PT91838B - Transdutor com variacao da sobreposicao dos dedos para filtros de ondas acusticas de superficie - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

A presente invenção refere-se aos filtros de ondas acústicas de superfície de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Os filtros de ondas de superfície acústicas são utilizados para filtrar sinais de uma banda de frequências pré-determinada. Os filtros de ondas de superfície com um transdutor de entrada e com um transdutor de saída têm em si um comportamento relativamente fraco, relativamente à selectividade, no que respeita à maioria das aplicaçSes práticas, de modo que se procuram medidas adicionais. Uma de tais medidas ê a utilização da técnica de ponderação ou apodização (apodization, ou técnica de variação da resposta do filtro por variação da sobreposição dos eléctrodos). Esta técnica consiste no facto de se escolher, num trans dutor interdigital, uma acção mútua entre dedos de polaridades opostas do transdutor distribuída de maneira diferente por todo o transdutor. Esta apodização pode consistir em comprimentos de sobreposição diferentes entre dedos do transdutor com polaridades opostas. Esta apodização por sobreposição apresenta em si uma maior selectividade de frequências, mas possui também caracteristicas de perturbação. Por isso utilizam-se eventualmente outras técnicas de ponderação entre as quais a ponderação por supressão. Este tipo de ponderação dos dedos de um transdutor consiste em suprimir dedos individuais do transdutor dos pares de dedos de polaridades opostas associados aos pares, de modo que o transdutor apresenta espaços vazios sem dedos na direcção da propagação das ondas no transdutor. A distribuição não uniforme das excitaçftes reprodutível obtida na

— ponderação por supressão de dedos permite obter uma selectividade pretendida. Mas infelizmente a ponderação por supressão de dedos tem os seus inconvenientes, designadamente surgindo a excitação de ondas de volume, ou conversão, surgindo problemas de guiamento das ondas no caso da utilização de ondas de volume na vizinhança da superfície (em vez de ondas de Rayleigh, no sentido restrito de ondas de superfície), o que dificulta o projecto de um tal filtro devido ao facto de terem de levar-ae em conta as fortes excitações, provocadas pelas repartições das cargas.

Um tipo especial de ponderação está descrito em BRISTOL, T.W.< Synthesis of Periodic Unapodized Surface Wave Transducers Im IEEE Ultrasonics Symposium Proceedinga, 1972, p. 377 a 380, designadamente uma ponderação por variação da sobreposição dos dedos por meio de variações bruscas de fase, isto é com grupos de dedos em oposição de fase na sequência dos dedos.

objecto da presente invenção consiste em proporcionar um tipo especial de ponderação por supressão de dedos, pelo menos extensamente liberto dos inconvenientes atrás indicados.

problema é resolvido com as medidas descritas na reivindicação 1.

A fig. I representa um transdutor conhecido não ponderado.

A presente invenção assenta no conceito de, em vez de suprimir efectivamente dedos individuais do transdutor na sequência síncrona dos dedos activos, simplesmente tornar inactivos os dedos a suprimir. Segundo a presente invenção, isso consegue-se, num transdutor segundo a presente invenção (fig. 2), ligando electricamente, na sequência dos dedos do transdutor antes ligados com uma (a) barra comum (barra omnibus) de duas barras comuns (a,b), e portanto activos, com a outra barra comum (b), de polaridade oposta, os dedos do transdutor a desligar em si desta sequência, então como inactivos. Então aí seguem-se a um dedo do transdutor activo ligado com esta outra barra comum (b) imediatamente vários (três, cinco, sete, ...) dedos do transdutor que estão também ligados com esta outra barra comum (b) electricamente. Mas destes, o primeiro, o terceiro e o quinto dedos sao dedos inactivos. Para o transdu• tor isto tem a vantagem de, no sentido da propagação das ondas, se segui. rem continuamente uns aos outros dedos do transdutor (activos e, se foretr

