DE3321843C2

DE3321843C2 -

Info

Publication number: DE3321843C2
Application number: DE3321843A
Authority: DE
Inventors: Michio Kadota
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1987-12-10
Also published as: GB8316298D0; US4604595A; GB2123637B; DE3321843A1; GB2123637A

Description

Die Erfindung geht aus von einem akustischen Oberflächenwellenfilter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Typische Oberflächenwellenfilter in praktischem Gebrauch besitzen ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material, z. B. eine piezoelektrische Keramik wie PZT, einen Einkristall wie LiNbO₃ oder einen piezoelektrischen Dünnfilm aus ZnO. Auf der Oberfläche sind Eingangs- und Ausgangselektrodensätze angebracht. Zumindest einer dieser beiden Elektrodensätze besitzt eine erste und eine zweite Interdigital-Elektrodenanordnung. Eine Interdigital- Elektrodenanordnung umfaßt kammförmige Elektroden, von denen jede Elektrodenfinger und eine gemeinsame Elektrodenzuleitung zum Kontaktieren der Elektrodenfinger aufweist. Die eine kammförmige Elektrode ist so angeordnet, daß sich ihre Elektrodenfinger mit denen der anderen kammförmigen Elektrode verzahnen.

Derartige Oberflächenwellenfilter werden dank ihrer geringen Baugröße und ihrer Justierfreiheit in vielen Bauteilen verwendet. Insbesondere wurden solche Oberflächenwellenfilter in letzter Zeit in großem Umfang als Filter in Video-Zwischenfrequenzfilterschaltungen in Fernsehempfängern verwendet. Ein solches Filter muß bekanntlich eine Tonunterdrückung usw. aufweisen. Es ist daher erforderlich, ein Filter zu verwenden, dessen Frequenzkennlinie in bezug auf die Mittenfrequenz unsymmetrisch ist, d. h. eine Frequenz f ₀, die zwischen der benachbarten Bildträgerfrequenz und der benachbarten Tonträgerfrequenz liegt.

Eine herkömmliche Methode, akustische Oberflächenwellenfilter mit unsymmetrischer Frequenzkennlinie zu erzeugen, liegt darin, daß die Überlappungslänge und der gegenseitige Abstand zweier benachbarter Elektrodenfinger gewichtet wird. Der gegenseitige Abstand ist dabei derjenige in Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen. Solche akustischen Oberflächenwellenfilter weisen also einen unterschiedlichen Elektrodenabstand auf.

Wenn eine für ein Video-Zwischenfrequenzfilter erforderliche unsymmetrische Frequenzkennlinie einer Fourier-Transformation unterworfen wird, ergibt sich eine Impuls-Ansprechcharakteristik, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Charakteristik weist einen Imaginärteil und einen Realteil mit Spitzenwerten auf. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Spitzenwerten des Realteiles, bei denen der Imaginärteil jeweils null ist, ist wegen der Unsymmetrie der Frequenzkennlinie ungleich. Wird eine Interdigital- Elektrodenanordnung entsprechend der Impuls-Ansprechcharakteristik aufgebaut, so ergibt sich ein Oberflächenwellenfilter mit der gewünschten Frequenzkennlinie. Die Ausführung erfolgt durch Einstellen der Überlappungslänge und des Abstandes. Die Überlappungslänge wird proportional zur Amplitude (durch Pfeile in Fig. 1 dargestellt) der Spitzenwerte in der Impuls- Ansprechcharakteristik gewählt. Der gegenseitige Elektrodenabstand wird proportional zum zeitlichen Abstand zwischen benachbarten Spitzenwerten eingestellt. Daraus ergibt sich aus Fig. 1, daß ein so aufgebautes Oberflächenwellenfilter Interdigital-Elektrodenanordnungen mit variablem Elektrodenabstand aufweist.

Nach diesem bekannten Verfahren lassen sich akustische Oberflächenwellenfilter mit unsymmetrischer Frequenzkennlinie herstellen. Wegen des ungleichen Elektrodenabstandes ist es jedoch sehr schwierig, Elektrodenmuster herzustellen. Die Elektroden brechen leicht oder führen bei hohen Frequenzen zu Kurzschlüssen, da Elektrodenfinger unterschiedlicher gegenseitiger Abstände vorliegen.

Um diese Nachteile zu überwinden, sind bereits andere Methoden vorgeschlagen worden. Eine davon ist die Methode ungerader/gerader Funktionen und die andere ist die Spiegel- oder Reflexionsmethode, welche Methoden im folgenden beschrieben werden.

Bei der Methode der ungeraden/geraden Funktionen wird eine Größe H ₂ ( ω ) angenommen, für die gilt H₁ ( ω-ω₀ = H₂ ( l₀-ω ), wobei H₁ ( ω die gewünschte Frequenzkennlinie ist. Die Beziehung zwischen H ₁ ( l ) und H₂ (ω) ist in den Fig. 2A und 2B dargestellt. Für eine Größe H _R ( l ), die die gerade Komponente und eine Größe H _I ( ω ), die die ungerade Komponente darstellt, ergibt sich eine Beziehung, wie sie in den Fig. 3A und 3B dargestellt ist.

Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich H ₁ ( ω ) wie folgt:

Die Impuls-Ansprechcharakteristik ist eine Fourier- Transformation obiger Gleichung (3) mit folgender Definition.

Die Impuls-Ansprechcharakteristiken, wie sie durch die Größen h _R (t) und -j h _I (t) in Gleichung (4) aufgeführt sind, sind ausgezogen bzw. gestrichelt in Fig. 4 für ein Abtastintervall t = ½f ₀ dargestellt. Aus den dargestellten Kurven ergibt sich, daß der Abstand von Spitze zu Spitze ½f ₀ ist. Dieser Abstand ist der Wellenlänge λ ₀/2 proportional und immer gleich. Die Spitzenwerte der einen Kurve fallen jeweils exakt mit den Nullwerten der anderen Kurve zusammen. Interdigital-Elektrodenanordnungen, die der Impuls- Ansprechcharakteristik gemäß der ausgezogenen Linie entsprechen, legen die gerade Komponente und diejenigen, die der gestrichelten Linie entsprechen, die ungerade Komponente fest.

Das Elektrodenmuster des Filters gemäß Fig. 6 weist eine obere Reihe 2 und eine untere Reihe 3 auf, die den Impuls- Ansprechcharakteristiken der Fig. 4 entsprechen. Die Interdigital-Elektrodenanordnungen sind parallel geschaltet. Ein solcher Aufbau ist in folgendem Artikel "One Approach to Design Surface Acoustic Wave Filters", Nakamura und Shimizu, 172nd Acoustics Symposium, Electrical Communication Institute of Tohoku University, 28. September 1972, beschrieben bzw. aus der DE-OS 26 32 724 bekannt.

Beim Aufbau von Fig. 6 liegen zwei Sätze 1 und 4 von Elektroden vor. Der eine Satz weist eine erste Interdigital- Elektrodenanordnung 2 und eine zweite Interdigital-Elektrodenanordnung 3 auf, die in Wellenausbreitungsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die Elektrodenanordnung 3 emittiert und empfängt die geraden Komponenten und die Elektrodenanordnung (2) emittiert und empfängt die ungeradzahligen Komponenten (oder umgekehrt). Die andere überdeckt Wellenwege zwischen den beiden Elektrodenanordnungen 2 und 3.

Die Elektrodenanordnung gemäß Fig. 6 weist jedoch den Nachteil auf, daß sich der Bereich zum Emittieren und Empfangen von Oberflächenwellen über die ganze Substratoberfläche erstreckt. Darüber hinaus sollte die Substratfläche groß sein, da die beiden Elektrodenanordnungen nebeneinander in Ausbreitungsrichtung liegen. Ferner weist dieses Elektrodenmuster den Nachteil auf, daß Gebiete hoher Intensität emittierter und empfangener Oberflächenwellen, d. h. Gebiete mit großer Überlappungslänge der Elektrodenfinger, an den beiden Seiten des Substrates liegen und die gemeinsame Elektrode in der Mitte des Elektrodenmusters liegt.

Eine Möglichkeit, das oben genannte Problem zu umgehen, besteht darin, die beiden Impuls-Ansprechcharakteristiken gemäß Fig. 4 in einer einzigen zu kombinieren, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, und ein Elektrodenmuster in Übereinstimmung mit einer solchen kombinierten Impuls- Ansprechcharakteristik auszubilden, wie dies in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist (vgl. hierzu DE-AS 28 35 107). Durch diese Methode ist es möglich, eine unsymmetrische Frequenzkennlinie mit Interdigital-Elektrodenfingern gleichen gegenseitigen Abstandes zu erzielen. Gemäß der Fig. 7A und 7B weist die Interdigital-Elektrodenanordnung Hauptelektrodenfinger 6, 7, 8 und 9 und Hilfselektrodenfinger 10, 11, 12 und 13 auf. Die Hauptelektrodenfinger weisen jeweils eine Breite von λ ₀/8 und einen gegenseitigen Abstand von λ ₀/4 auf. Zwei benachbarte Hauptelektrodenfinger sind jeweils mit gemeinsamen Teilen unterschiedlichen Potentials verbunden und sie weisen unterschiedliche Längen auf. Die Hilfselektrodenfinger weisen jeweils eine Breite von g ₀/8 und einen gegenseitigen Abstand von λ ₀/4 auf. Sie zeigen auf freie Enden zugehöriger Hauptelektrodenfinger hin und sind ebenfalls mit gemeinsamen Teilen unterschiedlichen Potentials verbunden.

