SE453447B - Resonatoranordning for akustiska vagor - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 455 447 ' ¿ Uppfinningen berör undertryckning av omväxlande vagtyper, som upprätthâlles av ett resonanshålrum för akustiska stående vågor. Ett skäl till att önska undertrycka omväxlande vâgty- per är att i de fall. då ett filter skall ha mycket högt g°d_ hetstal eller Q-värde. härför kräves ett stort hâlrum, vilket nedför att intilliggande vägtyper av mindre frekvensavstànd än som erfordras för ett speciellt tillâmpningsfall. Genom undertryckning av onväxlande vâgtyper fördubblas då frekvens- avståndet nellan möjliga vâgtyper.

Att enligt ovannämnda amerikanska patentskrift en interdigi- tal omvandlare kan bringas att koppla till enbart omväxlande vâgtyper i hâligheten genom placering av omvandlarna vid mit- ten av hålrummet i stället för i närheten av reflektorerna, medför tva ogynnsamma begränsningar först därigenom. att för ett bestämt mellanrum mellan reflektorerna denna princip endast kan tillämpas på en omvandlare med små dimensioner. som kan vara mindre än som erfordras för tillräckligt kraftig koppling till hålrumnet, och för det andra därigenom, att för resonatoranordningar. för vilka kräves. att två interdigitala omvandlare är placerade i hâlrummet, denna princip endast kan tillämpas för den ena av omvandlarna.

Uppfinningen är bl.a. baserad på uppgiften att utveckla en resonatoranordning för akustiska vågor, vid vilken en inter- digital omvandlare har nollrestkoppling till omväxlande våg- typer i hålrummet utan ovannämnda ofördelaktiga begränsnin- gar. Grundidén enligt uppfinningen är att en rad elektroder. som är interdigitalt kopplade i omvandlaren, anordnas sym- metriskt med hänsyn till en central punkt i hâlrummet. så att ett antal elektrodpar bildas, varvid elektroderna i varje par i motsatta riktningar har samma avstånd från denna centrala punkt. Om de båda elektroderna i varje par är förbundna med samma klämma. har omvandlaren nollrestkoppling till en sats omväxlande vâgtyper, medan omvandlaren har nollrestkoppling till den andra satsen omväxlande vâgtyper, om elektroderna 1 varje par är förbundna med motsatta klämmor. Omvandlaren kan så 5 ( i. i f. e å s f 10 15 20 25 30 35 453 447 sålunda betraktas bestå av två lika halvor, varav en halva i varje halva av hålrummet. När en enda onvandlare befinner sig i hålrummet, kan varje halva av onvandlaren uppta utrynnet från en liten del av dess halva av håligheten. son kan befin- na sig nära mittpunkten eller nära reflektorerna. upptill hela sin halva av håligheten. On två omvandlare nåste befinna sig i hålrummet. kan båda omvandlarna ha lika effektiv under- tryckning av den erforderliga satsen onvâxlande vågtyper, varvid de båda halvorna av den ena onvandlaren befinner sig intill varandra inon ett onråde nellan de båda halvorna av den andra onvandlaren.

En förbättring i förhållande till tidigare kända resonatorer av den inledningsvis angivna typen erhålles ned en resonator. son erhållit de i patentkravet l angivna kânnetecknen. Ytter- ligare särdrag hos uppfinningen anges i de övriga patentkra- ven.

Principen enligt denna patentansökning son nöjliggör, att punkten nittenellan de båda raderna av kopplingsorgan. son anges i densanna. kan förskjuta en halv våglängd eller en heltalsnultipel av en halv våglängd från hålrunnets nittpunkt synes ange, att denna förskjutning bör användas, on två kopp- lingsorgan son kan bestå av var sin onvandlare. skall inbyg- gas i sanna hålrun.

Ett elektriskt filter kan franställas, son innehåller två resonatoranordningar, för akustiska vågor enligt uppfinnin- gen. varvid onvandlaren i den ena av dessa anordningar bildar ingångsonvandlingsorgan och onvandlaren i den andra anordnin- gen bildar utgångsonvandlingsorgan, nedan organ finnes för koppling av akustisk energi från den ena anordningen till den andra. Elektriska filter ned kopplade resonatorer har bl.a. den kända egenskapen. att för resonatorer ned ett bestänt Q-värde kraftig koppling nellan resonatorerna år sanordnad ned låg inlânkningsdänpning hos filtret och ett passband ned stor bandbredd vid varje kopplad vågtypsfrekvens. nedan svag koppling nellan resonatorerna är sanordnad ned hög inlânk- 10 15 20 25 30 35 non.. 453 447 ningsdämpning hos filtret och ett passband med liten band- bredd vid varje kopplad vågtypsfrekvens. För ett filter med erforderlig liten bandbredd, som är samordnad med tillämplig svag koppling mellan resonatorerna. kommer inlänkningsdämp- ningen att vara lägre. om resonatorerna har högre Q-värde.

