DE2133634A1

DE2133634A1 - Elektrisches filter nach dem oberflaechenwellenprinzip

Info

Publication number: DE2133634A1
Application number: DE2133634A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Kuenemund
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-06
Filing date: 1971-07-06
Publication date: 1973-01-25
Also published as: DE2209585A1; FR2145175A5; NL7209290A; SE381389B; FI57033B; ATA463472A; SE7506320L; AR193276A1; DE2158858B2; JPS4861091A; SE408112B; DE2209585B2; DE2133634C3; AU4281172A; CH549900A; GB1396997A; US3781717A; BE785945A; CA987009A; DE2133634B2

Description

Elektrisches Filter nach dem Oberfläehenwellenprinzip

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip, mit einem wenigstens teilweise aus piezoelektrischem Material bestehenden Körper, der mit Elektroden zur Umwandlung elektromagnetischer Schwingungen ■ in akustische Oberflächenschwingungen und zu deren Rückumwandlung in elektromagnetische Schwingungen versehen ist.

Filter der vorbezeichneten Art sind beispielsweise durch die Zeitschrift "Electronics Letters", 11th December 1969, Vol.5, Ho.25 in dem Aufsatz "Acoustic-Surface-Wave Filters" bekannt geworden. Die Wirkungsweise eines derartigen Filters läuft im wesentlichen darauf hinaus, auf einen piezoelektrischen Einkristall kammförmige interdigital angeordnete Anregungselektroden aufzubringen. Unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes sind solche Strukturen zur Umwandlung elektromagnetischer Wellen in Oberflächenwellen geeignet. Die zwischen den Wandlersystemen liegende ungestörte Oberfläche des Einkristalls wirkt dann als Laufstrecke für eine akustische Oberflächenwelle. Wie der genannten Arbeit zu entnehmen ist, ergibt sich dabei ein Filterverhalten, das dem eines dreikreisigen Bandfilters entspricht, was insbesondere' durch die Steilheit der Dämpfungsflanken im Verhältnis zur Durchlaßbreite des Filters bestätigt wird. Es erscheint mit einer derartigen Anordnung jedoch nicht ohne weiteres möglich, den &rad des Filters ,beliebig zu vergrößern und damit das Filter vorgegebenen Dämpfungsforderungen anzupassen. Hierbei ist insbesondere an Forderungen z.B. hinsichtlich einer vorgegebenen TBchebyacheff-Charakterictik im Durchlaß- gegebenenfalls auch jrn Sperrbereich, alao auch an eine Versteilerung der DäLipfung durch Erzeugen von Därapfungspolen gedacht. Auch

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scheint eine Erzeugung von komplexen Polstellen in der Übertragungsfunktion zur Ebnung de3 Laufzeitverhaltens nicht möglich zu sein. Demgegenüber ist durch die Arbeit "PiIters and Dispersive Delay Lines Using Repetitively Mismatched Ultrasonic Transmission Lines" in der Zeitschrift "IEEE Transactions on Sonics and ultrasonics", Vol.SU-15, Ho.2, April 1968, bereits ein mehrgliedriger Tiefpaß bekannt geworden, der aus einer periodischen Struktur aufeinanderfolgender Leitungsabschnitte mit unterschiedlichen Querschnitten besteht. Als Hutzwelle wird dabei jedoch in erster Linie eine Tolumenwelle verwendet, deren Schwingungsanregung und Sehwingungsabnähme durch am Übertragungsmedium stirnseitig angebrachte piezoelektrische Wandlersysteme erfolgt. An sich dient diese Anordnung jedoch nur als Verzögerungsleitung und es ist die periodische Struktur lediglich zur geometrischen Verkürzung der erforderlichen elektrischen Leitungslänge vorgesehen. Hinweise auf die gezielte Realisierung von Bandfiltern, insbesondere solchen nach der Betriebsparametertheorie, lassen sich dieser Arbeit jedoch nicht entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten Schwierigkeiten nach Möglichkeit abzuhelfen; insbesondere soll der Aufbau von Filterstrukturen angegeben werden, die einerseits das Prinzip der Oberflächenwellenausbreitung ausnutzen und die andererseits keinerlei Beschränkung hinsichtlich des Entwurfes und der Erfüllung vorgegebener Anforderungen unterliegen»

