DE19909470A1

DE19909470A1 - SAW transducer for band-pass filters, resonators, oscillators etc has center-lines of end groups that are defined as lines in parallel to end edges, which halve spacing combs in middle of end group

Info

Publication number: DE19909470A1
Application number: DE1999109470
Authority: DE
Inventors: Guenter Martin
Original assignee: Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV; Tele Filter Zweigniederlassung der Dover Germany GmbH
Current assignee: LEIBNIZ-INSTITUT fur FESTKOERPER- und WERKSTOFFFORS; Tele Filter Zweigniederlassung Der Dover Europe G
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: DE19909470C2

Abstract

Die Erfindung betrifft Bauelemente auf der Basis akustischer Oberflächenwellen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Wandler so zu verändern, daß alle Zinken und alle Zwischenräume zwischen ihnen breiter als lambda¶0¶/8 sind. DOLLAR A Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß DOLLAR A a) der Wandler aus zwei parallel geschalteten, in Zinkenrichtung nebeneinander angeordneten Teilwandlern, die einen nur eine Wellenleitermode führenden Wellenleiter für akustische Oberflächenwellen bilden, zusammengesetzt ist und daß DOLLAR A b) äquivalente Zinken bzw. äquivalente Grundelemente des ersten und zweiten Teilwandlers eine Zinkengruppe bzw. ein kombiniertes Grundelement bilden und die Zinken einer Zinkengruppe in Wellenausbreitungsrichtung so gegeneinander verschoben sind, daß die Reflektorzinkengruppe und die anderen Zinkengruppen ein und desselben kombinierten Grundelements einen Abstand von (2n + 1)lambda¶0¶/8 haben, wobei die Mittellinien der Zinkengruppen den Abstand der Zinkenmitten einer Zinkengruppe halbieren, lambda¶0¶ die der Mittenfrequenz zugeordnete Wellenlänge und n eine ganze Zahl ist. DOLLAR A Die Erfindung ist insbesondere bei Bandpaßfiltern, Resonatoren und Oszillatoren anwendbar.The invention relates to components based on surface acoustic waves. DOLLAR A The invention has for its object to change such transducers so that all tines and all the spaces between them are wider than lambda¶0¶ / 8. DOLLAR A This object is achieved in that DOLLAR A a) the transducer is composed of two partial transducers connected in parallel and arranged next to one another in the tine direction, which form a waveguide for surface acoustic waves that only leads a waveguide mode, and in that DOLLAR A b) equivalent tines or equivalent basic elements of the first and second partial transducers form a tine group or a combined basic element and the tines of a tine group are displaced relative to one another in the direction of wave propagation such that the reflector tine group and the other tine groups of one and the same combined basic element are at a distance of (2n + 1) lambda¶0 ¶ / 8, where the center lines of the tine groups halve the distance between the tine centers of a tine group, lambda¶0¶ is the wavelength assigned to the center frequency and n is an integer. DOLLAR A The invention is particularly applicable to bandpass filters, resonators and oscillators.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Elektrotechnik/ Elektronik. Objekte, bei denen die Anwendung möglich und zweckmäßig ist, sind Bauelemente auf der Basis akustischer Oberflächenwellen wie Bandpaßfilter, Resonatoren und Oszillatoren.The invention relates to the field of electrical engineering / Electronics. Objects where application is possible and is expedient, components based on acoustic Surface waves such as bandpass filters, resonators and Oscillators.

Es sind Wandler für akustische Oberflächenwellen bekannt, die auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnet und aus Grundelementen zusammengesetzt sind, die aus einem Zinkenpaar und einer Reflektorzinke bestehen, wobei die beiden Zinken des Zinkenpaares entgegengesetzte Polarität und einen Abstand voneinander von einem Viertel der Wellenlänge haben. Jeweils eine der Zinken der Zinkenpaare und die Reflektorzinken sind mit dem Massepotential verbunden, während die jeweils zweite Zinke der Zinkenpaare auf einem Potential ungleich dem Massepotential liegt. Es ist üblich, die Grundelemente als DART- (Distributed Acoustic Reflection Transducer) bzw. EWC- (Electrode Width Control) Zellen zu bezeichnen, wenn die Reflektorzinken 3λ₀/8 bzw. λ₀/4 breit sind, wobei λ₀, die der Mittenfrequenz zugeordnete Wellenlänge ist. (T. Kodama, H. Kawabata, Y. Yasuhara und H. Sato, 1986 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings S. 59-64 [1]; C. S. Hartmann und B. P. Abbott, 1989 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings S. 79-89 [2])There are known transducers for surface acoustic waves, which are arranged on a piezoelectric substrate and are composed of basic elements which consist of a pair of prongs and a reflector prong, the two prongs of the pair of prongs having opposite polarity and a distance from one another of a quarter of the wavelength. In each case one of the tines of the pair of tines and the reflector tines are connected to the ground potential, while the respective second tine of the pair of tines is at a potential not equal to the ground potential. It is common, the basic elements as a DART (Distributed acoustic reflection transducer) or EWC (Electrode Width Control) cells to indicate when the reflector tines 3λ _0/8 and λ _0/4 are wide, where λ ₀ that of the Center frequency assigned wavelength is. (T. Kodama, H. Kawabata, Y. Yasuhara and H. Sato, 1986 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings pp. 59-64 [1]; CS Hartmann and BP Abbott, 1989 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings pp. 79-89 [2] )

