Двухвходовый резонаторный фильтр на поверхностных акустических волнах

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в радиоэлектронных частотно-селектирующих системах, например, в узкополосных фильтрах и резонаторах, применяемых для стабилизации частоты задающих автогенераторов . Цель изобретения - упрощение конструкции. На поверхности звукопровода 1 расположены отражающие структуры 2 и 3 на расстоянии . Входной встречно-штыревой преобразователь (ВШП) 4 установлен в центре резонатора. Выходной ВШП смещен от центра. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 Н 9/25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а

ЬЭ

1 К) Ю Х

Cv8. 1 (21) 4799298/22 (22) 05.03.90 (46) 23,03.92. Бюл. N 11 (71) Научно-производственное объединение

"Салат" (72) В.М.Пасхин, М.С.Сандлер и Б,В.Свешников (53) 621.316.726 (088,8) (56) Патент США ¹ 3886504, кл. Н 03 Н 9/26, опублик, 1975, Авторское свидетельство СССР № 1054887, кл. Н 03 Н 9/64, 1982.

»5U 1721791 А1 (54) ДВУХВХОДОВЫЙ РЕЗОНАТОРНЫЙ

ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИ4ЕСКИХ ВОЛНАХ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в радиоэлектронных частотно-селектирующих системах, например, в узкополосных фильтрах и резонаторах, применяемых для стабилизации частоты задающих автогенераторов, Цель изобретения — упрощение конструкции. На поверхности звукопровода 1 расположены отражающие структуры 2 и 3 на расстоянии Lo. Входной встречно-штыревой преобразователь (ВШП) 4 установлен в центре резонатора.

Выходной BLLlCl смещен от центра. 2 ил.

1721791

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в радиоэлектронныхых частотно-селектирующих системах, например в узкополосных фильтрах и резонаторах ПАВ, применяемых для стабилизации частоты задающих автогенераторов, Известен одночастотный резонатор

ПАВ, образованный двумя идентичными отражающими периодическими системами неоднородностей ("зеркалами", разнесенными на небольшое расстояние Lo, при котором в полосу эффективного отражения

"зеркал" Л F попадает только одна собственная резонансная частота. Связь резонатора с внешним радиотрактом осуществлена с помощью двух встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположенных симметрично, причем расстояние между ВШП и отражателями выбрано таким, что центры электродов преобразователей совпадают с пучностями стоячей волны, образующей в резонаторе на его собственной частоте.

Недостаток данного устройства заключается в том, что малая величина длины резонансной полосы, необходимая для обеспечения одночастотности резонатора, приводит вследствие неидеальности отражателей к снижению потенциально достижимого значения его добротности Q.

Увеличения добротности резонатора можно достичь увеличением расстояния между отражательными структурами. Однако при этом в полосе частот отражения отражательных структур наряду с основной полосой пропускания появляются нежелательные (дополнительные) полосы пропускания, что ухудшает избирательные характеристики резонатора.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является резонаторный фильтр на

ПАВ, выполненный на основе многочастотного резонатора, в котором для устранения нежелательных полос пропускания в резонаторную полость помещают дополнительные ВШП, соединенные между собой через фазовращатели и усилители.

Необходимость дополнительных ВШП, требуемых для повышения избирательности фильтра, количество которых равно (и+1), где n — число пар нежелательных полос пропускания, а также введение в устройство фазовращателей и усилителей существенно усложняют конструкцию устройства.

Цель изобретения — упрощение конструкции резонатора.

Указанная цель достигается тем, что в резонаторном фильтре, содержащем звукопровод, на поверхности которого располо10

55 жены две отражательные структуры ("зеркала) и два приемопередающих встречно-штыревых преобразователя, расстояние между отражателями определяют из соотношения (2}<+ 1} / — г » где k — заданное число полОс пропускания резонатора;

V — скорость ПАВ;

Л F — полоса эффективного отражения

",зеркал" с центральной частотой fo, L» — глубина проникновения ПАВ в отражателе, причем центр среднего электрода одного преобразователя расположен в центре резонатора, совпадающего с пучностью стоячей волны на частоте f<, а центр среднего электрода другого преобразователя — на расстоянии

2 4+2,}

2 4 от центра резонатора, где К вЂ” целое число;

А = V/fp — длина ПАВ на центральной частоте, Выбор расстояния между отражателями резонатора и определенное расположение центров средних электродов обоих В ШП позволяет устранять нежелательные полосы пропускания (моды) на тех собственных частотах, которым соответствуют стоячие волны с узлами, совпадающими с центрами средних электродов одного из ВШП.

На фиг. 1 показана конструкция резонатора; на фиг. 2 — собственные частоты резонатора, схематически отмеченные точками на оси f.

Конструкция резонатора содержит звукопровод 1, на поверхности которого расположены отражательные структуры 2 и 3 на расстоянии Lo одна от другой, В одном акустическом канале с ними расположены входной П1 4 и выходной Пг 5 ВШП. Центр среднего электрода входного преобразователя совпадает с геометрическим центром резонансной полосы, а центр среднего электрода выходного ВШП расположен на рас-. з4 стоянии — от центра резонатора, Л где Ьф. = 1 О+ 2 L

Собственные частоты резонатора fm удовлетворяют обычному дисперсионному уравнению

2 о — 2 P(fm) =2л ГП. (1) где m — целое;

1721791

f/> (f) — фаза коэффициента отражения

"зеркал".

