DE4126335A1 - Oberflaechenwellen-resonator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oberflächenwellen- Resonator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Oberflächenwellen-Resonatoren bestehen aus mindestens einem Interdigitalwandler und mindestens zwei Reflektoren. Die Strukturen derartiger Wandler bzw. Reflektoren bestehen ihrer­ seits im allgemeinen aus parallel angeordneten metallischen Streifen aus einem piezoelektrischen Substrat, bei dem es sich beispielsweise um ein Quarz-Substrat handeln kann. Die Reflektorstreifen können auch durch Ausnehmungen im Substrat realisiert sein. Generell sind die Breiten und Abstände der­ artiger Streifen innerhalb jeder Teilstruktur, d. h. im Inter­ digitalwandler und in den Reflektoren gleich. Zur Realisierung eines guten Resonanzverhaltens sind zwischen wenigstens einigen der Teilstrukturen im Vergleich zu den Abständen zwischen den Streifen in jeder Teilstruktur größere Abstände gewählt worden. An den Unstetigkeitsstellen der Strukturen, d. h. an Stellen an denen sich die Abstände oder Streifenbreiten ändern, wird ein Teil der Oberflächenwellenenergie in Volumenwellenen­ ergie umgesetzt. Dieser Effekt wird als Modenkonversion bezeich­ net. Die dadurch bedingten Verluste führen ebenso wie alle an­ deren Verlustarten zu einer Reduzierung der Güte.

Aus der ER-PS 01 86 410 ist eine Möglichkeit zur Reduzierung der vorgenannten Verluste bekannt geworden. Danach wird die Geometrieperiode des Interdigitalwandlers eines Oberflächen­ wellen-Resonators so verändert, daß der Wandler den Zwischen­ raum zwischen den Reflektoren möglichst gut ausfüllt. Die Geometrieperiode ist dabei die Summe aus Streifenbreite und Abstand der Streifen bzw. der Finger des Interdigitalwandlers. Die Geometrieperiode ist dabei für den gesamten Interdigital­ wandler konstant und weicht wenig von der Geometrieperiode in den Reflektoren ab. Die Übergänge zwischen den Teilstruk­ turen, d. h. zwischen den Reflektoren und dem Interdigital­ wandler, sind damit weniger abrupt als bei der oben zuerst genannten Ausführungsform. Somit treten geringere Volumen­ wellenverluste auf.

Die vorstehend erläuterte Möglichkeit zur Reduzierung von Volumenwellenverlusten nach der EP-PS 01 86 410 ist in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt dabei schematisch einen Oberflächenwellen-Resonator mit auf einem piezoelektrischen Substrat 1 vorgesehenen Reflektoren 2 und 3 sowie einem Interdigitalwandler 4. Im Diagramm nach Fig. 2, in dem die Geometrieperiode pr der Reflektoren 2 und 3 nach Fig. 1 bzw. die Geometrieperiode pw des Interdigital­ wandlers 4 nach Fig. 1 über der Wellenausbreitungsrichtung zwischen Reflektoren und Interdigitalwandler nach Fig. 1 aufgetragen ist, zeigt eine ausgezogene Kurve eine Geometrie­ periode pr = a der Resonatoren 2 und 3 sowie eine davon ver­ schiedene Geometrieperiode pw = b des Interdigitalwandlers 4. Daraus ergeben sich die oben bereits erläuterten Verhältnisse zur Reduzierung von Volumenwellenverlusten.

Der sprunghafte Übergang von der Geometrieperiode a in den Reflektoren 2 und 3 zur Geometrieperiode b im Interdigital­ wandler 4 ist jedoch seinerseits wiederum Ursache von Moden­ konversion.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mög­ lichkeiten zur weiteren Reduzierung von durch Modenkonversion bedingten Verlusten und damit zur Verbesserung der Güte von Oberflächenwellen-Resonatoren anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Oberflächenwellen-Resonator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen nach Fig. 3 in Verbindung mit der bereits erläuterten Fig. 1 näher erläutert. Fig. 3 zeigt dabei ein der Fig. 2 entsprechendes Diagramm von erfindungsgemäßen Geometrieperio­ denverläufen.

