WO1999063662A1 - Transducteur unidirectionnel grave a ondes acoustiques de surface - Google Patents

Transducteur unidirectionnel grave a ondes acoustiques de surface Download PDF

Info

Publication number
WO1999063662A1
WO1999063662A1 PCT/FR1999/001265 FR9901265W WO9963662A1 WO 1999063662 A1 WO1999063662 A1 WO 1999063662A1 FR 9901265 W FR9901265 W FR 9901265W WO 9963662 A1 WO9963662 A1 WO 9963662A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrodes
etching
surface wave
wave transducer
mesa
Prior art date
Application number
PCT/FR1999/001265
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Wright
Original Assignee
Thomson-Csf
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson-Csf filed Critical Thomson-Csf
Priority to US09/463,578 priority Critical patent/US6414414B1/en
Priority to KR1020007000798A priority patent/KR20010022225A/ko
Priority to JP2000552770A priority patent/JP2002517933A/ja
Priority to CA002297799A priority patent/CA2297799A1/fr
Priority to EP99920942A priority patent/EP1000465A1/fr
Publication of WO1999063662A1 publication Critical patent/WO1999063662A1/fr

Links

Classifications

    • 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
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • 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
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14502—Surface acoustic wave [SAW] transducers for a particular purpose
    • H03H9/14505—Unidirectional SAW transducers
    • 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
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14517—Means for weighting

