DE2906893A1

DE2906893A1 - Akustische schallwellen-resonatoranordnung

Info

Publication number: DE2906893A1
Application number: DE19792906893
Authority: DE
Inventors: Richard Frank Mitchell; Martin Redwood; Frederick Warren Smith
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1979-08-30
Also published as: GB2018079B; CA1132211A; SE7901465L; JPS54123892A; BE874349A; JPS5948565B2; FR2418574B1; SE429488B; US4247836A; FR2418574A1; GB2018079A

Description

P 29 06 893.7 -, - _c Kamburg, den 11. Mai 1979 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken Zr/gü

I NAOHaEREIOHtJ

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Akustische Schallwellen-Resonatoranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine gekoppelte akustische Schallwellen-Resonatoranordnung mit einem rundum einer Mittenfrequenz zentrierten FiIterdurchlaßband, welche Anordnung enthält: ein Substrat, über das sich Schallwellen fortpflanzen können;"zwei Paare auf Abstand voneinander liegender Reflektoren, wobei jedes Reflektorenpaar einen Resonator bildet, der eine Stehschallwelle in dem Substrat bei der genannten Mittenfrequenz aufrechterhalten kann; zwei interdigitale Wandler in jedem Resonator, die auf einer Oberfläche des Substrats zur Kopplung mit Stehschallwellenenergie angeordnet sind, sowie Mittel, die einen der genannten Wandler in einem Resonator mit einem der genannten Wandler im anderen Resonator derart verbinden, daß dadurch die beiden Resonatoren gekoppelt werden.

Anordnungen der oben genannten Art sind z.B. aus dem Aufsatz von G.L. Matthei et al: "A study of the properties and potential applications of acoustic-surface-wave resonators" in 1975 ultrasonics Symposium Proceedings (Ι.Ε.Ε.Ξ. Publication 75CHO 994-4SU), S. 295-298, September 1975 bekannt. In diesem Aufsatz wird erwähnt, daß es in dem meisten Bandpaßfilteranwendungen erwünscht ist.* mehrfache Resonatoren zu benutzen, um die gewünschte Steilheit der Flanken zu

- Fortsetzung auf S. 2 der ursprünglichen Unterlagen -

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erhalten und um bei Oberflächenwellenresonatoren mit zwei Wandler die gewünschte Sperrdämpfung zu erzielen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Anordnung der vorgenannten bekannten Art zu schaffen, bei der die durch die Anwendung einer vorgegebenen Anzahl von Resonatoren erzielte Sperrdämpfung bei einer ausgewählten Frequenz durch die Bildung eines Dämpfungspols bei dieser ausgewählten Frequenz vergrössert wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder genannte ¥andler zwei Elektrodensätze enthält, wobei die Elektroden jedes Satzes elektrisch zusammengeschaltet und die beiden Elektrodensätze jedes Wandlers zur Kopplung mit entgegengesetzten Phasen von Stehschallwellenenergie bei der genannten vorher bestimmten Frequenz

^⁵ angeordnet sind, und dass in wenigstens einem der Resonatoren zwischen einem ausgewählten Paar der -genannten Elektrodensätze eine Kapazität (C, ,C.) angeordnet ist, wobei die zwei Sätze des genannten Paares gesonderten Wandlers in diesem Resonator zugehören um einen Dämpfungspol bei einer ausgewählten Polfrequenz auf einer Seite der genannten Mittenfrequenz zu bilden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in den Anordnungen der bekannten Art die Reihenresonanzersatzschaltung jedes Resonators unabhängig für die Bildung eines Dämpfungspols durch die Anbringung einer Reaktanz zwischen den beiden Wandlern in diesem Resonator zugänglich ist, und dass ausserdem die Reaktanz eine Kapazität sein kann sowohl für die Bildung eines Hochfrequenzdämpfungspols, indem diese Kapazität zwischen Elektrodensätzen angeordnet wird, die mit derselben Phase von Stehschallwellenenergie gekoppelt sind, als auch für die Bildung eines Niederfrequenzdämpfungspols, indem diese Kapazität zwischen Elektrodensätzen angeordnet wird, die mit entgegengesetzten Phasen von Stehschallwellenenergie gekoppelt sind, in welchem Falle die Gegenphasenersatzinduktion der Kapazität derart wirksam ist, dass der Miederfrequenzdämpfungspol gebildet wird»