För dylika filter med kopplade resonatorer med låg dämpning och mycket smal bandbredd erfordras därför resonatorer med mycket högt Q-värde. On sådana resonatorer med mycket högt Q-värde är av typen resonanshâlrum för akustiska vågor med reflektorer med periodiska gitter och det kopplade resonator- filtret skall ha mycket låg stoppbandnivâ utanför ett smalt passband med en enda resonansvâgtyp, blir då i detta fall de tvâ intilliggande yttre vågtyperna ovanför och nedanför frek- vensen för den önskade enda vâgtypen, som komner att upprätt- hâllas kraftigt av hålrummen. eftersom de ej kan bringas utanför reflektorernas reflekterade frekvenspassband enligt ovan. ett problem¿ Frekvensen för den enda erforderliga våg- typen komner att ligga vid mitten av det reflekterade frek- venspassbandet. så att amplituden hos dessa tvâ yttre vågty- per komner att vara lägre än denna vâgtyp i mitten till följd av passbandets lutande sidor. Den generella nivån för filt- rets stoppbandgensvar utanför dessa tre kopplade resonansvâg- typer kan sänkas genom kaskadkoppling av hâlrummet till mycket låg nivå, som ligger nedanför amplituden för de bada yttre vågtyperna. I detta fall kommer arrangemanget av om- vandlarna enligt uppfinningen på sådant sätt, att de ej kopp- lat till dessa båda yttre vâgtyper, att möjliggöra. att oför- dârvat stoppbandgensvar hos filtret kan uppnås vid den kaskadkopplade mycket låga nivån utanför det erforderliga ' passbandet inom frekvensomrâden, där ett gensvar till följd av de båda yttre vâgtyperna i annat fall skulle föreligga ovanför denna mycket låga nivå.

Vid resonatoranordningar eller elektriska filter enligt upp- finningen kan de akustiska vågorna. som kan fortplantas av substraten. vara akustiska ytvâgor. som fortplantas i ytan på substraten. på vilka omvandlaren eller reflektorerna år be- lägna. eller kan vara akustiska massvâgor. som fortplantar 10 15 20 25 30 35 S 453 447 sig parallellt och nära intill denna yta på substratet. En möjlig användning av denna typ av akustiska massvågor omnäm- § nes i samband med återkopplade oscillatorer med fördröjnings- ledningar i brittiska patentskriften 1.451 326. medan ett antal vridna Y-skurna stycken av kvarts med fortplantning 1 rät vinkel mot X-axeln. som är lämpade för detta ändamål. beskrives i Elektronics Letters, 3 mars 1977. vol. 13, nr 5, pp 12a-13o. V w., -eers- . . .

Uppfinningen beskrives närmare nedan med ledning av åtföljan- de ritning, där fig. l visar en schematisk planvy av en reso- natoranordning för akustiska vågor enligt uppfinningen. var- vid omvandlaren i hålrunmet har nollkoppling till jämna våg- typer. fig. 2 en schematisk planvy av en likartad anordning. men vid vilken omvandlaren har nollkoppling till udda vågty- per. fig. 3 en schematisk planvy av en resonatoranordning enligt uppfinningen med ett resonanshålrum och två omvandlare i hålrummet för nollkoppling till jämna vågtyper, fig. 4 en schematisk planvy av en anordning, likartad den i fig. 3 visade men vid vilken de båda omvandlarna har nollkoppling till udda vågtyper. fig. 5 en schematisk planvy av ett elekt- riskt filter enligt uppfinningen, vid vilket två resonanshål- rum är omvandlarkopplade, fig. 6 en schematisk planvy av ett elektriskt filter enligt uppfinningen, vid vilket två reso- nanshålrum är kopplade medelst en flerbandskopplare och fig. 7'en typisk frekvenskurva för ett elektriskt filter. vid vilket två hålrum har ett kombinerat reflekterat frekvens- passband, som innehåller enbart tre resonansvågtyper, medan de i hålrummen anordnade omvandlarna bar maximal koppling till stående vågenergi vid mittvågtypsfrekvensen och noll- koppling till stående vågenergi vid de båda yttre vågtyps- frekvenserna.

I fig. 1 visas ett substrat 1 med förmåga att fortplanta akustiska vågor. Detta substrat kan vara varje välkänt piezo- elektriskt substrat med förmåga att fortplanta aknstiska yt- vågor i den visade ytan. t.ex. litiumneobat eller kvarts. eller kan vara ett piezoelektriskt substrat med förmåga att 10 15 20 25 30 35 453 447 6 fortplanta akustiska massvågor parallellt med och tätt intill den visade ytan. t.ex. ett vridet Y-skuret stycke av kvarts med fortplantning i rät vinkel mot X-axeln, såsom beskrives i sistnämnda litteraturställe. I fortsättningen antages sub- stratet 1 tillhöra en av dessa båda typer medan hänvisning till akustiska vågor avser tillämpning av akustiska ytvågor eller speciella typer av just beskrivna massvågor.