Definitions

  • the field of the invention is that of surface acoustic wave transducers and filters comprising such transducers, used in many fields such as mobile radiocommunication systems for example for filtering of intermediate frequency.
  • Transducers also known as SPUDT have replaced bidirectional transducers in many applications due to the reduction in losses that they allow to obtain.
  • This type of transducer described in published patent application 2 702 899, is produced by inserting in a transducer cells called transduction cells and so-called reflection cells, and by positioning the cells together so as to have rephased the waves. emitted with the waves reflected in the useful direction and have phase opposition in the other direction.
  • These are transducers in which electrodes are distributed designed so that there is a transduction function and a reflection function. It has also been shown in published patent application 2 702 899 that it can be advantageous to produce resonant cavities inside the
  • the distance between transduction center and reflection center can be of the form (2n + 1) ⁇ 8 with n integer so that the phases are correct.
  • the quality factor Q relating to the ratio of the capacitance to the conductance of the filter and representative of the bandwidth and loss of insertion of the filter is less effective for unidirectional filters with their specific architectures into which asymmetries are introduced than that conventional, symmetrical bidirectional filters.
  • the invention proposes a transducer into which is introduced an etching network superimposed on the conventional electrode networks of the acoustic transducers.
  • the subject of the invention is a surface wave transducer comprising a substrate on which are deposited two networks of interdigitated electrodes and connected at different polarities so as to create acoustic transduction cells defined by at least two consecutive electrodes of different polarities, characterized in that it further comprises at least one network of etchings separated by mesa, the superposition of the networks of electrodes and of the etching network making it possible to obtain a preferred direction of propagation of the acoustic waves.
  • the electrode arrays are symmetrical with respect to an axis located at the center of two consecutive electrodes, of different polarities, the etching network being asymmetrical with respect to said axis.
  • the networks of symmetrical electrodes make it possible to keep a powerful coupling factor while the network of asymmetrical etching makes it possible to create the preferred direction of propagation of the acoustic waves.
  • the surface wave transducer can comprise a succession of at least two asymmetrical etching networks so as to locally reverse the preferred direction of propagation of the surface waves.
  • the electrode networks define sets of 3 electrodes of different width by characteristic wavelength corresponding to the central operating frequency of the transducer in which sets, a first and a second electrode are separated by a distance 3X 16, and are connected to different polarities, the second and a third electrode being separated by a distance ⁇ / 8, so as to define a preferred direction of propagation of the acoustic waves, the electrodes being positioned on the mesa from the engraving network.
  • the advantage of such a configuration lies in the increase in the reflection coefficients of the electrodes.
  • FIG. 1a illustrates a first example of a transducer according to the invention with 4 electrodes per ⁇ , having a preferred direction of propagation of surface waves
  • - Figure 1b illustrates a second example of a transducer according to the invention with 4 electrodes per ⁇ , having a preferred direction of propagation of surface waves opposite to that of the first example of transducer;
  • FIG. 2 illustrates a third example of a transducer according to the invention with 4 electrodes per ⁇ locally comprising a first directivity of the surface waves in one direction and locally a second directivity of the surface waves opposite to the first;
  • FIG. 3 illustrates a fourth example of a transducer according to the invention with 4 electrodes per ⁇ in which the phase shift between the transduction center and the reflection center is equal to ⁇ / 16;
  • - Figure 4 illustrates a fifth example of a transducer according to the invention with 4 electrodes per ⁇ in which the mesa and the engravings do not have the same width
  • - Figure 5a illustrates a transducer with two electrodes by ⁇ according to the prior art
  • FIG. 5b illustrates a first example of a transducer according to the invention with 2 electrodes per ⁇ , in which the electrodes are positioned astride on etching flanks, of an etching network of period ⁇ 2;
  • FIG. 6a and 6b illustrate a second example of a transducer according to the invention with 2 electrodes per ⁇ , in which the electrodes are positioned on mesa or engravings of an etching network of period ⁇ ;
  • FIG. 7a illustrates an example of a conventional SPUDT type transducer with 3 electrodes per ⁇ ;
  • FIG. 7b illustrates an example of a SPUDT type transducer with 3 electrodes per ⁇ , in which the network of electrodes is superimposed on the etching network;
  • Figure 7c illustrates a variant of the example of an undirectional transducer illustrated in Figure 7b.
  • the surface wave transducer according to the invention comprises the superposition of networks of electrodes and at least one etching network.
  • the substrates used can in particular be quartz, the electrodes can be obtained by metallization, for example of aluminum.
  • the substrates used can also advantageously be of the LiNb ⁇ 3, LiTaOs or even Li2B4 ⁇ 7 type.
