SU726647A1

SU726647A1 - Полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах

Info

Publication number: SU726647A1
Application number: SU772510210A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Багдасарян; Юрий Васильевич Гуляев; Анатолий Михайлович Кмита
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1977-07-22
Publication date: 1980-04-05
Also published as: FR2398412B1; FR2398412A1; JPS5440061A; GB2003353A; GB2003353B; JPS5614004B2; DE2831585A1; US4185218A

Description

(54) ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

1

Изобретение относитс к области радиотехники и может быть использовано в устройствах частотной селекции радиосигналов .

Известен полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий пьезоподложку и расположенные на ее поверхности входной и выходной преобразователи поверхностных акустических волн встречно-штыревого типа, расположенные в одном акустическом канале. Один из преобразователей , например, входной, вл етс аподиззэганным, перекрытие смежных штыревых э.еигродов в нем измен етс R соответствии с заданным законом амплитудной модул ции в импульсном отклике фильтра . Другой преобразователь вл етс широкополосным и неапоДизованным, ои имеет одинаковое перекрытие всех штыревых электродов 1 .

Недостатком такого фильтра вл етс малое подавление сигнала за полосой пропускани , недостаточна крутизна спада его амплитудно-частотной характеристики и неравномерность амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускани , т. е.

неудовлетворительна форма его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Улучшить форму АЧХ позвол ет расположение входного и выходного преобразователей в разных акустических каналах.

Известен полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоподложку и расположенные на ее поверхности в параллельных акустических каналах входной и выходной преобразователи поверхностных акустических волн и устройство св зи между акустическими каналами, выполненное в виде двух электродных структур , кажда из которых расположена в соответствующем акустическом канале и содержит две разнопол рные группы параллельных перекрывающихс штыревых электродов , причем штыревые электроды одной из групп обеих электродных структур гальванически соединены между собой, штыре вые электроды второй группы обеих электродных структур в этом фильтре также соединены между собой гальванически 2.

