WO1995012246A1 - Reflektive verzögerungsleitung für akustische oberflächenwellen - Google Patents

Reflektive verzögerungsleitung für akustische oberflächenwellen Download PDF

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WO1995012246A1
WO1995012246A1 PCT/DE1994/001275 DE9401275W WO9512246A1 WO 1995012246 A1 WO1995012246 A1 WO 1995012246A1 DE 9401275 W DE9401275 W DE 9401275W WO 9512246 A1 WO9512246 A1 WO 9512246A1
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structures
delay line
acoustic
reflector
reflector structures
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PCT/DE1994/001275
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Inventor
Leonhard Reindl
Werner Ruile
Jürgen MACHUI
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02842—Means for compensation or elimination of undesirable effects of reflections
    • H03H9/0285—Means for compensation or elimination of undesirable effects of reflections of triple transit echo
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/30—Time-delay networks
    • H03H9/42—Time-delay networks using surface acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to a reflective delay line for surface acoustic waves according to the preamble of claim 1.
  • Reflective delay lines of the generic type are used in transponders which receive a predetermined interrogation signal and respond to a receiver by sending desired information.
  • Such transponders which are known, for example, from US Pat. No. 4,625,208, are used, for example, in traffic control systems which send a query signal to reflective delay lines which are also provided in vehicles and are also referred to as ID tags and which then automatically respond with predetermined information identifying the vehicle, for example.
  • a requesting high-frequency signal is converted into an identifying bit code in reflective delay lines of the type in question.
  • the injected high-frequency signal is converted by an input / output converter arrangement in a surface acoustic wave and temperatures in Reflektorstruk ⁇ in the reflected tive delay line which are arranged at different distances from the input '/ output transducer array, is reflected and comes after the in each case by the distance of the respective reflector structure predetermined runtime again at the input / output converter arrangement, where it is converted back into a corresponding electrical high-frequency signal.
  • the arrangement can be such that reflector structures are provided on the delay line, which are either reflective or are not reflective, so that a reflective structure corresponds to a first logic level and a non-reflective track corresponds to a second logic level.
  • the arrangement can also be such that non-reflecting structures are not provided at all and the bit code is only realized by the respective spacing of reflecting structures.
  • Reflective delay lines of the aforementioned type should in any case be designed in such a way that reflective structures have a high reflection and thus low losses and non-reflective structures have a low reflection, the latter requirement resulting in high dynamics.
  • a reflective delay line is implemented in such a way that reflecting and non-reflecting reflector structures are provided, high dynamics are difficult to achieve.
  • the present invention has for its object to provide a reflective delay line of the type in question with good uniformity in the aforementioned sense.
  • Figures 1A and 1B each have a reflector structure according to the
  • FIGS. 2A to 2D modified reflector structures reflecting at high or low level
  • FIG. 3 shows a reflector structure with which additional multiple reflections between adjacent partial reflectors can be reduced
  • FIG. 4 shows a possibility of arranging reflector structures in which multiple reflections that are effective can also be reduced over several reflector structures.
  • the terms “reflection with a high or low level” generally mean that reflective delay lines of the type in question here for realizing the bit codes already mentioned are binary values, so that, for example, “high” is a binary “1” and “low” is a binary “0".
  • a reflector structure reflecting with "high level” is a “switched on” reflector structure and one reflecting with “low level” Reflector structure is a “switched off” reflector structure.
  • “Switched off” reflector structure does not necessarily mean that such a reflector structure does not reflect at all.
  • a reflective delay line according to the invention there is a respective reflector structure for all bits occurring in a given bit code, which overall are designed such that they have the same surface waves passing through them Have damping.
  • a reflective delay line is thus realized in that reflector structures are also provided at the points where "no" reflection is to take place in accordance with the predetermined bit code.
  • FIGS. 1A and 1B show a schematic illustration together with a reflective delay line with two types of reflector structures which reflect at a high or low level.
  • an input / output converter arrangement 10 in the form of an interdigital converter is provided, which converts electrical energy fed into it into surface acoustic wave energy and vice versa.
  • the input / output converter arrangements 10 and the reflector structures for reflection with a high or low level are shown separately, but this has only been done here for reasons of clarity.
  • this can be a single interdigital converter and a plurality of reflector structures which are arranged one behind the other.