  • the etching techniques are well mastered on such quartz type substrates and in particular the technique known as ICP (Inductive Coupled Plasma) using a high energy plasma and allowing mass production at low cost of etched devices.
  • ICP Inductive Coupled Plasma
  • the width of the etchings can be different from the width of the mesa and in particular smaller, according to certain variants, the etching width being equal to the electrode width.
  • a preferred direction of propagation of surface waves is created by virtue of the presence of the etching network.
  • the electrodes are distributed symmetrically on the substrate with a period ⁇ / 4.
  • Such a structure has a good coupling coefficient but remains bidirectional.
  • the reflections created by the electrodes cancel each other out and no preferred direction of propagation of the acoustic waves is generated with such a configuration.
  • the invention proposes to superimpose an etching network to reveal additional reflections and this asymmetrically with respect to a central axis C defined between two electrodes connected to different polarities and symbolized in the diagram by a + sign and a - sign , in Figure 1a.
  • FIG. 1 b illustrates a configuration in which the preferred direction of propagation of the acoustic waves is opposite to that of FIG. 1a.
  • the distance between consecutive electrodes can advantageously be equal to the distance between a mesa and a consecutive etching.
  • the transducer according to the invention can comprise a succession of implantation according to FIG. 1a and of implantation according to FIG. 1b, as illustrated in FIG. 2.
  • the transducer according to the invention can comprise a succession of implantation according to FIG. 1a and of implantation according to FIG. 1b, as illustrated in FIG. 2.
  • this type of installation at the level of the axis AA ′ there is a break in the periodicity of the etching network so as to pass continuously from an etching network of first type Rj as shown in Figure 1a, to a second type of etching network Rj + i, as shown in Figure 1b.
  • Such a configuration has the advantage of a much easier technology than that conventionally used in this type of transducer for which it is difficult to locally move the position between a transduction center and a reflection center in order to obtain the directional reversal. wish.
  • FIG. 3 illustrates a configuration in which a transduction center is distant from an engraving flank by a distance of ⁇ 16, ie a phase shift of 22.5 °. In this configuration, the electrodes are aligned with the flanks of etchings which can represent technological ease.
  • the mesa and the engravings have the same widths, however the latter may also advantageously be of different width.
  • the engravings can have a width equal to ⁇ / 8 while the mesa have a width equal to 3 ⁇ / 8.
  • this lattitude it becomes very simple to change the width or the position of the etchings locally in the transducer, so as to modify the phase and the amplitude of the reflection coefficient.
  • the examples described above all relate to transducers of 4 electrodes per ⁇ , in which the preferred directivity of the surface waves is easily obtained.
  • the transducers with two electrodes by ⁇ illustrated in FIG. 5a, have very high and stronger coupling coefficients than in the transducers with 4 electrodes by ⁇ but are nevertheless bidirectional, the reflections between electrodes being in phase and this symmetrically.
  • the superposition of an etching network in this type of transducer advantageously overcomes this drawback.
  • this type of transducer has a technological advantage since it makes it possible to fabricate electrode networks with a pitch twice as large as the pitch required in transducers with 4 electrodes per ⁇ .
  • transducers with 2 electrodes per ⁇ include electrodes of width ⁇ / 4 separated by a pitch ⁇ / 2, as illustrated in Figure 5a.
  • the waves emitted at an electrode Ej are in phase with the waves reflected by the consecutive electrode Ej + 1 and vice versa for the waves emitted at Ej + 1 and those reflected by the electrode Ej.
  • the invention proposes to position the electrodes on the etching flanks as illustrated in FIG. 5b.
  • the reflection coefficient is referenced rg.
  • the reflection coefficient is referenced -rg * .
  • the reflection coefficient is referenced -re *.
  • the reflection coefficient r located at the center of the electrode is given by the following formula
  • Equations (1) and (2) impose the condition
  • the first example of a transducer with 2 electrodes per ⁇ which has just been described still requires a technology in which the electrodes must be deposited at the intersection of mesa and of etching, which is not very easy.
  • the invention also proposes another configuration of transducer with 2 electrodes per ⁇ , but of more direct technology.
  • This type of transducer works at the second harmonic. It has the advantage of offering a wider geometry than the geometries described above and is particularly advantageous for applications at very high frequencies.
  • FIG. 7a illustrates a transducer with 3 electrodes per ⁇ , two electrodes are spaced by ⁇ / 4, to cancel the sharp reflections of said electrodes; indeed, a wave emitted by an electrode is in phase opposition with respect to the wave reflected by the consecutive electrode separated from the distance ⁇ / 4.
  • the third electrode separated by a distance of 3 ⁇ / 8 from the consecutive electrode acts as a reflector.
  • the invention proposes a variant of transducer, in which the reflection coefficients of the electrodes are improved by increasing the thickness of electrodes without increasing the thickness of metallization as illustrated in FIG. 7b.
  • Such technology also makes it possible to use a single mask to produce the etching network and the electrode metallization network.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

