DE10155570B4

DE10155570B4 - Interdigital transducer with reduced diffraction of surface waves

Info

Publication number: DE10155570B4
Application number: DE2001155570
Authority: DE
Inventors: Alice 95447 Fischerauer
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: JP4588970B2; JP2003198318A; CN1190894C; DE10155570A1; CN1419339A

Abstract

Oberflächenwellen-Interdigitalwandler (MPW) mit kompensierter Beugung
– mit einer durch Überlappungswichtung realisierten Anregungsfunktion,
– bei dem durch n elektrisch miteinander verschaltete Teilwandler (TW) geringer Apertur A_j die akustische Spur des Interdigitalwandlers in n zueinander parallel angeordnete Teilspuren aufgeteilt ist,
– wobei die Teilwandler jeweils eine Apertur A_j und alle Teilwandler die gleiche Anregungsfunktion aufweisen,
– wobei für eine gegebene Gesamtapertur (A) des Interdigitalwandlers gilt:

– wobei n eine ganze Zahl mit n ≥ 3 ist
– wobei der Interdigitalwandler (MPW) insgesamt eine Beugung aufweist, die geringer ist als die Beugung eines Teilwandlers (TW),
– wobei die von den Teilwandlern (TW) angeregten Wellen sich zu parallelen Wellenfronten überlagern,
– wobei jeder der Teilwandler (TW) einen Slant aufweist.Surface wave interdigital transducer (MPW) with compensated diffraction
With an excitation function realized by overlap weighting,
Is wherein n by electrically interconnected in partial transducers (TW) small aperture A _{j is} the acoustic path of the interdigital transducer in n arranged parallel to each part of tracks divided -
Wherein the partial transducers each have an aperture A _j and all partial transducers have the same excitation function,
Where, for a given total aperture (A) of the interdigital transducer:

- where n is an integer with n ≥ 3
- Wherein the interdigital transducer (MPW) has a total of a diffraction, which is less than the diffraction of a partial transducer (TW),
Wherein the waves excited by the partial transducers (TW) are superimposed to parallel wavefronts,
- Wherein each of the partial transducers (TW) has a slant.

Description

Zur Erzeugung von akustischen Oberflächenwellen auf piezoelektrischen Substraten werden Interdigitalwandler eingesetzt. Diese Wandler bestehen in der Regel aus einer Anzahl einzelner Elektrodenfinger, die zueinander parallel in einem vorgegebenen, von der zu erzeugenden Frequenz der Oberflächenwelle abhängigen Raster angeordnet sind. Bei einem Normalfingerwandler sind die Elektrodenfinger alternierend mit unterschiedlich gepolten Stromschienen verbunden. Die Anregungsstärke der Oberflächenwelle am Ort X entspricht dabei der Überlappung des von unterschiedlichen Stromschienen ausgehenden Elektrodenfingerpaares am Ort X. Die Gesamtanregung des Wandlers setzt sich aus den Beiträgen sämtlicher Fingerpaare eines Wandlers zusammen, wobei die Fingergesamtzahl eines Wandlers mehrere Hundert umfassen kann. Wählt man für unterschiedliche Fingerpaare unterschiedliche Anregungsstärken, so kann durch Überlappungswichtung eine Übertragungsfunktion im Wandler realisiert werden. Neben der Überlappungswichtung kann die Anregungsstärke außerdem durch die Breite der Finger, durch Abweichung vom vorgegebenen Raster oder durch Umpolung einzelner Finger (= Weglaßwichtung) erreicht werden.Interdigital transducers are used to generate surface acoustic waves on piezoelectric substrates. As a rule, these transducers consist of a number of individual electrode fingers, which are arranged parallel to one another in a predetermined raster dependent on the frequency of the surface wave to be generated. In a normal finger transducer, the electrode fingers are alternately connected to differently polarized busbars. The excitation intensity of the surface wave at location X corresponds to the overlap of the electrode finger pair emanating from different busbars at location X. The total excitation of the transducer is composed of the contributions of all finger pairs of a transducer, whereby the total number of fingers of a transducer can comprise several hundred. If different excitation intensities are selected for different pairs of fingers, a transfer function in the converter can be realized by overlap weighting. In addition to the overlap weighting, the excitation intensity can also be achieved by the width of the fingers, by deviation from the given grid or by reversing the polarity of individual fingers (= omission weighting).

