Режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к акусто-электронике, и может быть использовано в устройствах, где необходимо задержать (не пропустить) заданную полосу частот, в устройствах декодирования телевизионных каналов, где необходимо подавить помехи.

Режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) содержит пьезоэлектрическую подложку с расположенными на ее поверхности двумя встречно-штыревыми преобразователями, включенными последовательно и имеющими параллельный резонанс на частоте режекции. Новым в конструкции режекторного фильтра на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является то, что введена структура между общей точкой соединения двух встречно-штыревых преобразователей и корпусом фильтра, расположенная на пьезоэлектрической подложке и состоящая из трех элементов полного сопротивления, расположенных в одном тракте распространения поверхностно-акустических волн, причем крайние элементы представляют собой два встречно-штыревых преобразователя, имеющих последовательный резонанс на частоте режекции, а центральный элемент - закороченную решетку с тем же периодом электродов, как и в крайних, причем все три элемента электрически включены последовательно путем топологического соединения нижних контактных площадок первого и второго элементов, а также верхних контактных площадку второго и третьего элементов, а акустически - в фазе. 2 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в акустоэлектронных устройствах обработки сигналов, например, в системах кабельного телевидения для предотвращения доступа к сигналам платного телевидения, для защиты от помех соседнего канала.

Известен режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий два элемента на поверхностных акустических волнах, расположенных на пьезоэлектрической подложке, и катушки индуктивности [1].

Недостатками этого фильтра являются высокий уровень потерь в полосе пропускания и низкая надежность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрическую подложку, на которой выполнены зеркально-симметрично относительно центральной оси входной и выходной встречно-штыревые преобразователи [2]. Фильтр содержит участок Т-образной цепи, пропускающей все частоты и имеющей последовательную индуктивность, соединенную все частоты и имеющей последовательную индуктивность, соединенную параллельно с конденсатором, и параллельную индуктивность, имеющую зажим, подсоединенный к корпусу заграждающего фильтра.

Недостатками конструкции данного известного режекторного фильтра являются высокий уровень потерь в полосе пропускания, низкая надежность.

Цель изобретения создание недорогого, простого и компактного по конструкции режекторного фильтра, обеспечивающего снижение уровня потерь в полосе пропускания и увеличение глубины режекции, повышение надежности.

При этом должно быть обеспечено достижение следующих технических результатов: расширение верхней границы полосы пропускания частотного диапазона режекторного фильтра до 400 мГц, снижение уровня потерь и неравномерности в полосе пропускания, увеличение глубины режекции фильтра до 60 дБ при уровне потерь в полосе пропускания не более 1,5 дБ.

Предлагается режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрическую подложку с выполненными на ее поверхности зеркально-симметрично относительно центральной оси входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями.

Достижение указанных технических результатов в предлагаемом изобретении обеспечивается за счет того, что введены первый и второй промежуточные встречно-штыревые преобразователи, которые размещены между входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями, при этом первые электроды первого и второго промежуточных встречно-штыревых преобразователей соединены выполненными на пьезоэлектрической подложке эквидистантными электродами с периодом, равным периоду штырей промежуточных встречно-штыревого преобразователя выполнен в виде сплошного проводника гальванически соединенного со вторым электродом входного встречно-штыревого преобразователя, а второй электрод второго промежуточного встречно-штыревого преобразователя заземлен.

Заявляемое изобретение может быть признано соответствующим требованию новизны, поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения.

Данное изобретение имеет изобретательский уровень вследствие того, что оно явным образом не следует из уровня техники, поскольку из известного уровня техники не выявляется влияние предписываемых этим изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата.

Заявляемое изобретение соответствует требованию промышленной применимости, поскольку оно может быть изготовлено и использовано в промышленности с обеспечением достижения усматриваемого в данной заявке технического результата.

На фиг.1 изображен режекторный фильтр на ПАВ; на фиг.2 - график амплитудно-частотных характеристик режекторного фильтра.

