DE2618210C3

DE2618210C3 - Wandlerelektroden für Filter oder Verzögerungsleitungen nach dem Oberflächenwellenprinzip

Info

Publication number: DE2618210C3
Application number: DE2618210A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Phys. 8022 Gruenwald Kuny
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-26
Filing date: 1976-04-26
Publication date: 1980-03-13
Also published as: FR2350001A1; JPS52130550A; DE2618210B2; IT1084935B; US4160219A; DE2618210A1; BR7702585A; GB1576455A; FR2350001B1

Description

Die Erfindung betriff t Wandlerelektroden für Filter oder Verzögerungsleitungen nach dem Oberflächenwellenprinzip auf piezoelektrischen Substraten, wobei die Wandler als Interdigitalstrukturen mit längengewichteten Elektrodenfingern ausgeführt sind.

Es ist bekannt, daß durch eine Metallisierung der Oberfläche von piezoelektrischen Substraten die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Oberflächenwellen verkleinert wird. Dieser Effekt bewirkt beispielsweise bei einem Interdigitalwandler für elastische Oberflächenwellen mit längengewichteten Elektrodenfingern, daß einzelne Teile der Wellenfront im Uberlappungsbereich der Elektrodenfinger eine vergleichsweise dicht metallisierte Zone durchlaufen, während andere Teile der Wellenfront außerhalb des Überlappungsbereichs eine vergleichsweise wenig metallisierte Zone durchlaufen. Die in der wenig metallisierten Wandlerzone laufenden Wellenanteile eilen gegenüber den anderen vor, was zu einer unerwünschten Verbiegung der Wellenfront und damit zu Abweichungen des experimentellen Frequenzganges gegenüber dem erwünschten Frequenzgang des Übertragungselements führt.

Um dieses Voreilen zu verhindern, ist es bekanntgeworden, außerhalb des Überlappungsbereichs der Fingerelektroden die fehlende Metallisierung durch sogenannte Blindzinken zu ersetzen. Diese Blindzinken können entweder von den übrigen Elektrodcnfingern isoliert oder aber mit den danebenliegenden Elektrodenfingern elektrisch verbunden sein.

Diese bekannten Blindzinken entsprechen in ihrer Breite der Breite der übrigen Elektrodenfingcr, J. h. etwa einem Viertel der Synchronwellcnlänge der Oberflächenwelle. Sie besitzen deshalb den Nachteil, daß sich die Reflexionen der Oberflächenwelle an den Fingerkanten bei der Synchronfrequenz addieren, wodurch gerade in der Mitte des Übertragungsbereichs eine Verschlechterung des Amplituden- und Phasenfrequenzganges bewirkt wird. Zur Vermeidung dieser schädlichen Reflexionen wurde bereits ein Vorschlag bekannt, die Elektrodenfinger als sogenannte »split-finger« auszuführen. Hierzu wird jeder Elektrodenfinger als Doppelfinger ausgeführt. Dadurch ergeben sich jedoch unerwünscht schmale Metallisierungen, die nicht nur in der Herstellung sehr empfindlich sind, sondern auch einen erhöhten ohmschen Widerstand besitzen und damit zu erhöhten Verlusten an elektrischer Energie führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Laufzeitausgleich für elastische Oberflächenwellen im Randbereich !ängengewichteter Interdigitalwandler anzugeben, der einfach herzustellen ist, keine zusätzlichen Reflexionen an den Fingerkanten verursacht und nicht zu erhöhten Verlusten an elektrischer Energie führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrodenfinger außerhalb des aktiven Überlappungsbereiches als Zuleitungen mit einer Breite ί> = λ_ο/2= ν Hf₀ ausgebildet sind. (λ_ο = Wellenlänge der Oberflächenwelle bei der Filtermittenfrequenz f_o; ν = Wellengeschwindigkeit).

Damit ergeben sich die Vorteile, daß sich die von der Vorder- und Rückkante der Zuleitungen stammenden Reflexionsanteile gegenseitig kompensieren, so daß der Übertragungsbereich des Filters von den zuleitungsbedingten Kantenreflexionsstörungen freibleibt, daß die mit den Zuleitungen bedeckte Fläche wegen des geringen inneren Widerstandes der Zuleitungen in besserer Annäherung als die bekannten Blindzinken eine Äquipotentialfläche bildet und daß jeder Laufzeitunterschied infolge unterschiedlich breiter Metallisierungen ausgeschlossen ist.

