Устройство на поверхностных акустических волнах

 

Изобретение относится к устройствам на поверхностных акустических волнах ПАВ и может быть использовано для обработки аналоговых сигналов. Цель изобретения - снижение потерь, повышение динамического диапазона, уменьшение искажений за счет использования в устройстве однонаправленной системы разомкнутых электродов . Фильтруемый сигнал подается на входные преобразователи одновременно, а положение штырей и положение центров встречно-штыревых пар электродов связаны определенным условием. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ni>s Н аз Н Иоо

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4915612/22 (22) 01.03.91 (46) 15.07.93. Бюл. ГФ 26 (76) Г.Я.Зеленов (56) Функциональные устройства на интегральных микросхемах дифференциального усилителя/Под ред. В.С,Найденова, М..

Сов. радио. 1977 г.

Морган Д. Устройства обработки сигналов нв поверхностных акустических волнах.

М; Радио и связь. 1990, рис. 5, 6. (54) УСТРОЙСТВО НА ПОВЕРХНОСТНЫХ

АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Изобретение относится к устройствам на поверхностных акустических волнах

ПАВ. Преимущественная область использования — устройства обработки аналоговой информации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство на ПАВ, содержащее пьезоэлектрическую подложку на рабочей грани которой в первом и втором параллельных АК расположены основной входной и выходной ВШП и размещенную между ними систему разомкнутых электродов, которая о апертуре перекрывает первый, второй и параллельный им третий АК, дополнительный входной ВШП, расположенный в третьем АК с той же стороны от системы разомкнутых электродов, что и основной входной ВШП, а каждый разомкнутый электрод выполнен в виде пары штырей, один иэ которых по апертуре перекрывает первый и

„„ ЯЦ„„ 1828565 АЗ (57) Изобретение относится к устройствам на поверхностных акустических волнах flAB и может быть использовано для обработки аналоговых сигналов. Цель изобретения— снижение потерь, повышение динамического диапазона, уменьшение искажений за счет использования в устройстве однонаправленной системы разомкнутых электродов. Фильтруемый сигнал подается на входные преобразователи одновременно, а положение штырей и положение центров встречно-штыревых пар электродов связаны определенным условием. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. второй АК, а второй — второй и третий АК, при этом дополнительный входной ВШП смещен вдоль третьего АК относительно основного входного Blilll, а величина этого смещения и положение каждой пары штырей системы разомкнутых электродов определяются иэ условий

Ь вЂ” @>- д — д-1-O — O.- -.ай, (1) если @ д, то 1. - v Т для получения разности двух аналоговых сигналов и L-v Т для получения суммы двух аналой

2 говых сигналов, если - д +, то 1. - V T + для 4

2 2 получения разности и L Ч T для получения суммы, где (>, д, O> — расстояние от центра основного, дополнительного входного В Ш П

id565 каждая пара штырей образует so втором AK встречно-штыревую пару электродов, при этом второй входной электрод смещен относительно первого входного вдоль третьего

АК, а величина этого смещения L и положение встречно-штыревых пар во втором АК, их центров, а также положения штырей в

55 до и-го штыря в первом и третьем, промежутка между штырями во втором AK соответственно, L — - смещение дополнительного входного ВШП относительно основного входного ВШП вдоль третьего АК, У вЂ” скорость ПАВ, Т вЂ” заданная задержка аналоговых сигналов, m — - натуральное число,, Ао-длина

ПАВ на первой гармонике, причем некоторые равенства из (1) могут нарушаться в местах смены знака амплитуды импульсного отклика системы разомкнутых электродов, а коэффициенты металлизации во всех трех АК одинаковы, причем между частями каждого штыря размещенными в разных акустических каналах могут располагаться "5 резистивные пленки. Недостатком прототипа является то, что во время обработки сигналов .в системе разомкнутых электродов передача энергии с помощью ПАВ осуществляется в двух направлениях (двунаправ- 20 ленность преобразования) и в результате этого да входного преобразователя доходит только половина акустической энергии, которая излучается системой разомкнутых электродов, Кроме этого ПАВ, излученные в 25 противоположную сторону от выходного

ВШП создают искажения и влияют на точность обработки аналоговых сигналов. Дополнительные потери приводят к снижению динамического диапазона. ЗО

Целью изобретения является снижение потерь в устройстве, повышение динамического диапазона, повышение точности обработки аналоговых сигналов за счет использования в устройстве однонаправленной системы разомкнутых электродов, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем пьезоэлектрическую подложку, на рабочей грани которой в первом, втором и третьем акустических ка- 4О налах АК расположены первый входной, выходной и второй входной преобразователи ПАВ соответственно, причем, второй

АК находится между первым и третьим АК, систему разомкнутых электродов, располс 45 женных между входными и выходными преобразователями ПАВ, перекрывающих по апертуре первый, второй и третий АК, причем, каждый разомкнутый электрод выполнен в виде пары штырей, один из которых 5О по апертуре перекрывает первый и второй

АК, а второй-второй и третий АК, причем, первом и третьем АК 0n, (n, f и, соответственно определяются из условия (и фп-1 gn 7п-1 Dn — 0п-1 m k), (2) при этом, если gn - цп, то L -ч Т для получения разности аналоговых сигналов и

-v Т + для получения суммы аналоговых

Д.

