Brevet FR2133821A1 — publié le 19721201

i. 2133821 La présente invention se rapporte à des dispositifs à ondes acoustiques de surface du type utilisant des réseaux interdigitaux en tant que transducteurs électromécaniques sur des substrat piézoélectriques. 5 II est connu dans la technique d'appliquer une pondéra tion d'amplitude aux dispositifs du type précédent au moyen d'un chevauchement de doigts tel que décrit par exemple par Hartemann et Dieulesaint dans "Lettres d'électronique", volume 6, n° 10 du 15 mai 1969 et volume 5* n" 25 de décembre 1969. 10 Un dispositif typique à ondes acoustiques de surface uti lisant un chevauchement de doigts pour obtenir une pondération d'amplitude est représenté dans la figure 1 du dessin ci-joint. Comme le montre cette figure, les réseaux interdigitaux portés sur un quartz ou autre substrat sont constitués par deux 15 électrodes opposées 1 et 2 formant barre omnibus depuis lesquelles s'étendent des doigts 5 et 4 dont la longueur augmente progressivement de la gauche vers la droite comme on peut le voir. La pondération de l'amplitude est obtenue en amenant chaque doigt d'un réseau à chevaucher le doigt voisin de l'autre réseau, d'une quantité qui 20 augmente progressivement. Pendant le fonctionnement, une onde acoustique de surface se propage à travers les réseaux de la gauche vers la droite comme on peut le voir, induisant ainsi des charges piézoélectriques sur la surface du substrat, qui se déplacent avec l'onde. Ces charges piézoélectriques induisent des courants entre les 25 doigts adjacents en relation de chevauchement, courants qui sont proportionnels au chevauchement existant entre ces doigts adjacents. Ces courants induits sont, bien sûr, libres de circuler dans un circuit extérieur (non représenté). Comme représenté, le transducteur peut également être utilisé inversement en tant qu'émetteur. Du 30 fait que la densité de métal constituant les doigts est supérieure le long de l'axe du dispositif que le long de ses bords, si un changement de vitesse de l'onde se produit, il se produira une divergence ou plus communément une convergence de l'onde. Ainsi, une configuration de chevauchement similaire à une extrémité du réseau 35 a un effet sur l'onde qui est tout à fait différent d'une configuration de chevauchement similaire à l'autre extrémité du réseau. Ce procédé connu pour obtenir une pondération d'amplitude est souvent susceptible de produire des effets de diffraction indésirés du fait des changements de la vitesse de propagation de 40 l'onde lorsqu'elle passe sur les doigts. On croit que le change 72 13445 2. 2133821 ment de vitesse est dû à deux effets : la masse du métal ajouté qui résulte du chevauchement et de l'interaction piézoélectrique. Cambon et Quate (Lettres d'électronique, volume 6, n° 17, août 1969) ont montré que pour des pellicules d'aluminium sur du quartz, 5 l'effet est relativement petit quoiqu'encore ennuyeux, mais pour des pellicules en or sur du quartz l'effet est relativement important. Ainsi, si on utilise du quartz en tant que substrat, alors l'aluminium sera le métal convenable pour constituer les réseaux. Cependant, il est fréquemment souhaitable d'utiliser un substrat 10 ayant un coefficient de couplage piézoélectrique beaucoup plus grand que celui obtenu en utilisant du quartz, tel que par exemple le méta-niobate de lithium, auquel cas les effets sur la vitesse sont très importants même si l'aluminium est utilisé pour constituer les réseaux. De plus, les effets de diffraction sont relativement 15 importants et provoquent à la fois des pertes et une cfistorsion imprévisible du signal. L'objet de la présente invention est de prévoir un dispositif à ondes acoustiques de surface, perfectionné, présentant une pondération d'amplitude, et qui ne souffre pas des effets de 20 diffraction de manière aussi importante que les dispositifs connus précédemment décrits. Conformément à la présente invention, on prévoit un dispositif à ondes acoustiques de surface du type mentionné, conçu de façon à présenter une pondération d'amplitude due à un chevauche-25 ment de doigts, et qui est conçu de façon que les réseaux soient constitués de deux électrodes opposées sous fonne de barre omnibus, chacune portant des doigts, chaque doigt porté par une barre omnibus étant au moins approximativement aligné avec un doigt opposé porté par l'autre barre omnibus ; il existe entre chaque paire de 30 doigts approximativement alignés un petit intervalle qui est situé à l'extrémité d'une région de chevauchement de doigts. De préférence, les doigts opposés sont alignés de façon que, excepté pour les intervalles, les doigts opposés d'une paire se présentent sous forme d'un doigt unique s'étendant de l'une à 35 l'autre des deux électrodes sous forme de barre omnibus. Plus les impédances électriques présentées par les longueurs unitaires de doigts couplés et non couplés sont proches, plus les effets de diffraction, induits de manière piézoélectrique, seront évités de façon complète (le terme non couplé signifie un 40 doigt dont le courant induit ne circule pas à travers les deux élec 72 13445 3. 