Ausgehend von einem elektrischen Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip, mit einem v/enigstens teilweise aus piezoelektrischem Material bestehenden Körper, der mit Elektroden zur Umwandlung elektromagnetischer Schwingungen in akustische Oberflächenschwingtingen und zu deren Rückumwandlung in elektromagnetische Schwingungen versehen ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,

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daß im Zuge der Oberfläche.des Körpers Störstellen für Oberflächenwellen angeordnet sind, die zumindest näherungsweise senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle verlaufen und deren Abmessung in Ausbreitungsrichtung der Welle klein ist im Verhältnis zur Wellenlänge der Oberflächenwelle, und daß der Abstand benachbarter Störstellen derart gewählt ist, daß sich in Verbindung mit den jeweils dazwischenliegenden Oberflächen-Abschnitten ein Resonator ergibt.

Der Abgleich der einzelnen Resonatoren erfolgt vorteilhaft in der Weise, daß durch Anbringung vereinzelter Störstellen auf der Oberfläche der die einzelnen Resonatoren bildenden Abschnitte die wirksame Länge der einzelnen Abschnitte verändert wird.

■Derartige Filter lassen sich auch zu Filterweiehen in der Weise ausbilden, daß im Zuge der Oberfläche des Körpers wenigstens zwei voneinander entkoppelte iiltersysteme mit unterschiedlichem Durchlaßbereich vorgesehen sind, deren Schwingungsanregung durch ein gemeinsames Wandlersystem erfolgt und denen ausgangsseitig jeweils ein eigenes Wandlersystem zugeordnet ist.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher'erläutert.

Es zeigen in der Zeichnung:

Fig.1 schematisch den Aufbau eines Filters gemäß der Erfindung;

Pig.2 das zu Fig.i gehörende elektrische Ersatzschaltbild;

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Pig.3 eine Filterweiche unter Verwendung von Filtern nach Pig.1.

Bas Ausführungsbeispiel gemäß Pig.1 besteht aus einem Körper, der durch die strichpunktiert kenntlich gemachten Schnittebenen A und A¹, die senkrecht zu den Oberflächen des als Quader ausgebildeten Körpers verlaufen, in drei Abschnitte 5, 5' und 5" unterteilt ist. Der im eigentlichen Sinn Filterverhalten zeigende Abschnitt 5 liegt dabei zwischen den beiden Ebenen A-A¹, während die vor- bzw. naehgeordneten Abschnitte 5 bzw. 5' der Anregung bzw. der Abnahme von Oberflächenwellen dienen. Hierzu ist es erforderlich, daß diese Abschnitte aus einem piezoelektrischen Material bestehen, auf dessen Oberfläche zumindest ein Paar voneinander unabhängiger Elektroden vorgesehen ist, die der Umwandlung elektromagnetischer Schwingungen in akustische Oberflächenschwingungen bzw. zu deren Rückumwandlung in elektromagnetische Schwingungen dienen. Im Ausführungsbeispiel sind dies in bekannter Weise ausgebildete kammförmige, interdigital angeordnete leitende Beläge 3 und 3'j isi t denen beim Wandler element 5¹ die Zuführungsleitungen 1 und 1¹- verbunden sind. In genau der gleichen Weise ist auch das Wandlerelement 5^W aufgebaut, das mit den elektrisch leitenden Belägen 4 und 4' versehen ist, an die wiederum die Zuführungsleitungen 2 und 2' herangeführt sind. Wird nun an die Anschlußklemmen 1 und 1' eine elektromagnetische Welle herangeführt, dann wird diese aufgrund des piezoelektrischen Effektes in eine akustische Oberflächenwelle umgewandelt, die sich je nach der Polarisationsrichtung des elektrostriktiven Materials als sogenannte Bleustein-Welle oder auch als sogenannte Rayleigh-Welle fortpflanzt. Bei der Bleustein-Welle wird bekanntlich die Oberfläche des Übertragungsmediums auf Scherung beansprucht, während bei der Rayleigh-Welle die Oberfläche zu Wellenbergen und Wellentälern verformt wird. Da sich die akustische Welle, von den Anregungselektroden

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aus betrachtet, in beiden Richtungen der Oberfläche des Körpers fortpflanzt, ist an beiden Wandlerelementen 5* und 5^M ein sogenannter Wellensumpf 6 bzw. 7 vorgesehen, der den in der unerwünschten Richtung sich ausbreitenden Wellenanteil bedämpft.

