RU2103806C1

RU2103806C1 - Surface-wave rejection filter

Info

Publication number: RU2103806C1
Application number: RU94018407/09A
Authority: RU
Inventors: П.К. Кошкин; Ю.М. Бобровских; А.С. Иванов; В.Н. Шаповалов
Original assignee: Воронежский опытный завод микроэлектроники "РИФ"
Priority date: 1994-05-19
Filing date: 1994-05-19
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: radio engineering; acoustoelectronics. SUBSTANCE: filter has piezoelectric substrate mounting two interdigital transducers connected in series and parallel-tuned to resonance at rejection frequency. Novelty is that inserted between common point of connection of two interdigital transducers and filter case is structure placed on piezoelectric substrate and built up of three impedance units arranged in single surface-wave propagation channel; extreme impedance units are interdigital transducers resonance-tuned in series at rejection frequency and central unit is shorted-out grating with same period of electrodes as extreme ones; all three impedance units are interconnected in series by topological connection of lower contact pads of first and second units and upper pads of second and third units as well as their acoustic connection in phase. EFFECT: improved noise immunity. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в акустоэлектронных устройствах обработки сигналов, например, в системах кабельного телевидения для предотвращения доступа к сигналам платного телевидения, для защиты от помех соседнего канала. The invention relates to electronics and can be used in acoustoelectronic signal processing devices, for example, in cable television systems to prevent access to pay-TV signals, to protect against interference from an adjacent channel.

Известен режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий два элемента на поверхностных акустических волнах, расположенных на пьезоэлектрической подложке, и катушки индуктивности [1]. Known notch filter on surface acoustic waves (SAW), containing two elements on the surface of the acoustic waves located on a piezoelectric substrate, and an inductor [1].

Недостатками этого фильтра являются высокий уровень потерь в полосе пропускания и низкая надежность. The disadvantages of this filter are the high level of loss in the passband and low reliability.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрическую подложку, на которой выполнены зеркально-симметрично относительно центральной оси входной и выходной встречно-штыревые преобразователи [2]. Фильтр содержит участок Т-образной цепи, пропускающей все частоты и имеющей последовательную индуктивность, соединенную все частоты и имеющей последовательную индуктивность, соединенную параллельно с конденсатором, и параллельную индуктивность, имеющую зажим, подсоединенный к корпусу заграждающего фильтра. The closest in technical essence to the claimed is a notch filter on surface acoustic waves containing a piezoelectric substrate on which are made mirror-symmetrical about the Central axis of the input and output interdigital transducers [2]. The filter contains a section of a T-shaped circuit that transmits all frequencies and has a series inductance connected to all frequencies and has a series inductance connected in parallel with a capacitor, and a parallel inductance having a clip connected to the blocking filter housing.

Недостатками конструкции данного известного режекторного фильтра являются высокий уровень потерь в полосе пропускания, низкая надежность. The design disadvantages of this known notch filter are a high level of loss in the passband, low reliability.

Цель изобретения создание недорогого, простого и компактного по конструкции режекторного фильтра, обеспечивающего снижение уровня потерь в полосе пропускания и увеличение глубины режекции, повышение надежности. The purpose of the invention is the creation of an inexpensive, simple and compact notch filter in design, which reduces the level of loss in the passband and increases the depth of the notch, increasing reliability.

При этом должно быть обеспечено достижение следующих технических результатов:
расширение верхней границы полосы пропускания частотного диапазона режекторного фильтра до 400 мГц,
снижение уровня потерь и неравномерности в полосе пропускания,
увеличение глубины режекции фильтра до 60 дБ при уровне потерь в полосе пропускания не более 1,5 дБ.In this case, the achievement of the following technical results should be ensured:
expanding the upper limit of the bandwidth of the frequency range of the notch filter to 400 MHz,
reduction in loss and unevenness in the passband,
increasing the depth of the filter notch to 60 dB with a loss in the passband of no more than 1.5 dB.

Предлагается режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрическую подложку с выполненными на ее поверхности зеркально-симметрично относительно центральной оси входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями. A notch filter based on surface acoustic waves is proposed, which contains a piezoelectric substrate with input and output interdigital transducers made mirror-symmetrically with respect to the central axis on its surface.