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Nach, einer Ausftihrungsform der Erfindung wird diese Kapazität durch einen Kondensator gebildet, der ausserhalb des ausgewählten Resonators liegt und elektrisch zwischen dem ausgewählten Paar von Elektrodensätzen angeschlossen ist.. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist der, dass keine Beschränkungen in bezug auf die Konfiguration oder die Anordnung der ¥andler in den Resonatoren gelten.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Konfiguration und die Anordnung der beiden Wandler in dem ausgewählten Resonator derart, dass die genannte Kapazität durch die Kapazität gebildet wird, die zwischen dem genannten ausgewählten Paar von Elektrodensätzen vorhanden ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein zusätzlicher Einzelteil in Form eines externen diskreten Kondensators hier nicht notwendig ist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Kapazität zwischen einem ausgewählten Paar der genannten Elektrodensätze in einem ersten der beiden Resonatoren zur Bildung eines Dämpfungspols bei einer Frequenz oberhalb der Mittenfrequenz angebracht, während eine zweite Kapazität zwischen einem ausgewählten Paar der genannten Elektrodensätze in dem anderen Resonator

²^ zur Bildung eines Dämpfungspols bei einer Frequenz unterhalb der Mittenfrequenz angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform wird eine Zunahme der Sperrdämpfung auf beiden Seiten des Filterdurchlassbandes erhalten und werden Sperstellen sofort neben dem Durchlassband gebildet, was besonders günstig ist, wenn das Filter einen schmalbandigen Kommunikationskanal selektieren und die direkt benachbaretn Kanäle sperren muss.

In Anordnungen nach der Erfindung können die Schallwellen, die sich durch das Substrat fortpflanzen,können, Oberflächenschallwellen sein, die sich in der Oberfläche des Substrats fortpflanzen, auf dem die Wandler und Reflektoren angeordnet sind, oder sie können Massenschallwellen sein, die sich parallel zu und nahe

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bei dieser Oberfläche des Substrats fortpflanzen.

Die mögliche Anwendung dieses Massenschallwellentyps ist im Zusammenhang mit Verzögerungsleitungsrückkopplungsoszillatoren in der britischen Patentschrift 1.4-51.326 erwähnt, während eine Reihe gedrehter Y-Quarzschnitte mit einer Fortpflanzung senkrecht zu der X-Achse, die für diesen Zweck geeignet ist, in "Electronics Letters" vom 3„ März 1977, Band 13, Nr. 5, S. 128 - 130 beschrieben ist.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine gekoppelte Schallwellenresonatoranordnung nach der Erfindung, die eine wandlergekoppelte Anordnung mit zwei Resonatoren ist, in der ein Hochfrequenzdämpfungspol durch einen ersten Kondensator gebildet wird, der zwischen den Wandlern im einen Hohlraumresonator angeordnet ist, während ein Niederfrequenzdämpfungspol durch einen zweiten Kondensator gebildet wird, der zwischen den Wandlern im anderen Hohlraumresonator angeordnet ist;

Fig. 2 eine Ersatzschaltung der Anordnung nach Fig.1, in der die Wandler durch Kondensatoren dargestellt, die Hohlraumresonatoren durch Reihenresonanzschaltungen dargestellt und die genannten Wandlerkondensatoren mit den genannten Hohlraumreihenresonanzschaltungen durch Transformatoren gekoppelt sind;

Fig. 3 eine andere Ersatzschaltung der Anordnung nach der Erfindung, in der der zweite Kondensator, der den Niederfrequenzdämpfungspol bildet, durch seine Gegenphasenersatzinduktxon ersetzt wird;

Fig. h eine andere Ersatzschaltung der

Anordnung nach Fig. 1 , die die genannten Gegenphasenersatsinduktion enthält und in der die Transformatoren fortgelassen sind;

Fig. 5 eine scliematische Draufsicht auf eine andere wandlergekoppelte Anordnung mit zwei Resonatoren nach der Erfindung, in der sowohl der Hochfrequenz- als

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auch der Niederfrequenzdämpfungspol durch, die Kapazität gebildet werden, die zwischen ausgewählten Paaren von Elektrodensätzen der Wandler in den respektiven Resonatoren vorhanden ist;

