RU2007022C1

RU2007022C1 - Device on surface acoustic waves

Info

Publication number: RU2007022C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Груздев; М.И. Пыхтин; Б.Е. Рошаль
Original assignee: Ленинградское научно-производственное объединение "Авангард"
Priority date: 1991-05-12
Filing date: 1991-05-12
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: acoustoelectronics. SUBSTANCE: for decrease of nonuniformity of amplitude-frequency characteristic and of dimensions of acoustic line magnetic coat of device has acoustic absorbing material and ferrite powder. EFFECT: decreased nonuniformity of amplitude-frequency characteristic and dimensions. 1 dwg

Description

Изобретение относится к акустоэлектронике и может быть использовано в различных акустоэлектронных устройствах, например при создании поясовых фильтров, линий задержки и других устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ). The invention relates to acoustoelectronics and can be used in various acoustoelectronic devices, for example, when creating belt filters, delay lines and other devices based on surface acoustic waves (SAWs).

Известны различные конструкции устройств на ПАВ, обеспечивающие уменьшение вносимого затухания, в которых с целью уменьшения вносимого затухания используется согласующая индуктивность, величина которой выбирается из условия обеспечения резонанса согласующей цепи на частоте акустического синхронизма преобразователя. Практическая реализация конструкции приводит к тому, что рядом с входом и выходом устройства на ПАВ должны быть расположены катушки индуктивностей. There are various designs of devices for surfactants that reduce the insertion attenuation, in which, in order to reduce the insertion attenuation, a matching inductance is used, the value of which is selected from the condition for ensuring resonance of the matching circuit at the frequency of the acoustic synchronism of the transducer. Practical implementation of the design leads to the fact that inductors should be located next to the input and output of the device on the SAW.

Конструкция устройства на ПАВ в этом случае содержит пьезозвукопровод с нанесенными на его рабочую поверхность входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями и полосками акустопоглощающего материала, коммутационную плату, согласующие катушки индуктивностей с сердечниками. Необходимая величина индуктивности катушек в этом случае обеспечивается подстройкой с помощью ферритового сердечника. Габаритные размеры приведенной конструкции устройства на ПАВ значительны, так как необходима коммутационная плата и используется объемная катушка индуктивности, подстраиваемая с помощью сердечника. Очевидно, что упростить конструкцию и уменьшить габариты устройства на ПАВ можно путем замены внешних индуктивностей на индуктивности, устанавливаемые или наносимые на поверхность пьезозвукопровода. В конструкции, принятой нами за прототип, ожидаемый положительный эффект достигается за счет исключения коммутационной платы. Однако недостатком этой конструкции является удорожание устройства за счет того, что согласующие индуктивности занимают часть площади дорогостоящего, как правило, звукопровода. The design of the surfactant device in this case contains a piezoelectric conduit with input and output interdigital transducers and strips of acoustically absorbing material deposited on its working surface, a patch plate, matching inductors with cores. The required value of the inductance of the coils in this case is provided by tuning using a ferrite core. The overall dimensions of the given design of the device for surfactants are significant, since a switching board is needed and a volume inductor, which is tuned using a core, is used. Obviously, to simplify the design and reduce the dimensions of the device for surfactants, it is possible by replacing the external inductors with the inductors installed or applied to the surface of the piezo sound pipe. In the design adopted by us for the prototype, the expected positive effect is achieved by eliminating the circuit board. However, the disadvantage of this design is the rise in price of the device due to the fact that matching inductances occupy part of the area of an expensive, as a rule, sound duct.

Цель изобретения состоит в уменьшении неравномерности амплитудно-частотной характеристики и уменьшении габаритов звукопровода устройства на ПАВ. The purpose of the invention is to reduce the unevenness of the amplitude-frequency characteristics and to reduce the dimensions of the sound duct of the device for surfactants.

Цель достигается тем, что устройство на ПАВ содержит пьезодиэлектрическую подложку, расположенные на ее рабочей грани входной и выходной встречно-штыревые преобразователи, размещенные на подложке у ее торцовых граней индуктивности и полоски акустопоглощающего материала, при этом акустопоглощающий материал выполнен на основе порошка магнитного материала и размещен поверх соответствующих миниатюрных индуктивностей, как правило, плоских. The goal is achieved in that the device on the surfactant contains a piezoelectric substrate located on its working face of the input and output interdigital transducers placed on the substrate at its end faces of the inductance and strips of acousto-absorbing material, while the acousto-absorbing material is made on the basis of a powder of magnetic material and placed on top of the corresponding miniature inductances, usually flat.

Заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", поскольку неизвестны технические решения, характеризуемые признаками, совпадающими с существенными признаками из числа заявленной совокупности существенных признаков (или эквивалентные им) с достижением того же положительного эффекта. Заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна", поскольку неизвестны технические решения, характеризуемые совокупностью признаков, совпадающей с заявленной совокупностью существенных признаков. The claimed technical solution meets the criterion of "significant differences", because there are no technical solutions characterized by features that match the essential features of the claimed set of essential features (or equivalent) with the achievement of the same positive effect. The claimed technical solution meets the criterion of "novelty", because the technical solutions are not known, characterized by a combination of features that match the claimed combination of essential features.

На чертеже представлено предлагаемое устройство на ПАВ. The drawing shows the proposed device for surfactants.

Предложенное устройство содержит пьезодиэлектрическую подложку 1 с нанесенными на ее рабочую грань входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями соответственно 2 и 6 и размещенными на подложке 1 у ее торцовых граней индуктивностями 5, 9 и полосками акустопоглощающего материала 4, 8. The proposed device contains a piezoelectric substrate 1 with input and output interdigital transducers applied to its working face 2 and 6, respectively, and placed on its substrate 1 at its end faces with inductances 5, 9 and strips of acoustic material 4, 8.

Предложенное устройство на ПАВ работает следующим образом. The proposed device for surfactants works as follows.

На входной преобразователь 2 через согласующую индуктивность 5 подается электрический сигнал. При этом индуктивность настроена в резонанс с емкостью встречно-штыревого преобразователя, что обеспечивает работу входного генератора на активную нагрузку и улучшает форму амплитудно-частотной характеристики устройства на ПАВ. Одновременно в связи с тем, что индуктивность, а также добавка порошка магнитного материала увеличивают удельный вес акустопоглощающего материала, улучшается поглощающая способность указанного материала. Это снижает уровень ложных ПАВ-сигналов в устройстве. Указанное снижение уровня ложных сигналов приводит к улучшению формы и повышению воспроизводимости амплитудно-частотной характеристики устройства. An electrical signal is supplied to the input converter 2 through a matching inductance 5. In this case, the inductance is tuned in resonance with the capacitance of the interdigital transducer, which ensures the input generator operates at an active load and improves the shape of the amplitude-frequency characteristic of the SAW device. At the same time, due to the fact that the inductance, as well as the addition of the powder of the magnetic material, increase the specific gravity of the acoustically absorbing material, the absorption capacity of the specified material improves. This reduces the level of false SAW signals in the device. The specified decrease in the level of false signals leads to an improvement in the shape and increase the reproducibility of the amplitude-frequency characteristics of the device.

За счет пьезодиэлектрических свойств подложки 1 во входном преобразователе 2 электрический сигнал преобразуется в ПАВ, которая распространяется вдоль рабочей поверхности подложки 1. При достижении ПАВ выходного преобразователя 6 она преобразуется в электрический сигнал, который поступает на электрическую нагрузку через настроенный резонансный контур, состоящий из индуктивности 9 и емкости выходного преобразователя 6. Благодаря этому емкость преобразователя 6 нейтрализуется и устройство работает на активную нагрузку, что также улучшает форму и повышает воспроизводимость амплитудно-частотной характеристики устройства. Одновременно в связи со значительным увеличением удельного веса поглощающего материала 8 увеличивается нагрузка акустопоглощающего материала на поверхность подложки 1. Это приводит к снижению уровня ложных сигналов ПАВ, переотраженных от торцов подложки 1, что также уменьшает неравномерность амплитудно-частотной характеристики устройства на ПАВ. Due to the piezoelectric properties of the substrate 1 in the input transducer 2, the electric signal is converted into a surfactant, which propagates along the working surface of the substrate 1. When the surfactant reaches the output transducer 6, it is converted into an electric signal that is supplied to the electric load through a tuned resonant circuit consisting of inductance 9 and the capacity of the output converter 6. Due to this, the capacity of the converter 6 is neutralized and the device operates on an active load, which also improves t shape and increases the reproducibility of the amplitude-frequency characteristics of the device. At the same time, due to a significant increase in the specific gravity of the absorbing material 8, the load of the acousto-absorbing material on the surface of the substrate 1 increases. This leads to a decrease in the level of spurious surfactant signals reflected from the ends of the substrate 1, which also reduces the non-uniformity of the amplitude-frequency characteristic of the surfactant device.