Bei der Interdigital-Elektrodenanordnung gemäß Fig. 7 wird die geradzahlige Komponente in einem Bereich emittiert und empfangen, in dem sich benachbarte Hauptelektrodenfinger 7 und 8 mit unterschiedlichen Potentialen einander in Längsrichtung der Elektrodenfinger überlappen, wie dies durch die Schraffur nach rechts oben angedeutet ist. Die ungeradzahlige Komponente wird dagegen in einem Bereich emittiert und empfangen, in dem sich die Hauptelektrodenfinger 6 und 9 und die benachbarten Hilfselektrodenfinger 11 und 12 jeweils überlappen, wie dies durch die Schraffur nach rechts unten angedeutet ist. Die ungeradzahlige Komponente wird in einem Abstand von λ/4 in bezug auf die geradzahlige Komponente emittiert und empfangen. Mit einer solchen Interdigital-Elektrodenanordnung ist es möglich, die Länge der Elektroden rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen zu reduzieren und so die Abmessung des Bauteils zu verringern. Da jedoch die Oberflächenwellen in Bereichen emittiert und empfangen werden, in denen Elektrodenfinger 6 und 7 sich mit zugehörigen Elektrodenfingern 8 bzw. 9 überlappen, wie dies durch die Kreuzschraffur dargestellt ist, besteht eine Abweichung zwischen der erzielten und der vorhergesagten Frequenzkennlinie. Es ist schwierig, einen solchen Fehler auszugleichen. Um den Einfluß des Emittierens und des Empfangens zwischen Elektrodenfingern 6 und 8 und Elektrodenfingern 7 und 9 vernachlässigbar klein zu gestalten, sollten die Enden der dazwischenliegenden Elektrodenfinger 7, 11, 8 und 12 näher aneinander herangerückt werden, um die Fläche der schräg schraffierten Bereiche zu verringern. Diese Lösung würde jedoch die Gefahr erhöhen, daß zwei Finger 7 und 11 oder 8 und 12 an ihren Enden bei der Herstellung des Musters kurzgeschlossen werden könnten. Wegen der unterschiedlichen Längen zugehöriger Elektrodenfinger in den Elektrodensätzen ist es nicht möglich, ein akustisches Oberflächenwellenfilter mit unsymmetrischer Frequenzkennlinie mit einfachen Elektrodenfingern herzustellen.

Die letzte Methode, nämlich die Reflexions- oder Spiegelmethode ist zum Beispiel in ELECTRONICS LETTERS (18. November 1974), Vol. 10, No. 24, Seite 512 beschrieben. Das Verfahren ist auch in der DE-OS 24 39 530 bzw. der DE-OS 24 39 350 angegeben. Kurz gesprochen besteht die Spiegelmethode darin, ein virtuelles Bild einer Mittenfrequenz 3f ₀ anzunehmen, die spiegelsymmetrisch mit 2f ₀ ist, wobei f ₀ die Mittenfrequenz einer gewünschten Frequenzkennlinie ist. Die erhaltene Impuls-Ansprechcharakteristik ist ähnlich zu der, die durch die Methode der geraden/ungeraden Funktion erhalten wird. Damit ist aber auch das Elektrodenmuster ähnlich zu dem gemäß den Fig. 7A und 7B. Dies bedeutet jedoch, daß die Spiegelmethode zu akustischen Oberflächenwellenfiltern mit denselben Problemen führt, wie sie die Filter gemäß den Fig. 7A und 7B aufweisen.

Ein akustisches Oberflächenwellenfilter mit unsymmetrischer Frequenzkennlinie wird gemäß der DE-OS 24 39 350 wie folgt hergestellt. Eine Mehrzahl von Elektrodenfingern wird in einem Intervall angeordnet, das der halben Wellenlänge von Oberflächenwellen der Frequenz 2f ₀ entspricht. Zumindest einige der Elektrodenfinger sind in Sätzen angeordnet, wobei jeweils die zwei Elektroden in einem Satz elektrisch miteinander verbunden sind. Zumindestens bei einem Teil dieser Elektrodensätze unterscheidet sich die Überlappung mit zugehörigen Elektrodensätzen von der Überlappung bei anderen Elektrodensätzen, so daß die Frequenzkennlinie der Elektroden für die Frequenzen f ₀ und 3f ₀ insgesamt einer Hermitischen Funktion und individuell einer nichthermitischen Funktion entspricht. Wegen der unterschiedlichen Längen zugehöriger Elektrodenfinger innerhalb der Interdigital- Elektrodenanordnung ist es nicht möglich, ein akustisches Oberflächenwellenfilter mit unsymmetrischer Frequenzkennlinie mit einfachen Elektrodenfingern aufzubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein akustisches Oberflächenwellenfilter zu schaffen, dessen Breite senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen gegenüber den bekannten Filtern noch weiter verringert ist, und das darüber hinaus kompakt ist.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die innere Elektrodenzuleitung kann im wesentlichen parallel zum gesamten ersten Überlappungsbereich verlaufen. Ferner können die beiden äußeren Elektrodenzuleitungen zur Bildung einer Abschirmelektrode auf dem Substrat miteinander verbunden sein. Vorzugsweise liegt der erste Überlappungsbereich so nahe wie möglich an der äußeren Elektrodenzuleitung des zweiten Überlappungsbereichs. Der zweite Überlappungsbereich kann sich von der Stelle größter Überlappung des ersten Überlappungsbereichs zur Mittellinie des Substrats erstrecken, die parallel zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen verläuft. Vorzugsweise ist auf der der inneren Elektrodenzuleitung abgewandten Seite des ersten Überlappungsbereichs eine weitere innere Elektrodenzuleitung vorhanden, die mit der der inneren Elektrodenzuleitung benachbarten äußeren Elektrodenzuleitung verbunden ist, wobei zwischen der weiteren inneren Elektrodenzuleitung und der ihr benachbarten äußeren Elektrodenzuleitung wenigstens ein weiterer zweiter Überlappungsbereich vorhanden ist, und wobei die innere Elektrodenzuleitung mit der ihr abgewandten äußeren Elektrodenzuleitung verbunden ist. Die Elektrodenfinger der einzelnen Interdigitalwandler können beispielsweise als gespaltene Elektrodenfinger ausgebildet sein.

Alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen haben den Vorteil, daß die Breite des akustischen Oberflächenwellenfilters verringert ist, daß als Elektrodenfinger entweder einfache oder Doppelfinger verwendet werden können, und daß Beugungsverluste verringert sind.

Die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Weiterbildungen derselben werden im folgenden an Hand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die Impuls-Ansprechcharakteristik einer herkömmlichen Interdigital-Elektrodenanordnung mit variablem Abstand der Elektrodenfinger;

Fig. 2A und 2B Frequenzkennlinien H ₁ ( ω ) und H ₂ ( l ) zum Erläutern des Ausgangspunktes der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3A und 3B Frequenzkennlinien einer symmetrischen Komponente H _R ( ω ) und einer unsymmetrischen Komponente -jH _I ( ω ) der Frequenzkennlinie H ₁ ( ω );

Fig. 4 die Impuls-Ansprechcharakteristik von H_R ( l ) und -jH _R ( ω ), wobei die erste Größe ausgezogen und die zweite gestrichelt dargestellt ist;

Fig. 5 die Impuls-Ansprechcharakteristik, wie sie sich durch Zusammensetzen von H _R ( ω ) und -jH _I ( ω ) ergibt;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Interdigital-Elektrodenanordnung bei einem bekannten Oberflächenwellenfilter;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine andere bekannte Ausführungsform eines Oberflächenwellenfilters;

Fig. 7B eine vergrößerte Teilansicht eines wichtigen Bereiches der Anordnung von Fig. 7A;

Fig. 8, 9 und 10 Draufsichten auf akustische Oberflächenwellenfilter gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform; dabei zeigt

Fig. 8 eine Anordnung, bei der eine zweite Interdigital-Elektrodenanordnung nur auf einer Seite einer ersten Interdigital-Elektrodenanordnung angebracht ist;

Fig. 9 eine Anordnung, bei der zweite Interdigital- Elektroden zu beiden Seiten einer ersten Interdigital-Elektrodenanordnung vorhanden sind;

Fig. 10 eine Anordnung gemäß Fig. 8, jedoch mit doppelten Elektrodenfingern;

Fig. 10, 11 und 12 Draufsichten auf Oberflächenwellenfilter gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform; dabei zeigt

Fig. 11 eine Anordnung, bei der eine zweite Interdigital- Elektrodenanordnung nur auf einer Seite einer ersten Interdigital-Elektrodenanordnung angebracht ist;

Fig. 12 eine Anordnung, bei der eine zweite Interdigital- Elektrodenanordnung zu beiden Seiten einer ersten Interdigital-Elektrodenanordnung angebracht ist;

Fig. 13 eine Anordnung gemäß Fig. 11, jedoch mit doppelten Elektrodenfingern;

Fig. 14 eine Impuls-Ansprechcharakteristik zum Erläutern des Elektrodenmusters gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 15 eine Draufsicht auf eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform mit besonderer Elektrodenanordnung mit einfachen Elektrodenfingern;

Fig. 16 eine Draufsicht auf eine Anordnung gemäß Fig. 15, jedoch mit doppelten Elektrodenfingern;

Fig. 17 eine Frequenzkennlinie eines akustischen Oberflächenwellenfilters gemäß der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 18 bis 20 Draufsichten auf akustische Oberflächenwellenfilter gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform; dabei zeigt

Fig. 18 eine Anordnung mit Lücken zwischen Elektrodenfingern;

Fig. 19 eine Anordnung gemäß Fig. 18, jedoch mit doppelten Elektrodenfingern;

Fig. 20 eine Anordnung, bei der nichtkontaktierte Elektrodenfinger zwischen kontaktierten Elektrodenfingern vorhanden sind; und

Fig. 21 eine Draufsicht auf ein akustisches Oberflächenwellenfilter gemäß einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Interdigital- Elektrodensegmenten.

Beim Anmeldegegenstand wird ebenfalls von der Impuls-Ansprechcharakteristik gemäß Fig. 5 Gebrauch gemacht. Da diese bereits oben gemeinsam auch mit den Fig. 2 bis 4 ausführlich beschrieben ist, wird an dieser Stelle auf die entsprechenden Figuren nur nochmals verwiesen.

Das Oberflächenwellenfilter der Fig. 8 gemäß einer anmeldegemäßen Ausführungsform weist zwei Sätze von Elektroden 21 und 22 auf, die als Eingangs- bzw. Ausgangselektrode dienen. Diese beiden Elektrodensätze sind auf der Oberfläche eines Oberflächenwellensubstrates 20 aus typischerweise LiNbO₃, PZT- oder einem ZnO-Film in Dünnfilmtechnik auf einer Glasplatte in gegenseitigem Abstand aufgebracht. Es ist nicht festgelegt, welcher der beiden Elektrodensätze 21 und 22 als Eingangselektrode und welcher als Ausgangselektrode dient.

