DISPERSIVE DELAY LINE AS A PULSE COMPRESSION FILTER

Abstract: 1. A pulse compression filter operating with acoustic waves in the manner of a dispersive delay line with a predetermined mean frequency fo which produces a corresponding mean wavelength lambda o in the filter - with at least one input/output transducer having a number of electrode fingers (3) or having a number of reflector fingers (73) of a reflective array compressor arranged on or in the surface of a substrate (10) - where the distribution of the electrode fingers or reflector fingers (3, 73), as the case may be, corresponds to the predetermined transformation function which has a predetermined band-width B and whose Fourier transform (pulse response) has a predetermined time-period T - where the electrode fingers or reflector fingers (3, 73), as the case may be, are divided into a number N of finger groups (2, 72) - characterised in that these finger groups (2, 72) are mutually identical in respect of the number of fingers n and the finger spacing pattern (a1 , a2 , a3 , ...) - each finger group (2, 72), has a length (1) in the direction of propagation (v, v') of the acoustic wave in the filter, at least equal to the mean wavelength (lambda o ) - the mean intervals (Ai ) between adjacent finger groups (2, 72) differ in accordance with the predetermined transformation function - and the number N of the finger groups (2, 72) is greater than the band-width/time-period product (T . B).

Description: Pulskompressions='lter nach Art einer dispersiven Verzögerungsleitung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Pulskompressionsfilter, wie es im, Oberbegriff des Patent a'nspruchs 1 angegeben ist. Insbesondere in der Radar-Technik werden Pilskompres sionsfilter verwendet, mit denen sich ein Impuls kurzer Zeitdauer In einen zeitlich langdauernden Impuls der Dauer T transformieren lässt. Dies erfolgt im allgemeinen auf der Sendeseite. Vorausgesetzt, dass auf der Empfangsseite ein angepasstes Filter (matched filter) verwendet wird, lässt sich der auf der Sendeseite mit einem Pulskompressionsfilter zeitlich ver längere Impuls in einen kurzen Impuls einer Zeitdauer grösser / gleich 1/ss rückumwandeln. Dieser rückumgewandelte Impuls ist zwangsläufig von zeitlichen Neben- maxima mehr oder weniger geringerer Amplitudenhöhe begleitet, die von der vorgegebenen Filter-Ubertragungsfunktion und dem Produkt aus der Dauer T des expandierten Impulses und der Bandbreite B des Filters (= T . B) abhängen. Die Massnahme der Impulsverbreiterung auf der Sendeseite wird insbesondere aus dem Grunde angewendet, einen Radar-Impuls mit hohem Energie inhalt bei be grenzter .Sendeleis-tung aussenden zu können. Durch die auf der Empfangsseite wieder vorzunehmende Kom- pression kann angenähert dasjenige hohe zeitliche Auf- lösungsvermögen beibehalten werden, das bei einer Aussendung des ursprünglichen, kurzen Impulses erreicht werden würde. Die höhere Impulsenergie ermöglicht eine grössere Reichweite einer mit einer solchen Puls-Expan- sion/-Kompression ausgerüsteten Radar-Anlage. Die theoretisch begründeten Vorteile der Puls-Expan- sion/-Kompression werden in der Praxis nicht vollständig erreicht, und zwar u.a. umsoweniger, je geringer der technische Aufwand fur das Filter getrieben wird. Die zeitlichen Nebenmaxima treten aber nicht nur aufgrund des begrenzten Wertes des Produkts T.B. der Pulskompressionsfilter auf, sondern sie erscheinen auch bei solchen in der Prafis verwendeten Filtern, die Toleransen in der ortlichen Anordnung der Elekt,rodenfinger haben. Derartige Filter. haben ein piezoelektr'isches Substrat, auf dessen Oberfläche die Elektrodenfinger in durch die - Übertragungsfunktion vorgegebener Verteilung arge - ordnet sind. Diese Elektrodenfinger sind wechselweise an Zuführungselektroden (bus bars) angeschlossen. Es gibt verschiedene Arten von Pulskompressionsfiltern. Ein solches ist eines nach Art einer angezapften phasencodierten Verzögerungsleitung. Es enthält Elektrodenfinger in einer solchen Anordnung, dass zu Gruppen zu sammengefasste Elektrodenfinger, die mit der einen oder mit der anderen Zuführungselektrode verbunden sind, aufeinanderfolgend unterschiedliche Phase haben, wobei die Aufeinanderfolge unterschiedlicher Phasen der Gruppen einer vorgegebenen Codierung folgt. Eine solche phasen- codierte Leitung hat den Nachteil, dass relativ hohe Nebenmaxima im komprimierten ImDuls auftreten, deren Mindesthöhe durch die Anzahl der Phasensprünge in dem übertragenen Impuls festgelegt ist. Ausserdem hat eine solche Leitung auch den Nachteil, dass sie sehr empfind- lich ist gegen Frequenzverschiebungen im Impuls signal und/oder in der Leitung, z.B. durch Dopplereffekt bzw. durch Temperatureffekt des Substrats. Bei einem Pulskompressionsfilter nach Art einer dispersiven Verzögerlungsleitung sind solche Nachteile vermieden. Eine solche Leitung hat aber andererseits wieder den Nachteil, dass ihre einander benachbarten Elektrodenfinger fortlaufend, unterschiedliche Ab stande voneinander haben, z.B. von Elektrodenfinger zu Elektrodenfinger monoton sich vergrössernden oder sich ver ringernden Abstand; Dies bedingt technologische Her- stellungsschwierigkeiten, weil ein solches Finger ohne weiteres eine Länge von 10 bis 15 cm haben kann. Die Werte für die Breitenabmessung und den Abstand der Elek- trodenfinger voneinander gehen herab b°s ru einer