В дальнейшем будем считать, что.одна из собственных частот, удовлетворяющая уравнению (1), совпадает с центральной частотой полосы эффективного отражения. В этом случае расстояние между "зеркалами"

Lp выражаем из (1): гпН Я V (о 2 fp

Вводя глубину проникновения акустической волны s отражатель 4 -пр = — (fp), V Диет

4л Bf с помощью уравнения (1) легко показать, что набор собственных частот можно представить в виде

fm fo+ m.Í/2(-эф = fp+ m Af, (2) где Ьf — межмодовое расстояние;

m=0, «1, + 2...

На каждой из собственных частот fm в резонансной полости образуется стоячая волна, пространственное распределение амплитуды которой характеризуется следующим соотношением; — 2 I X + iP(fm)

A(X1fm) 11+ R! (3)

Здесь R — модуль коэффициента отражения "зерка)л". Координаты пучностей Хп и узлов Ху стоячей волны на частоте fm удов(m летворяют уравнениями

2 X,() — p(fm) =2л!

2 X () — f/>(1„) =(2 I + 1)л, I — целое.

Ясно, что в АЧХ рассматриваемого потенциально многочастотного резонатора устраняются полосы пропускания (моды) на тех собственных частотах, которым соответствуют стоячие волны с узлами, совпадающими с центрами электродов одного из и риемопередающих В Ш П (П1 или П2), Как следует из (1), (2) и (4), геометрический центр резонатора X = Lp/2 при Lp =

= N iL+ 1(N — целое) совпадает с пучо01 ностями "четных" (m=0, + 2, «4...) и узлами

"нечетных" (m = 1, «3„.) мод резонатора.

Поэтому при совпадении центра среднего электрода преобразователя П1длиной «Lp с точкой Х = Lp/2 этот преобразователь будет возбуждать лишь "четные" моды, подавляя "нечетные".

Если Np = ЛF/ufo + 1 — полное число собственных -частот резонатора, попадающих в полосу отражения "зеркал"

ЛF(=ЛF/Ë + 1), 5 то число подавляемых преобразователем П1 собственных мод равно 2 (И+1)/4), где jZ) — целая часть числа Z.

На фиг. 2 сплошной линией обозначена огибающая амплитуда стоячих волн, воз10 буждаемых П1, Аналоничным образом доказывается, что выходной преобразователь 7Ь, размеLp+2 1-и етенныи на (тасстояннн (— тА ет

15 центра резонатора, "подавляет" собственные моды с индексами m =++22, ++б8, «10 ... и эффективно взаимодействует с колебаниями на частотах с m = О, 4, «8 ... (огибающая регистрируемых П2 амплитуд стоячих волн обозначена на фиг. 2 пунктирной линиейй).

Количество мод, подавляемых преобразователем П2, равно

2(INp+3j/8).

25 Число k полос пропускания предлагаемого резонатора находится из очевидного соотношения:

k = Np — 2(No+1)/4) — 2 ((No+3)/8), Из этого равенства, в частности, следуÇ0 ет, что для выделения в АЧХ резонатора только одной узкой полосы пропускания на частоте fp (k=-1), полное число резонансных собственныхчастот недолжно превышать 7, т,е. расстояние между отражателями должно быть ограничено величиной (ЗН/Л F—

2 -пр)

Если расстояние между отражателями равно Lp IV/Л F 2 (пр, то в рабочую полосу отражателей "попадает" Np = 15 собственных частот fm (m = О, «1... +. 7). При этом определенное ранее местоположение преобразователей П1,2 обеспечивает выделение в АЧХ резонатора только трех (k=3) полос пропускания на частотах 4 и f « 4.

45 Поскольку нетрудно показать, что фаза коэффициента передачи (ФКП) резонатора на частоте fp отличается на л от ФКП на частотах f «4, то такой резонатор может применяться для стабилизации одночастотных

ПАВ-генераторов, способствуя улучшению их шумовых характеристик, Изобретение позволяет обеспечить высокую изобретательность резонаторов ПАВ без усложнения их конструкции, повышает технологичность изготовления частотно-селектирующих систем.

Формула изобретения

Двухвходовый резонаторный фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), 1721791 где V — скорость ПАВ;

\е гг 1

Составитель B.Ïàñxèí

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор Н.Тупица

Заказ 9б3 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 содержащий звукопровод, на поверхности которого в одном акустическом канале расположены две отражательные структуры из периодически расположенных отражательных элементов, входной и выходной встречно-штыревые преобразователи (ВШП), о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции при сохранении высокой избирательности, в нем отражательные элементы установлены друг относительно друга на расстоянии, удовлетворяющем соотношению

Л Е вЂ” полоса эффективного отражения отражательных элементов на центральной частоте fo, Ь,р — "глубина проникновения" ПАВ в

5 отражательные структуры;

k — заданное число полос пропускания, центр среднего электрода входного преобразователя совмещен с центром резонатора, а центр среднего электрода выходного

10 преобразователя смещен от центра резонатора на расстояние, удовлетворяющее условию

А l+г .

15 где N — целое число; .

А — длина ПАВ на центральной частоте то