NO154365B - Piezoelektrisk konvolusjonsanordning for akustiske boelger. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører konvolusjonsanordninger (convolvers)

som anvender utbredelse av akustiske bølger i piezoelektriske faststoffer. Er det gitt to innkommende elektriske signaler av varighet T og bærefrekvens f, eksiterer man, i endene av et underlag av piezoelektrisk materiale, kontraprogressive elastiske bølger som utbrer seg i et område på underlagets overflate hvor de på ulineær måte gir en vekselvirkning slik at det oppstår et elektrisk felt med dobbelt frekvens. Dette elektriske felt oppfanges av en integrerende elektrode som dekker området for vekselvirkningen, og denne oppfangerelek-trode avgir et elektrisk signal hvis modulasjon representerer konvolusjonsfunksjonen (foldingsfunksjonen) for de innkommende

elektriske signaler. Når modulasjonsfunksjonen for et av de innkommende signaler er blitt underkastet en tidsinversjon før signalet påtrykkes en av inngangene på konvolusjonsanordningen, representerer det oppståtte signal en korrelasjons-funksjon. Oppfinnelsen vedrører spesielt konvolusjonsanordninger som kan behandle analogt signaler som karakteriseres ved et stort produkt f>T.

De hittil realiserte konvolusjonsanordninger med bølgeleder har en respons som tenderer mot å fjerne seg fra det mate-matiske uttrykk for konvolusjonsintegralet. Når nemlig lengden L av oppfangerelektroden blir stor i forhold til den elektromagnetiske bølgelengde, hvilket svarer til et produkt f-T med stor verdi, må det tas hensyn til de elektromagnetiske tap som skaper forstyrrelser ved vekselvirkningsnivået. Det signal som skyldes vekselvirkningen er ikke lenger romlig uniformt. Ettersom de elektriske ladninger ikke lenger induseres i fase, adderer de seg ikke likefaset i vekselvirkningsområdet. Videre blir oppfangerelektrodens resistans betydelig i forhold til konvolusjonsanordningens utgangsimpedans, hvilket medfører forringelse av responsen. Det må også nevnes at det også oppstår forstyrrelser ved vekselvirkningsnivået, selv om oppfangerelektrodens lengde L er liten i forhold til den elektromagnetiske bølgelengde', når produktet av resistans og kapasitans (tidskonstanten) for bølgelederen ikke er tilstrekkelig lite sammenlignet med perioden l/f.

For å bøte på de ovenfor nevnte mangler, tar oppfinnelsen sikte på å fange opp konvolusjonssignalet ved ekstraksjoner foretatt ved suksessive punkter langs vekselvirkningsområdet for de kontraprogressive elastiske bølger, uten at disse ved sitt nærvær kan forstyrre utbredelsen av akustiske bølger. Mellomrommet mellom to påfølgende ekstraksjonspunkter velges slik at det sikres at vekselvirkningens uniformitetsforskjell forblir kun liten når de oppfangede signaler føres til konvo-lus jonsanordningens utgang.

I tidsskriftartikkelen i "IEEE Proceedings of the Ultranso-nics Symposuim", Monterey 5. - 7. november 1973, New York, US, av W.R. Shreve et al., med tittel: "Strip coupled acoustic convolvers", side 145 - 147, og av L.R. Adkins, med tittel: Strip couplen ALN and Si on sapphire convolvers", side 148 - 151, er der omtalt konvolusjonsanordninger med tilsvarende konstruksjon som den foreliggende opp-finnelse omhandler, idet ordningenes utgang er forbundet til den ene elektrode med flere elektriske kontakter i form av metallstrimler anbragt på tvers av anordningens lengde etter forplantningsaksen for de to akustiske bølger.

Konvolusjonsanordningen omhandlet hos Adkins har imidlertid en annen struktur enn den foreliggende anordning. Adkins bruker en forsinkelseslinje for overføring av de to akustiske bølgene, og et separat silisiumlag for å oppnå inter-ferens mellom de to signaler. Stripe-strukturen benyttes her for å gi kopling mellom forsinkelseslinjen og silisiumlaget. Utgangen for det prosesserte signalet, som altså gir den ønskede "folding", går således via en enkelt elektrisk kontakt plassert midt oppå den langstrakte elektroden som er anbragt oppå silisiumlaget. Således finnes ikke en kor-reks jonseffekt som oppnås ved multippel-kontkakteringen til kollektorelektroden, i det hele tatt hos Adkins.