Достижение указанных технических результатов в предлагаемом изобретении обеспечивается за счет того, что введены первый и второй промежуточные встречно-штыревые преобразователи, которые размещены между входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями, при этом первые электроды первого и второго промежуточных встречно-штыревых преобразователей соединены выполненными на пьезоэлектрической подложке эквидистантными электродами с периодом, равным периоду штырей промежуточных встречно-штыревого преобразователя выполнен в виде сплошного проводника гальванически соединенного со вторым электродом входного встречно-штыревого преобразователя, а второй электрод второго промежуточного встречно-штыревого преобразователя заземлен. The achievement of these technical results in the present invention is ensured due to the fact that the first and second intermediate interdigital transducers are introduced, which are located between the input and output interdigital transducers, while the first electrodes of the first and second intermediate interdigital transducers are connected made on a piezoelectric the substrate with equidistant electrodes with a period equal to the period of the pins of the intermediate interdigital transducer is made in the form e solid conductor galvanically connected to the second electrode of the input interdigital converter, and the second electrode of the second intermediate interdigital converter is grounded.

Заявляемое изобретение может быть признано соответствующим требованию новизны, поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения. The claimed invention can be recognized as meeting the requirement of novelty, since no analogue has been found, characterized by features identical to all the essential features of the invention.

Данное изобретение имеет изобретательский уровень вследствие того, что оно явным образом не следует из уровня техники, поскольку из известного уровня техники не выявляется влияние предписываемых этим изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата. This invention has an inventive step due to the fact that it does not explicitly follow from the prior art, since the influence of the transformations prescribed by this invention, characterized by significant features distinctive from the prototype, on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art.

Заявляемое изобретение соответствует требованию промышленной применимости, поскольку оно может быть изготовлено и использовано в промышленности с обеспечением достижения усматриваемого в данной заявке технического результата. The claimed invention meets the requirement of industrial applicability, since it can be manufactured and used in industry to ensure that the technical result seen in this application is achieved.

На фиг.1 изображен режекторный фильтр на ПАВ; на фиг.2 - график амплитудно-частотных характеристик режекторного фильтра. In Fig.1 shows a notch filter on a surfactant; figure 2 is a graph of the amplitude-frequency characteristics of the notch filter.

Предлагаемый режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) содержит (фиг. 1) пьезоэлектрическую подложку 1 с выполненными на ее поверхности зеркально-симметрично относительно центральной оси входным 2 и выходным 3 преобразователями. Преобразователи 2 и 3 включены последовательно. В режекторный фильтр введены первый и второй промежуточные встречно-штыревые преобразователи (позиции 4 и 5 фиг.1 соответственно), которые размещены между входным 2 и выходным 3 встречно-штыревыми преобразователями, при этом первые электроды первого 4 и второго 5 встречно-штыревых преобразователей соединены выполненными на пьезоэлектрической подложке эквидистантными электродами 6 с периодом, равным периоду штырей промежуточных встречно-штыревых преобразователей, а второй электрод первого промежуточного встречно-штыревого преобразователя 4 выполнен в виде сплошного проводника гальванически соединенного со вторым электродом входного встречно-штыревого преобразователя 2, а также соединен с первым электродом выходного преобразователя 3. Второй электрод промежуточного встречно-штыревого преобразователя 5 (см. фиг.1) подключен к общему проводу 7 (заземлен). The proposed notch filter on surface acoustic waves (SAW) contains (Fig. 1) a piezoelectric substrate 1 with an input 2 and an output 3 transducers made on its surface mirror-symmetrically relative to the central axis. Converters 2 and 3 are connected in series. The first and second intermediate interdigital transducers (positions 4 and 5 of FIG. 1, respectively) are inserted into the notch filter, which are located between the input 2 and output 3 interdigital transducers, while the first electrodes of the first 4 and second 5 interdigital transducers are connected made on a piezoelectric substrate equidistant electrodes 6 with a period equal to the period of the pins of the intermediate interdigital transducers, and the second electrode of the first intermediate interdigital transducer La 4 is made in the form of a solid conductor galvanically connected to the second electrode of the input interdigital transducer 2, and is also connected to the first electrode of the output transducer 3. The second electrode of the intermediate interdigital transducer 5 (see Fig. 1) is connected to a common wire 7 ( grounded).

Первый электрод входного встречно-штыревого преобразователя 2 соединен со входом режекторного фильтра, а второй электрод выходного встречно-штыревого преобразователя 3 соединен с выходом режекторного фильтра. The first electrode of the input interdigital converter 2 is connected to the input of the notch filter, and the second electrode of the output interdigital converter 3 is connected to the output of the notch filter.

Режекторный фильтр работает следующим образом. The notch filter operates as follows.

На входной преобразователь 2 подают электрический сигнал, который преобразуется в акустическую волну. В результате взаимодействия электродной структуры входного преобразователя 2 с акустической волной возникает параллельный резонанс, характеризующийся высоким сопротивлением на частоте режекции. Поэтому коэффициент передачи входного преобразователя 2 на частоте режекции низок. На остальных частотах сопротивление входного преобразователя 2 имеет емкостной характер, следовательно, преобразователь 2 пропускает эти частоты. An input signal 2 is supplied with an electrical signal, which is converted into an acoustic wave. As a result of the interaction of the electrode structure of the input transducer 2 with an acoustic wave, a parallel resonance arises, characterized by a high resistance at the notch frequency. Therefore, the gain of the input converter 2 at the notch frequency is low. At other frequencies, the resistance of the input converter 2 is capacitive in nature, therefore, the converter 2 passes these frequencies.

