ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и телевидения и может быть использовано в приемных и передающих узлах связи.
Известен фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), приведенный в патенте Satoshi Onto, Tsuyoshi Oura and others, Surface acoustic wave devise US 2005/0168302 A1, опубликован 4 августа 2005 г.
Этот фильтр содержит аподизованный и неаподизованый преобразователи акустического сигнала, разделенных между собой экраном в виде прямоугольной полоски.
Недостатком этого фильтра является то, что поверхностная волна, распространяющаяся вдоль центральной части аподизованного преобразователя пересекает больше электродов и, следовательно, больше замедляется, чем волна, распространяющаяся ближе к контактным шинам. Поэтому форма волнового фронта при прохождении акустических волн через протяженный аподизованный преобразователь искажается. Кривизна волнового фронта равносильна расфокусировке акустического пучка и обусловливает резкое искажение частотной характеристики преобразователя.
С уменьшением апертуры протяженного преобразователя начинает сказываться эффект отклонения потока энергии который не равен нулю для большинства срезов пьезоэлектриков. Это приводит к тому, что второй преобразователь принимает акустическую волну не полностью за счет утекающих волн. В свою очередь это приводит к ухудшению характеристик фильтра в области подавления внеполосных сигналов и увеличивает вносимые потери и неравномерность в полосе пропускания фильтра. Данный эффект распространяется на большинство конструкций фильтров.
Известен прототип фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), приведенный в патенте РФ 2308799, Н03Н 9/64, опубликованном
20.10.2007 г., Бюл. №29, принятый за прототип.
Схема фильтра-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - пьезоэлектрическая подложка;
2 - входной аподизованный преобразователь;
3 - выходной неаподизованый преобразователь;
4 - металлический экранирующий элемент.
max
max
Фильтр-прототип содержит пьезоэлектрическую подложку 1, на рабочей поверхности которой размещены входной 2 и выходной 3 преобразователи. Между преобразователями 2 и 3 расположен экранирующий элемент 4. Преобразователь 2 выполнен в виде сплошной металлизации с зазором между шинами, при этом площадь зазоров пренебрежимо мала по сравнению с площадью преобразователя. Преобразователь со сплошной металлизацией выполнен с переменной шириной вдоль акустического канала, при этом его ширина максимальна в местах с наибольшими значениями весовой функции аподизации, а в области, примыкающей к выходному преобразователю, его ширина равна активной апертуре (величине перекрытия электродов) выходного преобразователя. Ширина и активная апертура преобразователей связаны соотношением: 0,8≤W/H<1,0, где W - активная апертура выходного преобразователя, Н - максимальная ширина преобразователя со сплошной металлизацией.
0
0
0
Ширина сплошной металлизации входного ВШП в дальней от выходного преобразователя области не регламентируется и ограничена только величинам весовой функции. Форма зазора по длине преобразователя со сплошной металлизацией выполняется в соответствии со значениями весовой функции аподизации. Ширина зазора h выбирается из соотношения: 0,25λ>0,03λ, где λ - частота акустического синхронизма.
Недостатком фильтра-прототипа является сложность его конструкции, и как следствие этого - ужесточение требований к воспроизведению в условиях массового производства.
Для устранения указанных недостатков в фильтре, содержащем пьезоэлектрическую
подложку с расположенным на ней акустическим каналом, образованным входным аподизованным и выходным неаподизованным преобразователями с металлическим экраном между ними, согласно полезной модели, металлический экран выполнен в виде двояковыпуклой «линзы» с фокусным расстоянием равным половине расстояния между центрами преобразователей, причем геометрические размеры ширины экрана равны апертуре преобразователей.
На фиг.2 приведена схема предлагаемого фильтра, где обозначено:
1 - пьезоэлектрическая подложка;
2 - входной аподизованный преобразователь;
3 - выходной неаподизованый преобразователь;
4 - металлический экран в виде двояковыпуклой «линзы».
Предлагаемый фильтр содержит пьезоэлектрическую подложку 1, на рабочей поверхности которой размещены входной аподизованный 2 и выходной неаподизованый 3 преобразователи. Между преобразователями 2 и 3 расположен металлический экран 4, выполненный в виде двояковыпуклой «линзы».
Работает устройство следующим образом.
На входной преобразователь 2 подается электрический сигнал, который преобразуется в ПАВ, распространяющуюся до соответствующего выходного преобразователя 3, который преобразует ее в выходной электрический сигнал. Но при возбуждении ПАВ в аподизованном преобразователе 2 происходит расширение акустического канала на выходе за счет дифракционного эффекта. Для его устранения этого эффекта изменим прямоугольную форму экрана 4 на форму в виде двояковыпуклой «линзы». При этом происходит сужение акустического потока за счет переотражения от криволинейных краев экрана 4.
Изменение вида металлического экрана позволяет расширить динамический диапазон, сохранить фазовый фронт ПАВ и более рационально использовать поверхность пьезоэлектрической подложки.