  • two surface wave reflector structures 13, 14 and 16, 17 are provided, each of which has two partial reflectors 13, 14 and 16, 17 arranged in separate acoustic tracks 11, 12.
  • the acoustic surface wave that runs from the input / output transducer arrangement 10 into the partial reflectors 13, 14 or 16, 17 and is reflected back by the partial reflectors onto the input / output transducer arrangement 10 is shown by curved arrows 15, 16 or 18, 19 indicated.
  • the arrangement is now made according to the invention such that the partial reflectors 13 and 14 are arranged in the reflector structure 13, 14 according to FIG. 1A in alignment with one another.
  • the reflector arrangement 13, 14 with partial reflectors arranged in two acoustic tracks 11, 12 is therefore a reflector structure reflecting or “switched on” with a defined high level.
  • the partial reflectors 16, 17 in the acoustic tracks 11, 12, on the other hand are geometrically offset from one another by ⁇ / 4, ⁇ here means the wavelength of the surface acoustic wave. Therefore, the sub-reflectors 16, 17 shifted relative to one another reflect surface acoustic waves such that the reflected wave in the acoustic track 11 differs from the wave in the acoustic track 12 in the sign, i. H. differs by ⁇ / 2.
  • these antiphase waves are therefore canceled out, so that the reflector structure 16, 17 effectively forms a reflector structure reflecting with "low" level or "switched off".
  • Embodiments of reflective delay lines according to the invention according to FIGS. 1A and 1B are neither on partial reflectors in two acoustic tracks according to tracks 11, 12 still limited to a geometric displacement of the partial reflectors in reflector structures reflecting at a low level by ⁇ / 4 according to FIG.
  • Reflector structures reflecting or switched off with a low level generally arise when the relative geometric displacement is nx ⁇ / 2 + ⁇ / 4, where n is an integer.
  • FIGS. 2A to 2C show embodiments of reflector structures in which open and short-circuited electrode fingers alternate.
  • FIGS. 2A and 2B show the case for reflector structures reflecting at a high level, with short-circuited electrode fingers 21 and open electrode fingers 22 alternating according to FIG. 2A in such a way that in the plane of the drawing from left to right, as viewed in each case, to a short-circuited electrode finger 21 an open electrode finger 22 follows.
  • this sequence is reversed in such a way that an open electrode finger 22 is always followed by a short-circuited electrode finger 21.
  • the reflection of a surface acoustic wave in reflector structures of this type is caused by the distribution of electrical charges on the electrode fingers 21, 22, the reflections on the open and short-circuited electrode fingers differing in sign.
  • FIGS. 2C and 2D show embodiments for reflector structures 20 reflecting at a low level, which in turn are alternately short-circuited and open electrode fingers 21 and 22 in accordance with FIGS. 2A and 2B.
  • the arrangement is such that a reflector structure 20 according to FIGS. 2A and 2B is arranged in one track and these two reflector structures are aligned with one another.
  • the arrangement is such that the same reflector structure 20 according to FIGS. 2A and 2B is also arranged in each acoustic track, but these reflector structures are shifted relative to one another by ⁇ / 4 according to FIG. IB.
  • FIG. 3 shows one possibility of how multiple reflections between partial reflectors of neighboring reflector structures reflecting at a high level can be reduced according to FIG. 1A.
  • FIG. 3 in which the same parts as in FIG. 1A are provided with the same reference symbols, shows two adjacent reflector structures 13, 14 or 13 ', 14' with multiple reflections schematically indicated by multiply folded arrows 30 between them.
  • the partial reflectors of the two reflector structures in one acoustic track can be pushed towards or away from each other by ⁇ / 12, while the two corresponding partial reflectors in the other acoustic track cannot be moved .
  • FIG. 3 shows a shift towards one another of the partial reflectors 13 and 13 'in the case of non-displaced partial reflectors 14 and 14'. This measure results in a weakening of the maximum decoupled energy by (cos ( ⁇ / 12)) 2 of approximately 7%. This hardly influences the dynamics, while the multiple reflections are effectively suppressed.
  • FIG. 4 schematically shows a sequence of reflector structures 1, 2, 3, ..., k. It should be pointed out that for reasons of clarity, the reflector structures in FIG. 3 are not shown as through several partial reflectors are shown formed. The measures for suppressing multiple reflections naturally also apply to reflector structures, for example according to FIGS. 1A and IB. In FIG. 3, multiple reflections by multiply folded arrows 40 and 41 are also shown.