L'invention concerne un transducteur à ondes acoustiques de surface dans lequel on superpose un réseau de gravure, aux réseaux d'électrodes classiques des transducteurs acoustiques. La superposition de ces réseaux permet d'obtenir une direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques tout en maintenant un facteur de qualité (Q) élevé, comparable à celui des transducteurs bidirectionnels classiques. Applications: radiocommunication mobile.

Description

TRANSDUCTEUR UNIDIRECTIONNEL GRAVE A ONDES ACOUSTIQUES
DE SURFACE
Le domaine de l'invention est celui des transducteurs à ondes acoustiques de surface et des filtres comportant de tels transducteurs, utilisés dans de nombreux domaines tels que les systèmes de radiocommunication mobile par exemple pour le filtrage de fréquence intermédiaire.
Différents types de transducteurs performants ont vu le jour depuis une dizaine d'années.
Les transducteurs unidirectionnels (Single-Phase Unidirectional
Transducers encore dénommés SPUDT) ont remplacé les transducteurs bidirectionnels dans beaucoup d'applications en raison de la diminution de pertes qu'ils permettent d'obtenir. Ce type de transducteur, décrit dans la demande de brevet publiée 2 702 899 est réalisé en intercalant dans un transducteur des cellules dites de transduction et des cellules dites de réflexion, et en positionnant les cellules entre elles de manière à avoir remise en phase des ondes émises avec les ondes réfléchies dans la direction utile et avoir opposition de phase dans l'autre direction. Il s'agit de transducteur dans lequel sont distribuées des électrodes conçues pour qu'existent une fonction de transduction et une fonction de réflexion. Il a également été démontré dans la demande de brevet publiée 2 702 899 qu'il peut être avantageux de réaliser des cavités résonantes à l'intérieur du
SPUDT, une cavité résonante étant réalisée en changeant le signe de la fonction de réflexion.
Pour les substrats habituels, la distance entre centre de transduction et centre de réflexion peut être de la forme (2n+1)λ 8 avec n entier pour que les phases soient correctes.
Mais le facteur de qualité Q relatif au ratio de la capacitance sur la conductance du filtre et représentatif de la largeur de bande et perte d'insertion du filtre est moins performant pour des filtres unidirectionnels avec leurs architectures spécifiques dans lesquelles sont introduites des dissymétries que celui des filtres bidirectionnels classiques, symétriques.
Pour augmenter ces performances, c'est-à-dire augmenter le couplage dans un transducteur unidirectionnel (sans augmenter la capacitance), l'invention propose un transducteur dans lequel est introduit un réseau de gravure superposé aux réseaux d'électrodes classiques des transducteurs acoustiques. Plus précisément, l'invention a pour objet un transducteur à ondes de surface comportant un substrat sur lequel sont déposés deux réseaux d'électrodes interdigitées et connectés à des polarités différentes de manière à créer des cellules de transduction acoustique définies par au moins deux électrodes consécutives de polarités différentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un réseau de gravures séparées par des mesa, la superposition des réseaux d'électrodes et du réseau de gravure permettant d'obtenir une direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques.
Selon une première variante de l'invention, les réseaux d'électrodes sont symétriques par rapport à un axe situé au centre de deux électrodes consécutives, de polarités différentes, le réseau de gravures étant asymétrique par rapport audit axe. Dans cette configuration, les réseaux d'électrodes symétriques permettent de conserver un facteur de couplage performant alors que le réseau de gravure asymétrique permet quant à lui de créer la direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques.
Avantageusement, le transducteur à ondes de surface peut comprendre une succession d'au moins deux réseaux de gravure asymétriques de manière à renverser localement la direction privilégiée de propagation des ondes de surface.
Selon une autre variante de l'invention, les réseaux d'électrodes définissent des ensembles de 3 électrodes de largeur différente par longueur d'onde caractéristique correspondant à la fréquence centrale de fonctionnement du transducteur dans lesquels ensembles, une première et une seconde électrodes sont séparées d'une distance 3X 16, et sont connectées à des polarités différentes, la seconde et une troisième électrodes étant séparées d'une distance λ/8, de manière à définir une direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques, les électrodes étant positionnées sur les mesa du réseau de gravure.
L'avantage d'une telle configuration réside dans l'augmentation des coefficients de réflexion des électrodes. Dans les structures classiques, pour augmenter ces coefficients, il est nécessaire d'augmenter l'épaisseur des électrodes ; en utilisant une structure de mesa séparées de gravures, les électrodes étant déposées à la surface des mesa, on parvient à augmenter le coefficient de réflexion des électrodes tout en maintenant une épaisseur faible de métallisation.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1a illustre un premier exemple de transducteur selon l'invention à 4 électrodes par λ, présentant une direction privilégiée de propagation des ondes de surface ; - la figure 1b illustre un second exemple de transducteur selon l'invention à 4 électrodes par λ, présentant une direction privilégiée de propagation des ondes de surface opposée à celle du premier exemple de transducteur ;
- la figure 2 illustre un troisième exemple de transducteur selon l'invention à 4 électrodes par λ comprenant localement une première directivité des ondes de surface dans un sens et localement une seconde directivité des ondes de surface opposée à la première ;
- la figure 3 illustre un quatrième exemple de transducteur selon l'invention à 4 électrodes par λ dans lequel le déphasage entre centre de transduction et centre de réflexion est égal à λ/16 ;
- la figure 4 illustre un cinquième exemple de transducteur selon l'invention à 4 électrodes par λ dans lequel les mesa et les gravures ne possèdent pas la même largeur ; - la figure 5a illustre un transducteur à deux électrodes par λ selon l'art antérieur ;