Während man beim Aufbau der bislang bekannten Anordnungen bestrebt war, die Oberfläche des Übertragungsmediums möglichst gleichmäßig und glatt auszubilden, wird bei der Erfindung von der Überlegung ausgegangen, durch Materialauftrag oder durch Materialabtrag von der Substratoberfläche und senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung durchgehende oder unterbrochene, streifenförmige Störstellen anzuordnen, die geeignet sind, Oberfläehenwellen in der gewünschten Weise zu reflektieren. Es ist dabei lediglich darauf zu achten, daß die sich in Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle erstreckende Abmessung der Störstellen klein ist im Verhältnis zur Wellenlänge der Oberfläehenwellen. Wenn dabei gleichzeitig der Abstand benachbarter Störstellen derart gewählt ist, daß sich in Verbindung mit ,den jeweils dazwischenliegenden Oberflächenabschnitten ein Resonator ergibt, dann läßt sich mit Hilfe solcher Strukturen ein Filter schaffen, das an sich aus einer beliebigen Anzahl von Resonatoren bestehen kann und mit dem man somit an sich jede gewünschte Übertragungscharakteristik erhält. Aus den vorstehenden Gründen braucht der zwischen den Schnittebenen A, A' liegende Filterkörper nicht zwingend aus einem piezoelektrischen Material zu bestehen, vielmehr können dafür auch andere Materialien vorgesehen werden, bei denen es nicht darauf ankommt, den piezoelektrischen Effekt auszunutzen. Wenn es darauf ankommt, eine hohe Schwinggüte in Verbindung mit einem geringen Temperaturkoeffizienten zu erreichen, dann eignet sich als Material insbesondere Quarzglas oder auch eine Stahllegierung mit geringem Temperaturkoeffizienten. Solche Stahllegierungen sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Thermelast be-

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kannt geworden.

Für die Realisierung derartiger Filter läßt sich dann unmittelbar die aus der Mikrowellentechnik bekannte Theorie anwenden, wie sie beispielsweise durch einen Aufsatz von W.Muniford "Maxiffially flat Filters in Wave Guides" in der Zeitschrift "Bell System Technical Journal», 27, Seiten bis 715 (1948) ■ bekannt geworden ist. Danach ist ein Leitungsabschnitt der länge 1 und somit der Phase b, an den eingangs- und ausgangsseitig jeweils der Quer-Leitwert jy angeschaltet ist, einem Vierpolabschnitt äquivalent, in dessen Querzweig ein Parallelresonanzkreis angeordnet ist. Die Phase des Leitungsabschnittes berechnet sich dabei nach der Formel b=2-/tl/X=nu+arctg 2/y und die relative Bandbreite Af/fο berechnet sich nach der Formel Af/fo=(2/b).aresin

Davon ausgehend sind im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 die Störstellen als wallförmige Erhöhungen ausgebildet, wie dies beispielsweise an den Störstellen K1 bis K3 erkennbar ist. In analoger Weise können die Störstellen auch als grabenförmige Vertiefungen ausgebildet sein, wie dies beispielsweise durch die Störstellen K4 bis K7 bzw. K11 bis K13 kenntlich gemacht ist. Die Störstelle kann dabei, wie dies die Störstelle K13 zeigt, auGh als unterbrochener Linienzug ausgebildet sein, oder es kann, wie dies die Störstelle K10 zeigt, eine Kombination aus Vertiefung und Erhöhung für eine Störstelle verwendet werden. Der den jeweiligen Störstellen zuzuordnende Leitwert y im Sinne der vorerwähnten Theorie läßt sich beispielsweise durch Messung ermitteln und hängt von der Höhen- und Breitenabines sung der jeweiligen Störstelle ab. Bemißt man nun den Abstand der Störstellen in der angegebenen Weise, dann bildet das zwischen den Störstellen liegende Oberflächenstück zusammen mit den Störstellen jeweils einen Resonator, so daß im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 die Resonatoren R1 bis R10

