układy filtrów rezonatorowych mają naniesione na jedną z płaszczyzn płytki piezoelektrycznej, wykonane z periodycznych metalowych elektrod i szyn zbiorczych, łączących te elektrody, wejściowy i wyjściowy przetworniki międzypalczaste oraz reflektory końcowe, położone za przetwornikami i reflektor m środkowy, położony między przetwornikami. W znanych układach obszary między przetwornikami i reflektorami nie zawierają periodycznych elektrod, w wyniku czego prędkość fali akustycznej w tych obszarach jest inna, niż w obszarach przetworników i reflektorów.

Filtr według wynalazku, stanowiący naniesione na jedną płaszczyznę płytki piezoelektrycznej, wykonane z periodycznych metalowych elektrod i szyn zbiorczych, łączących te elektrody, wejściowy i wyjściowy przetworniki międzypalczaste oraz reflektory końcowe, położone za przetwornikami i reflektor środkowy, położony między przetwornikami, charakteryzuje się tym, że na płytce piezoelektrycznej pomiędzy przetwornikami a reflektorami końcowymi oraz B pomiędzy przetwornikami a reflektorem środkowym ma reflektory dodatkowe.

Korzystnie okres elektrod każdego z przetworników jest różny od okresu elektrod najbliższego reflektora końcowego.

Okres elektrod każdego z reflektorów dodatkowych korzystnie jest różny od okresu elektrod sąsiedniego reflektora końcowego i reflektora środkowego.

Okresy i liczby elektrod w obydwu przetwornikach korzystnie są jednakowe.

Korzystnie takie same są okresy i liczby elektrod w reflektorach końcowych.

Korzystnie jednakowe są okresy i liczby elektrod w reflektorach dodatkowych.

Okres elektrod reflektora środkowego jest korzystnie równy okresowi elektrod reflektorów końcowych.

Korzystnie stosunek odległości między środkiem każdego z przetworników i brzegiem najbliższej elektrody reflektora środkowego oraz stosunek odległości między środkiem każdego z przetworników i brzegiem najbliższej elektrody reflektora końcowego do okresu elektrod najbliższego reflektora końcowego - gdy współczynnik odbicia od pojedynczej elektrody jest ujemny - jest sumą liczby zawartej w przedziale 0,95: 1,05 i liczby całkowitej lub - gdy współczynnik odbicia jest dodatni - sumą liczby zawartej w przedziale mu 0,45: 0,55 i liczby całkowitej.

Okres elektrod reflektora środkowego korzystnie jest równy okresowi elektrod reflektorów dodatkowych.

Stosunek odległości między środkami przetworników do okresu elektrod reflektorów końcowych korzystnie jest sumą liczby zawartej w przedziale mi 0,95: 1,05 i liczby całkowitej.

Końce płytki piezoelektrycznej za reflektorami końcowymi korzystnie są ścięte pod kątem różnym od 90°.

Płaszczyzna płytki piezoelektrycznej przeciwległa do płaszczyzny, na której naniesione są elektrody filtru, korzystnie jest pokryta warstwą metalu.

Płytka piezoelektryczna wykonana jest z kryształu, który wykazuje efekt piezoelektryczny. Obecnie stosowane są zwłaszcza kryształy kwarcu, niobianu litu i tantalanu litu. Ponadto kryształ ma orientację osi krystalograficznych względem płaszczyzny płytki i kierunku rozchodzenia się fali akustycznej, umożliwiającą wzbudzanie akustycznych fal powierzchniowych, akustycznych fal pseudopowierzchniowych, akustycznych poprzecznych fal powierzchniowych lub akustycznych powierzchniowych modów płytowych. Te rodzaje fal akustycznych charakteryzują się koncentracją przemieszczeń mechanicznych w pobliżu jednej lub obydwu płaszczyzn płytki, co zapewnia powstawanie wystarczająco dużych odbić fali akustycznej od periodycznych elektrod struktury filtru, niezbędnych do jego działania.

Zależnie od tego, czy współczynnik odbicia fali akustycznej od pojedynczej elektrody jest dodatni czy ujemny - minimum tłumienności wtrąceniowej przetworników ulega przesunięciu odpowiednio w kierunku większych lub mniejszych częstotliwości względem środkowej częstotliwości reflektora końcowego. Dlatego w filtrze według wynalazku celem uzyskania minimum tłumienności wtrąceniowej przetworników na częstotliwości środkowej reflektora końcowego, jeśli współczynnik odbicia jest dodatni, okres elektrod przetwornika międzypalczastego jest większy od okresu elektrod reflektora końcowego.

PL 211 178 B1

Jeśli natomiast ten współczynnik jest ujemny - odpowiednio okres elektrod przetwornika jest mniejszy od okresu elektrod reflektora końcowego.

Filtr według wynalazku umożliwia uzyskanie stałej prędkości fali akustycznej na całej jego długości, co eliminuje niekorzystne zjawisko wzbudzania fal akustycznych rozchodzących się w głąb płytki. Dobór odpowiednich okresów i liczb elektrod reflektorów dodatkowych, umożliwia również umieszczenie pasma przepustowego filtru w pobliżu częstotliwości, przy której występuje maksymalny współczynnik odbicia reflektorów końcowych, co zapewnia minimalną tłumienność wtrąceniową filtru.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia strukturę elektrod filtru, a fig. 2 widok filtru z boku.