В этом фильтре, однако, невозможен синтез заданного импульсного отклика при переизлучении ПАВ из одного акустического канала в другой. Поэтому формула его АЧХ вое еще далека Ът оптимальной, в особенности при использовании дл пьезоподложки материалов широкого класса. Целью изобретени вл етс улучшение формы амплитудно-частотной характеристики при расширении класса материалов пьезоподложки . Это достигаетс тем, что между первой и второй .электродными структурами введена дополнительна электродна структура, содержаща две разнопол рные группы неравномерно перекрывающихс параллельных штыревых электродов, при этом шtыpeвые электроды первой и второй групп дополнительной структуры гальванически соединены со штыревыми электродами вторых упом нутых групп первой и второй электродных структур соответственно, а период расположени штыревых электродов в дополнительной электродной структуре выполнен не равным периоду расположени штыревых электродов в первой и второй электродных структурах. На фиг. 1 показана конструкци фильтра, содержаща неаподизованные входной и выходной преобразователи; на фиг. 2 - то же, содержаща аподизованиые входной и выходной преобразователи) Предложенный фильтр содержит пьезоподложку 1, выполненную в виде пластины из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами. На рабочей поверхност;и подложки 1 в параллельных aKycTH-qlecких каналах расположены входной 2 и выходной 3 преобразователи ПАВ встречноштыревого типа с посто нным першрь1тием штыревых электродов. Входной преобразователь 2 соединен с генератором 4 высокочастотного сигнала, а выходной 3 - с нагрузкой 5. У краев пьезоподложки 1 расположены поглотители ПАВ 6. и 7. Между преобразовател ми 2 и 3 размещены электродные структуры 8-10. Штыревые электроды 11 первой группы и штыревыеэлектроды 12 второй группы структуры 8 размещены в акустическом канале входного преобразовател 2. Штыревые электроды 13 первой группы и штыревые электроды 14 второй группы структуры 9 размещены в акустическом канале выходного преобразовател 3. Штыревые электроды 15 первой группы и штыревые электроды 16 второй группы структуры 10 параллельны друг другу и размещены между первой 8 и второй 9 структурами . Штыревые электроды 11 и 13 групп гальванически соединены токопровод щей шиной 17, расположенной вне системы электродов . Шина 17 может быть выполнена в виде замкнутого контура,внутри которого заключены электродные структуры 8-10 и заземлена. Штыревые электроды 12 и 14 гальванически соединены с электродами 15 и 16 соответственно. Штыревые электроды 12 структуры 8 и штыревые электроды 14 структуры 9 св заны между собой через емкость. образованную соответствующими смежными штыревыми электродами 15 и 16 дополнительной структуры 10. В первой структуре 8 перекрытие всех электродов 11 и 12 одинаково и равно перекрытию электродов во входном преобразователе 2. Во второй структуре 9 перекрытие всех электродов 13 и 14 одинаково и равно перекрытию электродов в выходном преобразователе 3. Перекрытие электродов 15 и 16 дополнительной структуры 10 измен етс по закону, определ емому по данному импульсному отклику фильтра. Пространственный период электродов входного и выходного преобразователей, а также первой и второй электродных структур выбираетс из услови акустического синхронизма. В р де случаев, например, при ф&рмировании несимметричной амплитудно-частотной характеристики период входного и выходного преобразователей отличаетс от периода первой и второй электродных структур и рассчитываетс , исход из частоты, несколько отличной от центральной частоты фильтра. Пространственный период штыревых электродов дополнительной структуры отличен от пространственного периода электродов первой и второй структур и выбираетс из услови , чтобы собственна полоса пропускани электродов дополнительной структуры находилась вне полосы пропускани фильтра. В другом варианте предложенного устройства один или оба преобразовател встречно-штыревого типа могут быть выполнены аподизованными, т. е. с переменным перекрытием электродов, закон изменени которого определ етс по заданному импульсному отклику фильтра (фиг. 2). Входной 2 и выходной 3 преобразователи могут быть размещены по одну сторону от электродных структур 8-10, как это показано на фиг. 2. Независимо от конструкции входного 2 и выходного 3 преобразователей на дополнительной структуре 10 может быть расположено поглощающее ПАВ покрытие. При выполнении такого покрыти из материала с высокой диэлектрической проницаемостью уменьшаютс габариты устройства, постольку в этом случае уменьшаетс величина максимального перекрыти электродов в структуре 10 вследствие увеличени погойной емкости на единицу длины перекрывающихс электродов. Фильтр работает с)1едующим образом. Высокочастотный сигнал от генератора 4 поступает на входной преобразователь 2 и преобразуетс в ПАВ, которые распростран ютс по направлению к первой электродной структуре 8. Достига структуры 8, ПАВ создают на каждой паре смежных электродов 11 н 12 высокочастотный радиосигнал. Каждую такую пару электродов можно рассматривать Kajc истотник вцсокочастотного сигнала, нагрузкой которого вл етс соответствующа смежна пара электродов структуры 9, образованна электродами 13 и 14, поскольку электроды 11 св заны гальванически с электродами 13, а электроды 12 св заны с электродами 14 через емкость, образованную соответствующими смежными перекрывающимис электродами 15 и 16. Высокочастотный сигнал, поступающий на электроды 13 и 14 структуры 9, снова преобразуетс в ПАВ, которые распростран ютс по направлению к выходному преобразователю 3, но уже в другом акустическом канале. Достига преобразовател 3, ПАВ снова преобразуютс в Высокочастотный радиосигнал , который выдел етс на нагрузке 5.

