DE4213117A1 - Gewichtete Reflektorstruktur für Oberflächenwellenanordnungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Maßnahmen zur Wichtung einer Reflektorstruktur, wie sie in Oberflächen­ wellenanordnungen zu verwenden ist.

Oberflächenwellenanordnungen mit Reflektorstrukturen sind bekannt, so zum Beispiel aus der EP-B-0 066 281, die je­ doch im wesentlichen gewichtete Wandler betrifft, und aus der DE-A-32 30 038.

Die erstgenannte Druckschrift betrifft eine dispersive An­ ordnung, in der eine Anzahl Streifen der Anordnung zu je­ weils einer Gruppe zusammengefaßt sind, und diese Gruppen der vorgegebenen Dispersion der Anordnung entsprechend in unterschiedlichen Mittenabständen voneinander in Richtung der Hauptwellenausbreitungsrichtung der akustischen Welle angeordnet sind. Eine Wichtung ist dort dadurch zu reali­ sieren, daß benachbarte Streifengruppen ausgewählt sind, deren Abstände voneinander gegenüber der gleichen Anord­ nung ohne Wichtung verändert sind, das heißt jeweils zwei benachbarte Fingergruppen aufeinander zu oder voneinander weg verschoben sind.

Die genannte DE-A beschreibt eine RAC-Oberflächenwellenan­ ordnung, in der Reflektoren mit schräggestellten Reflektor­ streifen vorgesehen sind, und zur Wichtung des Reflektors diese Streifen geteilt und die Teilstreifen ihrer ungewich­ teten Position gegenüber einander entgegengesetzt verscho­ ben positioniert sind. Im ersteren Falle werden ganze Strei­ fengruppen gegeneinander verschoben und im zweiten Falle wird ein jeweiliger einzelner Streifen in Teilstreifen zerlegt und eine Positionsverlagerung innerhalb dieses je­ weils einzelnen Streifens ausgeführt.

Es ist auch vorgeschlagen worden, einen Reflektor dadurch zu wichten, daß dessen Reflektorstreifen der Wichtungsfunk­ tion entsprechend am jeweiligen Ort im Reflektor mit ver­ schiedener Streifenbreite ausgeführt sind (Streifenbreiten-Wichtung). Schmale Streifen haben ein geringes Reflexions­ vermögen, das heißt die Wichtung nähert sich einem Mini­ mum an, wobei das Minimum durch die technologischen Mög­ lichkeiten, schmale Streifen herzustellen, begrenzt ist. Breite Streifen bis etwa mehr als Lambda/Viertel Breite haben dagegen hohes Reflexionsvermögen. Ein solcher ge­ wichteter Reflektor hat ebenso wie sein entsprechender ungewichteter Reflektor äquidistante Lambda-Halbe Strei­ fen-Mittenabstände, das heißt gleichbleibende Periodizität der Struktur wobei der ungewichtete Reflektor auch gleich breite Streifen besitzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein weiteres neues Prinzip einer Wichtung eines Reflektors anzugeben, das technologisch wenig aufwendig zu realisieren ist. Ins­ besondere soll ein einer Weiterbildung der Erfindung gemäß gewichteter Reflektor optimale Dynamik der Wichtungsfunk­ tion zulassen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Reflektorstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs läßt sich besonders hohe Dynamik für die Reflek­ torstruktur und damit für die gesamte Oberflächenwellen­ anordnung erzielen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, von einer nicht gewichteten reflexionsfreien Streifenstruktur auszugehen, die gleich breite Streifen in äquidistanter Anordnung hat, die alle entweder elektrisch miteinander verbunden sein können oder nicht und deren vorgebbare Reflexions-Wich­ tungsfunktion durch Positionsverschiebung von jeweils Streifenpaaren zu realisieren. Eine solche wie vor be­ schriebene ungewichtete Struktur mit Lambda-Viertel Strei­ fen-Mittenabständen der vorgegebenen Frequenz hat für die­ se Frequenz das Reflexionsvermögen Null, nämlich ebenso wie dies von einem Splitfingerwandler her bekannt ist, bei dem die Mittenabstände der Streifen Lambda-Viertel ist und die Streifenbreite in etwa Lambda-Achtel ist, (wobei je­ weils zwei benachbarte Streifen als "Splitfinger" mitein­ ander kurzgeschlossen sind).