Oppfinnelsen tar således sikte på en konvolusjonsanordning som anvender utbredelse av akustiske bølger på overflaten av et piezoelektrisk fast stoff, og den omfatter:

- piezoelektrisk substrat

- midler for eksitering av to i motsatt retning fremskridende akustiske bølger med frekvens f, - minst to langstrakte elektroder som forløper parallelt med forplantningsaksen for de akustiske bølgene mellom eksiteringsmidlene idet en elektrode er forbundet med gods, og en andre elektrode er anordnet som kollektorelektrode og plassert på den siden av substratet som bærer eksiteringsmidlene for å oppfange signalet med frekvensen 2 f, idet nevnte signal frembringes som et resultat av den

ulinære samvirkning mellom de to akustiske bølger.

Det kjennetegnende trekk ved oppfinnelsen er at en flerhet av elektriske kontakter til kollektorelektroden er anbragt langs dens lengde for oppfanging av nevnte signal fra kollektorelektroden, hvilke elektriske kontakter er sammenkob-let med utgangen av anordningen idet avstanden mellom disse kontakter dels er liten sammenlignet med bølgelengden ^EM av en elektromagnetisk bølge inni kollektorelektroden med frekvens 2 f, hvilken bølgelengde er lik v_../2f hvor vEM er hastigheten av elektromagnetiske bølger i kollektorelektroden, maksimalt ca. 0,2 A , og dels er valqt for å sikre at produktet av motstand og kapasitans hos elektrodepartiene mellom to kontakter er av lav verdi sammenlignet med perioden l/f.

Multippel-kontaktene ifølge oppfinnelsen leder altså elektriske signaler fra kollektorelektroden og direkte til anordningens utgang, mens stripe-kontaktene hos Adkins kopler akustisk/elektrisk energi fra substratet (Safir, AlN) og inn til silisium-lager som så utvikler en detekterbar spenning.

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått ved hjelp av følgende beskrivelse og vedlagte tegninger.

Fig. 1 viser en konvolusjonsanordning av kjent type.

Fig. 2 viser en konvolusjonsanordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 er et forklarende skjema.

Fig. 4 er en grafisk fremstilling.

Fig. 5 og 6 viser en første variant av kontaktuttaket.

Fig. 7 viser en andre variant av kontaktuttaket.

Fig. 8 viser en tredje variant av kontaktuttaket.

Fig. 9 viser en fjerde variant av kontaktuttaket.

Fig. 10 viser en kapasitiv koblingsmåte.

Fig. 11 og 12 viser varianter av den på fig. 10 viste koblingsmåte.

Fig. 13 viser en galvanisk koblingsmåte med kontakter.

Fig. 14 viser en konvolusjonsanordning med profilert bølge-leder. Fig. 15 viser en utformningsvariant av anordningen på fig. 14. Fig. 16 viser kontaktenes forbindelser med konvolusjonsanordningens utgang.

Fig. 17 viser en detalj av fig. 16.

Fig. 1 viser et skjema av en konvolusjonsanordning av kjent type. På et underlag av piezoelektrisk materiale 10 er det i de to ender anbragt to transduktorer 11 og 12 i form av innbyrdes forskjøvne elektroder som utgjør konvolusjonsanordningens to innganger e^ og e2> De to signaler, hvis konvolusjonsfunksjon man vil oppnå, er modulert omkring en senterbærefrekvens f lik flere titalls megahertz. De to signaler påtrykkes inngangene e^ og e2 slik at de genererer to kontraprogressive elastiske bølger som forplanter seg i to motsatte retninger på overflaten av underlaget 10 med større eller mindre inntrengning, alt etter typen av de gene-rerte bølger. Underlaget 10 virker ikke bare som forplant-ningsmedium, men også som et ulineært medium hvor det be-virkes en ulineær vekselvirkning av de to bølger, som frem-bringer et signal med dobbelt bærefrekvens. Teoretisk er dette signal uniformt i rommet i vekselvirkningssonen og kan detekteres ved hjelp av en uniform elektrode 15 anbragt i vekselvirkningsområdet.