2 сигналов, ЕСЛИ fп = g n, ТО L V T ДЛЯ получения разности двух аналоговых сигналов и L - v T для получения суммы аналоговых сигналов, где v — скорость ПАВ, м;

Т вЂ” заданная задержка аналоговых сигналов, сек;

m — натуральное число;

3î — длина волны (ПАВ) на первой гармонике центральной частоты;

L — смещение второго входного преобразователя ПАВ относительно первого,м;

gn, r n, 0n — расстояние от центра основного входного преобразователя ПАВ до n-ro штыря в первом и третьем АК и до центра

ВШПЭ в втором АК соответственно, м. При

ЗтОМ НЕКОТОРЫЕ РаВЕНСтВа ИЗ (n — (n-1 =

-Уп — rп-1=0n — 0п-1= m4могУт наРУшатьсЯ в местах смены знака амплитуды импульсного отклика системы разомкнутых электродов. При этом коэффициенты металлизации во всех трех акустических каналах должны быть одинаковы, s противном случае произойдет фазовое искажение ПАВ в АК, что приведет к искаженной работе устройства, Между частями каждого штыря, размещенными в разных АК, могут включаться резистивные пленки, которые служат для взвешивания (изменения амплитуды) источников ПАВ; расположенных во втором АК и, в первом приближении, совпадающих с центром ВШПЭ. Подбором величины сопротивления этих пленок изменяется амплитудочастотная характеристика АЧХ системы разомкнутых электродов, в результате происходит дополнительная фильтрация полученной суммы или разности. ЗТР отличается тем, что в устройстве каждая пара системы разомкнутых электродов заменяется двумя парами разомкнутых электродов так, что (и — (- дп - qn -О. -О. - + +14„

4 (3) где n — номер второй пары разомкнутых электродов. если первая пара помечена номером и, 1828565

l — натуральное число, при этом равенство (3) может нарушаться в местах смены амплитуды импульсного отклика системы разомкнутых электродов.

На фиг. 1 изображено устройство на

ПАВ. Здесь 1 — пьезоэлектрическая подложка, 2, 3 — первый и второй входные преобразователи ПАВ, 4 — выходной преобразователь ПАВ, 5 — ось симметрии или ось, которую можно принять эа ось симметрии с точки зрения возбуждения ПАВ для преобразователя — 2, 6 — ось симметрии или ось, которую можно принять за ось симметрии с точки зрения возбуждения ПАВ. 7,8,9 — первый, второй и третий АК,.10, 11 — штыри системы разомкнутых электродов лежащие, соответственно, в 7 и 8 акустических каналах, 12 — реэистивные пленки, соединяющие между собой штыри системы разомкнутых электродов, которые лежат в разных смежных АК, 13, 14 — области, в которых лежат резистивные пленки.

На фиг. 2 изображен результат действия двух пар системы разомкнутых электродов, которые заменили каждую одну пару в устройстве-прототипе. Здесь по оси Х отложено расстояние вдоль АК-8, а по оси А амплитуда ПАВ в некоторый фиксированный момент времени, которая возбуждается каждой парой в отдельности. Сплошной линией обозначено распределение амплитуды в пространстве от пары, расположенной на пересечении осей, а штриховой линией от пары, расположенной от нее на расстоянии

4, где о — длина волны ПАВ на центральной частоте АЧХ. Из него видно, что результат сложения ПАВ от этих пар по принципу

° суперпозиции есть амплитуда ПАВ, излученная вправо, равна нулю, а влево в два раза больше.

