Фильтр на поверхностных акустических волнах

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и телевидения и может быть использовано в приемных и передающих узлах связи.

Технический результат - расширение динамического диапазона, сохранение фазового фронта поверхностных акустических волн (ПАВ) и более рациональное использование поверхности пьезоэлектрической подложки.

Это достигается тем, что металлический экран (4) выполнен в виде двояковыпуклой линзы с фокусным расстоянием равным половине расстояния между центрами преобразователей (2) и (3), причем геометрические размеры ширины экрана равны апертуре преобразователей.

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и телевидения и может быть использовано в приемных и передающих узлах связи.

Известен фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), приведенный в патенте Satoshi Onto, Tsuyoshi Oura and others, Surface acoustic wave devise US 2005/0168302 A1, опубликован 4 августа 2005 г.

Этот фильтр содержит аподизованный и неаподизованый преобразователи акустического сигнала, разделенных между собой экраном в виде прямоугольной полоски.

Недостатком этого фильтра является то, что поверхностная волна, распространяющаяся вдоль центральной части аподизованного преобразователя пересекает больше электродов и, следовательно, больше замедляется, чем волна, распространяющаяся ближе к контактным шинам. Поэтому форма волнового фронта при прохождении акустических волн через протяженный аподизованный преобразователь искажается. Кривизна волнового фронта равносильна расфокусировке акустического пучка и обусловливает резкое искажение частотной характеристики преобразователя.

С уменьшением апертуры протяженного преобразователя начинает сказываться эффект отклонения потока энергии который не равен нулю для большинства срезов пьезоэлектриков. Это приводит к тому, что второй преобразователь принимает акустическую волну не полностью за счет утекающих волн. В свою очередь это приводит к ухудшению характеристик фильтра в области подавления внеполосных сигналов и увеличивает вносимые потери и неравномерность в полосе пропускания фильтра. Данный эффект распространяется на большинство конструкций фильтров.

Известен прототип фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), приведенный в патенте РФ 2308799, Н03Н 9/64, опубликованном

20.10.2007 г., Бюл. №29, принятый за прототип.

Схема фильтра-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - пьезоэлектрическая подложка;

2 - входной аподизованный преобразователь;

3 - выходной неаподизованый преобразователь;

4 - металлический экранирующий элемент.

Фильтр-прототип содержит пьезоэлектрическую подложку 1, на рабочей поверхности которой размещены входной 2 и выходной 3 преобразователи. Между преобразователями 2 и 3 расположен экранирующий элемент 4. Преобразователь 2 выполнен в виде сплошной металлизации с зазором между шинами, при этом площадь зазоров пренебрежимо мала по сравнению с площадью преобразователя. Преобразователь со сплошной металлизацией выполнен с переменной шириной вдоль акустического канала, при этом его ширина максимальна в местах с наибольшими значениями весовой функции аподизации, а в области, примыкающей к выходному преобразователю, его ширина равна активной апертуре (величине перекрытия электродов) выходного преобразователя. Ширина и активная апертура преобразователей связаны соотношением: 0,8W/H_max<1,0, где W - активная апертура выходного преобразователя, Н_max - максимальная ширина преобразователя со сплошной металлизацией.

Ширина сплошной металлизации входного ВШП в дальней от выходного преобразователя области не регламентируется и ограничена только величинам весовой функции. Форма зазора по длине преобразователя со сплошной металлизацией выполняется в соответствии со значениями весовой функции аподизации. Ширина зазора h выбирается из соотношения: 0,25₀>0,03₀, где ₀ - частота акустического синхронизма.

Недостатком фильтра-прототипа является сложность его конструкции, и как следствие этого - ужесточение требований к воспроизведению в условиях массового производства.

Для устранения указанных недостатков в фильтре, содержащем пьезоэлектрическую

подложку с расположенным на ней акустическим каналом, образованным входным аподизованным и выходным неаподизованным преобразователями с металлическим экраном между ними, согласно полезной модели, металлический экран выполнен в виде двояковыпуклой «линзы» с фокусным расстоянием равным половине расстояния между центрами преобразователей, причем геометрические размеры ширины экрана равны апертуре преобразователей.

На фиг.2 приведена схема предлагаемого фильтра, где обозначено:

1 - пьезоэлектрическая подложка;

2 - входной аподизованный преобразователь;

3 - выходной неаподизованый преобразователь;

4 - металлический экран в виде двояковыпуклой «линзы».

Предлагаемый фильтр содержит пьезоэлектрическую подложку 1, на рабочей поверхности которой размещены входной аподизованный 2 и выходной неаподизованый 3 преобразователи. Между преобразователями 2 и 3 расположен металлический экран 4, выполненный в виде двояковыпуклой «линзы».

Работает устройство следующим образом.

На входной преобразователь 2 подается электрический сигнал, который преобразуется в ПАВ, распространяющуюся до соответствующего выходного преобразователя 3, который преобразует ее в выходной электрический сигнал. Но при возбуждении ПАВ в аподизованном преобразователе 2 происходит расширение акустического канала на выходе за счет дифракционного эффекта. Для его устранения этого эффекта изменим прямоугольную форму экрана 4 на форму в виде двояковыпуклой «линзы». При этом происходит сужение акустического потока за счет переотражения от криволинейных краев экрана 4.

Изменение вида металлического экрана позволяет расширить динамический диапазон, сохранить фазовый фронт ПАВ и более рационально использовать поверхность пьезоэлектрической подложки.

Фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрическую подложку с расположенным на ней акустическим каналом, образованным входным аподизованным и выходным неаподизованным преобразователями с металлическим экраном между ними, отличающийся тем, что металлический экран выполнен в виде двояковыпуклой «линзы» с фокусным расстоянием, равным половине расстояния между центрами преобразователей, причем геометрические размеры ширины экрана равны апертуре преобразователей.