  • the invention is also not limited to reflector structures of the type explained above with reference to FIGS. 1A to 3.
  • reflector structures reflecting or “switched off” with “low” levels can also be realized by mode conversion structures which divert the surface acoustic wave entering them into a bulk wave into the substrate and / or convert them into heat so that they produce a " switched off "form reflector structure. It is only essential in the context of the invention that such mode conversion structures and "switched on” reflector structures have the same attenuation for surface waves passing through them.

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Abstract

Reflektive Verzögerungsleitung für akustische Oberflächenwellen mit einer Eingangs-/Ausgangswandleranordnung (10) und mehreren mit hohem bzw. tiefem Pegel reflektierende und für sie durchlaufende Oberflächenwellen gleiche Dämpfung besitzende Reflektorstrukturen (13, 14, 16, 17).

Description

Reflektive Verzögerungsleitung für akustische Oberflächenwel¬ len
Die vorliegende Erfindung betrifft eine reflektive Verzöge¬ rungsleitung für akustische Oberflächenwellen nach dem Ober¬ begriff des Patentanspruchs 1.
Reflektive Verzögerungsleitungen der gattungsgemäßen Art wer¬ den in Transpondern verwendet, welche ein vorgegebenes Abfra¬ gesignal empfangen und durch Aussendung einer gewünschten In¬ formation zu einem Empfänger antworten. Derartige etwa aus der US-PS 4 625 208 bekannte Transponder werden beispielsweise in VerkehrsregelSystemen verwendet, welche ein Abfragesignal zu in Fahrzeugen vorgesehenen auch als ID-Tags bezeichnete reflektiver Verzögerungsleitungen senden, die dann automatisch mit einer vorgegebenen beispielsweise das Fahrzeug identifizierenden Information antworten.
In reflektiven Verzögerungsleitungen der in Rede stehenden Art wird ein abfragendes hochfrequentes Signal in einen iden¬ tifizierenden Bit-Code überführt. Dabei wird in der reflek- tiven Verzögerungsleitung das eingespeiste hochfrequente Signal durch eine Eingangs-/Ausgangswandleranordnung in eine akustische Oberflächenwelle umgesetzt und in Reflektorstruk¬ turen, die in unterschiedlichen Abständen von der Eingangs-' /Ausgangswandleranordnung angeordnet sind, reflektiert und kommt nach der jeweils durch den Abstand der jeweiligen Re¬ flektorstruktur vorgegebenen Laufzeit wieder an der Eingangs- /Ausgangswandleranordnung an, wo sie in ein entsprechendes elektrisches hochfrequentes Signal rücküberführt wird.
Zur Realisierung eines Bit-Codes kann die Anordnung so ge¬ troffen sein, daß auf der Verzögerungsleitung Reflektorstruk¬ turen vorgesehen sind, welche entweder reflektierend oder nicht reflektierend sind, so daß eine reflektierende Struktur einem ersten logischen Pegel und eine nicht reflektierende Spur einem zeiten logischen Pegel entspricht.
Andererseits kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß nicht reflektierende Strukturen überhaupt nicht vorgesehen sind und dabei der Bit-Code nur durch die jeweiligen Abstände reflierender Strukturen realisiert wird.
Reflektive Verzögerungsleitungen der vorgenannten Art sollten in jedem Fall so ausgebildet sein, daß reflektierende Struk¬ turen eine hohe Reflexion und damit geringe Verluste und nicht reflektierende Strukturen eine geringe Reflexion besit¬ zen, wobei sich aus der letztgenannten Forderung eine hohe Dynamik ergibt.
Werden reflektive Verzögerungsleitungen derart realisiert, daß eine geringe Reflexion durch Weglassen von Reflektor¬ strukturen realisiert wird, so ergibt sich daraus der Nach- teil, daß bei in der gleichen akustischen Spur angeordneten Reflektorstrukturen die Reflexionsstärke jeder einzelnen Re¬ flektorstruktur codeabhängig ist, d. h. der von der reflekti- ven Verzögerungsleitung .abgegebene Bit-Code ist nicht gleich¬ förmig.
Wird eine reflektive Verzögerungsleitung dagegen so reali¬ siert, daß reflektierende und nicht reflektierende Reflektor¬ strukturen vorgesehen sind, so ist eine hohe Dynamik nur schwer erreichbar.