Erfindungsgemäß werden also aus je zwei benachbarten Strei­ fen der zugrundegelegten ungewichteten Struktur jeweils ein Reflektor-Streifenpaar definiert, wobei sich in der Struktur auch diese Paare, bestehend aus je zwei Streifen, als kontinuierliche Folge aneinanderreihen. Zur Realisie­ rung der vorgegebenen Wichtungsfunktion wird nun ortsab­ hängig in der Struktur ein jeweiliger Wert der Wichtungs­ funktion realisiert, das heißt diese Struktur örtlich mit dem vorgegebenen Wert der Wichtung reflektierend gemacht. Dazu werden die am Ort gewünschten reflektierenden Verhal­ tens die jeweils zwei Streifen eines Paares aufeinanderzu oder voneinanderweg verschoben. Im Grunde genommen genügt es, das Aufeinanderzuverschieben zu behandeln, da das Von­ einanderwegverschieben zu einem Aufeinanderzuverschieben wird, wenn die gedachte Einteilung in aufeinanderfolgende Streifenpaare der Struktur um lediglich einen Streifen ver­ setzt ist. Sehr dichtes Aufeinanderzuverschieben der bei­ den Streifen eines Paares ergibt für dieses Paar großes Reflexionsvermögen, das im Grenzfall des Aneinanderstoßens zweier benachbarter Streifen das Reflexionsvermögen eines Reflektors mit Lambda-Halb Streifen-Mittenabständen hat.

Bei einem wie beschriebenen erfindungsgemäßen Reflektor lassen sich also (örtlich) nicht nur die maximale Refle­ xion eines Reflektors mit Lambda-Halbe Streifen-Mittenab­ ständen und darunter liegende Zwischenwerte einstellen, sondern auch Nullstellen der Reflexion realisieren. Letz­ teres ist bei einem üblichen Reflektor mit Streifenbrei­ ten-Wichtung nicht zu erreichen, da die Streifen nicht beliebig schmal gemacht werden können.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, auch das Bedürfnis zu befriedigen, in einem Reflektor außer Null­ stellen auch möglichst hohes örtliches Reflexionsvermögen zu haben. Mit anderen Worten heißt dies hohe Dynamik der Wichtungsfunktion eines Reflektors realisieren zu können.

Diese Weiterbildung der Erfindung besteht darin, jetzt je­ doch von einer üblichen Reflektorstruktur auszugehen, bei der die Lambda-Viertel-Reflektorstreifen in Lambda-Halbe-Mit­ telabständen angeordnet sind (Lambda = Wellenlänge der vorgegebenen Mittenfrequenz der Anordnung). Maximales Re­ flexionsvermögen haben Streifen- bzw. Streifenkollektive eines solchen Reflektors, wenn die Streifenbreite etwas größer als Lambda-Viertel gewählt ist. Stellen des erfin­ dungsgemäß weitergebildeten Reflektors, die vermindertes Reflexionsvermögen haben sollen weisen Reflektorstreifen auf, die schmaler als Lambda-Viertel sind. Je schmaler die Streifen sind, je geringer ist deren Reflexionsvermögen. Die bei bekannten Reflektoren bisher gegebene untere Gren­ ze verminderten Reflexionsvermögens wird bei dieser Wei­ terbildung der Erfindung dadurch durchbrochen, daß in ihrer Breite auf zum Beispiel bereits angenähert Lambda-Achtel verschmälerte Streifen als Paare benachbarter Strei­ fen betrachtet werden, wie dies Grundgedanke der eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung zur Erzielung von Nullstellen der Wichtung ist. Damit also tatsächlich noch weiter verringertes örtliches Reflexionsvermögen erzielt ist, werden dort innerhalb von Paaren benachbarter Strei­ fen die jeweils zwei Streifen um den Schwerpunkt ihrer An­ ordnung herum aufeinanderzu geschoben. Mit Aufeinanderzu­ schieben der jeweils zwei Streifen eines Paares, erzielt man für dieses Streifenpaar verringertes Reflexionsvermö­ gen. Das Reflexionsvermögen kann bis auf den Wert Null her­ abgedrückt werden, nämlich wie bei der eingangs beschrie­ benen Lösung, nämlich wenn man diese zwei Streifen eines jeweiligen Paares bis auf einen Streifen-Mittenabstand Lambda-Viertel zusammengeschoben hat. Die jeweils einander benachbarten Streifen benachbarter derart zusammengescho­ bener Streifenpaare haben dann entsprechend vergrößerten Mittenabstand bis zur Größe dreiviertel Lambda. Die Anwen­ dung des eingangs beschriebenen Lösungsgedankens einer Verschiebungswichtung in einer Lambda-Viertel periodischen Streifenstruktur führt hier also an einer Nullstelle der Wichtung zu einer Streifenfolge mit . . . Lambda-Viertel/ Lambda-Dreiviertel/Lambda-Viertel/Lambda-Dreiviertel . . . , Streifen-Mittenabständen, also mit Leerstelle in der Lambda-Viertel Periodizität. Für diese Konfiguration ist es sinnvoll, die minimale Streifenbreite mit Lambda-Achtel zu bemessen, was technologisch gut zu beherrschen ist.