Eine gewünschte Anregungsfunktion gehorcht beispielsweise einer sin(x)/x-Funktion, die beispielsweise durch Überlagpungswichtung angenähert werden kann, wobei die Bereiche aktiver Fingerüberlappung im Wandler eine Hauptkeule und mehrere Nebenkeulen umfassen können. Bei kleinen Überlappungen, die bei der Annäherung an eine solche Übertragungsfunktion nötig sind, treten jedoch regelmäßig Beugungseffekte auf. Dabei weicht ein Teil der Oberflächenwelle von der vorgesehenen Hauptausbreitungsrichtung quer zu den Elektrodenfingern ab, so daß nicht nur ein Teil der Energie verloren geht, es kommt auch zu Verzerrungen des Signals in einem Empfangswandler, so daß eine andere als die gewünschte Signalform erhalten wird. Dies ist insbesondere bei solchen Wandlern störend, die eine exakte Übertragungsfunktion gewährleisten müssen, insbesondere im Video-Audio-Bereich. Da dafür eingesetzte Oberflächenwellenfilter, die solche gewichteten Wandler verwenden, keine Verzerrungen aufweisen dürfen, müssen die durch Beugung der Oberflächenwelle erzeugten Verzerrungen kompensiert werden. In der Regel erfolgt dies mit Hilfe einer Software, die bei der Berechnung des übertragenen Signals die Beugungseffekte berücksichtigt.For example, a desired excitation function obeys a sin (x) / x function, which may be approximated, for example, by beat weighting, where the areas of active finger overlap in the transducer may include a main lobe and a plurality of sidelobes. However, with small overlaps necessary in approaching such a transfer function, diffraction effects regularly occur. In this case, a part of the surface wave deviates from the intended main propagation direction transversely to the electrode fingers, so that not only a part of the energy is lost, it also leads to distortions of the signal in a receiving transducer, so that is obtained as the desired waveform. This is particularly troublesome in such converters, which must ensure an exact transfer function, especially in the video-audio field. Since surface wave filters using such weighted transducers used for this purpose must not be distorted, the distortions generated by diffraction of the surface acoustic wave must be compensated. As a rule, this is done using software that takes into account the diffraction effects when calculating the transmitted signal.

Auch bei einem ungewichteten Interdigitalwandler werden Beugungseffekte störender Art erhalten, wenn die Apertur zu klein wird. Daher ist man stets bestrebt, Interdigitalwandler mit ausreichend großer Apertur bereitzustellen.Even with an unweighted interdigital transducer, diffraction effects of a disturbing kind are obtained when the aperture becomes too small. Therefore, one always strives to provide interdigital transducers with sufficiently large aperture.

EP 0 153 092 A2 beschreibt einen Interdigitalwandler, dessen Eingangswandler aus mehreren Teilwandlern aufgebaut ist. In akustischer Analogie zu optischen Spektrometern wird der Effekt genutzt, dass die Beugung von der jeweiligen Wellenlänge abhängt. EP 0 153 092 A2 describes an interdigital transducer whose input transducer is composed of several partial transducers. In acoustic analogy to optical spectrometers, the effect is used that the diffraction depends on the respective wavelength.

US 4,006,438 offenbart einen Interdigtalwandler, bei dem statt Realisierung einer gewünschten Anregungsfunktion mit Hilfe einer Überlappungswichtung der Wandler entlang der akustischen Spur in mehrere Teilwandler aufgeteilt wird, wobei die äußeren Teilwandler wiederum in mehrere Teilwandler mit zueinander parallelen akustischen Spuren aufgeteilt sind. US 4,006,438 discloses an interdigital transducer in which instead of realizing a desired excitation function by means of an overlap weighting of the transducer along the acoustic track is divided into a plurality of partial transducers, the outer partial transducers are in turn divided into a plurality of partial transducers with mutually parallel acoustic tracks.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Interdigitalwandler für Oberflächenwellen anzugeben, bei dem die Beugungseffekte minimiert sind.The object of the present invention is to provide an interdigital transducer for surface waves in which the diffraction effects are minimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Interdigitalwandler nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved with an interdigital transducer according to claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.Advantageous embodiments of the invention will become apparent from further claims.

Die Erfindung schlägt vor, anstelle eines herkömmlichen Interdigitalwandlers, bei dem eine gewünschte Anregungsfunktion mit Hilfe einer Überlappungswichtung realisiert ist, eine Anzahl n zueinander parallel angeordneter Teilwandler vorzusehen, die elektrisch miteinander verschaltet sind und deren Teilaperturen A sich zur gewünschten Gesamtapertur A addieren. Zur Erzielung des gewünschten Effekts sind dabei zumindest drei Teilwandler erforderlich.The invention proposes, instead of a conventional interdigital transducer, in which a desired excitation function is realized by means of an overlap weighting, to provide a number n of mutually parallel partial transducers, which are electrically interconnected and whose sub-apertures A add up to the desired total aperture A. At least three partial transducers are required to achieve the desired effect.