Grösse von 1/um. FEr die Genauigkeit der Begrenzungen und der Abstande der Elektrodenfinger sind Toleranzen von bis zu weniger als 0,1 m einzuhalten - nämlich um störende .Nebenmaxima des wieder komprimierten Impulses zu vermeiden. Vorteilhaft ist es, solche Strukturen fotolithografisch mit verkleinernder Projektion einer Vorlage auf dem Substrat herzustellen. In der Praxis stehen jedoch nur solche ausreichend verzerrungsfreien Projektionseinrichtungen zur Verfügung, deren Bildfelddurchmesser nur einen Bruchteil der Länge der Fingerstruktur beträgt. Man ist daher gezwungen, die ganze Elektroden finger-Struktur mit sich laufend änderndem Elektrodenfinger-Abstand aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt herzustellen. Es hat sich gezeigt, dass durchaus Support-Vorschübe für Projektionseinrichtungen zur Verfügung stehen, die relativen Vorschub von Substrat und Vorlage mit hoher Genauigkeit realisieren lassen. Muss man Jedoch die Vorlage wechseln - wie dies bei sich ständig änderndem Elektrodenfinger-Ab stand notwendigerweise der Fall ist - ergeben sich nicht tragbare Ungenauigkeiten in der Elektrodenfinger-Struktur. Ein Ausweg aus der voran-' stehend aufgezeigten Schwierigkeit'ist, dass man einen jeden einzelnen Elektrodenfinger des Filters bzw. der Leitung durch individuelle Belichtung, d.h. durch eine Einzelmassnahme, herstellt. Der zeitliche Aufwand zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist fur die Her- stellung eines Pulskompressionsfilters mit einer solchen Elektrodenfinger-Struktur nicht wirtschaftlich. Lediglich der Vollständigkeit halber sei auf Verfahren der Vervielfältigung mit Kontaktabzug einer Maske hingewiesen, die aber wegen damit verbundener Verunrei- gung der Substratoberfläche weniger vorteilhaft ist. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Massnahme zu finden, mit der die technologischen Herstellungsschwierigkeiten für. ein solches Pulskom- pressionsfilter vermieden werden, das wie Filter nach Art dispersiver Verzögerungsleitungen hohe Dämpfung der Nebenmaxima und/oder geringe Empfindlichkeit gegen Frequenzabweichung (Dopplereffekt, Temperatureffekte) hat. Diese Aufgabe wird für das Pulskompressionsfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit den Merkma len des Kennzeichens dieses Anspruchs 1 gelöst. Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die technologischen Schwierigkeiten der Herstellung eines Pulskompressionsfilters nach Art einer dispersiven Verzögerungsleitung dadurch ru beseitigen bzw. entscheidend ru mindern, dass man eine derart ausgebil- dete Elektrodenfinger-Struktur findet, mit der die Struktur mit Elektrodenfingern mit fortlaufend nichtäquidi- stanten Abständen ersetzt werden kann und die sich entsprechend leichter herstellen lässt. Selbstverständlich darf diese ersatzweise anzuwendende Elektrodenfinger- Struktur nicht zu unzulässigen technischen Nachteilen führen, d.h. die Übertragungseigenschaften des erfin dungsgemässen Filters müssen die generell und/oder im Einzelfall geforderten Bedingungen in nocfi genügendem Masse erfüllen. Zum Beispiel genügt es Im Regelfall, dass Nebenmaxima in dem (auf der Empfangsseite) wieder kom primierten Impuls lediglich wenigstens um 30 dB kleiner als die Amplitude des Hauptmaxima des wiedergegebenen Impulses sind. Es ist hier vorgesehen, anstelle einer' Gesamtheit von $Elektrodenfingern mit ständig zunehmenden Abständen Voneinander aus Jeweils einer begrenzten Anzahl von. Elektrodenfingern bestehende Gruppein zu verwenden. Es wird eine Anzahl N Fingergruppen verwendet, die in sich bzw. untereinander bezüglich der Anzahl n der sie bildenden Elektrodenfinger' und bezüglich der Abstände der n Elektrodenfinger in der einzelnen Fingergruppe identisch ausgebildet sind. In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, dass innerhalb der Fingergruppen der Abstand zwischen benachbarten Elektrodenfingern nicht äauidistaft zu sein braucht; diese Aufteilung dann aber für alle N Fingergruppen identisch gilt. FEr diese Fingergruppen genügt somit die Herstellung einer einzigen, vorzugsweise vergrösserten Vorlage, die im lithografischen Verfahren (verkleinert) auf die fotolithografische Schicht des Filtersubstrats proji wird. wird. Die geforderte Übertragungsfunktion wird dadurch berücksichtigt, dass man den Jeweiligen Abstand von der Mitte der einen Fingergruppe zur Mitte der benachbarten Fingergruppe (Mittenabstände) fortlaufend grosser (oder kleiner) bemisst. Der entscheidende Vorteil eines solchen-Filters mit ersatzweisen Fingergruppen liegt darin, dass eine jede einelne Fingergruppe mit ein und derselben, in die ProJektionsvorrichtung eingelegten Vorlage zur Belichtung im fotolithografischen Prozess verwendet werden kann. Eine Fingergruppe wird zeitlich nach der anderen Fingergruppe projiziert, und zwar nachdem die notwendige laterale Verschiebung (in Richtung oder Gegenrichtung der späteren Fortpflanzungsrichtung der Welle im fertigen Filter) mit dem durch die vorgegebene Ubertra- gungsfunktion vorgeschriebenen Mass des jeweiligen Ab standes zwischen benachbarten Fingergruppen vorgenommen worden ist. Eine bis auf eine Genauigkeit von zehntel Mikrometer exakte laterale Verschiebung von Vorlage und Filtersubstrat gegeneinander ist relativ unnroble- matisch. Bei der Erfindung ist jedoch das gegenüber dem Stand der Technik notwendige Auswechseln der Vorlage