Vorzugsweise kann die Breite der Zuleitungen innerhalb des Filterfrequenzbereiches variiert sein und zwar so, daß entweder jede Zuleitung einzeln oder auch Gruppen von Zuleitungen auf gegenseitig differierende Synchronfrequenzen abgestimmt sind. Damit können bei sehr breitbandigen übertragungselementen die mittleren Reflexionen klein gehalten werden.

Die Wirkung der von den Zuleitungen bedeckten Fläche als Äquipotentialfläche kann noch dadurch verbessert werden, daß die Zuleitungen untereinander durch zusätzliche Verbindungsstege verbunden sind.

Vorzugsweise sind die Zuleitungen mit der geerdeten Wandlerelektrode verbunden und bilden einen Teil der statischen Abschirmung zwischen Eingangsund Ausgangswandler des Filters bzw. der Verzögerungsleitung.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Die Figur zeigt in teilweise schematisierter Darstellung (schraffiert gezeichnet) einen Interdigitalwandler zur Anregung elastischer Oberflächenwellen auf piezoelektrischen Substraten mit längengewichteten Elektrodenfingern. Der Wandler ist als doppelt-symmetrischer Wandler ausgeführt, wobei die »heiße« Elektrode 1 in der Mitte zwischen den beiden auf Bezugspotential, d. h. beispielsweise Erdpotential liegenden Elektroden 2 bzw. 3 angeordnet ist. Der (durch leichte Schraffur gekennzeichnete) Uberlappungsbereich 4 der Fingerelektroden 5, 6 entspricht

der Funktion y = sin x/x.

Die Breite b der Zuleitungen 7 von den auf Bezugspotential liegenden Wandlerelektroden 2, 3 zu den Fingerelektroden 5 entspricht einer halben Wellenlänge der Oberflächenwelle. Durch zusätzliche Querstege 8 zwischen den Zuleitungen 7 kann eine zusätzliche Verringerung des ohmschen Widerstands erreicht werden.

Aus der Zeichnung erkennt man auch, deü beispielsweise die in dem Bereich 41 des Überlappungsbereiches 4 erzeugten Oberflächenwellenanteile eine Zone mit wesentlich höherer Metaliisierungsdichte durchlaufen wurden als die in den äußeren Zipfeln des Bereiches 42 erzeugten, wenn dies nicht durch die Verbreitening der Zuleitungen 7 kompensiert

würde.

Für den Fall, daß die Elektrodenfinger 5,6 und die Zwischenräume zwischen den Elektrodenfingern 5 und 6 nicht gleich, d. h. eine Viertelwellenlänge breit sind, könnte die metallisierte Fläche innerhalb und außerhalb des Überlappungsbereiches unterschiedlich sein. Falls die Breite der Elektrodenfinger im Überlappungsbereich verringert wird und dadurch der metallisierte Flächenbereich kleiner wird, muß dies außerhalb des Überlappungsbereiches durch eine Verringerung der Anzahl der Zuleitungen und nicht etwa durch eine Verringerung der Breite der Zuleitungen kompensiert werden. Es ist dann durchaus möglich, mehrere Elektrodenfinger an eine Zuleitung anzuschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wandlerelektroden für Filter oder Verzögerungsleitungen nach dem Oberflächenwellenpränzip auf piezoelektrischen Substraten, wobei die Wandler als Interdigitalstrukturen mit längengewichteten Elektrodenfingern ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenfinger (5) außerhalb des aktiven Überlappungsbereiches (4) als Zuleitungen (7) mit einer Breite b = X_ol2=vl2f_o ausgebildet sind (A₀= Wellenlänge der Oberflächenwelle bei der Frequenz / ; ν = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Oberflächenwelle).

2. Wandlerelektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite b der Zuleitungen (7) innerhalb des Filterfrequenzbereiches variiert ist.

3. Wandlerelektroden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (7) durch Verbindungsstege (8) zusätzlich untereinander verbunden sind.

4. Wandlerelektroden nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (7) mit der geerdeten Wandlerelektrode (2; 3) verbunden sind und einen Teil der statischen Abschirmung zwischen Eingangs- und Ausgangswandler des Filters bzw. der Verzögerungsleitung bilden.