DE3018080A1 - ACOUSTIC SURFACE WAVE FILTER - Google Patents
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Description
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Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen akustischen Oberflächenwellenfilter zur Benutzung in Kommunikationssystemen und insbesondere einen akustischen Oberflächenwellenfilter, der erfindungsgemäß einen Absorber nicht nur zum Absorbieren und Unterdrücken von reflektierten Wellen enthält, sondern auch zum Einstellen der Frequenzcharakteristiken der sich fortpflanzenden Oberflächenwellen.The invention relates to a surface acoustic wave filter for use in communication systems and in particular a surface acoustic wave filter, which according to the invention contains an absorber not only for absorbing and suppressing reflected waves, but also for adjusting the frequency characteristics of the propagating surface waves.
Allgemein weist ein akustischer Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter) einen Sende- oder Anregungswandler und einen Empfängerwandler auf, die beide aus kammähnliehen Vielelektrodenelementen bestehen, deren Zähne ineinandergreifen und auf einem piezoelektrischen Substrat aufgebracht sind. Wird ein elektrisches Wechselpotential an die Elektroden des Senderwandleis angelegt, so wird ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, das lokalisierte Schwingungen im Substrat erzeugt. Diese Schwingungen geben Anlaß zu akustischen Wellen, die sich entlang der Oberfläche des Substrats auf einem wohldefinierten Weg senkrecht zu den Elektroden fortpflanzen und die an irgendeiner Stelle entlang des Weges durch den Empfängerwandler detektiert werden können.Generally, a surface acoustic wave filter has (SAW filter) a transmitter or excitation converter and a receiver converter, both of which are comb-like There are multiple electrode elements, the teeth of which interlock and applied to a piezoelectric substrate are. If an electrical alternating potential is applied to the electrodes of the transmitter wall, then generates an alternating electric field that generates localized vibrations in the substrate. These vibrations give rise to acoustic waves that travel along the surface of the substrate on a well-defined Propagate the path perpendicular to the electrodes and place them anywhere along the path through the Receiver transducers can be detected.
Die Frequenzcharakteristiken des gefilterten Signals, das vom Empfängerwandler erhalten wird, wird durch das Muster der ineinandergreifenden Elektroden in dem Senderwandler und Empfängerwandler bestimmt. Die BeeinflussungThe frequency characteristics of the filtered signal obtained from the receiver transducer is determined by the Patterns of the interdigitated electrodes in the transmitter transducer and receiver transducer are determined. The influencing
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oder Einstellung der Frequenzcharakteristik kann daher dadurch bewirkt werden, daß das Ausmaß des Uberlappens oder Ineinandergreifens der Zähne geändert wird, indem die Breite jedes Zahnes geändert wird, indem der Abstand der miteinander ausgerichteten Zähne verändert wird, indem die Zahl der Zähne geändert wird, und/oder indem einer oder mehrere der Zähne von den miteinander ausgerichteten Elektroden weggelassen werden.or adjustment of the frequency characteristic can therefore be effected by reducing the extent of the overlap or the meshing of the teeth is changed by changing the width of each tooth by changing the The distance between the aligned teeth is changed by changing the number of teeth, and / or by removing one or more of the teeth from the aligned electrodes.
Die ineinandergreifenden Elektroden werden normalerweise unter Benutzung eines Ätzverfahrens hergestellt, bei dem ein Metallfilm auf das Substrat aufgebracht wird, bei dem eine Maske mit einem vorbestimmten Elektrodenmuster über den Metallfilm gelegt wird, und bei dem dann die unerwünschten Filmbereiche durch irgendein bekanntes Ätzverfahren entfernt werden. Um die Frequenz-Charakteristiken des Wandlers einzustellen oder zu ändern, ist es allgemein üblich, das Muster "auf der Maske zu ändern. Da das Muster auf der Maske jedoch eine sehr feine Struktur .hat, ist es sehr schwierig, das Muster auf einer vorgegebenen Maske zu ändern. Um ein unterschiedliches Muster auf der Maske zu erhalten, muß die Maske daher von Anfang an neu hergestellt werden. Dies ist jedoch sehr zeitaufwendig und bringt zusätzliche Herstellungskosten mit sich. Sogar wenn das Muster auf der Maske durch einen sehr tüchtigen Arbeiter geändert würde, könnte es nicht so genau wie gewünscht sein, da die Zähne in den Elektroden Abmessungen von der Größenordnung eines Mikron haben.The interdigitated electrodes are usually manufactured using an etching process in which a metal film is applied to the substrate, in which a mask having a predetermined electrode pattern is placed over the metal film, and in which then the unwanted film areas are removed by any known etching process. About the frequency characteristics To adjust or change the transducer, it is common practice to use the pattern "on the Change mask. However, since the pattern on the mask has a very fine structure, it is very difficult to change the pattern on a given mask. Around In order to obtain a different pattern on the mask, the mask must therefore be manufactured anew from the beginning will. However, this is very time-consuming and entails additional manufacturing costs. Even if if the pattern on the mask were changed by a very skilled worker, it could not be as accurate as desired, since the teeth in the electrodes are on the order of a micron.