vermieden, was zwangsläufig zu erhöhten Ungenauigkeiten bei der Berstellung der Fingerstruktur führen würde. Bezüglich der Erfindung sei darauf hingewiesen, dass die vorgesehenen Fingergruppen, die in Ausbreitungsrichtung der Welle im Filter eine Länge 1 wenigstens angenähert gleich der mittleren Weglänge #0 haben, nicht mit sol chen Anordnungen verwechselt bzw. gleichgesetzt werden dürfen, die sogenannte 'split fingers haben. Solche split finger-Anordnungen ersetzen bzw. repräsentieren nämlich in sich einen einzigen Elektrodenfinger. Sol che split finger-Anordnungen haben daher auch eine Länge (gemessen über die gesamte Länge der split finger-Anord nung in Fortpflanzungsrichtung), die das Nass %/2 nicht (wesentlich) übersteigt. Bei der Erfindung beträgt die Länge der Fingergruppe schon, bei geringer Anzahl der in ihr enthaltenen Fin'ger ein Vielfaches von #0/2. Ist t:- nerhalb einer bei der Erfindung vorgesehenen einzelnen Fingergrumpe sogar eine verdünnte Anordnung von Elektro- denfingern vor' gesehen, d.h. ist der Abstand von einem Elektrodenfinger zum benachbarten Elektrodenfinger ein Vielfaches von # #0/2, so haben in Sinne der Erfindung vorgesehene Fingergruppen eine Länge 1 (in Ausbreitungs richtung der Welle), die eine Anordnung sogenannter split fingers mit gleicher Fingeranzahl weit überschrei tet. Zu 'split fingers1 ist im übrigen noch zu bëmer- ken, dass die benachbarten Fingerstreifen des einzelnen, jeweiligen aufgespaltenen Fingers alle elektrisch mit einander verbunden sind. Zur Erfindung ist aber noch zu erwähnen, dass die n einzelnen Elektrodenfinger in den N Fingergruppen des erfindungsgemäss ausgebildeten Pulskompressionsfilters für sich zusätzlich als split fingers ausgebildet sein können, wobei (wie oben schon angegeben) die Gesamtheit der Fingerstreifen, die jeweils den einzelnen der n Elektrodenfinger ersetzen, nicht breiter als #0/2 ist. Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung hervor. Fig.1 zeigt ein der Erfindung entsprechendes Pulskom- pressionsfilter mit Fingergruppen mit voneinander nichtäquidistanten Abständen. Fig.2 zeigt das für die vorliegende Erfindung relevante bekannte Pulskompressionsfilter nach Art einer dispersiven Verzögerungsleitung. Fig.3 zeigt eine an sich bekannte Vorrichtung zur Her- stellung eines Pulskompressionsfilters nach der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt eine bildliche Erläuterung zu dem Begriff ''split fingers'. Fig.5 zeigt in Detaildarstellung eine Fingergruppe mit gewichteten Fingern und Fig.6 zeigt drei Fingergruppen eines Pulskompressions filters nach der Erfindung mit gruppenweise vari ierter Fingerwichtung. Fig.7 zeigt einen 'reflective array compressor' mit er findungsgemäss ausgebildetem Reflektor. Fig. a zeigt eine Anordnung einer Weiterbildung. Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines Pulskompressionsfilters mit einem Eingangswandler 1 auf einem Substrat 10. Mit 11 ist ein Ausgangswandler bezeichnet. Als Abschnitt des Eingangswandlers 1 sind in der Fig.1 N = 3 Fingergruppen 2 wiedergegeben, die Jeweils aus n = 4 einzelnen Fingern 3 bestehen, die Abstände a1, a2, a3 haben. Es kann gelten al # a2 # a3. Die Mittenabstände A1, A2 und A3 der jeweils einander benachbarten Fingergruppen 2 sind entsprechend dem Erfindungsgedanken unterschiedlich gross. Sie ergeben sich aus der fur das betreffende Pulskompressionsfilter vorgegebenen Übertragungsfunktion. Die einzelnen Fingergruppen 2 sind bezüglich der Anzahl n der Elektroden finger 3, der Abstände a1, a2, a3 ... und der zur Ausbreitungsrichtung v orthogonalen geometrischen Finger länge 1 identisch bemessen. Es sei schon hier darauf hingewiesen, dass für die Elektrodenfinger 3 einer (jeden) Fingergruppe 1 auch unterschiedliche, aktive Fingerlänge vorgesehen sein kann, nämlich entsprechend einer Wicn- tung der Finger. Dieser Wandler 1 kann der Eingangsoder der Ausgangswandler sein. Es können aber auch Eingangswandler und Ausgangswandler entsprechend dem Wand- ler 1 ausgebildet sein. Fig. 2 zeigt das Prinzip eines an sich bekannten Pulskompressionsfilters nach Art einer dispersiven Verzögerungsleitung, dessen Wandler 1 aus einer Vielzahl von Elektrodenfingern 3 besteht, wobei (in der Fig.2) der Abstand der einzelnen Elektrodenfinger in Richtung v monoton zunehmend ist. Dieser bekannte=assen vorliegende Abstandszuwachs bzw. die Aufteilung der Elektroden finger 3 über die Gesamtlänge des in Fig.2 dargestellten bekannten Pulskompressionsfilters ergibt sich wiederum aus der vorgegebenen Übertragungsfunktion. Für das Beispiel der Fig.1 dieses erfindungsgemen Filters ist monotones Anwachsen der Abstände A1, A2, A3 vorgesehen, und es genügt bei Einhaltung der anspruchsgemässen Beding N > T#B, dass sich die Abstandswerte Aj in weniger feiner Abstufung vergrossern, als dies beim Beispiel der Fig.2 des bekannten Filters der Fall ist. Der bevorzugte jeweilige Mittenabstand ai zweier be nachbarter Elektrodenfinger 3 innerhalb einer Fingergruppe 2 beträgt in der Regel #0/2, wobei man die Streifenbreite eines einzelnen Elektrodenfingers 3 mit #0/4 bemisst. #0 ist die Wellenlänge der akustischen Welle in dem Substrat, und zwar für den mittleren Fre- quenzwert f0 des Frequenzbandes des Übertragungsfunktion. Bei diesem Beispiel hat somit eine Fingergruppe 2 in Ausbreitungsrichtung v der Werte eine Länge 1, das ist angenähert der Mittenabstand zwischen den