Ett par inbördes åtskilda reflektorer Rl och R2 bildar ett resonanshålrum med förmågan att upprätthålla en akustisk stående våg i substratet l vid ett antal destinkta resonans- vågtypsfrekvenser. Varje reflektor Rl och R2 är en periodisk gitterkonstruktion med ett antal diskreta diskontinuiteter eller avbrottselement 2 och 3 vid ytan l. Varje avbrottsele- ment. som t.ex. kan vara ett ledande band på ytan eller ett spår i ytan. är avsett att reflektera en del av akustisk vågenergi, som träffar detsamma. Reflektorerna Rl och R2 har var sitt reflekterat frekvenspassband och i ett typiskt fall består varje reflektor Rl och R2 av 200 avbrottselement 2 och 3 med ett effektivt inbördes avstånd av en halv våglängd 1/2 hos de akustiska vågorna vid en frekvens av 100 Hflz, vilket ger upphov till ett reflekterat passband av 2 Hflz med sin mittpunkt på nämnda frekvens av 100 Hflz. Resonanshålrum- mets effektiva längd L ärni huvudsak ett heltal halva våg- längder vid var och en av resonansvågtypsfrekvenserna. I nyssnämnda typiska fall uppgår längden L till 500 1 vid 100 Hflz inklusive ett mellanrum av 400 1 mellan de närmaste elementen 2 och 3 i reflektorerna Rl och R2; Denna längd L bestämmer ett mellanrum av 100 kHz mellan intilliggande reso- nansvågtypsfrekvenser, så att hålrummet har förmåga att upp- rätthålla 20 resonansvågtyper inom passbandet av 2 Hflz.

Stående vågresonansmönstret för varje vågtyp kommer att upp- visa noder och bukar med hänsyn till akustisk spänning och töjning och även noder och bukar med hänsyn till elektrisk potential mätt vid ytan. I föreliggande fall avser noder och bukar minima och maxima hos elektrisk potential mätt vid ytan. Hittpunkten för hålrummet. som befinner sig på den i 10 15 20 25 30 35 4s3 44§ fig. l visade linjen I-I. sammanfaller med en nod och en buk vid den stående vågen vid en jämn vågtypsfrekvens resp. en udda vågtypsfrekvens, som bildar varje intilliggande par av vågtypsfrekvenser. som upprätthålles av hålrummet. Resonans- mönstren för tre intilliggande vågtyper H1. H2 och H3 vid successivt avtagande frekvens, dvs. stigande våglängd. visas i fig. l. Vågtyperna Hl och H3 befinner sig vid jämna våg- typsfrekvenser med en nod N vid mittlinjen I-I och vågtypen H2 vid en udda vågtypsfrekvens med en nod AN vid mittlinjen I-I. De positiva och negativa tecknen i fig._l anger den relativa fasen hos resonansmönstren för de två vågtyperna relativt mittlinjen I-I vid en bestämd tidpunkt.

En omvandlare TDI innehåller en rad elektroder Yl, X1. X2 och Y2. son befinner sig på ytan l mellan paret reflektorervkl och R2 för koppling till akustisk stående vågenergi i hålrum- met och som via förbindningsskenor BX och BY är interdigitalt kopplade till ett par klämmor Tl och T2. Raden elektroder är symmetriskt anordnat med hänsyn till mittlinjen I-I och bil- dar två par elektroder, varvid de båda elektrodernas genom streckade linjer angivna verksamma mittpunkter i varje par befinner sig på samma avstånd i motsatta riktningar paral- lellt med hålrummets längd från mittlinjen I-I. Paret X1 och X2 befinner sig på ett avstånd x från linjen I-I och paret Yl och Y2 befinner sig på ett avstånd y från linjen I-I. Paret X1. X2 är elektriskt gemensamt förbundna via skenan BX med klâmman Tl öch paret Yl. Y2 är gemensamt elektriskt förbundna via skenan BY med klämman T2. Hed hänsyn till de båda jämna vågtyperna H1 och H3 befinner sig elektroderna X1 och X2 vid motsatta faser med lika storlek 1 stående vågmönstret och elektroderna Yl och Y2 befinner sig även vid motsatta faser med samma storlek i stående vågmönstret.

En omvandlare TDI,-bestående av par av elektroder. varvid varje par är anordnat på samma sätt som paren X1. X2 och Yl.