Einer der beiden Elektrodensätze, nämlich der links in Fig. 8 dargestellte mit dem Bezugszeichen 21, weist zwei Interdigital-Elektrodenanordnungen 23 und 24 auf. Die in der Fig. 8 untere erste Interdigital-Elektrodenanordnung 23 weist Elektrodenfinger auf, die sich so überlappen, daß sich die Impuls-Anspruchcharakteristik für die gerade Komponente in Fig. 4, wie dort ausgezogen dargestellt, ergibt. Die Elektrodenzuleitung für die untere Interdigital-Elektrodenanordnung weist einen unteren Teil 23 a und einen oberen Teil 23 b auf. Der obere Teil verläuft dabei im wesentlichen parallel zur Einhüllenden der Enden der Elektrodenfinger die sich von dem unteren Teil 23 a aus erstrecken.

Die zweite Interdigital-Elektrodenanordnung 24 ist außerhalb des Überlappungsbereiches der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 angeordnet, d. h. in einem Gebiet oberhalb des Elektrodenzuleitungsteiles 23 b. Die zweite Interdigital- Elektrodenanordnung erstreckt sich daher auf oder etwas entfernt von den Ausbreitungswegen innerhalb der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23. Das Gebiet außerhalb des Überlappungsbereichs der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 ist also ein Gebiet außerhalb der Einhüllenden der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung und insbesondere ein Gebiet, das durch eine gerade Linie durch den Scheitel der Einhüllenden in einer Richtung parallel zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen abgegrenzt ist.

Die zweite Interdigital-Elektrodenanordnung 24 weist Elektrodenfinger auf, die sich von dem gemeinsamen Zuleitungsteil 23 b der ersten Interdigital-Elektrode 23 erstrecken, und andere Elektrodenfinger, die sich von einem Zuleitungsteil 24 a aus erstrecken, der nahe dem Bereich maximaler Überlappung in der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung verläuft. Die Elektrodenfinger sind in ihrer Überlappung so bemessen, daß sich eine Impuls-Ansprechcharakteristik für die ungeraden Komponenten gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 4 ergibt. Der Elektrodenzuleitungsteil 24 a der zweiten Interdigital-Elektroden 24 und der Elektrodenzuleitungsteil 23 a der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 sind durch eine Abschirmelektrode 25 miteinander verbunden. In den vier Ecken des Substrates 20 sind Elektrodenanschlüsse 26, 27, 28 und 29 angebracht, mit denen die Elektrodenzuleitungen verbunden sind.

In Fig. 9 ist eine Abwandlung der ersten Ausführungsform dargestellt, bei der die zweite Interdigital-Elektrodenanordnung 24 für die geraden Komponenten zu beiden Seiten der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 angebracht ist. Es ist nun also auch der Elektrodenzuleitungsteil 23 a der ersten Anordnung 23 im wesentlichen entlang der Einhüllenden gebogen und ein zusätzlicher Zuleitungsteil 24 c erstreckt sich nahe dem Bereich maximaler Überlappung innerhalb der ersten Elektrode 23 an dessen unterem Rand. Dadurch ist eine Interdigital-Elektrodenanordnung 24′ gebildet, die Elektrodenfinger aufweist, die sich von den Zuleitungsteilen 23 a und 24 c erstrecken. Der Zuleitungsteil 23 b und der Zuleitungsteil 24 c sind außerhalb der Elektrodenfinger miteinander verbunden. Die Anordnungen 24 und 24 c bilden die zweite Interdigital-Elektrodenanordnung für die geraden Komponenten.

Mit Filtern gemäß den Fig. 8 und 9, bei denen eine unsymmetrische Frequenzkennlinie durch einfache Elektrodenfinger erzielt wird, ist es möglich, höhere Frequenzen als bisher zu erzielen, und zwar in etwa doppelt so hohe, selbst bei gleicher Elektrodenbreite.

Bei der Abwandlung der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 10 sind die Elektrodenfinger doppelte Elektrodenfinger, was dazu dient, Wellen TTE auszuschalten. Dabei ist es möglich, die Länge entsprechender Elektrodenfinger gleich zu gestalten. Der Rechenfehler wird im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, wie der Spiegelmethode, der Reflexionsmethode oder der Methode mit geraden/ungeraden Funktionen, erheblich verringert.

In Fig. 11 ist eine Draufsicht auf ein akustisches Oberflächenwellenfilter gemäß einer zweiten anmeldegemäßen Ausführungsform dargestellt. Die zweite Interdigital- Elektrodenanordnung 24 für die ungerade Komponente gemäß Fig. 4 ist so ausgebildet, daß ein erregungsfreier Bereich nahe einem erregten Bereich 23 c im Gebiet maximaler Überlappung der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 besteht. Der erregungsfreie Bereich liegt außerhalb, d. h. in der Fig. 11 oberhalb des Zuleitungsteiles 23 b der ersten Anordnung 23 und damit innerhalb des überlappungsfreien Bereichs für die ungeraden Komponenten und auf Ausbreitungswegen in bezug auf die erste Interdigital-Elektrodenanordnung 23.