beiden äussersten Elektrodenfingern 3 einer Fingergruppe 2, von l = 3 #0/2. In der praktischen Realisierung eines erfindungsgemässen Pulskompressionsfilters enthält z.B. eine Fingergruppe 2 eine Anzahl n = 4 bis 20 Elektroden- finger 3, und das ganze Filter besteht aus .B. N = 10 bis 1000 Fingergruppen 2. Die Gesamtlänge von der ersten Fingergruppe 2 bis einschliesslich der letzten Fingergruppe 2 eines erfindungsgemässen Filters nach Fig. 1 ist im Regelfall gleich gross der Gesamtlänge eines vergleichbaren bekannten Filters nach Fig.2. Im Herstellungsverfahren eines Filters nach Fig.1 wird elne einzige Vorlage für die vier Elektrodenfinger 3 einer Fingergruppe 2 in der Projektionseinrichtung #er- werdet. Fig.3 zeigt eine solche Projektionseinrichtung 30 mit einer Lichtquelle 32, einem Kondensor 33, der Vorlage 34, dem abbildenden Objektiv 35 und dem Sub strat' 10 des Filters 1, auf dessen Oberfläche das Bild der Vorlage 34 verkleinert wiedergegeben wird. Diese Oberfläche des Substrats 10 ist mit einer fotoempfind- lichen Schicht ii bedeckt. Weftere Einzelheiten für das fotolithografische Verfahren sind bekannt und.brauchen hier daher nicht mehr erläutert zu werden. Das Substrat 10 befindet sich in der Vorrichtung 31 auf einem Support 36, der (gegenüber der Vorlage 34) in Richtung 37 mit feinster Justierung verschoben werden kann. Es kann somit die eine Fingergruppe der Vorlage 34 auf einen mit grösstmoglicher Genauigkeit vorgegebenen Ort der auf dem Substrat 10 befindlichen Foto-Emulsions- schicht 111 projiziert werden, d.h. die Schicht 36 wird von Fingergruppe zu Fingergruppe 2 um die Abstände Ai weitergeschoben. Aus der Fig.1 geht auch die Art und Weise hervor, wie die einzelnen Elektrodenfinger 3 mit den beiden Schienen 5 und 6 (bus bars) elektrisch verbunden sind. Fig.4zeigt dazu eine einzelne Fingergruppe 2', in der die Elektrodenfinger 3' als 'split finger'-Ausführung realisiert sind. Ein jeder 'split finger'-Elektrodenfinger 31 besteht - wie dargestellt - aus zwei benachbarten, miteinander verbundenen Fingerstreifen 3" und 3 31n, die elektrisch parallelgeschaltet sind. Die jeweils beiden Fingerstreifen 3" und 3m sowie der zwischen ihnen befindliche Zwischenraum haben eine Gesamtbreite 3 #0/8 nämlich etwa gleich gross einem Finger 3 (oder auch 3). Die Darstellung der Fig.4 enthält vier in je zwei Fingerstreifen 3", 3"' aufgespaltene Elektrodenfinger 3'. Fig.5 zeigt als Erläuterungsbeispiel die Ausführungsform einer einzelnen Fingergruppe 20 mit gewichteten Fingern 23, wie sie für sich genommen an sich hinläng- lich bekannt sind. Diese Fingerwichtung dient der Realisierung des vorgegebenen Amplitudenverlaufs der vorliegenden Übertragungsfunktion. Im Regelfall ist die Wichtung der Elektrodenfinger 23 für die einzelnen Fingergruppen 20 des ganzen Pulskompressionsfilters durchaus verschieden, d.h. insoweit liegt dann keine Identität mehr für alle N Fingergruppen untereinander vor. Dies ist aber kein Mangel oder Nachteil der Erfindung. Auch eine Ausführungsform mit Fingergruppen 20 mit gewichteten Fingern 23 wird mit einer Vorrich- tung nach Fig. 3 nach dem oben beschriebenen Prinzip der Erfindung hergestellt. Die Finger, 23 werden zunächst als von einem 'bus, bar' Zinn andern 'bus bar' durchgehende Elektrodenstreifen hergestellt, die erst später durch einen zweiten Belichtungsvorgang an den Trennstellen unterbrochen werden. Mit 24 ist auf eine solche Trennstelle hingewiesen. Einer bevorzugten Oeiterbilaung der Erfindung' entspre- chend ist vorgesehen -wie Fig.6 für. drei Fingergruppen 61, 62 und 63 zeigt - die bekannte Fingerwichtung eines bekannten Filters nach Fig.2 ersatzweise vereinfacht so zu realisieren, dass innerhalb einer einzelnen Finger gruppe 61, 62, 63 die Fingerwichtung aller Elektroden- finger 23 gleich ist, diese Fingerwichtung jedoch stufenweise von Fingergruppe zu Fingergruppe (der vorgegebenen Übertragungsfunktion entsprechend angenähert) variiert ist. Die Erfindung lässt sich auch für das Reflektorgitter eines Pulsompresslonsfilters verwenden, das dem Fachmann als 'reflective array compressor' bekarnt ist. Wie die Fig.7 zeigt, hat ein solches Filter 70 Eingangsund Ausgangswandler 76, 77. Es sind dies Wandler allgemeiner Art mit interdigitalen Elektrodenfingern. Die Wandler befinden sich auf einem Substrat 10, das im Bereich dieser Wandler piezoelektrisch sein muss. Im übrigen Bereich, nämlich im Bereich des Reflektorgitters 71, braucht dieses Substrat 10 nicht piezoelektrisch zu sein. Bekannte 'reflective array comDressors' sind bisher in. der Weise realisiert worden, dass die zueinander sc'nräggestellten Reflektorfinger untereinander monoton zuneh- menden (oder abnehmenden) Abstand voneinander haben, wie dies in Fig.2 für die Elektrodenfinger des Wandlers 1 gezeigt ist. Fig. 7 zeigt eine der Erfindung gemässe Anordnung 71 der Reflektorfinger 73. Diese Reflektorfinger 73 sind aufgeteilt auf N Fingergruppen 72 und auf N Fingergruppen 72'. Es gehören Jeweils eine Fingergruppe 72 und eine ihr gegenüberliegende Fingergruppe 72' als eine Einheit zusammen, so dass N solcher Einheiten im Sinne der Erfin dung vorzusehen sind. Eine jede Fingergruppe 72, 72' besteht aus n Reflektorfingern 73. Die Fingergruppen 72 und die Fingergruppen 72' sind untereinander identisch. Ihre für die Reflektion notwendige Schrägstellung entspricht dem Stand-der Technik. Mit v' ist für eine Einheit