Der erfindungsgemäße Interdigitalwandler weist insgesamt eine Beugung auf, die geringer ist als die Beugung eines Teilwandlers, da die von den Teilwandlern angeregten Wellen sich zu parallelen Wellenfronten überlagern. Ferner weist jeder der Teilwandler einen Slant auf.The interdigital transducer according to the invention has a total of a diffraction, which is less than the diffraction of a partial transducer, since the waves excited by the partial transducers superimpose to parallel wavefronts. Furthermore, each of the partial transducers has a slant.

Es wird nun beobachtet, daß mit einem solchen erfindungsgemäßen Interdigitalwandler (Gesamtwandler), dessen Teilwandler für sich eine stärkere Beugung aufweisen, insgesamt eine begradigte, weitgehend parallele Wellenfront des Gesamtwandlers erhalten werden kann, bei der die störenden Beugungseffekte weitgehend ausgeschaltet sind. Die bezogen auf den Einzelwandler ”kugelige” Wellenfront wird mit der Erfindung in eine quasi gerade Wellenfront überführt. Dieser Effekt (Abnahme der Beugung des Gesamtwandlers) verbessert sich dabei mit zunehmender Anzahl n an Teilspuren. Die Beugung des Gesamtwandlers ist dabei geringer als die Beugung eines Teilwandlers.It will now be observed that with such an inventive interdigital transducer (total converter), whose partial transducers have a greater diffraction for themselves, overall a straightened, substantially parallel wavefront of the total transducer can be obtained, in which the disturbing diffraction effects are largely eliminated. With reference to the single transducer "spherical" wavefront is transferred with the invention in a quasi-straight wavefront. This effect (decrease in the diffraction of the total transducer) improves with increasing number n of partial tracks. The diffraction of the total transducer is less than the diffraction of a partial transducer.

Vorteilhafterweise weist ein erfindungsgemäßer Interdigitalwandler daher zumindest fünf Teilwandler auf, die jeweils eine Teilspur des Gesamtwandlers darstellen. Advantageously, an inventive interdigital transducer therefore has at least five partial transducers, each of which represents a partial track of the overall transducer.

Nach oben hin wird die Zahl n der möglichen Teilwandler lediglich durch die verwendete Fertigungstechnik beschränkt. Erfindungsgemäße Interdigitalwandler können auch derart viele Teilwandler aufweisen, daß insgesamt die Größe der addierten Gaps (= Abstand der Fingerenden von den jeweils gegenüberliegenden Stromschienen) größer ist als die aktive Überlappung. Eine vernünftige und fertigungstechnisch realisierbare Obergrenze für die Anzahl von Teilspuren eines erfindungsgemäßen Interdigitalwandlers liegt derzeit bei ungefähr fünfzehn, kann aber mit anderen Fertigungsmethoden auch höher liegen und beispielsweise dreißig sein.At the top, the number n of possible partial transducers is limited only by the production technology used. Interdigital transducers according to the invention can also have so many partial transducers that overall the size of the added gaps (= distance of the finger ends from the respective opposing busbars) is greater than the active overlap. A reasonable upper limit that can be realized in terms of production for the number of partial tracks of an interdigital transducer according to the invention is currently around fifteen, but may also be higher with other production methods and may be, for example, thirty.

Die Teilwandler sind wie gesagt parallel nebeneinander angeordnet, wobei jeweils zwei benachbarte Teilwandler die dazwischen liegende Stromschiene als gemeinsame Stromschiene nützen können. Die Teilwandler sind elektrisch miteinander verschaltet, wobei als Verschaltungsmethode entweder eine Parallelschaltung sämtlicher Wandler oder eine Serienverschaltung sämtlicher Teilwandler vorgesehen sein kann.The partial transducers are as mentioned parallel arranged next to each other, wherein each two adjacent partial transducers can use the intermediate busbar as a common busbar. The partial transducers are electrically connected to one another, wherein either a parallel connection of all transducers or a series connection of all partial transducers can be provided as the interconnection method.