Предлагаемый режекторный фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) содержит (фиг. 1) пьезоэлектрическую подложку 1 с выполненными на ее поверхности зеркально-симметрично относительно центральной оси входным 2 и выходным 3 преобразователями. Преобразователи 2 и 3 включены последовательно. В режекторный фильтр введены первый и второй промежуточные встречно-штыревые преобразователи (позиции 4 и 5 фиг.1 соответственно), которые размещены между входным 2 и выходным 3 встречно-штыревыми преобразователями, при этом первые электроды первого 4 и второго 5 встречно-штыревых преобразователей соединены выполненными на пьезоэлектрической подложке эквидистантными электродами 6 с периодом, равным периоду штырей промежуточных встречно-штыревых преобразователей, а второй электрод первого промежуточного встречно-штыревого преобразователя 4 выполнен в виде сплошного проводника гальванически соединенного со вторым электродом входного встречно-штыревого преобразователя 2, а также соединен с первым электродом выходного преобразователя 3. Второй электрод промежуточного встречно-штыревого преобразователя 5 (см. фиг.1) подключен к общему проводу 7 (заземлен).

Первый электрод входного встречно-штыревого преобразователя 2 соединен со входом режекторного фильтра, а второй электрод выходного встречно-штыревого преобразователя 3 соединен с выходом режекторного фильтра.

Режекторный фильтр работает следующим образом.

На входной преобразователь 2 подают электрический сигнал, который преобразуется в акустическую волну. В результате взаимодействия электродной структуры входного преобразователя 2 с акустической волной возникает параллельный резонанс, характеризующийся высоким сопротивлением на частоте режекции. Поэтому коэффициент передачи входного преобразователя 2 на частоте режекции низок. На остальных частотах сопротивление входного преобразователя 2 имеет емкостной характер, следовательно, преобразователь 2 пропускает эти частоты.

Первый 4 и второй 5 промежуточные преобразователи, а также эквидистантные электроды 6 выполнены таким образом, что акустически он находятся в фазе. При прохождении сигнала через первый 4 и второй 5 промежуточные преобразователи и через эквидистантные электроды 6 возбуждаются акустическая волна, в результате чего возникает последовательный резонанс, характеризующийся низким сопротивлением на частоте режекции, вследствие чего коэффициент передачи на частоте режекции является низким. На остальных частотах структура, образованная промежуточным преобразователем 4, эквидистантными электродами 6, и вторым промежуточным преобразователем 5, имеет емкостной характер и пропускает эти частоты. В силу того, что включены электрически последовательно первый промежуточный встречно-штыревой преобразователь 4, эквидистантные электроды 6 и второй промежуточный встречно-штыревые преобразователи 5, емкость структуры, образованной элементами конструкции 4, 5, 6, снижается в два раза, тем самым обеспечивая расширение верхней границы пропускания частотного диапазона до 4000 МГц.

Выходной преобразователь 3 работает аналогично входному преобразователю 2.

В результате реализуется приемлемый уровень режекции (более 60 дБ, при полосе пропускания 0,3% не менее 40 дБ), при минимальной полосе режекции по уровню 3 дБ - 1,5%.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства показали, что предлагаемая в данном изобретении конструкция режекторного фильтра на поверхностных акустических волнах (ПАВ) позволила получить следующие технические результаты: расширить верхнюю границу полосы пропускания частотного диапазона до 400 мГц; снизить уровень потерь и неравномерности в полосе пропускания; увеличить глубину режекции фильтра до 60 дБ при уровне потерь в полосе пропускания не более 1,5 дБ; обеспечить компактность, снижение габаритов и дешевизну фильтра.

Литература.

1. Патент США N 4599587, кл. H 03 H 7/01, 1990.

2. Узкополосный режекторный фильтр на связанных резонаторах на поверхностных акустических волнах. Патент США N 5077545, кл. H 03 H 9/25, 1991.

Формула изобретения

Режекторный фильтр на поверхностных волнах, содержащий пьезоэлектрическую подложку с выполненными на ее поверхности зеркально-симметрично относительно центральной оси входным и выходным преобразователями, отличающийся тем, что введены первый и второй промежуточные встречно-штырьевые преобразователи, которые размещены между входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями, при этом первые электроды первого и второго встречно-штыревых преобразователей соединены выполненными на пьезоэлектрической подложке эквидистантными электродами с периодом, равным периоду штырей промежуточных встречно-штыревых преобразователей, а второй электрод первого промежуточного встречно-штыревого преобразователя выполнен в виде сплошного проводника, гальванически соединенного с вторым электродом входного встречно-штыревого преобразователя и соединен с первым электродом входного преобразователя, а второй электрод второго промежуточного встречно-штыревого преобразователя заземлен.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2