der Fingergruppen 72, 72' der Weg der akustischen Welle angedeutet, wofür hier der Wandler 76 als Eingangs wandler angenommen ist. Bei dem Filter 70 können die Reflektorfinger Metall- streifen sein (jedoch ohne bus bar), wie sie als'Elektrodenfinger zum obengenannten Filter beschrieben sind. Für ihre Funktion als Reflektoren ist aber elektrische teitfähigkeit derselben nicht notwendig. Die Reflektorfinger 73 können auch streifenförmige Gruben sein, die in die Oberfläche des Substrats 10 eingebracht (z.B. eingeätzt) sind. Für das Filter 70 gelten im. übrigen die oben zu den Figuren 1 und 3 gegebenen Hinweise. Eine Fingerwichtung kann auch bei einem Filter 70 vorgesehen sein, die wie bekannt - In der Weise realisiert sein kann, dass einzelne Finger 73 unterschiedliche Tiefe im Substrat 10 haben und/oder in einzelne, in Reihe angeordnete, punkt- förmige Vertiefungen mehr oder weniger grosser linearer Dichte aufgelöst sind. Es stoben bereits darauf hingewiesen worden, dass die Abstände ai der Elektrodenfinger auch nichtäquidistant sein können. Dies gilt im übrigen auch für gewichtete Elektrodenfinger 23 und für 'split finger'-Anordnungen 3'. Zum Beispiel kann ein nichtäquidistanter Abstand einer Fingergruppe 2, 61 ... darauf beruhen, dass Fingerpaare weggelassen sind, die Fingergruppe bezüglich der Fingerelektroden somit verdünnt ist. Wie ebenfalls bereits oben angedeutet, liegt (abgesehen vom Fall einer 'split finger'-Anordnung) der Fall maximaler Elektrodenfinger-(Reflektorfinger-)Dichte dann vor, wenn die Mittenabstände benachbarter Finger 3, 23, 3', 73 a1 beträgt, wobei 0 die Wellenlänge der akustischen Welle in den Filter für die Mittenfrequenz fo des Filters Ist und wobei im Falle von Elektrodenfingern benachbarte Elektrodenfinger an jeweils verschiedene bus bars 5 und 6 angeschlossen sind (unc ein Fingerpaar sind). Von besonderm Vorteil ist es auch, in einer (Jeden) Fingergruppe 2, 61 .... in gleicher Folge Fingerpaare 3, 23, 73 wegzulassen, d.h. die Fingergruppe zu ver dünnen. Eine solche Fingergruppe hat dann insbesondere äquidistante Abstände ai, die gleich einem Vielfachen, insbesondere ungeradzahligem Vielfachen von #0/2 sind. Auch in solch, einer verdünnten Fingergruppe sind einander benachbarte Finger 3, 23 (bei Funktion als Elektrodenfinger) an jeweils verschiedene bus bar 5 und 6 angeschlossen, jedoch mit a1 = a2 = a3). Für die Gesamt länge l einer solchen Fingergruppe gilt dann, dass sie ein Mehrfaches von n.#0/2 beträgt. Wenn aus einer Anordnung mit maximaler (d.h. ai = #0/2) Fingerdichte z,.B. Je e;n solches Fingerpaar weggelassen ist (das aus benachbarten, an verschiedene bus bars 5, 6 angeschlos- senen Elektrodenfingern besteht), betragen die Abstände, ai der dann verbleibenden einander benachbarten (an Jeweils verschiedene bus bars 5, 6 angeschlossenen Elek- trodenfinger ai = 3.#0/2, und für die ganze Fingergruppe 2 gilt dann l = 3.n.#0/2. Auch für solche Ausführungsformen werden Abmessungen für die Breite der Elektrodenbzw. Reflektorfinger bevorzugt, die etwa #0/4 betragen. Es sind bereits zuvor Hinweise auf eine Wichtung der Elektroden- bzw. Reflektorfinger eines voranstehend beschriebenen erfindungsgemässen Pulskompressionsfilters gegeben worden. Von ganz besonderem Vorteil ist es Jedoch, diese Wichtung in der Weise zu realisieren, dass gruppenweise die zu einer solchen Gruppe gehörenden Finger entsprechend einer noch nachfolgend angegebenen Bemessung zusätzlich in Richtung bzw. in Gegenrichtung der Hauptrichtung s der Wellenausbreitung v um ein Jeweiliges Mass #z;verschoben werden. Weitere Erläuterungen der Weiterbildung werden anhand der Fig.8 beschrieben. Viele Einzelheiten dieser Fig.8 stimmen mit denjenigen der Fig.1 überein. Mit der Fig.1 übereinstimmende Bezugszeichen haben in der Fig.8 prinzipiell die gleiche Bedeutung. Die mit 81 bezeichnete Fingergruppe wird im Zusammenhang mit dieser Weiterbildung im folgenden als Subgruppe bezeichnet. Entsprechendes gilt ür die weiteren Subgrup- pen 82, 83, 84. Die Mittenabstände B1,B3 ... sind bei einer gemäss der Weiterbildung entsprechend- Fig. 8 gewichteten Ausfüh- rungsform um ein dieser Weiterbildung entsprechendes je- weiliges Mass #z;verschieden gegenüber den zu Fig.1 angegebenen Abständen A3 ... ... Für die der Weiterbildung entsprechende Bemessung ist es erforderlich, Haupt gruppen zu bilden, die jeweils mindestens zwei benachbarte Subgruppen umfassen; z.B. umfasst eine Hauptgruppe die Subgruppen 81 und 82, und die nächstfolgerde Hauptgruppe die Subgruppen 83 und 84. Dieses entspricht der feinsten Aufteilung. Es können nämlich auch drei oder noch mehr benachbarte Subgruppen eine Hauptgruppe bilden. In der Fig.8 ist für die erste Subgruppe 81 mit #z1 eine mögliche, der geforderten Wichtung gemäss der Weiterbildung bemessene (Wichtungs-)Verschiebung der Finger 3 dieser Subgruppe 81 angedeutet. Die definitionsgemäss zur selben Hauptgruppe gehorende Subgruppe 82 hat eine Verschiebung der Finger um AZ1 in Gegenrichtung, so dass in der Summe für diese Hauptgruppe sich der Wert Null ergibt. Wie auch aus der Fig.8 ersichtlich, sind entsprechende Verschiebungen #z2 für die zur nächsten Hauptgruppe gehörenden Subgruppen 83 und 84 angegeben. Je nach Bemessung kann diese Verschiebung #z2 für diese beiden Subgruppen 82 und 84 aufeinander zu oder - wie dargestellt - voneinander weg gerichtet sein. Eine solche Wichtung ist für