FR2472882A1 - Dispositif parametrique a onde acoustique de surface - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF PARAMETRIQUE A ONDE ACOUSTIQUE DE SURFACE. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN FEUILLETAGE FORME D'UNE COUCHE DE SEMI-CONDUCTEUR 1 ET D'UNE COUCHE PIEZO-ELECTRIQUE 3, UN MOYEN 9 POUR APPLIQUER UNE TENSION DE POMPAGE AU FEUILLETAGE, UN MOYEN 5 POUR APPLIQUER UNE ONDE ACOUSTIQUE DE SURFACE AU FEUILLETAGE, ET UN MOYEN 6 POUR ACOUSTIQUE DE SURFACE AU FEUILLETAGE, ET UN MOYEN 6 POUR EMETTRE UNE ONDE ACOUSTIQUE DE SURFACE SOUMISE A UNE INTERACTION PARAMETRIQUE, CE FEUILLETAGE AYANT UNE REGION D'INTERACTION PARAMETRIQUE M DONT LA LARGEUR PERPENDICULAIREMENT A LA DIRECTION DE PROPAGATION DE L'ONDE ACOUSTIQUE DE SURFACE VARIE, DANS LA DIRECTION DE PROPAGATION DE L'ONDE ACOUSTIQUE DE SURFACE, SELON LA CARACTERISTIQUE DE FREQUENCE SOUHAITEE DE L'ONDE ACOUSTIQUE DE SURFACE DE SORTIE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX SELECTEURS DE FREQUENCE.
Description
I La présente invention se rapporte à un dispositif paramétrique à onde
acoustique de surface à utiliser dans un dispositif sélecteur de fréquence variable. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif paramétrique à onde acoustique de surface o une région d'interaction paramétrique a une forme correspondant à une caractéristique de fréquence de sortie souhaitée, afin de permettre ainsi de pouvoir concevoir, comme on le souhaite, une caractéristique de fréquence du dispositif sélecteur
de fréquence variable.
L'un des inventeurs de la présente invention a déjà révélé, dans la publication du brevet japonais nO5 ô41Cta (1979), un dispositif à onde acoustique de surface ayant une fonction de sélection de fréquence variable comme
cela est illustré sur la figure 1.
Sur la figure 1, le repère 1 désigne un substrat semi-conducteur et une pellicule isolante 2 et une couche
piézo-électrique 3 sont feuilletées sur le substrat semi-
conducteur 1. Une électrode de pompage carrée 4 à laquelle sont appliquées une tension continue de polarisation et une tension de pompage et des transducteurs d'entrée et de sortie 5 et 6 sont agencés sur la couche piézo-électrique 3. Le repère 7 désigne une source d'alimentation en courant continu pour appliquer une tension continue de polarisation, le repère 8 désigne une inductance pour le blocage du courant alternatif, le repère 9 désigne une source de courant à haute fréquence pour appliquer une tension de pompage, le repère 10 désigne un condensateur pour le blocage du courant continu et les repères 11 et 12 désignent des organes absorbant l'onde acoustiquede surface pour empêcher sa réflexion non souhaitée aux on
extrémités du dispositif.
La tension, continue de polarisation est appliquée de la source 7 à l'électrode de pompage 4 afin de créer une capacité de couche diélectrique appropriée en une partie de surface du substrat semi- conducteur 1 sous l'électrode de pompage 4. Par ailleurs, la tension de pompage à une fréquence 2fo qui est le double de celle d'une fréquence centrale fo d'une bande de fréquences souhaitée, est appliquée par la source 9 de courant à haute fréquence à l'électrode de pompage 4 afin que la capacité de la couche diélectrique soit forcée à osciller et soit
modulée à la fréquence 2fo.
Quand un signal électrique est appliqué au transducteur d'entrée 5 sur bande large, ce signal est converti en un signal d'onde acoustique de surface qui se propage à la surface de la couche piézo-électrique 3 vers
la droite et vers la gauche en regardant la figure 1.