Die zweite Anordnung 24 weist Elektrodenfinger auf, die sich einerseits von dem Zuleitungsteil 23 b der ersten Anordnung 23 und andererseits von einem Zuleitungsteil 24 a erstrecken, der sich nahe dem erregten Bereich 23 c im Bereich größter Überlappung der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 erstreckt. Bei der Ausführungsform der Fig. 11 befindet sich keinerlei erregter Bereich außerhalb des erregten Bereichs 23 c, rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung gesehen.

In Fig. 11, wie auch in den Fig. 12 bis 16 und 18 bis 21, sind erregte Bereiche mit einer Linie umrandet. Dort, wo Linien rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung gesehen einen weiten Abstand voneinander aufweisen, ist die Wellenanregung stark, während dort, wo sich Linien kreuzen, keine Anregung erfolgt. In erregungsfreien Gebieten schließen die Linien also keine Fläche ein. Dabei können erregte Gebiete direkt aneinander anschließen, wie bei den Ausführungsformen der Fig. 11 bis 16 und 21 oder sie können durch erregungsfreie Gebiete voneinander getrennt sein, wie bei den Ausführungsformen der Fig. 18 bis 20.

Im folgenden wird erläutert, wie die Erregung nahe dem erregten Bereich 23 c im Gebiet maximaler Überlappung innerhalb der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 zu null vermindert werden kann.

Es sei angenommen, daß die gewünschte Frequenzkennlinie durch Gleichung (3) dargestellt sei. Dann gilt folgende Impuls-Ansprechcharakteristik, wie sie in Fig. 14 dargestellt ist.

Für leichtere Erklärung ist Fig. 14 nicht in derselben Weise dargestellt wie die Fig. 1, 4 und 5. Wie bei der herkömmlichen Methode, zum Beispiel der Reflexionsmethode, sind Werte in einem Zeitintervall von ¼f ₀ herausgegriffen, wie sie durch die ausgezogenen Pfeile in Fig. 14 dargestellt sind. Die erste Interdigital-Elektrodenanordnung 23 für die gerade Komponente beruht auf der geraden Komponente der Werte, und die zweite Interdigital-Elektrodenanordnung 24 für die ungerade Komponente beruht auf der ungeraden Komponente der Werte. Eine solche Elektrodenmessung wird auch im Fall der Methode der geraden/ungeraden Funktion verwendet.

Andererseits können jedoch anmeldegemäß die geraden oder die ungeraden Komponenten verändert werden und zum Beispiel kann die Amplitude der ungeraden Komponenten in der Nähe der maximalen Amplitude der geraden Komponenten dadurch verringert werden, daß der Zeitabstand des Herausgreifens von Werten etwas verändert wird. Erfolgt das Herausgreifen in einem Zeitintervall t′ = 1(4[f ₀ + Δ f]), verringert sich die Amplitude der ungeradzahligen Komponenten, wie dies durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 14 dargestellt ist. Wenn der Maximalwert der Erregungsintensität in einer relativen Skala den Wert 1 annimmt, dann erfolgt in Bereichen mit einem Wert 0,02 keine Anregung mehr. Dann erfolgt aber selbstverständlich eine Kompensation durch andere angeregte Gebiete.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 liegen keine angeregten Bereiche, rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen gesehen, außerhalb des angeregten Bereichs 23 c im Gebiet maximaler Überlappung innerhalb der ersten Interdigital- Elektrodenanordnung 23. Dies führt zu einer minimalen Breite des Substrates. Dabei liegen mit maximaler Intensität angeregte Bereiche der zweiten Interdigital- Elektrodenanordnung 24 nahe dem Mittenbereich des Substrates.

Das Anordnen mit hoher Intensität erregter Bereiche der zweiten Interdigital-Elektrodenanordnung nahe dem Mittenbereich des Substrates führt weiterhin dazu, daß kein oder praktisch kein Beugungsverlust oder dergleichen zu verzeichnen ist.

Wie bei der ersten Ausführungsform ist es auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 möglich, daß, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist, die zweite Interdigital-Elektrode in zwei Bereiche 24 und 24 c zu beiden Seiten der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 angeordnet ist. Es ist auch möglich, die Elektrodenfinger als Doppelfinger auszubilden, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist.

In Fig. 15 ist die bevorzugte Ausführungsform des Anmeldegegenstandes dargestellt. Auch diese Elektrodenanordnung beruht auf der Impuls-Ansprechcharakteristik gemäß Fig. 4. Die Ausführungsform weist anregungsfreie Gebiete 23 d innerhalb der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 in unterschiedlichen Positionen entlang der Finger auf. Die Einhüllende der Enden der Finger der ersten Anordnung ist nach links und rechts in bezug auf den erregten Bereich 23 c mit maximaler Überlappungslänge geneigt. Dies erfolgt durch entsprechendes Wählen der Überlappungslängen. Der eine Elektrodenzuleitungsteil 23 b verläuft im wesentlichen parallel entlang der geneigten Einhüllenden.