In beiden genannten Fällen stellen Mehrfachreflexionen zwi¬ schen den Reflektorstrukturen ein weiteres Problem dar.
Versucht man, das Problem der schlechten Gleichförmigkeit da- durch zu vermeiden, daß in den Reflektorstrukturen abhängig vom jeweiligen Code und damit von der Höhe der Verluste die
Zahl von Elektrodenfingern in weiter hinter liegenden Reflek- torstrukturen und damit auch die Stärke der Reflexion vari¬ iert wird, so ist eine derartige Kompensation jedoch relativ grob, so daß eine gute Gleichförmigkeit wenn überhaupt nur schwer erreichbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine reflektive Verzögerungsleitung der in Rede stehenden Art mit guter Gleichförmigkeit im vorgenannten Sinne anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einer reflektiven Verzögerungsleitung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran- Sprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
Figuren 1A und 1B jeweils eine Reflektorstruktur gemäß der
Erfindung, welche mit hohem bzw tiefem Pegel reflektieren; Figuren 2A bis 2D abgewandelte mit hohem bzw. tiefem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen;
Figur 3 eine Reflektorstruktur, mit der zusätzlich Mehr¬ fachreflexionen zwischen benachbarten Teilreflek¬ toren reduzierbar sind; und Figur 4 eine Möglichkeit der Anordnung von Reflektor- Strukturen, bei der auch über mehrere Reflektor¬ strukturen wirksame Mehrfachreflexionen reduzier¬ bar sind.
Vor einer detailierteren Beschreibung der Ausführungsbeispie- le ist zunächst auf folgendes hinzuweisen. Wenn im Rahmen vorliegender Erfindung von "piezoelektrischen Substraten",
"Reflektorstrukturen", "Reflektoren", "Wandlern bzw. Interdi- gitalwandlern" und "Modenkonversionsstrukturen" die Rede ist, so handelt es sich bei derartigen Komponenten selbst um an sich bekannte Anordnungen, deren praktische Realisierung dem Fachmann geläufig ist. Hinweise dazu sind unter anderem bei- spielsweise auch der oben bereits genannten US-PS 4 625 208 zu entnehmen.
Weiterhin bedeuten die Begriffe "Reflexion mit hohem bzw. tiefem Pegel" generell, daß es sich bei reflektiven Verzöge- rungsleitungen der hier in Rede stehenden Art zur Realisie¬ rung der bereits erwähnten Bit-Codes um Binärwerte handelt, so daß beispielsweise mit "hoch" eine binäre "1" und mit "tief" eine binäre "0" bezeichnet ist. Bezogen auf die Ver¬ hältnisse von akustischen Oberflächenwellen in den reflekti- ven Verzögerungsleitungen kann auch davon gesprochen werden, daß es sich bei einer mit "hohem Pegel" reflektierenden Re¬ flektorstruktur um eine "eingeschaltete" Reflektorstruktur und bei einer mit "tiefem Pegel" reflektierenden Reflektor- Struktur um eine "ausgeschaltete" Reflektorstruktur handelt. Dabei bedeutet "ausgeschaltete" Reflektorstruktur nicht not¬ wendigerweise, daß eine solche Reflektorstruktur überhaupt nicht reflektiert. In der Praxis ist es vielmehr so, daß auch bei einer "ausgeschalteten" Reflektorstruktur in Abweichung vom Idealfall immer noch ein gewisser Bruchteil an akusti- scher Energie reflektiert wird. Wesentlich ist dabei ledig¬ lich, daß sich der "hohe" und "tiefe" Pegel bzw. die entspre¬ chende binäre "1" und "0" so ausreichend voneinander unter¬ scheiden, daß diesen Pegeln bzw. Werten eindeutig unter¬ scheidbare Informationen zuzuordnen sind.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist der Kern der Erfindung dahingehend abzuleiten, daß in einer erfindungsgemäßen re¬ flektiven Verzögerungsleitung für alle in einem vorgegebenen Bit-Code vorkommenden Bits eine jeweilige Reflektorstruktur vorhanden ist, die insgesamt derart ausgebildet sind, daß sie für sie durchlaufende Oberflächenwellen die gleiche Dämpfung besitzen. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist also eine reflektive Verzögerungsleitung dadurch realisiert, daß auch an den Stellen, an denen gemäß dem vorgegebenen Bit- Code "keine" Reflexion stattfinden soll Reflektorstrukturen vorgesehen sind.