Si une composante du signal d'entrée d'onde acoustique de surface 13 se propageant vers la droite, qui a une fréquence autour de fo, passe par une région de fonctionnement sous l'électrode de pompage 4, son potentiel piézo-électrique est soumis à une interaction paramétrique
avec la tension de pompage du fait de l'effet de non-
linéarité de la capacité de la couche diélectrique à la surface du substrat semi-conducteur 1, ainsi la composante est amplifiée. Ce signal amplifié d'onde acoustique de surface 14 est converti et émis sous forme d'un signal
électrique par le transducteur de sortie 6.
En même temps, un signal d'onde acoustique de surface 15, à une fréquence fi (fi = 2fo - fs, fs étant la fréquence du signal d'entrée ou reçu), correspondant à l'amplitude du signal d'entrée d'onde acoustique de surface 13, est également produit par l'électrode de pompage 4 et se propage vers la gauche en regardant-la figure 1. Ce signal 15 peut également être émis en tant
que signal de sortie.
Les courbes de fréquence 14a, 15a, 14b et 15b des signaux respectifs de sortie 14 et 15 sont illustrées sur les figures 2 et 3, en relation avec le signal d'entrée 13 dont l'amplitude est indiquée comme étant de 1 sur les figures. La figure 2 montre le cas o la tension de pompage est relativement faible et la figure 3 montre le cas o elle
est relativement importante.
Comme cela est apparent sur les figures 2 et 3 o la fréquence est indiquée en abscisse et la sortie en ordonnées, dans un dispositif à onde acoustique de surface ayant une électrode de pompage carrée, une réponse à une bande passante
du signal et une réponse parasite sont sensiblement déter-
minées quand une sortie à une fréquence centrale souhaitée
fo est choisie. Pour cette raison, quand on utilise le dis-
positif à onde acoustique de surface traditionnel comme dis-
positif sélecteur de fréquence, la caractéristique de fré-
quence ne peut être étudiée librement. Et cependant, la réponse parasite est toujours trop élevée pour une utilisation
dans la pratique.
La présente invention a par conséquent pour objet un dispositif paramètre à onde acoustique de surface capable de
surmonter les inconvénients du dispositif traditionnel.
La présente invention a pour autre objet plus spécifique un dispositif paramètre à onde acoustique de surface capable d'adapter la réponse dans une bande passante du signal pour une spécification souhaitée et de réduire la réponse parasite à une étendue négligeable dans un usage pratique, quand le
dispositif est utilisé comme sélecteur de fréquence.
Selon la présente invention, on prévoit un dispositif paramètrique à onde acoustique de surface qui comprend: un feuilletage formé d'une couche de semi-conducteur et d'une couche piézo-électrique; un moyen pour appliquer une tension de pompage au feuilletage; un moyen pour appliquer une onde acoustique de surface au feuilletage; un moyen pour émettre une onde acoustique de surface soumise à une interaction paramètrique, ce feuilletage ayant
une région d'interaction paramétrique dontla largeur perpen-
diculaire à une direction de propagation de l'onde acous-
tique de surface varie, dans la direction de-propagation
de cette onde, selon la caractéristique de fréquence sou-
haitée de l'onde acoustique de surface de sortie.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront
plus clairement au cours de la description explicative qui
va suivre faite en référence aux dessins schématiques an-
nexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif à onde acoustique de surface traditionnel les figures 2 et 3 sont des courbes des fréquences de
sortie du dispositif de la figure 1: la figure 2 montrant le-
cas d'une tension de pompage relativement faible et la figure 3 montrant le cas d'une tension de pompage relativement importante;
- la figure 4A est une forme d'onde montrant une impul-
sion idéale utilisée pour la conception des régions d'inté-
