RU77736U1

RU77736U1 - SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER

Info

Publication number: RU77736U1
Application number: RU2008122281/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Алексеевич Кащенко; Александр Леонидович Кузеванов; Яков Евсеевич Львович
Original assignee: Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2008-10-27

Abstract

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и телевидения и может быть использовано в приемных и передающих узлах связи.Технический результат - расширение динамического диапазона, сохранение фазового фронта поверхностных акустических волн (ПАВ) и более рациональное использование поверхности пьезоэлектрической подложки.Это достигается тем, что металлический экран (4) выполнен в виде двояковыпуклой линзы с фокусным расстоянием равным половине расстояния между центрами преобразователей (2) и (3), причем геометрические размеры ширины экрана равны апертуре преобразователей.The proposed device relates to the field of radio engineering and television and can be used in receiving and transmitting communication nodes. The technical result is the expansion of the dynamic range, preservation of the phase front of surface acoustic waves (SAW) and a more rational use of the surface of the piezoelectric substrate. This is achieved by the fact that the metal screen (4) is made in the form of a biconvex lens with a focal length equal to half the distance between the centers of the transducers (2) and (3), and the geometric dimensions s screen width equal to the aperture of the transducer.

Description

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и телевидения и может быть использовано в приемных и передающих узлах связи.The proposed device relates to the field of radio engineering and television and can be used in receiving and transmitting communication nodes.

Известен фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), приведенный в патенте Satoshi Onto, Tsuyoshi Oura and others, Surface acoustic wave devise US 2005/0168302 A1, опубликован 4 августа 2005 г.A known filter on surface acoustic waves (SAW) is given in the patent Satoshi Onto, Tsuyoshi Oura and others, Surface acoustic wave devise US 2005/0168302 A1, published August 4, 2005

Этот фильтр содержит аподизованный и неаподизованый преобразователи акустического сигнала, разделенных между собой экраном в виде прямоугольной полоски.This filter contains apodized and neodized acoustic signal transducers separated by a screen in the form of a rectangular strip.

Недостатком этого фильтра является то, что поверхностная волна, распространяющаяся вдоль центральной части аподизованного преобразователя пересекает больше электродов и, следовательно, больше замедляется, чем волна, распространяющаяся ближе к контактным шинам. Поэтому форма волнового фронта при прохождении акустических волн через протяженный аподизованный преобразователь искажается. Кривизна волнового фронта равносильна расфокусировке акустического пучка и обусловливает резкое искажение частотной характеристики преобразователя.The disadvantage of this filter is that a surface wave propagating along the central part of the apodized transducer crosses more electrodes and, therefore, slows down more than a wave propagating closer to the contact buses. Therefore, the wavefront shape during the passage of acoustic waves through an extended apodized transducer is distorted. The curvature of the wavefront is equivalent to the defocusing of the acoustic beam and causes a sharp distortion of the frequency response of the transducer.

С уменьшением апертуры протяженного преобразователя начинает сказываться эффект отклонения потока энергии который не равен нулю для большинства срезов пьезоэлектриков. Это приводит к тому, что второй преобразователь принимает акустическую волну не полностью за счет утекающих волн. В свою очередь это приводит к ухудшению характеристик фильтра в области подавления внеполосных сигналов и увеличивает вносимые потери и неравномерность в полосе пропускания фильтра. Данный эффект распространяется на большинство конструкций фильтров.With a decrease in the aperture of an extended transducer, the effect of a deviation of the energy flux begins, which is not equal to zero for most sections of piezoelectrics. This leads to the fact that the second transducer does not receive the acoustic wave completely due to leakage waves. In turn, this leads to a deterioration of the filter in the area of suppression of out-of-band signals and increases insertion loss and unevenness in the passband of the filter. This effect extends to most filter designs.

Известен прототип фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), приведенный в патенте РФ 2308799, Н03Н 9/64, опубликованном A known prototype filter on surface acoustic waves (SAW), is given in the patent of the Russian Federation 2308799, H03H 9/64, published

20.10.2007 г., Бюл. №29, принятый за прототип.10.20.2007, Bull. No. 29, taken as a prototype.

Схема фильтра-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:The filter prototype is shown in figure 1, where it is indicated:

1 - пьезоэлектрическая подложка;1 - piezoelectric substrate;

2 - входной аподизованный преобразователь;2 - input apodized converter;

3 - выходной неаподизованый преобразователь;3 - output neapodizovanny converter;

4 - металлический экранирующий элемент.4 - metal shielding element.