Nachfolgend werden nun anhand der Figuren der Zeichnung Aus¬ führungsbeispiele im einzelnen erläutert.
Die Figuren 1A und 1B zeigen in schematischer Darstellung zu- sa men eine reflektive Verzögerungsleitung mit zwei Arten von Reflektorstrukturen, die mit hohem bzw. tiefem Pegel reflek¬ tieren. In einer derartigen reflektiven Verzögerungsleitung ist eine Eingangs-/Ausgangswandleranordnung 10 in Form eines Interdigitalwandlers vorgesehen, der in ihn eingespeiste elektrische Energie in akustische Oberflächenwellenenergie und umgekehrt umsetzt. In den Figuren 1A und 1B sind die Ein¬ gangs-/Ausgangswandleranordnungen 10 und die Reflektorstruk¬ turen für Reflexion mit hohem bzw. tiefem Pegel getrennt dar¬ gestellt, was' jedoch hier nur aus Obersichtlichkeitsgründen erfolgt ist. In einer konkret ausgeführten reflektiven Verzö¬ gerungsleitung kann es sich dabei um einen einzigen Interdi- gitalwandler und mehrere Reflektorstrukturen, die hinterein¬ ander angeordnet sind, handeln.
Weiterhin sind gemäß den Figuren 1A und 1B zwei Oberflächen¬ wellen-Reflektorstrukturen 13, 14 bzw. 16, 17 vorgesehen, die durch jeweils zwei in getrennten akustischen Spuren 11, 12 angeordnete Teilreflektoren 13, 14 bzw. 16, 17 aufweist. Die von der Eingangs-/Ausgangswandleranordnung 10 in die Teilre- flektoren 13, 14 bzw. 16, 17 hineinlaufende und von den Teil- reflektoren auf die Eingangs-/Ausgangswandleranordnung 10 rückreflektierte akustische Oberflächenwelle ist durch gekrümmte Pfeile 15, 16 bzw. 18, 19 angedeutet.
Die Anordnung ist nun erfindungsgemäß so getroffen, daß in der Reflektorstruktur 13, 14 nach Figur 1A die Teilreflekto¬ ren 13 und 14 ausgerichtet zueinander angeordnet sind. Das bedeutet, daß die vom jeweiligen Teilreflektor 13 und 14 gemäß Pfeilen 15 und 16 rückreflektierten akustischen Ober¬ flächenwellen in Phase sind, d. h. sie überlagern sich gleichphasig, so daß die Eingangs-/Ausgangswandleranordnung 10 Oberflächenwellenenergie mit "hohem" Pegel "sieht". Bei der Reflektoranordnung 13, 14 mit in zwei akustischen Spuren 11, 12 angeordneten Teilreflektoren handelt es sich also um eine mit einem definierten hohem Pegel reflekierende bzw. "eingeschaltete" Reflektorstruktur.
Gemäß Figur 1B sind die Teilreflektoren 16, 17 in den akusti¬ schen Spuren 11, 12 dagegen geometrisch um λ/4 zueinander versetzt, λ bedeutet dabei die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle. Daher reflektieren die zueinander verscho- benen Teilreflektoren 16, 17 akustische Oberflächenwellen so, daß sich die reflektierte Welle in der akustischen Spur 11 von der Welle in der akustischen Spur 12 im Vorzeichen, d. h. um λ/2 unterscheidet. Bei einer Summation der beiden akusti¬ schen Oberflächenwellen in der Eingangs- /Ausgangswandleranordnung 10 löschen sich diese gegenphasigen Wellen daher aus, so daß die Reflektorstruktur 16, 17 im Effekt eine mit "tiefem" Pegel reflektierende bzw. "ausgeschaltete" Reflektorstruktur bildet.
In einer reflektiven Verzögerungsleitung für einen vorgegebe¬ nen Bitcode sind natürlich in der Praxis mehrere hintereinan¬ der liegende Reflektorstrukturen 13, 14 bzw. 16, 17 vorhan¬ den. Da derartige Reflektorstrukturen gleichartig ausgebildet werden können und dabei erfindungsgemäß für sie durchlaufende Oberflächenwellen die gleiche Dämpfung besitzen, weisen erfindungsgemäße reflektive Verzögerungsleitungen die ein¬ gangs genannten Nachteile nicht auf und besitzen insbesondere eine gute codeunabhängige Gleichförmigkeit.