Möglich ist es jedoch auch, einen Teil der Teilwandler elektrisch in Serie, die übrigen Teilwandler dagegen parallel zu verschalten. Auf diese Weise ist es möglich, die Impedanz des erfindungsgemäßen Interdigitalwandlers auf einen gewünschten Wert einzustellen. Dabei gilt die Regel, daß sich die Impedanz, also der Wellenwiderstand des Wandlers, mit zunehmender Anzahl seriell verschalteter Teilwandler erhöht. Umgekehrt wird ein Interdigitalwandler mit minimaler Impedanz durch Parallelverschaltung einer maximalen Anzahl an Teilwandlern erhalten. Auf diese Weise ist es auch möglich, bei Parallelverschaltung der Teilwandler durch Erhöhung der Anzahl der Teilwandler die Impedanz weiter zu erniedrigen, bzw. bei Serienverschaltung weiter zu erhöhen.However, it is also possible to electrically connect part of the partial transducers in series, while the other partial transducers are connected in parallel. In this way, it is possible to set the impedance of the interdigital transducer according to the invention to a desired value. The rule is that the impedance, ie the characteristic impedance of the converter, increases with increasing number of connected partial converters. Conversely, a minimum impedance interdigital transducer is obtained by connecting a maximum number of partial transducers in parallel. In this way, it is also possible to further reduce the impedance in the case of parallel connection of the partial transducers by increasing the number of partial transducers, or to further increase them in series connection.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Apertur der Teilspuren unterschiedlich gewählt, wobei jedoch auch hier gilt, daß die Summe der Aperturen A_j gleich der Gesamtapertur A ist. Vorzugsweise werden die Teilspuren mit unterschiedlicher Apertur so angeordnet, daß sich eine symmetrische Verteilung bezüglich einer Mittelachse ergibt, die parallel zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle liegt. Bei einer solchen symmetrischen Anordnung können die Teilspuren mit maximaler Teilapertur A_j in der Mitte liegen, diejenigen mit niedriger Teilapertur jedoch an den Rändern der akustischen Spur des Gesamtwandlers. Möglich ist es auch, die Teilspuren mit minimaler Teilapertur in der Mitte des Gesamtwandlers anzuordnen, die Teilspuren mit maximaler Teilapertur dagegen am Rand.In a further embodiment of the invention, the aperture of the partial tracks is selected differently, but here too applies that the sum of the apertures A _{j is} equal to the total aperture A. Preferably, the sub-tracks are arranged with different aperture so that there is a symmetrical distribution with respect to a central axis, which is parallel to the propagation direction of the surface wave. In such a symmetrical arrangement, the subtracks with maximum subaperture A _{j may be} in the middle, while those with low subaperture may be at the edges of the overall track acoustic trajectory. It is also possible to arrange the partial tracks with a minimum partial aperture in the middle of the total converter, the partial tracks with maximum partial aperture on the edge.

Die Wichtung der Anregungsfunktion kann bei Überlappungswichtung so ausgebildet sein, daß sich ein Slant ergibt. Bei einer solchen Ausgestaltung der Wichtung liegt eine dem Schwerpunkt der aktiven Überlappung folgenden Linie nicht parallel zur Mittelachse, sondern schließt mit dieser einen Winkel ein.The weighting of the excitation function can be designed with overlap weighting so that a slant results. In such an embodiment of the weighting, a line following the center of gravity of the active overlap is not parallel to the central axis, but includes an angle with the latter.

Ein erfindungsgemäßer Interdigitalwandler kann daher auch in sämtlichen Teilwandlern eine Überlappungswichtung mit Slant aufweisen. Dabei ist es jedoch möglich, daß die Ausrichtung des Slants in den Teilwandlern unterschiedlich ist. Beispielsweise können nebeneinander angeordnete Teilspuren alternierende Slantausrichtungen aufweisen, so daß der Slant in einer Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle gesehen in einer Teilspur ”ansteigend” ist, in der nächsten ”abfallend” und dann wieder ”ansteigend”.An inventive interdigital transducer can therefore also have an overlap weighting with slant in all partial transducers. However, it is possible that the orientation of the slants is different in the partial transducers. For example, juxtaposed partial tracks may have alternating slant orientations, so that the slant seen in one propagation direction of the surface wave is "rising" in one partial track, in the next "sloping" and then again "rising".

Möglich ist es jedoch auch, daß der Slant in einer Gruppe nebeneinander angeordneter Teilwandler ”ansteigend” ist, in einer weiteren Gruppe dagegen ”abfallend”. Von Vorteil kann es dabei sein, wenn die Ausrichtung der Slants über den erfindungsgemäßen Interdigitalwandler gesehen symmetrisch zur genannten Mittelachse des Wandlers ist, so daß sich ungefähr gleich große Gruppen mit gleicher Slantausrichtung einander gegenüber stehen.However, it is also possible that the slant is "rising" in a group of juxtaposed partial transducers, while in another group it is "sloping". It may be advantageous if the alignment of the slants seen over the interdigital transducer according to the invention is symmetrical to said central axis of the transducer, so that approximately equal groups with the same slant orientation face each other.

