DE19638398C2 - Oberflächenwellen-Bauelement - Google Patents
Oberflächenwellen-BauelementInfo
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein im folgenden kurz als
OFW-Bauelement mit niedriger Impedanz bezeichnetes Oberflächenwellen-
Bauelement.
OFW-Bauelemente mit niedrigen Impedanzen bedürfen möglichst
großer Aperturen ihrer akustischen Spuren, was jedoch häufig
zu störenden transversalen Resonanzen bzw. Wellenleitermoden
oberhalb der erwünschten Hauptresonanz führt. Ursache hierfür
ist, daß auf vielen piezoelektrischen Substratmaterialien,
die für OFW-Bauelementen typischen Fingerstrukturen einen
Wellenleiter für die akustische Oberflächenwelle bilden, da
ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit unterhalb der Fingerstruktur
kleiner ist als auf der strukturfreien Oberfläche. Ist die
Differenz der Ausbreitungsgeschwindigkeiten hinreichend groß
und/oder ist die Apertur der Fingerstruktur genügend breit,
so ist mehr als eine Wellenleitermode ausbreitungsfähig, wie
dies anhand von Fig. 1 veranschaulicht ist. Diese Figur zeigt
das transversale Geschwindigkeitsprofil (gestrichelt) mit den
Wellenamplituden der darin ausbreitungsfähigen Moden (durch
gezogen) und deren Geschwindigkeiten (gepunktet) für eine
akustische Einzelspur eines OFW-Bauelements.
Wird bei diesem OFW-Bauelement die akustische Oberflächenwel
le über die gesamte Apertur im Sinne des elektrischen Anre
gungsprofils gleichphasig elektrisch erzeugt, so werden alle
ungeradzahligen (symmetrischen) Moden angeregt und die gerad
zahligen (antisymmetrischen) Moden unterdrückt. Bei diesem
OFW-Bauelement mit einer akustischen Einzelspur regt man also
außer der erwünschten Grundmode (n = 1) zwei unerwünschte Mo
den (n = 3, n = 5) an. Die einfachste Möglichkeit, die uner
wünschten Moden zu unterdrücken ist, die Apertur so weit zu
verkleinern, bis nur noch die Moden n = 1 und 2 ausbreitungs
fähig sind. Dies führt jedoch zu hohen Impedanzen.
Aus der EP 0 599 475 A1 ist ein Oberflächenwellenbauelement
bekannt, bei dem wahlweise entweder die symmetrischen oder
die unsymmetrischen Moden unterdrückt werden. Dies erfolgt,
indem der Wandler in akustische Teilspuren aufgeteilt ist und
die Anregung in zwei Teilspuren gleichphasig oder gegenphasig
erfolgt.
Aus der DE 24 43 608 A1 und aus der DE 25 58 145 A1 sind OFW-
Bauelemente bekannt, bei denen mehrere akustische Teilspuren
mit einem Phasenunterschied von jeweils 90° nebeneinander ange
ordnet sind.
OFW-Bauelemente mit niedriger Impedanz lassen sich hingegen
durch elektrische Parallelschaltung mehrere entkoppelter oder
nur schwach gekoppelter akustischer Spuren erreichen, wie dies
in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Fre
quency Control, Vol. 42, No. 6 November 1996, Seite 1099 bis
1101 beschrieben ist. Zur akustischen Entkoppelung der Spuren
müssen diese in transversaler Richtung hinreichend weit von
einander entfernt sein. Rückt man die Spuren zu dicht zusam
men, so wirken die verkoppelten Spuren wie eine breite Ein
zelspur und es treten wieder die unerwünschten Wellenleiter
moden auf. Eine effiziente Nutzung der Chipbreite des Bauele
ments wird dadurch verhindert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
OFW-Bauelement mit niedriger Impedanz und unterdrückten stö
renden Wellenleitermoden zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einem OFW-Bauelement erfindungsgemäß
durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran
sprüchen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen gemäß den
Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 2 das transversale Geschwindigkeitsprofil einer in meh
rere akustische Teilspuren aufgespaltene Gesamtspur
bei gleich- und gegenphasigem Betrieb;
Fig. 3 anhand einer Tabelle die relative Unterdrückung der
in Fig. 2 gezeigten Moden mit den Anregungsprofilen
a und b gegenüber der Hauptmode (auf 0 dB normiert);
Fig. 4 eine Ausführungsform eines OFW-Bauelements nach der
Erfindung in schematischer Draufsicht;
Fig. 5 in der Darstellung nach der Fig. 4 eine weitere Aus
führungsform eines erfindungsgemäßen OFW-Bauelements.