raction paramétrique, le temps étant indiqué en abscisses et le siganl d'entrée en ordonnées; - la figure 4B est une courbe montrant un exemple d'une réponse dans le temps quand l'impulsion idéale de la figure 4A est appliquée au dispositif de la figure 1, le temps étant indiqué en abscisses et le signal de sortie en ordonnées; - la figure 5A est une courbe de fréquence d'une onde acoustique de surface d'entrée idéale, la fréquence étant indiquée en abscisses et l'amplitude en ordonnées; - la figure 5B est une courbe montrant un spectre de fréquences d'une sortie d'onde acoustique de surface vers l'arrière ou de retour quand l'onde acoustique de surface d'entrée idéale-de la figure 5A est appliquée au dispositif de la-figure 1, la fréquence étant indiquée en abscisses et l'amplitude en ordonnées; la figure 6A montre des formes d'onde d'un exemple d'une impulsion à haute fréquence employée dans la pratique au lieu de l'impulsion idéale de la figure.4A, le temps étant indiqué en abscisses et le signal d'entrée en ordonnées; - la figure 6B est une courbe montrant un exemple de la réponse dans le temps quand l'impulsion à haute fréquence de la figure 6A est appliquée au dispositif de la figure 1, le temps étant indiqué en abscisses et le signal d'entrée en ordonnées;
- la figure 7A etuB courbedeerqce d'une onde acis-
tique de surface d'entrée employée dans la pratique à la place de l'onde acoustique de surface d'entrée idéale de la figure 5A, la fréquence étant indiquée en abscisses et le signal de sortie en ordonnées; - la figure 7B est une courbe montrant un spectre de fréquences d'une sortie d'onde acoustique de surface de retour quand l'onde acoustique de surface d'entrée de la figure 7A est appliquée au dispositif de la figure 1, la fréquence étant indiquée en abscisses et le signal de sortie en ordonnées; - la figure 8 est une vue schématique d'une forme d'un dispositif paramétrique à onde acoustique de surface employant la présente invention, montrant en perspective son feuilletage; - la figure 9 est une courbe montrant la caractéristique de fréquence d'un filtre passe-bande idéal, la sortie étant indiquée en ordonnées-; - la figure 10 est une courbe montrant la réponse dans le temps en relation de transformation de Fourier avec la caractéristique de fréquence de la figure 9, la réponse dans le temps étant indiquée en ordonnées; - la figure 11 est une vue en plan d'un exemple d'une électrode de pompage formée de façon à correspondre à la réponse dans le temps de la figure 10; - la figure 12A est une courbe caractéristique montrant la réponse impulsionnelle de la caractéristique de la figure 10 avec une partie de forme d'onde autre que - X"x1 T retirée; - les figures 12B et 12C sont des vues en plan d'autres exemples d'électrodes de pompage formées afin de correspondre à la réponse impulsionnelle de la figure 12A; - la figure 13 est une courbe d'un exemple d'une caractéristique de fréquence de sortie obtenue en appliquant les agencements des figures 12B et 12C au dispositif de la figure 8; - la figure 14A est une courbe caractéristique montrant un autre exemple de la réponse impulsionnelle, en ordonnées, appliqué à la présente invention; la figure 14B est une vue en plan d'un exemple d'une électrode de pompage formée de façon à correspondre à la réponse impulsionnelle de la figure 14A; et - la figure 15 est une courbe montrant la caractéristique de fréquence de sortie quand l'électrode de pompage de la figure 14B est appliquée au dispositif de la figure 8, la réponse en fréquence étant indiquée en ordonnées. Selon une théorie courante de circuit électrique, une courbe de fréquence de sortie d'un circuit linéaire peut être obtenue par transformation de Fourier de la réponse dans le temps (changement avec le temps) à une
sortie quand une impulsion est appliquée à une entrée.
Par conséquent, si une réponse dans le temps ayant
une relation de transformation de Fourier avec une caracté-
ristique de fréquence souhaitée est d'abord obtenue et que le circuit linéaire est formé de façon que la réponse dans le temps puisse ttre égale à la réponse impulsionnelle, on peut obtenir un signal de sortie ayant la caractéristique de
fréquence souhaitée.