Y2. har sålunda nollrestkoppling till stående vågenergi vid varje jämn vågtypsfrekvens för stående vågor. som håligheten har förmåga att upprätthålla. oberoende av de aktuella värde- 10 15 20 25 30 35 453 447 ' 8' na av avstånden x och y. Om omvandlaren är en ingångsomvand- lare och en omväxlande potentialskillnad tillföres klâmmorna Tl och T2 vid frekvenserna för dessa jämna vågtyper, kommer sålunda dessa stående vågor av jämn vågtyp ej att alstras. nedan. om de stående vågorna av jämn vågtyp förekommer 1 hå-I ligheten och omvandlaren är en utgångsomvandlare. kommer en elektrisksnollutsignal att uppträda vid klämmorna Tl och T2 vid frekvenserna för dessa jämna vågtyper. Hed hänsyn till den udda vågtypen H2 befinner sig elektroderna Xl och X2 vid samma fas med lika storlek i stående vågmönstret och elektro- derna Yl och Y2 befinner sig även vid samma fas med lika storlek i stående vågmönstret. Såsom visas i fig. l. är av- ståndet x ett heltal av halva våglängder vid frekvensen för vågtypen M2 och y en halv våglängd större än x vid denna frekvens, omvandlaren har därför maximal koppling till ståen- de vågenergi vid frekvensen för vågtypen H2. Om därför om- vandlaren är en ingångsomvandlare och en omväxlande poten- tialskillnad tillföres klänmorna Tl och T2 vid frekvensen för vågtypen H2. kommer denna stående våg av udda vågtyp att alstras med maximal effektivitet. och kommer. om den stående vågen av den udda vågtypen H2 förekommer i hålrummet och omvandlaren âr en utgångsomvandlare. en elektrisk signal att uppträda vid klämmorna Tl och T2 vid frekvensen för denna vågtyp H2 med den maximala amplituden. För uppnående av en nyttig omvandlare Tl näste de aktuella värdena av avstånden x och y säkerställa, att omvandlaren har icke-nollrestkoppling till stående vågenergi vid åtminstone en udda vågtypsfrek- vens. som hålrummet har förmåga att upprätthålla. T.ex. om avstånden x och y vore sådana. att samtliga elektroder befin- ner sig på noder vid en speciell udda vågtyp, eller vore sådan. att samtliga elektroder befinner sig på bukar vid samma fas för en speciell udda vågtyp. och i ettdera av dessa fall, om denna udda vågtyp vore den enda vågtyp, som hålrum- met har förmåga att upprätthålla, skulle omvandlaren ej vara användbar.

Vid anordningen enligt fig. 2 är substratet l detsamma som det i fig. l visade och är reflektorerna Rl och R2 med av- '10 15 20 25 30 35 453 e 447 brottselement 2 och 3 av sanna art som de i fig. l visade.

Resonansmönstren för tre intilliggande vågtyper H4, H5 och H6 visas, varvid vågtyperna M4 och H6 befinner sig vid udda vågtypsfrekvenser med en buk AN vid nittlinjen I-I. nedan vågtypen MS befinner sig vid en jämn vågtypsfrekvens ned en nod N vid nittlinjen I-I.

En omvandlare TD2 onfattar en rad elektroder X3. Y3. X4 och Y4, son befinner sig på ytan l mellan paret reflektorer Rl och R2 för koppling till akustisk stående vågenergi i hålig- heten och är interdigitalt via förbindningsskenorna BX och BY förbundna ned ett par klännor T3 och T4. Var och en av elekt- roderna är delad i två elektroddelar. som år förskjutna från den genon streckade linjer verksanna nittpunkten på denna V elektrod lika sträckor 1 notsatta riktningar parallellt ned hålrunnets längd. Elektrodraden är synnetriskt anordnad ned hänsyn till nittlinjen I~I och bildar två par elektroder, vars effektiva nittpunkter i varje par befinner sig på lika avstånd i notsatta riktningar parallellt ned hålrunnets längd från nittlinjen I-I. Paret Y3, X4 befinner sig på ett avstånd x från linjen I-I och paret X3, Y4 på ett avstånd v från denna linje. Paret Y3. X4 år elektriskt förbundet med olika klânnor av klännorna T4 och T3 via skenorna BY och BX, medan paret X3. Y4 är elektriskt förbundet ned olika klânnor av klännorna T3 och T4 via skenorna BX och BY. För båda de udda vågtyperna H4 och H6 befinner sig elektroderna Y3 och X4 vid sanna faser ned sanna storlek av stående vågnönstret och elektroderna X3. Y4 befinner sig även vid sanna faser med sanna storlek i stående vågnönstret. En onvandlare TD2. be- stående av elektrodpar. varav varje par är anordnat på sanna sätt son paren Y3, X4 och X3. Y4. har därför nollrestkoppling till ståendevågenergi vid varje udda vågtypsfrekvens för stående vågor. son håligheten har förnåga att upprätthålla. oberoende av de aktuella värdena av avstånden x och y. För den jânna vågtypen H5 befinner sig elektroderna Y3 och X4 vid notsatta faser ned lika storlek 1 stående vågnönstret och *elektroderna X3 och Y4 befinner sig även vid notsatta faser med sanna storlek i stående vågnönster. Såson frangår av fig. 10 15 20 25 30 35 453 447 io» 2, är avståndet x ett heltal halva våglängder i frekvensen för vågtypen H5 och y en halv våglängd större än x vid denna frekvens. så att onvandlaren har naxinal koppling till ståen- de vågenergi vid frekvensen för vågtypen H5._Pör att uppnå. att onvandlaren TD2 är användbar, nåste de aktuella värdena av avstånden x och y vara valda för att säkerställa, att onvandlaren har icke-nollrestkoppling till stående vågenergi vid åtminstone en jänn vågtypsfrekvens, son hålrunnet har förnåga att upprätthålla.

