SU884592A3 - Прибор с акустической поверхностной волной - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобра- 1 зованию электрических сигналов с помощью акустических волн, в частности к приборам с акустической поверхностной волной, содержащим сочетание под- δ ложки из пьезоэлектрического материала и образованных на подложке разнополярных электродов, в которых электрический сигнал преобразуется в акустическую поверхностную волну и на- 10 оборот.

Известен прибор с акустической поверхностной волной, содержащий преобразователь, включающий в себя подложку из пьезоэлектрического материала и |Д разнополярный электрод, находящийся в рабочем взаимодействии с подложкой.

Разнополярный электрод выполнен в виде лары гребенкообразных электродов^ каждый из которых имеет общую электродов ную часть и группу электродных планок, расположенных так, что электродные планки одного знака перемещаются с электродными планками другого знака. Подложка выполнена из пьезоэлектричес-25 кой керамики, например цирконат-титаната свинца, из монокристалла, например LIN BOj, или пьезоэлектрической тонкой пленки, например на основе окиси свинца.

Для получения заданной характеристики пропускания длины перекрытий, образованные соседними электродными планками, не равны между собой, а изменяются в продольном направлении в соответствии с заранее выбранной весовой функцией. Однако скорость акустической поверхностной волны, распространяющейся вдоль подложки пьезоэлектрического материала, различна между областями, где электродные планки доминируют в большей степени или в меньшей степени, или мезеду более взвешенной и менее взвешенной областями. Соответственно, в приборе с акустической поверхностной волной, имеющем так называемые взвешенные разнополярные электроды, распределение скорости акустической поверхностной волны становится неравномерным в плоскости, ортого884592 нальной относительно направления распространения акустической поверхностной волны, что приводит к получению разности фаз на выходе прибора с акустической поверхностной волной [1].

Недостатком такого прибора является невозможность получения заданной характеристики пропускания.

Известен также прибор с акустической поверхностной волной, содержащий подложку из пьезоэлектрического материала, приспособленного для поддержания распространения энергии акустической поверхностной волны, и по меньшей мере, один механический преобразователь, соединенный с поверхностью пьезоэлектрической подложки в ее области преобразования, выполненный в виде перемешивающегося электрода, который включает в себя пару гребенкообразных электродов, каждый из которых имеет общую электродную часть, размещенную в направлении распространения энергии акустической поверхностной волны, и группу из множества электродных планок,^ расположенных в направлении, поперечном общей электродной части, и совместно соединенных с общей электродной частью, причем пара гребенкообразных электродов расположена таким образом, что электродные планки одного гребенкообразного электрода перемещаются с электродными планками другого гребенкообразного электрода, а длины перекрытий соседних электродных планок не равны друг другу и выбраны в соответ- ³⁵ ствии с заданной весовой функцией [2], Однако в известном приборе между смежными электродными планками в невзвешенной области предусмотрены лож40 ные электроды, наличие которых устраняет разницу в скорости акустической поверхностной волны между взвешенной и невзвешенной областями, что приводит к уменьшению разности фаз на выходе прибора с акустической поверхност- ⁴⁵ ной волной. При этом, увеличивается электрически и механически отраженная акустическая поверхностная волна, в результате чего возрастают пульсации в полосе пропускания и пульсации ха- 50 рактеристики групповой задержки.

Цель изобретения - повышение точности преобразования, т. е. создание прибора с акустической поверхностной волной, в котором предотвращено рас- .55 пространение нежелательной акустической поверхностной волны, подавлена нежелательная отраженная волна, улуч4 шена частотная характеристика и характеристика групповой задержки.

Поставленная цель достигается тем, что прибор с акустической поверхностной волной, содержащий подложку из пьезоэлектрического материала, приспособленного для поддержания распространения энергии акустической поверхностной волны, и, по меньшей мере, один механический преобразователь, Соединенный с поверхностью пьезоэлекрической подложки в ее области преобразования, выполненный в виде перемещающегося электрода, который включает в себя пару гребенкообразных электродов, каждый из которых имеет общую электродную часть, размещенную в направлении распростанения энергии акустической поверхностной волны, и группу из множества электродных планок, расположенных в направлении, поперечном общей электродной части,'и совместно соединенных с общей электрод ной частью, причем пара гребенкообразных электродов расположена таким образом, что электродные планки одного гребенкообразного электрода перемещаются с электродными планками другого гребенкообразного электрода, а длины перекрытий соседних электродных планок не равны друг другу и выбраны в соответствии с заданной весовой функцией, он дополнительно снабжен материалом поглощения акустической поверхностной волны, расположенным во внешней области, ограниченной огибающими, проходящими через свободные концы перекрытий соседних электродных планок.