Cette théorie sera maintenant décrite en plus de
détail en se référant à son application au dispositif tra-
ditionnel de la figure 1, et en se référant aux figures 4A à 7B.
Dans le dispositif paramétrique à onde acoustique
de surface illustré sur la figure 1, l'interaction para-
métrique est établie pour ne pas ttre trop importante, et une impulsion idéale e1 d'une durée zéro comme -on peut le voir sur la-figure 4A est appliquée au transducteur d'entrée pendant le temps t=0. La réponse dans le temps Il d'un signal de sortie 15 (ayant une fréquence fi) des deux signaux résultants d'onde acoustique de surface émis vers la droite et vers la gauche par l'électrode de pompage 4, qui se déplace dans une direction opposée à celle de l'onde acoustique de surface d'entrée 13 est représentée sur la figure 4B. Sur la figure 4B, le temps t1 est un temps requis pour que le signal d'onde acoustique de surface ait un mouvement réciproque entre le transducteur d'entrée 5 et une extrémité proche 4' de l'électrode de pompage 4 et le temps t2 est un temps requis pour que le signal d'onde acoustique de surface ait un mouvement réciproque entre le
transducteur d'entrée 5 et l'extrémité éloignée 4"' de l'é-
lectrode de pompage 4.
L'impulsion d'entrée e1 et la réponse Il seront décrites en plus de détail. L'impulsion idéale el contient
des composantes de fréquence illimitées. Quand cette impul-
sion e1 est appliquée par le transducteur d'entrée 5, seules les composantes, parmi les composantes illimitées, qui ont une fréquence autour de fo (quand la fréquence de pompage est 2fo) sont soumises à une interaction paramétrique et émises en tant que signal d'onde acoustique de surface de retour 15 qui se déplace de façon opposée au signal d'onde acoustique de surface d'entrée 13. L'enveloppe obtenue en démodulant la modulation d'amplitude des composantes de fréquence du signal de sortie est illustrée sur la figure
4B sous forme de la réponse dans le temps de sortie Il.
Quand un signal e2 ayant une amplitude constante et contenant une fréquence fo comme cela est illustré sur la figure 5A est appliqué, au lieu de l'impulsion e1, au transducteur d'entrée 5, le signal d'onde acoustique de sortie de retour 15 a un spectre de fréquencesl5c tel que représenté sur la figure 5B. Le spectre 15c de la figure 5B correspond à la caractéristique de fréquence de
sortie représentée en 15a sur la figure 2.
Le spectre de fréquences 150 correspond au résultat de la transformation'de Fourier de la réponse dans le temps I1.
En supposant maintenant qué le spectre de fréquen-
ces 15e représenté sur la figure 5B a la caractéristique de fréquence souhaitée, c'est la réponse I1 de la figure-4B qui est en relation de transformation de Fourier avec la caractéristique souhaitée, et le circuit linéaire présentant la réponse I1, c'est-à-dire le dispositif paramétrique à onde acoustique de surface, est le dispositif ayant
l'électrode de pompage carrée 4 illustré sur la figure 1.
Cependant, l'impulsion idéale décrite ci-dessus est en fait inutilisable dans la pratique. Par conséquent, une impulsion à haute fréquence e ayant une fréquence porteuse fo et une durée t(t 4 t2 - t1) comme on peut
le voir sur la figure 6Aest utilisée.
Dans ce cas, la réponse dans le temps Il du signal de sortie de retour 15 est telle que représentée sur la figure 6B. Quand la réponse Il est soumise à une démodulation de sa modulation d'amplitude, l'enveloppe obtenue est sensiblement la même que celle représentée sur la figure 4B. La fréquence porteuse du signal de sortie I
de la figure 6B est fi = 2fo - fo = fo.
En comparaison avec le signal e2 ayant une amplitude constante comme on peut le voir sur la figure 5A,
un signal réel eà a une tendance à l'atténuation d'ampli-
tude à des parties de fréquence qui sont éloignées d'une
fréquence centrale fo.