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entstehen. Me Störstellen stellen dabei gewissermaßen die Kopplung zwischen den einzelnen Resonatoren dar und es bildet wegen der zusätzlich zu bewegenden mechanischen Masse eine Erhöhung unter Annahme der Kraft-Spannungsanalogie gewissermaßen eine induktive Kopplung im Querzweig nach, während eine Vertiefung wegen der sich für die Oberflächenwelle ergebenden Unterbrechung eine kapazitive Kopplung nachbildet. Die einzelnen Störstellen können dabei auch beispielsweise aus dem gleichen Material wie der Filterkörper selbst bestehen und z.B. durch Bedampfen, Ätzen, Laseroder Elektronenbeschuß erzeugt werden, je nachdem ob man eine Erhöhung oder eine Vertiefung im Filterkörper anbringen will. Auch ist es möglich, wenn beispielsweise der Filterkörper 5 aus einem piezoelektrischen Material, dessen piezoelektrische Eigenschaften nicht ausgenutzt werden, wie z.B. Quarz besteht, die Störstellen durch Aufdampfen metallischer Beläge zu erzeugen.

Es ist auch nicht zwingend erforderlich, daß sich die Störstelle über die gesamte Oberfläche senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle erstreckt, sondern es kann in vielen Fällen durchaus ausreichend sein, wenn sich die Störstellen nur über einen Teil der Oberflächen erstrecken, wie dies beispielsweise aus den Störstellen K2, K6 und K11 erkennbar ist.

In Filtern, bei denen die Schaltelemente mit Hilfe von verteilten Elementen, also Leitungsabschnitten, realisiert sind, ist es für den Entwurf mitunter von Bedeutung, zwischen einzelne Resonatoren sogenannte Koppelleitungen, d.h. also phasendrehende Elemente, zwischenzuschalten. Eine solche Koppelleitung ist im Ausführungsbeispiel der Fig.1 u.a. in Form des Leitungsabschnittes LK89 nachgebildet.

In Pig.2 ist das elektrische Ersatzschaltbild der in Fig.1 dargestellten mechanischen Anordnung wiedergegeben und ea

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sind zur besseren Übersicht wirkungsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in 3?ig.1 bezeichnet.

Zwischen den Schnittlinien A und A' ist im Ersatzschaltbild der Fig.2 der elektrische Vierpol erkennbar, der den bislang besprochenen mechanischen Teilen im Ausführungsbeispiel nach ]?ig.1 äquivalent ist. Dieser Vierpol besteht aus einer Abzweigschaltung, in deren Längszweigen die Resonanzkreise R1 bis R10 erscheinen, während in den Querzweigen die Kopplungen zwischen den einzelnen Resonanzkreisen mit K1 bis K13 bezeichnet sind. Wie bereits erwähnt, sind die Kopplungen E1 bis K3 und die Kopplungen K8 und K9 wegen der an der Oberfläche des Filterkörpers vor-" gesehenen Erhöhung als induktive Kopplung zu bezeichnen, während die Kopplungen K4 Ms K7 sowie K11 bis K1'5 wegen der in der Oberfläche vorgesehenen Vertiefung als kapazitive Kopplung in Erscheinung treten. Die Kopplung K10, die aus einer Vertiefung und einer Erhöhung gleichzeitig besteht, tritt im Ersatzsehaltbild als ein Parallelresonanskreis in Erscheinung. Auch ist im Ersatzschaltbild das zwischen den Resonanzkreisen R8 und R9 liegende Leitungsstück LK89 erkennbar.

Dem eigentlichen mechanischen Teil vor- bzw. nachgeschaltet sind die Wandler W und W, an die die Eingangsklemk men 1 und 1' bzw. die Ausgangsklemmen 2 und 2' herangeführt sind. Den Wandlern vor- und nachgeschaltet sind die elektrischen Abschlußwiderstände 6 und 7, die im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 als Wellensumpf für Oberflächenwellen zu erkennen sind, und die die sich nicht in Richtung des Filters ausbreitenden. Energieanteile der Oberflächenwelle aufnehmen. Zwischen den E ingang ski e minen bzw. den Ausgangsklemmen tritt noch in Erscheinung die statische Kapazität Co, die zwischen den Anregungselektroden ■ der Wandlerelemente wirksam j st. Die somit außerhalb der Linien A, A^f gezeichneten Abschnitte! bilden also die Wand-

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lerelemente 5¹ bzw. 5" des Ausführungsbeispiels nach Fig.1 nach, wobei im Längszweig der Schaltung für die Wandlerelemente ein weiterer Serienresonanzkreis auftritt, da bei geeigneter Bemessung auch die Wandler selbst als Resonanzkreise wirksam sein können.

