Brevet FR2274171A1 — publié le 19760102

L'invention concerne un filtre dans lequel on met profit des ondes de surface acoustiques. Par l'emploi d'ondes de surface acoustiques, il est possible de fabriquer des dispositifs qui sont compacts et peu encombrants et qui en outre peuvent être fabriqués par la mise en oeuvre des techniques utilisées aussi pour la fabrication de circuits intégrés, de tels dispositifs étant par exemple des filtres à sélectivité de fréquence. De tels dispositifs permettent d'éviter des inconvénients qui sont inhérents à l'emploi d'inductances, ces inconvénients étant par exemple les frais de fabrication élevés et le grand encombrement. Habituellement, un filtre tel que mentionné ci-dessus est formé par une mince plaquette en matériau piézo-électrique dont une surface est munie d'un transducteur d'entre ainsi que d'un transducteur de sortie, le premier émettant une onde de surface qui se propage à ladite surface du corps, tandis que 11 autre transducteur capte ladite onde. Normalement, les transducteurs sont formés par une configuration interdigitale de paires d'électrodes, chaque électrode entant formée par des bandes parallèles. Ces configurations interdigitales résultent par exemple d'un procédé photolithographique et sont formées à partir dtune couche de métal approprié, par exemple une couche d'or, élaborée sur la surface de la plaquette. La caractéristitue de fréquence d'un tel filtre est déterminée par le nombre, lsécartement et les dimensions des bandes 2'élec- trode constituant chaque transducteur. Chaque paire de bandes d'électrode voisines peut etre considérée comme une source d'ondes de surface acoustiques.Toutefois, pour faciliter les calculs, on part généralement d'un modèle mathématique de la configuration, pour lequel on admet que chaque bande d'électrode représente une source distincte d'ondes de surface acoustiques; on a pu constater que les résultats obtenus å l'aide de ce modèle conviennent en pratique pour réaliser des projets. Sl sur ce modèle mathé- matique on applique des techniques de synthèse de Fourrier et d'optimalisation par calculatrice électronique qui, mathématiquement, sont analogues & la thdorie de diffractions il est possible de définir une répartition adéquate de l'intensité de ce genre de sources et de ltécartement entre celles-ci dans les configurations de transducteurs d'entrée et de sortie, ladite répartition dtant à mtme de donner une approximation convenable de la caractéristique de bande passante ddsirSe. L'élaboration des transducteurs d'entrée et de sortie, séparés par une distance déterminée dans le sens de propagation des ondes de surface acoustiques, introduit un retard dans la voie de signal; toutefois, pour de nombreuses applications, un tel retard est sans importance ou il est possible d'en tenir compte.Dans le cas où il s'agit d'un filtre de fréquence intermédiaire destiné à un récep- teur de télévision par exemple, étant donné que le signal entier subit le meme retard, le retard cité ci-dessus a tout simplement le même effet que celui qui serait obtenu dans le cas où l'antenne de réception serait plus éloignée de ltémetteur, D'un autre côté, cette propriété du dispositif peut être mise à profit pour ltetablissement d'un retard désiré. Un problème avec lequel on est confronté lors de ltem- ploi des dispositifs de filtrage décrits ci-dessus, est qu'en plus d'un signal désiré qui est produit par l'onde de surface qui, du transducteur d'entrée, passe au transducteur de sortie, il se produit également un signal de claquage indésirable résultant simplement d'une capacité entre le transducteur d'entrée et le transducteur de sortie, ce signal indésirable étant en outre déphasé en avant par rapport au signal désiré. Dans le cas d'un filtre, comparé au signal d'entrée, le niveau de claquage doit être inférieur d'un montant plus grand que celui forné du fait de combiner d'une part la perte d'insertion du filtre et d'autre part le niveau de captation le plus bas requis pour le filtre. Le but de l'invention est de fournir un filtre dans lequel l'amplitude du signal de claquage capacitif indésirable qui, du transducteur d'entrée, passe au transducteur de sortie, est diminuée dans une forte mesure. Conformément à l'invention, un filtre mettant à profit des ondes de surface acoustiques et comportant un corps en matériau piézo- électrique dont une surface est munie de premier et deuxième transducteurs, le premier transducteur émettant une onde de surface acoustique qui se propage à ladite surface du corps, tandis que l'autre transducteur capte ladite onde, est remarquable en ce que chaque transducteur est formé par au moins une configuration d'électrodes interdigitales, et qu'un des transducteurs comporte deux électrodes supplémentaires