Ausführungsformen erfindungsgemäßer reflektiver Verzögerungs¬ leitungen nach den Figuren 1A und 1B sind weder auf Teilre¬ flektoren in zwei akustischen Spuren gemäß den Spuren 11, 12 noch auf eine geometrische Verschiebung der Teilreflektoren in mit tiefem Pegel reflektierenden Reflektorstrukturen um λ/4 gemäß Figur IB beschränkt. Mit tiefem Pegel reflektierende bzw. ausgeschaltete Reflektorstrukturen ent- stehen allgemein dann, wenn die relative geometrische Ver¬ schiebung n x λ/2 + λ/4 beträgt, worin n eine ganze Zahl ist. Eine konkrete Ausführungsform nach den Figuren 1A und IB ist lediglich deshalb bevorzugt, weil für n = 0 und direkt über¬ einander liegenden Spuren die technologische Herstellbarkeit wegen des engen Zusammenliegens der Teilreflektoren am ein¬ fachsten und die Auslöschung am breitbandigsten ist.
Weiterhin wurde bei den obigen Erläuterungen der Ausführungs- form nach den Figuren 1A und IB eine über alle Spuren gleich- phasig integrierende Eingangs-/Ausgangswandleranordnung vor¬ ausgesetzt. Das Funktionsprinzip gilt jedoch allgemein auch für Eingangs-/Ausgangswandleranordnungen, die nicht in jeder Spur gleichphasig sondern mit einer Phase auskoppeln. Gene¬ rell bedeutet das für die geometrische Anordnung der Teilre- flektoren, das die Anordnung der Teilreflektoren für "eingeschaltete" Reflektorstrukturen so beschaffen sein muß, daß die Gesamtphase in den akustischen Spuren gleich ist, während es für "ausgeschaltete" Reflektorstrukturen bedeutet, daß die Teilreflektoren in den akustischen Spuren so an ge- ordnet sein müssen, daß sich Gegenphasigkeit bzw. eine Ge¬ samtphase mit verschiedenen Vorzeichen ergibt.
Da also die akustischen Oberflächenwellen in jeder Spur unab¬ hängig davon, ob Gleichphasigkeit oder Gegenphasigkeit vor- liegt, gleich viele Teilreflektoren vorfinden, entfällt das Problem der codeabhängigen Gleichförmigkeit völlig.
Die Figuren 2A bis 2C zeigen Ausführungsformen von Reflektor¬ strukturen, in denen sich offene und kurzgeschlossene Elek- trodenfinger abwechseln. Die Figuren 2A und 2B zeigen dabei den Fall für mit hohem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen, wobei sich gemäß Figur 2A kurzgeschlossene Elektrodenfinger 21 und offene Elektrodenfinger 22 derart abwechseln, daß in der Zeichen- ebene von links nach rechts gesehen jeweils auf einen kurzge¬ schlossenen Elektrodenfinger 21 ein offener Elektrodenfinger 22 folgt. Gemäß Figur 2B ist diese Reihenfolge derart umge¬ kehrt, daß immer auf einen offenen Elektrodenfinger 22 ein kurzgeschlossener Elektrodenfinger 21 folgt. Die Reflexion einer akustischen Oberflächenwelle in derartigen Reflektor¬ strukturen kommt durch die Verteilung elektrischer Ladungen auf den Elektrodenfingern 21, 22 zustande, wobei sich die Reflexionen an den offenen und kurzgeschlossenen Elektroden¬ fingern im Vorzeichen unterscheiden.
Die Figuren 2C und 2D zeigen Ausführungsformen für mit tiefem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen 20, wobei es sich wiederum entsprechend den Figuren 2A und 2B um abwechselnd kurzgeschlossene und offene Elektrodenfinger 21 und 22 han- delt. In Figur 2C ist die Anordnung dabei so getroffen, daß jeweils eine Reflektorstruktur 20 gemäß Figur 2A bzw. 2B in jeweils einer Spur angeordnet und diese beiden Reflektor¬ strukturen zueiander ausgerichtet sind.
Gemäß Figur 2D ist die Anordnung zu getroffen, daß ebenfalls in jeweils einer akustischen Spur jeweils eine gleiche Reflektorstruktur 20 nach Figur 2A bzw. 2B angeordnet ist, wobei diese Reflektorstrukturen jedoch entsprechend Figur IB um λ/4 gegeneinander verschoben sind.