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Es ist nun eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine SAW-Einrichtung bzw. einen solchen Filter zu schaffen, der hergestellt werden kann, ohne daß es notwendig ist, ein unterschiedliches Muster ineinandergreifender Elektroden zu verwenden, wenn die Frequenzcharakteristiken geändert werden sollen.It is now a main object of the invention to provide a SAW device or such a filter that can be made without the need to interlock a different pattern Use electrodes when the frequency characteristics are to be changed.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, um die Einstellung der Frequenzcharakteristiken der SAW-Einrichtung bzw. des SAW-Filters zu bewirken, ohne daß es notwendig ist, das Muster der ineinandergreifenden Elektroden auf dem Substrat zu ändern.Another object of the invention is to provide a method of adjusting the To effect frequency characteristics of the SAW device or the SAW filter without it being necessary to change the pattern of the interdigitated electrodes on the substrate.
Durch die Erfindung wird ein akustischer Oberflächenwellenfilter geschaffen, der ein Substrat aus einem Material aufweist, in welchem sich akustische Wellen entlang einer Oberfläche ausbreiten können, und der ein Wandlerelement enthält, das zwei kammförmige Elektroden aufweist, deren Zähne entsprechend einer vorbestimmten Gewichtsfunktion ineinandergreifen und auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht sind. Außerdem weist der erfindungsgemäße Filter ein Absorbermaterial auf, das erfindungemäß auf der Oberfläche des Substrates so aufgebracht ist, daß es einen Teil der kammförmigen Elektroden an der Stelle bedeckt, wo die Zähne ineinandergreifen.The invention provides a surface acoustic wave filter which comprises a substrate from a Has material in which acoustic waves can propagate along a surface, and the contains a transducer element having two comb-shaped electrodes, the teeth of which correspond to one Interlock predetermined weight function and are applied to the surface of the substrate. In addition, the filter according to the invention has an absorber material which according to the invention is on the surface of the substrate is applied so that it covers part of the comb-shaped electrodes at the point where the teeth mesh.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand einer vorteilhaften Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The invention is described below, for example, on the basis of an advantageous embodiment with reference on the accompanying drawings. Show it:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf einenFig. 1 is a plan view of a
SAW-Filter der Erfindung; undSAW filters of the invention; and
Fig. 2 eine grafische Darstellung einerFig. 2 is a graphical representation of a
Amplituden-Frequenz-Charakteristik und einer Gruppenverzögerungszeit-Frequenz -Charakteristik des SAW-Filters.Amplitude-frequency characteristic and a group delay time frequency -Characteristic of the SAW filters.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer akustischer Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter) gezeigt, der ein längliches rechteckiges Substrat 1 eines piezoelektrischen Materials aufweist, wie z.B. PZT, LiNbO- oder ein ähnliches Substrat wie zum Beispiel eine mit einem ZnO-FiIm bedeckte Glasplatte, das einander gegenüberstehende Endkanten Ta und Ib und einander gegenüberstehende Seitenkanten 1c und Td aufweist. Das rechteckige Substrat 1 weist einen Senderwandler und einen Empfängerwandler 3 auf, die beide auf einer oberen Oberfläche des Substrates in bekannter Weise aufgebracht sind. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Senderwandler 2 zwei Dünnschichtmetallelektroden auf, die die Form von Kämmen mit inein^ andergreifenden Zähnen haben. Die Spitzen der kammförmigen Elektroden des Senderwandlers 2 sind, wie dies durch die einhüllende Linie gezeigt ist, entsprechend einer gewünschten mathematischen Gewichtsfunktion angeordnet. Der Empfängerwandler 3 weist zwei kammförmige Elektroden mit gleichförmiger Überlappung oder mit gleichförmigem Ausmaß des Ineinandergreifens auf.In Fig. 1, an inventive surface acoustic wave filter (SAW filter) is shown, the elongated rectangular substrate 1 of a piezoelectric material, such as PZT, LiNbO- or a similar substrate such as, for example, a glass plate covered with a ZnO film, which is attached to each other has opposite end edges Ta and Ib and opposite side edges 1c and Td. The rectangular substrate 1 has a transmitter transducer and a receiver transducer 3, both of which are applied to an upper surface of the substrate in a known manner. In the embodiment shown, the transmitter transducer 2 has two thin-film metal electrodes on, which have the shape of combs in one ^ have opposing teeth. The tips of the comb-shaped Electrodes of the transmitter transducer 2 are, as shown by the envelope line, corresponding arranged a desired mathematical weight function. The receiver transducer 3 has two comb-shaped electrodes with a uniform overlap or with uniform degree of interlocking.
