Пьезоэлектрическое устройство наакустических поверхностных волнах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социапистическик

Республик ро 849428

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 181278 (21) 2698405/18-23 с присоединением заявки ¹â€” (51)М. Кл

Н 03 Н 9/00

Н 01 L 41/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2307.81. бюллетень № 27 (53)УДК 621 396 .966:621.372, .54(088.8) Дата опубликования описания 230781 (72) Авторы изобретения

В.М. Кантор и С.В. Петряков (71) 3а яв итель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО HA АКУСТИЧЕСКИХ

ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛНАХ

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах селекции частоты.

Известны пьезоэлектрические устройства на акустических поверхностных волнах, содержащие плоскую пьезоэлектрическую подложку и размещенные на ней встречно-штыревой преобразователь и рефлектор в виде периодической полуволнозой структуры (1).

Недостатком таких пьезоэлектрических устройств является неудовлетворительная моночастотность, что связано, в частности, с наличием отражений от торцов подложки. 1з

Известно также пьезоэлектрическое устройство на акустических поверхностных волнах., содержащее пьезоэлек трическую подложку, имеющую замкнутую цилиндрическую поверхность.и 20 размещенный на ней встречно-штыревой преобразователь, штыревые электроды которого расположены параллельно образующей линии поверхности с шагом, равным половине длины акустической 2S поверхностной волны (2) .

Однако такое пьезоэлектрическое устройство имеет недостаточно высо-. кую моночастотность, Побочные резонансы его амплитудно-частотной ха- 30 рактеристики расположены вблизи основной резонансной частоты. Оно имеет также невысокую избирательность при работе в качестве элемента фильтра.

Цель изобретения - улучшение моночастотности пьезоэлектрического устройства на акустических поверхностных волнах, а также повышение его избирательности. указанная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом устройстве на акустических поверхностных волнах, содержащем пьезоэлектрическую подложку, имеющую замкнутую цилиндрическую поверхность, и размещенный на ней встречно-штыревой преобразователь, штыревые электроды. которого расположены параллельно образующей линии поверхности с шагом, раэным половине длины акустической поверхностной волны, встречно-штыревой преобразователь выполнен в виде однородной непрерывной замкнутой структуры.

Кроме того, в устройство введен второй преобразователь, идентичный первому, акустически с ним связанный и смещенный относительно него вдоль образующей линии поверхности, при

849428 этом расстояние между преобразователями выбрано из усЛовия вп 4 — —

24=0,225 -у; где 2а — длины штыревого электродау

К вЂ” коэФфициент акустической связи между преобразователями у (=2aM%51,d- относительное замедление акустической поверхностной волны в преобразователе; — длина поверхностной акустической волны; нормированная скорость акустической поверхностной волны.

На фиг. 1 приведено предлагаемое пьезоэлектрическое устройство с поверхностью в виде кругового цилиндра, предназначенное для работы в качестве резонатора, общий виду на фиг. 2 — пьезоэлектрическое устройство с двумя преобразователями, предназначенное в качестве фильтра, общий вид.

Изображенный на фиг. 1 резонатор состоит из цилиндрической подложки

1 из пьезоэлектрика, на которую нанесена система встречно-штыревых электродов 2, с шагом между ними, равным половине поверхностной волны . Ширина электрода равна 0,251

Встречно-штыревые электроды расположены непрерывно по периметру и занимают всю поверхность цилиндра за исключением краев. Края цилиндра остаются свободными, причем ширина этой свободной части должна быть порядка 5-10 длин волн или более, чтобы обеспечить затухание поверхностной волны на достаточно большую величину прежде, чем она дойдет до края цилиндра. Для усиления волноводного эффекта на поверхность подложки, занятую электродами, может быть напылен. дополнительно тонкий слой диэлектрика, жесткость которого меньше, чем жесткость подложки, что приводит к еще большему замедлению волны на поверхности, покрытой электродами. Аналогичный результат может быть достигнут при. напылении на свободную часть поверхности подложки диэлектрика, жесткость которого больше жесткости подложки.