Das in den Reflektorstrukturen auch Mehrfachreflexionen auf¬ treten, können im Falle von zu großen Mehrfachreflexionen in Weiterbildung der Erfindung zu deren Reduzierung Maßnahmen gemäß den Ausführungsformen nach den Figuren 3 und 4 getrof- fen werden. Figur 3 zeigt eine Möglichkeit, wie Mehrfachreflexionen zwi¬ schen Teilreflektoren benachbarter mit hohem Pegel reflektie¬ render Reflektorstrukturen gemäß Figur 1A reduziert werden können. Figur 3, in der gleiche Teile wie in Figur 1A mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt zwei benachbarte Reflektorstrukturen 13, 14 bzw. 13 ' , 14' mit durch mehrfach gefaltete Pfeile 30 schematisch zwischen ihnen angedeuteten Mehrfachreflexionen. Gemäß einem besonderen Merkmal der Er¬ findung können zur Reduzierung derartiger Mehrfachreflexionen zwischen benachbarten Reflektorstrukturen die Teilreflektoren der beiden Reflektorstrukturen in einer akustischen Spur um λ/12 aufeinander zugeschoben bzw. voneinander weggeschoben werden, während die zwei entsprechenden Teilreflektoren in der anderen akustischen Spur nicht verschoben werden. In Figur 3 ist eine Verschiebung zueinander hin der Teilreflek¬ toren 13 und 13 ' bei unverschobenen Teilreflektoren 14 und 14' dargestellt. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine Abschwächung der maximal ausgekoppelten Energie um (cos(π /12))2 von etwa 7%. Damit wird die Dynamik kaum beeinflußt, während die Mehrfachreflexionen wirksam unterdrückt werden. Bei jeder Reflexion in der akustischen Spur 11 tritt relativ zur akustischen Spur 12 ein Wegunterschied von 2 x λ/12 auf. Da insgesamt mindestens drei Reflexionen auftreten, ergibt sich ein Gesamtwegunterschied von 3 x 2 x λ/12 = λ/2 und damit eine völlige Auslöschung der Mehrfachreflexionen in "eingeschalteten" Reflektorstrukturen. Zwar ist dabei eine Feineinstellung der Gleichförmigkeit nicht mehr kontinuier¬ lich, sondern nur in Schritten von etwa 7% möglich, was in der Praxis aber völlig ausreichend ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine weitere Unterdrückung von Mehrfachreflexionen auch zwischen weiter voneinander beabstandeten Reflektorstrukturen möglich. Eine derartige Ausführungsform ist in Figur 4 dargestellt, welche schematisch eine Folge von Reflektorstrukturen 1, 2, 3, ...,k zeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß in Figur 3 aus Ober¬ sichtlichkeitsgründen die Reflektorstrukturen nicht als durch mehrere Teilreflektoren gebildet dargestellt sind. Die Ma߬ nahmen zur Unterdrückung von Mehrfachreflexionen gelten selbstverständlich auch für Reflektorstrukturen etwa nach den Figuren 1A und IB. In Figur 3 sind weiterhin Mehrfachre- flexionen durch mehrfach gefaltete Pfeile 40 und 41 darge¬ stellt.
Eine Unterdrückung derartiger Mehrfachreflexionen ist mög¬ lich, wenn die Abstände der Reflektorstrukturen 1, 2, 3,...,k nach der Beziehung
(m +(-l) x 1/16) x λ gewählt werden. Darin ist m eine ganze Zahl, die sich aus dem geforderten Bitabstand im Bit-Code ergibt, und k die Nummer der Reflektorstruktur in der akustischen Spur. Die relative Phase der Reflektorstrukturen untereinander wird dabei nicht geändert. Diese Maßnahme bewirkt, daß sich das durch den Pfeil 40 repräsentierte Signal der Mehrfachreflexion und das durch den Pfeil 41 repräsentierte Signal der Mehrfachrefle¬ xion in der Eingangs-/Ausgangswandleranordnung 10 destruktiv überlagern und daher nicht ausgekoppelt werden.