Figuren 6, 7 und 8 Ersatζschaltungen der Anordnung nach Fig. 5 auf gleiche Weise wie die Figuren 2, 3 bzw. 4;

Fig. 9 di^e vorhergesagte Amplitude-Frequenz-. Kennlinie (in Form einer punktierten Linie) einer An-Ordnung nach der Erfindung mit sowohl einem Hoch- als auch einem Niederfrequenzdämpfungspol, wobei die volle Linie zeigt, wie die Durchlasskennlinie ohne die Dämpfungspole aussehen würde, und

Fig. 10 die vorhergesagte Amplitude-Frequenz-Kennlinie (in Form einer Punkt-Kreiz-Linie) einer Anordnung nach der Erfindung mit nur einem Hochfrequenzdämpfungspol, sowie die vorhergesagte Amplitude-Frequenz-Kennlinie (in Form einer Punkt-Kreis-Linie) einer . Anordnung nach der Erfindung mit nur einem Niederfrequenzdämpfungspol, wobei die volle Linie zeigt, wie die Durchlasskennlinie ohne die Dämpfungspole aussehen würde.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht ein Substrat 1, über das sich Schallwellen fortpflanzen können. Dieses Substrat kann durch jedes bekannte piezoelektrische Substrat gebildet werden, über das sich Oberflächenschallwellen in der dargestellten Oberfläche fortpflanzen können; es kann z.B. aus Lithiumniobat oder Quarz bestehen· auch kann es ein piezo-elektrisches Substrat sein, über das sich Massenschallwellen parallel zu und nahe bei der dargestellten Oberfläche fortpflanzen können und das z.B. durch einen gedrehten Y-Quarzschnitt mit einer Fortpflanzung senkrecht zu der X-Achse gebildet wird (siehe "Electronics Letters" vom 3. März 1977, Band 13, Nr. 5j S 128 - 130).Nachstehend wird angenommen dass das Substrat 1 einer dieser beiden Substrattypen ist, während unter Schallwellen die eben beschriebenen geeigneten Oberflächenschallwellen oder ein eben beschriebener besonderer Massenwellentyp zu verstehen sind.

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Ein erstes Paar auf Abstand voneinander liegender Reflektoren RH und RI2 bildet einen ersten Hohlraumresonator, der eine Stehschallwelle im Substrat bei einer vorher bestimmten Frequenz f aufrechterhalten kann. Ein zweites Paar auf Abstand voneinander liegender Reflektoren RO1 und R02 bildet einen zweiten Hohlraumresonator, der ebenfalls eine Stehschallwelle im Substrat bei derselben Frequenz f aufrechterhalten kann. Jeder Reflektor RH, RI2, RO1 und R02 ist eine periodische Rasterstruktur aus einer Anzahl diskreter Elemente 2 an der Oberfläche 1. Jedes Element 2 ist eine Diskontinuität, die z.B. ein leitender Streifen auf der Oberfläche oder eine Nut in der Oberfläche sein kann, die zum Reflektieren eines Teiles der darauf fallenden Schallwellenenergie angebracht ist; in einem praktischen Beispiel besteht jeder der Reflektoren aus 200 Elementen in einem effektiven gegenseitigen Abstand von einer Halbwellenlänge X/2 von Schallwellen bei einer Frequenz f Der erste und der zweite Hohlraumresonator weisen je eine effektive Länge auf, die den Abstand zwischen den nächstliegenden Elementen 2 des betreffenden Reflektorpaares überschreitet, der nahezu eine ganze Anzahl von Halbwellenlängen bei der Frequenz f ist. Im eben genannten praktischen Beispiel beträgt diese effektive

" Länge 500Λΐ>^Θΐ einer Frequenz f von 1OO Hz, einschliesslich eines Abstandes von 4OO A, zwischen den nächst— liegenden Elementen 2 des betreffenden Reflektorenpaares. Zwei interdigitale Wandler ITD und CTD1 sind auf der Oberfläche 1 im ersten Hohlraumresonator angebracht, während zwei interdigitale Wandler CTD2 und OTD auf der Oberfläche 1 im zweiten Hohlraumresonator angebracht sind, um eine KoppPung mit Stehschallwellenenergie herzustellen. Jeder Wandler enthält, zwei Elektrodensätze 3, wobei die Elektroden jedes Satzes elektrisch durch eine Stromschiene zusammengeschaltet sind. So enthält der Wandler ITD einen Satz von Elektroden 3> die durch eine Stromschiene BH miteinander verbunden sind, und einem Satz von Elektroden 3j die durcn eine