Cependant, un tel signal e2 est appliqué par le transducteur 5, un spectre de fréquences 15c' d'un
signal résultant de sortie de retour est semblable à celui -
représenté sur la-figure 7B. Le spectre 15c' est sensible-
ment le même que celui de la figure 5B.
Dans la pratique, en étudiant un dispositif paramétrique à onde acoustique de surface selon la .'-!. L caractéristique de fréquence souhaitée (en étudiant une électrode de pompage), on emploie des signaux ayant une amplitude constante comme on peut le voir
sur les figures 6A et 7A.
On décrira maintenant en détail la présente invention basée sur la technique ci-dessus décrite, en se référant au mode de réalisation illustré à partir de la
figure 8.
Sur ces figures, les mtmes pièces ou pièces identiques à celles de la figure 1 sont indiquées par
les mêmes repères ou repères semblables.
Sur la figure 8, le repère 1 désigne un substrat semi-conducteur fait, par exemple, en silicium (Si). Une pellicule isolante 2 et une couche piézo-électrique 3 sont disposées sur le substrat semi-conducteur 1 dans cet ordre,
pour former un feuilletage.
La pellicule isolante 2 est utiliséepgr3apassiva-
tion de surface du substrat semi-conducteur 1 et est formée, par exemple, en bioxyde de silicium (SiO2). La couche piézo-électrique 3 est formée d'un matériau piézo-électrique tel que de l'oxyde de zinc (ZnO), du nitrure d'aluminium
(AlN), et autres..
Un transducteur d'entrée 5 et un transducteur de sortie 6 sont disposés sur le feuilletage en des positions proches de ses extrémités opposées, respectivement. Ces
transducteurs 5 et 6 sont adaptés pour avoir une caractéris-
tique de bande suffisamment large.
Sur un trajet de propagation pour l'onde acous-
tique de surface entre le transducteur d'entrée 5 et le transducteur de sortie 6 est prévue une électrode de pompage
M formée selon la technique ci-dessus décrite. Les proces-
sus pour former l'électrode seront décrits en détail ci-
après. Le repère 7 désigne une source de courant continu pour appliquer une tension ontinue de polarisation, le repère 8 désigne une inductance de blocage du courant alternatif, le repère 9 est une source de courant à haute fréquence pour appliquer une tension de pompage, et le repère 10 est un condensateur de blocage de courant continu. Les repères 11 et 12 désignent des organes absorbant l'onde acoustique de surface pour empêcher une réflexionnon souhaitée de l'onde acoustique de surface
aux extrémités du dispositif.
On décrira maintenant les processus pour étudier une région d'interaction paramétrique ou une électrode
de pompage M, en se référant à la technique donnée ci-dessus.
On suppose maintenant qu'une caractéristique de fréquence souhaitée est la caractéristique de fréquence E2 d'un filtre passe-bande idéal ayant une largeur de bande B comme on peut le voir sur la figure 9. Quand on
obtient une réponse dans le temps I2 en relation de trans-
formation de Fourier avec cette fréquence E2, c'est sous la forme de sin x/x et elle s'étend infiniment latéralement
commeon peut le voir sur la figure 10.
On notera que l'amplitude d'un signal de sortie
d'onde acoustique de surface SAW3 produit par une impul-
sion e1 est sensiblement proportionnelle à la dimension de la région d'interaction paramétrique ou la largeur de l'électrode de pompage dans une direction perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde acoustique de surface quand la tension de pompage est relativement faible. Par conséquent, afin d'équilibrer la réponse dans le temps I2 avec la réponse impulsionnelle, la largeur de l'électrode de pompage peut être formée de façon à se
conformer à la forme d'onde de la réponse I2 en correspon-
dance avec elle. La figure 11 montre un exemple d'une électrode de pompage M2 formée oencetbLide.Lessommets ou jonctions des organes respectifs m2, m'2, m"2 de l'électrode formant l'électrode de pompage M2 sont électriquement isolés. Sur la figure 11, le repère 16 désigne un circuit inverseur de phase pour changer la phase de la tension de pompage de 1800. Comme on peut le voir sur la figure 11, l'électrode de pompage M2 correspondant au filtre passe-bande idéal (figure 9) s'étend à l'infini en direction latérale sur la figure 11. Par conséquent, il est pratiquement impossible d'appliquer cette électrode de pompage M2 au dispositif de la figure 8, parce que cela augmente infiniment la dimension du feuilletage. Pour ces raisons, une caractéristique de filtrage (caractéristique de sélection de fréquence) peut ttre détériorée tant que cela ne pose de problème en utilisation pratique pour permettre la sélection d'une longueur appropriée pour l'électrode de pompage afin d'atteindre
la caractéristique optimale dans la restriction.