Elektroden 15 danner en kapasitans med en motelektrode som for eksempel består av to sideplater 16 som er innbyrdes forbundet over en forbindelse 17 til elektrisk gods. Platen 15 fanger således opp de elektriske ladninger som induseres ved den ulineære vekselvirkning av de to bølger, og avgir på sin utgang s et signal C(t) med frekvens 2f.

Hvis F(t) og G(t) er de to signaler hvis konvolusjon (folding) man vil oppnå, er de to kontraprogressive utsendte bølger av formen: hvor x er forplantningsaksen for bølgene med hastigheten v, uJ er vinkelfrekvensen 2irf og k er antallet bølger t^/v. På utgangen s får man et signal:

hvor K avhenger av

energivirkningsgraden. Modulasjonen av signalet C(t) representerer foldingsfunksjonen av signalene F(t) og G(t) tids-komprimert i forholdet 2, og i et tidsintervall svarende til den varighet i løpet av hvilken de to signaler vekselvirker over hele lengden L av platen 15.

Disse anordninger er i stand til å behandle signaler på flere titalls megahertz med båndbredde B og en varighet T på noen få titalls mikrosekunder. Slike anordninger er av stor interesse på grunn av deres meget enkle utformning, deres store behand-lingshastighet, deres meget lite volum og deres meget lave effektforbruk.

Virkningsgraden av slike anordninger er desto større, for en gitt inngangssignaleffekt, jo mindre bredden av den akustiske bølgebunt W som vekselvirker er. Følgelig brukes vanligvis slike anordninger i utgangen av transduktorerne 11 og 12 for de buntkompressorer som på fig. 1 er vist ved de to rektangler 13 og 14. Disse kompressorer kan utformes på forskjellige måter og spesielt ved hjelp av ledende bånd med variabel stigning eller bredde som beskrevet i fransk patent 2269237

(= US-patent 3947783). Videre må bølgene ved utgangen fra kompressorene ledes innenfor denne bredde W, og man bruker ganske enkelt platen 15, idet bølgeledelsen oppnås ved hjelp av forsinkelsesvirkningen av de bølger som frembringes på grunn av kortslutning av det akustiske overflatefelt. Disse anordninger kan oppnå en dynamikk av størrelsesorden 60 til 80 dB.

Som ikke begrensende eksempel kan anordningen på fig. 1 realiseres som følger: Frekvensen f er lik 156 MHz og varigheten T er lik 12yKS. Buntkompressorene realiseres av koblere med ledende bånd. Elektrodene 15 og 16 utgjør en del av en elektromagnetisk transmisjonslinje i hvilken forplantningshastig-heten vEM av de elektromagnetiske bølger er lav på grunn av den høye permittivitet av substratet. Forplantningstap viser seg når utgangsplatens lengde L er større enn ca. 0,1 ganger den elektromagnetiske bølgelengde AEM lik vEM/2f. Disse tap innfører for det første faseforskyvninger mellom ladnings-kildene og kontaktpunktene og for det annet refleksjoner i de elektriske diskontinuitetspunkter.

Betingelsen L/AEM"7 0,1 svarer til:

idet v cL er hastigheten av de akustiske bølger.

Den beskrevne anordning har en sentralfrekvens lik 156 MHz for en båndbredde på 50 MHz. Videre er typiske verdier: v^= 3500. m/s og vEM = 4,3*10 7m/s i det tilfelle det anvendte piezoelektriske materiale er LiNbO^- Med disse verdier tar ulikheten 3 hensyn til forplantningstapene når fT blir større enn 600.

På grunn av forplantningstapene blir det signal som oppnås på utgangen s:

I dette uttrykk skyldes M ( t) vekselvirkningens ikke-uniformitet, og signalet H(t) representerer ikke lenger foldingsfunksjonen av de to signaler F(t) og G(t).

Mangelen ved anordningen er da meget stor, og desto større ettersom det er praktisk talt umulig å korrigere leddet M Ct)

a posteriori.

Den konvolusjonsanordning ifølge oppfinnelsen som er vist på

fig. 2 omfatter en utgangselektrode 15 utstyrt med flere kontakter fordelt over hele lengden langs forplantningsaksen for de akustiske bølger og innbyrdes forbundet for å utgjøre kon-volus jonsanordningens utgang s, idet det maksimale mellomrom mellom kontaktene velges slik at det oppnås en lav uniformitetsfeil i vekselvirkningen.