2133821 trodes sous forme de barre omnibus et la charge). Généralement, l'impédance de charge sera suffisamment basse pour que ce critère mentionné en dernier soit obtenu dans des buts pratiques même si les doigts non couplés sont court-circuités (c'est-à-dire couplés 5 par l'intermédiaire d'une impédance nulle). Cependant, lorsque des substrats de coefficient de couplage élevé sont utilisés, il peut être souhaitable de mettre en circuit ouvert un certain nombre de doigts non couplés à leur base, là où ils seraient, dans le cas contraire, reliés électriquement aux électrodes sous forme de bar-10 re omnibus. Par exemple, des doigts non couplés alternés peuvent être mis en circuit ouvert. Dans un exemple, chaque troisième doigt non couplé est mis en circuit ouvert. Si désiré, des connexions en pont peuvent être prévues pour relier les doigts adjacents s'étendant depuis la même élec-15 trode sous forme de barre omnibus en des points à proximité d'une région de chevauchement sans mettre en contact les doigts s'étendant depuis l'électrode sous forme de barre omnibus, opposée. Par ce moyen, on obtient un trajet alterné pour le passage du courant dans le cas où l'un des doigts présenterait une rupture acciden-20 telle durant son utilisation. Un exemple de dispositif à ondes acoustiques de surface conformément à la présente invention sera maintenant décrit en se référant à la figure 2 des dessins ci-joints dans laquelle les mêmes références indiquent des parties identiques à celles de la fi-25 gure 1. Une modification de l'agencement représenté dans la figure 2, et montrant l'utilisation de connexionsen pont reliant les doigts adjacents s'étendant depuis la même électrode sous forme de barre omnibus sera ensuite décrite en se référant à la figure 3 du 30 dessin ci-joint. Comme le montre la figure 2, on peut voir que les doigts 5, s'étendant depuis une élactrode 1 sous forme de barre omnibus, sont alignés avec les doigts 6 s'étendant depuis la barre omnibus 2 et qu'il existe entre des paires de doigts alignés de petits in-35 tervalles 7, ces derniers étant situés aux extrémités des régions de chevauchement de doigts. On verra d'après la figure 2 qu'une onde passant par les doigts à un point quelconque, qu'elle soit en fait pondérée ou non, rencontrera sensiblement la même impédance mécanique et électrique 40 et, en conséquence, se déplacera à une vitesse constante et présen 72 13445 4. 213382î tera peu ou pas d'effets de diffraction. De plus, le fait que les parties redondantes électriques du doigt soient connectées au doigt voisin permet à des courants piézoélectriques de passer à travers les électrodes sous forme de barre omnibus à peu près de la même 5 manière que les courants de charge circulent à travers les doigts couplés opposés. Comme le montre la figure 3, on peut voir que des connexions en pont 8 sont prévues pour connecter électriquement les doigts adjacents parmi les doigts 5 s'étendant depuis l'électrode 10 1 sous forme de barre omnibus en des points qui sont très proches des régions de chevauchement 7. Les connexions en pont 8, bien sûr, ne constituent pas une connexion électrique avec les doigts 6 s'étendant à partir de l'électrode 2 sous forme de barre omnibus en raison du fait que, 15 tandis que les connexions en pont 8 établissent un contact avec les doigts 5 les plus courts à leurs extrémités, elles établissent un contact avec les électrodes les plus longues en des points intermédiaires, sur leur longueur. Des connexions en pont correspondantes 9 sont prévues 20 pour les doigts 6 s'étendant depuis l'électrode 2 sous forme de barre omnibus. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à 25 l'homme de l'art. 72 13445 5. 2133821 REVENDICATIONS 1 - Dispositif à ondes acoustiques de surface du type utilisant des réseaux interdigitaux et conçu, de façon à présenter une pondération d'amplitude grâce à un chevauchement de doigts, 5 caractérisé en ce que les réseaux sont constitués de deux électrodes opposées sous forme de barres omnibus, chacune portant des doigts, chaque doigt porté par une barre omnibus étant au moins approximativement aligné avec un doigt opposé porté par l'autre barre omnibus et en ce qu'il existe entre chaque paire de doigts ap- 10 proximativement alignés un petit intervalle qui est situé à l'extrémité d'une région de chevauchement de doigts. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les doigts opposés sont alignés de façon que, excepté pour lesdits intervalles, les doigts opposés d'une paire se présentent 15 sous forme d'un doigt unique s'étendant de l'une à l'autre des deux électrodes sous forme de barres omnibus. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un substrat de coefficient de couplage élevé est utilisé et en ce qu'un certain nombre de doigts non 20 couplés sont mis en circuit ouvert à leur base, là où ils seraient autrement reliés électriquement aux électrodes sous forme de barres omnibus. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les doigts alternés non couplés sont mis en circuit ouvert. 25 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque troisième doigt non couplé est mis en circuit ouvert. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des connexions en pont sont prévues pour relier les doigts voisins s'étendant depuis la même électrode 3° sous forme de barres omnibus en des points qui sont très proches d'une région de chevauchement, sans qu'il soit établi de contact avec les doigts s'étendant à partir de l'électrode opposée sous forme de barre omnibus.