Fig. 2 zeigt das transversale Geschwindigkeitsprofil eines
OFW-Bauelements mit einer in vier gestrichelt angedeutete
Teilspuren 2 bis 5 aufgespaltenen Gesamtspur, wobei die im
Bauelement ausbreitungsfähigen fünf Wellenleitermoden mit "n"
indiziert sind.
Wird die akustische Oberflächenwelle über die gesamte Apertur
sämtlicher Teilspuren 2 bis 5 nicht elektrisch gleichphasig -
wie dies beim elektrischen Anregungprofil "b" der Fall ist -
sondern gemäß dem elektrischen Anregungsprofil "a" erfin
dungsgemäß in benachbarten Teilspuren 2, 3 bzw. 3, 4 bzw. 4, 5
gegenphasig angeregt, so kann erreicht werden, daß von allen
ausbreitungsfähigen Wellenleitermoden nur eine, d. h. mit dem
elektrischen Anregungsprofil "a" nur die Mode n = 4 angeregt
wird (siehe hierzu Tabelle in Fig. 3). Die gegebenenfalls er
forderliche vollständige Unterdrückung der Mode n = 2 gelingt
allerdings nur, wenn die akustischen Teilspuren unterschied
liche Aperturen besitzen.
Durch die bereits vorstehend erwähnte elektrische Anregung
gemäß Anregungsprofil "b" werden hingehend die Moden n = 1, 3
und 5 angeregt (siehe hierzu gleichfalls die Tabelle in Fig.
3).
Beim Ausführungsbeispiel eines OFW-Bauelements nach Fig. 4
ist die akustische Gesamtspur in zwei dicht benachbarte und
folglich stark miteinander verkoppelte und gegenphasig be
triebene Teilspuren 6, 7 aufgespalten, mit an einem Pol der
Signalquelle liegender gemeinsamer Anschlußleiste 8. An diese
Anschlußleiste sind beiderseits und zueinander versetzt Rei
hen von Finger angeschlossen, die sich mit Finger überlappen,
die mit am anderen Pol der Signalquelle liegenden Anschluß
leisten 9, 10 verbunden sind.
In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die aku
stische Gesamtspur wiederum erfindungsgemäß in zwei gegenpha
sig betriebene Teilspuren 11, 12 aufgespalten mit je einer
einzelnen jeweils an einem der Pole der Signalquelle liegen
der Anschlußleiste 13, 14 und mit jeweils versetzten Fingeren
den, die sich mit den Fingern entgegengesetzter Polarität
überlappen.
Eine Modellierung des elektrischen Anregungsprofils des OFW-
Bauelements an sich kann durch die Wahl der Aperturen in den
Teilspuren, durch Überlapp- oder Weglaßwichtung erfolgen.
Eine Modellierung der Moden erfolgt erfindungsgemäß durch
Wahl unterschiedlicher Metallisierungsverhältnisse in den
akustischen Teilspuren, durch eine Dämpfungsschicht oder ge
gebenenfalls eine Reflexionsschicht, welche die Gesamtspur
umschließen.
Allgemein läßt sich sagen, sind N-ausbreitungsfähige Moden
vorhanden, so läßt sich erfindungsgemäß durch eine geeignete
Unterteilung der akustischen Gesamtspur in N - 1 gekoppelte
Teilspuren und deren gegenphasige Ansteuerung, d. h. durch
Wahl des geeigneten elektrischen Anregungsprofils erreichen,
daß die Mode n = N - 1 maximal angeregt und die restlichen Mo
den völlig unterdrückt werden.