В предложенном фильтре напр жение высокочастотного сигнала, снимаемого с каждой пары смежных электродов структуры 8, определ етс величиной емкости между соответствующими электродами структуры 10, котора , в свою очередь, определ етс перекрытием этих электродов. Таким образом, измен величину перекрыти электродов в структуре 10, можно осуществл ть взвешивание напр жени , снимаемого с каждой пары смежных электродов в структуре 8, т. е. формировать заданный импульсный отклик фильтра. Так как АЧХ фильтра, формируема в одном акустическом канале, вл етс Фурье-преобразованием его импульсного отклика, то, задава определенным образом закон перекрыти электродов в структуре 10, можно формировать в акустическом канале входного преобразовател нужную АЧХ. Аналогично в акустическом канале выходного преобразовател 3 будет формироватьс АЧХ, форма которой определ етс также законом перекрыти электродов в структуре 10. Результирующа АЧХ фильтра будет произведением амплитудно-частотных характеристик, формируемых в акустических каналах входного 2 и выходного 3 преобразователей. Поскольку АЧХ, формируемой как в акустическом канале входного, так и в акустическом канале выходного преобразователей, определ етс одним и тем же законом перекрыти электродов в структуре 10, результирующа АЧХ фильтра будет квадратом АЧХ, формируемой в акустическом канале, выходного или входного преобразователей.

Поскольку собственна полоса пропускани структуры 10 находитс вне полосыпропускани фильтра, наличие этой структуры не вносит дополнительных потерь и не искажает формируемую АЧХ фильтра. Более того , собственнукэ полосу пропускани электродов структуры 1,0 можно совместить с одним из всплесков на АЧХ фильтра за его полосой пропускани , например, с полосой частот эффективной генерации паразитных сдвиговых объемных волн. В этом случае на этих частотах структура 10 вносит частотно-избирательные диссипативные потери

энергии, увеличива подавление сигнала за полосой пропускани фильтра. Тем самым форма АЧХ улучшаетс дополнительно.

В фильтре с неаподизованными входным и выходным преобразовател ми полностью устранены дифракционные эффекты, благодар чему форма его АЧХ улучшаетс существенно . При использовании аподизованных преобразователей результирующа АЧХ фильтра вл етс произведением АЧХ, формируемых в обоих преобразовател х, а

также в первой и второй структурах. Благодар этому происходит дополнительное подавление сигнала за полосой пропускани фильтра и достигаетс улучшение формы его АЧХ. Фильтр с аподизованными входным и выходным преобразовател ми позвол ет формировать АЧХ сложной формы, например, несимметричную характеристику. Нар ду с указанными выше преимуществами , в предложенной конструкции фильтра не возникает проблем, св занных с необходимостью изготовлени большого числа электродов дл трансформации ПАВ из акустического канала входного преобразовател в акустический канал выходного преобразовател . Поэтому, предложенный фильтр может быть реализован на широком классе

материалов, в том числе и на материалах с малой константой электромеханической св зи , использование которых наиболее целесообразно в узкополосных фильтрах.

Предложенный фильтр отличаетс простотой и технологичностью. Производство его совместимо со стандартной технологией изготовлени интегральных схем.

Claims

Формула изобретени

35

Полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоподложку и расположенные на ее поверхности в параллельных акустических каналах входной и выходной преобразователи поверхностных акустических волн Т устройство св зи между акустическими каналами, выполненное в виде двух электродных структур, кажда из которых расположена в соответствующем акустическом канале и содержит две

разнопол рные группы параллельных перекрывающихс штыревых электродов, причем штыревые электроды одной из групп обеих электродных структур гальванически соединены между собой, отличающийс тем, что,

с целью улучшени формы амплитудно-частотной характеристики при расширении класса материалов пьезоподложки, между первой и второй электродными структурами введена дополнительна электродна структура , содержаща две разнопол рные группы

неравномерно перекрывающихс параллельных штыревых электродов, при Ьтом штыревые электроды первой и второй групп дополнительной структуры гальванически соединены со штыревыми электродами вторых упом нутых групп первой и второйз лектроДных структур соответственно, а период расположени штыревых электродов в дополнительной электродной структуре выполнен НГ равным периоду расположени штыревых электродов в первой и второй электродных структурах. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 2040081, кл. Н 03 Н 9/00, опублик. 1971.
2. Патент Великобритании № 1389023, кл- Н 3 V, опублик. 1975 (прототип).