sur ladite surface du corps, une électrode supplémentaire étant située près d'un côté du premier transducteur alors que l'autre électrode supplé=.entaire est située pres de l'autre côté dudit transducteur, lesdites dlectrodes suppldnentaires étant toutefois connectées électriquement aux côtés opposés respectifs de ce premier transducteur, l'ensemble étant conçu de fanon que dans le cas où les deux transducters fonctionnent en pusz-pull, chaque élect-rode suple'- mentaire a toujours la polarité qui est opposee à celle du côté voisin du premier transducteur, en vue de diminuer dans une forte mesure l'amplitude du signal de claquage inddsirable qui, du transducteur d'entrée, passe au transducteur de sortie. Suivant une caracteristique de l'invention, les liaisons électriques entre d'uné part les électrodes supplémentaires et d'autre part les côtés opposés respectifs du premier transducteur sont réalisées de pré- ference sans croisement sur la surface du eorps. Suivant un autre mode de réalisation d'un filtre mettant à profit des ondes de surface acoustiques et réalise conformement à ltin- vention, le premier transducteur du filtre est conçu pour capter une onde de surface acoustique cependant que le deuxième transducteur est conçu pour l'émission d'une telle onde. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réaliste. - La figure 1 est une vue en plan schématique d'un filtre conventionnel mettant à profit des ondes de surface acoustiques. ; La figure 2 est une vue en plan schematique du filtre dà représenté sur la figure 1 mais modifié conformément à l'invention. -Sur la figure 1, la face supérieure d'un corps 1 affectant la forme d'une plaquette en matériau piézo-électrique est munie d'un transducteur d'émission 2 2 ainsi que dtun transducteur de rkception 3. Ces transducteurs sont formés par des configurations interdigitales de paires d t électrodes qui par voie photolithographique par exemple sont formées sur une couche métallique dépose par évaporation sur la surface du corps 1. Le transducteur 2 est forné par une configuration d'électrodes interdigitales simple habituelle à l'aide de laquelle un faisceau d'ondes de surface acoustiques peut être oriente p3rallèlenent à la direction de propagation 4 des ondes de surface acoustiques vers le transducteur 3. Ce dernier est formé également par une configuration d'électrodes interdigitales simple habituelle ar.!nabée de façon à pouvoir capter le faisceau d'ondes de surface acoustiques qui est zizis par le transducteur 2. Chacune des configurations constituant les transducteurs 2 et 3 peut être obtenue d'une façon usuelle et l'ir.tensité de source équivalente de chacune des paires d1,ectroses interdigitales 5 en orne de bande peut être définie d'avance par l'ajustement d'une part de la distance entre les bandes d'dlectrode et/ou d'autre part de la partie de bande, qui dans la direction de propagation des ondes de surface chevauche dans chaque bande une partie de bande voisine de polarité opposée. Les bandes conductrices parallèles 6 et 7 interconnectent des extrémités des électrodes 5 ayant la même polarités et conduisent aux bornes d'entrée 8 et 9 du transducteur d'émission 2. Les bandes parallèles 10, 11 interconnectent des extrémités des électrodes 5 qui ont la même polarité et conduisent aux bornes de sortie 12 et 13 du transducteur de réception 3. Ci-aprés, on considère le signal de claquage capacitif indésirable qui se produit lorsque aussi bien du coté émetteur que du caté récepteur, l'agencement conventionnel décrit ci-dessus fonctionne en pushpull. L'effet total exercé par les champs électrostatiques entre les diverses dlectrodes des deux transducteurs peut être obtenu par des capacités identiques Ca et Cb. La première est la capacité entre d'une part les électrodes 5 interconnectZes par la bande 6 et d'autre part les électrodes 5 interconnectdes par la bande 10, et. constitue également la capacité entre d'une part les- dlectrodes 5 interconnectdes par la bande 7 et d'autre part les éléctrodes 5 interconnectées par la bande Il. La capa citd Cb est celle entre d'une part les électrodes 5 interconnectées par la bande 6 et d'autre part les électrodes 5 interconnectées par la bande 11, et constitue également la capacité entre d'une part les électrodes 5 interconnectées par la bande 7 et d'autre part les électrodes 5 interconnectées par la bande 10. Ces capacités indésirables Ca et Cb induisent des tensions Va et Vb sur le transducteur de réception, l'effet net de ces tensions formant le signal de claquage.Le fonctionnement en push-pull du transduc teur d'émission 2 2 induit sur la borne 12 une tension instantanée Va-Vb, sur la borne 13 une tension instantanée Vb-Va, tandis que le fonctionnement en push-pull du transducteur 3 fournit un