Det maksimale mellomrom mellom kontaktene eller uttakene kan anslås ved hjelp av en beregning. For å utføre denne beregning betraktes utgangsplaten 15 som en elektromagnetisk transmisjonslinje med tap, idet forplantningskonstanten er av for-menY = (-a + 2 jtf) hvor a er linjens dempning pr. bølge-lengde (i neper). Under henvisning til fig. 3 omfatter trans-misjonslinjen 20 n ekvidistante uttak 21 forbundet i et fel-les punkt av tråder 22 som innfører en neglisjerbar fasefor-skyvning. Man beregner så kortslutningsstrømmen I ccpå utgangen som funksjon av absissen til en akustisk generator 23 med ladning I, idet absissen x er referert til midten av in-tervallet mellom to uttak, for eksempel uttakene 1 og 2.

Fig. 4 viser variasjonene av I /I i amplitude (helt opp-trukket) og i fase (stiplet) for tilfelle at en halv avstand

mellom uttakene

er l>ik 0,075"^EM og for 3 verdier

av dempning a pr. AEM i neper. Denne dempning er slik at a = RCf, hvis R og C er resistansen og kapasitansen jior en ^EM/W for bølgelederen. Resistansen R er gitt av r —hvis r er platens resistivitet og kapasitansen C avhenger av avstanden mellom den positive og negative elektroden og den kan justeres.

For verdier av W, L, r og C er tapet a kjent, og man kan finne den maksimale avstand mellom uttakene for å oppnå den krevedé uniformitetsfeil.

I praksis overstiger verdien av a sjelden 6 neper, og under henvisning til fig. 4 er den maksimale avstand mellom uttakene av størrelsesorden 0,IA til 0,2^ for en fase- og

a a

amplitudefeil begrenset til henholdsvis 10° og 1 dB.

Kontaktene på utgangsplaten må realiseres slik at de ikke for-styrrer forplantningen av de akustiske bølger. På grunn av de høye arbeidsfrekvenser er dimensjonene meget små, idet platen kan ha en bredde av noen få titalls mikron, og flere teknikker kan anvendes for å realisere platen.

Som fig. 5 og 6 viser, er kontaktene realisert ved lodding eller liming direkte til en ledende tråd 40 på utgangsplaten 41 som er anbragt på overflaten av substratet 45. For å unngå brytningsvirkning og begrense den mekaniske belastning, overstiger dimensjonene av sveisepunktet 42 eller limepunktet 4 3 ikke en tidel av den akustiske bølgelengde. Sveising ut-føres enten ved termokompres jon eller ved ultralyd. Hva angår liming, så oppnås denne i kald tilstand ved å bruke enten

indium eller elektrisk ledende epoksyharpiks.

Kontaktene kan realiseres ved sveising eller liming på siden av platen, slik at størrelsen av sveisepunktet eller limepunktet kan økes. Av den grunn er kontaktene lagt i slik avstand fra platen at energien i de akustiske bølger er praktisk talt lik null, idet avstanden er av størrelsesorden noen få bølgelengder.

Fig. 7 viser et eksempel på en utforming av den på fig. 2 viste konvolusjonsordning med tre plater. Flere forbindelsesbrikker 52 er anbragt langs platen 55 på overflaten av substratet. De er forbundet elektrisk til platen med ledende bånd 50 hvis bredde er mindre enn A a/5 for minst mulig å forstyrre forplantningen av de akustiske bølger, idet brikkenes lengde er lik Z og er valgt slik at disse sistnevnte pias-seres i tilstrekkelig avstand fra platen. Disse ledende bånd er forbundet til brikkens med bånd 51 som er bredere og reduserer den elektriske resistans. På fig. 7 er godselektrodene 54 skåret i bue for å oppta beleggene 52, idet denne diskon-tinuitet ikke influerer på vekselvirkningens uniformitet. Elektrodene kan også fjernes tilstrekkelig fra platen for å holde seg uniforme dersom substratets bredde tillater det. Elektrodene kan også plasseres på substratets bunnflate. Sveise- eller limepunktene 53 som er anordnet på brikkene, kan realiseres ved å anvende hvilken som helst vanlig teknikk, fordi det ikke lenger er noen dimensjonsmessig begrensning.