Die zweite Interdigital-Elektrodenanordnung 24 für die ungeraden Komponenten gemäß Fig. 4 ist andererseits so ausgebildet, daß sich ein erregungsfreies Gebiet nahe dem Bereich 23 c befindet, wobei die Elektrodenfinger weggelassen sind. Mehrere andere erregungsfreie Bereiche liegen zwischen angeregten Bereichen in Längsrichtung. Diese erregungsfreien Bereiche der zweiten Interdigital-Elektrodenanordnung befinden sich ebenfalls im wesentlichen parallel zur geneigten Einhüllenden der Ende der Finger der ersten Interdigital- Elektrodenanordnung 23. Bei einer solchen Anordnung liegen die jeweiligen erregten Gebiete der zweiten Interdigital- Elektrodenanordnung 24 in Positionen entlang der Länge der Elektrodenfinger, in welchen Positionen die Anregungsintensität in einer Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen maximal ist, zum Beispiel nahe der Mitte der Elektrodenanordnung.

Ähnlich den ersten und zweiten Ausführungsformen kann die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 15 mit doppelten Fingern ausgebildet sein, wie dies in Fig. 16 dargestellt ist. Dadurch wird wieder der Effekt der TTE vermieden.

In Fig. 17 ist mit durchgezogener Linie der Frequenzgang eines Oberflächenwellenfilters gemäß Fig. 16 dargestellt. Der theoretisch errechnete Frequenzgang ist strichpunktiert und der Frequenzgang eines Filters gemäß der US-PS 39 68 461 ist zum Vergleich gestrichelt dargestellt. Aus Fig. 17 ist ersichtlich, daß ein akustisches Oberflächenwellenfilter als Ausführung des Anmeldegegenstandes einen Frequenzgang aufweist, der nahe beim theoretisch vorhergesagten Frequenzgang liegt und daß dadurch ein deutlicher Unterschied zu einem bekannten Filter besteht. Der Frequenzgang wird vor allem nahe dem Tonunterdrückungsbereich verbessert.

In Fig. 18 ist in Draufsicht eine vierte Ausführungsform des Anmeldegegenstandes dargestellt. Sie ist der Ausführungsform gemäß Fig. 15 ähnlich, wobei jedoch nicht angeregte Bereiche 24 b der zweiten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 anders ausgebildet sind. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 18 sind diese Bereiche dadurch gebildet, daß an den entsprechenden Stellen keine Elektrodenfinger angebracht sind. Dadurch ist es mit großer Flexibilität möglich, die erregungsfreien Gebiete auf dem Substrat anzuordnen.

Wie in Fig. 19 dargestellt, kann die Anordnung gemäß Fig. 18 auch mit doppelten Elektrodenfingern ausgebildet sein. Darüber hinaus ist es möglich, daß in den erregungsfreien Gebieten 24 b doch Elektrodenfinger angebracht sind, jedoch solche, die mit keiner der Elektrodenzuleitungsteile 22 a und 23 b verbunden sind, die also auf schwimmendem Potential liegen. Dies ist in Fig. 20 dargestellt.

In Fig. 21 ist in Draufsicht eine fünfte Ausführungsform des Anmeldegegenstandes dargestellt. Die erste und die zweite Interdigital-Elektrodenanordnung 23 bzw. 24 sind jeweils in zwei Elektrodensegmente aufgeteilt. Die Elektrodenfinger innerhalb der ersten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 sind mit zugeordneten Elektrodenzuleitungsteilen 123 a und 123 b verbunden. Die Elektrodenfinger innerhalb der zweiten Interdigital-Elektrodenanordnung sind dagegen mit zugeordneten Elektrodenzuleitungsteilen 124 a und 124 b verbunden. Die Teile 123 a und 124 a sind miteinander verbunden und mit einem Elektrodenanschluß 27 kontaktiert. Ebenso sind die Teile 123 b und 124 b miteinander verbunden und mit einem Elektrodenanschluß 26 kontaktiert. Bei der Ausführungsform der Fig. 21 sind die Kapazitäten der ersten und zweiten Interdigital-Elektrodenanordnung 23 bzw. 24 jeweils Reihenkapazitäten der beiden Elektrodensegmente. Dies bedeutet, daß die Impedanz dieses akustischen Oberflächenwellenfilters das vielfache der Impedanz der zuvor beschriebenen vier Ausführungsformen ist.

Die Elektrodenfinger beim Filter gemäß Fig. 21 sind als Doppelfinger dargestellt. Alle Elektrodenfinger können jedoch auch Einzelfinger sein.

Bei den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen weisen die Einhüllenden der Enden der Elektrodenfinger eine einfache Einhüllende auf. Der Anmeldegegenstand ist jedoch von der genauen Form der Einhüllenden unabhängig. In der Anmeldung bedeuten geradzahlige und ungeradzahlige Komponenten geradzahlige bzw. ungeradzahlige Komponenten gemäß der Methode der geradzahligen/ungeradzahligen Funktionen oder symmetrische bzw. unsymmetrische Komponenten in der Reflexionsmethode oder dergleichen. Bei allen Ausführungsformen lag der Bereich maximaler Überlappung in der Elektrodenanordnung für die geradzahligen Komponenten. Liegt die maximale Überlappung jedoch auf Grund der gewählten Phasenkompensation innerhalb der Elektrodenanordnung für die ungeradzahligen Komponenten, so muß die beschriebene Technologie für die Anordnung für die gerade Funktion angewandt werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wurde von Video- Zwischenfrequenzfiltern für Fernsehempfänger ausgegangen. Es sind jedoch auch andere Anwendungen möglich, wie zum Beispiel Verzögerungsleitungen und andere Oberflächenwellen- Bauteile.

Alle anmeldegemäßen Bauteile zeichnen sich dadurch aus, daß sie mit einem kleineren Substrat auskommen, als dies bisher möglich war. Dies wird zum Beispiel durch Vergleich der Fig. 6 und 10 direkt ersichtlich. Bei der bekannten Ausführung gemäß Fig. 6 verlaufen alle Zuleitungen parallel zueinander. In der oberen, zweiten Interdigital-Elektrodenanordnung ist die Überlappung der Elektroden am Rand am größten, während sie in der unteren, ersten Interdigital- Elektrodenanordnung in der Mitte am größten ist. Wegen der parallelen Zuleitungen addieren sich die wegen der jeweiligen maximalen Überlappung notwendigen Breiten der beiden Interdigital-Elektrodenanordnungen. Bei anmeldegemäßen Ausführungsformen ist dagegen eine innerhalb liegende Elektrodenzuleitung gekrümmt, und zwar so, daß sich zur maximalen Breite der unteren Anordnung nur noch die minimale und nicht mehr ebenfalls die maximale Breite der oberen Anordnung addiert. Durch dieses Herunterziehen einer innen liegenden Zuleitung zu den Rädern in Ausbreitungsrichtung gesehen hin, ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, daß Bereiche großer Anregung innerhalb der zweiten Elektrodenanordnung vom Rand des Substrates weg zu dessen Mitte hin verlegt werden können, wodurch Beugungsverluste erheblich verringert werden.

Claims

1. Akustisches Oberflächenwellenfilter, mit einem zur Ausbreitung akustischer Oberflächenwellen geeigneten Substrat (20), auf dessen einer Hauptfläche zwei in Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen benachbart angeordnete Interdigitalwandler liegen, von denen wenigstens einer zwei miteinander verbundene äußere Elektrodenzuleitungen (23 a, 24 a) aufweist, zwischen denen wenigstens eine innere Elektrodenzuleitung (23 b) liegt, wobei von der inneren Elektrodenzuleitung (23 b) und den jeweiligen äußeren Elektrodenzuleitungen (23 a, 24 a) ausgehende und sich überlappende Elektrodenfinger vorhanden sind, und durch die wenigstens ein erster und ein zweiter Überlappungsbereich gebildet sind, und wobei durch den einen die gerade oder ungerade Komponente des Frequenzgangs des Oberflächenwellenfilters und durch den anderen die jeweils andere Komponente festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

- die innere Elektrode (23 b) wenigstens im Scheitelabschnitt des ersten Überlappungsbereichs im wesentlichen parallel zu diesem verläuft, und daß
- ein Teil des zweiten Überlappungsbereichs zwischen dem ersten Überlappungsbereich und einer Geraden liegt, die durch den Scheitel des ersten Überlappungsbereichs und parallel zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen verläuft.

2. Akustisches Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Elektrodenzuleitung (23 b) im wesentlichen parallel zum gesamten ersten Überlappungsbereich verläuft.

3. Akustisches Oberflächenwellenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Elektrodenzuleitungen (23 a, 24 a) zur Bildung einer Abschirmelektrode (25) auf dem Substrat (20) miteinander verbunden sind.

4. Akustisches Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Überlappungsbereich so nahe wie möglich an der äußeren Elektrodenzuleitung (24 a) des zweiten Überlappungsbereichs liegt.

5. Akustisches Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Überlappungsbereich von der Stelle größter Überlappung des ersten Überlappungsbereichs zur Mittellinie des Substrats (20) erstreckt, die parallel zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwellen verläuft.

6. Akustisches Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der inneren Elektrodenzuleitung (23 b) abgewandten Seite des ersten Überlappungsbereichs eine weitere innere Elektrodenzuleitung (23 d) vorhanden ist, die mit der der inneren Elektrodenzuleitung (23 b) benachbarten äußeren Elektrodenzuleitung (24 a) verbunden ist, zwischen der weiteren inneren Elektrodenzuleitung (23 d) und der ihr benachbarten äußeren Elektrodenzuleitung (23 a) wenigstens ein weiterer zweiter Überlappungsbereich vorhanden ist, und daß die innere Elektrodenzuleitung (23 b) mit der ihr abgewandten äußeren Elektrodenzuleitung (23 a) verbunden ist.

7. Akustisches Oberflächenwellenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenfinger der einzelnen Interdigitalwandler als gespaltene Elektrodenfinger ausgebildet sind.