Zur Erzeugung von Dämpfungspolen in der Sperrcharakteristik des Filters bzw. zur Erzeugung komplexer Pole zur Beeinflussung der Laufzeit im Durchlaßbereich des Filters ist es bekanntlich möglich, durch Überkopplungen nicht unmittelbar benachbarte Resonanzkreise zusätzlich in einer vorgegebenen Weise phasenrichtig zu verbinden, so daß es möglich wird, mit einer geringeren Anzahl von Filterresonatoren das Filter vorgegebenen Anforderungen in der Übertragungscharakteristik auf einfachere Weise anzupassen. Solche Überkopplungen sind im elektrischen Ersatzschaltbild der Fig.2 mit den Bezugszeichen Ü1 und Ü2 bezeichnet und es werden durch die Überkopplung Ü1 beispielsweise die Resonatoren R1 und R6 und durch die Überkopplung Ü2 die Resonatoren R2 und R5 jeweils durch transformator!sehe Ankopplung zusätzlich zu der bereits in den Querzweigen des Filters vorgesehenen Kopplung miteinander verkoppelt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 werden die Überkopplungcn Ü1 und Ü2 mechanisch nachgebildet, indem man der Oberflächenwelle außer der Kopplung über die Störstelle einen zusätzlichen Weg zur Erreichung eines nicht unmittelbar benachbarten Resonators gibt. Zu diesem Zweck werden wenigstens zwei benachbarte Störstellen durch wenigstens eine in Auabreitungsrichtung der akustischen Welle verlaufende weitere wallförmige Erhöhung oder eine weitere grabenförmige Vertiefung miteinander verbunden, So sind im Ausführungsbeispiel nach Fig,1 z.B. die Störstellen K2, K3 und K4 durch die sich in Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle erstreckende zuüätzliche Erhöhung 10 miteinander verbunden, an die sich eine weitere Vertiefung, die eben-

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falls in Ausbreitungsrichtung verläuft, ansehließt und die die Kopplungsstellen K4, K5 und K6 miteinander verbindet. Auf diese Weise entsteht die Umwegleitung Ü1, die unmittelbar zusätzlich die Resonatoren R1 und R6 miteinander verbindet. In ähnlicher Weise sind durch die weitere grabenförmige Vertiefung 11', die ebenfalls in Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle verläuft, die Kopplungsstellen K3, K4 und K5 miteinander verbunden, wodurch die TJmwegleitung Ü2 nachgebildet wird. Ähnlich wie bei der Störstelle K13 können auch die zusätzlichen Vertiefungen bzw. Erhöhungen 10, 11 und 11^f durch einen unterbrochenen Linienziig ausgebildet sein, der sich durch einen kontinuierlich verlaufenden Laserbeschuß verhältnismäßig leicht in die Oberfläche des Filterkörpers 5 einbringen läßt.

Im elektrischen Ersatzschaltbild der !ig.2 ist weiterhin eine zusätzliche Überkopplung 16 gezeigt, über die die Resonanzkreise R7 und R10 unter Umgehung des dazwischenliegenden Filterabschnittes miteinander verkoppelt sind. Um die Stärke der Kopplung einstellen zu können, ist der gestrichelt eingezeichnete Kondensator 17 in die Verbindungsleitung eingeschaltet, der erforderlichenfalls als Kondensator mit einstellbarer Kapazität ausgebildet sein kann. Solche rein elektrischen Überkopplungen lassen sich auch im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 realisieren. Hierzu ist es lediglich erforderlich, im Zuge de& Pilterkör-pers 5 einen aus piezoelektrischem Material bestellenden Abschnitt vorzusehen, bei dem der piezoelektrische Effekt ausgenutzt wird und bei dem auf die Oberfläche wenigstenο ein zusätzliches Elektrodenpaar aufgebracht wird. In Fig„1 sind zwei derartige Abschnitte vorgesehen, die mit den zusätzlichen Elektrodenpaaren 15 und 15' versehen sind. Durch das zusätzliche Elektrodenpaar 15 wird ein Teil der Oberflächenweile in elektromagnetische Energie rückverwaiidelt. Verbindet man die Elektrodenpaare 15 und 15* über die Leitungen 16, dann wird dieser Energieanteil am Elektroden-