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Stromschiene ΒΙ2 miteinander verbunden sind, wobei der Wandler CTD1 einen Satz von Elektroden 3> die durch eine Stromschiene BC11 miteinander verbunden sind, und einen Satz von Elektroden 3 enthält, die durch eine Stromschiene BC12 miteinander verbunden sind, und wobei der Wandler CTD2 einen Satz von Elektroden 3> die durch, eine Stromschiene BC21 miteinander verbunden sind, und einen Satz von Elektroden 3 enthält, die durch, eine Stromschiene BC22 miteinander verbunden sind, während der Wandler OTD einen Satz von Elektroden 3> die durch, eine Stromschiene B01 miteinander verbunden sind, und einen Satz von Elektroden 3 enthält, die durch eine Stromschiene B02 miteinander verbunden sind.

Das Stehschallwellenresonanzmuster in jedem Hohlraumresonator bei einer Frequenz f weist Knoten und Bäuche in den akustischen Spannungs— und Deformations— komponenten und auch Knoten und Bäuche in dem an der Oberfläche gemessenen Potential auf. Die Resonanzmuster bei der Frequenz f an den Stellen der interdigitalen Wandler sind in Fig. 1 dargestellt und die dargestellten Knoten N und Bäuche AN entsprechen Minima bzw. Maxima des an der Oberfläche gemessenen Potentials. Das positive und das negative Vorzeichen in Fig. 1 zeigen die relativen Phasen von Stehschallwellenenergie bei der Frequenz f zu einem bestimmten Zeitpunkt. Fig. 1 zeigt alle Elektroden der Wandler, die sich an Bäuchen An der* Stehschallwellenmuster befinden, und zwei Elektrodensätze jedes Wandlers, die zur Kopplung mit entgegengesetzten Phasen von Stehschallwellenenergie bei der Frequenz f angeordnet sind.

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Die Stromschienen BJ1 und BJ2 sind mit Klemmen IP1 bzw. IP2 verbunden, die mit einer Quelle elektrischer Energie S verbunden sind. Der Wandler ITD ist somit ein Eingangswandler zur Umwandlung elektrischer der Anordnung zugeführter Eingangsenergie in Schall-

wellenenergie. Die Stromschienen B01 und B02 sind mit Klemmen OP1 bzw. 0P2 verbunden, die mit einer Belastung Z verbunden sind. Der Wandler OTD ist somit ein

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Ausgangswandler zur Umwandlung von Schallwellenenergie in elektrische von der Anordnung gelieferte Ausgangsenergie. Die Stromschienen BC11 und BC22 sind direkt elektrisch miteinander verbunden, während die Stromschienen BC12 und BC21 direkt elektrisch miteinander verbunden sind, derart, dass diese elektrischen Verbindungen Mittel bilden, die den Wandler CTDT im ersten Hohlraumresonator mit dem ¥andlder CTD2 im zweiten Hohlraumresonator verbinden, derart, dass die beiden Hohlraumresonatoren gekoppelt werden. Die gekoppelte Schallwellenresonatoranordnung nach Fig.1 weist ein auf der Frequenz f zentriertes Filterdurchlassband auf.

Die Kondensatoren C, und C- bilden je unabhängig einen Dämpfungspol in der Filterkennlinie der Anordnung nach Fig. 1 . Jeder dieser Kondensatoren ist zwischen einem ausgewählten Paar von Elektrodensätzen in demselben Hohlraumresonator angeordnet, wobei ein Satz des Paares von jedem Wandler in diesem Hohlraumresonator ausgewählt wird. Der Kondensator C ist zwischen dem Satz durch die Stromschiene BH des Wandlers ITD miteinander verbundener Elektroden 3 und dem Satz durch die Stromschiene BC11 des Wandlers CTD1 im ersten Hohlraumresonator miteinander verbundener Elektroden 3 angeordnet, wobei dieses ausgewählte Paar von Elektrodensätzen mit derselben Phase von Stehschallwellenenergie bei der Frequenz f gekoppelt ist.

