Резонатор на поверхностных акустических волнах с канавками

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности для создания генераторов сверхвысокочастотного диапазона. Техническим результатом является повышение добротности резонаторов на ПАВ. Резонатор на поверхностных акустических волнах с канавками состоит из пьезоплаты, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя и не менее двух отражающих структур, выполненных в виде системы канавок. Между отражающими структурами на пути распространения поверхностных акустических волн расположены не менее одной канавки на обратной стороне пьезоплаты. 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности для создания генераторов сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона.

Известен двухвходовый резонатор на поверхностных акустических волнах (ПАВ) (Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир, 1990, 584 с.), состоящий из двух встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположенных на пьезоплате напротив друг друга. Период следования штырей в ВШП равен , λ - длина поверхностной акустической волны, скважность равна 2.

Недостатком этих резонаторов является низкая добротность (относительно резонаторов на объемных акустических волнах (ОАВ)) и, как следствие, низкая стабильность частоты генераторов.

Известен также одновходовый резонатор (Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир, 1990, 584 с.), состоящий из ВШП и расположенных по обе стороны от ВШП металлизированных штыревых отражающих структур. Период следования штырей в отражающих структурах равен , λ - длина поверхностной акустической волны, скважность равна 2. По сравнению с двухвходовыми резонаторами одновходовые резонаторы имеют большую добротность. Недостатком этих резонаторов также является низкая добротность (относительно резонаторов на объемных акустических волнах (ОАВ) и, как следствие, низкая стабильность частоты генераторов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является одновходовый резонатор (Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир, 1990, 584 с.), состоящий из ВШП структуры и расположенных на пьезоплате по обе стороны от ВШП отражающих структур в виде периодической системы канавок. Период следования канавок в отражающих структурах равен , скважность равна 2. По сравнению с одновходовыми резонаторами с металлизированными штыревыми отражающими структурами, одновходовые резонаторы с отражающими структурами в виде периодической системы канавок имеют большую добротность. Недостатком этих резонаторов также является низкая добротность (относительно резонаторов на объемных акустических волнах (ОАВ)) и, как следствие, низкая стабильность частоты генераторов.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата, известного одновходового резонатора - прототипа, является физическая природа распространения ПАВ, в том числе наличие переотражений в отражающих структурах (ОС).

Задачей настоящего изобретения является повышение добротности резонаторов на ПАВ.

Технический результат достигается тем, что в резонаторе на поверхностных акустических волнах с канавками, состоящем из пьезоплаты, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя и не менее двух отражающих структур, выполненных в виде системы канавок, дополнительно между отражающими структурами на пути распространения поверхностных акустических волн сформированы не менее одной канавки на обратной стороне пьезоплаты.

Канавка между отражающими структурами на пути распространения ПАВ на обратной стороне пьезоплаты в области пучности стоячей ПАВ, сформированной ВШП и ОС, и поверхность пьезоплаты образует мембрану. Данная мембрана имеет резонансную частоту, равную собственной частоте резонатора на ПАВ. В качестве драйвера и источника энергии используется ВШП. За счет энергии ПАВ возбуждается ОАВ (или волну Лэмба) в вышеуказанной мембране. Повышение добротности резонатора на ПАВ достигается за счет дополнительной стабилизации частоты на основе более высокой добротности мембраны, образованной дополнительными канавками с обратной стороны пьезоплаты на пути распространения ПАВ и поверхностью пьезоплаты.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства, резонатора на поверхностных акустических волнах с канавками, отсутствуют, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

В настоящее время авторам неизвестны резонаторы на поверхностных акустических волнах, которые имели бы добротность большую, чем та, которую обеспечивает предлагаемая конструкция резонатора на поверхностных акустических волнах с канавками.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата, следовательно, заявленное изобретение соответствует "изобретательскому уровню".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена структура резонатора на поверхностных акустических волнах с канавками.

Резонатор на поверхностных акустических волнах с канавками (см.чертеж) состоит из пьезоплаты 1, на которой сформированы ВШП резонатора 3, отражающие структуры 2 и канавки 4. Отражающие структуры выполнены в виде системы канавок. Канавки 4 располагаются между отражающими структурами 2 на обратной стороне пьезоплаты 1 на пути распространения поверхностных акустических волн.

Пьезоплата 1 может быть выполнена из пьезоэлектрического материала (например, кварца).

Формирование ВШП резонатора 3 реализовано по технологии фотолитографии и травления [1, 2]. Могут быть использованы и другие технологические процессы формирования металлических структур на пьезоплатах. Формирование канавок отражающих структур 2 и канавок 4 реализовано по технологии травления через маску или по технологии стоп-травления [2].