I fig. 3 visas sanna substrat l son i fig. l och 2 och sanna reflektorer Rl och R2 ned avbrottselenent 2 och 3 son i fig. l och 2. Två onvandlare ITDl och OTDll. 0TDl2 ingår son var för sig är avsedda för undertryckning av jânna vågtyper på sanna sätt son den i fig. l visade onvandlaren TDI. En in- gångsonvandlare ITDI onfattar två intilliggande halvor. varav varje halva onfattar fyra elektroder på önse sidor on en elektrod vid nittlinjen I-I för det av reflektorerna Rl och R2 bildade hålrunnet. Elektrodraden i onvandlaren ITDl år via förbindningsskenor IBX och IBY interdigitalt förbundna ned ett par ingångsklännor ITl och IT2. Elektrodraden i onvandla- ren ITDI är synnetriskt anordnad ned hänsyn till nittlinjen I-I och dessnton ned hänsyn till en elektrod IY3. son befin- ner sig på nittlinjen I-I. bildar fyra elektrodpar. varvid de effektiva nittpunkterna på de båda elektroderna 1 varje par befinner sig på lika avstånd i notsatta riktningar parallellt ned hålrunnets längd från nittlinjen I-I. Det yttre paret elektroder är t}ex. betecknade ned IYI och 1Y2 och befinner sig på ett avstånd y från linjen I-I. nedan intilliggande par elektroder är betecknade ned IXl och IX2 och befinner sig på ett avstånd x från injen I-I. En utgångsonvandlare består av två halvor 0TD11 och OTDI2, varav varje onfattar fyra elek- troder på vardera sidan av nittlinjen I-I och år åtskilda nedelst ingångsonvandlaren ITDI; Elektrodraden i onvandlaren 0IDl1, OTDI2 är via förbindningsskenor 0BXl. OBXZ. OBYI och 0BY2 interdigitalt förbunden ned ett par ntgångsklännor 0Tl och 012. Elektrodraden i onvandlaren 0TDll¿ 0IDl2 är synnet-~ riskt anordnade ned hänsyn till nittlinjen I-I och bildar T. 10 15 20 25 30 as ll fyra par elektroder, varvid de effektiva mittpunkterna på de båda elektroderna i varje par befinner sig på samma avstånd i motsatta riktningar parallellt ned hålrummets längd från nittlinjen I-I. Det yttre paret elektroder är t.ex. beteckna- de med 0Yl och OY2 och befinner sig på ett avstånd q från linjen I-I, nedan intilliggande par elektroder är betecknade ned OXl och 0X2 och befinner sig på ett avstånd p från linjen I-I. Hed hänsyn till både ingångsomvandlaren ITDI och ut- gångsonvandlaren 0TDll. 0TD12 är de båda elektroderna i varje par såsom beskrivits ovan elektriskt gemensamt förbundna med samma klänna eller den andra i resp. par ingångs- eller ut- gångsklâmmor. så att både ingångsomvandlaren och utgångsom- vandlaren har nollrestkoppling till stående vågenergi vid varje jämn vågtypsfrekvens. vid vilken hålrummet har förmåga att upprätthålla en akustisk stående våg. medan avståndet för elektroderna i varje olika rad från mittlinjen I-I i hålrum- met. dvs. de aktuella värdena av avstånden x, y, p och q år vidare valt för att säkerställa. att båda omvandlarna ITDI och 0TDll. 0TDl2 har icke-nollrestkoppling till stående vågenergi vid åtminstone en udda vågtypsfrekvens. vid vilken hålrummet har förmåga att upprätthålla en akustisk stående våg. Elektroden IY3 i ingångsomvandlaren ITDl. som avslutar en rad av interdigitala elektroder med regelbundna avstånd för denna omvandlare och utgör tillägg till de beskrivna elektrodparen till följd av placering på mittlinjen I-I, be- finner sig på en nod för samtliga jämna vågtyper.

I fig. 4 visas samma substrat l som i fig. 1 och 2 och samma reflektorer R1 och R2 med avhrottselement 2 och 3 som i dessa figurer. Två omvandlare OTDZ och lTD21. ITD2 ingår. som var för sig är avsedda att undertrycka udda vågtyper på samma V sätt som den i fig. 2 visade omvandlaren ID2. En ingångsom- vandlare OTD2 består av två intilliggande halvor, varav varje_ halva omfattar fyra elektroder på vardera sidan av mittinjen al-I i det av reflektorerna Rl och R2 bildade hålrummet.