ein Pulskompressionsfilter der voranstehend beschriebenen Erfindung besonders einfach durchführbar, da die Wichtungsverschiebung #z der Finger, genau genommen der Fingerkanten, für eine jewei- lige Subgruppe einheitlich ist. Es kann also weiterhin auch - ein . Pulskompressionsfilter nach der Weiterbildung so hergestellt werden, dass die einzelnen einander identischen Finger (Sub-)Gruppen in Jeweils einem Stück (durch Projektion oder im Kontaktverfahren) belichtet werden. In Fig.8 ist gegenüber dem in Fig.1 dargestellten Filter lediglich die Jeweilige Wichtungsverschiebung tz zusätzlich zu überlagern, so dass sich bei diesem Beispiel die Werte A1, A3 von den Werten B1 und B3 um 2#z1,2 unterschieden. Ent- sprechendes gilt bei Hauptgruppen mit mehr als zwei Subgruppen. Die für diese Weiterbildung Jeweils zu treffende Bemessung voll AZi geht aus den nachfolgenden Ausführungen hervor. Die nachfolgend wiedergegebene Gleichung s(t) = a(t) . ej[#0t+#(t)] (I) ist die für das Pulskompressionsfilter vorgegebene Im pulsantwort. FAr die Bemessung der Werte Az der Weiterbildung wird dieser Ausdruck in die folgende Form umgewandelt, in der sich die Funktion s(t) aus der Faltung mit der Funk- tion s(t) ergibt: s(t) = r(t).ej[#.t+#(t)+b(t)] *g(t) = s(t)*g(t) . (11) In dieser Darstellung ist die Amplitudenfunktion a(t) in die Phasenfunktion b(t) übergeführt worden, die ent sprechend entscheidend für die erfindungsgemässe Bemes sung der Verschiebung der Finger der jeweiligen Subgruppe 81, 82, 83, 84 zur Wichtung des Filters ist. Diese hier zu realisierende Wichtung a(t) ergibt sich aus der für das betreffende Filter vorgegebenen Übertragungsfunktion nach Betrag und Gruppenlaufzeit desselben Mit dieser mathematischen Transformation von s(t) in s(t) geht das Auftreten des Ausdrucks r(t) und der weiteren Faltungsfunktion g(t) einher. Die Funktion r(t) ist die Einhüllende der'nicht mit der erfindungsgemässen zusätzli chen Phasenwichtung ausgestatteten Digitalstruktur. Die Faltungsfunktion g(t) stellt im wesentlichen die Filter Impulsantwort von Eingangswandler und Ausgangswandler (bei einer Interdigitalstruktur bzw. einer 'in-line'- Reflektorstruk'tur) dar oder sie entspricht der der Aper- tur einer Reflektorstruktur mit schräggestellten Re flektorfingern, d.h. mit zweimaliger 90 -Reflexion, eigenen faltungsähnlichen Integration (Filterung). Diese Funktion g( wird mit der erfindungsgemäss modifi zierten Funktion s'(t) Gleichung (II) gefaltet. Dieser mathematisch als Faltung bezeichnete Vorgang entspricht im Frequenzbereich einer Ausfilterung von Seitenbändern. Die erwähnten Seitenbänder werden im Zusammenhang mit der Erfindung weggefiltert, und zwar in erster Linie durch entsprechende Bandbreite des Eingangswandlers und/ oder des Ausgangswandlers. Wie ebenfalls schon mit anderen Worten gesagt, kann dies für die Reflektorstruktur mit schräggestellten Fingern durch Wahl eines entsprechend grossen Aperturwertes, d.h. entsprechend langen Fingern der Struktur, erzielt werden. Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewIesen, dass diese Filterung aber auch ausserhalb des eigentlichen erfin- dungsgemässen Filters erfolgen kann, z.B. in weiteren filternd wirkenden Baugruppen eines ganzen Gerätes. Wegen der sich bei einem derartigen Oberflächenwellenfilter bietenden sehr einfachen Möglichkeit der Ausfilterung solcher Seitenbänder, wird aber von der letztgenannten Mög- lichkeit selten Gebrauch gemacht werden. Zur Realisierung der modifizierten Funktion s(t) (entsprechend Gleichung II) sind in der ganzen, gewichteten Digitalstruktur die Finger oszillierend.(mit einer Min- destfrea,uenz) verschoben, und zwar gegenüber einer örtlichen Lage (in der Struktur), die sich für eine entsprechende Digitalstruktur ergeben würde, wenn diese am betreffenden Ort der jeweiligen Finger keine Wichtung hätte, d.h. die Finger dort ungewichtet wären. Die erfindungsgemäss vorgesehene Verschiebung AZi der Finger der i-ten Subgruppe erfolgt entsprechend der (noch weiter zu erörternden) Funktion b(t). Es wird die jewei- lige Anzahl der Finger der einzelnen Subgruppen zusammen- gefasst, d.h. für alle Finger einer Jeweiligen Subgruppe gilt Jeweils dasselbe Mass der Verschiebung nach Betrag und Richtung. In einem gewichteten Bereich der erfindungsgemässen Filterstruktur ist eine Vielzahl von Subgruppen vorhanden. Eine Jede Subgruppe hat mindestens zwei reale Finger.Bevorzugt wird sie eine grössere Anzahl Finger umfassen. Diese weiteren Finger können reale und. virtuelle Finger sein. Ein realer Finger ist. ein solcher, der tatsächlich in der Struktur z.B. als tetallisierungs- streifen vorhanden ist. Ein virtueller Finger ist im Sinne der Weiterbildung ein Finger oder Digitstreifen, der in der Struktur weggelassen ist. Bei der Weiterbildung wird eine Anzahl Subgruppen zur'erfindungsgemässen Bemessung der Finger-Verschiebung bei xt je einer Hauptgruppe zusammengefasst. Eine jede Hauptgruppe enthält mindestens zwei reale, d.h. tatsächlich in der Struktur durch Finger rapräsentierte Subgruppen. Für diese beiden Subgruppen einer jeweiligen Hauptgruppe gilt die Vorschrift, dass die Finger der einen Subgruppe entge gengesetzt (auSeinander zu oder voneinander weg)zu den Fingern der anderen Subgruppe verschoben werden. Für eine Hauptgruppe mit mehr als zwei Subgruppen liegen mehrere Möglichkeiten vor, so z.B. bei drei Subgruppen, dass die mittlere