Filtr, przedstawiony na rysunku, zawiera płytkę piezoelektryczną 1 z kwarcu o orientacji

36°YX90° o grubości 0,5 mm i o kącie ścięcia brzegów płytki 70°. Na jedną płaszczyznę płytki 1 naniesione są wykonane z aluminium o grubości 0,11 μm elektrody, tworzące strukturę filtru. W skład struktury filtru wchodzą przetworniki międzypalczaste wejściowy 2 i wyjściowy 3. Okres elektrod przetworników wynosi 4,98 μm, liczba elektrod każdego z przetworników - 131, zachodzenie elektrod przetworników 2 i 3 - 1 mm.

Za przetwornikami 2 i 3 położone są reflektory końcowe 4 i 5 o liczbie elektrod 600 i okresie elektrod 5 μm. Między przetwornikami 2 i 3 położony jest reflektor środkowy 6 o liczbie elektrod 200 i okresie elektrod 5 μm.

Pomiędzy przetwornikami 2, 3 a reflektorami końcowymi 4,5 oraz pomiędzy przetwornikami 2, 3 a reflektorem środkowym 6 położone są reflektory dodatkowe 7, 8, 9 i 10 o liczbie elektrod 42 i okresie elektrod 4,9 μm. Elektrody przetworników połączone są szynami zbiorczymi 11, 12 13 i 14, przy czym szyny 11113 są wejściem, a szyny 12 i 14 - wyjściem filtru.

Płaszczyzna płytki 1 przeciwległa do płaszczyzny, na której naniesione są elektrody filtru 15, jest pokryta warstwą aluminium 16.

W filtrze przedstawionym na rysunku na częstotliwości środkowej 509 MHz uzyskano szerokość pasma przepustowego 0,23 MHz, minimalną tłumienność wtrąceniową w paśmie przepustowym 5 dB i minimalną tłumienność wtrąceniową w pasmach zaporowych 25 dB.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Filtr rezonatorowy z falą akustyczną, stanowiący naniesione na jedną płaszczyznę płytki piezoelektrycznej wykonane z periodycznych metalowych elektrod i szyn zbiorczych, łączących te elektrody, wejściowy i wyjściowy przetworniki międzypalczaste oraz reflektory końcowe położone za przetwornikami i reflektor środkowy, położony między przetwornikami, znamienny tym, że na płytce piezoelektrycznej (1) pomiędzy przetwornikami (2, 3) a reflektorami końcowymi (4, 5) oraz pomiędzy przetwornikami (2, 3) a reflektorem środkowym (6) ma reflektory dodatkowe (7, 8, 9, 10).
2. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że okres elektrod każdego z przetworników (2,3) jest różny od okresu elektrod najbliższego reflektora końcowego (4, 5).
3. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że okres elektrod każdego z reflektorów dodatkowych (7, 8, 9, 10) jest różny od okresu elektrod sąsiedniego reflektora końcowego (4, 5) i reflektora środkowego (6).
4. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że okresy i liczby elektrod przetworników (2, 3) są jednakowe.
5. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że okresy i liczby elektrod reflektorów końcowych (4, 5) są jednakowe.
6. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że okresy i liczby elektrod m reflektorów dodatkowych (7, 8, 9, 10) są jednakowe.
7. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że okres elektrod reflektora środkowego (6) jest równy okresowi elektrod reflektorów końcowych (4, 5).
8. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek odległości między środkiem każdego z przetworników (2,3) i brzegiem najbliższej elektrody reflektora środkowego (6) oraz stosunek odległości między środkiem każdego z przetworników (2, 3) i brzegiem najbliższej elektrody reflektora końcowego (4, 5) do okresu elektrod najbliższego reflektora końcowego (4, 5) jest sumą liczby zawartej w przedziale 0,95: 1,05 i liczby całkowitej.

PL 211 178 B1
9. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek odległości między środkiem każdego z przetworników (2,3) i brzegiem najbliższej elektrody reflektora środkowego (6) oraz stosunek odległości między środkiem każdego z przetworników (2, 3) i brzegiem najbliższej elektrody reflektora końcowego (4, 5) do okresu elektrod najbliższego reflektora końcowego (4, 5), jest sumą liczby zawartej w przedziale 0,45: 0,55 i liczby całkowitej.
10. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że okres elektrod reflektora środkowego (6) jest równy okresowi elektrod reflektorów dodatkowych (7, 8, 9,10).
11. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek odległości między środkami przetworników (2, 3) do okresu elektrod reflektorów końcowych (4, 5) jest sumą liczby zawartej w przedziale 0,95: 1,05 i liczby całkowitej.
12. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że końce płytki piezoelektrycznej (1) za reflektorami końcowymi (4, 5) są ścięte pod kątem różnym od 90°.
13. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że płaszczyzna płytki piezoelektrycznej (1) przeciwległa do płaszczyzny, na której naniesione są elektrody filtru (15), jest pokryta warstwą metalu (16).