Die zu den akustischen Teilspuren gehörenden Teilwandler sind parallel nebeneinander angeordnet, vorzugsweise so, daß einander benachbarte Stromschienen benachbarter Teilwandler in elektrischem Kontakt stehen, und daß insbesondere für zwei benachbarte Teilwandler eine gemeinsame mittlere Stromschiene verwendet wird.The partial transducers belonging to the acoustic partial tracks are arranged parallel to one another, preferably in such a way that adjacent busbars of adjacent partial transducers are in electrical contact, and that a common central busbar is used in particular for two adjacent partial transducers.

In Abhängigkeit von der Verschaltung der Teilwandler zum Gesamtwandler werden einzelne Teilwandler gegebenenfalls an der parallel zur Ausbreitungsrichtung der Oberflächenwelle liegenden X-Achse gespiegelt, so daß alle Wandler phasengleich anregen, und sich eine einheitliche Wellenfront bei der Anregung ergibt. Auf diese Weise ist eine homogene Wellenausbreitung gewährleistet, bei der die Beugung unterdrückt ist.Depending on the interconnection of the partial transducers to the total converter, individual partial transducers are optionally mirrored at the X-axis lying parallel to the propagation direction of the surface wave, so that all transducers excite in phase, and a uniform wavefront results in the excitation. In this way, a homogeneous wave propagation is ensured, in which the diffraction is suppressed.

Ein erfindungsgemäßer Interdigitalwandler kann in seinen Teilwandlern neben der Überlappungswichtung noch weitere Wichtungen aufweisen, wobei auch hier gilt, daß die Anregungsfunktionen in allen Teilwandlern gleich oder zumindest annähernd gleich ist, so daß eine vorhandene Wichtungsmethode auf alle Teilwandler gleichmäßig angewendet ist. Solche weiteren Wichtungen können ausgewählt sein aus Weglaßwichtung, Positionswichtung und Fingerbreitenwichtung. Mit Hilfe dieser Wichtungsmethoden ist es möglich, einen rekursiven Wandler aufzubauen, bei dem die Zentren von Anregung und Reflexion gegeneinander verschoben sind. Dies hat zur Folge, daß sich reflektierte Anteile der Oberflächenwelle nur in einer Ausbreitungsrichtung konstruktiv der in gleicher Richtung angeregten Oberflächenwelle überlagern, in der anderen Ausbreitungsrichtung reflektierte Wellenanteile dagegen zur Auslöschung der in der gleichen Richtung ausgesendeten direkt angeregten Wellenanteile führen. Ein solcher Wandler hat eine. bevorzugte Abstrahlrichtung und kann im Extremfall auch ein unidirektionaler, also ein sogenannter Spudt-Wandler sein. Auch als rekursiver Wandler bietet der erfindungsgemäße Interdigitalwandler Vorteile, da auch hier die Beugung unterdrückt wird und eine Kompensation dieser Phänomene nicht erforderlich ist.An interdigital transducer according to the invention may have, in addition to the overlap weighting, further weights in its sub-transducers, wherein the excitation functions in all sub-transducers are the same or at least approximately the same, so that an existing weighting method is uniformly applied to all sub-transducers. Such other weights may be selected from exit weighting, position weighting and finger width weighting. With the help of this Weighting methods make it possible to construct a recursive transducer in which the centers of excitation and reflection are shifted from each other. As a result, reflected components of the surface wave are superimposed constructively on the surface wave stimulated in the same direction only in one propagation direction, whereas wave components reflected in the other propagation direction lead to the extinction of the directly excited wave components emitted in the same direction. Such a converter has a. preferred emission direction and can be a unidirectional, so called a Spudt converter in extreme cases. The interdigital transducer according to the invention also offers advantages as a recursive converter, since diffraction is also suppressed here and no compensation of these phenomena is required.