Bei einer speziellen Ausführung (P. Ventura, M. Solal, P. Dufilie, J. M. Hode und F. Roux, 1994 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings S. 1-6 [3]) sind, wie auch in [1] und [2], die Zinken der Zinkenpaare sowie der Zwischenraum zwischen ihnen λ₀/8 breit. Infolgedessen haben die Mitten der jeweils ein Zinkenpaar bildenden Zinken einen Abstand von λ₀/4. Dabei beträgt der Abstand des effektiven Ortes der Wellenanregung von dem der Reflexion, bezeichnet als Anregungs- bzw. Reflexionszentrum, 3λ₀/8. Die Reflexionszentren liegen in der Mitte der Reflexionszinken, während die Anregungszentren nahe an der Mitte derjenigen Zinken der Zinkenpaare positioniert sind, die auf einem vom Massepotential verschiedenen Potential liegen.In a special version (P. Ventura, M. Solal, P. Dufilie, JM Hode and F. Roux, 1994 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings pp. 1-6 [3]), as in [1] and [2] , the tines of the tine pairs and the space between them λ _0/8 wide. As a result, have the centers of each of a pair of tines forming tines a distance of λ _0/4. In this case, the distance is the effective location of the wave excitation of the reflection, referred to as excitation and reflection center, 3λ ₀ /. 8 The reflection centers lie in the middle of the reflection tines, while the excitation centers are positioned close to the middle of those tines of the pair of tines which are at a potential different from the ground potential.

Infolge des Abstandes der beiden Zinken eines Zinkenpaares von einem Viertel der Wellenlänge sind die Zinkenpaare reflexionslos, jedoch regen sie akustische Oberflächenwellen an und zwar effektiv am Ort des Anregungszentrums. Reflexionen finden ausschließlich an den Reflexionszinken statt. Aufgrund des Abstandes zwischen Anregungs- und Reflexionszentrum von 3λ₀/8 entsteht zwischen der direkt ausgesendeten und der reflektierten Welle eine Phasendifferenz von 3π/2. Dazu summiert sich die Phasenverschiebung von π/2 infolge der Reflexion an einer Zinke mit Vorder- und Hinterkante und ergibt somit insgesamt eine Phasenverschiebung von 2π, wobei der Reflexionsfaktor an einer Kante als reell vorausgesetzt wird. Infolgedessen überlagern sich in derjenigen Richtung, die von der Reflexionszinke zum Zinkenpaar ein und desselben Grundelements zeigt, direkt ausgesendete und reflektierte Wellen konstruktiv. Typischerweise besteht ein solcher als Einphasen-Unidirektionalwandler bezeichneter Wandler aus einer mit der Periodenlänge gleich einer Wellenlänge periodischen Anordnung von Grundelementen. Deshalb beträgt der Abstand eines Anregungszentrums (näherungsweise die Mitte der nicht auf Massepotentials liegenden Zinke eines Zinkenpaares) von der nächsten Reflexionszinke in entgegengesetzter Richtung 5λ₀/8, was eine Phasenverschiebung zwischen der in die entgegengesetzte Richtung ausgesendeten und der in die entgegengesetzte Richtung reflektierten Welle von 3π ergibt. Mit anderen Worten: Bezogen auf die direkt ausgesendeten Wellen sind die reflektierten Wellen reell. Infolgedessen überlagern sich in der Richtung, die vom Zinkenpaar zur Reflexionszinke ein und desselben Grundelements zeigt, direkt ausgesendete und reflektierte Wellen destruktiv. Somit wird in die Richtung, die von der Reflexionszinke zum Zinkenpaar ein und desselben Grundelements zeigt, eine größere Wellenamplitude abgestrahlt als in die entgegengesetzte Richtung, und diese wird deshalb als Vorwärtsrichtung bezeichnet.As a result of the distance between the two tines of a pair of tines of a quarter of the wavelength, the tine pairs are reflection-free, but they excite surface acoustic waves and effectively at the location of the excitation center. Reflections only take place on the reflection tines. Due to the distance between the excitation and reflection center of 3λ _0/8 arises between the directly emitted and reflected waves a phase difference of 3π / 2. In addition, the phase shift of π / 2 due to the reflection on a tine with front and rear edge adds up and thus results in a total phase shift of 2π, whereby the reflection factor on one edge is assumed to be real. As a result, directly emitted and reflected waves overlap constructively in the direction that points from the reflection prong to the pair of prongs of the same basic element. Typically, such a converter, referred to as a single-phase unidirectional converter, consists of an arrangement of basic elements that is periodic with the period length equal to a wavelength. Therefore, the distance is an excitation center (approximately the center of the not at ground potential prong of a zinc couple) by the next reflection prong in the opposite direction 5λ _0/8, which is a phase shift between the emitted in the opposite direction and reflected in the opposite direction wave of 3π results. In other words, the reflected waves are real in relation to the directly emitted waves. As a result, directly emitted and reflected waves overlap destructively in the direction that points from the pair of tines to the reflection tine of one and the same basic element. Thus, a larger wave amplitude is emitted in the direction pointing from the reflection prong to the pair of prongs of the same basic element than in the opposite direction, and this is therefore referred to as the forward direction.

