DE4438645A1 - Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitender Einphasen-Unidirektionalwandler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit Oberflächenwel­ len arbeitenden Einphasen-Unidirektionalwandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Unidirektionalwandler der gattungsgemäßen Art strahlen aku­ stische Energie unidirektional ab und sind am elektrischen Eingang so anpaßbar, daß an einem akustischen Tor ein sehr kleiner Reflexionsfaktor erzielt werden kann. In Filtern mit diesen Wandlern ist das unerwünschte Triple-Transit-Signal sehr klein. Die unidirektionale Abstrahlung wird dadurch er­ reicht, daß Reflektorbänke in den Wandler integriert werden, wobei die Triple-Transit-Signalunterdrückung dadurch erzielt werden kann, daß der Wandler am elektrischen Tor gerade so angepaßt wird, daß regenerierte und reflektierte akustische Wellen sich auslöschen. Ein großer Vorteil derartiger Unidi­ rektionalwandler gegenüber anderen Unidirektionalwandlern be­ steht darin, daß er für seine Funktion kein Phasennetzwerk benötigt.

Bisher bekannte Wandler der genannten Art enthalten λ/4-Re­ flektoren, die zwischen zwei Anregungsgruppen um λ/8 aus der Mitte verschoben sind, um eine Wellenabstrahlung nach links oder nach rechts zu erzielen. Die geometrische Periode in diesen Unidirektionalwandlern ist stark gestört. Je nach dem, welches piezoelektrische Substrat verwendet wird, sind alle Reflektoren entweder kurzgeschlossen oder leerlaufend, damit sich ihre elektrischen und mechanischen Reflexionen addie­ ren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Integration von Reflektoren in Einphasen-Uni­ direktionalwandlern anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem mit Oberflächenwellen arbeiten­ den Einphasen-Unidirektionalwandler der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einphasen-Unidirektionalwandlers;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einphasen-Unidirektionalwandlers;

Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Unidi­ rektionalwandlers mit einer dreieckförmigen Längen­ wichtung von unangeschlossenen Reflektorelektroden­ fingern;

Fig. 4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Unidi­ rektionalwandlers mit einer über der Apertur des Wandlers statistisch verteilten Längenwichtung der unangeschlossenen Reflektorelektrodenfinger; und

Fig. 5 einen Teil eines erfindungsgemäßen Unidirektional­ wandlers mit dreieckförmiger Wichtung von Reflektor­ zellen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 eines Einphasen-Unidi­ rektionalwandlers sind zwischen Sammelschienen 1 und 2 Re­ flektorelektrodenfinger 3, 4 so wie Anregungselektrodenfinger 5, 6 vorgesehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß bezogen auf die akustische Wellenlänge λ hinsichtlich der Re­ flektorelektrodenfinger jeweils ein an eine Sammelschiene, hier an die Sammelschiene 1 ein, Reflektorelektrodenfinger 3 angeschlossen ist, während benachbart zu diesem Elektroden­ finger 3 ein unangeschlossener Reflektorelektrodenfinger 4 vorgesehen ist. Hinsichtlich der Anregungselektrodenfinger ist ein Elektrodenfinger 5 an der Sammelschiene 2 und ein Elektrodenfinger 6 an der Sammelschiene 2 angeschlossen. Die Anregungs- und Reflexionselektrodenfinger besitzen dabei je­ weils einen Abstand von λ/4. Diese Kombination von Reflektor- und Anregungselektrodenfingern setzt sich periodisch im Uni­ direktionalwandler fort, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Bei einer derartigen Ausführungsform eines Unidirektional­ wandlers ergibt sich der Vorteil, daß die mechanischen Refle­ xionen, die vom Substratmaterial, von der Massenbelastung durch das Metall der Elektrodenfinger und von der Metallisie­ rungshöhe der Elektrodenfinger abhängen, sich aufheben, so daß der Unidirektionalwandler praktisch keinen fertigungs­ technischen Schwankungen unterworfen ist. Die mechanischen Reflexionen heben sich dabei auf, wobei sich nur die gegen­ über Fertigungstoleranzen wenig empfindlichen elektrischen Re­ flexionen addieren. Durch die abwechselnde Anordnung von kurzgeschlossenen und offenen Reflektorelektrodenfingern wer­ den die elektrischen Reflexionen pro Wellenlänge für ein vor­ gegebenes Substratmaterial maximal.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 eines erfindungsgemäßen Einphasen-Unidirektionalwandlers wechseln sich Anregungszel­ len 10 und Reflexionszellen 11 alternierend ab. In den Anre­ gungszellen 10 sind jeweils zwischen Sammelschienen 1 und 2 Splitelektrodenfinger 5 und 6 vorgesehen, während in den Re­ flexionszellen abwechselnd an Sammelschienen 7 und 8 ange­ schlossene Elektrodenfinger 3 und unangeschlossene Elektro­ denfinger 4 vorgesehen sind.

Beträgt in einem derartigen Unidirektionalwandler bei gleich­ förmiger Geometrie die Elektrodenbreite λ/8 und der Elektro­ denabstand λ/4, so sind mechanische Reflexionen vernachläs­ sigbar, während elektrische Reflexionen für ein gegebenes Substratmaterial maximal sind. Weiterhin ist auch der Einfluß der Fertigungstoleranzen vernachlässigbar sind.

Fig. 3 zeigt eine dreieckförmige Wichtung von Reflektorzel­ len wobei die Dreieckform mit Bezugszeichen 30 und 31 verse­ hen ist.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Wichtung der Reflektorzellen statistisch verteilt ist.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt mit jeweils zwei Reflektorzel­ len 50 und zwei Anregungszellen 51, woraus im einzelnen eine mit 52 und 53 bezeichnete Dreieckswichtung der Reflektorzel­ len 50 ersichtlich ist.

Claims (5)

1. Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitender Einphasen- Unidirektionalwandler mit an Sammelschienen angeschlossenen Elektrodenfingern und nicht an den Sammelschienen ange­ schlossenen Elektrodenfingern, gekennzeichnet durch Anregungs- und Reflexions- Elektrodenfingern, deren Abstand gleich λ/4 ist, worin λ die akustische Wellenlänge bedeutet.

2. Unidirektionalwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pro akustischer Wellenlänge (λ) sowohl Anregungs- als Reflektions-Elektroden­ finger vorgesehen sind.

3. Unidirektionalwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro akustischer Wel­ lenlänge (λ) zwei Anregungselektrodenfinger und zwei Reflek­ torelektrodenfinger vorhanden sind und daß jeweils an die ei­ ne Sammelschiene angeschlossener Reflektorelektrodenfinger sowie ein nicht angeschlossener Reflektorelektrodenfinger vorgesehen ist.

4. Unidirektionalwandler nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß pro akustischer Wel­ lenlänge (λ) zwei Anregungselektrodenfinger vorgesehen, die an jeweils einer Sammelschiene angeschlossen sind.

5. Unidirektionalwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Anre­ gungszellen und Reflektorzellen vorgesehen sind, daß die An­ regungszellen durch Splitfinger-Interdigitalwandler und die Reflexionszellen durch alternierend an Sammelschienen ange­ schlossene und ungeschlossene Elektrodenfinger gebildet sind.