Da die Kompensation von Beugungen in herkömmlichen Interdigitalwandlern Anpassungen erfordern, die zu einer Veränderung der anregenden Überlappungsfunktion führen, hat dies gleichzeitig zur Folge, daß die effektiv erhaltene Überlappungsfunktion auch bei ursprünglich symmetrischer anregender Überlappungsfunktion nicht mehr symmetrisch ist. Da ein erfindungsgemäßer Interdigitalwandler jedoch ohne Kompensation betrieben werden kann, sind mit erfindungsgemäßen Wandlern 100% symmetrische Überlappungsfunktionen realisierbar.Since the compensation of diffraction in conventional interdigital transducers requires adjustments that lead to a change in the exciting overlapping function, this also means that the effectively obtained overlapping function is no longer symmetrical even with an originally symmetrical stimulating overlapping function. However, since an inventive interdigital transducer can be operated without compensation, 100% symmetrical overlapping functions can be realized with converters according to the invention.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen acht Figuren näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to embodiments and the associated eight figures.

1 zeigt einen gewichteten Wandler in schematischer Darstellung. 1 shows a weighted converter in a schematic representation.

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Interdigitalwandler in schematischer Darstellung. 2 shows an inventive interdigital transducer in a schematic representation.

3 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Interdigitalwandler, bei dem sich die Teilwandler in der Ausrichtung des Slants unterscheiden. 3 shows a further inventive interdigital transducer, in which the partial transducers differ in the orientation of Slants.

4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Interdigitalwandler, bei dem die Teilwandler unterschiedliche Aperturen aufweisen. 4 shows a further inventive interdigital transducer, in which the partial transducers have different apertures.

5 zeigt einen erfindungsgemäßen Interdigitalwandler mit serieller Verschaltung der Teilwandler. 5 shows an inventive interdigital transducer with serial connection of the partial transducers.

6 zeigt einen erfindungsgemäßen Interdigitalwandler mit paralleler Verschaltung der Teilspuren. 6 shows an inventive interdigital transducer with parallel interconnection of the partial tracks.

7 zeigt einen Interdigitalwandler mit teilweise serieller und teilweise paralleler Verschaltung der Teilwandler. 7 shows an interdigital transducer with partial serial and partially parallel connection of the partial transducers.

8 zeigt ein Oberflächenwellenfilter mit drei Interdigitalwandlern und einem erfindungsgemäßen Interdigitalwandler als zentralem Wandler. 8th shows a surface acoustic wave filter with three interdigital transducers and an interdigital transducer according to the invention as a central transducer.

1 zeigt in schematischer Darstellung einen an sich bekannten überlappgewichteten Interdigitalwandler IDT. Die Anregungsfunktion des Wandlers ist durch die aktive Fingerüberlappung UE realisiert, wobei die Anregungsfunktion am Punkt X einer Überlappung der entsprechenden Fingerüberlappungslänge am Punkt X entspricht. Das Gebiet der aktiven Fingerüberlappung, das in der Figur zur Verdeutlichung von Linien begrenzt ist, weist hier drei Keulen auf, deren Schwerpunkte nicht symmetrisch zu einer Mittelachse des Wandlers IDT liegen. In der weiter schematisierten Darstellung dieses gewichteten Wandlers auf der rechten Seite von 1 ist die unsymmetrische (gegebenenfalls antisymmetrische) Verteilung des Überlappungsgebietes entlang der Achse X durch die schräg liegende Linie S angedeutet, die hier dem Slant des dargestellten Wandlers IDT entspricht. Mit A ist die Apertur des Wandlers bezeichnet. 1 shows a schematic representation of a known per se overweighted interdigital transducer IDT. The excitation function of the transducer is realized by the active finger overlap UE, wherein the excitation function at the point X corresponds to an overlap of the corresponding finger overlap length at the point X. The field of active finger overlap, which is limited in the figure to illustrate lines, here has three lobes whose centers of gravity are not symmetrical to a central axis of the transducer IDT. In the further schematic representation of this weighted transducer on the right side of 1 is the asymmetrical (possibly antisymmetric) distribution of the overlap area along the axis X indicated by the oblique line S, which here corresponds to the slant of the illustrated transducer IDT. A denotes the aperture of the converter.

Wird nun eine Anzahl n solcher gewichteter Interdigitalwandler IDT parallel nebeneinander angeordnet und dabei deren Teilapertur soweit reduziert, daß die Gesamtapertur A, die sich aus der Summe der Einzelaperturen A₁ bis A_n ergibt, der ursprünglichen gewünschten Apertur des Gesamtwandlers entspricht, so ergibt sich der multiparallele Interdigitalwandlers MPW. Der erfindungsgemäße Interdigitalwandler MPW weist in einer einfachen Ausführung identische Teilwandler TW1 bis TWn auf, die jeweils die gleiche Apertur A_j besitzen (2). If a number n of such weighted interdigital transducers IDT are arranged parallel next to one another and their partial aperture is reduced so much that the total aperture A, which results from the sum of the individual apertures A ₁ to A _n , corresponds to the original desired aperture of the overall converter, this results in multiparallel interdigital transducer MPW. In a simple embodiment, the inventive interdigital transducer MPW has identical partial transducers TW1 to TWn, each having the same aperture A _j ( 2 ).