Der Kondensator C ist zwischen dem Satz durch die Stromschiene BC22 des Wandlers CTD2 miteinander verbundener Elektroden 3 und dem Satz durch die Stromschiene BO1 des ¥andlder OTD im zweiten Hohlraumresonator miteinander verbundener ElektiOden 3 angeordnet, wobei dieses ausgewählte Paar von Elektrodensätzen mit entgegengesetzten Phasen von Stehschallwellenenergie bei der Frequenz f gekoppelt ist. Der Kondensator C, bildet einen Dämpfungspol bei einer Frequenz oberhalb

der Frequenz f und der Kondensator C₁ bildet einen ο 1

Dämpfungspol bei einer Frequenz unterhalb der Frequenz f ,

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vie nachstehend an Hand der Figuren 2 bis 5 erläutert werden wird.

Pig. 2 zeigt eine Ersatzschaltung der

Anordnung nach. Fig. 1 . Der erste und der zweite Hohlraumresonator sind durch Reihenresonanzersatzschaltungen SR1 bzw. SR2 dargestellt. Jeder Wandler ist durch eine Kapazität dargestellt, die durch einen eigenen Transformator mit der Reihenresonanzschaltung gekoppelt ist, die den Hohlraumresonator darstellt, in dem sie sich befindet, wobei diese Kapazität die statische Kapazität zwischen den beiden diesen ¥andler bildenden Elektrodensätzen ist. So ist eine Kapazität CI, die den Eingangs— wandler ITD darstellt, durch einen Transformator TI mit der Reihenresonanzschaltung SR1 gekoppelt} eine Kapazität CC, die die Resonatorkopplungswandler CTD1 und CTD2 darstellt, ist durch einen Transformator TC1 .mit der Reihenresonanzschaltung SR1 und durch einen Transformator TC2 mit der Reihenresonanzschaltung SR2 gekoppelt, und eine Kapazität CO, die den Ausgangswandler OTD darstellt, ist durch einen Transformator TO mit der Reihenresonanzschaltung SR2 gekoppelt. Der Kondensator C ist zwischen der Elektrode der Kapazität CI, die mit der Eingangsklemme IP1 verbunden ist, und einer Elektrode der Kapazität CC angeoi-dnet, während der Kondensator C zwischen derselben Elektrode der Kapazität CC und der mit der Ausgangsklemme OP1 verbundenen Elektrode der Kapazität CO angeordnet ist. Die Transformatoren TI und TC1 bilden die gleichstrommässige Isolierung zwischen den Wandlern ITD und CTD1 im ersten Hohlraumresonator, die durch die Kapazität CI bzw. durch einen Teil der ■ Kapazität CC dargestellt sind, und die Transformatoren TC2 und TO bilden die gleichstrommässige Isolierung zwischen den Wandlern CTD2 und OTD im zweiten Hohlraumresonator, die durch einen Teil der Kapazität CC bzw. die Kapazität CO dargestellt sind. Infolge dieser gleichstrommässige Isolierung bewirkt die Anordnung des Kondensators C zwischen einem ausgewählten Paar von Elektrodensätzen im zweiten Hohlraumresonator, die mit

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entgegengesetzten Phasen von Stehschallwellenenergie bei der Frequenz f gekoppelt sind, dass eine Phasenverschiebung von 18O in den Strom eingeführt wird, der durch den Kondensator C fliesst, derart, dass der Effekt des Kondensators C nahezu gleich dem einer Induktion L gleichwertiger Impedanzmoduls ist, die zwischen einem Paar von Elektrodensätzen angeordnet ist (ein Satz, jedes Wandlers im zweiten Hohlraumresonator), die mit derselben Phase von Stehschallwellenenergie bei der Frequenz f gekoppelt sind.