Generell werden erfindungsgemäß Volumenwellenverluste durch Modenkonversion dadurch vermieden, daß das Prinzip konstanter Geometrieperiode in den Teilstrukturen eines Oberflächenwellen- Resonators, d. h. in Reflektoren und Interdigitalwandlern ver­ lassen und stattdessen die Reflektoren und/oder die Interdigi­ talwandler eine sich kontinuierlich ändernde Geometrieperiode aufweisen.

Speziell für die Reflektoren bedeutet dies, daß sie in ihrem den Interdigitalwandler zugekehrten Randbereich eine sich kontinuierlich ändernde Geometrie aufweisen, während die Inter­ digitalwandler jeweils insgesamt eine sich kontinuierlich ändernde Geometrieperiode aufweisen. In Weiterbildung der Erfindung können die vorgenannten beiden Maßnahmen miteinander kombiniert werden.

Entsprechend dem Diagramm nach Fig. 3 kann gemäß einer spezi­ ellen Ausführungsform der Erfindung der Verlauf der Geometrie­ perioden pr bzw. pw linear gewählt sein, d. h. es ist von den dem Interdigitalwandler 4 nach Fig. 1 zugewandten Randberei­ chen der Resonatoren 2 und 3 nach Fig. 1 ein linearer Übergang von einer Geometrieperiode pr der Resonatoren zu einer Geome­ trieperiode pw des Interdigitalwandlers gemäß der Kurve e nach Fig. 3 vorgesehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann auch eine sich nach einer stetig differenzierbaren Funktion ändern­ de Geometrieperiode vorgesehen sein, so daß sich ein Übergang von der Geometrieperiode pr der Resonatoren 2 und 3 zur Geo­ metrieperiode pw des Interdigitalwandlers 4 gemäß der Kurve d ergibt.

Insbesondere sind erfindungsgemäß spezielle stetig differenzier­ bare Funktionen für die sich ändernde Geometrieperiode möglich. Beispielsweise kann es sich bei der stetig differenzierbaren Funktion um eine Kosinus-Funktion handeln, wodurch Oberflächen­ wellen-Resonatoren mit sehr geringen Modenkonversionsverlusten möglich sind. Eine derartige Kosinus-Funktion ist im Diagramm nach Fig. 3 nicht eigens dargestellt. Die sich dabei ergeben­ den geringen Modenkonversionsverluste ermöglichen die Verwen­ dung stärker reflektierender Streifen bzw. Elektrodenfinger beispielsweise durch dickere Metallisierung und damit eine Verkürzung der Reflektoren bzw. eine Verkleinerung des Reso­ nators.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die Verwendung bei Oberflächenwellen-Resonatoren mit zwei Reflektoren und einem Interdigitalwandler beschränkt. In analoger Weise sind sie auch bei Oberflächenwellen-Resonatoren und bei Oberflächen­ wellen-Resonatorfiltern mit mehreren Interdigitalwandlern und Reflektoren anwendbar.

Claims (7)

1. Oberflächenwellen-Resonator mit wenigstens einem Interdigi­ talwandler (4) und wenigstens zwei Reflektoren (2, 3) auf einem piezoelektrischen Substrat (1), bei dem zur Unterdrückung von Verlusten, die durch an Geometrieperiodenänderungen ange­ regte Volumenwellen bedingt sind, unterschiedliche Geometrie­ perioden zwischen Resonatoren (2, 3) und Interdigitalwandler (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reflektoren (2, 3) und/oder im Interdigitalwandler (4) eine sich kontinuierlich ändernde Geometrieperiode vorgesehen ist.

2. Oberflächenwellen-Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Interdigitalwandler (4) zugekehrten Randbereich der Reflektoren (2, 3) eine sich kontinuierlich ändernde Geometrieperiode vor­ gesehen ist.

3. Oberflächenwellen-Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inter­ digitalwandler (4) insgesamt eine sich kontinuierlich ändernde Geometrieperiode vorgesehen ist.

4. Oberflächenwellen-Resonator, gekennzeichnet durch die Kombination der sich kontinuierlich ändernden Geometrieperioden nach Anspruch 2 und 3.

5. Oberflächenwellen-Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich linear ändernde Geometrieperiode vorgesehen ist.

6. Oberflächenwellen-Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich nach einer stetig differenzierbaren Funktion ändernde Geometrie­ periode vorgesehen ist.

7. Oberflächenwellen-Resonator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stetig differenzierbare Funktion eine Kosinus-Funktion ist.