On décrira maintenant un exemple de conception de région d'interaction paramétrique utilisable dans la
pratique, c'est-à-dire la forme de l'électrode de pompage.
La figure 12A montre la réponse impulsionnelle I3 correspondant à la réponse dans le temps quicorrespond à la réponse dans le temps de sin x/x de la figure 10, avec des parties de fowme d'onde autres que -4<x l retirées. Les exemples de l'électrode de pompage formée afin de correspondre à la réponse impulsionnelle I3 sont tels qu'indiqués sur les figures 12B et 12C. La lettre L sur la figure 12B est exprimée par L= t(t2 - t1)/2} x V
(V: vitesse du son de l'onde acoustique de surface).
Pour application au dispositif de la figure 8, on emploie une électrode de pompage formée de façon symétrique comme
cela est illustré sur la figure 12C.
Quand l'électrode de pompage M3 telle que représentée sur la figure 12C est appliquée au dispositif de la figure 8, la caractéristique du signal de sortie d'onde acoustique de surface SAW3 devient celle souhaitée qui est représentée
sur la figure 13.
Quand cette caractéristique de fréquence E3 est comparée à la caractéristique de fréquence E2 du filtre passe-bande idéal que l'on peut voir sur la figure 9, on peut voir une détérioration de la caractéristique de genou du filtre, mais la réponse parasite est réduite de façon marquée en comparaison avec celle du dispositif connu représenté sur la figure 2, au point qu'elle est
négligeable en usage pratique.
Par conséquent, l'électrode de pompage M 3 que l'on peut voir sur la figure 12C est applicable comme électrode de pompage pour un dispositif paramétrique à onde acoustique de surface produisant la caractéristique de fréquence souhaitée E. Les figures 14A et 14B montrent un autre exemple de conception de l'electrode de pompage. Dans cet exemple, la caractéristique de fréquence souhaitée est en terme de la fonction de Gauss e 2 f2 et la forme de l'électrode de pompage M4 est produite de façon à rendre la réponse impulsionnelle égale à la réponse dans le temps I4 en relation de transformation de Fourier avec la fonction de
Gauss.
Dans cet exemple, en comparaison avec la caracté-
ristique E2 du filtre passe-bande idéal, on peut reconnaître une légère détérioration de la caractéristique de genou
du filtre, mais il y a amélioration dela réponse parasite.
De plus, la forme et la dimension des électrodes de
pompage M 1 M2' peut ttre choisie dans une gamme pratique.
Ainsi, cet exemple peut s'appliquer comme électrode de pompage pour le dispositif paramétrique à onde acoustique
de surface de la figure 8.
Les deux exemples ci-dessus que l'on peut voir sur les figures 12A.à 15 sont des-exemples avec des tensions de pompage faible. Quand la tension de pompage est importante et que l'interaction paramétrique est importante, la relation entre la réponse impulsionnelle et la forme de la région d'interaction paramétrique (électrode de pompage) s'écarte quelque peu de la relation proportionnelle. Si l'on considère un effet de cette déviation, la forme de la région d'interaction paramétrique (électrode de pompage) pour obtenir la caractéristique de fréquence souhaitée peut ttre étudiée d'une façon semblable
à celle ci-dessus décrite.