Устройство работает следующим образом. В соответствии с условием акустического синхронизма [1, 2] резонансная частота известных резонаторов на ПАВ определяется геометрическими размерами отражающих структур 2 и ВШП резонатора 3.

При поступлении электрического сигнала от внешнего источника (не показан) на ВШП резонатора 3 под действием пьезоэлектрического эффекта формируется ПАВ. Сформированная ВШП резонатора 3 ПАВ распространяется в двух направлениях от ВШП резонатора 3. Дойдя до отражающих структур 2, ПАВ отражается и таким образом энергия ПАВ локализуется в области между отражающих структур 2. Дальше взаимодействие отражающих структур 2, и ПАВ полностью аналогично функционированию интерферометра Фабри-Перро [1, 2].

Распространяясь между отражающих структур 2, ПАВ достигает мембраны, образованной канавкой 4, сформированной на обратной стороне пьезоплаты 1, и поверхностью пьезоплаты 1, и, пройдя по мембране, распространяется до следующей отражающей структуры 2. Распространяясь по мембране, сформированной на пути распространения поверхностных акустических волн и образованной канавкой 4, сформированной на обратной стороне пьезоплаты 1, и поверхностью пьезоплаты 1, ПАВ возбуждает ОАВ (или волну Лэмба) в мембране. Таким образом, ПАВ является драйвером колебаний ОАВ в мембране, образованной канавкой 4, сформированной на обратной стороне пьезоплаты 1, и поверхностью пьезоплаты 1.

Вследствие более высокой добротности колебаний ОАВ в мембране по сравнению с колебаниями ПАВ на поверхности пьезоплаты 1 добротность предлагаемого резонатора на ПАВ с канавками выше, чем у известных резонаторов на ПАВ. Таким образом, резонансная частота предлагаемого резонатора на ПАВ с канавками определяется не только геометрическими размерами отражающих структур 2 и ВШП резонатора 3, но геометрическими размерами канавок 4.

Величина добротности резонатора измеряется, например, по амплитудно-частотной характеристике (например, с использованием сетевого анализатора Agilent Е5070В) или с использованием генераторных схем [1].

Таким образом, предложенный резонатор на поверхностных акустических волнах с канавками является резонатором на ПАВ с улучшенными характеристиками.

Библиографические данные

1. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир, 1990, 584 с.

2. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990, 416 с.

Резонатор на поверхностных акустических волнах с канавками, состоящий из пьезоплаты, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя и не менее двух отражающих структур, выполненных в виде системы канавок, отличающийся тем, что между отражающими структурами на пути распространения поверхностных акустических волн расположены не менее одной канавки на обратной стороне пьезоплаты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приборостроении и электронной промышленности для корпусирования и герметизации изделий функциональной электроники.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения деформации, а также сосредоточенных сил, давления газов и жидкостей.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения деформации, а также сосредоточенных сил, давления газов и жидкостей.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в акустоэлектронных устройствах для обработки сигналов на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в фильтрах промежуточных и несущих радиочастот для селекции сигналов в радиотелефонах, пейджерах, мобильных системах связи и т.д.

Изобретение относится к пьезоэлектрическому элементу, содержащему кристалл с по меньшей мере одной, в основном плоской плоскостью для акустического использования поверхностных волн.

Изобретение относится к акустоэлектрони ке и может быть использовано в радиоэлектронных узкополосных частотноселектирующих системах с повышенной частотной избирательностью .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве акустического плавно регулируемого аттенюатора и переключателя каналов. .

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 .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в акустоэлектронных устройствах обработки радиосигнала. .

Изобретение относится к акустоэлектронным устройствам на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и может быть использовано для определения физических и химических параметров газовых сред (жидкости), преимущественно для создания беспроводных дистанционных аналитических систем на основе ПАВ-сенсоров и систем радиочастотной идентификации

Изобретение относится к электронным приборам на основе поверхностных акустических волн

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к устройствам стабилизации частоты резонатора на ПАВ, и может использоваться в устройствах, использующих высокостабильные резонаторы

