DE2431619A1 - Schallwandler fuer akustische oberflaechenwellen - Google Patents

Description

• Schallwindler für akustische Oberflächenwellen Die Erfindung betrifft Schallwandler für akustische Oberflächenwellen. Akustische Oberflächenwellen haben in den letzten Jahren große Bedeutung für die Herstellung elektrischer Filter und Verzögerungsleitungen im Frequenzbereich zwischen 10 und 1000 NHz erlangt. Solche Bauelemente bestehen aus einem piezoelektrischen Substrat oder aus einem mit einem piezoelektrischen Film beschichteten Substrat, auf dem aur Ein- und Auskopplung elektrischer Signale Schallwandler aufgebracht sind. Die heute fast ausschließlich verwendeten Schallwandler bestehen aus einer Anzahl ineinander greifender Metallfinger, zwischen denen ein elektrisches Peld und auf Grund der piezoelektrischen Eigenschaften des Substrates eine Deformation in Form einer akustischen Oberflächenwelle erzeugt wird.
• Bild 1 zeigt eine bekannte Anordnung eines Filters mit zwei interdigitalen Wandlern. An die Elektroden 1 und 2, die auf dem Substrat 3 aufgebracht sind, wird ein elektrisches Signal 4 angelegt. Für optimale Kopplung beträgt der Abstand zwischen zwei Fingern einer Elektrode eine akustische Wellenlänge. Von der vom Wandler erzeugten Oberflächenwelle werden zwei in entgegengesetzte Richtung laufende Oberflächenwellen über die Überlappungsbreite 8 abgestrahlt. Ein zweiter Wandler mit Elektroden 5 und 6 dient zur Umwandlung der ankommenden Oberflächenwelle in ein elektrisches Signal 7. Das Frequenzverhalten und somit der Durchgangsverlust des Filters ist durch stark auageprägte Minima zu beiden Seiten der Mittelfrequenz f0 gekennzeichnet. In den meisten Fällen sind solche Nebenminima nicht erwünscht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nebenminima zu unterdrücken oder die Durchlaßkurve des Pilters so zu beeinflussen, daß eine erwünschte Filtercharakteristik erhalten wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Überlappungsbreite der Finger der zwei Elektroden konstant bleibt, daß entlang des Wandlers jedoch die Fingerbreite der Elektroden sich nach einer mathematischen Funktion ändert, d.h. zu- oder abnimmt.
• Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß eine neue Durchlaßcharakteristik des Filters erhalten wird, während die Überlappungsbreite 8 der Finger konstant bleibt.
• Mit den herkömmlichen Methoden zur Beeinflussung der Durch laßkurve 9 (Bild 1) wird die Überlappungsbreite 8 der Finger nicht konstant gehalten, sondern verläuft nach einer mathematischen Funktion. Bei geringer Überlappungsbreite hat dies zur Folge, daß die angeregte akustische Oberflächenwelle in Amplitude und Phase verzerrt wird, was wieder unerwünscht ist für ein Filter.
• Bild 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wandlers0 Die Breite der beiden Wandlerelektroden ist nicht konstant über die Länge des Wandlers. Die Elektrodenbreite wird mit Hilfe von Bild 3 bestimmt. Für die Elektrodenanordnung wie in Bild 2 verhält sich die Amplitude der angeregten Welle bei der ersten und dritten harmonischen Frequenz, die durch die Gleichung = = vn/l n = Harmonische, ungerade 1 = Abstand zwischen den Fingern einer Elektrode v = akustische Geschwindigkeit gegeben ist, nach Kurven 12, 13 und 14. Von Kurve 12 ist ersichtlich, daß in Bild 2 die Elektroden in der Mitte des Wandlers (a/l = 0. 5) eine größere Wellenamplitude anregen als die am Ende des Wandlers (a/l<O.2 ), was zur Folge hat, daß die Nebenminima der ersten Harmonischen unterdrückt werden. Für die dritte Harmonische bestehen zwei Möglichkeiten, die Oberflächenwellenanregung entlang des Wandlers zu beeinflussen, wie aus Bild 3 ersichtlich ist, da Kurve 13 oder 14 benützt werden kann. Ähnlich ist es für alle höheren ungeraden Harmonischen, von denen in Bild 3 nur die ersten zwei angegeben sind.
• Die Erfindung kann vorteilhaft auch bei der bekannten "Doppel-Elektroden"-Geometrie (W.H.Haydl, 1973 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 460.) angewendet werden, bei der jeder Elektrodenfinger in zwei Finger aufgespalten wird.

Claims (2)

Patentansprüche

1./ challwandler für akustische Oberflächenwellen, bestehend aus zwei Elektroden mit metallischen Pingern, d a d u r c h g e k e n n z e 1 e ii n e t daß die Überlappungsbreite der Pinger der zwei Elektroden konstant bleibt, daß entlang des Wandlers jedoch die Fingerbreite der Elektroden sich nach einer mathematischen Funktion ändert, d.h. zu- oder abnimmt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler bei einer harmonischen Prequenz berechnet und betrieben wird.