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Der SAW-Filter dieses Typs wird z.B. als Videozwischenfrequenzfilter (VIF-Filter) für einen Fernsehempfänger verwendet, der eine Tonsperre zum Sperren des Tonsignals im Durchlaßbereich aufweist.The SAW filter of this type is used as a video intermediate frequency filter, for example (VIF filter) used for a television receiver that has a sound blocker to block it of the audio signal in the pass band.
Die Elektroden der Wandler 2 und 3 werden durch ein Ätzverfahren gebildet, bei dem ein Metallfilm, wie z.B. ein Äluminiumfilm ganz auf einer Oberfläche des Substrates 1 aufgebracht wird, bei dem dann eine Maske über die so beschichtete Oberfläche gelegt wird und bei dem dann die unerwünschten Filmbereiche durch ein Fotoätzverfahren oder irgendein anderes bekanntes Ätzverfahren entfernt werden. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet eine Abschirmelektrode, die zusammen mit den Elektroden der Wandler 2 und 3 durch das Ätzverfahren gebildet wird. Die Bezugsziffern 5 und 6 bezeichnen Oberflächenwellenabsorber, die aus einem Absorbermaterial wie z.B. Epoxy-Harz bestehen und auf der Oberfläche des Substrates 1 durch irgendein bekanntes Verfahren wie z.B. ein Druckverfahren aufgebracht sind. Der Absorber besteht aus einem Teil 5a, der auf der Oberfläche des Substrates 1 zwischen der Endkante 1a und dem Senderwandler 2 angeordnet ist, und aus einem Teil 5b, der einen Teil des Senderwandlers 2 überlappt. Der Absorber 6 und der Teil 5a des Absorbers 5 dienen dazu, unerwünschte akustische Oberflächenwellen zu unterdrücken. Der Teil 5b des Absorbers 5 schließt einen Bereich ein, der auf dem Bereich aufgebracht ist, in dem die Zähne ineinandergreifen, und schließt weiter einen Bereich ein, der auf den Bereich aufgebracht ist, in dem die Zähne nicht eineinandergreifen. Das Absorbermaterial, das auf den Bereich aufgebracht ist, in dem die Zähne ineinandergreifen, reduziert dort die Energie derThe electrodes of the transducers 2 and 3 are formed by an etching process in which a metal film, e.g. an aluminum film is wholly deposited on one surface of the substrate 1, then a mask is placed over the surface coated in this way and then the undesired film areas through a Photo-etching processes or any other known etching process can be removed. The reference number 4 denotes a shielding electrode, which together with the electrodes of the transducers 2 and 3 by the etching process is formed. The reference numerals 5 and 6 denote surface wave absorbers made of an absorber material such as epoxy resin and on the surface of the substrate 1 by any known method such as e.g. a printing process are applied. The absorber consists of a part 5a, which is placed on the surface of the Substrate 1 is arranged between the end edge 1a and the transmitter transducer 2, and from a part 5b, the a part of the transmitter transducer 2 overlaps. The absorber 6 and the part 5a of the absorber 5 serve to suppress unwanted surface acoustic waves. The part 5b of the absorber 5 closes an area one applied to the area where the teeth interlock and further includes an area one that is applied to the area where the teeth do not interlock. The absorber material, that is applied to the area where the teeth interlock, reduces the energy of the
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akustischen Oberflächenwellen, wodurch eine Änderung der Frequenzcharakteristiken des SAW-Filters bewirkt wird. Für das Beispiel eines SAW-Filters mit einem mit Gewichten versehenen Wandler für Video-Zwischenfrequenz sind dessen Frequenzcharakteristiken für den Fall, daß kein Absorbermaterial· auf den Bereich aufgebracht ist, in dem die Zähne ineinandergreifen, durch eine dicke Linie in der Darstellung der Fig. 2 gezeigt. Wird das Absorbermaterial in dem Bereich aufgebracht, in dem die Zähne ineinandergreifen, werden das Tonträgergebiet und das rechte Eckgebiet des Durchlaßbereichs in. der Amplituden-Frequenz-Charakteristikkurve auf eine Weise geändert, die durch die Pfeile dargestellt ist, um dadurch eine Charakteristikkurve zu erhalten, die durch eine dünne Linie dargestellt ist.surface acoustic waves, thereby causing a change in the frequency characteristics of the SAW filter will. For the example of a SAW filter with a weighted converter for video intermediate frequency are its frequency characteristics in the event that no absorber material is applied to the area in which the teeth are interlocked is shown by a thick line in the illustration of FIG. If the absorber material is applied in the area where the teeth interlock, the sound carrier area becomes and the right corner area of the pass band in the amplitude-frequency characteristic curve changed a manner shown by the arrows to thereby obtain a characteristic curve, which is represented by a thin line.