Med denne teknikken eksisterer det en akusto-elektrisk kob-• ling mellom metallflåtene og substratet, som medfører para-sittvirkninger som særlig et økt tap av følsomhet i forbindel-sesområdet.

Som vist på fig. 8, er hvert metallbånd 51 og belegg 52 plassert på en tynn film av elektrisk isolerende materiale 60 som for eksempel harpiks eller SiC^ som således i betydelig grad reduserer koblingen mellom substratet og de metalliserte par-tier. Denne teknikk tillater tilveiebringelse av brikker med store dimensjoner og uniforme godselektroder som kan plasseres motsatt brikkene, hvis nødvendig.

Fig. 9 viser en annen teknikk som tillater å sløyfe koblingen med de ledende bånd 50. Hvert bånd er metallisert på et materiale som så fjernes slik at det etterlates et luftmellomrom 70 mellom substratet og båndet. Det skal bemerkes at denne teknikk er kjent, særlig for å realisere akustiske filtre.

For disse utformninger er bølgelederen 55, båndene 50 og 51 og brikkene 52 for eksempel metallisert ved belegning, på-dampning eller forstøvning ved hjelp av en maske som realiseres ved fotolitografi.

En annen utformning består i å anbringe en elektrode i form av plate overfor bølgelederen og lignende denne. Forbindel-sene til utgangskretsen utføres på denne elektrode.

Fig. 10 viser i snitt en utformning med kapasitiv kobling.

Et første substrat 85 omfatter på overflaten genererings-anordninger for akustiske bølger samt bølgelederen 80, og kan også omfatte godselektrodene 82. Et annet substrat 86 på-føres overflaten av det første substrat 85. For å unngå de problemer som skyldes varmepåkjenninger, består de to substrater fortrinnsvis av samme materiale. Substratet 86 omfatter et hulrom 83 forsynt med en utgangselektrode 81 plassert overfor bølgelederen 80 i en på forhånd bestemt avstand h. Avstanden h velges slik at elektroden blir koblet kapa-sitivt til bølgelederen uten å redusere konvolusjonsanordningens virkningsgrad. I denne hensikt må den justerte kapasitans C være <p>tor i forhold til kap* asitansen C Pav det piezoelektriske substrat. For en anordning slik som fig. 2 viser, er kapasitansen C av størrelsesorden som substratets permittivitet £ , mens kapasitansen C er lik £ -c, hvor £

P oh o er permittiviteten i luft, idet disde verdier regnes pr. lengdeenhet langs bølgenes forplantningsakse. Betingelsen

C»C kan da skrives

P

For eksempel er W = 50p og

p/£0 = 50, som gir h« ly , og h blir av størrelsesorden 1000 Å.

Ifølge en utformningsvariant omfatter substratet 85 et hulrom så som 83 forsynt med en akustisk bølgeleder 80, mens det andre substrat er plant.

Fig. 11 og 12 viser to andre utformningsvarianter for hvilke bølgelederen ikke er metallisert. Den kan enten realiseres ved å profilere substratet for å gi det en større tykkelse overfor utgangselektroden, slik fig. 11 viser ved 90, eller den kan realiseres ved å endre substratets struktur overfor utgangselektroden ved ionisk implantering slik som fig. 12 viser ved 100.

I disse utformninger er overflatene på de to piezoelektriske subststrater 86 polert og bragt i kontakt og derpå holdt sammen ved liming eller mekanisk ved sammenpresning, eller også ved adhesjon som oppnås ved optisk sammenføyning.

Fig. 13 viser en utformning omfattende metallkontakter 110 som er realisert mellom den metalliske bølgeleder og utgangselektroden. I denne utformning kan høyden av hulrommet 83 være betydelig større enn for utformningene med kapasitiv kobling, og er derfor mindre kritisk. For ikke å forstyrre forplantningen av de akustiske bølger,, er sidedimensjonen av hver kontakt liten i forhold til A a , omtrent 0,1 A a.. Og kontaktene 110 er fordelt tilfeldig langs bølgelederen for å unngå kumulativ virkning, idet den midlere avstand mellom kontaktene er av størrelsesorden 100^ a.