Первый 4 и второй 5 промежуточные преобразователи, а также эквидистантные электроды 6 выполнены таким образом, что акустически он находятся в фазе. При прохождении сигнала через первый 4 и второй 5 промежуточные преобразователи и через эквидистантные электроды 6 возбуждаются акустическая волна, в результате чего возникает последовательный резонанс, характеризующийся низким сопротивлением на частоте режекции, вследствие чего коэффициент передачи на частоте режекции является низким. На остальных частотах структура, образованная промежуточным преобразователем 4, эквидистантными электродами 6, и вторым промежуточным преобразователем 5, имеет емкостной характер и пропускает эти частоты. В силу того, что включены электрически последовательно первый промежуточный встречно-штыревой преобразователь 4, эквидистантные электроды 6 и второй промежуточный встречно-штыревые преобразователи 5, емкость структуры, образованной элементами конструкции 4, 5, 6, снижается в два раза, тем самым обеспечивая расширение верхней границы пропускания частотного диапазона до 4000 МГц. The first 4 and second 5 intermediate converters, as well as equidistant electrodes 6 are made in such a way that they are acoustically in phase. When the signal passes through the first 4 and second 5 intermediate transducers and through the equidistant electrodes 6, an acoustic wave is excited, resulting in a series resonance characterized by a low resistance at the notch frequency, as a result of which the transmission coefficient at the notch frequency is low. At the remaining frequencies, the structure formed by the intermediate transducer 4, the equidistant electrodes 6, and the second intermediate transducer 5 is capacitive in nature and passes these frequencies. Due to the fact that the first intermediate interdigital transducer 4, the equidistant electrodes 6 and the second intermediate interdigital transducers 5 are electrically connected in series, the capacity of the structure formed by structural elements 4, 5, 6 is halved, thereby ensuring the expansion of the upper frequency bandwidth limits up to 4000 MHz.

Выходной преобразователь 3 работает аналогично входному преобразователю 2. The output converter 3 operates similarly to the input converter 2.

В результате реализуется приемлемый уровень режекции (более 60 дБ, при полосе пропускания 0,3% не менее 40 дБ), при минимальной полосе режекции по уровню 3 дБ - 1,5%. As a result, an acceptable level of rejection is realized (more than 60 dB, with a passband of 0.3% not less than 40 dB), with a minimum notch band of 3 dB - 1.5%.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства показали, что предлагаемая в данном изобретении конструкция режекторного фильтра на поверхностных акустических волнах (ПАВ) позволила получить следующие технические результаты: расширить верхнюю границу полосы пропускания частотного диапазона до 400 мГц; снизить уровень потерь и неравномерности в полосе пропускания; увеличить глубину режекции фильтра до 60 дБ при уровне потерь в полосе пропускания не более 1,5 дБ; обеспечить компактность, снижение габаритов и дешевизну фильтра. Experimental studies of the claimed device showed that the design of the notch filter on surface acoustic waves (SAW) proposed in this invention allowed to obtain the following technical results: expand the upper limit of the passband of the frequency range to 400 MHz; reduce the level of losses and unevenness in the passband; increase the depth of the filter notch to 60 dB with a loss in the passband of no more than 1.5 dB; to provide compactness, reduction in size and low cost of the filter.

Литература. Literature.

1. Патент США N 4599587, кл. H 03 H 7/01, 1990. 1. US patent N 4599587, cl. H 03 H 7/01, 1990.

2. Узкополосный режекторный фильтр на связанных резонаторах на поверхностных акустических волнах. Патент США N 5077545, кл. H 03 H 9/25, 1991. 2. A notch filter on coupled resonators on surface acoustic waves. US patent N 5077545, CL H 03 H 9/25, 1991.

Claims

A notch filter on surface waves containing a piezoelectric substrate with input and output transducers mirror-symmetric with respect to the central axis on its surface, characterized in that the first and second intermediate interdigital transducers are inserted, which are located between the input and output interdigital transducers, the first electrodes of the first and second interdigital transducers are connected equidistant made on a piezoelectric substrate electrodes with a period equal to the period of the pins of the intermediate interdigital transducers, and the second electrode of the first intermediate interdigital transducer is made in the form of a solid conductor, galvanically connected to the second electrode of the input interdigital transducer and connected to the first electrode of the input transducer, and the second electrode of the second Intermediate interdigital transducer is grounded.