Фильтр-прототип содержит пьезоэлектрическую подложку 1, на рабочей поверхности которой размещены входной 2 и выходной 3 преобразователи. Между преобразователями 2 и 3 расположен экранирующий элемент 4. Преобразователь 2 выполнен в виде сплошной металлизации с зазором между шинами, при этом площадь зазоров пренебрежимо мала по сравнению с площадью преобразователя. Преобразователь со сплошной металлизацией выполнен с переменной шириной вдоль акустического канала, при этом его ширина максимальна в местах с наибольшими значениями весовой функции аподизации, а в области, примыкающей к выходному преобразователю, его ширина равна активной апертуре (величине перекрытия электродов) выходного преобразователя. Ширина и активная апертура преобразователей связаны соотношением: 0,8≤W/H_max<1,0, где W - активная апертура выходного преобразователя, Н_max - максимальная ширина преобразователя со сплошной металлизацией.The prototype filter contains a piezoelectric substrate 1, on the working surface of which there are input 2 and output 3 converters. A shielding element 4 is located between the transducers 2 and 3. The transducer 2 is made in the form of a continuous metallization with a gap between the tires, while the gap area is negligible compared to the transducer area. The converter with continuous metallization is made with a variable width along the acoustic channel, while its width is maximum in places with the highest values of the weight function of apodization, and in the region adjacent to the output transducer, its width is equal to the active aperture (the value of the electrode overlap) of the output transducer. The width and active aperture of the transducers are related by the ratio: 0.8≤W / H _max <1.0, where W is the active aperture of the output transducer, N _max is the maximum width of the transducer with solid metallization.

Ширина сплошной металлизации входного ВШП в дальней от выходного преобразователя области не регламентируется и ограничена только величинам весовой функции. Форма зазора по длине преобразователя со сплошной металлизацией выполняется в соответствии со значениями весовой функции аподизации. Ширина зазора h выбирается из соотношения: 0,25λ₀>0,03λ₀, где λ₀ - частота акустического синхронизма.The width of the solid metallization of the input IDT in the region farthest from the output transducer is not regulated and is limited only to the values of the weight function. The shape of the gap along the length of the transducer with solid metallization is performed in accordance with the values of the weight function of apodization. The gap width h is selected from the relation: 0.25λ ₀ > 0.03λ ₀ , where λ ₀ is the frequency of acoustic synchronism.

Недостатком фильтра-прототипа является сложность его конструкции, и как следствие этого - ужесточение требований к воспроизведению в условиях массового производства.The disadvantage of the filter prototype is the complexity of its design, and as a result of this - the tightening of requirements for reproduction in conditions of mass production.

Для устранения указанных недостатков в фильтре, содержащем пьезоэлектрическую To eliminate these shortcomings in the filter containing the piezoelectric

подложку с расположенным на ней акустическим каналом, образованным входным аподизованным и выходным неаподизованным преобразователями с металлическим экраном между ними, согласно полезной модели, металлический экран выполнен в виде двояковыпуклой «линзы» с фокусным расстоянием равным половине расстояния между центрами преобразователей, причем геометрические размеры ширины экрана равны апертуре преобразователей.the substrate with the acoustic channel located on it, formed by the input apodized and output unapodized transducers with a metal screen between them, according to a useful model, the metal screen is made in the form of a biconvex “lens” with a focal length equal to half the distance between the centers of the transducers, and the geometric dimensions of the screen width are equal aperture of converters.

На фиг.2 приведена схема предлагаемого фильтра, где обозначено:Figure 2 shows a diagram of the proposed filter, where indicated:

4 - металлический экран в виде двояковыпуклой «линзы».4 - a metal screen in the form of a biconvex "lens".

Предлагаемый фильтр содержит пьезоэлектрическую подложку 1, на рабочей поверхности которой размещены входной аподизованный 2 и выходной неаподизованый 3 преобразователи. Между преобразователями 2 и 3 расположен металлический экран 4, выполненный в виде двояковыпуклой «линзы».The proposed filter contains a piezoelectric substrate 1, on the working surface of which are placed input apodized 2 and output neodized 3 transducers. Between the transducers 2 and 3 is a metal screen 4, made in the form of a biconvex "lens".

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

На входной преобразователь 2 подается электрический сигнал, который преобразуется в ПАВ, распространяющуюся до соответствующего выходного преобразователя 3, который преобразует ее в выходной электрический сигнал. Но при возбуждении ПАВ в аподизованном преобразователе 2 происходит расширение акустического канала на выходе за счет дифракционного эффекта. Для его устранения этого эффекта изменим прямоугольную форму экрана 4 на форму в виде двояковыпуклой «линзы». При этом происходит сужение акустического потока за счет переотражения от криволинейных краев экрана 4.An electrical signal is supplied to the input converter 2, which is converted into a SAW, propagating to the corresponding output converter 3, which converts it into an output electric signal. But when the surfactant is excited in the apodized transducer 2, the acoustic channel expands at the output due to the diffraction effect. To eliminate this effect, we will change the rectangular shape of the screen 4 to a shape in the form of a biconvex “lens”. When this occurs, the narrowing of the acoustic flow due to re-reflection from the curved edges of the screen 4.

Изменение вида металлического экрана позволяет расширить динамический диапазон, сохранить фазовый фронт ПАВ и более рационально использовать поверхность пьезоэлектрической подложки.Changing the appearance of the metal screen allows you to expand the dynamic range, save the phase front of the surfactant and more efficiently use the surface of the piezoelectric substrate.

Claims

A filter based on surface acoustic waves, containing a piezoelectric substrate with an acoustic channel located on it, formed by an input apodized and output unapodized transducers with a metal screen between them, characterized in that the metal screen is made in the form of a biconvex “lens” with a focal length equal to half the distance between centers of the converters, and the geometric dimensions of the width of the screen are equal to the aperture of the converters.