Bien que les exemples ci-dessus aient été décrits en se référant au cas o une onde de sortie de retour indiquée par SAW3 sur la figure 8 est dérivée comme sortie d'onde acoustique de surface, une conception semblable peut s'appliquer à un cas o une onde acoustique de surface de sortie SAW2 dans la même direction que l'onde acoustique
de surface d'entrée SAW1 est dérivée comme sortie.
Cependant, dans le cas de l'onde SAW2, une composante du signal ayant une fréquence à laquelle il n'y a pas d'interaction paramétrique est émise telle qu'elle est, sans ttre soumise à une modulation, et par conséquent, il y a quelque peu réduction de l'effet d'amélioration de la
réponse parasite.
Le dispositifparamétrique à onde acoustique de surface selon la présent invention est construit comme on l'a décrit ci-dessus et fonctionne comme suit: une tension continue de polarisation d'une valeur appropriée est appliquée à l'électrode de pompage M par la source de courant continu 7, pour produire une capacité de couche diélectrique appropriée à la surface du substrat semi-conducteur 1 sous l'électrode de pompage M. De plus, une tension de pompage à une fréquence 2fo, double d'une fréquence centrale fo à la bande de sélection de fréquences souhaitée est appliquée à l'électrode de pompage M par la source de courant à haute fréquence 9 pour exciter la
capacité de couche diélectrique comme on l'a décrit ci-
dessus à la fréquence 2fo et moduler cette capacité à la
fréquence 2fo.
Par ailleurs, un signal électrique d'entrée appliqué au transducteur d'entrée sur bande large 5 est converti en une onde acoustique de surface et se propage à la surface de la couche piézo-électrique 3 vers la droite et vers la gauche en regardant la figure 8, à partir du
transducteur d'entrée 5.
Dans le cours de la propagation d'une composante du signal ayant une fréquence autour de la fréquence fo du
signal d'entrée d'onde acoustique de surface SAW1 se propa-
geant vers la droite, à travers la région d'interaction paramétrique en dessous de l'électrode de pompage M, le potentiel piézo-électrique est soumis à l'interaction paramétrique avec la tension de pompage par l'effet de non linéarité de la capacité de couche diélectrique à la surface du substrat semi-conducteur 1 et la composante est simplifiée afin de produire une onde acoustique de surface de sortie de l'électrode de pompage M vers la droite et vers
la gauche en regardant la figure 8.
L'onde acoustique de surface de sortie SAW2 se déplaçant dans la même direction que l'onde acoustique de surface d'entrée SAW1 est convertie en un signal électrique par le transducteur de sortie 6 et est émise vers
1' extérieur.
L'onde acoustique de surface de sortie SAW3 se déplaçant dans la direction opposée à celle de l'onde SAW1 est dérivée vers l'extérieur sous forme d'un signal électrique en utilisant le transducteur d'entrée 5 ou autre moyen approprié, comme un moyen de sortie ayant un coupleur à plusieurs bandes(comme cela est révélé dans la demande de brevet au Japon No. 54-64923/1979), Comme la forme de la région d'interaction paramétrique, c'est-à-dire de l'électrode de pompage M est formée de façon à correspondre à la caractéristique de fréquence souhaitée, seule la composante de signal de l'onde acoustique de surface d'entrée SAW1 qui correspond à la caractéristique de fréquence souhaitée est sélectivement émise en tant
qu'onde acoustique de surface SAW2 ou SAW3.
Par exemple, l'onde acoustique de surface de
sortie SAW en direction opposée à celle de l'onde acousti-
que de surface d'entrée SAW1 est émise sous forme d'un signal ayant la caractéristique de fréquence souhaitée que l'on peut voir sur la figure 13 ou la figure 15, et le dispositif paramétrique à onde acoustique de surface
fonctionne comme un filtre passe-bande souhaité.