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paar 15* wieder in eine Oberflächenwelle rückverwandelt, wodurch der zwischen den Elektrodenpaaren 15 und 15' gelegene Filterabschnitt umgangen wird. Zur Einstellung der Stärke der Kopplung kann dabei der variable Kondensator dienen, der gegebenenfalls auch durch ein komplizierteres elektrisches Netzwerk ersetzt werden kann, das ebenfalls nach Art der integrierten Technik mit dem Filterkörper 5 zu einer Baueinheit vereinigt werden kann. Je nach den an das Filterverhalten gestellten Anforderungen wird es nicht immer notwendig sein, im Zuge des Filterkörpers 5 zwei oder mehrere zusätzliche Elektrodenpaare vorzusehen, sondern es wird in vielen Fällen bereits ausreichen, nur ein einziges Elektrodenpaar, beispielsweise das Elektrodenpaar 15, vorzusehen und dieses Elektrodenpaar entweder mit dem Elektrodenpaar 3, 3¹ des Eingangswandlers oder mit dem Elektrodenpaar 4, 4^f des Ausgangswandlers zu verbinden. Auch auf diese Weise lassen sich zusätzliche Umgehungsleitungen ausbilden, die der Erzielung von Dämpfungspolen in der Filtercharakteristik oder der Erzielung von komplexen Polstellen dienen.

Die Abstimmung des Phasenmaßes der Leitungsabschnitte zwischen den Störstellen kann durch zusätzliche Störstellen innerhalb des abzustimmenden Leitungsabschnittes bewirkt werden. So dient beispielsweise die StorBtc-lle 17' in Fig.1 zwischen den Störstellen K11 und K12 zur Einstellung der für den Leitungsresonator R9 geforderten Resonanzfrequenz. Durch dieses Verfahren wird die wirksame Länge der einzelnen Abschnitte verändert und es können auch die Störstellen 17' in der bereits erläuterten T7eise auf der Oberfläche des Filterkörpers 5 angebracht werden.

In Y/eiterbiläung des Erfinduiigsgegenötandes ist in Fig.3 eine Filterv/oiche dargestellt, be:! der mehrere voneinander entkoppelte Filtersystems zu einer Baueinheit zusamraeri£ufaßt viniL. Die einzelnen Filter können dabei in der

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in Fig.1 bereits gezeigten Weise realisiert werden, weshalb die in Pig.3 mit 5a und 5b bezeichneten PiIter nur mehr schematisch durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Den beiden Filtern ist ein gemeinsamer Eingangswandler 5a zugeordnet, an dessen Eingangsklemmen 1 und 1-¹ die elektromagnetische Energie an die Elektroden angelegt und damit in eine akustische Oberflächenwelle umgewandelt wird. Den einzelnen Filtern 5a und 5b sind jeweils voneinander getrennte Wandlersysteme 5a und 5b" zugeordnet, deren Klemmen mit 2a und 2a bzw. 2b und 2b¹ bezeichnet sind. Die Entkopplung der einzelnen Filter erfolgt über eine sich in Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle erstreckende Stoßstelle 20, die, ähnlich den zusätzlichen Stoßstellen 10, 11 bzw. 11', gemäß Fig.1, als grabenförmige Vertiefung, ,als wallförmige Erhöhung oder auch als unterbrochener Iiinienzug ausgebildet sein kann. Es ist dabei lediglich darauf zu achten, daß die Vertiefung bzw. Erhöhung derart ausgebildet ist, daß sich eine ausreichende Entkopplung zwischen den Filtersystemen ergibt» Bemißt man nun die Piltersysteme 5a und 5b so, daß sie voneinander abweichende Durchlaßbereiche haben, dann wird eine an den Eingängen und 1· eingespeiste elektromagnetische Welle mit verhältnismäßig breitem Frequenzband in swei frequenzmäßig aufgespaltene Teilbereiche unterteilt und es können an den Ausgangsklemmen 2a und 2a bzw. den Ausgangskiemmen 2b