На фиг. 1 изображен пример конкретного выполнения устройства. Здесь показана металло-резистивная топология (рисунок), которая нанесена на поверхность пьезоэлектрической подложки — 1 и которая состоит из двух входных — 2, 3 и одного выходного преобразователей ПАВ, выходной преобразователь ПАВ обозначен — 4, расположенных (образующих) в трех параллельных акустических каналах — 7, 8, 9, из системы разомкнутых электродов, которые состоят из штырей. объединенных в пары, причем один иэ штырей 10 пересекает АК вЂ” 7 и 8, а другой АК 8 и 9, а в АК -8 штыри одной пары образуют ВШПЭ и расстояния g>, t), D>, которые задаются от оси 5 до штырей 10, 11 и до центра Б ШПЭ, которую образуют штыри 10 и 11 в АК 8, задаются равенством

gn gn-1 п п-1 Dn — Dn-1 m k) . (4) При этом преобразователи 2 и 3 смещены для осуществления заданной задержки Т так, что расстояние между осями 5 и 6 равно величине L. Коэффициенты металлиэации в каналах 7, 8, 9 выбираются во избежание искажений, одинаковыми, а расстояния л, gn, Dn, L выбираются так, чтобы выполнялось равенство (4), причем, если, - д, то

L - v T +. для получения суммы и L - v T

° Д.

2 для получения разности и, если п - ц ч

=". то L -v T + для получения разности м L

- v T для получения суммы. При этом к каждой паре разомкнутых электродов добавляется еще одна, которая определяется соответствующими расстояниями от оси 5— (n, gn, Dn, и которые связаны с расстояниями фп, п, Dn следующим соотношением

20 (n — (и = gn — цп - Dn — 0п (5) лектрическую подложку, на рабочей грани части штыря, лежащие в разных каналах соединяются, для получения заданной АЧХ системы разомкнутых электродов, резистивными пленками, величина сопро30 тивления которых, определяется требуемой

АЧХ. При этом равенства (4) и (5) могут нарушаться в местах смены знака амплитуды источников Импульсного отклика системы разомкнутых электродов.

Устройство работает следующим образом. Два аналоговых сигнала p>(t) и +(t) подаются соответственно на первый — 2 и второй — 3 входные преобразователи, которые в АК 7 и 9 возбуждают соответствующие

40 ПАВ. Через штыри 10 и 11 возбуждения передаются в АК 8. До выходного преобразователя 4 достигнет llAB, пропорциональная сумме или разности двух аналоговых сигналов. Так как каждая пара в системе разомкнутых электродов заменяется двумя парами и между положениями электродов в одной и другой паре имеется зависимость (5), то каждые две пары излучают ПАВ в сторону выходного преобразователя 4. Это

50 0 дает однонаправленное преобразование

ПАВ ВШПЭ.

Это, в свою очередь, приводит к снижению потерь в устройстве, повышению динамического диапазона, повышению точности обработки аналоговых сигналов.

Формула изобретения

1. Устройство на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащее пьеэоэ1828565 которой в первом, втором и третьем акустических каналах (АК} расположены первый входной, выходной и второй входной преобразователи ПАВ соответственно, причем второй АК расположен между первым и 5 третьим АК, систему электродов, включающую пары разомкнутых электродов, каждый из которых выполнен в виде пары штырей, перекрывающих по апертуре соответственно первый и второй, второй и третий АК, 10 причем каждая пара штырей образует во втором АК встречно-штыревую пару электродов(8 ШПЭ), а второй входной преобразователь ПАВ смещен относительно первого на величину L, положение штырей в первом 15 и третьем АК соответственно и положение центров ВШПЭ во втором канале каждой пары разомкнутых электродов определяется из условий

4 фью+1 = gn п-1 Dв Dï-1 = Al Яо, при gn цл для получения разности аналоговых сигналов L= v Ò, для получения суммы двух сигналов L= v Ò ч-Мо/2, при @ - цл «+ 25 й!2, для получения разности аналоговых сигналов L - vT + о/2, для получения суммы двух сигналов чТ, где v — скорость

ПАВ, м/с; Т вЂ” заданная задержка сигналов, с; m —; @ — длина волны

ПАВ. м; g, g, Dn — расстояния от оси симметрии первого и входного преобразователей ПАВ до п-го штыря в первом и третьем

АК и до центра ВШПЭ во втором АК, м, причем коэффициенты металлизации во всех трех АК одинаковы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью снижения потерь, повышения динамического диапазона, с целью уменьшения искажений за счет использования в устройстве однонаправленной системы разомкнутых электродов, в нем каждый из разомкнутых электродов выполнен из двух пар штырей, положение которых удовлетворяет условию где n — номер второй пары разомкнутых электродов, причем,, yn,0> подобны п, rn, Dn, à f — натуральное число, 2.Устройство поп. 3, отлича ю щеес я тем, что части каждого штыря, расположенные в разных АК, соединены между собой резистивными пленками.

Составитель Г. Зеленов

Редактор В. Трубченко Техред M. Моргентал Корректор И. Шулла

Заказ 2371 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, ."Лосква, Ж-35, Раушская наб„Ф/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101