Aufgrund dieser Eigenschaft können nach dem Prinzip des Einphasen-Unidirektionalwandlers interdigitale Wandler konstruiert werden, die im wesentlichen nur in eine Richtung Wellen abstrahlen, so daß Verluste durch Wellenabstrahlung in ungenutzte Richtungen verringert werden. Deshalb ist das Prinzip dafür geeignet, Bauelemente mit niedriger Einfügedämpfung herzustellen. Allerdings muß dafür gesorgt werden, daß Echos infolge von Reflexionen an den Wandlern als Ganzes das Übertragungsverhalten nicht stören.Due to this property, according to the principle of Single-phase unidirectional converter, interdigital converter constructed that are essentially one way only Radiate waves so that losses due to wave radiation in unused directions can be reduced. That is why Principle suitable for components with lower To produce insertion loss. However, care must be taken be that echoes as a result of reflections on the transducers Whole do not disturb the transmission behavior.

Die Ausführung [3] hat jedoch den Nachteil, daß die maximale Mittenfrequenz, die bei vorgegebener Strukturierungstechnologie durch die λ₀/8 breiten Zinken nach oben begrenzt wird, zu niedrig sein kann. Jede Strukturierungstechnologie ist durch eine minimale Streifenbreite b_min gekennzeichnet, unterhalb der die Qualität der Zinken für eine akzeptable Funktion der Bauelemente nicht mehr ausreicht. Im vorliegenden Fall, wo die λ₀/8 breiten Zinken die schmalsten Streifen der Struktur sind, gilt b_min = λ₀/8, das heißt λ₀ = 8b_min. Die maximale Mittenfrequenz f_max, die durch f_max = v/λ₀ bestimmt ist (v = Phasengeschwindigkeit der Oberflächenwelle), ergibt sich deshalb zu f_max = v/(8b_min). Der recht große Faktor 8 im Nenner begrenzt die maximale Mittenfrequenz erheblich.However, the embodiment [3] has the disadvantage that the maximum center frequency, which is bounded at a predetermined patterning technology by the λ _0/8 wide tines upward, may be too low. Every structuring technology is characterized by a minimum stripe width b _min below which the quality of the tines is no longer sufficient for the components to function properly. In the present case, where λ _0/8 wide tines are the narrowest strip of the structure, b _min = λ applies _0/8, that is λ = ₀ _min 8b. The maximum center frequency f _max , which is determined by f _max = v / λ ₀ (v = phase velocity of the surface wave), therefore results in f _max = v / (8b _min ). The quite large factor 8 in the denominator limits the maximum center frequency considerably.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wandler für akustische Oberflächenwellen der bekannten Art so zu verändern, daß sowohl die die Zinkenpaare bildenden Zinken als auch der Zwischenzaum zwischen ihnen breiter als λ₀/8 sind.The invention has for its object to change Transducer for surface acoustic waves of the known type so that both the zinc pairs forming tines and the Zwischenzaum between them are wider than λ ₀ /. 8