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для физико-химического анализа жидких и газообразных сред. Достигаемый технический результат - повышение избирательности мод колебаний при увеличении числа датчиков возбуждаемых мод. Мультиплексорная акустическая решетка содержит плоскопараллельную пластину из пьезоэлектрического кристалла, имеющую кристаллографическую ось, лежащую в плоскости пластины и проходящую через условный центр пластины, встречно-штыревые преобразователи (ВШП), которые размещены симметрично парами на рабочей стороне пластины с образованием совокупности акустических каналов, направления распространения акустических волн в которых пересекаются в условном центре пластины, где имеется зона вокруг условного центра в форме круга для пробы, акустические каналы выполнены с возможностью возбуждения в пластине семейства пластинчатых мод колебаний с длиной волны, меньшей или равной толщине пластины. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к акустоэлектронным приборам, предназначенным для преобразования угловой скорости вращения основания в электрический сигнал. Микроакустомеханический гироскоп содержит основание, структуру инерционных масс, размещенных в шахматном порядке, пьезоэлектрические преобразователи и измерительные ВШП суммарного поля ПАВ от регулярной структуры инерционных масс. На внешней поверхности несущего основания нанесена тонкая пленка из пьезоэлектрика с установленными на ней регулярной структурой инерционных масс и измерительными ВШП для каждого из направлений вращения. При этом измерительные ВШП размещены симметрично относительно положения регулярной структуры инерционных масс и перпендикулярно осям вращения несущего основания. На внутренней поверхности несущего основания выполнен трапецеидальный выступ, большее основание которого обращено в сторону внешней поверхности несущего основания, активные пьезоэлектрические преобразователи установлены симметрично друг другу на боковых поверхностях трапецеидального выступа. Технический результат заключается в обеспечении преобразования угловых скоростей вращения несущего основания в электрические сигналы одновременно относительно двух осей вращения. 2 ил.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим датчикам, предназначенным для дистанционного контроля различных физических и химических величин. Технический результат - исключение разрушения встречно-штыревых преобразователей (ВШП) и отражателей, повышение чувствительности и уменьшение затухания ПАВ. Для этого газочувствительный элемент выполнен из двух частей, одна из которых расположена внутри герметичного корпуса на пьезоэлектрическом звукопроводе между соседними отражателями ПАВ и содержит два вложенных друг в друга секционированных ВШП, причем секции первого ВШП имеют верхнюю общую шину, а секции второго ВШП имеют нижнюю общую шину, шины секций первого ВШП, расположенные между секциями второго ВШП соединены меандровым электродом, общим для обоих ВШП, при этом шинами первого ВШП является нижняя шина и меандровый электрод, а шинами второго ВШП - верхняя шина и меандровый электрод, а вторая часть газочувствительного элемента расположена вне герметичного корпуса и выполнена в виде двух газочувствительных пленок, имеющих одинаковый импеданс и выполненных в виде решеток параллельно соединенных наностержней окиси цинка, каждая газочувствительная пленка расположена на сапфировой подложке и имеет верхний и нижний электроды, которые подключены к шинам каждого из секционированных ВШП соответственно. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим приборам, в частности к пассивным меткам на поверхностных акустических волнах для систем радиочастотной идентификации. Технический результат: предотвращение искажения кодового сигнала, генерируемого меткой, и снижение потерь сигнала за счет последовательного соединения встречно-штыревых преобразователей (ВШП) различных акустических каналов и антенны в единую микрополосковую линию. Сущность: устройство состоит из антенны, пьезоэлектрической подложки и не менее двух акустических каналов с различными диапазонами рабочих частот. Каждый акустический канал расположен на пьезоэлектрической подложке и состоит из ВШП и не менее одного отражателя. ВШП всех акустических каналов соединены между собой последовательно, образуя с антенной единую микрополосковую линию. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области микроэлектроники и касается пассивного беспроводного датчика ультрафиолетового излучения. Датчик включает в себя пьезоэлектрическую подложку, на рабочей поверхности которой в одном акустическом канале находятся приемо-передающий однонаправленный встречно-штыревой преобразователь (ВШП) и два отражательных ВШП. Между отражательными ВШП параллельно поверхности подложки на расстоянии не более длины поверхностной акустической волны на центральной частоте ВШП расположена прозрачная для УФ-излучения диэлектрическая подложка с полупроводниковой пленкой, чувствительной к УФ-излучению. Пленка расположена на поверхности, обращенной к пьезоэлектрической подложке. К приемо-передающему ВШП подсоединена приемо-передающая антенна. Для обеспечения зазора между полупроводниковой пленкой и пьезоэлектрической подложкой расположены опоры, которые размещены вне акустического канала и по обе стороны от него. Технический результат заключается в обеспечении возможности проведения измерений без использования дополнительных схем генерации радиосигнала и источников напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания генераторов сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. Технический результат заключается в повышении добротности резонаторов на ПАВ на высоких частотах более 1 ГГц. Резонатор содержит пьезоэлектрическую подложку, на поверхности которой сформировано не менее двух отражающих структур (ОС), состоящих из массивов отражателей с переменным или постоянным периодом, и, по меньшей мере, один встречно-штыревой преобразователь (ВШП), сформированный на обращенной к пьезоэлектрической подложке стороне диэлектрической пластины, установленной параллельно пьезоэлектрической подложке с зазором между диэлектрической пластиной и пьезоэлектрической подложкой. Отражатели в ОС могут быть выполнены в виде канавок. Встречно-штыревые преобразователи электрически соединены либо параллельно, либо последовательно, либо каскадно, или в комбинациях соединений. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх