Преобразователь поверхностных акустических волн встречно- штыревого типа
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
П9) П1) 3(51) Н 03 Н 9/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3248966/40-23 (22) 06.02.81 (46) 15.01.84. Бюл. Р 2
72) A A. Белявский, Ю.В. Гуляев, A.М. Кмита, В.Г. Шишкин и В.Н. федорец (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (53) 621. 372. 632 (088. 8) (56) 1. Патент СЫА Р 3904996, кл. 333-72. 1975.
2. Патент CtaA 9 4162415, кл. 310-313, 1979. (54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН ВСТРЕЧНОИТЫРЕВОГО ТИПА, содержащий звукопровод и расположенные на нем первую и вторую токопроводящие площадки, основной ряд перекрывающихся между собой электродов, размещенных между этими площадками, состоящий из первой и второй групп электродов, первый вспомогательный ряд электродов, рас положенных между основным рядом и первой токопроводящей площадкой и электрически связанных с ней, и второй вспомогательный ряд электродов, расположенных между основным рядом и второй токопроводящей площадкой и электрически связанных с, ней, причем концы электродов первой группы основного ряда, обращенные к первой площадке, расположены между электродами первого вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки переменной длины, а концы электродов второй группы основного ряда, обращенные к второй площадке, расположены между электродами второго вспомогательного ряда и имеют перекрыванщиеся с ними участки переменной длины, отличающийся тем, что с целью максимагьного использования малых боковых лепестков импульсного отклика преобразователя и уменьшения фазовых искажений его амплитудно-частотной характеристики, концы электродов первой группы основного ряда, обращенные к второй токопроводящей площадке, расположены между электродами второго вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки переменной длины, а. концы электродов второй группы основного ряда, обращенные к первой токопроводящей площадке, расположены между электродами первого вспомогательного ряда и имеют перекрываю- Fg щиеся с ними участки переменной длины, при этом значения длин участ-. ков перекрытия концов электродов основного ряда с электродами вспомо гательных рядов выбраны из условия неравенства отношений )- ж, где Е
4 и К вЂ” длины участков перекрытия .концов электрода первой группы с электродами первого и втерого вспомогательного рядов; и 1 — длины участков перекрытия концов электрода второй группы, смежного с электро дом первой группы, с электродами вто рого и первого вспомогательных рядов
Чоответственно.
2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что каждый вспомогательный ряд имеет дополня:.i, тельные электроды, которые являются продолжением концоз электродов основного ряда, расположенных между смежными электродами данного вспомогательного ряда, и отделены от указанных концов электродов основного ряда зазором одинаковой величины.
10б 7588
Изобретение отйосится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройств х для обработки сигналов, работающих на поверхностных акустических волнах (ПАВ1.
Известен преобразователь ПАВ с емкостным взвешиванием, содержащий звукопровод, расположенные на нем две токопроводящие площадки и один ряд перекрывающихся между собой штыревых электродов, размещенный между этими площадками и состоящий из первой группы электродов, связанных с одной площадкой через емкости, и второй группы электродов, связанных с другой площадкой также через 15 емкости. Укаэанные емкости образованы выемками площадок и концами элект родов, входящими в эти выемки. Величина каждой емкости зависит от глубины выемки и ширины зазора между 2О концом соответствующего электрода и площадкой. Необходимый закон изменения величин емкостей по длине преобразователя достигается изменением глубины выемок и ширины зазора между 75 концами соответствующих электродов и площадкой L11.
Такое конструктивное выполнение преобразователя не позволяет получать малые величины емкостей за счет краевых эффектов и соответственно не позволяет реализовать малые боковые лепестки импульсного отклика. Кроме того, имеются фазовые искажения ам плитудно-частотной характеристики (АЧХ1, вызванные различием емкостей каждого электрода основного ряда.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является преобразователь ПАВ встречно-штыревого типа с емкостным взвешиванием, 40 содержащий звукопровод и расположенные на нем первую и вторую токопроводящие площадки, основной ряд прекрывающихся между собой электродов, размещенный между этими площадками 45 и состоящий нз-первой и второй групп электродов, первый вспомогательный ряд электродов, расположенных между основным рядом и первой площадкой и электрически связанных с ней, и в арой вспомогательный ряд электродов, расположенных между основным рядом и второй площадкой и электрически связанно< с ней, причем концы электродов первой группы основного ряда, обращенные к первой токопроводящей площадке, расположены между электродами первого вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки переменной длины, а конци электродов второй: группы основного 60 ряда, обращенные к второй токопрово дящей площадке, расположены между электродами второго вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними .участки переменной длины. Концы электродов перврй группы совместно со смежными электродами первого вспомогательного ряда образуют емкости, связывающие электроды этой группы с первой токопроводящей площадкой, а концы электродов второй группы совместно со смежными электродами второго вспомогательного ряда образуют емкости, связывающие электроды этой группы с второй токопроводящей площадкой. Величины этих емкостей определяются длиной участков перекрытия концов электродов основного ряда со смежными электродами вспомогательного ряда по импульсному отклику преобразователя М .
Недостаток этого преобразователя, кем и описанного выше, заключается в сложности реализации малых боковых лепестков импульсного отклика, что обусловлено краевыми эффектами при малых длинах участков перекрытия и сильным выравниванием потенциалов на электродах основного ряда за счет межэлектродных емкостей в основном ряду. Другим недостатком являются фазовые искажения АЧХ за счет неравенства емкостей каждого электрода основного ряда.
Целью изобретения является использование малых боковых лепестков импульсного отклика преобразователя и уменьшение фазовых искажений АЧХ преобразователя.
Указанная цель достигается тем, что в преобразователе поверхностных акустических волн встречно-штыревого типа, содержащем звукопровод и расположенные на нем первую и вторую токопроводящие площадки, основной ряд перекрывающихся мкжду собой электродов, размещенных между этими площадками, состоящий из первой и второй групп электродов, первый вспомогательный ряд электродов, рас.. положенных между основным рядом и первой токопроводящей площадкой и электрически связанных с ней, и второй вспомогательный ряд электродов, расположенных между оайовным рядом и второй токопроводящей площадкой и электрически связанных с ней, причем концы электродов первой группы основного ряда, обращенные к первой площадке, расположены между электродами первого вспомогательного ряда
:и имеют перекрывающиеся с ними участ ки переменной длины, а концы электродов второй, группы основного ряда, обращенные к второй площадке, расположены между электродами второго вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки переменной длины, концы электродов первой группы основного ряда, обращенные второй токопроводящей площадке, расположены между электродами второго вспомогательного ряда и име1067588 ют перекрынающиеся с ними участки пе. ремениой длины, а концы электродов второй группы оенонного ряда. обращенные к первой токопронодящей площадке, расположены между электродами первого вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки переменной длини, при этом значения длин участков перекрытия концов электродов основного ряда с электродами вспомогательных рядов выбраны из условия неравенства соотношений †и —, 4
1, 0„ где и 5< — длины участков перекрытия концов электрода первой группы с электродами первого и второго вспомогательных рядов соответотвенно.
l и 2.>- — длины участков перекрытия концов электрода второй группы, смежного с электродом первой группы, с электродами второго и первого вспомогательных рядов соответстненно.
Кроме того, каждый вспомогательный ряд может иметь дополнительные электроды, которые являются продолжением концов электродов основного ряда, расположенных между смежными электродами данного вспомогательного ряда, и отделены от указанных концов электродов основного ряда зазором одинаковой величины. 30
На фяг. 1 и 2 показаны два варианта конструкции предложенного преобразователя; на фиг. 3 — эквивалентная схема преобразователя.
Преобразователь ПАВ (фиг. 1 ) 35 встречно-штыревого типа содержит зву. копровод 1, на котором расположены первая токопроводящая площадка 2, вторая токопроводящая площадка 3, основной ряд электродов 4, состоя- 4р щий из первой группы электродов 5 и второй группы электродов 6, первый вспомогательный ряд электродов 7 и второй вспомогательный ряд электродов 8.
Концы электродов 5 и б первой и второй групп основного ряда 4, обращенные к первой токопронодящей площадке 2, расположены между электродами 7 пврвого вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участ- о ки переменной длины 4 и k2 соответственно,а концы тех же электродов
5 и 6, обращенные к второй токопроводящей площадке 3, расположены между электродами 8 втоРого вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки переменной длины Йл и соответственно. При этом значения длин 4, 4, Р и Отношений (Я, и 2,42. Благодаря описанному расположению электродов, концы электродов 5 и 6,первой и второй групп совместно со смежными электродами 7 первого вспо1 могательного ряда образуют емкости Сл и C>, пропорциональные соответственно длинам Е„и 12 участков перекрытия и связывающие электроды 5 и 6 основного ряда с первой токопроводящей площадкой 2. В свою очередь концы электродов 5 и б.первой и второй групп совместно со смежными электродами 8 второго вспомогательного ряда образуют емкости С, и С1, пропорциональные соответственно длинам 1„ и Fg участков перекрытия в связывающие электроды 5 и б основного ряда с второй токопроводящей площадкой 3. В предложенном преобразователе могут быть не все электроды 5 первой группы связаны через емкости с вторЬй токопроводящей площадкой 3 и не все электроды 6 второй группы .связаны через емкости с первой 2 токопроводящей площадкой. В том случае (участок А) электроды 5 первой группы основного ряда имеют перекрывающиеся участки только с электродами 7 первого вспомогательного ряда, а электроды б второй группы имеют перекрывающиеся участки только;.с электродами 8 второго нспомогательного ряда. В описываемом варианте выполнения преобразователя расстояние Ь между продольными осями соседних электродов 5 и 6 первой и второй групп основного ряда 4 может быть постоянным или меняться по определенному закону, определяется центральной рабочей частотой fq преобразователя и равно Ч 6 = — 21 где Ч - скорость распространения ПАВ в звукопроводе. Расстояния Ь1 между продольными осями смежных электродов 7 и Ь межх ду продольными осями смежных электродов вспомогательных рядов выбраны равными 6, т. е. Ьл = Ь = < Преобразователь, показанный на фиг. 2, отличается от преобразователя, изображенного на фиг. 1, тем, что электроды 9 и 10 первой и второй ррупп основного ряда 4 выполнены расцепленными. Каждый такой электрод 9 и 10 состоит из двух штырей 9 и и 10л, 10 соответственно, соеди1 ненных поперечной перемычкой 11 1 у некоторых электродов 9 и 10 перемычка 11 может отсутствовать (участок В). Концы штырей 9.л и 10„, обраценные к площадке 2, расположены между электродами 7 первого вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки с длиной 8 и Й соответственно; концы тех же штырей 9л,и 10л, обращенные к площад1067588 ке 3, расположены между электродами 8 второго вспомогательного ряда и имеют перекрывающиеся с ними участки с длиной » и соответственно. Значения длин участков перекрытия выбраны аналогично тому, как описано выше. Штыри 9 и 10 расщепленных электродов 9 и 10 выполнены укороченными, не имеют участков., перекрывающихся с электродами 7 и З.вспомогательных рядов. 10 Расстояние Ь между средними линия ми соеедних расщепленных электродов 9 и 10 первой и второй групп равно V/af ; расстояния 6» и 6у между продольными осями смежных электродов 15 7 и 8 как и в преобразователе (фиг. 1) равны 6, при этом расстояния между средними линиями удлинен ных шиырей 9„, 10„ и продольными осями соответствующих электродов 20 вспомогательных рядов 7 и 8, между которыми расположены концы этих штырей равны 6/2 Преобразователь (фиг. 2) содержит дополнительно электроды 12, галь-25 ванически связанные с токопроводящей площадкой 2, и электроды 13, гальванически связанные c TQKQIIpoBQдящей площадкой 3. Эти электроды 12 и 13 являются продолжением штырей 9» и 10,» электродов основного ряда 4, при этом длина их изменяется вдоль преобразователя так, что расстояние между концами этих электродов 12 и 13 и обращенными к ним концами штырейЗ5 9» и 10» не меняется вдоль преобразо вателя. Принцип работы устройства рассмотрим на примере преобразователя, изображенного на фиг. 1. При поступлении высокочастотного сигнала от генератора на первую 2 и вторую 3 токопроводящие площадки между смежными электродами 5 и 6 первой,и второй групп основного ряда 4 возникает разность потенциалов, в результате чего в звукопроводе возбуждается ПАВ с амплитудой, пропорциональной этой разности потенциалов. Вели чин а по след ней для двух смежных электродов 5 и 6 первой и второй групп основного ряда 4 определяется соотношением между Фл/4» и 4/01, что поясняется с помощью эквивалентной 55 схемы преобразователя (фиг. 3) . Здесь емкость С образована концом электрода 5 первой группы рсновного ряда совместно со смежными ему электродами 7 первого вспомогательного ряда и пропорциональна длине Й» участка перекрытия между этимй электродами: 65 где С» — емкость электрода на единицу длины участка перекрытия. Емкость С» образована концом электрода 5 основного ряда 4 совместно со смежными ему электродами 8 второго вспомогательного ряда и пропорциональна длине » участка перекрытия: / с»=4 с.„ Аналогично определяются емкости С и С> для электрода 6 второй группы основного ряда: ! I < -г=40о, a =hqC Емкость С образована соседними электродами 5 и б первой и второй групп электрЬдов основного ряда. Напряжение генератора Uq значительно превышает разность потенциалов Ug,— О» между смежными электро »» дами основного ряда, особенно для боковых лепестков импульсного отклика, поэтому величина тока через емкости С„, С „ и С, С много больше тока через емкость С, которым можно пренебречь. Напряжение U» на электроде 5 равно Ц+В» Напряжение U на электроде 6 равно: 4. Ug Разность потенциалов между смежными электродами 5 и 6 основного ряда имеет вид » 4 nU="q(- Ч,»+К, 4+К где К» = »/ « big = 44; Разность потенциалов между электродами 5 и 6 первой и второй групп основного .ряда 4 завиеит только от отношения длин участков перекрытия Ф концов этих электродов с электродами вспомогательных рядов и не зависит от абсолютных величин этих длин. Для реализации малых значений напряжения импульсного отклика достаточно, чтббы отношения длин участков перекрытий К =В Д и К = 4/Ф смежных электродов основного ряда мало отличались друг от друга; сами же величины 6.», К, 4 и могут быть при этом достаточно большими, На участке Д преобразователя, где электроды 5 первой группы перекрываются только с электродами 7, а электроды б второй группы перекрываются толико с электродами 8, разность ь О потенциалов между этими электродами 5 и б основного ряда максимальна., На тех же участках преобразователя, где длины перекры1067588 вающихся участков удовлетворяют приблизительное равенство суммы длин условяю К = К, разность потенциа- участяов перекрытий, образованных лов между соседними электродами пер- концами электрода основного ряда вой и второй групп основного ряда совместно с электродами вспомогательравны нулю, что можно использовать ных рядов для всех электродов основдля реализации точек смены фаз импуль-5 ного ряда. . сного отклика. Частота ПАВ, возбуж- Предлагаемый преобразователь поздаемых вспомогательными рядами пре- воляет также компенсировать небольобраэователя, вдвое больше, чем ра- шой дополнительный заряд, образуюбочая частота основного ряда, поэто- щийся на концах электродов основного му вспомогательные ряды не вносят IO и вспомогательного рядов из-за краискажений в АЧХ устройства. евых эффектов. В конструкции преобразователя, Наилучшим условием компевсации показанного на фиг. 2 используются краевых эффектов является равенство расщепленные электроды основного сумм ем<остей, образованных участряда, чзо дает воэможность устранить 35 ками перекрытий конца каждого смежвредные переотражения IIAB от краев ного электрода основного ряда с электродов. Отражение происходит от электродами вспомогательных я ов г ани к и р ц каждого из штырей 9, 9>, и равенство дополнительных емкостей а ьных рядов, 10 и 10 йа двойной частоте и не искажает -.АЧХ на основной частоте 20 ьС =Ы,ь|. .ай *а, что достигается Предложенный преобразователь введением в преобразователь дополни позвояяет уменьшить фазовые искаже- тельных электродов 12 и 13 ;(фиг.2).. ния. Таким образом, предлагаемая ноя Емкость каждого электрода основ- струкция преобразователя позволяет ,ного ряда 4 состоит из емкости, об- 5 точно реализовать импульсный отклик, разованной смежными электродами ос- в результате чего возможно получение иовного ряда, и емкостей, образован- заданной. АЧХ фильтра; позволяет реаных концами электродов основного. ря- лизовать малые боковые лепестки им да совместно со смежными электродами .пульсного отклика, что дает возможsCnoMoràòeëüíûõ рядов. Напряжение ность поучать фильтры на IIAB с узна каждом электроде зависит от соот- З кими переходными полосами и большими ношений длин участков перекрытий и коэффициентами затухания вне полосы не зависит от их абсолютных величин, пропускания; уменьшить фазовые искапоэтому возможно выбирать длины . жения, что приводит к улучшению АЧХ, участков перекрытий таким образом, а также позволяет компенсировать кра-" чтобы емкости каждого электрода 35 евые эффекты на концах электродов, основного ряда были близки друг к что значительно упрощает расчет другу или равны. В преобразователях фильтров, реализуемых на основе (фиг. 1 и 2 ) таким условием является - предлагаемого преобразователя. 106 7588 Составитель О. Вербицкий Редактор М. Дылын Техред M.Tenep Корректор И. Муска Заказ 11226/56 Тираж 866 Поднисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