Diese Aufgabe ist mit dem in den Patentansprüchen beschriebenen akustischen Oberflächenwellenbauelement gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
This object is achieved with the surface acoustic wave component described in the claims, which is characterized in that

a) the converter from two partial converters connected in parallel is composed, side by side in the tine direction are arranged and a waveguide for acoustic Form surface waves whose parameters are selected so that only one waveguide mode exists, and that
b) equivalent tines or equivalent basic elements of the first and second partial transducers form a tine group or a combined basic element and the tines of a tine group are displaced perpendicular to the tine edges by δx such that the center lines of the reflector tine group and the tine groups, their tines to pairs of tines are, one and the same combined primitive λ at a distance of (2n + 1) 0 / have 8, wherein the center lines of the tine groups are defined as lines parallel to the tine edges that bisect the distance between the zinc middle of a zinc group, λ 0 is the center frequency associated Wavelength and n is an integer.

Die Funktion der zwei parallel geschalteten Teilwandler als Wellenleiter wird dadurch gewährleistet, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit für akustische Oberflächenwellen in den Zinkengebieten der Teilwandler kleiner ist als in den homogen metallisierten Sammelelektroden. Die Wellenformen des Wellenleiters, Wellenleitermoden genannt, erstrecken sich in Zinkenrichtung nicht nur über die Breite der Zinkengebiete, sondern dringen auch in die Sammelelektroden, dort exponentiell nach außen abfallend, ein. The function of the two partial converters connected in parallel as This ensures that the waveguide Propagation speed for surface acoustic waves in the tine areas of the partial transducers is smaller than in the homogeneously metallized collecting electrodes. The waveforms of the Waveguide, called waveguide modes, extend into Tine direction not only across the width of the tine areas, but also penetrate the collecting electrodes, there exponentially sloping outwards, a.

Wenn die zwei Teilwandler in Zinkenrichtung nebeneinander in geringem Abstand in der Größenordnung einer Wellenlänge angeordnet werden, so kommt es durch den Wellenleitereffekt zur gegenseitigen Kopplung der Teilwandler. Die Parameter des Wellenleiters können so gewählt werden, daß nur eine Wellenleitermode, und zwar die Mode mit der kleinsten Geschwindigkeit, existiert. Das Profil dieser Mode hat keine Nullstellen und führt demzufolge über alle im ersten und/oder zweiten Teilwandler angeregten oder reflektierten Partialwellen eine phasenrichtige Mittelung aus, so daß eine Wellenquelle, die sich beispielsweise im ersten Teilwandler befindet, quasi über beide Teilwandler mit entsprechend verringerter Quelldichte verteilt ist. Dieser Effekt wird benutzt, um Zinken durch Zinkengruppen, die jeweils aus einer Zinke im ersten und aus einer Zinke im zweiten Teilwandler bestehen, zu ersetzen. Die Zinken einer Zinkengruppe sind senkrecht zu den Zinkenkanten gegeneinander verschoben. Als Mittellinie einer Zinkengruppe wird diejenige Linie definiert, die parallel zu den Zinkenkanten verläuft und den Abstand der Zinkenmitten einer Zinkengruppe halbiert. Infolge der phasenrichtigen Mittelung über beide Teilwandler wirken die Zinkengruppen so, als ob an der Mittellinie der jeweiligen Zinkengruppe in jedem Teilwandler eine Zinke mit einer über die originalen Zinken gemittelten Anregung und Reflexion angeordnet wäre. So kann beispielsweise die geforderte Reflexionsfreiheit der Zinkenpaare dadurch eingestellt werden, daß die Zinken der jeweiligen Zinkengruppe um λ₀/4 gegeneinander verschoben sind. Deshalb ist diese Zinkengruppe für sich allein schon reflexionsfrei, und der Abstand der zu ein und demselben Zinkenpaar gehörenden Zinken wird nicht wie bei den bekannten Lösungen [1], [2] und [3] durch die Forderung nach Reflexionsfreiheit der Zinkenpaare bestimmt. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Zinken der Zinkenpaare sowie den Zwischenraum zwischen ihnen breiter als λ₀/8 zu wählen.If the two partial transducers are arranged next to one another in the prong direction at a small distance of the order of one wavelength, the partial transducers are mutually coupled due to the waveguide effect. The parameters of the waveguide can be selected so that only one waveguide mode, namely the mode with the lowest speed, exists. The profile of this mode has no zeros and consequently performs a phase-correct averaging over all partial waves excited or reflected in the first and / or second partial converter, so that a wave source, which is located in the first partial converter, for example, is distributed over both partial converters with a correspondingly reduced source density is. This effect is used to replace tines with groups of tines, each consisting of a tine in the first and a tine in the second partial converter. The tines of a group of tines are displaced against each other perpendicular to the tine edges. The line that runs parallel to the tine edges and halves the distance between the tine centers of a tine group is defined as the center line of a tine group. As a result of the in-phase averaging over both partial transducers, the tine groups act as if a tine with excitation and reflection averaged over the original tines were arranged on the center line of the respective tine group. For example, the required freedom from reflection of the zinc pairs are adjusted by the tines of each tine group to λ _0/4 are shifted from each other. This tine group is therefore itself reflection-free, and the distance between the tines belonging to one and the same pair of tines is not determined by the requirement for the tine pairs to be free of reflection as in the known solutions [1], [2] and [3]. This results in the possibility of the tines of the tine pairs and the space between them is wider than λ ₀ / to choose. 8

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Zinkenverschiebung δx für Zinkengruppen, deren Zinken zu Zinkenpaaren gehören, gleich λ₀/4.According to an advantageous embodiment of the invention, the zinc displacement Ax is zinc groups whose tines include zinc pairs equal to λ _0/4.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Zinkenverschiebung δx für wenigstens einige Reflektorzinkengruppen gleich null ist.It is also expedient if the tine displacement δx for at least some reflector tine groups is zero.

Die Merkmale der zwei vorangegangenen zweckmäßigen Ausgestaltungen können miteinander kombiniert sein.The characteristics of the two previous expedient Embodiments can be combined with one another.

Der Abstand der Zinkenmitten der Zinken eines Zinkenpaares ein und desselben Grundelements kann gleich oder größer als λ₀/4 sein.The distance between the centers of the tines of a zinc zinc couple one and the same base member can be equal to or greater than λ _0/4 in.

Für die Einstellung eines Wichtungsfaktors einer Zinkengruppe für die Anregung und/oder die Reflexion ist es zweckmäßig, wenn sich die Verschiebung δx der Zinken mindestens einer Zinkengruppe, deren Zinken zu Zinkenpaaren ein und desselben kombinierten Grundelements gehören, von der Verschiebung δx der Zinken, die zu Zinkenpaaren in den anderen kombinierten Grundelementen gehören, unterscheidet und/oder sich mindestens eine Reflektorzinkengruppe durch die Verschiebung δx ihrer Zinken gegeneinander von den anderen Reflektorzinkengruppen unterscheidet.For setting a weighting factor of a tine group for excitation and / or reflection, it is useful if the shift δx of the tines is at least one Tine group whose tines form pairs of tines combined basic element belong, from the shift δx the Tines that combined into pairs of tines in the others Basic elements belong, differ and / or at least differ a reflector tine group by the displacement δx of it Tines against each other from the other reflector tine groups differs.

Wenn der Abstand der Zinkenmitten der Zinken eines Zinkenpaares ein und desselben Grundelements gleich oder größer als λ₀/4 ist, so ist es besonders zweckmäßig, wenn die Zinken, die zu Zinkenpaaren gehören, λ₀/4 breit sind.If the distance of the zinc centers of the prongs of the same base element is equal to or greater than λ _0/4 of a zinc couple, it is particularly expedient if the tines which belong to zinc pairs λ, _0/4 in width.

Die Länge der Grundelemente kann 2λ₀ betragen.The length of the basic elements can be 2λ ₀ .

Für die Erhöhung des Reflexionsfaktors pro Grundelement ist es besonders zweckmäßig, wenn in die jeweils breitesten Lücken zwischen jeweils zwei benachbarten Zinken der Grundelemente in beiden Teilwandlern zusätzlich eine Zinke eingefügt ist, wobei die äquivalenten zusätzlichen Zinken unterschiedlicher Teilwandler eine zusätzliche Zinkengruppe bilden und um δx gegeneinander verschoben sind, wobei δx auch gleich null sein kann.It is for increasing the reflection factor per basic element particularly useful when in the widest gaps between two adjacent tines of the basic elements in a prong is also inserted in both partial transducers, whereby the equivalent additional tines of different Sub-transducers form an additional tine group and by δx are shifted against each other, with δx also being zero can.

Die Zinkenverschiebung δx für alle Zinkengruppen kann gleich null sein.The tine shift δx can be the same for all tine groups be zero.