Die Erfindung ist weiterhin auch nicht auf Reflektorstruktu¬ ren der oben anhand der Figuren 1A bis 3 erläuterten Art be¬ schränkt. Beispielsweise können mit "tiefem" Pegel reflektie- rende bzw. "ausgeschaltete" Reflektorstrukturen auch durch Modenkonversionsstrukturen realisiert werden, welche die in sie einlaufende akustische Oberflächenwelle in eine Volumen¬ welle in das Substrat ableiten und/oder in Wärme umsetzen, so daß sie eine "ausgeschaltete" Reflektorstruktur bilden. Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung lediglich, daß derar¬ tige Modenkonversionsstrukturen und "eingeschaltete" Reflek¬ torstrukturen für sie durchlaufende Oberflächenwellen die gleiche Dämpfung besitzen.

Claims

Patentansprüche:
1. Reflektive Verzögerungsleitung für akustische Oberflächen¬ wellen mit mindestens einer auf einem piezoelektrischen Substrat vorgesehenen Eingangs-/Ausgangswandleranordnung (10) zur Umsetzung von in sie eingespeister elektrischer Energie in akustische Oberflächenwellenenergie und umgekehrt sowie mit auf dem Substrat in unterschiedlichen Abständen von der Eingangs-/Ausgangswandleranordnung (10) vorgegebenen Oberflä- chenwellen-Reflektorstrukturen (13, 14, 16, 17, 20; 13, 13', 14, 14'; 1, 2, 3, ...., k) , welche von der Eingangs- /Ausgangswandleranordnung (10) längs der Substratoberfläche ausgesendete Oberflächenwellenenergie derart auf sie rückre¬ flektieren, daß die Oberflächenwellenenergie an der Eingangs- /Ausgangswandleranordnung (10) einen definierten hohen bzw. tiefen Pegel besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflek¬ torstrukturen (13, 14, 16, 17, 20; 13, 13', 14, 14'; 1, 2, 3, .... , k) derart ausgebildet sind, daß sie für sie durchlau¬ fende Oberflächenwellen die gleiche Dämpfung besitzen.
2. Reflektive Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorstrukturen (13, 14, 16, 17) durch mindestens zwei in unterschiedlichen akustischen Spuren (11, 12) angeordnete Teilreflektoren gebildet sind, daß die Teilreflektoren (13, 14) für mit hohem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen geometrisch so zueinander angeordnet sind, daß die von Ihnen reflektierten akustischen Oberflä¬ chenwellen in Phase sind und daß die Teilreflektoren (16, 17) für mit tiefem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen geo- metrisch so zueinander angeordnet sind, daß die von Ihnen reflektierten akustischen Oberflächenwellen gegenphasig sind.
3. Reflektive Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilreflektoren (13, 14) für mit hohem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen um n x λ/2 und die Teilreflektoren (16, 17) für mit tiefem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen um n x λ/2 + λ/4 gegenein¬ ander verschoben sind, wobei n eine ganze Zahl und λ die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwellen bedeuten.
4. Reflektive Verzögerungsleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß n = 0 ist.
5. Reflektive Verzögerungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit hohem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen (13, 13', 14, 14") jeweils zwei benachbarte Teilreflektoren (13, 13') in einer akusti¬ schen Spur (11) gegen die entsprechenden Teilreflektoren (14, 14') in der anderen akustischen Spur (12) um λ/12 verschoben sind.
6. Reflektive Verzögerungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände von Reflek- torstrukturen (1, 2, 3, ....,k) gemäß der Beziehung (m +(-l)k x 1/16) x λ gewählt sind, worin m eine ganze Zahl k die Nummer der Reflektorstruktur und λ die Wellenlänge der Oberflächenwellen bedeuten.
7. Reflektive Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mit tiefem Pegel reflektierende Reflektorstrukturen Modenkonversionsstrukturen vorgesehen sind.
8. Reflektive Verzögerungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Reflektorstrukturen
(20) Strukturen vorgesehen sind, in denen sich offene und kurzgeschlossene Elektrodenfinger (21 bzw. 22) abwechseln.
9. Reflektive Verzögerungsleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Anschlußfolge der Elek¬ trodenfinger (21 bzw. 22) derart gewählt ist, daß die von den Reflektorstrukturen (20) reflektierten akustischen Oberflä- chenwellen gleichphasig sind.
10. Reflektive Verzögerungsleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Anschlußfolge der Elek¬ trodenfinger (21 bzw. 22) derart gewählt ist, daß die von den Reflektorstrukturen (20) reflektierten akustischen Oberflä¬ chenwellen gegenphasig sind.
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