DE2021090C - Filter oder Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwellenprinzip - Google Patents
Filter oder Verzögerungsleitung nach dem OberflächenwellenprinzipInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Filter oder eine Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwellenprinzip, bei
dem auf einem piezoelektrischen Keramiksubstrat Eingangs- und Ausgangswandler in Form von Kammelektroden
mit ineinandergreifenden Zinken vorgesehen sind.
Bei den bisher bekannten Filtern und Verzögerungsleitungen nach dem Oberflächenwellenprinzip
werden stets piezoelektrische Substrate verwendet, die in Dickenrichtung polarisiert sind.
Diese Art der Polarisation hat sich bei der Verwendung
von Substratmaterialien mit von der Natur aus eingeprägten piezoelektrischen Eigenschaften als
sehr vorteilhaft erwiesen. Ein bekanntes Material mit natürlichen piezoelektrischen Eigenschaften ist z. B.
Quarz. Es sind jedoch auch Stofle bekannt, die durch Anlegen eines elektrischen Feldes piezoelektrisch gemacht
werden können. Es handelt sich hierbei hauptsächlich um Massen aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT)-Keramik.
Ein Nachteil der bekannten Filter und Verzögerungsleitungen
nach dem OLerflächenwellenprinzip besteht in dem geringen Kopplungsfaktor der Oberflächenwellen
und der dadurch bedingten hohen Grunddämpfung der Filte .
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Filier
oder eine Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwellenprinzip anzugeben, bei dem auf einem piezoelektrischen
Keraniiksubstrat Eingangs- und Ausgang..wandler
in Form von Kammelektroden mit ineinandergreifenden Zinken vorgesehen sind, die einen
hohen Kopplungsfaktor besitzen.
Diese Aulgabe wird dadurch gelöst, daß die rein anente
Polarisation der Keramik von F.lektroden/inkc zu iilektrodenzinke gerichtet ist.
Damit ergeben sich die .Vorteile, daß die Cminddämpfung
eines solchen Filters geringer ist als bei den bekannten Filtern nach dem Oberflaehenwelknprin-/ip
und da!i die Wellenlänge der im Resonanzfall erregten
OberMäehenwellen gleich dem einfachen Abstand
der Kammzinken voneinander ist. Das bedeutet, ίο daß bei der gleichen Resonanzfrequenz der Abstand
der Kammzinken voneinander bei dem ert'intlungsgemäßen Filter doppelt so groß gewählt werden kann
wie bei den bekannten Filtern oder Verzögerungsleitungen, wodurch die technologischen Schwierigkeiten
beim Herstellen der Eingangs- bzw. Ausgangswaiidler
wesentlich verringert werden.
Vorteilhaft besteht das Substrat aus einer Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik.
Je nach Anwendungsfall wird man eine harte oder eine weiche Keramiksorte auswählen. Harte Keramik hat gegenüber weicher Keramik
den Vorteil der höheren mechanischen Materialgüte, während ein Filter aus weichem keramischem
Material praktisch frei ist von Nebeinresonanzen, die die Durchlaßkurve des Filters verzerren können.
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filters ist dadutch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat zunächst ganzflächig metallisiert wird, daß dann mit Hilfe des Fotoätzverfahrens die Elektroden ausgeätzt werden und daß zum Schluß das Substrat remanent polarisiert wird, indem die Polarisationsspannung an die beiden Kammelektroden gelegt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filters ist dadutch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat zunächst ganzflächig metallisiert wird, daß dann mit Hilfe des Fotoätzverfahrens die Elektroden ausgeätzt werden und daß zum Schluß das Substrat remanent polarisiert wird, indem die Polarisationsspannung an die beiden Kammelektroden gelegt wird.
Damit ergeben sich die Vorteile, daß die Abmessungen der Wandler genau reprocl· zierbar sind, daß
zunächst mit einer unpolarisierten Keramik gearbeitet werden kann, wodurch der Veraibeitungsprozeß erleichtert
wird, und daß die Polarisation durch die Höhe der angelegten Polarisationsspannung individuell
eingestellt werden kann.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt den Schnitt durch ein Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip. Auf einem flachen Substrat
aus PZT-Keramik sind kammartige Elektroden 21, 22 aufgebracht. Legt man wärrenu des Polarisationsvorganges
an die Elektroden 21 den negativen und an die Elektroden 22 den positiven Pol der Polarisationsspannung,
so ergibt sich die durch die Linien 3 charakterisierte remanente Polarisation von
Kammzinke zu Kammzinke. Dadurch liegt das anregende hochfrequente Feld stets parallel bzw. antiparalliil
zur iemanenten Polarisation. Wo beide parallel zur Oberfläche verlaufen, entstehen elastische Spannungen
parallel zur Oberfläche; nur durch Querkontraktion wird eine Auslenkung senkrecht zur Ober-Hache
bewirkt. Wo Feld und remanente Polarisation senkrecht zur Oberfläche des Substrats stehen, tritt
unmittelbar eine Auslenkung senkrecht zur Oberfläche auf. Alle hierbei auftretenden Kräfte wirken im
richtigen Sinn zusammen, so daß sich eine Oberflächenwelle von Rayleigh-Typ ergibt. In der Zeichnung
sind die auftretenden elastischen Kräfte durch die Pfeile 4 dargestellt.