Уменьшение габаритов звукопровода достигается за счет уменьшения площади (размеров) звукопровода 1 по сравнению с прототипом, при этом элементы 4 и 8 выполняют (каждый) функции магнитного акустопоглощающего и конструкционного материала. The reduction in the dimensions of the sound duct is achieved by reducing the area (size) of the sound duct 1 in comparison with the prototype, while the elements 4 and 8 perform (each) the functions of a magnetic acoustic-absorbing and structural material.

Поскольку указанный механизм присущ различным устройствам на ПАВ, заявляется не конкретное устройство, а любое устройство на ПАВ, содержащее пьезодиэлектрическую подложку с нанесенными на ее поверхность встречно-штыревыми преобразователями. Since the specified mechanism is inherent in various devices for surfactants, not a specific device is claimed, but any device for surfactants containing a piezoelectric substrate with interdigital transducers deposited on its surface.

Пример реализации. Разработаны и изготовлены полосовые фильтры на частоту 24 МГц с полосой частот 1,2 МГц. Прототип был выполнен на пьезодиэлектрической подложке из ниобата лития с размерами 32 х 7,5 х 1,5 мм и с дискретными катушками индуктивности. Предлагаемое техническое решение позволило разместить тот же фильтр на подложке из ниобата лития с размерами 15 х 7,5 х 1,5 мм. Implementation example. Designed and manufactured bandpass filters at a frequency of 24 MHz with a frequency band of 1.2 MHz. The prototype was made on a piezoelectric substrate of lithium niobate with dimensions of 32 x 7.5 x 1.5 mm and with discrete inductors. The proposed technical solution made it possible to place the same filter on a substrate of lithium niobate with dimensions of 15 x 7.5 x 1.5 mm.

Габариты и стоимость фильтра уменьшились существенно, что позволило получить значительный экономический эффект. Так, экономический эффект в производстве равен:
Э = (С₁ - С₂) А, тыс. руб. , где С₁ тыс. руб. - стоимость звукопровода устройства прототипа;
С₂ тыс. руб. - стоимость звукопровода предлагаемого устройства;
А, шт. - размер партии.The dimensions and cost of the filter decreased significantly, which allowed to obtain a significant economic effect. So, the economic effect in production is:
E = (C ₁ - C ₂ ) A, thousand rubles where C ₁ thousand rubles. - the cost of the sound pipe of the prototype device;
With ₂ thousand rubles. - the cost of the sound pipe of the proposed device;
A, pcs. - batch size.

Э = (0,127 ˙0,57) ˙ 1000 = 70,0 тыс. руб. E = (0.127 ˙0.57) ˙ 1000 = 70.0 thousand rubles.

Уменьшено количество сборочных единиц, упрощена конструкция и технология монтажно-сборочных работ. The number of assembly units has been reduced, the design and technology of assembly and assembly operations has been simplified.

Преимущества предложенного устройства по сравнению с прототипом в части уменьшения неравномерности АЧХ подтверждены экспериментально при сопоставлении амплитудно-частотных характеристик в полосе пропускания и зонах подавления образцов, выполненных на основе устройств-прототипов и устройств предлагаемой конструкции. The advantages of the proposed device in comparison with the prototype in terms of reducing the frequency response unevenness are confirmed experimentally by comparing the amplitude-frequency characteristics in the passband and suppression zones of samples made on the basis of prototype devices and devices of the proposed design.

Не наблюдалось негативных изменений качества акустопоглощающего материала после введения предлагаемых добавок в качестве наполнителя при климатических и механических испытаниях образцов. (56) Речицкий В. И. Акустоэлектронные радиокомпоненты. М. : Радио и связь, 1987. There were no negative changes in the quality of the acoustically absorbing material after the introduction of the proposed additives as a filler in climatic and mechanical tests of the samples. (56) Rechitsky V.I. Acoustoelectronic radio components. M .: Radio and communication, 1987.

Патент Великобритании N 2126034, кл. Н 03 Н 9/02, 1983. UK patent N 2126034, CL H 03 H 9/02, 1983.

Claims

A SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE containing a piezoelectric sound guide, input and output interdigital transducers and matching inductances located on the working face of the sound duct, while matching inductances are located at the end faces of the sound duct and are made in the form of flat inductor coils, on top of each of which a magnet is applied coating, characterized in that, in order to reduce the unevenness of the amplitude-frequency characteristics and to reduce the dimensions of the sound duct, ma The magnetic coating of the matching inductances contains an acoustic absorption material and ferrite powder.