Schließlich ist es besonders zweckmäßig, wenn sowohl die Reflektorzinken als auch eine der Zinken, die ein Zinkenpaar bilden, elektrisch mit dem Massepotential verbunden sind.Finally, it is particularly useful if both Reflector tines as well as one of the tines, which is a pair of tines form, are electrically connected to the ground potential.

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 Wandler für akustische Oberflächenwellen, bei dem auf einem piezoelektrischen Substrat 1 die Teilwandler 2 und 3, bestehend aus den Sammelelektroden 21 bzw. 31, der gemeinsamen Sammelelektrode 4 und den Zinkengebieten 22 bzw. 32, in Zinkenrichtung nebeneinander angeordnet sind. Durch die Verbindung 6 zwischen den Sammelelektroden 21 und 31 sowie die gemeinsame Sammelelektrode 4 ist eine elektrische Parallelschaltung der Teilwandler 2 und 3 hergestellt. Beim Betrieb des Wandlers als Eingangs- bzw. Ausgangswandler bildet die Verbindung 6 den Eingang bzw. Ausgang 7, während die gemeinsame Sammelelektrode 4 an das Massepotential 8 angeschlossen ist.The example relates to a transducer for surface acoustic waves, in which the partial transducers 2 and 3 , consisting of the collecting electrodes 21 and 31 , the common collecting electrode 4 and the prong regions 22 and 32 , are arranged side by side on a piezoelectric substrate 1 . Through the connection 6 between the collecting electrodes 21 and 31 and the common collecting electrode 4 , an electrical parallel connection of the partial transducers 2 and 3 is established. When the converter is operating as an input or output converter, the connection 6 forms the input or output 7 , while the common collecting electrode 4 is connected to the ground potential 8 .

Der Teilwandler 2 bzw. 3 ist aus den Grundelementen 23, 24 und 25 bzw. 33, 34 und 35 zusammengesetzt. Die Grundelemente 23 und 33, 24 und 34 sowie 25 und 35 bilden jeweils ein kombiniertes Grundelement. Die Grundelemente 23, 24 und 25 sind untereinander gleich. Das trifft auch für die Grundelemente 33, 34 und 35 zu. Deshalb wird im weiteren nur der Aufbau der Grundelemente 23 und 33 im Detail erläutert. The partial converter 2 or 3 is composed of the basic elements 23 , 24 and 25 or 33 , 34 and 35 . The basic elements 23 and 33 , 24 and 34 and 25 and 35 each form a combined basic element. The basic elements 23 , 24 and 25 are identical to one another. This also applies to the basic elements 33 , 34 and 35 . Therefore, only the structure of the basic elements 23 and 33 is explained in detail below.

Das Grundelement 23 besteht aus den Zinken 231, 233, 235 und 237 und aus den Lücken 232, 234, 236 und 238. Jede dieser Zinken und jede dieser Lücken ist λ₀/4 breit, so daß die Gesamtlänge des Grundelements 23 2λ₀ beträgt. Das Grundelement 33 besteht aus den Zinken 331, 333, 335 und 337 und aus den Lücken 332, 334, 336 und 338. Jede dieser Zinken ist λ₀/4 breit, jedoch ist die Breite der Lücke 332 zwischen den Zinken 331 und 333 gleich null, so daß diese Zinken zusammen eine einzige Zinke mit der Breite λ₀/2 bilden. Die Linie, die die Lücke 332 repräsentiert, hat lediglich symbolischen Charakter und ist deshalb nur im Grundelement 33 zum besseren Verständnis enthalten. Die Gesamtlänge des Grundelements 33 beträgt ebenfalls 2%.The base element 23 consists of the prongs 231 , 233 , 235 and 237 and of the gaps 232 , 234 , 236 and 238 . Each of these tines and each of these gaps is wide λ _0/4, so that the total length of the base member 23 is 2λ _0. The base element 33 consists of the prongs 331 , 333 , 335 and 337 and of the gaps 332 , 334 , 336 and 338 . Each of these tines is wide λ _0/4, but the width of the gap 332 between the prongs 331 and 333 is equal to zero, so that these teeth together form a single prong of width λ _0/2 form. The line which represents the gap 332 has only a symbolic character and is therefore only contained in the basic element 33 for better understanding. The total length of the basic element 33 is also 2%.

