Brevet FR2493634A1 — publié le 19820507

La présente invention concerne des unités de traitement de signaux à ondes acoustiques superficiel- les comportant des prises à transistors à effet de champ séparément programmables en vue d'assurer un mé- lange de produits en dessous de chaque prise, l'effi- cacité de mélange pouvant être contrôlée en amplitude et en phase et, plus particulièrement, en vue de ré- duire l'interaction entre les prises en isolant les portes de ces dernières. Comme on le sait, on peut réaliser une variété d'unités de traitement de signaux complexes remplissant diverses fonctions de combinaison/comparaison de signaux a l'aide de filtres transversaux banalisés programma- bles en phase et en amplitude. Afin de réduire les dimensions, le coût et le poids, ainsi que les effets parasites dans la conduction des signaux, on a décrit, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.207.546 men- tionné ici à titre de référence, une unité de traitement de signaux à ondes acoustiques superficielles dans la- quelle on utilise plusieurs prises à transistors à effet de champ qui sont programmables individuellement en deux phases et en amplitude. Dans ce dispositif, chaque prise d'un filtre transversal banalisé program- niable en deux phases et en amplitude comprend au moins un transistor à effet de champ, les sources de tous les transistors à effet de champ étant raccordées en commun, tandis que les drains des prises sont polarisés séparé- ment pour fournir les tensions de polarisation source- drain souhaitées de chaque polarité, les portes de tou- tes les prises étant raccordées ensemble et collectant les signaux de sortie en série. Ainsi qu'il y est dé- crit, l'invention faisant l'objet du brevet précité peut être mise en oeuvre de diverses manières. Toutefois, on a constaté depuis lors qu'il se produisait une interac- tion entre les prises à chaque opposition de sens de la programmation biphasée de prises adjacentes. En outre, en raison d'un certain couplage entre les prises, l'application de pondérationsd'amplitude correctes aux différentes prises constitue un procédé empirique du fait qu'il se produit, entre les prises, une interac- tion qui nécessite une adaptation des pondérations en fonction des configurations des pondérations utilisées. Toutefois, lorsqu'une polarisation de polarité opposée est appliquée à des prises adjacentes, la pondération réelle de ces dernières est différente de ce que pour- rait indiquer la tension et la polarité appliquées, en raison du couplage ou de l'interaction existant entre des prises adjacentes. En conséquence, bien que le dispositif décrit dans le brevet précité soit extrême- -ment significatif par le fait qu'il constitue un type entièrement nouveau d'unité de traitement de signaux à ondes acoustiques superficielles, il existe certaines conditions dans lesquelles il n'est pas d'une utilité optimale. La présente invention a notamment pour objet de fournir une unité de traitement de signaux à ondes acoustiques superficielles avec mélange interne program- mable en phase et en amplitude, ayant une meilleure isolation des prises et dont la réponse peut être pré- dite. Suivant la présente invention, dans une unité de traitement de signaux à ondes acoustiques superfi- cielles, on utilise plusieurs prises comprenant chacune au moins un transistor à effet de champ dont la polari- sation source-drain est contrôlée pour assurer un mélan- ge non linéaire d'ondes en dessous de chaque prise; dans cette unité, l'efficacité de mélange peut être con- trôlée en phase et en amplitude par la polarité et la valeur de la polarisation source-drain pour chacune des prises respectives, les portes de ces dernièresétantiso- lées, du point de vue ohmique,des portes de toutes les au- tres prises. Suivant l'invention, les drains de chaque prise sont polarisés séparément, tandis que les sources de toutes les prises sont raccordées l'une à l'autre, les signaux de sortie pouvant être prélevés en série des sources communes. L'invention ajoute, à la technique décrite dans le brevet précité, l'isolation des prises individuelles l'une par rapport à l'autre, offrant ainsi une liberté totale de programmation en deux phases et en amplitude qui résulte de l'isolation ohmique des portes de toutes les prises l'une par rapport à l'autre. L'invention permet l'application pratique de tous les enseignements du brevet précité et elle est aisément mise en oeuvre à la lumière des enseignements ci-après. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après de certaines de ses formes de réalisation données à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés dans les- quels: la figure 1 est une vue en plan simplifiée d'une unité de traitement de signaux à ondes acoustiques super- ficielles suivant la présente invention; et la figure 2 est une vue en plan simplifiée d'au- tres exemples de structures à plusieurs prises à tran- sistors à effet de champ pouvant être intégrées à l'uni- té de traitement de signaux à ondes acoustiques superfi- cielles illustrée en figure 1. En se référant à ces dessins, une forme de réali- sation généralisée de l'invention est illustrée à titre d'exemple sous une forme simplifiée en figure 1. Dans cette forme de réalisation, une unité de traitement de signaux à ondes acoustiques superficielles 20 comprend un substrat piézo-électrique et semi-conducteur approprié 21 tel que l'arséniure de gallium, comportant une sur- face principale sur laquelle sont déposés des éléments de circuit conducteurs appropriés, de façon à former deux transducteurs piézo-électriques 22, 24 pour l'émis- sion d'ondes en réponse à des sources respectives 26, 28, ces ondes pouvant correspondre à un signal codé en deux phases ou à un signal codé en deux phases et en amplitude S1 (t) variant en fonction du temps à une première fréquence Wl, ainsi qu'à un signal porteur -S2(t) variant en fonction du temps à une seconde fré- quence W2. Le substrat 21 comporte également plusieurs prises 30-32 formées sur sa surface entre les deux transducteurs 22, 24. Chacune de ces prises 30-32 est constituée d'un transistor à effet de champ comportant une source 34, une porte 35 et un drain 36. Jusqu'à présent, la forme-de réalisation de la figure 1 des dessins annexés est essentiellement identique à celle décrite en se référant à la figure 1 du brevet précité. Suivant la présente invention, la porte 35 de chacune des prises 30-32 est isolée du point de vue ohmique. En d'autres termes, elle ne comporte aucun raccordement ohmique à d'autres portes ou d'autres éléments du trans- ducteur. L'unique relation existant entre les portes réside dans le fait que chacune de ces dernières forme une jonction de redressement avec le substrat et réagit- par conséquent aux champs électriques des ondes acousti- ques superficielles émises dans ce dernier. La source - 34 de chacune des prises à transistors à effet de champ (par exemple, la prise 30) est raccordée, par un procédé de métallisation approprié, aux sources des autres pri- ses (en l'occurrence-, les prises 31 et 32). Les sources communes sont raccordées à la terre par couplage direct via n'importe quel élément d'isolation approprié tel qu'une bobine d'arrêt haute fréquence 39a, tandis qu'el- les sont raccordées aux bornes de-sortie 40 par couplage haute fréquence via un élément approprié tel qu'un con- densateur 39b. Une commande programmable pour les prises est formée par des sources individuelles de polarisation source-drain 42-44 correspondant respectivement à cha- cune des prises, chacune de ces sources de polarisa- tion 42-44 étant raccordée individuellement au drain 36 d'une prise correspondante 30-32. Chacune de ces sour- ces peut être contrôlée d'une polarisation zéro à une polarisation maximum dans chacune des deux polarités (plus ou moins) afin d'assurer une programmation inté- grale en deux phases et en amplitude de l'unité de trai- tement de signaux à ondes acoustiques superficielles, formant ainsi, directement dans le dispositif lui-même, un filtre transversal programmable à la fois en ampli- tude et en phase. La présente invention se différencie du système décrit dans le brevet précité du fait qu'elle prévoit des prises 30-32 comportant chacune des portes à isola- tion ohmique intégrale3S.Suivant un aspect de l'inven- tion, il a été déterminé que l'on disposait d'une effi- cacité de mélange de produits programmable dans chacune des prises à transistors à effet de champ 30-32, en fonction de l'amplitude et de la phase de la polarisa- 0 tion source-drain aux bornes de cette prise, en vue d'assurer un contrôle non linéaire des composantes de courant source-drain à haute fréquence de la prise en question; dès lors, les prises fournissent, en série, des composantes résultant de l'efficacité de mélange contrôlée dans les prises correspondantes. Selon un autre aspect de l'invention, il existe, sur les portes de chacune des prises 30-32, une charge ou une ten- sion qui dépend en fait des champs électriques des ondes acoustiques superficielles émises dans le substrat, l'effet qu'exerce cette charge ou cette tension de porte sur la conduction source-drain de chacune des prises, étant non linéaire, assurant ainsi un mélange de pro- duits qui est utilisé dans le filtre transversal pro- grammable de l'invention. Les relations générales exis- tant entre les ondes émises dans le substrat et les pri- ses à transistors à effet de champ sont toutes définies de manière très détaillée dans le brevet précité et elles sont applicables ici. La seule distinction ré- side dans le fait que la sortie est détectée par une relation différente à l'intérieur du transistor à effet de champ de chacune des prises 30-32, principalement le courant haute fréquence source-drain (plutôt que la tension de porte). On se référera à présent à la figure 2 qui il- lustre