Im Unterschied zu 2 ist in 3 ein erfindungsgemäßer Interdigitalwandler dargestellt, der wiederum aus n (beispielsweise n = 6) Teilwandlern TW besteht. Im Unterschied zu 2 ist ein Teil der Teilwandler gespiegelt, was sich in der schematischen Darstellung an der Ausrichtung der den Slant S symbolisierenden Linie erkennen läßt. Die Aufteilung des erfindungsgemäßen Interdigitalwandlers in ”ursprüngliche” und ”gespiegelte” Teilwandler TW erfolgt vorzugsweise symmetrisch, beispielsweise wie in 3 dargestellt.In contrast to 2 is in 3 an inventive interdigital transducer is shown, which in turn consists of n (for example n = 6) partial transducers TW. In contrast to 2 is a part of the partial converter mirrored, which can be seen in the schematic representation of the orientation of the Slant S symbolizing line. The division of the interdigital transducer according to the invention into "original" and "mirrored" partial transducers TW is preferably symmetrical, for example as in 3 shown.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der in Abweichung vom einfachsten Fall in 2 die Aperturen A_j der Teilwandler TW unterschiedlich sind. In der 4 hat beispielsweise der mittlere Teilwandler TW3 die größte Apertur, während der erste Teilwandler TW1 ebenso wie der unterste Teilwandler TWn die kleinste Apertur aufweisen. Dabei gilt wie auch bei 3, daß sich durch die Spiegelung bzw. die Ausrichtung des Slants S ebenso wie durch Veränderung der Apertur die Anregungsfunktion der Teilwandler nicht prinzipiell verändert. 4 shows a further embodiment of the invention, in which, in deviation from the simplest case in 2 the apertures A _{j of} the partial transducers TW are different. In the 4 For example, the middle sub-converter TW3 has the largest aperture, while the first sub-converter TW1 has the smallest aperture as well as the lowest sub-converter TWn. It applies as well as in 3 in that, as a result of the reflection or the orientation of the slant S, as well as by changing the aperture, the excitation function of the partial transducers does not change in principle.

5 zeigt die einfachste Möglichkeit der elektrischen Verschaltung der Teilwandler TW zum erfindungsgemäßen multiparallelen Interdigitalwandler MTW. Dabei sind sämtliche Teilwandler TW, die in der Figur durch bloße Kästchen angedeutet sind, seriell verschaltet. Dies Wird in einfacher Weise wie in der rechten Figur angedeutet erreicht, indem die Teilwandler ohne Abstand direkt nebeneinander angeordnet werden, wobei zwei benachbarte Teilwandler TW die dazwischen liegende Stromschiene gemeinsam nutzen. Werden nun an die oberste und unterste Stromschiene des multiparallelen Interdigitalwandlers elektrische Anschlüsse T1 und T2 angelegt, so wird automatisch in dieser Konfiguration die serielle Verschaltung erhalten. 5 shows the simplest possibility of electrical interconnection of the partial transducers TW to multiparallel interdigital transducer MTW according to the invention. In this case, all partial transducers TW, which are indicated in the figure by mere boxes, connected in series. This is achieved in a simple manner as indicated in the figure on the right, in that the partial transducers are arranged directly next to each other without a gap, with two adjacent partial transducers TW sharing the bus bar between them. If electrical connections T1 and T2 are now applied to the uppermost and lowermost busbars of the multi-parallel interdigital converter, the serial interconnection is automatically obtained in this configuration.