Utførelsen av kontaktene foretas på forhånd, enten på bølge-lederen 80, eller på elektroden 81, for eksempel ved fotoetsing, idet de to substrater derpå blir føyd sammen ifølge en av de nevnte teknikker.

Fig. 14 viser en utformning med profilert bølgeleder. Bølge-lederen 120 er profilert i tykkelse tvers på bølgenes forplantningsakse, og oppviser et midtområde 121 og to sideområder 122. Midtområdet er tykkere enn de to sideområdene, hvilket ved mekanisk belastning på substratet 12 5 medfører en lavere forplantningshastighet i midtområdet og følgelig bølge-ledelse. Hastigheten i det frie område av substratet 123 er forøvrig større enn hastigheten i sideområdene på grunn av den elektriske kortslutning på substratets overflate. Sideområdene 122 utføres slik at de oppviser høy elektrisk kon-duktans.

Profileringen av bølgelederen oppnås for eksempel ved ionisk maskinering. Den kan også oppnås ved å anbringe et ledende eller isolerende materiale på et forhåndsmetallisert lag.

De elektriske kontakter 124 anbringes i nivå med s.ideområdenes ytterkanter utenfor området for akustisk energi.

Fig. 15 viser, sett ovenfra, en utformning med en bølgeleder med jevn tykkelse. Bølgelederen 130 er jevntykk og har en slik struktur tvers på bølgenes forplantningshastighet at det dannes et ledende midtområde 131 og to sideområder der de elektriske forbindelser anordnes. Midtområdet er kontinuer-lig, mens de to sideområder er diskontinuerlige og er ut-formet ved å snitte opp bølgelederen i bånd 132 perpendiku-lært på aksen. Midtområdet danner således en total kortslutning på substratets overflate, hvilket bevirker en rela-tiv forsinkelse i sideområdene, som utgjør en partiell kortslutning.

Man oppnår på denne måte to områder med forskjellig metal-liseringstetthet. Avstanden p mellom båndene 132 velges mindre enn A&/2 for å unngå de kjente "stoppbånd"-virkninger og således opprettholde en stor båndbredde B.

Denne utformning er enklere å sette i verk enn den foregående. Bølgelederen oppnås for eksempel ved fotoetsing eller fotolitografi. De elektriske kontakter anbringes på endene av båndene.

De elektriske kontakter for disse to siste utformninger kan utføres på kanten av sideområdene:

- enten ved sveising eller direkte liming,

- eller ved metallisering av kontaktene med eller uten isola-sjon.

Som ikke begrensende eksempel har man realisert en konvolusjonsanordning med flere utganger med dataene f = 300 MHz og T = 10 yus. Bølgelederen har en bredde W = 30yt*. og en lengde

L = 35 mm. Den omfatter fire ekvidistante uttak med avstand Z , hvorav to er beliggende ved endene, slik at "2//lEM er omtrent lik 0,16, idet frekvensbåndet er lik 10 0 MHz. Fig. 16 og 17 viser skjematisk konvolusjonsanordningen og utgangskretsen. Fig. 16 viser fire utgangsforbindelser 141 plassert på substratet 144 i nærheten av hvilket utgangskretsen 140 er anbragt, hvilken for eksempel består av en trykt krets med en tykkelse på noen tidels mm. Fig. 17 viser detaljert forbindelse ved et uttak. De metalliserte kontakter 146 er forbundet til bølgelederen 145 og er forbundet innbyrdes og til endene av utgangskretsens baner 14 2 med gulltråder 14 8 med en lengde på noen millimeter. Videre er godselektrodene 14 7 forbundet til de deler av utgangskretsen som er forbundet til gods 149.

Anordningen av banene 142 tillater forbindelse av fire uttak til utgangskabelen 14 3, hvis impedans vanligvis er lik 50,.i, med forbindelser av identiske lengder, hvorved de signaler som avgis fra uttakene kan summeres i fase. Det skal bemerkes at denne utforming er mulig fordi de elektromagnetiske bølgers hastighet i bølgelederen er lav i forhold til hastigheten i de vanlige transmisjonslinjer som utgjøres av banene 14 2. Utgangskretsen kan også realiseres på det på forhånd metalliserte substrat som dekkes med et isolerende lag med lavest mulig permittivitet.