Цилиндр не обязательно должен быть круговым, однако поверхность

его должна быть плавной с радиусами кривизны, в 10-20 раз превышающими длину волны. Подложка может быть выполнена из пьезоэлектрического монокристалла или из пьезокерамики, или же снабжена пленкой пьезоэлектрика, нанесенной на цилинд ио непьеэоэлектрического материала. В случае использования подложки из монокристалла скорость поверхностной волны может быть различной в зависимости от ориентации данной части поверхности. При этом следует выдержать

5 на геометрическую равномерность

ra шаа равномерность шага по длине волны. Однако во многих случаях это различие несущественно °

Для обеспечения одномодовой рабо1О ты резонатора длина электрода должна удовлетворять неравенству о,яи

2éá

% где

Ч вЂ” скорость поверхностной волны на свободной подложки, V — скорость поверхностной волны в подложке, покрытой

20 электродами при коротком замыкании последних, при

V — Че этом,= — ——

ЧЕ

Для упрощения технологии изготов25 ления резонатора иногда целесообраз- . но пропустить часть электродов на подложке (или покрыть часть поверхности резонатора сплошной пленкой металла), Если такие технологические пропуски электродов не превышают 10% от их общего числа, то Моночастотность остается неизменной.

B устройстве, показанном на фиг.2, на цилиндрической подложке 1 распоЗ5 ложены две системы встречно-штыревых электродов 2, образующих два резонатора. Акустическая связь между резонаторами, число которых может быть и больше двух, осуществляется . за счет затухающей по экспоненте

40 поверхностной волны через межрезонаторный промежуток 3, длина которого 2с1 выбрана из указанного выше условия, которое связывает длину межрезонаторного промежутка со свой45 ствами подложки и обеспечивает необходимую акустическую связь преобразователей.

При этом длина межрезонаторного промежутка может быть установлена 0 как равной, так и приблизительно равной укаэанному соотношению.

Устройство работает следующим образом.

При подаче переменного электрического напряжения на встречно-штыревой преобразователь по подложке распространяетс.я поверхностная акустическая волна. Благодаря непрерывности и замкнутости электродной структуры устройство может резонировать как электриф0 ческая цепь только на собственной частоте резонансной поверхности цилидра, половина длины волны которой равна шагу электродов. При этом отклика на побочные резонансы.в электричес-. 5 кой цепи не возникает.. Повышение из849428

Формула изобретения

Л-4 бирательности устройства обеспечивается за счет акустической связи между преобразователями.

Предлагаемое устройство обладает лучшей моночастотностью по сравнению с известными фильтрами и резонаторами на поверхностных волнах и имеет высокую избирательность.

1. Пьезоэлектрическое устройство на акустических поверхностных волнах, содержащее пьезоэлектрическую под- . ложку, имеющую замкнутую цилиндрическую поверхность, и размещенный на ней встречно-штыревой преобразователь, штыревые электроды которого расположены параллельно образующей линии поверхности с шагом, равным половине длины акустической поверх- ностной волны, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью улучшения моночастотности, встречно-штыревой преобразователь выполнен в виде од-, нородной непрерывной замкнутой структуры.2. Пьезоэлектрическое устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения избирательности, введен второй преобраэователь, идентичный первому, акустически с ним связанный и смещенный относительно него вдоль образующей линии поверхности, при этом расстояние между преобразователями выбрано иэ

2а 41 1

2@=0,225 р „р — — п -р- —

10 где 2а †. длина штыревого электрода)

И > коэффициент акустической связи между преобразователями величина, равная 2а7а/0,5Л; д .- относительное замедление акустической поверхностной волны в преобразователе; длина, акустической поверхностной волны; — нормированная скорость

20 акустической поверхностной волны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Белл.и др. Резонаторы на поЯ5 верхностных акустических волнах-. ТИИЭР, 1976, т. 64, Р 5, с, 171183, 2. Патент CIA Р 3831116 кл. 33372, опублик. 1974 (прототип) .

849428 фи .Z

Составитель В. Банков

Техред 3,Чужик Корректор Н. Швыдкая

Редактор А. Шандор

Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6114/74

Ф

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4