Elektrodraden i omvandlaren OTDZ år via förbindningsskenor OBX och OBY interdigitalt förbundna med ett par utgångskläm- g mor OT3 och 014. Elektrodraden i omvandlaren 0TD2 är symmet- 4ss*441e 10 15 20 25 30' ef» - ,í,.. j. ...Hwwfluf . _ .w “__ 453 447 12 riskt anordnad ned hänsyn till nittlinjen I-I och bildar fyra par elektroder. varvid de verksanna nittpunkterna för de båda elektroderna i varje par befinner sig på lika avstånd i notsatta riktningar parallellt ned hålrunnets längd från nittlinjen I-I. Det yttre paret elektroder är t.ex. beteckna- de ned OX3 och OY4 och befinner sig på ett avstånd y från linjen I-I. nedan intilliggande par elektroder är betecknade ned OY3 och OX4 och befinner sig på ett avstånd 1 från linjen I-I. En ingångsonvandlare onfattar två halvor ITD2l och ITD22. varav varje halva onfattar fyra elektroder på var sin sida on nittlinjen I-I och är skilda sinsenellan av utgångs- onvandlaren OTD2. Elektrodraden i onvandlaren lTD2l, ITD22 år via förbindningsskenor IBXl. lBX2, IBYl och IBY2 interdigi- talt förbundna ned ett par ingångsklännor IT3 och IT4. Elek- trodraden i onvandlare ITD2l, ITD22 är synnetriskt anordnad ned hänsyn till nittlinjen I-I och bildar fyra par elektro- der. varvid de verksanna nittpunkterna på de båda elektroder- na i varje par befinner sig på lika avstånd i notsatta rikt- ningar parallellt ned hålrunnets längd från nittlinjen I-I.

Det yttre paret elektroder är betecknade ned IX3 och IY4 och befinner sig på ett avstånd q från linjen I-I. nedan in- tilliggande par elektroder är betecknade ned IY3 och IX4 och befinner sig på ett avstånd p från linjen I-I. Hed hänsyn till de båda onvandlarna OTD2 och ITD2l. ITD22 är de båda elektroderna i varje par elektriskt förbundna ned olika klän- nor av de olika paren utgångs- eller ingångsklännor. så att de båda onvandlarna har nollrestkoppling till stående våg- energi vid varje udda vågtypsfrekvens. vid vilken hålrunnet har förnåga att upprätthålla en kustisk stående våg. nedan avståndet för elektroderna i varje olika rad från nittlinjen I-I i hålrunnet. dvs. de aktuella värdena av avstånden X. Y. p och q. vidare är avsett att säkerställa. att de båda on- vandlarna har icke-nollrestkoppling till stående vågenergi vid~åtninstone en jänn vågtypsfrekvens. vid vilken hålrunnet har~förnåga att upprätthålla en akustisk stående våg.¶ I fig. 3 och 4 kan onvandlarelektroderna var enkelelektroder, såson visas för onvandlaren TDI i fig. 1. eller delade elek- 10 15 20 25 30 35' 453 447 13 troder. sâson visas för onvandlaren TD2 i fig. 2.

Enligt fig. 5 är tva anordningar sannankopplade på sannav substrat 1. varav varje består av tva onvandlare. son år anordnade enligt fig. 4 och har nollkoppling till udda vag- typer. Paret reflektorer Rll och R21 och även paret reflekto- rer Rl2 och R22 är anordnade på sanna sätt son det i fig. I och 2 visade paret reflektorer Rl och R2. Onvandlarna ITD2 och 0TD2l. 0TD22 och även onvandlarna 0TD2 och ITD2l, lTD22 är utfornade och anordnade på sanna sätt i sina olika hâlrun på sanna sätt son onvandlarna 0TD2 och lTD2l. ITD22 i deras olika hålrun i fig. 4. Ingângsonvandlaren ITD2 är förbunden ned en elektrisk energikälla S via klännor ITD3 och ITD4, nedan utgângsonvandlaren OTD21. 0TD22 är förbunden_ned klän- nor OITI och 0IT2. Ingângsonvandlaren ITD2l, ITD22 är förbun- den ned klânnorna 0ITl och 0lT2 och utgângsonvandlaren OTD2 ned en ledning z via klânnor OT3 och OT4. De bada resonator- anordningarna. son är sannankopplade på 1 fig. 5 visat sätt genon elektrisk inkoppling av utgângsklânnorna på den första anordningen till utgångsklânnorna på den andra anordningen. bildar ett elektriskt filter ned kopplade resonatorer. Flera än tvâ dylika anordningar kan inkopplas för att bilda ett- elektriskt filter, i vilket fall den första och den andra visade anordningen konner att bilda en del av detta filter.