Das erfindungsgemäße OFW-Bauelement findet Anwendung bei al
len OFW-Bauteilen, die nur die Grundmoden n = 1 ausnützen,
wie beispielsweise Resonatoren, Reaktanzfilter, Longitudinal
modenfilter, Transversalfilter, Konvolver. Darüber hinaus
kann das erfindungsgemäße OFW-Bauelement bei Transversalmo
denfiltern eingesetzt werden, um unerwünschte Wellenleitermo
den zu unterdrücken.
Claims (9)
1. OFW-Bauelement mit niedriger Impedanz und unterdrückten
störenden Wellenleitermoden, ausgebildet als Longitudinalmo
denfilter oder Transversalfilter,
bei dem die akustische Gesamtspur des OFW-Bauelements in n gegenphasig betriebene akustische Teilspuren (6, 7; 11, 12) auf gespalten ist,
bei dem die akustischen Teilspuren (6, 7) unterschiedliche Aperturen aufweisen, so daß in jeder Teilspur nur eine Mode angeregt wird und im Bauelement in der Gesamtspur nur die n- te Wellenleitermode ausbreitungsfähig ist.
bei dem die akustische Gesamtspur des OFW-Bauelements in n gegenphasig betriebene akustische Teilspuren (6, 7; 11, 12) auf gespalten ist,
bei dem die akustischen Teilspuren (6, 7) unterschiedliche Aperturen aufweisen, so daß in jeder Teilspur nur eine Mode angeregt wird und im Bauelement in der Gesamtspur nur die n- te Wellenleitermode ausbreitungsfähig ist.
2. OFW-Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem die akustische Gesamtspur in zwei gegenphasig betrie
bene akustische Teilspuren (6, 7) aufgespalten ist, mit am ei
nen Pol liegender gemeinsamer Anschlußleiste (8) (Fig. 4).
3. OFW-Bauelement nach Anspruch 2,
bei dem an die gemeinsame Anschlußleiste (8) beiderseits und
zueinander versetzt Reihen von Fingern angeschlossen sind und
daß diese Finger sich mit Fingern überlappen, die mit am an
deren Pol liegenden Anschlußleisten (9, 10) verbunden sind
(Fig. 4).
4. OFW-Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem die akustische Gesamtspur in zwei gegenphasig betrie
bene Teilspuren (11, 12) aufgespalten ist mit je einer einzel
nen, jeweils an einem der Pole liegender Anschlußleiste
(13, 14) und mit jeweils versetzten Fingerenden, die sich mit
den Fingern entgegengesetzter Polarität überlappen.
5. OFW-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem das elektrische Anregungsprofil des OFW-Bauelements
durch Überlappwichtung modelliert ist.
6. OFW-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
bei dem das elektrische Anregungsprofil des OFW-Bauelements
durch Weglaßwichtung modelliert ist.
7. OFW-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
bei dem die Wellenleitermoden durch Wahl unterschiedlicher
Metallisierungsverhältnisse in den akustischen Teilspuren mo
delliert sind.
8. OFW-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
bei dem die Wellenleitermoden durch eine Dämpfungsschicht mo
delliert sind, welche die Gesamtspur umschließt.
9. OFW-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
bei dem die Wellenleitermoden durch eine Reflexionsschicht
modelliert sind, welche die Gesamtspur umschließt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996138398 DE19638398C2 (de) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Oberflächenwellen-Bauelement |
PCT/DE1997/002092 WO1998012805A1 (de) | 1996-09-19 | 1997-09-17 | Oberflächenwellen-bauelement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996138398 DE19638398C2 (de) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Oberflächenwellen-Bauelement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19638398A1 DE19638398A1 (de) | 1998-04-02 |
DE19638398C2 true DE19638398C2 (de) | 1999-12-30 |
Family
ID=7806222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1996138398 Expired - Lifetime DE19638398C2 (de) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Oberflächenwellen-Bauelement |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19638398C2 (de) |
WO (1) | WO1998012805A1 (de) |
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- 1996-09-19 DE DE1996138398 patent/DE19638398C2/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO1998012805A1 (de) | 1998-03-26 |
DE19638398A1 (de) | 1998-04-02 |
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Legal Events
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Owner name: EPCOS AG, 81541 MUENCHEN, DE |
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