Fig. 3 zeigt dieselbe Ersatzschaltung wie

Fig. 2, nur mit dem Unterschied, dass der Kondensator C₁ durch die obengenannte. Gegenphasenersatzinduktxon L.. ersetzt ist, die zwischen derselben gemeinsamen Elektrode

^ der Kapazität CC, mit der der Kondensator C₁ in Fig.2 vei-bunden ist, und der mit der Ausgangsklemme 0P2 verbundenen Elektrode der Kapazität CO angeordnet ist. Fig. k zeigt eine andere Ersatzschaltung der Anordnung nach Fig.1, in der die Transformatoren

*■" nach Figuren 2 und 3 fortgelassen und die Kapazitäten CI, CC und CO durch Kapazitäten CI¹, CC bzw. CO¹ ersetzt sind, um eine Anpassung an diese Ausführungsform der " Schaltung zu erzielen. Die Reihenresonanzschaltungen SR1 und SR2, die den ersten bzw. den zweiten Hohlraumresonator darstellen, weisen eine Reaktanz gleich Null bei der Resonanzfrequenz f , eine frequenzabhängige In-

o
duktion bei Frequenzen oberhalb der Frequenz f und eine frequenzabhängige Kapazität bei Frequenzen unterhalb der Frequenz f auf. Die Tatsache, dass der Kondensator

on #

C zwischen einem Paar von Elektrodensätzen (einer von jedem Wandler) im ersten Hohlraumresonator angeordnet ist, die mit derselben Phase von Stehschallwellenenergie bei der Frequenz f gekoppelt sind, bewirkt, dass der Kondensator C, zu der Reihenresonanzschaltung SRI, die den ersten Hohlraumresonator darstellt, parallelgeschaltet ist. Der Wert des Kondensators C ist derart gewählt, dass er eine Parallelresonanzschaltung mit der Induktion der Schaltung SRI bei einer ausgewählten

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Polfrequenz über f und damit einen Dämpfungspol in der Filterkennlinie der Anordnung bei dieser Polfrequenz bildet. Die Tatsache, dass der Kondensator C. zwischen einem Paar von Elektrodensätzen (einer von jedem Wandler) im zweiten Hohlraumresonator angeordnet ist, die mit entgegengesetzten Phasen von Stehschallwellenenergie bei der Frequenz f gekoppelt sind, bewirkt, dass die

Induktion L zu der Reilienr es onanz schal tung SR2, die den zweiten Hohlraumresonator darstellt, parallelgeechaltet ist. Der Wert des Kondensators C-^ ist derart gewählt, dass seine Ersatzresonanzinduktion L₁ bei einer ausgewählten Polfrequenz unter f eine Parallelresonanzschaltung mit der Kapazität der Schaltung SR2 bei dieser ausgewählten Polfrequenz und damit einezi Dämpfungspol in der Filterkennlinie der Anordnung bei dieser Polfrequenz bildet.

Fig. 5 zeigt schematisch in Draufsicht eine andere wandlergekoppelte Anordnung mit zwei Resonatoren, die sich von der Anordnung nach Fig. 1 ^ im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass sowohl der Hochfrequenz- als auch der Niederfrequenzdämpfungspol durch die Kapazität gebildet werden, die zwischen ausgewählten-Paaren von Elektrodensätzen in den respektiven Hohlraumresonatoren vorhanden ist und dass die Konfiguration und die Anordnung der zwei Wandler in jedem Hohlraumresonator derart sind, dass ein ausgewählter Wert für diese Kapazität für jeden Fall erhalten wird. Der Hochfrequenzdämpfungspol wird durch die Kapazität C zwischen dem Paar von Elektrodensätzen 3 3" gebildet,' die mit der verlängerten Stromschiene BH¹ des Eingangswandlers ITD und mit der verlängerten Stromschiene BC11¹ des Kopplungswandlers CTDI im ersten Hohlraumresonator verbunden sind. Der Niederfrequenzdämpfungspol wird durch die Kapazität C-, zwischen dem

Or . "*·

Paar von Elektrodensätzen 3 gebildet, die mit der verlängerten Stromschiene BC22¹ des Kopplungswandlers CTD2 und mit der verlängerten Stromschiene B01· des Ausgangswandlers OTD im zweiten Hohlraumresonator

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verbunden sind. Der andere Unterschied mit Fig. 1 ist der, dass die Stromschienen BC12, BC21, BI2 und B01' zusammen an Erdpotential gelegt sind, die Stromschiene BH' mit einer einzigen Eingangsklemme IP der Anordnung verbunden ist, die an die Quelle S angeschlossen ist, deren andere Seite geerdet ist, und die Stromschiene B02 mit einer einzigen Ausgangsklemme OP der Anordnung verbunden ist, die an die Belastung Z angeschlossen ist, deren andere Seite geerdet ist.