- la figure 5b illustre un premier exemple de transducteur selon l'invention à 2 électrodes par λ, dans lequel les électrodes sont positionnées à cheval sur des flancs de gravure, d'un réseau de gravure de période λ2 ;
- les figures 6a et 6b illustrent un second exemple de transducteur selon l'invention à 2 électrodes par λ, dans lequel les électrodes sont positionnées sur des mesa ou des gravures d'un réseau de gravure de période λ ; - la figure 7a illustre un exemple de transducteur classique de type SPUDT à 3 électrodes par λ ;
- la figure 7b illustre un exemple de transducteur de type SPUDT à 3 électrodes par λ, dans lequel le réseau d'électrodes est superposé au réseau de gravure ;
- la figure 7c illustre une variante de l'exemple de transducteur undirectionnel illustré en figure 7b.
De manière générale, le transducteur à ondes de surface selon l'invention, comprend la superposition de réseaux d'électrodes et d'au moins un réseau de gravure. Classiquement, les substrats utilisés peuvent être notamment du quartz, les électrodes peuvent être obtenues par métallisation par exemple d'aluminium. Les substrats utilisés peuvent encore avantageusement être du type LiNbθ3, LiTaOs ou bien encore Li2B4Û7. Par ailleurs, les techniques de gravure sont bien maîtrisées sur de tels substrats type quartz et notamment la technique dite ICP (Inductive Coupled Plasma) utilisant un plasma haute énergie et permettant la fabrication en série et à bas coût de dispositifs gravés. Il est à noter que la largeur des gravures peut être différente de la largeur des mesa et notamment plus petite, selon certaines variantes, la largeur de gravure étant égale à la largeur d'électrode.
Selon une première variante de l'invention, pour obtenir un fort coefficient de couplage conféré par des réseaux d'électrodes symétriques, on crée une direction privilégiée de propagation des ondes de surface grâce à la présence du réseau de gravure. Nous allons décrire plusieurs exemples d'implantation possibles pour mettre en oeuvre ce type de configuration.
Exemples de transducteurs avec 4 électrodes par longueur d'onde λ
Dans ce type de transducteur, les électrodes sont réparties de manière symétrique sur le substrat avec une période λ/4. Une telle structure présente un bon coefficient de couplage mais demeure bidirectionnelle. En effet, les réflexions créées par les électrodes s'annulent entre elles et aucune direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques n'est générée avec une telle configuration. Pour perturber cette bidirectionnalité, l'invention propose de superposer un réseau de gravure pour faire apparaître des réflexions supplémentaires et ce de manière asymétrique par rapport à un axe central C défini entre deux électrodes connectées à des polarités différentes et symbolisées sur le schéma par un signe + et un signe -, sur la figure 1a.
En faisant coïncider les centres des électrodes avec les centres des mesa ou des gravures, on obtient si la distance entre mesa et gravure consécutives est de λ/4, des réflexions de centre de gravure positionnée en λ/8 ou 3λ/8, par rapport au centre d'une électrode. Ces flancs de gravure génèrent les réflexions nécessaires à l'obtention d'une direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques de surface. La figure 1 b illustre une configuration dans laquelle la direction privilégiée de propagation des ondes acoustique est opposée à celle de la figure 1a. Dans cette première variante, la distance entre électrodes consécutives peut avantageusement être égale à la distance entre une mesa et une gravure consécutive.
Comme cela a été évoqué précédemment, il peut être intéressant de créer des cavités résonantes. Pour réaliser ce type de configuration, dans laquelle la direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques est localement inversée, le transducteur selon l'invention peut comprendre une succession d'implantation selon la figure 1a et d'implantation selon la figure 1 b, comme illustré en figure 2. Dans ce type d'implantation au niveau de l'axe AA', il y a une rupture dans la périodicité du réseau de gravure de manière à passer continûment d'un réseau de gravure de premier type Rj tel que représenté en figure 1a, à un réseau de gravure de second type Rj+i, tel que représenté en figure 1b.
Une telle configuration présente l'intérêt d'une technologie beaucoup plus aisée que celle classiquement utilisée dans ce type de transducteur pour lequel il y est délicat de déplacer localement la position entre un centre de transduction et un centre de réflexion pour obtenir le retournement de directivité souhaité.
Dans les configurations précédentes décrites de transducteur à 4 électrodes par longueur d'onde λ, un centre de transduction situé au centre d'une électrode (par exemple référencée +) est séparé d'un flanc de gravure correspondant à un centre de réflexion d'une distance λ/8, correspondant au cas idéal. Dans certaines applications et compte tenu des substrats employés, il peut être intéressant de créer un déphasage différent de 45° (correspondant à λ/8). Pour cela et selon l'invention, on peut avantageusement décaler le réseau de gravure par rapport au réseau d'électrodes. La figure 3 illustre une configuration dans laquelle un centre de transduction est distant d'un flanc de gravure d'une distance de λ 16, soit un déphasage de 22,5°. Dans cette configuration, les électrodes sont alignées avec les flancs de gravures ce qui peut représenter une facilité technologique.
Par ailleurs, dans les exemples précités, les mesa et les gravures présentent les mêmes largeurs, cependant ces dernières peuvent également avantageusement être de largeur différente.
Typiquement, les gravures peuvent posséder une largeur égale à λ/8 alors que les mesa possèdent une largeur égale à 3λ/8. Ceci permet de remplir entièrement les gravures de métallisation comme l'illustre la figure 4. La sensibilité en production peut ainsi être accrue. De plus, avec cette lattitude, il devient très simple de changer la largeur ou la position des gravures localement dans le transducteur, de manière à modifier la phase et l'amplitude du coefficient de réflexion.
Exemples de transducteurs à 2 électrodes par longueur d'onde λ
