DE19722859C1

DE19722859C1 - Surface acoustic wave (SAW) resonator e.g. for narrow-band bandpass filters and oscillators

Info

Publication number: DE19722859C1
Application number: DE1997122859
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Martin
Original assignee: Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
Current assignee: LEIBNIZ-INSTITUT fur FESTKOERPER- und WERKSTOFFFORS
Priority date: 1997-05-31
Filing date: 1997-05-31
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2017-06-01
Also published as: JPH1155073A; FR2764102B1; FR2764102A1

Abstract

The surface wave resonator has a piezo-electric substrate (1). Two single gate resonator structures (2,3) each having two strip reflectors (22,24,32, 34) defining a hollow chamber (21,31) and connected by short-circuit strips. An interdigitated transducer (IDT) (23,33) is arranged in each hollow chamber (21,31). In each resonator structure (2,3) the strips of the strip reflectors or the teeth of the interdigital convertor together with the short circuit strips or with collector electrodes, form waveguides for acoustic surface waves. Both resonator structures (2,3) are arranged in the direction of the convertor teeth and reflector strips at a distance such that both resonator structures are coupled together. The resonator structures are defined differently in the length of the hollow chamber and/or in the spacing between adjacent teeth and/or reflector strips. The convertors of each structure are each made up of two partial convertors arranged one behind another perpendicular to the convertor teeth. The spaces between the teeth of the convertors may or may not be different.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Elektrotechnik/Elektronik und betrifft einen Oberflächenwellenresonator, der auf Wellenleiterkopplung basiert. Die Erfindung ist beispielsweise für schmalbandige Bandpaßfilter und für Oszillatoren anwendbar.The invention relates to the field Electrical engineering / electronics and affects one Surface wave resonator based on waveguide coupling based. The invention is for example for narrowband Bandpass filter and applicable for oscillators.

Es sind Oberflächenwellenresonatoren bekannt [1] (M. Tanaka, T. Morita, K. Ono, Y. Nakazawa, "Narrow bandpass filter using double-mode SAW resonators on quartz", 38th Annual Frequency Control Symposium 1984, S. 286-293), bei denen auf einem piezoelektrischen Substrat zwei Eintor- Resonatorstrukturen, bestehend aus zwei Streifenreflektoren, die einen ebenen Hohlraum einschließen und deren Reflektorstreifen durch Kurzschlußstreifen kurzgeschlossen sind, und aus einem interdigitalen Wandler, der im ebenen Hohlraum angeordnet ist, wobei in jeder Eintor- Resonatorstruktur die Streifengebiete der Streifenreflektoren bzw. die Zinkengebiete der interdigitalen Wandler zusammen mit den Kurzschlußstreifen bzw. mit den Sammelelektroden Wellenleiter für akustische Oberflächenwellen bilden und beide Eintor-Resonatorstrukturen in Richtung der Wandlerzinken und Reflektorstreifen in so geringem Abstand angeordnet sind, daß beide Eintor-Resonatorstrukturen infolge der Wellenleiterkopplung miteinander gekoppelt sind.Surface wave resonators are known [1] (M. Tanaka, T. Morita, K. Ono, Y. Nakazawa, "Narrow bandpass filter using double-mode SAW resonators on quartz ", 38th Annual Frequency Control Symposium 1984, pp. 286-293), in which on a piezoelectric substrate two one-port Resonator structures consisting of two strip reflectors, which enclose a flat cavity and their Reflector strips short-circuited by short-circuit strips are, and from an interdigital converter, which is in the level Cavity is arranged, with each one-gate Resonator structure the strip areas of the strip reflectors or the tine areas of the interdigital transducers together with the short-circuit strip or with the collecting electrodes Form waveguides for surface acoustic waves and both One-port resonator structures in the direction of the transducer tines and Reflector strips are arranged so close that both one-port resonator structures due to the Waveguide coupling are coupled together.

Bei dieser speziellen Ausführung sind, wie bei anderen Resonatoren dieser Gattung auch, beide Eintor-Resonatorstrukturen völlig identisch aufgebaut. Deshalb haben sie, wenn keine Kopplung zwischen ihnen vorhanden ist, gleiche Resonanzfrequenzen.With this special version are like this with other resonators Genus also, both one-port resonator structures completely identical built up. Therefore, if there is no coupling between they have the same resonance frequencies.

Die Funktion einer Eintor-Resonatorstruktur als Wellenleiter wird dadurch gewährleistet, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit für akustische Oberflächenwellen in den Streifen- bzw. Zinkengebieten der Reflektoren bzw. Wandler kleiner ist als in den homogen metallisierten Kurzschlußstreifen und Sammelelektroden. Die Wellenformen des Wellenleiters, Wellenleitermoden genannt, erstrecken sich in Zinkenrichtung nicht nur über die Breite der Streifen-/Zinkengebiete, sondern dringen auch in die Kurzschlußstreifen und Sammelelektroden, dort exponentiell nach außen abfallend, ein. Wenn zwei Eintor- Resonatorstrukturen in Zinkenrichtung nebeneinander in geringem Abstand (Größenordnung: eine Wellenlänge) angeordnet werden, so können die Wellenleitermoden beider Eintor-Resonatorstrukturen überlappen, was zu deren Kopplung führt. Infolge dieser Kopplung kommt es zur Ausbildung von zwei Wellenleitermoden im Resonator mit unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten anstelle der ursprünglich im Fall ungekoppelter Eintor- Resonatorstrukturen vorhandenen einen Wellenleitermode. Infolgedessen, also erst nach Einführung einer Kopplung zwischen zwei Eintor-Resonatorstrukturen, hat ein solcher Resonator zwei Resonanzen mit unterschiedlicher Frequenz.The function of a one-port resonator structure as a waveguide is ensured by the fact that the speed of propagation for surface acoustic waves in the strip or Tine areas of the reflectors or transducers is smaller than in the homogeneously metallized short circuit strip and Collecting electrodes. The waveforms of the waveguide, Called waveguide modes, extend in the tine direction not just across the width of the strip / tine areas, but also penetrate the short-circuit strips and collecting electrodes, there falling exponentially to the outside. If two one-goal Resonator structures in the tine direction next to each other in small Distance (order of magnitude: one wavelength) can be arranged, so can the waveguide modes of both one-port resonator structures overlap, which leads to their coupling. As a result of this Coupling leads to the formation of two waveguide modes in the Resonator with different propagation speeds instead of the one-port Resonator structures have a waveguide mode. As a result, i.e. only after the introduction of a coupling between two one-port resonator structures, one has Resonator two resonances with different frequencies.

Bei einer bereits vorgeschlagenen Lösung [2] (DE 196 50 583.6) unterscheiden sich die Eintor-Resonatorstrukturen
In a solution already proposed [2] (DE 196 50 583.6), the one-port resonator structures differ

a) in the length of the flat cavity

und/oder
and or

b) at least at a distance from adjacent transducer tines, the as the distance between the center lines running in the tine direction this converter tine is defined

und/oder
and or

c) at the intervals of the reflector strips, which are called intervals the center lines running in the direction of the stripe neighboring reflector strips are defined.

Die entsprechend dieser Vorschrift möglichen Kombinationen der einzelnen Parameterunterschiede bewirken bereits ohne gegenseitige Kopplung unterschiedliche Resonanzfrequenzen der Eintor-Resonatorstrukturen, so daß bei sehr schwacher Kopplung bereits eine Bandbreite vorgegebener Größe vorhanden ist. Mit zunehmender Kopplung, d. h. mit abnehmendem Abstand der in Zinkenrichtung nebeneinander angeordneten Eintor- Resonatorstrukturen, vergrößert sich der Frequenzabstand der Resonanzen und damit die Bandbreite.The possible combinations of the individual parameter differences already cause without mutual coupling different resonance frequencies of the One-port resonator structures, so that with very weak coupling there is already a bandwidth of a given size. With increasing coupling, d. H. with decreasing distance of the in Tine direction side-by-side Resonator structures, the frequency spacing increases Resonances and thus the bandwidth.

Bei den Lösungen [1] und [2] werden die zwei langsamsten Wellenleitermoden des Resonators zur Ausbildung des Paßbandes benutzt. Deshalb handelt es sich in [1] und [2] um Zweikreisfilter. Die Bandbreite wird von der Geschwindigkeitsdifferenz dieser Moden und diese wesentlich von der Breite der Streifen-/Zinkengebiete bestimmt.For solutions [1] and [2], the two are slowest Waveguide modes of the resonator to form the pass band used. Therefore it is in [1] and [2] Dual circuit filter. The bandwidth is determined by the Speed difference of these modes and this significantly of the width of the strip / tine areas.

Bei einer bekannten weiteren Lösung [3] (DE 195 16 903) sind
In a known further solution [3] (DE 195 16 903)

a) the interdigital transducers of each one-port resonator structure are each composed of two partial transducers which are arranged one behind the other perpendicular to the transducer prongs, a space Z Tw being present between the right outer prong of the left partial transducer and the left outer prong of the right partial transducer

und
and

b) the interdigital transducers of each one-port resonator structure with its center line parallel to the tines at a distance from the parallel to the reflector strips Strip reflectors directed towards the center line of the cavity arranged and / or in terms of tine length and Tine polarity asymmetrical with respect to the center line of the cavity.

Im Hohlraum, der von den beiden Reflektoren eingeschlossen wird, existieren bei bestimmten Frequenzen Hohlraumresonanzen. Jede dieser Resonanzen ist durch eine charakteristische Abhängigkeit der Wellenamplitude vom Ort in Richtung senkrecht zu den Wandlerzinken gekennzeichnet. Diese Abhängigkeit wird als Hohlraummodenprofil bezeichnet. Aufgrund des unsymmetrischen Aufbaus der Eintor-Resonatorstrukturen können benachbarte Hohlraumresonanzen angeregt und empfangen werden, die ein zur Mittellinie des Hohlraumes, die parallel zu den Wandlerzinken liegt, symmetrisches bzw. antisymmetrisches Hohlraummodenprofil haben.In the cavity enclosed by the two reflectors cavity resonances exist at certain frequencies. Each of these resonances is characterized by a characteristic Dependence of the wave amplitude on the location in the direction perpendicular marked to the converter tines. This dependency will referred to as cavity mode profile. Because of the unbalanced structure of the one-port resonator structures can neighboring cavity resonances are excited and received, the one to the center line of the cavity, the parallel to the Transducer tines are symmetrical or antisymmetric Have cavity fashion profile.

Bei der bekannten Lösung [3] werden außer den durch die zwei langsamsten Wellenleitermoden verursachten Resonanzen auch zwei benachbarte Hohlraumresonanzen zur Ausbildung des Paßbandes benutzt. Vorzugsweise werden die Breite des Streifen- /Zinkengebietes, die Breite des horizontalen Metallstreifens, der die Struktur durchzieht, und die Dicke der Metallschicht so gewählt, daß genau zwei Wellenleitermoden existieren. Demzufolge stellt jede der beiden Hohlraumresonanzen eine Resonanzgruppe dar, die aus zwei Einzelresonanzen besteht. Die niederfrequente Resonanz der hochfrequenten Resonanzgruppe liegt bei einer höheren Frequenz als die hochfrequente Resonanz der niederfrequenten Resonanzgruppe. Infolgedessen stellt diese Lösung [3] ein Vierkreisfilter dar.In the known solution [3] in addition to the two slowest waveguide modes also caused two resonances Adjacent cavity resonances to form the pass band used. Preferably the width of the strip / Tine area, the width of the horizontal metal strip, that runs through the structure, and the thickness of the metal layer like this chosen that exactly two waveguide modes exist. As a result, each of the two cavity resonances provides one Resonance group, which consists of two individual resonances. The low frequency resonance of the high frequency resonance group is at a higher frequency than the high-frequency resonance the low-frequency resonance group. As a result, this represents Solution [3] is a four-circuit filter.

Eine minimale Verzerrung der von Bandpaßfiltern übertragenen Signale erfordert eine minimale Welligkeit der Frequenzabhängigkeit von Einfügungsdämpfung und Gruppen laufzeit. Um bei Anpassung der Filter an den Quell- und Lastwiderstand die kleinstmögliche Welligkeit in Einfügungsdämpfung und Gruppenlaufzeit zu erhalten, müssen die Differenzen der Resonanzfrequenzen der hochfrequenten Resonanzgruppe und der niederfrequenten Resonanzgruppe voneinander verschieden sein.Minimal distortion of those transmitted by bandpass filters Signals require minimal ripple Frequency dependence of insertion loss and groups running time. To adapt the filter to the source and Load resistance the smallest possible ripple in To maintain insertion loss and group delay, the Differences in the resonance frequencies of the high-frequency Resonance group and the low-frequency resonance group be different from each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Oberflächenwellenresonatoren so zu gestalten, daß unterschiedliche Differenzen der Resonanzfrequenzen der hochfrequenten Resonanzgruppe und der niederfrequenten Resonanzgruppe eingestellt werden können.The invention is based on the object To design surface wave resonators so that different differences in the resonance frequencies of the high-frequency resonance group and the low-frequency Resonance group can be set.

Diese Aufgabe ist mit dem in den Patentansprüchen beschriebenen Oberflächenwellenresonator gelöst.This task is with that described in the claims Surface wave resonator solved.

Dieser ist dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Merkmalsgruppe I, die die Merkmale der bereits vorgeschlagenen Lösung [2] umfaßt, und eine zweite Merkmalsgruppe II, die die Merkmale der bekannten Lösung [3] umfaßt, miteinander kombiniert sind,
wobei gemäß der Merkmalsgruppe I die vorhandenen Eintor- Resonatorstrukturen sich unterscheiden
This is characterized in that a first feature group I, which comprises the features of the already proposed solution [2], and a second feature group II, which comprises the features of the known solution [3], are combined with one another,
whereby according to the feature group I, the existing one-port resonator structures differ

Ia) in the length of the flat cavity

und/oder
and or

Ib) at least at a distance from adjacent transducer tines, the as the distance between the center lines running in the tine direction this converter tine is defined

und/oder
and or

Ic) in the intervals of the reflector strips, which are called intervals the center lines running in the direction of the stripe neighboring reflector strips are defined,

und wobei gemäß der Merkmalsgruppe II
and according to the feature group II

IIa) the interdigital transducers of each one-port resonator structure are each composed of two partial transducers, which are arranged one behind the other perpendicular to the transducer prongs, with a space Z Tw being present between the right outer prong of the left partial transducer and the left outer prong of the right partial transducer

und
and

IIb) the interdigital transducers of each one-port resonator structure with its center line parallel to the tines at a distance from the parallel to the reflector strips Strip reflectors directed towards the center line of the cavity arranged and / or in terms of tine length and Tine polarity asymmetrical with respect to the center line of the cavity, are built up,

wobei
in which

the spaces Z Tw in the interdigital transducers of the one-port resonator structures do not differ or are designed differently due to the feature Ib).

Die Merkmale der Merkmalsgruppe I gewährleisten, daß die Wellenleitermoden nicht wie bei den Lösungen [1] und [3] unabhängig voneinander existieren, sondern miteinander gekoppelt sind. Deshalb wird der Frequenzabstand der durch die Wellenleitermoden verursachten Resonanzen nicht nur von der Differenz der Geschwindigkeiten der Wellenleitermoden, sondern auch von der Stärke der gegenseitigen Kopplung der Wellenleitermoden bestimmt: Je größer die Kopplungsstärke, desto größer der Frequenzabstand der Resonanzen. Diese Kopplungsstärke ist in überraschender Weise frequenzabhängig. Diese Eigenschaft läßt sich bei der Lösung [3] nicht nutzbringend anwenden. Diese Situation ändert sich grundlegend, wenn die Merkmale der Merkmalsgruppe I mit denen der Merkmalsgruppe II kombiniert werden, weil die Merkmale der Merkmalsgruppe II die Ausbildung einer nieder- und einer hochfrequenten Resonanzgruppe bewirken. Diese Kombination wirkt sich wie folgt aus.The characteristics of characteristic group I ensure that the Waveguide modes not like solutions [1] and [3] exist independently but with each other are coupled. Therefore, the frequency spacing caused by the Waveguide modes not only caused resonances from the Difference in speeds of waveguide modes, but also on the strength of the mutual coupling of the Waveguide modes determine: The greater the coupling strength, the larger the frequency spacing of the resonances. This Coupling strength is surprisingly frequency-dependent. This property cannot be found in the solution [3] apply beneficially. This situation changes fundamentally, if the characteristics of characteristic group I match those of Characteristic group II can be combined because the characteristics of Characteristic group II the formation of a low and a cause high-frequency resonance group. This combination works looks like this.

Gewöhnlich ist die Frequenzabhängigkeit der Kopplungsstärke so beschaffen, daß diese im Frequenzbereich der niederfrequenten Resonanzgruppe kleiner ist als im Frequenzbereich der hochfrequenten Resonanzgruppe. Infolgedessen ist der Frequenzabstand der Resonanzen der niederfrequenten Resonanzgruppe kleiner als der Frequenzabstand der Resonanzen der hochfrequenten Resonanzgruppe. Das ist die Voraussetzung dafür, alle Frequenzabstände benachbarter Resonanzen unterschiedlich einstellen zu können.The frequency dependence of the coupling strength is usually like this procure that these in the frequency range of the low-frequency Resonance group is smaller than in the frequency range of high-frequency resonance group. As a result, the Frequency spacing of the resonances of the low-frequency Resonance group smaller than the frequency spacing of the resonances the high-frequency resonance group. That is the requirement for all frequency spacings of neighboring resonances to be able to adjust differently.

Eine erste Gruppe von zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung umfaßt die nachfolgenden Ausgestaltungen A), B) und C):
A first group of expedient refinements of the invention comprises the following refinements A), B) and C):

A) The overlap lengths of the interdigital converters are chosen by weighting factors so that with respect to the transducer tines parallel center lines of the transducers Distribution of the overlap lengths is asymmetrical, whereby negative weighting factors due to polarity reversal of the tines form the respective overlap length compared to the Overlap lengths with positive weighting factor and Weighting factors equal to zero due to blind fingers attached to a and the same collector electrode of the respective transducer are connected, are realized.
B) Furthermore, in each one-port resonator structure Gaps between the respective converter and the left and right strip reflectors, respectively be wide.
C) Both partial converters of each interdigital converter can have the same number of tines.

Eine zweite Gruppe von zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung umfaßt die nachfolgenden Ausgestaltungen D), E) und F):
A second group of expedient configurations of the invention comprises the following configurations D), E) and F):

D) The center line running parallel to the converter tines the interdigital transducer of each one-port resonator structure is the continuation of this center line of each other One-port resonator structure.
E) The two one-port resonator structures can differ in the spaces Z Tw and in the length of the flat cavity.
F) Within each one-port resonator structure, everyone has Transducer tines one below the other and all reflector strips equal distances from each other, being special It is useful if the distances between the transducer tines the distances between the reflector strips and the lengths of the flat cavities of different one-port resonator structures differentiate by the same factor.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine zweckmäßige Ausgestaltung der ersten Gruppe mit mindestens einer zweckmäßigen Ausgestaltung der zweiten Gruppe kombiniert.According to a further expedient embodiment of the invention is at least one useful embodiment of the first group with at least one practical embodiment of the second Group combined.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die jeweils zu verschiedenen Eintor-Resonatorstrukturen gehörenden Wandler bzw. Streifenreflektoren aus gleich vielen Wandlerzinken bzw. Reflektorstreifen bestehen, so daß die beiden Eintor- Resonatorstrukturen unterschiedlich lang sind.Furthermore, it is expedient if the two are different One-port resonator structures belonging transducer or Strip reflectors made of the same number of converter tines or Reflector strips exist so that the two one-port Resonator structures are of different lengths.

Die einander zugewandten Kurzschlußstreifen der Streifenreflektoren bzw. Sammelelektroden der interdigitalen Wandler verschiedener Eintor-Resonatorstrukturen können einen gemeinsamen Kurzschlußstreifen bzw. eine gemeinsame Sammelelektrode und zusammen einen Metallstreifen bilden, der senkrecht zu den Reflektorstreifen und Wandlerzinken die gesamte Struktur durchzieht, so daß der gemeinsame Kurzschlußstreifen und die gemeinsame Sammelelektrode die Fortsetzung voneinander sind.The mutually facing short circuit strips of the Strip reflectors or collecting electrodes of the interdigital Transducers of different one-port resonator structures can do one common short circuit strip or a common Collecting electrode and together form a metal strip that perpendicular to the reflector strips and transducer tines entire structure runs through, so that the common Short circuit strips and the common collector electrode Are continuing from each other.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Breite der Reflektorstreifen-/Wandlerzinkengebiete jeder Eintor Resonatorstruktur, die Breite des Metallstreifens und die Dicke der Metallschicht, aus der die interdigitalen Wandler und die Streifenreflektoren bestehen, so gewählt sind, daß im Oberflächenwellenresonator mindestens zwei Wellenleitermoden existieren.It is particularly useful if the width of the Reflector strip / converter tine areas of each single gate Resonator structure, the width of the metal strip and the thickness the metal layer from which the interdigital transducers and the Strip reflectors exist, are chosen so that in Surface wave resonator at least two waveguide modes exist.

Die Erfindung beinhaltet weiterhin, daß mehrere erfindungsgemäße Oberflächenwellenresonatoren zu einer Resonatorkaskade verbunden werden können, wobei der Empfangswandler eines der Resonatoren mit dem Sendewandler des nachfolgenden Resonators elektrisch verbunden ist. Die Kaskade kann hierbei aus nur zwei Resonatoren bestehen.The invention further includes that several surface wave resonators according to the invention to a Resonator cascade can be connected, the Receive converter one of the resonators with the transmitter converter subsequent resonator is electrically connected. The cascade can consist of only two resonators.

Vorteilhaft ist es, wenn die Resonatorkaskade mit Oberflächenwellenresonatoren gebildet ist, die jeweils zwei unterschiedlich lange Eintor-Resonatorstrukturen aufweisen, wobei zur Kaskadenbildung die kürzeren oder die längeren Eintor-Resonatorstrukturen aufeinanderfolgender Oberflächen wellenresonatoren elektrisch miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß kann zur Kaskadenbildung auch die längere Eintor-Resonatorstruktur eines Oberflächenwellenresonators mit der kürzeren Eintor-Resonatorstruktur des benachbarten Oberflächenwellenresonators elektrisch verbunden sein.It is advantageous if the resonator cascade with Surface wave resonators are formed, each two have one-port resonator structures of different lengths, the shorter or the longer ones for cascading Single-port resonator structures on successive surfaces wave resonators are electrically connected to each other. According to the invention, the longer one can also be used for cascading One-port resonator structure of a surface acoustic wave resonator the shorter one-port resonator structure of the neighboring one Surface wave resonator can be electrically connected.

Schließlich kann es zweckmäßig sein, wenn in der Resonatorkaskade zwischen die elektrischen Verbindungen zweier aufeinanderfolgender Oberflächenwellenresonatoren eine Induktivität geschaltet ist.Finally, it can be useful if in the Resonator cascade between the electrical connections of two successive surface wave resonators Inductance is switched.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert.The invention is based on an embodiment and an accompanying drawing explained.

Das Beispiel betrifft einen Oberflächenwellenresonator, der aus zwei auf einem piezoelektrischen Substrat 1 angeordneten Eintor-Resonatorstrukturen 2 bzw. 3 besteht, die aus den Streifenreflektoren 22 und 24 bzw. 32 und 34 sowie den interdigitalen Wandlern 23 bzw. 33, die sich im ebenen Hohlraum 21 bzw. 31 befinden, zusammengesetzt sind. Die Eintor- Resonatorstrukturen 2 und 3 sind so nebeneinander angeordnet, daß die Mittellinien 5 bzw. 6 der Wandler 23 bzw. 33 Fortsetzungen voneinander sind. Die Mittellinien 5 bzw. 6 sind deckungsgleich mit den Mittellinien der Hohlräume 21 und 31.The example relates to a surface acoustic wave resonator which consists of two single-port resonator structures 2 and 3 arranged on a piezoelectric substrate 1 , the strip reflectors 22 and 24 or 32 and 34 as well as the interdigital transducers 23 and 33 which are located in the flat cavity 21 and 31 are, are composed. The one-port resonator structures 2 and 3 are arranged next to one another such that the center lines 5 and 6 of the transducers 23 and 33 are continuations from one another. The center lines 5 and 6 are congruent with the center lines of the cavities 21 and 31 .

Die Streifenreflektoren 22, 24, 32, 34 enthalten in gleicher Reihenfolge die Reflektorstreifen 221, 241, 321, 341, die durch die äußeren Kurzschlußstreifen 222, 242, 322, 342 kurzgeschlossen sind. Die Wandler 23 bzw. 33 sind aus den Teilwandlern 231 und 232 bzw. 331 und 332 zusammengesetzt und enthalten die aktiven Zinkengruppen 233 und 235 bzw. 333 und 335, die Blindzinkengruppen 234 und 236 bzw. 334 und 336 und die Sammelelektroden 230 bzw. 330. Die jeweils zweiten, einander zugewandten Kurzschlußstreifen der Streifenreflektoren 22, 32 und 24, 34 bzw. die jeweils zweiten, einander zugewandten Sammelelektroden der Wandler 23 und 33 bilden gemeinsame Kurzschlußstreifen bzw. eine gemeinsame Sammelelektrode, die voneinander die Fortsetzung sind und zusammen den Metallstreifen 4 bilden. Alle vier Teilwandler 231, 232, 331 und 332 haben gleich viele Zinken, und alle Zinken der Blindzinkengruppen 234, 236, 334 und 336 sind an den Metallstreifen 4 angeschlossen.The strip reflectors 22 , 24 , 32 , 34 contain the reflector strips 221 , 241 , 321 , 341 in the same order, which are short-circuited by the outer short-circuit strips 222 , 242 , 322 , 342 . The transducers 23 and 33 are composed of the partial transducers 231 and 232 or 331 and 332 and contain the active prong groups 233 and 235 or 333 and 335 , the blind prong groups 234 and 236 or 334 and 336 and the collecting electrodes 230 and 330 . The respective second, mutually facing short-circuit strips of the strip reflectors 22 , 32 and 24 , 34 or the respective second, mutually facing collecting electrodes of the transducers 23 and 33 form common short-circuit strips or a common collecting electrode, which are the continuation of one another and together form the metal strip 4 . All four partial transducers 231 , 232 , 331 and 332 have the same number of tines, and all tines of the blind prong groups 234 , 236 , 334 and 336 are connected to the metal strip 4 .

Die Zwischenräume 237 bzw. 337 zwischen den Teilwandlern 231 und 232 des Wandlers 23 bzw. den Teilwandlern 331 und 332 des Wandlers 33 sind unterschiedlich breit. Die Wandler 23 und 33 bestehen aus gleich vielen Zinken, und die Streifenreflektoren 22, 24, 32 und 34 enthalten gleich viele Reflektorstreifen. The spaces 237 and 337 between the partial transducers 231 and 232 of the transducer 23 and the partial transducers 331 and 332 of the transducer 33 are of different widths. The transducers 23 and 33 consist of the same number of prongs, and the strip reflectors 22 , 24 , 32 and 34 contain the same number of reflector strips.

Wegen der unterschiedlichen Breite der Zwischenräume 237 und 337 sind deshalb die Hohlräume 21 und 31 sowie die Eintor- Resonatorstrukturen 2 und 3 unterschiedlich lang.Because of the different widths of the spaces 237 and 337 , the cavities 21 and 31 and the one-port resonator structures 2 and 3 are therefore of different lengths.

Die Wandler 23 bzw. 33 sind bezüglich ihrer Mittellinien 5 bzw. 6 unsymmetrisch aufgebaut. Das kommt dadurch zum Ausdruck, daß sowohl die aktiven Zinkengruppen 233 und 235 bzw. 333 und 335 als auch die Blindfingergruppen 234 und 236 bzw. 334 und 336 unsymmetrisch in Bezug auf die Mittellinien 5 bzw. 6 angeordnet sind.The transducers 23 and 33 are constructed asymmetrically with respect to their center lines 5 and 6 . This is expressed in that both the active tine groups 233 and 235 or 333 and 335 and the blind finger groups 234 and 236 or 334 and 336 are arranged asymmetrically with respect to the center lines 5 and 6 .

Die Zinken der aktiven Zinkengruppe 235 sind im Vergleich mit den Zinken der aktiven Zinkengruppe 233 umgepolt. Das kommt darin zum Ausdruck, daß die jeweils erste Zinke der aktiven Zinkengruppen 233 bzw. 235, gezählt von der Begrenzung des Wandlers 23, die dem Streifenreflektor 22 benachbart ist, an die Sammelelektrode 230 bzw. an den Metallstreifen angeschlossen ist, obwohl zwischen diesen Zinken eine gerade Anzahl von Zinkenabständen liegt. Dabei ist ein Zinkenabstand als Abstand der parallel zu den Zinkenkanten verlaufenden Mittellinien benachbarter Zinken definiert. Auch die Zinken der aktiven Zinkengruppe 335 sind im Vergleich mit den Zinken der aktiven Zinkengruppe 333 umgepolt. Die Erläuterungen zur Umpolung der aktiven Zinkengruppen 235 und 233 im Vergleich zueinander sind sinngemäß auf die aktiven Zinkengruppen 335 und 333 übertragbar.The tines of the active tine group 235 are reversed in polarity in comparison with the tines of the active tine group 233 . This is expressed by the fact that the first prong of the active prong groups 233 and 235 , counted from the boundary of the transducer 23 , which is adjacent to the strip reflector 22 , is connected to the collecting electrode 230 or to the metal strip, although between these prongs there is an even number of tine spacings. A tine distance is defined as the distance between the center lines of adjacent tines running parallel to the tine edges. The tines of the active tine group 335 are also reversed in comparison with the tines of the active tine group 333 . The explanations regarding the polarity reversal of the active tine groups 235 and 233 in comparison to one another can be applied analogously to the active tine groups 335 and 333 .

Die gesamte Resonatorstruktur besteht aus einer Aluminiumschicht.The entire resonator structure consists of one Aluminum layer.

Das piezoelektrische Substrat 1 ist ein ST-Schnitt von Quarz. Die Richtung senkrecht zu den Wandlerzinken und Reflektorstreifen ist parallel zur Richtung der zweizähligen Drehachse von Quarz.The piezoelectric substrate 1 is an ST cut of quartz. The direction perpendicular to the converter tines and reflector strips is parallel to the direction of the twofold axis of rotation of quartz.

Die Eintor-Resonatorstrukturen 2 und 3 stellen Wellenleiter für akustische Oberflächenwellen dar, die über den Metallstreifen 4 miteinander gekoppelt sind. Die Breiten der Streifengebiete 221, 241 und 321, 341 und der Zinkengebiete 233 bis 236 und 333 bis 336, die Breite des Metallstreifens 4 und die Dicke der Aluminiumschicht sind so gewählt, daß in der Resonatorstruktur nur die zwei langsamsten Wellenleitermoden existieren.The one-port resonator structures 2 and 3 represent waveguides for surface acoustic waves which are coupled to one another via the metal strip 4 . The widths of the stripe regions 221 , 241 and 321 , 341 and the prong regions 233 to 236 and 333 to 336 , the width of the metal stripe 4 and the thickness of the aluminum layer are chosen so that only the two slowest waveguide modes exist in the resonator structure.

Der Anschluß 7 bzw. 8 am Wandler 23 bzw. 33 bildet den Eingang bzw. Ausgang des Resonators, so daß der Wandler 23 bzw. 33 als Sender bzw. Empfänger arbeitet. Der Metallstreifen 4 ist über den Anschluß 9 an Masse angeschlossen.The connection 7 or 8 on the converter 23 or 33 forms the input or output of the resonator, so that the converter 23 or 33 works as a transmitter or receiver. The metal strip 4 is connected to ground via the connection 9 .

Die Kombination des unsymmetrischen Aufbaus der Wandler 23 bzw. 33 in Bezug auf die Mittellinien 5 bzw. 6 mit der Unterschiedlichkeit der Zwischenräume 237 und 337 hat zur Folge, daß die vier Resonanzen, die zur Formung des Paßbandes benutzt werden, unterschiedliche Abstände der zugehörigen Frequenzen haben.The combination of the asymmetrical construction of the transducers 23 and 33 with respect to the center lines 5 and 6 with the difference between the spaces 237 and 337 has the consequence that the four resonances which are used to form the passband have different distances between the associated frequencies to have.

Claims

1. Surface wave resonator, in which on a piezoelectric substrate ( 1 ) two one-port resonator structures ( 2 ; 3 ), each consisting of two strip reflectors ( 22 ; 24 ; 32 ; 34 ), each enclosing a flat cavity ( 21 ; 31 ) and whose reflector strips ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ) are short-circuited by short-circuit strips ( 222 ; 242 ; 322 ; 342 ), an interdigital transducer ( 23 ; 33 ) being arranged in each cavity ( 21 ; 31 ), and in each Single-port resonator structure ( 2 ; 3 ) the strip areas of the strip reflectors ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ) or the tine areas of the interdigital transducers ( 23 ; 33 ) together with the short-circuit strips ( 222 ; 242 ; 322 ; 342 ) or with the collecting electrodes ( 230 ; 330 ) form waveguides for surface acoustic waves and both one-port resonator structures ( 2 ; 3 ) in the direction of the transducer tines and reflector strips ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ) are so closely spaced that both e one-port resonator structures ( 2 ; 3 ) are coupled to one another as a result of the waveguide coupling, characterized in that a first feature group I and a second feature group II are combined with one another,
whereby according to the feature group I the existing one-port resonator structures ( 2 ; 3 ) differ

1. in the length of the flat cavity ( 21 ; 31 )

and or

1. at least one distance between adjacent transducer tines, which is defined as the spacing of the center lines of these transducer tines running in the tine direction,

and or

1. in the spacing of the reflector strips ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ), which are defined as the spacing of the center lines of adjacent reflector strips running in the strip direction,

and according to the feature group II

1. the interdigital transducers ( 23 ; 33 ) of each one-port resonator structure ( 2 ; 3 ) are each composed of two partial transducers ( 231 ; 232 ; 331 ; 332 ), which are arranged one behind the other perpendicular to the transducer prongs, with the right outer prong the left partial transducer ( 231 ; 331 ) and the left outer tine of the right partial transducer ( 232 ; 332 ) there is a space Z _Tw ( 237 ; 337 ),

and

1. the interdigital transducers ( 23 ; 33 ) of each one-port resonator structure ( 2 ; 3 ) with their center line running parallel to the tines at a distance from the parallel to the reflector strips ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ) of the strip reflectors ( 22 ; 32 ) arranged in the center line of the cavity ( 21 ; 31 ) and / or asymmetrically with respect to the tine length and tine polarity, based on the center line of the cavity ( 21 ; 31 ),

in which
the spaces Z _Tw ( 237 ; 337 ) in the interdigital transducers ( 23 ; 33 ) of the one-port resonator structures ( 2 ; 3 ) do not differ or are different due to the feature Ib).

2. Surface acoustic wave resonator according to claim 1, characterized in that the overlap lengths of the interdigital transducers ( 23 ; 33 ) are chosen by weighting factors such that the distribution of the overlap lengths is asymmetrical with respect to the center lines of the transducers parallel to the transducer tines, negative weighting factors being caused by the polarity reversal of the Tines that form the respective overlap length, compared to the overlap lengths with a positive weighting factor and weighting factors equal to zero, are realized by blind fingers, which are connected to one and the same collecting electrode of the respective transducer.

3. Surface wave resonator according to claim 1, characterized in that in each one-port resonator structure ( 2 ; 3 ) the spaces between the respective transducer ( 23 ; 33 ) and the respective left or right strip reflector ( 22 ; 24 ; 32 ; 34 ) are the same are wide.

4. Surface wave resonator according to claim 1, characterized in that both partial transducers ( 231 ; 232 ; 331 ; 332 ) of each interdigital transducer ( 23 ; 33 ) have the same number of tines.

5. Surface wave resonator according to claim 1, characterized in that the parallel to the transducer tines centerline of the interdigital transducers ( 23 ; 33 ) of each one-port resonator structure ( 2 ; 3 ) is the continuation of this centerline of the other one-port resonator structure.

6. Surface wave resonator according to claim 4, characterized in that the two one-port resonator structures in the spaces Z _Tw ( 237 ; 337 ) and in the length of the planar cavity ( 21 ; 31 ) differ.

7. Surface wave resonator according to claim 1, characterized in that within each one-port resonator structure ( 2 ; 3 ) all transducer tines with each other and all reflector strips ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ) have the same spacing from one another.

8. Surface acoustic wave resonator according to claim 7, characterized in that the distances between the transducer tines, the distances between the reflector strips ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ) and the lengths of the planar cavities ( 21 ; 31 ) of different one-port resonator structures ( 2 ; 3rd ) differentiate by the same factor.

9. Surface wave resonator according to claim 2 to 8, characterized characterized in that at least one feature of claims 2 to 4 combined with at least one feature of claims 5 to 8 is.

10. Surface wave resonator according to claim 6 or 8, characterized in that the transducers ( 23 ; 33 ) or strip reflectors ( 22 ; 32 ; 24 ; 34 ) belonging to different single-port resonator structures ( 2 ; 3 ) or the same number of transducer tines or Reflector strips ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ) exist so that the two one-port resonator structures ( 2 ; 3 ) are of different lengths.

11. Surface wave resonator according to claim 1, characterized in that the mutually facing short-circuit strips of the strip reflectors ( 22 ; 24 ; 32 ; 34 ) or collecting electrodes of the interdigital transducers ( 23 ; 33 ) of different single-gate resonator structures ( 2 ; 3 ) a common short-circuit strip or form a common collector electrode and together form a metal strip ( 4 ) which runs perpendicular to the reflector strips ( 221 ; 241 ; 321 ; 341 ) and transducer tines through the entire structure, so that the common short-circuit strip and the common collector electrode are the continuation of each other.

12. Surface acoustic wave resonator according to claim 1 and 11, characterized in that the width of the reflector strip / transducer prong areas of each one-port resonator structure ( 2 ; 3 ), the width of the metal strip ( 4 ) and the thickness of the metal layer from which the interdigital transducer ( 23 ; 33 ) and the strip reflectors ( 22 ; 24 ; 32 ; 34 ) are selected so that at least two waveguide modes exist in the surface acoustic wave resonator.

13. Surface wave resonator according to claim 1, characterized characterized in that several surface acoustic wave resonators too a resonator cascade are connected, the Receive converter of one of the surface wave resonators with the Transmitter of the following surface wave resonator is electrically connected.

14. Surface wave resonator according to claim 10 and 13, characterized in that the resonator cascade consists of two Surface wave resonators exist.

15. Surface acoustic wave resonator according to claim 10 and 13, characterized in that the resonator cascade with Surface wave resonators are formed, each two have one-port resonator structures of different lengths, whereby the shorter one-port Resonator structures of successive surface waves resonators are electrically connected.

16. Surface acoustic wave resonator according to claim 10 and 13, characterized in that the resonator cascade with Surface wave resonators are formed, each two have one-port resonator structures of different lengths, the longer one-gate Resonator structures of successive surface waves resonators are electrically connected.

17. Surface acoustic wave resonator according to claim 10 and 13, characterized in that the resonator cascade with Surface wave resonators are formed, each two have one-port resonator structures of different lengths, the longer one-port resonator structure for cascading of a surface wave resonator with the shorter one-port Resonator structure of the adjacent surface wave resonator is electrically connected.

18. Surface wave resonator according to claim 13, characterized characterized in that in the resonator cascade between the electrical connections of two successive Surface wave resonators an inductance is connected.