]q Figuren 6, 7 und 8 zeigen Ersatzschaltungen

der Anordnung nach Fig. 5 auf gleiche Weise wie die Figuren 2, 3 bzw. k.

Andererseits ist ein Vorteil der Anordnung nach Fig. 5> dass ein zusätzlicher Einzelteil in Form eines externen diskreten Kondensators zur Bildung jedes Dämpfungspols nicht erforderlich ist. Weiter ist ein Vorteil der Anordnung nach Flg. 1, dass keine Beschränkungen in bezug auf die Konfiguration oder Anordnung der Wandler in den Hohlraumresonatoren, um zu ermöglichen, dass die Kapazität im Substrat zwischen Elektrodensätzen dieser Wandler jeden Dämpfungspol bildet, vorhanden sind. So brauchen im letzteren Falle die interdigitalen Wandler je nicht die strikt konventionelle Konfiguration und Anordnung nach Fig. 1 aufzuweisen, wobei alle Elektroden jedes Satzes in regelmässigen Abständen von einer Wellenlänge von Schallwellen bei der Frequenz f angeordnet sind und sich an den Bäuchen des Stehwellenmusters bei dieser Frequenz befinden. Beispiele nichtkonventioneller interdigitaler Wandler in diesem Sinne, die in Anordnungen nach der Erfindung verwendet werden - können, sind in den DE-OS 26 41 090, DE-OS 28 02 795 und DE-OS 28 43 231 der Anmelderin beschrieben.

In Fig.9 zeigt die volle Linie eine zu erwartende Bandpassfilter-Amplitude-Frequenzkennlinie einer wandlergekoppelten Oberflächenschallwellenanordnung mit zwei Resonatoren, die nach Fig. 1 oder Fig. 5 aufgebaut ist, wobei jedoch die Dämpfungspöle fehlen;

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das Durchlassband ist auf einer Frequenz f zentriert, die 175,00.MHz beträgt; die 3 dB-Bandbreite ist nahezu 170 kHz und der Sperrpegel liegt etxra 35 dB unter dem Pegel bei der Mittelfrequenz. Die gestrichelte Linie zeigt eine zu ervartende Amplitude-Frequenzkennlinie dieser Anordnung, in der sowohl der Hoch- als auch der Niederfrequenzdämpfungspol durch Kapazitäten C und C-, gebildet werden, wie entweder in Fig. 1 oder in Fig. dargestellt ist. Beide Dämpfungspole vergrösseren die

^ Sperrdämpfung bei ihren respektiven ausgewählten Polfrequenzen um nahezu 20 dB, und die 3 dB-Bandbreite wird um etwa 4o kHz im Vergleich zu der Kennlinie gemäss der vollen Linie herabgesetzt. So wird eine Zunahme der Sperrgeschwindigkeit auf beiden Seiten des Filterdurch-

^⁵ lassbandes erhalten und EinfangssteHen sind neben dem Durchlassband angeordnet, was besonders günstig ist, wenn das Filter ein schmallbandiges Kommunikatioiiskanal auswählen und die direkt benachbarten Kanäle sperren muss.

In Fig. 10 zeigt die volle Linie dieselbe

Amplitude-Frequenzkennlinie ohne Dämpfungspole wie durch die volle Linie in Fig. 9 dargestellt ist. Die Punkt-Kreiz-Linie zeigt die zu erwartende Amplitude-Frequenzkennlinie der Anordnung mit einem Hochfrequenzdämpfungs— pol, der nur von einer Kapazität C, erzeugt wird, die auf die entweder in Fig. 1 oder in Fig. 5 dargestellte ¥eise angeordnet ist. Die Punkt-Kreis-Linie zeigt die zu erwartende Amplitude-Frequenzkennlinie der Anordnung mit einem Niederfrequenzdämpfungspol, der nur von einer Kapazität C₁ erzeugt wird, die auf die entweder in

. Fig. 1 oder in Fig. 5 dargestellte Weise angeordnet ist.