une forme de réalisation plus compliquée et pro- lO bablement plus utile de l'invention semblable à celle décrite en se référant à la figure 6 du brevet précité. Dans cette forme de réalisation, chacune des prises comporte deux drains en forme de doigts, ainsi que qua- tre portes également en forme de doigts qui sont inter- connectées en vue de définir quatre transistors dis- tincts à effet de champ pour chaque prise. Toutefois, suivant l'invention, la porte de chaque transistor à effet de champ d'une prise donnée est raccordée unique- ment aux portes des autres transistors à effet de champ de la prise, ce qui est possible du fait que la même polarisation source-drain est appliquée à chaque tran- sistor à effet de champ de chacune des prises. Toute- fois, la structure définissant les portes de chaque pri- se est isolée, du point de vue ohmique, du reste du dis- positif, de la même manière que dans la forme de réali- sation de la figure 1. Les détails concernant l'élaboration d'une structure suivant l'invention, y compris les variantes telles que la formation d'un substrat piézoélectrique et semi-conducteur au moyen d'une pellicule d'oxyde de zinc sur du silicium, de même que les procédés de fabri- cation des transducteurs 22, 24 et les divers modes de mise en oeuvre de l'invention peuvent être tous sembla- bles à ceux décrits dans le brevet précité et il n'y sera pas à nouveau fait mention ici. De même, bien que l'invention ait été illustrée et décrite en se référant à certaines de ses formes de réalisation données à titre d'exemple, l'homme de métier comprendra que diverses modifications, omissions et ad- ditions peuvent être envisagées sans se départir de son esprit et de son cadre. REVEND1CATIONS 1. Unité de traitement de signaux à ondes acoustiques superficielles dans laquelle on utilise une efficacité de mélange interne programmable de pro- duits, cette unité comprenant: un substrat piézo-électrique et semiconducteur; des éléments destinés à émettre deux ondes électro-acoustiques dans ce substrat le long d'un par- cours de propagation adjacent à une surface de ce der- nier; plusieurs prises disposées sur cette surface le long du parcours de propagation, chacune de ces prises comprenant au moins un drain ayant un contact ohmique avec ce substrat, les drains de chaque prise étant iso- lés des drains des autres prises, au moins une porte ayant un contact redresseur avec le substrat, ainsi qu'au moins une source ayant un contact ohmique avec ce dernier, les sources de toutes les prises étant rac- cordées l'une à l'autre; des éléments programmables destinés à appliquer, à chacune des prises, une polarisation source-drain entre un drain d'une prise correspondante et la source commune, ces éléments programmables appliquant, à chaque prise, une polarisation d'une amplitude et d'une polari- té permettant de contrôler respectivement l'amplitude et la phase de l'efficacité de mélange de produits non linéaire des ondes précitées dans la zone du substrat qui est contiguë à la prise en question; et des éléments de sortie associés aux prises pour ex- traire, de chacune d'elles, une composante de mélange de produits engendrée à chaque prise; caractérisée en ce que: les portes de chaque prise sont isolées du point de vue ohmique; et les éléments de sortie comprennent un couplage hau- te fréquence à la source commune. F. Filtre transversal programmable en phase et en amplitude pour ondes acoustiques superficielles dans lequel on utilise une efficacité de mélange in- terne programmable de produits, ce filtre comprenant: s un substrat piézoélectrique et semi-conducteur; des éléments destinés à émettre deux ondes électro-acoustiques dans ce substrat le long d'un par- cours de propagation adjacent à une surface de ce der- nier; plusieurs prises disposées sur cette surface le long du parcours de propagation, chacune de ces prises comprenant au moins un drain ayant un contact ohmique avec ce substrat, les drains de chaque prise étant iso- lés des drains des autres prises, au moins une porte ayant un contact redresseur avec le substrat, ainsi qu'au moins une source ayant un contact ohmique avec ce dernier, les sources de toutes les prises étant rac- cordées l'une à l'autre; et des éléments programmables destinés à appliquer, à chacune des prises, une polarisation source-drain entre un drain d'une prise correspondante et la source commune, ces éléments programmables appliquant, à chaque prise, une polarisation d'une amplitude et d'une polari- té permettant de contrôler respectivement l'amplitude -'5 et la phase de l'efficacité de mélange de produits non linéaire des ondes précitées dans la zone du substrat qui est contiguë à la prise en question; caractérisé en ce que les portes de chaque prise sont isolées du point de vue ohmique; et ) des éléments de sortie sont raccordés à la source commune par couplage haute fréquence en vue de fournir un signal de sortie.