Enligt fig- 6 år tvâ anordningar på sanna substrat l sannan- kopplade, varav varje onfattar en tvådelad onvandlare för nollkoppling till jânna vågtyper. Paret reflektorer Rll och R2l och även paret reflektorer B12 och R2 är anordnade på sanna sätt son paret Rl och R2 i fig. 1 och 2. Vidare är on- vandlarna lTDl1.¶ITDl2 och 0TDll. 0TDl2 anordnade på sanna sätt son i fig. 3. Ingângsonvandlaren lTD1l, ITD12 är förbun- den ned en elektrisk energikâlla S via klännor ITl och IT2. nedan utgångsonvandlaren 0TDll, OTDI2 är förbunden ned en belastning Z via klânnor 011 och 0T2. Hålrunnen i de båda resonatoranordningarna är via en flerbandskopplare HSC kopp- “lade till varandra. son består av en rad av diskreta paral- lella ledande band på substratet 1. son är elektriskt isole- 10 15 20 25 30 35 453 447 M rade från varandra och befinner sig i de båda hålrunnen och sträcker sig mellan dessa. Akustisk vågenergi¿ som fortplan- tar sig från onvandlaren ITDll. ITDl2 till det av reflekto- rerna R11 och R21 bildade nairunnec, bildar akustisk suaenae vågenergi i detta hålrun. varvid en del av denna stående vågenergi överföres såson elektrisk energi via banden i kopp- laren HSC för att vidare transporteras såson akustisk våg- energi i det av reflektorerna Rl2 och R22 bildade hålrunnet och därmed bildar akustisk stående vågenergi 1 detta hålrun, son mottages av omvandlaren 0TDll. 0TDl2. De båda kopplade resonatoranordningarna bildar ett elektriskt filter. Alter- nativt kan de vara inbyggda i ett elektriskt filter med flera än två kopplade resonatoranordningar.

Fig. 7 visar en typisk frekvenskurva för ett elektriskt filter med kopplade resonatorer för ytfortplantning av akus- tiska vågor, som är dinensionerad på sådant sätt, att det har smalt passband med låga förluster och att låg stoppbandnivå uppnås utanför detta passband genom sådan dimensionering av resonatorerna. att reflektorernas konbinerade reflekterade frekvenspassband innehåller enbart tre resonansvågtyper och genol att anordna omvandlarna på sådant sätt, att de endast kopplar till den mindre av dessa tre vågtyper. Filtret, vars kurva visas i fig. 7. år uppbyggt i stort i likhet ned den i fig. S visade anordningen, dvs. två resonanshålrun finnes, varav varje är bildad av två periodiska gitterreflektorer. nedan två omvandlare finnes i varje hålighet för undertryck- ning av omväxlande vågtyper, varav den ena onvandlaren i ett av hålrunmen är en ingångsomvandlare och den ena omvandlaren 1 det andra hålrummet âr en utgångsomvandlare. medan de övri- ga båda omvandlarna är anslutna för koppling av de båda hål- runnen. Substratet är ett ST-skuret kvartsstycke med förmåga att fortplanta akustiska ytvågor. Reflektorerna. son bildar hålrummen. består var för sig av 750 metallband på ytan på substratet med ett effektivt mellanrum av en halv våglängd i ytvågorna vid en mittfrekvens av 160 Hz, vilket ger upphov till ett reflekterat passband av 600 kHz. som är centrerat på denna mittfrekvens av 160 Hz. Uellanrummet mellan de båda 10 15 20 25 453 447 15 reflektorerna i varje hålrun är 150 vågländer och varje hål- rum har en effektiv längd av ca 250 våglängder vid nânnda mittfrekvens, vilken resulterar i ett nellanrun nellan frek- venserna för angränsande resonansvågtyper i hålrunnen av 300 kHz. Inom varje hålrum upptar nittomvandlaren en sträcka av 60 våglängder, medan de båda halvorna av den yttre omvandla- ren var för sig upptar en sträcka av 30 våglängder i nânnda nittfrekvens längs hâlrunnets längd. Den genom en heldragen linje i fig. 7 angivna frekvenskurvan för detta filter år en bandpasskurva med en inlänkningsdänpning av 10 dB i ett 50-ohn-system vid toppen av kurvan vid frekvensen 160 MHz.

Denna inlänkningsdänpning kan reduceras till ca 6 dB genol Vlänplig impedansanpassninga av ingångs- och utgångsonvandlare till den yttre kopplingen och den kan reduceras ytterligare till ca 3 dB genom inkoppling av en induktans över de kopp- lande omvandlarna. Bandbredden vid 3 dB nedanför toppvârdet uppgår till 20 kHz. Stoppbandnivån vid kurvan inon onrådet intill bandpassgensvaret uppgår till 60 dB nedanför toppvär- det. Den streckade konturen visar gensvaret på de båda vågty- perna vid 159,7 Hflz och 160,3 Mflz. son skulle förekolna vid nivåer av 30 dB och 45 dB nedanför toppvärdet. on onvandlarna ej vore inrättade att ha nollkoppling till dessa båda vågty- per. Den punktstreckade konturen visar det kolbinerade re- flekterade frekvenspassbandet för resonatorernas reflektorer.' förbättringen 1 stoppbandnivån hos filterkurvan, son uppnås genon att använda olvandlarna för omväxlande vågtypsunder- tryckning. framgår tydligt.