I forbindelse med valget av avstand mellom kontaktene, tillater en slik utformning oppnåelse av en jevnhet i amplitude-responsen på mindre enn 1 dB og en jevnhet i faserespons på mindre enn 15°. Med bare de to ytterste uttak forbundet, er resultatet en jevnhet i amplitude på 5 dB og en jevnhet i fase på mellom 80 og 90 grader.

Claims (14)

1. Konvolusjonsanordning basert på forplantning av akustiske bølger på overflaten av et piezoelektrisk fast stoff, og omfattende: - piezoelektrisk substrat (10) - midler (11, 12) for eksitering av to i motsatt retning fremskridende akustiske bølger med frekvens f, - minst to langstrakte elektroder (15, 16) som forløper parallelt med forplantningsaksen for de akustiske bølgene mellom eksiteringsmidlene (11, 12) idet en elektrode (16) er forbundet med gods, og en andre elektrode (15) er anordnet som kollektorelektrode og plassert på den siden av substratet som bærer eksiteringsmidlene (11, 12) for å oppfange signalet med frekvensen 2 f, idet nevnte signal frembringes som et resultat av den ulinære samvirkning mellom de to akustiske bølger,. karakterisert ved at en flerhet av elektriske kontakter (42) til kollektorelektroden (15) er anbragt langs dens lengde for oppfanging av nevnte signal fra kollektorelektroden (15), hvilke elektriske kontakter (42) er sammen-koblet med utgangen (S) av anordningen, idet avstanden mellom disse kontakter (42) dels er liten sammenlignet med bølgelengden \ ibri av en elektromagnetisk bølge inni kollektorelektroden (15) med frekvens 2 f, hvilken bølgeleng-de er lik v /2f, hvor vEM er hastigheten av elektromagnetiske bølger i kollektorelektroden, maksimalt ca.

0,2 EM, og dels er valgt for å sikre at produktet av motstand og kapasitans hos elektrodepartiene mellom to kontakter er av lav verdi sammenlignet med perioden l/f.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at de elektriske kontakter (42) er dannet direkte på kollektorelektroden (15) ved sveisning eller ved liming, idet dimensjonen av hvert sveisepunkt eller limpunkt er mindre enn 0,1 ganger den akustiske bølgelengden cllik v /2f hvor v er hastigheten av de akustiske bølgene.

3 cl

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at sveisepunktene (42) er oppnådd ved termokompresjon.

4. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at sveisepunktene (42) er oppnådd ved bruk av ultralydvibrasjoner.

5. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at limingen er utført med indium eller med en ledende epoxyharpiks.

6. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at de elektriske kontakter (52) forløper sideveis relativt kollektorelektroden (55).

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at metalliske brikker (52) som strekker seg langsmed kollektorelektorden (55), er avsatt i en tilbake-trukket form for å motta de elektriske kontakter (53) og er forbundet med nevnte elektrode (55) ved hjelp av første metalliske bånd (50), idet bredden av nevnte første bånd er mindre enn 'cl /5, hvor\ 3er bølgelengden av den akustiske bølgen som forplanter seg på overflaten av substratet.

8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at forbindelsesbrikkene (52) er forbundet med de første båndene ved hjelp av bånd (51) som øker i bredde når man fjerner seg fra kollektorelektro den (55).

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at anordningen omfatter et tynt skikt (60) av isolerende materiale mellom overflaten av det piezoelektriske substratet og sammenstillingen bestående av utvidede bånd og forbindelsesbrikker.

10. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kra-vene 7-9, karakterisert ved at hver elektrisk kontakt er tilhørende to forbindelsesbrikker (52) plassert på hver side av kollektroelektroden (55).

11. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at de første båndene (50) er avsatt på substratets (10) overflate.

12. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at de første båndene har form av bue-formede stykker hvis ende hviler på substratets oveflate.

13. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at kontaktene (42) er dannet ved hjelp av et av de følgende midler: sveising ved termokompresjon, sveising ved hjelp av ultralydvibrasjoner, liming med indium og liming med en elektrisk ledende epoxyharpiks.

14. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at de elektriske kontakter (141) er forbundet med utgangen ved hjelp av spor (142) av lik lengde hos en trykt krets (140) plassert i nærheten av substratet (144).