* und 2b' die jeweils erhaltenen Frequenzbänder abgenommen werden. Baut man die Weiche nach Fig.3 symmetrisch zur strichpunktiert eingetragenen Linie 19 auf, dann ergibt sich eine Filterweiche mit vier frequenzverschiedenen Durchlaßbereichen, wobei gleichzeitig der im Wandlersysteni 5' des Ausführungsbeispiels nach Fig.1 gezeigte Abschlußwiderstand 6 nicht Kehr erforderlich ist. In entsprechender Ergänzung des Ausführungsbeispiels nach Fig.3 läßt sich eine Filterweiche mit einer an sich beliebigen Anzahl von OJeilfiltern und damit eine an sich beliebige Aufspaltung eines breiten Frequenzbandeo in eine vorgege-

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bene Anzahl von Teilbändern erreichen. Bei reziproker Ausbildung der einzelnen Teilfilter kann dann selbstverständlich die Weiche nach Pig.3 zur Zusammensetzung mehrerer schmaler Teilbänder in ein breites tibertragungsband verwendet werden.

13 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

( 1 .!Elektrisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzxp, ^" mit einem wenigstens teilweise aus piezoelektrischem Material bestehenden Körper, der mit Elektroden zur Umwandlung elektromagnetischer Schwingungen in akustische Oberflächenschwingungen und zu deren Rückumwandlung in elektromagnetische Schwingungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß im Zuge der Oberfläche des Körpers (5) Störstellen (K1-K13) für Oberflächenwellen angeordnet sind, die zumindest näherungsweise senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle verlaufen und deren Abmessung in Ausbreitungsrichtung * - der Welle klein ist im Yerhältnis zur Wellenlänge der Oberflächenwelle, und daß der Abstand benachbarter Störstellen.(z.B. K3, K4) derart gewählt ist, daß sich in Verbindung mit den jeweils dazwischenliegenden Oberflächen-Abschnitten ein Resonator (z.B. R3) ergibt.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Störstellen als grabenförmige Vertiefungen (K4-K7; K11-K13) ausgebildet sind.
3. Filter nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß die Störstellen als wallförmige Erhöhungen (K1-K3; K8,K9) ausgebildet sind.
4. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellen als unterbrochener Linienzug (K13) ausgebildet sind.
5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Störstelle (KlO) aus Vertiefung und Erhöhung besteht.

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6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich wenigstens eine Störstelle (z.B. K2,K6,K11) nur über einen Teil der Oberfläche erstreckt.
7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a durch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei benachbarte Störstellen (z.B. K2,K3»K4j K3iK4,K5) durch wenigstens eine in Ausbreitungsrichtung der akustischen Welle verlaufende weitere wallförmige Erhöhung (10) oder weitere grabenförmige Vertiefung (11, 11') miteinander verbunden sind.
8. Filter nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß auch die weitere Erhöhung (10) bzw. die weitere Vertiefung (11,11') als unterbrochener Linienzug ausgebildet ist.
9· Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Oberfläche wenigstens ein zusätzliches Elektrodenpaar (15) angeordnet ist, das elektrisch leitend mit den Eingangs- oder den Ausgangswandlerelektroden (3» 3»; 4,4') oder mit wenigstens einem zweiten zusätzlichen Elektrodenpaar (15¹) verbunden ist.
10. Filter nach Anspruch 9»dadurch gekennzeichnet , daß in die Leitungsverbindung (16) unterschiedlicher Elektrodenpaare ein elektrisches Netzwerk (17) eingeschaltet ist.
11. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Leitungsabschnitt als Koppelleitung (LK 89) ausgebildet ist.

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12. Verfahren zum Abgleich eines Filters nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet , daß durch Anbringung vereinzelter Störstellen (17') auf der Oberfläche der die einzelnen Resonatoren bildenden Abschnitte die wirksame Länge der einzelnen Abschnitte verändert wird.
13. Filterweiche unter Verwendung von Filtern nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Oberfläche des Körpers wenigstens zwei voneinander entkoppelte Filtersysteme (5a,5b) mit unterschiedlichem Durchlaß-· bereich vorgesehen sind, deren Schwingungsanregung

* durch ein gemeinsames Wandlersystem (5a) erfolgt und denen ausgangsseitig jeweils ein eigenes Wandler-"system (5a,5bⁿ) zugeordnet ist.

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