Der Vorteil der Anordnungen mit zwei Hohlraumresonatoren, nach Figuren 1 und 5j in denen eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Hohlraumresonatorkopplungswandlern CTDI und CTD2 besteht, ist der, dass die Sperrdämpfung, die durch Anwendung nur zweier gekoppelter Resonatoren erhalten wird, und die vergrösserte Dämpfung, die durch einen oder beide Dämpfungspole herbeigeführt wird, ein befriedigend

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wirkendes Filter für eine bestimmte Anwendung ergeben können, wobei die sonst notwendige Anwendung von drei oder mehr gekoppelten Resonatoren vermieden wird. Die Sperrdämpfung könnte jedoch dur-ch Mittel vergrössert werden, die die Wandler CTD1 und CTD2 miteinander verbinden und mindestens einen dritten zwischenliegenden Hohlraumresonator enthalten.

Obgleich davon ausgegangen wird, dass Dämpfungspole nach der Erfindung bei Frequenzen in der Nähe des Durchlassbandes der Schallwellenanordnung am zweckmässigsten sind, können sie bei anderen ausgewählten Polfrequenzen auf jeder Seite der Mittelfrequenz des Filterdurchlassbandes erzeugt werden.

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PATENTANSPRÜCHE:

1 .J Gekoppelte akustische Schallwellen-Resonatoranordnung mit einem rundum einer Mittenfrequenz zentrierten Filterdurchlaßband, welche Anordnung enthält; ein Substrat, in dem sich Schallwellen fortpflanzen können: zwei Paare auf Abstand voneinander liegender Reflektoren, wobei jedes Reflektorenpaar einen Resonator bildet, der eine Stehschallwelle in dem Substrat bei der genannten Mittenfrequenz aufrechterhalten kann; zwei interdigitale Wandler in jedem Resonator, die auf einer Oberfläche des Substrats zur Kopplung mit Stehschallwellenenergie angeordnet sind, sowie Mittel, die einen der genannten Wandler in einem Resonator mit einem der genannten Wandler im anderen Resonator derart verhindern, daß dadurch die beiden Resonatoren gekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder genannte Wandler (ITD, CTD1, CTD2, OTD) zwei Elektrodensätze enthält, wobei die Elektroden jedes Satzes elektrisch zusammengeschaltet und die beiden Elektrodensätze jedes Wandlers zur Kopplung mit entgegengesetzten Phasen von Stehschallwellenenergie bei der genannten vorherbestimmten Frequenz angeordnet sind, und daß in wenigstens einem der Resonatoren zwischen einem ausgewählten Paar der genannten Elektrodensätze eine Kapazität (C^,C-,) angeordnet ist, wobei die zwei Sätze des genannten Paares gesonderten

- Fortsetzung S. 2 der Patentansprüche -

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Wandler In diesem Resonator zugefroren, um einen Dämpfungspol bei einer ausgewählten Polfrequenz auf einer Seite der genannten Mittenfrequenz zu bilden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass das ausgewählte Paar von Elektrodensätzen mit derselben Phase von Stehschallwellenenergiebei der genannten Mittenfrequenz gekoppelt ist um eine Polfrequenz zu erhalten die höher ist als diese Mittenfrequenz.

3· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass das ausgewählte Paar von Elektrodensätzen mit entgegengesetzten Phasen von Stehschall— wellenenergie bei der genannten Mittenfrequenz gekoppelt ist ujn eine Polfrequenz zu erhalten die niedriger ist als diese Mittenfx^equenz.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kapazität durch einen Kondensator gebildet wird, der sich ausserhalb des genannten ausgewählten Resonators befindet und elektrisch zwischen dem genannten ausgewählten Paar· von Elektrodensätzen angeschlossen ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration und die Anordnung der zwei Wandler im genannten ausgewählten Resonatoren derart sind, dass die genannte Kapazität durch die Kapazität gebildet wird, die zwischen dem genannten ausgewählten Paar von Elektrodensätzen auf dem Substrat vorhanden ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kapazität zwischen einem ausgewählten Paar der genannten Elektrodensätze in einem ersten der beiden Resonatoren zur Bildung eines Dämpfungspols oberhalb der Mittenfrequenz angebracht ist, und dass eine zweite Kapazität zwischen einem ausgewählten Paar - der genannten Elektrodensätze im anderen Resonator zur Bildung eines Dämpfungspols unterhalb der Mittenfrequenz angebracht ist.

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7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6_S

dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwellen, die sich in das Substrat fortpflanzen können, Oberflächenschall- ¥β11εη sind.