Eine Reflektorstruktur gemäß der voranstehend beschriebenen Weiterbildung hat eine Dynamik vom Maximalwert des Refle­ xionsvermögens einer bekannten Reflektorstruktur bis zu einer Nullstelle der Reflexion, wie sie von Splitfinger­ wandlern zur Unterdrückung des Triple-Transit-Signals be­ kannt ist.

Die Erfindung ist somit eine Kombination und umfaßt ein Ineinanderübergehen der Eigenschaften einer Reflektorstruk­ tur mit gewollt hohem Reflexionsvermögen, der schon bekann­ ten Streifen-Breitenwichtung eines gewichteten Reflektors in die Eigenschaften einer Struktur, die reflexionsfrei mit Lambda-Viertel-Streifen-Mittenabständen aufgebaut ist.

Weitere Erläuterungen gehen aus den nachfolgenden Beschrei­ bungen zu einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und zu einem Ausführungsbeispiel der Weiterbildung der Erfindung hervor.

Fig. 1 zeigt eine reflexionsfreie Struktur mit Lambda-Hal­ be,

Fig. 2 zeigt eine gewichtete Reflektorstruktur gemäß einer ersten Lösung und

Fig. 3 zeigt eine gewichtete Reflektorstruktur gemäß einer Weiterbildung.

Fig. 1 zeigt eine ungewichtete Struktur 1 mit den Strei­ fen 2. Für eine akustische Welle mit der Wellenlänge Lambda hat diese Struktur bei Streifen-Mittenabständen Lambda/Viertel keine Reflexionseigenschaft. Mit 5 ist ein Abschnitt eines Substrats bezeichnet.

Fig. 2 zeigt eine Struktur, bei der zum Teil eine Ver­ teilung der Streifen wie in Fig. 1 vorliegt, bei der je­ doch aber auch ein Bereich vorhanden ist, in dem Paare 2, 3 der Streifen vorliegen, bei denen diese Streifen 2, ein­ ander nähergerückt sind, vergleichsweise zur Fig. 1. An diesen Stellen mit näher aneinandergerückten Streifen 2, 2′ weist diese Struktur nach Fig. 2 ein abhängig vom Maß der Verschiebung von Null verschiedenes Reflexionsvermögen auf.

Die Fig. 3 zeigt die Aufsicht einer der Weiterbildung der Erfindung gemäßen Reflektorstruktur 10.

In dieser Reflektorstruktur 10 sind im mittleren Bereich 11 derselben Streifen 12 relativ großer Breite vorhanden. Diese Streifen haben Lambda-Halbe Mittenabstände voneinan­ der und sind zum Beispiel etwas mehr als Lambda-Viertel breit bemessen. In diesem mittleren Bereich hat die Reflek­ torstruktur 10 maximales Reflexionsvermögen, wie dies für diese Struktur vorgegeben sein kann.

Zu beiden Enden der Reflektorstruktur 10 hin nimmt das ört­ liche Reflexionsvermögen ab. Zum Teil beruht dies darauf, daß weniger breite Streifen rechts und links vom mittleren Bereich der Struktur 10 vorhanden sind. Ersichtlich gehen die in der Mitte der Struktur 10 noch Lambda-Halbe äquidi­ stant angeordneten Streifen zu den Enden der Struktur 10 hin in Streifenpaare 3 über, wobei bei einem jeden Strei­ fenpaar 3 die Streifen mit ihren Mittenabständen näher zu­ einander positioniert sind, als dies für benachbarte Strei­ fen 2′ und 2 benachbarter Streifenpaare 3 der Fall ist. Zu den Enden der Struktur hin geht die in der Mitte der Struk­ tur 10 vorherrschende Fingerbreiten-Wichtung in eine Wich­ tung mit verschobener Streifenpositionen über. Wie oben zur Erfindung näher erläutert, hat man sich in diesem Be­ reich die Realisierung der Erfindung so vorzustellen, daß Paare 3 von Streifen gebildet sind, und in diesen Paaren die jeweils zwei Streifen 2, 2′ zum Schwerpunkt dieses Streifenpaares hin zueinander angenähert sind.