Les exemples décrits précédemment sont tous relatifs à des transducteurs de 4 électrodes par λ, dans lesquels la directivité privilégiée des ondes de surface est facilement obtenue. Selon l'art antérieur, les transducteurs à deux électrodes par λ, illustrés en figure 5a, présentent des coefficients de couplage très élevés et plus forts que dans les transducteurs à 4 électrodes par λ mais sont néanmoins bidirectionnels, les réflexions entre électrodes étant en phase et ce de manière symétrique. La superposition d'un réseau de gravure dans ce type de transducteur permet avantageusement de pallier cet inconvénient. De plus, ce type de transducteur présente un avantage technologique puisqu'il permet de fabriquer des réseaux d'électrodes avec un pas deux fois plus grand que le pas nécessaire dans les transducteurs à 4 électrodes par λ.
De manière classique, les transducteurs à 2 électrodes par λ, comprennent des électrodes de largeur λ/4 séparées d'un pas λ/2, comme illustré en figure 5a. Les ondes émises au niveau d'une électrode Ej sont en phase avec les ondes réfléchies par l'électrode consécutive Ej+1 et réciproquement pour les ondes émises en Ej+1 et celles réfléchies par l'électrode Ej. Pour perturber cette symétrie et la mise en phase des réflexions aux électrodes, l'invention propose de positionner les électrodes sur les flancs de gravure comme illustré en figure 5b.
Pour comprendre le fonctionnement d'une telle structure et comment il est possible d'optimiser ce type d'implantation, nous allons considérer les coefficients de réflexion respectivement relatifs à un flanc de gravure, à une électrode et repéré au centre de l'électrode.
Dans le sens ascendant gravure -> mesa, le coefficient de réflexion est référencé rg.
Dans le sens descendant mesa -> gravure, le coefficient de réflexion est référencé -rg*. Dans le sens ascendant, substrat - électrode, le coefficient de réflexion est référencé -re*.
Dans le sens descendant, électrode -> substrat, le coefficient de réflexion est référencé re.
Si le centre de l'électrode est déplacé d'une distance d par rapport au flanc de gravure, le coefficient de réflexion r repéré au centre de l'électrode est donné par la formule suivante
Figure imgf000009_0001
= -2. Re( rg l e A + j.2 Re(re)
Pour obtenir une transduction unidirectionnelle, on veut que le coefficient de réflexion r soit un réel pur, ce qui implique :
-2.Refrgj.e λ + j. Re(rβ) = 0 où Re partie réelle
Figure imgf000010_0001
r = -2.Re/rgYcosl 4.π.—
Donc
Figure imgf000010_0002
Les équations (1 ) et (2) imposent la condition | Re(re) | < | Re(rg) | , ce qui peut toujours être obtenu pour une valeur judicieusement choisie de la distance d.
Le premier exemple de transducteur avec 2 électrodes par λ, qui vient d'être décrit nécessite tout de même une technologie dans laquelle les électrodes doivent être déposées à l'intersection de mesa et de gravure, ce qui n'est pas très aisé.
C'est pourquoi, l'invention propose également une autre configuration de transducteur avec 2 électrodes par λ, mais de technologie plus directe.
Il s'agit d'un transducteur unidirectionnel dans lequel le réseau de 2 électrodes par λ est superposé à un réseau de gravures de pas λ, comme illustré en figure 6a ou 6b.
Ce type de transducteur fonctionne à la deuxième harmonique. Il a l'avantage d'offrir une géométrie plus large que les géométries décrites précédemment et est particulièrement avantageux pour des applications à très hautes fréquences.
En considérant les mêmes paramètres rg, re et r, on obtient pour le coefficient de réflexion central r : -2.j.k
Figure imgf000011_0001
-jAπ.
= 2lm (4r„ .e λ j..2Re(re)
De même que précédemment, pour obtenir une direction privilégiée de propagation, on cherche à obtenir un coefficient de réflexion réel pur, soit :
Figure imgf000011_0002
avec Im : partie imaginaire
Figure imgf000011_0003
De même que dans l'exemple précédent, ii est possible de déterminer une valeur d, telle qu'elle autorise | Re(re) | < | lm(rg) | . Et comme pour les transducteurs à 4 électrodes par λ, il peut être très avantageux de réaliser des transducteurs dans lesquels les mesa et les gravures n'ont pas la même largeur.
Exemples de transducteur à 3 électrodes par longueur d'onde λ
Selon une autre variante de l'invention, il est possible d'utiliser un transducteur à ondes de surface classique, de type SPUDT, utilisant un réseau asymétrique d'électrodes et dans lequel les performances de couplage sont accrus en raison de l'amélioration des coefficients de réflexion des électrodes utilisées pour une longueur d'onde de transducteur. La figure 7a illustre un transducteur à 3 électrodes par λ, deux électrodes sont distantes de λ/4, pour annuler les réflexions nettes desdites électrodes ; en effet, une onde émise par une électrode se trouve en opposition de phase par rapport à l'onde réfléchie par l'électrode consécutive séparée de la distance λ/4. La troisième électrode séparée d'une distance de 3λ/8 de l'électrode consécutive, joue le rôle de réflecteur.
Une manière d'augmenter le coefficient de réflexion d'une telle implantation consiste à augmenter l'épaisseur desdites électrodes. En général, au-delà d'une certaine valeur de metallisation d'électrode, ladite électrode perd de ses propriétés et la technologie devient délicate. C'est pourquoi, l'invention propose une variante de transducteur, dans laquelle les coefficients de réflexion des électrodes sont améliorés en augmentant l'épaisseur d'électrodes sans augmenter l'épaisseur de metallisation comme illustré en figure 7b. Une telle technologie permet de plus d'utiliser un masque unique pour réaliser le réseau de gravure et le réseau de metallisation d'électrode.
Pour parfaire une telle structure, on a intérêt à ne pas graver de manière uniforme le substrat comme illustré en figure 7c. En effet, en ne gravant pas au niveau d'un centre de transduction, il est possible d'augmenter la distribution de réflectivité pour rendre sélectivement certaines électrodes, centre de réflexion et ainsi conduire à la diminution de longueur de transduction. Notamment, en ne gravant pas au niveau d'un centre de transduction situé entre une électrode référencée + et une électrode référencée -, on est en mesure de mettre en phase une onde de surface au niveau de ce centre de transduction et une onde réfléchie par l'électrode constitutive d'un centre de réflexion placé en 3λ/8.