Subgruppe unverschoben bleibt und nur die Finger der einen äusseren Subgruppe zu denen der anderen - verschoben werden. Bei einer Hauptgruppe aus vier Subgruppen können z.B. eine oder zwei Subgruppen unverschoben bleiben. Die Beträge der Verschiebungen der realen Subgruppen einer Hauptgruppe (mit mehr als zwei realen Subgruppen) müssen nicht gleich sein. Es muss Jedoch die Summe der Verschiebung aller Subgruppen einer solchen Hauptgruppe gleich Null sein, abgesehen davon, dass hier die unterschiedlichen Fingerabstände aufgrund der vorgegebenen Dispersion bzw. ficht-konstanten Gruppenlaufzeit das Mass dieser Finger-Abstandsunterschiede (als sehr geringe Korrekturgrösse) eingehen und/oder abgesehen davon, dass Finger einer jeweiligen Subgruppe unterschiedlichen elektromechanischen (Interdigltalwandler) bzw. mechanischen (Reflektor) Wirkungsgrad haben und/oder dass ihre Anzahl verschieden ist. Zur Realisierung der Weiterbildung gRt auch eine Vorschrift für eine Mindestanzahl n von Hauptgruppen, und zwar es gilt, n muss wenigstens gleich oder grösser als das Zeit Ba'ndbrefte-Produkt (T.B) sein, worin T die Dauer der Filter-Impulsantwort und B die Bandbreite der vorgegebenen Übertragungsfunktion ist. Bereits oben wurde erwähnt, dass noch weitere Angaben zur Funktion der zusätzlichen Phasenmodülation b(t) zu machen sind. Es gilt die Beziehung ejb(t) # a (t) , r (t) worin ejb(t) das Mittel dieser e-Funktion über eine Haupt- gruppe ist. Eine Einhüllende a(t), die verschieden von einer Eonstan- ten ist, verursacht, eine Wichtung der Amplitude der Ueber tragungsfunktion, und zwar für eine Realisierung der Struktur mit Fingern bzw. D5gitstreifen, die ungewichtete Lange haben. Eine Forderung ist, dass die zwangsläufig auftretenden Seitenbänder höchstens unwesentlich mit dem geforderten Hauptband überlappen. Dies erreicht man insbesonders durch Wahl der zusätzlichen Phasenwichtung'b(t), so dass bei Hauptgruppen mit geradzahliger Anzahl von Subgruppen die Anzahl der in einer Jeweiligen Hauptgruppe enthaltenen Oszillationen gleich der Hälfte der in dieser Hauptgruppe enthaltenen realen Subgruppen ist. Insgesamt gilt somit die Vorschrift: dass in einem solchen gewichteten Bereich - ver'gleichsweise zu dem Fali, dass dieser Bereich ungewichtet wäre parallel zur Hauptachse Z der Wellenausbreitung eine oszillierende Verschiebung + einer wesentlichen Anzahl von Subgruppen 81 mit 82, 83 mit 84, ....) vorliegt, wobei eine Jede Subgruppe mindestens zwei aufeinander- folgende reale Finger und gegebenenfalls weite reale und/oder virtuelle Finger hat; dass eine Anzahl n Hauptgruppen gebildet wird mit n gleich oder grösser T-B, worin T.B. das Zeit-Bandbreite-Produkt ist, worin T die vorgegebene Dauer der Filter-Impulsant- wort und worin B die vorgegebene Bandbreite der Übertra- gungsfunktion ist; dass eine jede Hauptgruppe wenigstens zwei reale Subgrun- pen 81, 82, 83, 84 ...) hat; dass das jeweilige Mass der Verschiebung #zi dieser Finger der jeweiligen einzelnen Subgruppe für die Folge der Subgruppen dieses gewichteten Bereichs einer zusätzlichen oszillierenden Phasenmodulation b(t) entspricht und diese Phasenmodulation b(t) so oszilliert, dass innerhalb einer Hauptgruppe die Anzahl der Oszillationen eine ganze Zahl ist, die nicht grösser als die Hälfte der Anzahl der in dieser Hauptgruppe enthaltenen realen Subgruppen ist, und wobei ¯¯¯¯¯¯¯ ejb(t) # a (t) (III) r(t) gilt, worin ejb(t) das Mittel dieser e-Funktion über eine Hauptgruppe 152 etwa gleich dem Verhältnis, ist, worin a(t) die vorgegebene Amplitudenmodulation der Fil- ,ter-Impulsantwort ist, wobei gilt r(t) ist gleich oder grosser a(t) für alle Werte von t, und dass das Mass der Verschiebung #zi der Fingerkanten einer Jeweiligen i-ten Subgruppe an ihrem Ort Zi ihrer Mitte @@ @@ #zi = . b(t) worin ti = ist, 2# v worin z die Koordinate der Hauptrichtung der Wellenaus- breitung mit der Geschwindigkeit v und au die Wellenlänge am Ort der i-ten Subgruppe ist. Für die Herstellung einer nach dem Beispiel der Fig.5 gewichteten Fingerstruktur für das Filter war vorgesehen, zwei zusätzliche Belichtungsvorgänge durchzuführen, nämlich zusätzlich zur Belichtung der in Fig.1 mit 2 bezeichneten Fingergruppen der noch nicht gdwicheten Fin gerstruktur. Mit der Fingerwichtung nach der oben be-, schriebenen Weiterbildung ist der grosse Vorteil verbunden, dass diese Zusatzbelichtungen zur Realisierung der Fingerwichtung eingespart werden können. Es müssen bei der Belichtung der einzelnen (ungewichteten) Fingergruppen lediglich die zusätzlichen Verschiebungen Zi berücksichtigt werden, nämlich dahingehend, dass die in Fig.1 angegebenen Abstände A1, A2, A3 ... verändert werden, nämlich A1 wird geändert in B1; A wird geändert in 33. Daraus ergibt sich zwangsläufig Jr den bisherigen Fin gergruppenabstand A2 ein neuer Abstandswert d.h. der bisherige Abstand,A2 ändert sich um die Verschiebungen bi der Finger(sub)gruppe,n,'zu denen dieser Abstand A2 gehört, Zu diesem technologischen Vorteil kommt noch ein physikalischer Vorteil hinzu. Weil nämlich bei einem Filter nach dieser Weiterbildung alle Finger unverkürzt sein können (d.h. keine Uberlappungswichtung vorgesehen sein muss), entfällt bei einem Filter nach dieser Weiterbildung der Nachteil, dass bei starker Wichtung, d,h. bei nur geringer Fingerüberlappung, auftretende störende Beugungs effekte hier nicht auftreten können.