При этом, материалом поглощения поверхностной акустической волны является силиконовый каучук, или эпоксидная смола, или смесь из силиконового каучука и эпоксидной смолы, или смесь из силиконового каучука и оксидного порошка, или смесь силиконового каучука, эпоксидной смолы и оксидного порошка, или воск.

Кроме того, общие электродные части гребенкообразных электродов имеют форму линии, определенной свободными концами перекрытий соседних электродных планок, длина которых выбрана в соответствии с заданной весовой функцией.

На фиг. 1 представлен прибор с акусакустической поверхностной волной, общий вид; на фиг. 2 - часть прибора, разрез; на фиг. 3 - график частотной характеристики прибора, причем по оси абсцисс отложена частота, а по оси ординат - величина затухания; на фиг. 4 - вариант реализации предлагаемого изобретения. $

Прибор с акустической поверхностной волной содержит подложку 1 из пьезоэлектрического материала, входной преобразователь 2 и выходной преобразователь 3. Входной преобразова- <· тель 2 представляет собой сочетание подложки из пьезоэлектрического материала и переметающегося электрода 4. Последний содержит пару гребенкообразных электродов 5 и 6 разного знака. *4 Каждый гребенкообразный электрод имеет общую электродную часть 7 ( 8) и большое количество электродных планок 9 (10), соединенных с общей частью. Выходной преобразователь 3 вы- м полнен аналогично. Входной преобразователь снабжен материалом поглощения акустической поверхностной волны 11, нанесенной на подложку и расположённой в области распространения не- М желательной поверхностной акустической волны.

Подложка из пьезоэлектрического материала представляет собой пластину из пьезоэлектрической керамики, на- 90 пример из цирконат-титаната свинца (PZT), монокристалла, например L1N В0^₍ или пьезоэлектрической пленки, например окиси цинка. Когда подложка пьезоэлектрического материала выполнена ц в виде пьезоэлектрической керамики или монокристалла, перемещающийся электрод 4 получен на подложке материала 1. В случае пьезоэлектрической тонкой пленки из окиси цинка (фиг. 2) 40 электрод получают на подложке 12, например из стекла, на ней затем получают изолирующую пленку 13, а на изолирующей пленке создают пьезоэлектрическую тонкую пленку, играющую роль подложки из пьезоэлектрического материала.

Гребенчатые электроды 5 и 6 можно изготовить любой известной технологией с применением катодного распыления,^ электролитического ионного осаждения, напыления в вакууме, фотолитографии, лучевого или химического травления с использованием таких металлов, как алюминий, серебро, золото и др.

Материал для поглощения акустической поверхностной волны можно выбрать из группы, состоящей из силиконового каучука, эпоксидной смолы, смеси сили конового каучука и эпоксидной смолы, -смеси, силиконового каучука и оксидного порошка, смеси эпоксидной смолы и оксидного порошка, смеси, состоящей |из силиконового каучука,эпоксидной смолы, оксидного порошка и воска. Т. е. это предпочтительно материал, обладающий высокой вязкостью, хорошей адгезией, и большой плотностью, и очевидно, поглощающий поверхностную волну и имеющий большие внутренние потери.

Материал для поглощения акустической поверхностной волны предпочтительно является смесью силиконового каучука с оксидным порошком или смесь силиконового каучука, эпоксидной смолы ; и оксидного порошка и наносится с помощью печатной техники или путем нанесения покрытий на область входного преобразователя, где распространяется нежелательная акустическая поверхностная волна.

, При работе устройства распространяющаяся нежелательная акустическая поверхностная волна и нежелательная отраженная волна поглощаются материалом поглощения, вследствие чего улучшается частотная характеристика (например, частотная характеристика /’ (фиг.З), фильтра телевизора).

Поскольку в области материала по'глощения акустическая поверхностная волна не распространяется, общие электродные части гребенкообразных электродов 7 и 8 могут иметь форму линии, определенной свободными концами перекрытий соседних электродных планок, длина которых выбрана в соответствии с заданной весовой функцией (фиг. 4).