Die sich bei der Anordnung nach Fig. 1 einstellende
Oberflächenwelle, ist in F i g. 2 dargestellt. Man sieht hier deutlich, daß die Wellenlänge der Oberflächenwellen
gleich dem einfachen Abstand derKammeiektroden
21 und 22 untereinander entspricht. Bei
cleii bekannten Oberflächenwellenfilter!! entsprich!
clic Wellenlänge dem doppelten Abstand der einzelnen Kammelektroden voneinander.
Be! einem Versuchsmuster wurde ein Kopplungsfaktor gemessen, der um fast 50" » höher lag als bei
den bisher bekannten Filt'.'ranordnungen. Dieser hohe
Koppliingsfahor ist dadurch bedingt, daß Polarisation
und anregendes Feld annähernd zur Deckung kommen. Dadurch kommt der longitudinal Materialkoppltingsfaktor
Kn zur Wirkung. Überdies wirkt die
piezoelektrische Kopplung bei dem erfindungsgemäl.ten
Anregungsprinzip an allen Orten geometrisch richtig im Sinne der Urzeugung von Oberflächenwcl-
iCI1Weiterhin konnte bei den erfindunggemäß ausgebildeten
Film und Verzögerungsleitungen cn honer tu.lui main . hieraus berecnncie
^Z Kluiertz-Bereich (die
q tnz der untersuchten Ausführungen Jag bc.c.a
SMHz). Wahrscheinlich ist dieser Effekt auf .η.κ κ
elastische Spannungen zurückzuführen, d.e be, der.
findungsge.naße.1 l'olarisation auftreten.
findungsge.naße.1 l'olarisation auftreten.
Claims (5)
- Patentansprüche:I. Filler oder Verzögerung sleiiung nach dem Oberflächcnwellenprinzip, bei dem a'.if einem piezoelektrischen Keramiksubstrat Fmgungs-· und Ausgangswap.dler in Form von Kammelektroden mit ineinandergreifenden Zinken vorgesehen sind, d a d Ii r c Ii g e k e η η ζ. e i c h η e t, daß die remanente Polarisation (3) der Keramik (1) von Elekirodenzinke (21, 22) zu Elekiroden/.inke (22. 21) gerichtet ist.
- 2. Filter oder Verzögerungsleitung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß da:; Substrat eine Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik (PZT; ist.
- 3. Filter oder Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine weiche Keramik ist.
- 4. Filter oder Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine harte Keramik ist.
- 5. Verfahren zur Herstellung eines Filters oder einer Verzögerungsleitung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat zunächst ganzfläi hig metallisiert wird, daß dann mit Hilfe des Fotoatzverfahrens die Elektroden ausgeätzt werden und daß zum Schluß das Substrat remanent polarisiert wiri, indem die Polarisationsspannung an die KammelcKtroden gelegt wird.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702021090 DE2021090C (de) | 1970-04-29 | Filter oder Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwellenprinzip | |
| CH510771A CH522978A (de) | 1970-04-29 | 1971-04-07 | Filter oder Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwellenprinzip |
| AT336271A AT311416B (de) | 1970-04-29 | 1971-04-20 | Filter oder Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwellenprinzip |
| US00137231A US3713036A (en) | 1970-04-29 | 1971-04-26 | Surface wave device having alternating remanent polarization between interdigital electrodes,spaced a surface wavelength apart |
| FR7114700A FR2090688A5 (de) | 1970-04-29 | 1971-04-26 | |
| NL7105710A NL7105710A (de) | 1970-04-29 | 1971-04-27 | |
| GB1178471*[A GB1344924A (en) | 1970-04-29 | 1971-04-28 | Filter or delay line devices employing piezo-electric ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702021090 DE2021090C (de) | 1970-04-29 | Filter oder Verzögerungsleitung nach dem Oberflächenwellenprinzip |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2021090A1 DE2021090A1 (de) | 1971-11-18 |
| DE2021090B2 DE2021090B2 (de) | 1972-08-31 |
| DE2021090C true DE2021090C (de) | 1973-03-29 |
Family
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