Claims (8)

o '11 - ïwssewfæfiaafflflfi 10 15 20 25 30 35 p4s3 447 16 Patentkrav

1. l. Resonatoranordning för akustiska vågor, med ett substrat med förmåga att fortplanta akustiska vågor, ett par inbödes åtskilda reflektorer. som bildar ett resonanshålrum med för- måga att upprätthålla en akustisk stående våg i substratet vid ett antal distinkta resonansvågtypsfrekvenser, med ett par klänmor och en omvandlare. onfattande en rad elektroder, som är interdigitalt förbundna med klämnorna och belägna på substratets yta mellan reflektorerna för koppling till akus- tisk ståendevågenergi i hålrumnet. k ä n n e t e c k n a d av att omvandlaren är en ingångsonvandlare för omvandling av till klânnorna matad elektrisk energi till akustisk vågenergi och att ett par utgångsklänmor vidare ingår jånte en utgångs- omvandlare ned en rad elektroder. som är interdigitalt för- bundna med utgångsklännorna och befinner sig på substratytan i hålrummet. varvid elektrodraden både i ingångs- och i ut- gångsomvandlaren är synmetriskt anordnad med hänsyn till hål- rummets mittpunkt, som sannanfaller ned en buk och en nod i den stående vågen vid en udda vågtyp resp. en jämn vågtyp. medan varje elektrodrad är bildad av par av elektroder och de verksanma nittpunkterna på de båda elektroderna i varje par befinner sig på lika avstånd från nämnda mittpunkt och på motsatta sidor av denna och elektroderna i varje par gemen- samt år förbundna ned den ena av ingångs- och utgångsklåmmor- na. varjämte både ingångs- och utgångsomvandlaren i huvudsak saknar koppling till ståendevågenergi vid jämna vågtyper och har icke-noll-restkoppling vid åtminstone en udda vågtyp.

2. - Resonatoranordning för aksutiska vågor, ned ett substrat med förmåga att fortplanta akustiska vågor. ett par inbödes åtskilda reflektorer, son bildar ett resonanshålrum med för- måga att upprätthålla en akustisk stående våg i substratet ,vid ett antal distinkta resonansvågtypsfrekvenser. med ett par klämmor och en omvandlare, omfattande en rad elektroder. son är interdigitalt förbundna ned klämnorna och belägna på substratets yta mellan reflektorerna för koppling till akus- tisk ståendevågenergi i hålrummet. k ä n n e t e c k n a d 10 15 20 25 30 35 453 447 17 av att omvandlaren är en ingångsomvandlare för omvandling av till klämmorna matad elektrisk energi till akustisk vågenergi och att ett par utgångsklämmor vidare ingår jämte en utgångs- omvandlare med en rad elektroder, som är interdigitalt för- bundna med utgångsklämmorna och befinner sig på substratytan i hålrummet. varvid elektrodraden både i ingångs- och i ut- gångsomvandlaren är symmetriskt anordnad med hänsyn till hål- rummets mittpunkt. som sammanfaller med en buk och en nod i den stående vågen vid en udda vågtyp resp. en jämn vågtyp, medan varje elektrodrad är bildad av par av elektroder och de verksamma mittpunkterna på de båda elektroderna i varje par befinner sig på lika avstånd från nämnda mittpunkt och på motsatta sidor av denna och elektroderna i varje par âr för- bundna med olika klâmmor av ingångs- eller utgångsklämmorna. varjämte både ingångs- och utgångsomvandlaren i huvudsak sak- nar koppling till ståendevågenergi vid udda vågtyper och har icke-noll-restkoppling vid åtminstone en jämn vågtyp.

3. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att varje reflektor är bildad av ett periodiskt gitter vid sub- stratets yta, varvid dessa gitter och deras inbördes avstånd år anordnade på sådant sätt. att det kombinerade frekvens- passbandet med hänsyn till reflexion hos detta par reflekto- rer innehåller enbart tre intilliggande resonansvågtypsfrek- venser, varav vågtypsfrekvensen i mitten är udda.

4. Anordning enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a d av att varje reflektor är bildad av ett periodiskt gitter vid sub- stratets yta. varvid dessa gitter och deras inbördes avstånd är anordnade på sådant sätt, att det kombinerade frekvens- passbandet med hänsyn till reflexion hos detta par reflekto- rer innehåller enbart tre intilliggande resonansvågtypsfrek- venser, varav vågtypsfrekvensen i mitten är jämn.

5. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n-a d av att varje elektrod är delad i två elektroddelar, som år belägna på motsatta sidor av och på lika avstånd från den verksamma mittpunkten på denna elektrod. w 453 447 V l¿

6. Resonatoranordning enligt krav l eller 2. k ä n n e - t e c k n a d av att substratet fortplantar akustiska ytvå- gor.

7. Resonatoranordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att substratet fortplantar akustiska mass- vâgor, som fortplanta: sig parallellt ned och tätt intill ytan.

8. Användning av tvâ resonatoranordningar enligt krav 1 eller 2 i ett elektriskt filter, varvid utgângsklânnorna på den ena anordningen är elektriskt förbundna med den andra anordnin- gens ingângsklännør.