Claims (2)

1. нальной относительно направлени  распространени  акустической поверхностной волны, что приводит к получению разности фаз на выходе прибора с акус тической поверхностной волной 1. Недостатком такого прибора  вл етс  невозможность получени  заданной характеристики пропускани . Известен также прибор с акустической поверхностной волной, содержащий подложку из пьезоэлектрического материала , приспособленного дл  поддержани  распространени  энергии акустичес кой поверхностной волны, и по меньшей мере, один механический преобразователь , соединенный с поверхностью пьезоэлектрической подложки в ее области преобразовани , выполненный в виде пе ремешивающегос  электрода, который включает в себ  пару гребенкообразных электродов, каждый из которых имеет общую электродную часть, размещенную направлении распространени  энергии акустической поверхностной волны, и группу из множества электродных плано расположенных в направлении, поперечном общей электродной части, и совмес но соединенных с общей электродной частью, причем пара гребенкообразных электродов расположена таким образом, что электродные планки одного гребенкообразного электрода перемещаютс  с электродными планками другого гребенкообразного электрода, а длины перекрытий соседних электродных планок не равны друг другу и выбраны в соответствии с заданной весовой функцией f2 Однако в известном приборе между смежными электродными планками в невзвешенной области предусмотрены ложные электроды, наличие которых устран ет разницу в скорости акустической поверхностной волны между взвешенной и невзвешенной област ми, что приводит к уменьшению разности фаз на выхо де прибора с акустическойповерхностной волной. При этом, увеличиваетс  электрически и механически отраженна  акустическа  поверхностна  волна, в результате чего возрастают пульсации в полосе пропускани  и пульсации характеристики групповой задержки. Цель изобретени  - повьщ1ение точности преобразовани , т. е. создание прибора с акустической поверхностной волной, в котором предотвращено распространение нежелательной акустической поверхностной волны, подавлена нежелательна  отраженна  волна, улучшена частотна  характеристика и характеристика групповой задержки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что прибор с акустической поверхностной волной, содержащий подложку из пьезоэлектрического материала, приспособленного дл  поддержани  распространени  энергии акустической поверхностной волны, и, по меньшей мере, один механический преобразователь, Соединенный с поверхностью пьезоэлекрической подложки в ее области преобразовани , выполненный в виде перемещающегос  электрода, который включает в себ  пару гребенкообразных электродов , каждый из которых имеет общую электродную часть, размещенную в направлении распростанени  энергии акустической поверхностной волны, и группу из множества электродных планок , расположенных в направлении, поперечном общей электродной части,и совместно соединенных с общей электродной частью, причем пара гребенкообразных электродов расположена таким образом , что электродные планки одного гребенкообразного электрода перемещаютс  с электродными планками другого гребенкообразного электрода, а длины перекрытий соседних электродных планок не равны друг другу и выбраны в соответствии с заданной весовой функцией, он дополнительно снабжен материалом поглощени  акустической поверхностной волны, расположенным во внешней области , ограниченной огибающими, проход щими через свободные концы перекрытий соседних электродных планок. При этом, материалом поглощени  поверхностной акустической волны  вл етс  силиконовый каучук, или эпоксидна  смола, или смесь из силиконового каучука и эпоксидной смолы, или смесь из силиконового каучука и оксидного порошка, или смесь силиконового каучука, эпоксидной смолы и оксидного порошка, или воск. Кроме того, общие электродные части гребенкообразных электродов имеют форму линии, определенной свободными концами перекрытий соседних электродных планок, длина которых выбрана в соответствии с заданной весовой функцией . На фиг. 1 представлен прибор с акусакустической поверхностной волной, общий вид; на фиг. 2 - часть прибора, разрезI на фиг. 3 - график частотной 58 характеристики прибора, причем по оси абсцисс отложена частота, а по оси ординат - величина затухани ; на фиг, 4 - вариант реализации предлагаемого изобретени . Прибор с акустической поверхностной волной содержит подложку 1 из пьезоэлектрического материала, входной преобразователь 2 и выходной преобразователь 3. Входной преобразователь 2 представл ет собой сочетание подложки из пьезоэлектрического материала и перемешающегос  электрода 4. Последний содержит пару гребенкообраз ных электродов 5 и 6 разного знака. Каждый гребенкообразный электрод име ет общую электродную часть 7 ( 8 ) и большое количество электродных планок 9 (10, соединенных с общей частью . Выходной преоГ5разователь 3 выполнен аналогично. Входной преобразователь снабжен материалом поглощени  акустической поверхностной волны I1, нанесенной на подложку и располо женной в области распространени  нежелательной поверхностной