previstos, inactivos) e de se garantir a continuidade da estrutura do transdutor.Electricamente apenas há excitações entre dedos do transdutor vizinhos com polaridades opostas, isto é para grupos com sobreposição ou grupos de dedos activos. A um desses grupos de dedos pertencem portanto, em cada caso, três dedos vizinhos do transdutor, dos quais o dedo médio do transdutor está ligado com uma das barras comuns e os dois exteriores com a outra barra comum. Por exemplo, os dedos (ll, 12) e o dedo (13) do transdutor, por um lado e os dedos (12), (13) e (14), por outro lado são um tal grupo de dedoã, isto é, em conjunto um grupo síncrono de dedos. Outros grupos de dedos activos são os dedos do transdutor (13), (14) e (15) ou os dedos (14), (15) e (l6). Pelo contrário os dedos (13), (17) e (l8) do transdutor formam um grupo inactivo do transdutor. Como pode ver-se na fig· 2, na presente invenção é necessário que dedos alternados (13), (l8) (ll8), (218) ... sejam ligados à mesma (b) das barras comuns (sincronismo sem variação brusca de fase).

Esta ponderação dos dedos segundo a presente invenção, designada por ponderação por supressão discreta com supressão apenas eléctrica dos dedos (17), tem a vantagem de cada grupo de dedos activo excitar uma onda acústica com a mesma intensidade, designadamente independentemente de o grupo de dedos seguinte (e/ou anterior) ser um grupo de dedos activo (ll, 12, 13) ou um grupo de dedos inactivo (13, 17, 18) ° Particularmente vantajoso é a ponderação segundo a presente invenção para um transdutor que deve funcionar assimetricamente, no qual a barra comum (b) com a qual estes dedos (l8) a suprimir são adicionalmente ligados, é ligada à massa, por exemplo ligada ao alojamento.

transdutor tem portanto um número mínimo de dedos quentes, minimizando-se portanto a diafonia.

No caso de um transdutor que deve funcionar simetricamente, do tipo segundo a presente invenção, esta ponderação pode ser apropriadamente feita também de modo tal que os dedos a suprimir sejam ligados numa mistura selectiva à outra barra comum.

Este tipo de ponderação segundo a presenta invençãc pode descrever-se por uma sequência binária, mais concretamente sendo para isso relevante a sequência das ligações dos dedos do transdutor relativamente à barra comum (a) na qual falta a ligação eléctrica de dedos individuais (17), nomeadamente os correspondentes à ponderação.

Um grupo de dedos activos (ll, 12, 13) é por exemplo traduzido por ”1 e um grupo de dedos inactivos (13, 17, 18) por um O. A sequência de 0 e 1 indica, mediante uma transformada de Fourier, a caracteristica do transdutor em questão. Simplifica-se assim o projecto do transdutor ou do filtro e a optimização da sequência de ponderação. A ponderação por supressão discreta segundo a presente invenção gera um perfil de onda acústica rectangular. Não aparecem efeitos de curvatura, visto que nao há quaisquer sobreposiçães encurtadas. A perturbação da superficie exterior que aqui aparece periodicamente presta-se para o guiamento de ondas de volume próximas da superfície, tais como as ondas SSBW e similares.

Uma aplicação particularmente importante da ponderação segundo a presente invenção é num filtro de ondas acústicas de superfície de um filtro da patente US-PS 4 468 642. Esta publicação indica em especial na sua fig.3, um tal filtro, constituido por seis transdutores e quatro reflectores adicionais (para acção unidireccional). Num filtro conhecido da referida publicação US (de que aqui se reproduz, na fig. 3, o núcleo que interessa) são importantes os transdutores de acoplamento (43) e (53)· Eles determinam no maior grau a característica de filtragem do filtro em questão. Eles acoplam a pista (2) do lado de entrada cotr a pista (3) do lado de saída do filtro entre si. E particularmente a adaptação da impedância eléctrica dos transdutores (43) e (53) entre si, nomeadamente a impedância eléctrica na faixa de passagem do filtro. Mas a impedância do transdutor dependé da excitação das ondas acústicas, sendo por sua vez esta excitação influenciada pela distribuição das cargas nos dedos do transdutor e pelos coeficientes de acoplamento do material do substrato no qual estão montados os referidos transdutores.