Das piezoelektrische Substrat 1 ist ST-Quarz. Die Breite der Zinkengebiete 22 und 32, die Breite der gemeinsamen Sammelelektrode 4, die Breite der Sammelelektroden 21 und 31 sowie die Dicke der Aluminiumschicht, aus der die Struktur besteht, sind so gewählt, daß die Teilwandler 2 und 3 zusammen einen Wellenleiter für akustische Oberflächenwellen bilden, in dem lediglich die Wellenleitermode mit der kleinsten Geschwindigkeit existiert.The piezoelectric substrate 1 is ST quartz. The width of the tine areas 22 and 32 , the width of the common collecting electrode 4 , the width of the collecting electrodes 21 and 31 and the thickness of the aluminum layer from which the structure is made are selected so that the partial transducers 2 and 3 together form a waveguide for surface acoustic waves form in which only the waveguide mode with the lowest speed exists.

Die Zinken 233 und 235 bzw. 333 und 335 bilden das Zinkenpaar des Grundelements 23 bzw. 33. Die Zinken 233 und 333 bzw. 235 und 335 entsprechen einander in den Grundelementen und sind deshalb äquivalente Zinken und bilden eine erste bzw. zweite Zinkengruppe. Die Zinken 233 und 333 sind senkrecht zu den Zinkenkanten um λ₀/4 gegeneinander verschoben. Infolgedessen unterscheiden sich die Phasen der an den Zinken 233 und 333 reflektierten Wellen um π. Aufgrund der phasenrichtigen Mittelung über beide Teilwandler 2 und 3 und des zur Mittellinie 5 symmetrischen Charakters des Profils der Wellenleitermode mit der kleinsten Geschwindigkeit kompensieren sich die an den Zinken 233 und 333 reflektierten Wellen gegenseitig. Das gleiche trifft auch für die Zinken 235 und 335 zu, so daß sowohl die erste als auch die zweite Zinkengruppe reflexionsfrei ist. Die Zinken 231 bzw. 331 sind Reflektorzinken in den Grundelementen 23 bzw. 33 und sind senkrecht zu den Zinkenkanten nicht gegeneinander verschoben. Sie bilden zusammen eine Reflektorzinkengruppe. Zusätzliche Zinken sind die Zinken 237 und 337, die eine zusätzliche Zinkengruppe bilden und in die Lücke zwischen der Zinke 235 und der ersten Zinke des Grundelements 24 bzw. in die Lücke zwischen der Zinke 335 und der ersten Zinke des Grundelements 34 eingefügt sind. Die zusätzlichen Zinken 237 bzw. 337 sind senkrecht zu den Zinkenkanten nicht gegeneinander verschoben. Da der Abstand der Mitten der Zinken 231 und 237 sowie der Zinken 331 und 337 gleich 3λ₀/2 ist, überlagern sich die an den Reflektorzinken und zusätzlichen Zinken reflektierten Wellen konstruktiv, so daß sich der Reflexionsfaktor pro Grundelement infolge des Einfügens der zusätzlichen Zinken 237 und 337 verdoppelt hat.The tines 233 and 235 or 333 and 335 form the pair of tines of the base element 23 or 33 . The tines 233 and 333 or 235 and 335 correspond to one another in the basic elements and are therefore equivalent tines and form a first or second tine group. The tines 233 and 333 are shifted perpendicular to the zinc edges to λ _0/4 against each other. As a result, the phases of the waves reflected at prongs 233 and 333 differ by π. Due to the in-phase averaging over both partial transducers 2 and 3 and the character of the profile of the waveguide mode with the lowest speed being symmetrical with respect to the center line 5 , the waves reflected at the prongs 233 and 333 compensate each other. The same applies to tines 235 and 335 , so that both the first and the second group of tines are reflection-free. The tines 231 and 331 are reflector tines in the basic elements 23 and 33 and are not displaced relative to one another perpendicular to the tine edges. Together they form a group of reflector tines. Additional tines are tines 237 and 337 , which form an additional tine group and are inserted into the gap between prong 235 and the first prong of base element 24 and into the gap between prong 335 and the first prong of base element 34 , respectively. The additional tines 237 and 337 are not mutually displaced perpendicular to the tine edges. Since the distance between the centers of the tines 231 and 237 and the prongs 331 and 337 3λ _0/2 is the same, the light reflected at the reflector tines and additional tines waves interfere constructively, so that the reflection factor per primitive as a result of inserting the additional tines 237 and doubled 337 .