Im Bereich der beiden Enden der Struktur 10 haben die Streifen nur noch sehr geringe Breite, zum Beispiel von nur noch Lambda-Achtel. Auch im Bereich der Enden der Struktur 10 ist die Paarbildung 3 der Streifen vorhanden. Da nach dem der Struktur 10 zugrundeliegenden Entwurf in den Endbereichen der Struktur 10 die Wichtung gegen und schließlich auf Null gehen soll, sind dort diese ohnehin schon sehr schmalen Streifen 2, 2′ so positioniert, daß in einem Streifenpaar 3 der Mittenabstand der zwei Streifen dieses Paares sich dem Wert Lambda-Viertel annähert und diesen Wert schließlich annimmt. Die Mittenabstände zwi­ schen benachbarten Streifen 2′ und 2 benachbarter Paare 3 sind entsprechend vergrößert bis schließlich auf drei Vier­ tel-Lambda. Streifenpaare in diesem endständigen Bereich der Struktur 10 sind vergleichbar mit den Elektrodenstrei­ fen einer Splitfinger-Wandleranordnung mit reflexionsfreier Lambda-Viertel Anordnung der Wandler-Elektrodenstreifen.

Wie ersichtlich, sind in der Reflektorstruktur 10 nach Fig. 3 zwei Wichtungsprinzipien verteilt miteinander verbun­ den, nämlich im Mittenbereich mit hohem Reflexionsvermögen die Streifen-Breitenwichtung und zu den Enden hin die der Paarbildung der Streifen entsprechende Finger-Gruppen-Po­ sitionswichtung die am Ende der Struktur 10 die Nullstellen-Wichtung aufweist. In diesem zweiten Bereich ist die Erfin­ dung nach Anspruch 1 verkörpert.

Claims (8)

1. Für Oberflächenwellenanordnungen zu verwendende gewich­ tete Reflektorstruktur mit in Abständen voneinander ange­ ordneten Reflektorstreifen
bei der ausgehend von einer reflexionsfreien ungewichteten Streifenstruktur mit Lambda-Viertel-periodischen Streifen­ mittenpositionen (Fig. 1),
wobei Lambda die akustische Wellenlänge der Mittenfrequenz der Oberflächenwellenanordnung ist,
in einem vorgegebenen Wichtungsbereich der Reflektorstruk­ tur (1) die zwei Streifen (2, 2′) eines Streifenpaares auf­ einanderfolgender Streifenpaare (3) der Struktur, ver­ gleichsweise zur periodisch Lambda-Viertel positionierten Anordnung, dem Maß der am Ort dieses Streifenpaares vorge­ schrieben Wichtung entsprechend bemessen einander näher (oder weiter ab=) gerückt positioniert sind (Fig. 2) und somit die Streifen (2, 2′) eines solchen Streifenpaares der Wichtung entsprechend von Null verschiedenes Refle­ xionsvermögen besitzen.

2. Reflektorstruktur nach Anspruch 1, bei der schmaler als Lambda-Achtel breit bemessen Streifen vorgesehen sind.

3. Reflektorstruktur nach Anspruch 1 oder 2, bei der an Stellen stärkerer vorgegebener Wichtung mit dort höheren Reflexionsvermögen der Streifen (2, 2′) eines jeweiligen Streifenpaares (3) diese Streifen geringere Breite als Lambda-Achtel haben.

4. Reflektorstruktur (10), bei der in wenigstens einem einzigen Bereich (11) mit vorgegeben hohem Reflexionsver­ mögen der Reflektorstruktur die Reflektorstreifen (12) entsprechend der Periodizität Lambda-Halbe positioniert sind und
bei der in wenigstens einem weiteren Bereich dieser Reflek­ torstruktur eine Streifen-Positionswichtung mit Streifen- Paarbildung (2, 2′; Fig. 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für vorgegeben kleineres örtliches Reflexionsvermö­ gen bis gegebenenfalls zum Nullwert der Reflexion vorgese­ hen ist, wobei zum Ort hin und am Ort eines Nullwertes für die beiden Streifen (2, 2′) eines Streifenpaares (3) der Streifenmittenabstand auf Lambda-Viertel hin zugeht.

5. Reflektorstruktur nach Anspruch 4 bei der die maximale Breite der Streifen (12) für maximales Reflexionsvermögen größer als Lambda-Viertel bemessen ist.

6. Reflektorstruktur nach Anspruch 4 oder 5 mit Streifen­ breite-Wichtung der Lambda-Halbe periodisch positionierten Streifen durch dem vorgegeben verringerten Reflexionsver­ mögen entsprechend verringerte Streifenbreite.

7. Reflektorstruktur nach Anspruch 6, bei der die Streifen­ breite bis auf etwa Lambda-Achtel verringert ist.

8. Reflektorstruktur nach einem der Ansprüche 4 bis 7 bei der die Streifenbreite bis auf etwa Lambda-Achtel Breite für wenigstens angenähert im Abstand Lambda-Viertel ange­ ordnete Streifen (2, 2′) eines insgesamt nicht-reflektie­ renden Streifenpaares (3) abnimmt.