Claims: Patentansprüche: 1. Mit akustischen Wellen arbeitendes Pulskompressionsfilter nach Art einer dispersiven Verzögerungsleitung mit einer vorgegebenen Mittenfrequenz f0, die in dem Filter eine entsprechende mittlere Wellenlänge #0 ergibt, mit wenigstens einem Eingangs-/Ausgangswandler mit einer Anzahl Elektrodenfinger (Wandler) oder mit einer Anzahl Reflektorfinger (Reflektorgltter eines Treflective array compressor', die sich auf bzw. In der Oberfläche eines Substrats befinden, wobei die Verteilung der Elektroden- bzw. Reflektorfinger ent sprechend der vorgegebenen oertragungsfunktion ist, die eine vorgegebene Bandbreite B hat und deren Fourier Transformierte (Pulsantwort) eine vorgegebene Zeitdauer T hat, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, dass die vorgesehenen Elektroden- bzw. Reflektorfinger (3, 73) in eine Anzahl N Fingergruppen (2, 72) aufgeteilt sind, die bezüglich Fingeranzahl n und Fingerabstände (ai) untereinander identisch ausgebildet sind, wobei eine jede Fingergruppe (2, 72) in Ausbreitungsrichtung (v, v') der akustischen Welle im Filter eine Lange (1) wenig stens gleich der mitteleren Wellenlänge (#0) hat und wo bei die Mittenabstände (Ai) benachbarter Fingergruppen (2, 72) voneinander entsprechend der vorgegebenen Über- tragungsfunktion nichtäquidistant sind, und wobei die Beziehung gilt, dass die Anzahl N der Fingergruppen (2, 72) grösser als das Bandbreite /Zeitdauer-Produkt (T.3) ist. 2. Pulskompressionsfilter nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, dass innerhalb der einzelnen Fingergruppe (2, 72) die Abstände (a1) der Finger (3, 7) voneinander äquidistant sind. 3. Pulskompressionsfilter na,ch Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, dass Elektrodenfinger (3') als 'sr finger'-Anordnungen (Fig.4), bestehend aus Elektrodenstreifen (3, 3nt ...) ausgebildet sind. 4. Pulskompressionsfilter nach Anspruch 1, 2 oder 3, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, dass in den ein denen Fingergruppen (2, 72) die Finger (23) gewichtet sind (Fig.5). 5. Pulkompressionsfilter nach Anspruch 4, g e k e n nz e i c h n e t dadurch, dass innehalb der einzelnen Fingergruppen (61, 62, 63; 72) die Wichtung der Finger (23) einheitlich ist, so dass einzelne Fingergruppen (61, 62, 63) bezüglich der Fingerwichtung nichtidentische Anordnungen sind (Fig.6). 6. Pulkompressionsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n z e 5 c h n e t dadurch, dass. die Länge (1) einer einzelnen Fingergruppe (2; 61, 62, 63) um ein Mehrfaches grösser als n.#0/2 ist. 7. Pulskompressionsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, dass für eine der vorgegebenen Übertragungsfunktion entsprechende Wichtung des Filters durch zusätzliche Fingerverschiebung wenigstens zwei benachbarte Fingergruppen mit je wenigstens'zwei realen Fingern (3) als reale Subgruppen (81, 82; 83, 84 ...) zu einer Hauptgruppe zusammengefasst sind, dass für die Finger (3) einer jeden Subgruppe (81 ... 84) eine dieser Fingerwichtung entsprechend bemessene Ver schiebung #zi gegenüber dem Ort dieser Finger (3) im un- gewichteten Falle (Fig.1) vorgesehen ist; dass für Jede Hauptgruppe die Summe der Verschiebungen #zi der zu ihr gehörenden Subgruppen im wesentlichen gleich Null ist; dass eine Anzahl n Hauptgruppen gebildet wird,, mit n gleich oder grosser T.B worin T.B, das Zeit-Bandbreite-Produkt ist, worin T die vorgegebene Dauer der Filter-Impulsantwort und worin 3 die vorgegebene Bandbreite der Übertragungs- funktion ist; dass eine jede Hauptgruppe wenigstens zwei reale Subgruppen (53, 54; 57, 58, 59) hat; dass ,das Jeweilige Mass der Verschiebung #zi der Finger der jeweiligen einzelnen Subgruppe für die Folge der Subgrup- pen dieses gewichteten Bereichs einer zusätzlichen oszillierenden Phasenmodulation b(t) entspricht und diese Pha senmodulation b(t) so oszilliert, dass innerhalb einer Hauptgruppe die Anzahl der Oszillationen eine ganze Zahl ist, die nicht,grösser'als die Halfte der Anzahl der in dieser Hauptgruppe enthaltenen realen Subgruppen ist, und wobei ejb(t) # a (t) r (t) gilt, worin eJb(t) das Mittel dieser e-Funktion über eine Hauptgruppe (152) gleich dem Verhäl,tnis #### ist, worin a(t) die vorgegebene Amplitudenmodulation der Fil- ter-Impulsantwort ist, wobei gilt r(t) ist gleich oder grösser a(t) für alle-Werte von T; und dass das Mass der Verschiebung aZi der Fingerkanten einer Jeweiligen i-ten Subgruppe an ihrem Ort zi ihrer Mitte #i zi #zi = . b(t) worin ti = ist 2# v worin Z die Koordinate der Hauptrichtung der Wellenaus- breitung mit der Geschwindigkeit v und #i die Wellenlänge am Ort der i-ten Subgruppe ist.

Inventors: RIHA, GERD, DR., STOCKER, HELMUT, DR., VEITH, RICHARD
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1982
Main classification: H03H9
IPC codes: H03H9