Die einzigen Zinken der Grundelemente 23 bzw. 33, die nicht auf Massepotential liegen, sind die Zinken 235 bzw. 335. Deshalb liegen die Anregungszentren des elektrischen Wellenpotentials in unmittelbarer Nähe der Mitten dieser Zinken. Aufgrund der phasenrichtigen Mittelung durch die existierende Wellenleitermode liegt das effektive Anregungszentrum an der parallel zu den Zinkenkanten verlaufenden Mittellinie der zweiten Zinkengruppe, die durch die Zinken 235 und 335 gebildet wird. Diese Mittellinie verläuft entlang der linken Kante der Zinke 235 und der rechten Kante der Zinke 335 und hat zum Reflexionszentrum, das an der Mittellinie der Reflektorzinkengruppe liegt, die aus den Zinken 231 und 331 besteht, einen Abstand von 7λ₀/8. Aufgrund dessen ist eine Vorzugsrichtung bei der Abstrahlung akustischer Oberflächenwellen des aus den Grundelementen 23 und 33 zusammengesetzten kombinierten Grundelements und aller anderen kombinierten Grundelemente und damit des gesamten Wandlers gewährleistet.The only tines of the basic elements 23 and 33 that are not at ground potential are the tines 235 and 335 . Therefore, the excitation centers of the electrical wave potential are in the immediate vicinity of the centers of these tines. Due to the in-phase averaging by the existing waveguide mode, the effective excitation center lies on the center line of the second group of tines which is parallel to the tine edges and is formed by tines 235 and 335 . This center line is along the left edge of the tine 235 and the right edge of the tine 335, and has the reflection center, which lies on the center line of the reflector tine group consisting of the tines 231 and 331, a distance of 7λ ₀ /. 8 Because of this, a preferred direction in the radiation of surface acoustic waves of the combined basic element composed of the basic elements 23 and 33 and of all other combined basic elements and thus of the entire transducer is guaranteed.

Claims

1. converter for surface acoustic waves, which is composed of basic elements, which are composed of a pair of prongs and a reflector prong, the pair of prongs consisting of prongs of opposite polarity, which are arranged so that the pair of prongs is overall reflection-free, characterized in that

a) the transducer is composed of two partial transducers connected in parallel, which are arranged next to one another in the prong direction and form a waveguide for surface acoustic waves, the parameters of which are selected such that only one waveguide mode exists, and that
b) equivalent tines or equivalent basic elements of the first and second partial transducers form a tine group or a combined basic element and the tines of a tine group are displaced perpendicular to the tine edges by δx such that the center lines of the reflector tine group and the tine groups, their tines to pairs of tines are, one and the same combined primitive λ at a distance of (2n + 1) ₀ / have 8, wherein the center lines of the tine groups are defined as lines parallel to the tine edges that bisect the distance between the zinc middle of a zinc group, λ _{0 is} the center frequency associated Wavelength and n is an integer.

2. transducer for surface acoustic waves according to claim 1, characterized in that the tine displacement δx for tine groups whose tines belong to pairs of tines is equal to λ ₀ 4, and / or that the tine displacement δx is at least zero for some reflector tine groups.

3. Transducer for surface acoustic waves according to claim 1, characterized in that the distance between the centers of the tines of a zinc zinc couple one and the same base element is equal to λ _0/4.

4 that the distance between the centers of the zinc tines of one and the same basic element is greater than λ _0/4 Transducer for surface acoustic waves according to claim 1, characterized in that a zinc pair.

5. transducer for surface acoustic waves according to claim 3, characterized in that the shift δx the Tines of at least one group of tines whose tines are too Tine pairs of one and the same combined basic element belong, from the displacement δx of the tines, to Tine pairs in the other combined basic elements belong, differs, and / or that at least one Reflector tine group by the displacement δx of their tines against each other from the other reflector tine groups differs.

6. transducer for surface acoustic waves according to claim 2 and 4, characterized in that the tines, which belong to pairs of tines, λ ₀ 4 are wide.

7. transducer for surface acoustic waves according to claim 6, characterized in that the length of the basic elements is 2λ ₀ .

8. transducer for surface acoustic waves according to claim 7, characterized in that in the widest gaps between two adjacent tines of the basic elements a prong is also inserted in both partial transducers, the equivalent additional tines being different Sub-transducers form an additional tine group and by δx are shifted against each other.

9. transducer for surface acoustic waves according to claim 8, characterized in that the displacement δx of the tines the additional tine group against each other is zero.

10. transducer for surface acoustic waves according to claim 3, characterized in that the tine displacement δx for all tine groups is zero.

11. transducer for surface acoustic waves according to claim 1, characterized in that both the reflector tines also one of the tines, which form a pair of tines, is electric are connected to the ground potential.