Die Aufbringung des absorbierenden Materials über den Bereich des Wandlers, in dem die Zähne ineinandergreifen, unterdrückt auch unregelmäßige Welligkeiten in der Gruppenverzögerungszeit-Charakterik (GDT-Charakteristik), wie dies in derselben Darstellung von Fig. 2 gezeigt ist.The application of the absorbent material over the area of the transducer where the teeth interlock, also suppresses irregular ripples in the group delay time characteristic (GDT characteristic), as shown in the same illustration of FIG.
Das Absorbermaterial, das auf die Bereiche des Wandlers aufgebracht ist, in dem die Zähne nicht ineinandergreifen, beseitigt unerwünschte reflektierte akustische Ober—-flächenwellen, so daß die Eigenschaften des SAW-Filters verbessert werden.The absorber material applied to the areas of the transducer is applied in which the teeth do not interlock, eliminates unwanted reflected acoustic surface waves, so that the characteristics of the SAW filter are improved.
Die Aufbringung des Absorberbereichs 5b kann gleichzeitig mit oder nach der Aufbringung des Absorberbereiches 5a geschehen. In beiden Fällen wird dieThe application of the absorber area 5b can be carried out at the same time happen with or after the application of the absorber area 5a. In both cases, the
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Fläche und/oder die Größe des Wandlerbereiches, der durch den Absorberbereich 5b bedeckt werden soll, unter Berücksichtigung des Ausmaßes bestimmt, in dem die Frequenzcharakteristik geändert werden soll.Area and / or the size of the transducer area that is to be covered by the absorber area 5b, is determined in consideration of the extent to which the frequency characteristic is to be changed.
Es sollte bemerkt werden, daß der Absorberbereich 5b auch so aufgebracht werden kann, daß er sich vom Absorberbereich 5a erstreckt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, oder daß er auch getrennt vom Absorberbereich 5a angebracht werden kann.It should be noted that the absorber area 5b can also be applied in such a way that it extends from the absorber area 5a extends, as shown in Fig. 1, or that it is also attached separately from the absorber area 5a can be.
Es sollte festgehalten werden, daß auch der Absorber eine solche Form haben kann, daß er sich so weit erstreckt, daß er teilweise einen Bereich des Empfängerwandlers bedeckt.It should be noted that the absorber can also have such a shape that it extends so far that that it partially covers an area of the receiving transducer.
Erfindungsgemäß kann die Frequenzcharakteristik des SAW-Filters einfach geändert oder einreguliert werden, indem Absorbermaterial über .den Bereich des Wandlers aufgebracht wird, in dem die Zähne ineinandergreifen.According to the invention, the frequency characteristic of the SAW filter can easily be changed or adjusted, by applying absorber material over the area of the transducer where the teeth interlock.
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Claims (1)
entlang einer Oberfläche ausweiten können, und ein
Wandlerelement aufweist, das zwei kammförmige Elektroden enthält, deren Zähne entsprechend einer Gewichtsfunktion ineinandergreifen und auf der Oberfläche aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Äbsorbermaterial (5, 6) über ein vorbestimmtes Gebiet der kammförmigen Elektroden aufgebracht wird, in dem die Zähne ineinandergreifen.4. Method for influencing the frequency characteristics of an acoustic surface filter, which is a substrate of a material in which acoustic waves are located
can expand along a surface, and a
A transducer element which contains two comb-shaped electrodes, the teeth of which interlock according to a weight function and are applied to the surface, characterized in that an absorber material (5, 6) is applied over a predetermined area of the comb-shaped electrodes in which the teeth interlock.
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