Ao longo da faixa de passagem do filtro esta impedância referida dos transdutores de acoplamento e portanto a excitação electroacústica ou acusticoelêctrica nela resultantes têm de ser constantes.

Vantajosamente, para a ponderação discreta segundo a presente invenção verifica-se que, como já atrás se mencionou, a excitação é proporcional ao número de grupos de dedos activos existentes no transdutor. Para uma impedância pré-determinada do transdutor determina-se, para um transdutor concebido com a ponderação segundo a presente in4 venção, a excitação necessária, iato é o número de grupos de dedos activos. Se designarmos estes grupos de dedos activos por 1, então a soma dos 1 dá um valor correspondente à impedância do transdutor. Basta então, na optimização ulterior do transdutor ou do filtro, manter constante esta soma dos 1.

Um caso especial de utilização da presente invenção consiste em dimensionar a largura de banda de um filtro low-loss (de perdas reduzidas) do tipo segundo a patente US-PS 4 468 642 e segundo o pedido de patente VPA 88 & 1649 1® de 28.9.1988 da Requerente da presente invenção, que tem transdutores de acoplamento formados segundo a presente invenção, sem influenciar o valor da impedância, importante para este filtro. A largura de banda depende, num tal filtro (por exemplo), do comprimento (- número de períodos de dedos) medido no sentido da propagação das ondas dos transdutores (43) ^e (53)· Um projecto, uma vez elaborado, que tem também uma impedância pré-determinada, isto é, um determinado número de grupos de dedos activos ou de 1, pode ser adapta do ou variado relativamente à sua largura de banda, sem qualquer problema, introduzindo grupos de dèdos inactivos, isto é 0 binários, de acor. do com a tradução atrás referida. Basta manter a distribuição simétrica ou antissimétrica dada dos valores ”1 binários como condição limite.

A fig. 4 mostra uma curva de passagem de um filtro com ponderação discreta” por supressão, segundo a presente invenção.

Por exemplo, por inserção de outros grupos de dedos inactivos, raantendo—se o tipo de simetria (simetria ou antissimetria) pode aumentar correspondentemente a largura de banda do filtro, isto é, a largura do máximo principal (faixa de passagem). A impedância do transdutor nao varia com esta alteração.

Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES

   - ie Transdutor com variação da sobreposição dos dedos, para utilização em filtros de ondas acústicas de superfície, com barras comuns e dedos do transdutor, caracterizado por se prever uma Variação da sobreposição dos dedos com supressão de dedos, na qual, na sequência

   5 doa dedos do transdutor de uma (a) das barras comuns previstas, os dedos (l7) do transdutor destinados a ser suprimidos são em vez disso, adicionalmente ligados à sequência síncrona (l3, l8, 118, 218) dos dedos activos do transdutor da outra barra comum (b), com esta outra barra comum (b), como dedos (l7) do transdutor nesta sequência, então como inactivos- 26 Transdutor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a barra comum (b) com a qual são ligados estes dedos (17) do transdutor destinados a ser suprimidos, ser ligada à massa.

   Transdutor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, para o funcionamento simétrico do transdutor, os dedos (l7) do transdutor destinados em princípio a ser suprimidos serem ligados, misturados selectivamente, com a outra barra comum com polaridade oposta.

   - 4« Transdutor de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por o transdutor com variação da sobreposição dos dedos (fig» 2) ser um transdutor simétrico.

   _ 58 _

   Processo caracterizado pela utilização de transdutores com variação da sobreposição dos dedos de acordo com as reivindicações 1 a 4 (fig. 2), como transdutores de acoplamento (43, 53) num filtro de perdas reduzidas.