акустической волны. Подложка из пьезоэлектрического материала представл ет собой пластину из пьезоэлектрической керамики, например из цирконат-титаната свинца (Р2Т), монокристалла, например LIN ВО или пьезоэлектрической пленки, например окиси цинка. Когда подложка пьезоэлектрического материала выполнена в виде пьезоэлектрической керамики или монокристалла, перемещающийс  электрод 4 получен на подпожке матери ала . В случае пьезоэлектрической тонкой пленки из окиси цинка (иг. 2 электрод получают на подложке 12, например из стекла, на ней затем получают изолирую1цую пленку 13, а на изолирующей пленке создают пьезоэлектрическую тонкую пленку, играющую роль подпожки из пьезоэлектрического материала . Гребенчатые электроды 5 и 6 можно изготовить любой известной технологией с применением катодного распылени  электролитического ионного осаждени  напыпени  в вакууме, фотолитографии, лучевого или химического травлени  с использованием таких металлов, как алюминий, серебро, золото и др. Материал дл  поглощени  акустической поверхностной волны можно выбрать из группы, состо щей из силиконового каучука, эпоксидной смолы, смеси сили 2 конового каучука и эпоксидной смолы, -смеси, силиконового каучука и оксидного порошка, смеси эпоксидной смолы и оксидного порошка, смеси, состо щей |из силиконового каучука,эпоксидной смолы , оксидного порошка и воска. Т. е. это предпочтительно материал, обладающий высокой в зкостьюj хорошей адгезией, и большой плотностью, и очевидно, поглодающнй поверхностную волну и имеющий большие внутренние потери. Материал дл  поглощени  акустической поверхностной волны предпочтительно  вл етс  смесью силиконового каучука с оксидным порошком или смесь силиконового каучука, эпоксидной смолы и оксидного порошка и наноситс  с помощью печатной техники или путем нанесени  покрытий на область входного преобразовател , где распростран етс  нежелательна  акустическа  поверхностна  волна. При работе устройства распростран юща с  нежелательна  акустическа  поверхностна  волна и нежелательна  отраженна  волна поглощаютс  материалом поглощени , вследствие чего улучшаетс  частотна  характеристика (например , частотна  характеристика / (фиг.чЗ), фильтра телевизора). Поскольку в области материала по глощени  акустическа  поверхностна  волна не распростран етс , общие электродные части гребенкообразных элек1тродов 7 и 8 могут иметь форму линии, определенной свободными концами перекрытий соседних электродных планок, длина которых выбрана в соответствии с заданной весовой функцией (фиг. 4. Формула изобретени  1. Прибор с акустической поверхностной волной, содержащий подложку из пьезоэлектрического материала, приспособленного дл  поддержани  распространени  энергии акустической поверхностной волны, и, по крайней мере, один механический преобразователь, соединенный с поверхностью пьезоэлек трической подложки в ее области преобразовани , выполненный в виде перемещающегос  электрода, который включает в себ  пару гребенкообразных электродов, каждый из которых имеет общую электродную часть, размещенную в направлении распространени  энергии акустической поверхностной волны, и группу из множества электродных планок , расположенных в направлении, поперечном общей-электродной части, и совместно соединенных с общей электродной частью, причем пара гребенкообразных электродов расположена таким образом, что электродные планки одного гребенкообраэного электрода перемещаютс  с электродньЫи планками другого гребенкообразногО электрода, а длины перекрытий соседних электродных планок не равны друг другу и выбраны в соответствий с заданной весовой функцией, отличающий,с   тем, что, с целью повьшени  точности , он дополнительно снабжен материалом поглощени  акустической поверх ностной волны, расположенными во внеш ней области, ограниченной огибающими, проход щими через свободные концы перекрытий соседних электродных планок. 2.Прибор по п. 1, отличаю щ и и с   тем, что материалом поглощени  акустической поверхностной волны  вл етс  силиконовый каучук. 3.Прибор по п. 1, отличающийс  тем, что материалом пог лощени  акустической поверхностной волны  вл етс  эпоксидна  смола. 4.Прибор по п. 1, отличающийс  тем, что материалом пог 8 ощени  акустической поверхностной олны  вл етс  смесь из силиконового аучука и эпоксидной смолы. 5. Прибор по п. 1, отличащийс  тем, что материалом поглощени  акустической поверхностной волны  вл етс  смесь из силиконового .. каучука и оксидного порошка. 6. Прибор по п. 1, о г л и ч а ю щ и и с и тем, что материалом поглощени  акустической поверхностной волны  вл етс  смесь силиконового каучука , эпоксидной смолы и оксидного порошка. 7.Прибор по п. 1, отличающийс  тем, что материалом поглощени  акустической поверхностной волны  вл етс  воск. . 8.Прибор по п. 1, отличающийс  тем, что общие электродные части гребенкообразных электродов имеют форму линии, определенной сво-. бедными концами перекрытий соседних электродных планок. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1357193, кл. Н 3 и, опублик. 1974.
2. 2.Патент США 3699364, кл. 3109 .8, опублик. 1972 (прототип).

   (сГв)

   (мнг)

   Фиг,.3