signal de claquage dont l'amplitude est égale à 2(Va-Vb). La figure 2 se rapporte également au filtre déjà repré- senté sur la figure 1, mais modifié toutefois conformément à l'invention du fait de l'élaboration de deux dlectrodes suppldmentaires 14 et 15. Une de ces électrodes supplémentaires se situe près dlun coté du transducteur 2, mais est toutefois connectée électriquement au côtS opposé de ce transduc teur 2, alors que l'autre électrode supplémentaire se situe près de l'autre cSté du transducteur 2 mais est connectée électriquement au côté opposé correspondant.Lorsque le transducteur 2 fonctionne en push-pull, chacune des électrodes supplémentaires 14 et 15 a toujours une polarité qui est opposée à celle du côté voisin du transducteur 2. Les liaisons électriques 16, 17 entre d'une part les électrodes supplémentaires 14, 15 et d'autre part les côtés opposés correspondants du transducteur 2 sont établies de préférence sans croisement sur la face supérieure du corps I, et cela simultanément lors de l'élaboration des configurations d'électrodes interdigitales et des électrodes supplémentaires. Les électrodes 14, 15 causent un claquage supplémen- taire par l'intermédiaire des capacités identiques Ca' et Ca, ces capacités induisant des tensions Va' et Vb' sur le transducteur de réception. La ~capacité Ca' est celle entre ltélectrode supplémentaire 14 et les électrodes 5 interconnectées par la bande 11, et constitue également la capacité entre ltélectrode supplémentaire 15 et les électrodes 5 interconnectées par la bande 10.La capacité Cb' est celle entre l'électrode supplémentaire 14 et les électrodes 5 interconnectées par la bande 10, et constitue également la capacité entre l'électrode supplémentaire 15 et les électrodes linters connectées par la bande 11. il est connu que la capacitif Ca est plus grande que la capacité Cb, et qu'évidemment la capacité Cb' est plus grande que la capacité Ca'.La zone d'action des électrodes 14, 15 et la position quelles occupent sont ajustes de façon à respecter l'équation Ca + Ca' = Cb + Cbt. Le claquage capacitif de phase opposée des électrodes supplémentaires 14, 15 fournit ainsi, lors du fonctionnement en push-pull du transducteur de réception 3, une tension de claquage nette des électrodes supplémentaires 14, 15 égale à 2(Va - Vb - yb' + Va'), cette tension dtant théoriquement égale à zéro. Dans la pratique on profite au moins d'une forte réduction de l'amplitude du signal de claquage Le dispositif décrit ci-dessus peut être modifié conme suit. Dans ltexerple décrit, bien que tant le transducteur 2 que le transducteur 3 soient formés par des configurations d'éiectrodes interdigitales réalisées de manière simple, il se peut qu'au noins un des deux transducteurs sott formé par des configurations réalisées en double, à condition que les deux sections formées de la sorte soient branchées en surie en fonctionnent en push-pull. Une autre modification possible est que le transducteur 3 est utilisé pour llé-ission cependant que le transducteur 2 est utilisé pour la déception. Pour certaines applications, il peut etre désirable de diminuer davantage l'amplitude du signal de claquage indési- rable, par exemple du fait d'aménager entre les deux transducteurs une bande connectée à la masse et assurant un effet de blindage. REVENDICATIONS: 1. Filtre mettant à profit des ondes de surface acoustiques et comportant un corps en matériau piézo-électrique dont une surface est munie de premier et deuxième transducteurs, le premier transducteur émettant une pnde de surface acoustique qui se propage à ladite surface du corps tandis que l'autre transducteur capte ladite onde, carac térisé en ce que chaque transducteur est formé par au moins une configuration d'électrodes interdigitales, et qu'un des transducteurs comporte deux électrodes supplémentaires sur ladite surface du corps, une électrode sup plémentaire étant situe près d'un côte du premier transducteur alors que l'autre électrode supplémentaire est située près de l'autre côte dudit transducteur, lesdites électrodes supplémentaires dotant toutefois connec tées électriquement aux cotés opposes respectifs de ce premier transducteur, l'ensemble étant conçu de façon que dans le cas où les deux transducteurs fonctionnent en push-pull, chaque électrode supplémentaire a toujours la polarité qui est oppose à celle du côtS voisin du premier transducteur, t en vue de diminuer dans une forte mesure l'amplitude du signal de claquage indksirable qui, du transducteur d'entrée, passe au transducteur de sortie. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liaisons dlectriques entre les électrodes supplémentaires et les catés opposés respectifs du premier transducteur sont réalisées sans croisement sur la face supérieure du corps.