Pour l'onde acoustique de surface de sortie SAW2 dans la même direction que l'onde acoustique de surface
d'entrée SAW1, sa réponse parasite est quelque peu infé-
rieure à celle de l'onde acoustique de surface de sortie SAW3, mais elle est également émise sous forme d'un signal ayant la caractéristique de fréquence souhaitée.
Comme on l'a décrit ci-dessus, selon l'invention, la forme de la région d'interaction paramétrique, c'est-à- dire de l'électrode de pompage, est formée de façon à correspondre à une caractéristique de fréquence souhaitée de l'onde acoustique de surface de sortie. Quand ce dispositif paramétrique à onde acoustique de surface est utilisé comme dispositif sélecteur de fréquence variable (un filtre passe-bande), il est très avantageux de pouvoir le concevoir de façon à se conformer à toute caractéristique
de fréquence de sortie souhaitée.
En plus de l'avantage ci-dessus décrit, le 1 dispositif paramétrique à onde acoustique de surface selon l'invention présente les avantages qu'a généralement un dispositif à onde acoustique de surface. Par exemple, le dispositif a une caractéristique d'accord variable sur une large gamme de fréquences, la stabilité de la fréquence O centrale de sortie peut être déterminée par la stabilité d'une source externe de courant de pompage, et le rapport
signal/bruit est très excellent.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises
en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.
Claims (10)
1. Dispositif paramétrique à onde acoustique de
surface caractérisé en ce qu'il comprend: -
un feuilletage formé d'une couche de semi-conducteur (1) et d'une couche piézo-électrique (3); un moyen (9) pour appliquer une tension de pompage audit feuilletage; un moyen (5) pour appliquer une onde acoustique de surface audit feuilletage; et un moyen (6) pour émettre une onde acoustique de surface soumise à une interaction paramétrique; ledit feuilletage ayant une région d'interaction
paramétrique ayant une largeur perpendiculaire à la direc-
tion de propagation de l'onde acoustique de surface qui varie, dans la direction de propagation de ladite onde acoustique de surface, selon une caractéristique de fréquence
souhaitée de l'onde acoustique de surface de sortie.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour émettre une onde acoustique de surface est adapté à émettre une onde acoustique de
surface se déplaçant en direction opposée à l'onde acousti-
que de surface d'entrée.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen précité pour appliquer des tensions de pompage comprend une source de courant de pompage (9) et une électrode de pompage (M) reliée à ladite source de courant de pompage et disposée sur un trajet de propagation de l'onde acoustique de surface sur le feuilletage précité, ladite électrode de pompage ayant une forme réglant la
largeur de la région d'interaction paramétrique.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode de pompage précitée se compose d'un certain nombre d'organes (m2, m'2, m"t2lchacun desdits organes correspondant à une réponse dans le temps de l'onde acoustique de surface de sortie précitée en réponse à un signal impulsionnel appliqué au moyen d'entrée précité, lesdits organes étant isolés les uns
des autres.
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode de pompage (M) précitée est formée d'au moins un organe d'électrode, ledit organe ayant une largeur correspondant à la réponse dans le temps de l'onde acoustique de surface de sortie dans une gamme de - il à P qui est sensible à un signal impulsionnel appliqué au moyen
d'entrée précité.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprendce plus un moyen pour appliquer une tension continue de polarisation à l'électrode de pompage précitée, ladite tension continue de polarisation produisant
une capacité de couche diélectrique.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de semi-conducteur précitée est formée en silicium et en ce que la couche piézo-électrique
précitée est formée en oxyde de zinc.
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de semi-conducteur précitée est formée en silicium et en ce que la couche piézo-électrique précitée
est en nitrure d'aluminium.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-
tions 1, 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend de plus unrpellicule isolante (2) interposée entre la couche de semi-conducteur précitée et la couche piézo-électrique précitée pour la passivation de surface de ladite couche
de semi-conducteur.
10. Dispositif selon la revendication 9, caracté-
risé en ce que la pellicule isolante est formée d' une
pellicule de bioxyde de silicium.
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