Claims

REVENDICATIONS
1. Transducteur à ondes de surface comportant un substrat sur lequel sont déposés deux réseaux d'électrodes interdigitées et connectés à des polarités différentes de manière à créer des cellules de transduction acoustique définies par au moins deux électrodes consécutives de polarités
5 différentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un réseau de gravures séparées par des mesa, la superposition des réseaux d'électrodes et du réseau de gravure permettant d'obtenir une direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques.
2. Transducteur à ondes de surface selon la revendication 1 , o caractérisé en ce que les réseaux d'électrodes sont symétriques par rapport à un axe situé au centre de deux électrodes consécutives de polarités différentes, le réseau de gravures étant asymétrique par rapport audit axe.
3. Transducteur à ondes de surface selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une succession d'au moins deux réseaux 5 de gravure, asymétriques de manière à renverser localement la direction privilégiée de propagation des ondes de surface.
4. Transducteur à ondes de surface, selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le réseau de gravure comprend une alternance de gravures et de mesa, la largeur des gravures étant 0 différente de la largeur des mesa.
5. Transducteur à ondes de surface selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la distance entre deux électrodes consécutives est égale à la distance entre une mesa et une gravure consécutives. 5
6. Transducteur à ondes de surface selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la distance entre électrodes consécutives est égale au quart de la longueur d'onde caractéristique correspondant à la fréquence centrale de fonctionnement du transducteur, les réseaux d'électrodes comprenant des paires d'électrodes interdigitées. 0
7. Transducteur à ondes de surface selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la distance entre une mesa et une gravure consécutives est égale au quart de la longueur d'onde caractéristique.
8. Transducteur à ondes de surface selon les revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce que la largeur des électrodes est égale au huitième de la longueur d'onde caractéristique.
9. Transducteur à ondes de surface selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'axe central coïncidence avec un flanc de gravure du réseau de gravure.
10. Transducteur à ondes de surface selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'axe central est situé à une distance non nulle d'un flanc de gravure du réseau de gravure.
11. Transducteur à ondes de surface selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la distance entre deux électrodes consécutives est égale à une demi-longueur d'onde caractéristique.
12. Transducteur à ondes de surface selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que la largeur des électrodes est de l'ordre du quart de la longueur d'onde caractéristique.
13. Transducteur à ondes de surface selon l'une des revendications 1 1 ou 12, caractérisé en ce que la distance entre une gravure et une mesa consécutives est égale au quart de la longueur d'onde caractéristique, les électrodes étant positionnées à cheval sur lesdites mesa et gravures.
14. Transducteur à ondes de surface selon l'une des revendications 1 1 ou 12, caractérisé en ce que la distance entre une gravure et une mesa consécutives est égale à la longueur d'onde caractéristique.
15. Transducteur à ondes de surface selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les réseaux d'électrodes définissent des ensembles de
3 électrodes par longueur d'onde caractéristique, dans lesquels ensembles une première et une seconde électrodes sont séparées d'une distance égale à un quart de longueur d'onde caractéristique, et sont connectées à des polarités différentes, la seconde et une troisième étant séparées d'une distance égale au 3 huitième d'une longueur d'onde caractéristique de manière à définir une direction privilégiée de propagation des ondes acoustiques, les électrodes étant positionnées sur les mesa du réseau de gravure.
16. Transducteur à ondes de surface selon la revendication 15, caractérisé en ce que la première et la seconde électrodes d'un ensemble de 3 électrodes par longueur d'onde sont positionnées sur une même mesa.
PCT/FR1999/001265 1998-05-29 1999-05-28 Transducteur unidirectionnel grave a ondes acoustiques de surface WO1999063662A1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/463,578 US6414414B1 (en) 1998-05-29 1999-05-28 Unidirectional transducer etched with surface acoustic waves
KR1020007000798A KR20010022225A (ko) 1998-05-29 1999-05-28 에칭된 표면 음파 단방향 변환기
JP2000552770A JP2002517933A (ja) 1998-05-29 1999-05-28 表面音響波エッチング単方向トランスデューサ
CA002297799A CA2297799A1 (fr) 1998-05-29 1999-05-28 Transducteur unidirectionnel grave a ondes acoustiques de surface
EP99920942A EP1000465A1 (fr) 1998-05-29 1999-05-28 Transducteur unidirectionnel grave a ondes acoustiques de surface

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9806834A FR2779289B1 (fr) 1998-05-29 1998-05-29 Transducteur unidirectionnel grave a ondes acoustiques de surface
FR98/06834 1998-05-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999063662A1 true WO1999063662A1 (fr) 1999-12-09

Family

ID=9526884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1999/001265 WO1999063662A1 (fr) 1998-05-29 1999-05-28 Transducteur unidirectionnel grave a ondes acoustiques de surface

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6414414B1 (fr)
EP (1) EP1000465A1 (fr)
JP (1) JP2002517933A (fr)
KR (1) KR20010022225A (fr)
CN (1) CN1155153C (fr)
CA (1) CA2297799A1 (fr)
FR (1) FR2779289B1 (fr)
WO (1) WO1999063662A1 (fr)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6806619B2 (en) * 2001-10-16 2004-10-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Interdigital transducer, surface acoustic wave filter, and radio communication apparatus
US7135805B2 (en) * 2003-04-08 2006-11-14 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Surface acoustic wave transducer
JP4591800B2 (ja) 2008-02-20 2010-12-01 エプソントヨコム株式会社 弾性表面波デバイスおよび弾性表面波発振器
WO2010098139A1 (fr) * 2009-02-27 2010-09-02 エプソントヨコム株式会社 Résonateur à ondes acoustiques de surface, oscillateur à ondes acoustiques de surface et dispositif électronique
JP4645923B2 (ja) 2009-02-27 2011-03-09 セイコーエプソン株式会社 弾性表面波共振子、および弾性表面波発振器
JP5678486B2 (ja) 2010-06-17 2015-03-04 セイコーエプソン株式会社 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器および電子機器
JP2012049817A (ja) 2010-08-26 2012-03-08 Seiko Epson Corp 弾性表面波デバイス、および弾性表面波発振器、ならびに電子機器
JP2012049818A (ja) 2010-08-26 2012-03-08 Seiko Epson Corp 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器、電子機器
JP5934464B2 (ja) 2010-08-26 2016-06-15 セイコーエプソン株式会社 弾性表面波共振子、および弾性表面波発振器、ならびに電子機器
JP2012060420A (ja) 2010-09-09 2012-03-22 Seiko Epson Corp 弾性表面波デバイス、電子機器及びセンサー装置
JP5652606B2 (ja) 2010-12-03 2015-01-14 セイコーエプソン株式会社 弾性表面波共振子、弾性表面波発振器、及び電子機器
JP5648908B2 (ja) 2010-12-07 2015-01-07 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス、並びに発振器、および電子機器
CN102877839B (zh) * 2012-10-10 2015-05-20 中国石油天然气集团公司 一种声波换能器及其测井装置
US10700661B2 (en) * 2018-01-19 2020-06-30 Huawei Technologie Co., Ltd. Surface acoustic wave device with unidirectional transducer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982001629A1 (fr) * 1980-11-04 1982-05-13 Rf Monolithics Dispositif d'ondes acoustiques de surface pourvu de reflecteurs
US5162689A (en) * 1991-05-01 1992-11-10 Motorola, Inc. Single-phase uni-directional acoustic wave transducer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2106346B (en) * 1981-08-15 1985-07-31 Plessey Co Ltd Improvements in or relating to piezoelectric transducers
JPH02149114A (ja) * 1988-11-30 1990-06-07 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 弾性表面波装置
JPH0468607A (ja) * 1990-07-04 1992-03-04 Fujitsu Ltd 弾性表面波デバイスの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982001629A1 (fr) * 1980-11-04 1982-05-13 Rf Monolithics Dispositif d'ondes acoustiques de surface pourvu de reflecteurs
US5162689A (en) * 1991-05-01 1992-11-10 Motorola, Inc. Single-phase uni-directional acoustic wave transducer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HINES J H ET AL: "HIGH FREQUENCY SAW DEVICES", 1997 IEEE MTT-S INTERNATIONAL MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST, DENVER, JUNE 8 - 13, 1997, vol. 1, 8 June 1997 (1997-06-08), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, pages 177 - 180, XP000767185, ISBN: 0-7803-3815-4 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002517933A (ja) 2002-06-18
FR2779289B1 (fr) 2000-09-01
CA2297799A1 (fr) 1999-12-09
US6414414B1 (en) 2002-07-02
KR20010022225A (ko) 2001-03-15
CN1272248A (zh) 2000-11-01
EP1000465A1 (fr) 2000-05-17
FR2779289A1 (fr) 1999-12-03
CN1155153C (zh) 2004-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1000465A1 (fr) Transducteur unidirectionnel grave a ondes acoustiques de surface
EP0013222B1 (fr) Déphaseur hyperfréquence à diodes et antenne à balayage électronique comportant un tel déphaseur
FR2905208A1 (fr) Filtre a resonateurs a ondes de lamb couples.
EP2203976A1 (fr) Resonateur a ondes de lamb
EP0608249A1 (fr) Filtre a ondes de surface et a trajet acoustique replie.
EP1053593B1 (fr) Filtre a resonateurs a ondes acoustiques de surface
EP2184803A1 (fr) Ligne à retard bi-ruban différentielle coplanaire, filtre différentiel d&#39;ordre supérieur et antenne filtrante munis d&#39;une telle ligne
FR2601824A1 (fr) Filtre d&#39;onde elastique de surface
WO2023047042A1 (fr) Filtre a ondes elastiques de surface et a cavites resonantes
EP0660981B1 (fr) Transducteur d&#39;ondes unidirectionnel
EP1082812B1 (fr) Transducteur a ondes acoustiques de surface a faible gap
EP2385625B1 (fr) Combineur comprenant des transducteurs acoustiques
EP3224897A1 (fr) Dispositif de filtrage et ensemble filtrant a structure de bandes electriquement conductrices
EP0862813A1 (fr) Transducteur a ondes acoustiques de surface attaque en differentiel
EP2587668B1 (fr) Combineur de puissance à ondes acoustiques
WO2002047264A1 (fr) Filtres a ondes acoustiques de surface a symetrie optimisee
FR2653632A1 (fr) Transducteur d&#39;ondes de surface unidirectionnel.
EP1768212B1 (fr) Structure conductrice variable en fonction de la fréquence
EP0646296B1 (fr) Transducteur a ondes de surface a reflexion acoustique distribuee et filtre comportant un tel transducteur
EP3903417A1 (fr) Dispositif à onde acoustique de surface amélioré
WO2005050773A1 (fr) Procede de realisation d&#39;une structure a bandes interdites photoniques

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 99800758.7

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999920942

Country of ref document: EP

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA CN JP KR SG US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020007000798

Country of ref document: KR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2297799

Country of ref document: CA

Ref document number: 2297799

Country of ref document: CA

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09463578

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999920942

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020007000798

Country of ref document: KR

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1999920942

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1020007000798

Country of ref document: KR