Möglich ist es jedoch auch, wie in 6 dargestellt, die Teilwandler elektrisch parallel zu verschalten. Dies kann entweder durch entsprechende Verschaltung voneinander beabstandeter Teilwandler erfolgen, oder ebenfalls in vereinfachender Weise durch gemeinsame Nutzung einer mittleren Stromschiene zweier benachbarter Teilwandler (entspricht in der Figur der jeweiligen gemeinsamen Kante der Kästchen). Vorzugsweise verhalten sich einander direkt benachbarte Teilwandler wie Bild und Spiegelbild, wobei die Achse X das Symmetrieelement darstellt. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da einander benachbarte Teilwandler mit unterschiedlicher bzw. entgegengesetzter Polarität mit den Anschlüssen T1 und T2 verbunden werden, was durch die spiegelbildliche Anordnung jedes zweiten Teilwandlers kompensiert wird.It is also possible, however, as in 6 shown to interconnect the partial transformer electrically parallel. This can be done either by appropriate interconnection of spaced apart partial transducers, or also in a simplistic manner by sharing a middle busbar of two adjacent partial transducers (corresponding in the figure of the respective common edge of the box). Preferably, directly adjacent partial transducers such as image and mirror image behave, wherein the axis X represents the symmetry element. This is particularly advantageous because adjacent partial transducers with different or opposite polarity are connected to the terminals T1 and T2, which is compensated by the mirror-image arrangement of every second partial converter.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Teil der Teilwandler seriell verschaltet ist, während die übrigen Teilwandler parallel verschaltet sind. Dargestellt ist eine serielle Verschaltung der Teilwandler 1 und 2, die in der 7 durch die entsprechenden Nummern symbolisiert sind. Die Teilwandler 3, 4 und 5 sind parallel verschaltet, indem die gemeinsamen Stromschienen zwischen den Teilwandlern 2 und 3 und zwischen den Teilwandler 4 und 5 miteinander verbunden sind, ebenso wie die gemeinsame Stromschiene zwischen den Teilwandlern 3 und 4 mit der äußersten in der 7 unten dargestellten Stromschiene des Teilwandlers 5 verbunden ist. 7 shows a further embodiment of the invention, in which a part of the partial transducers is connected in series, while the other partial transducers are connected in parallel. Shown is a serial connection of the partial transducers 1 and 2, which in the 7 symbolized by the corresponding numbers. The partial transducers 3, 4 and 5 are connected in parallel by the common busbars between the partial transducers 2 and 3 and between the partial transducers 4 and 5 are interconnected, as well as the common busbar between the partial transducers 3 and 4 with the outermost in the 7 Below shown busbar of the partial converter 5 is connected.

Der gesamte erfindungsgemäße multiparallele Interdigitalwandler wird wiederum über die beiden Anschlüsse T1 und T2 angeschlossen. Gemischte parallele/serielle Verschaltungen von Teilwandlern in erfindungsgemäßen Interdigitalwandlern können auch andere Konfigurationen aufweisen, wobei beispielsweise Blöcke parallel geschalteter Teilwandler zueinander in Serie geschaltet werden. Möglich ist es auch, Blöcke von jeweils seriell verschalteten Teilwandlern zu bilden und diese Blöcke insgesamt parallel zu verschalten.The entire inventive multiparallel interdigital transducer is in turn connected via the two terminals T1 and T2. Mixed parallel / serial interconnections of partial transducers in interdigital transducers according to the invention can also have other configurations, wherein, for example, blocks of parallel-connected partial transducers are connected to one another in series. It is also possible to form blocks of subtransducers connected in series and to interconnect these blocks in parallel.

8 zeigt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Interdigitalwandlers MPW in einem Oberflächenwellenfilter, beispielsweise wie dargestellt in einer Dreiwandleranordnung. Der gewichtete erfindungsgemäße Interdigitalwandler MPW kann dabei den Eingangswandler darstellen, der beiderseits von in der Regel kurzen Ausgangswandlern IDT1 und IDT2 flankiert ist. Die Ausgangswandler sind dabei ungewichtet und weisen eine Apertur A auf, die der Gesamtapertur des multiparallelen zentralen Wandlers MPW entspricht, die sich wiederum aus der Summe der Teilaperturen A_j der Teilwandler TW einschließlich der benötigten Stromschienen ergibt. 8th shows the use of an inventive interdigital transducer MPW in a surface acoustic wave filter, for example as shown in a three-converter arrangement. The weighted interdigital transducer MPW according to the invention can represent the input transducer, which is flanked on both sides by generally short output transducers IDT1 and IDT2. The output transducers are unweighted and have an aperture A, which corresponds to the total aperture of the multiparallel central transducer MPW, which in turn results from the sum of the subapertures A _{j of} the partial transducers TW including the required busbars.

Die Verwendung eines zweiten Ausgangswandlers erübrigt sich, wenn der gewichtete und als erfindungsgemäßer Interdigitalwandler ausgebildete Eingangswandler als rekursiver Wandler bzw. als unidirektionaler Wandler ausgebildet ist. Aufgrund der dann bevorzugten bzw. ausschließlichen Wellenausbreitungsrichtung genügt ein Ausgangswandler, um die gesamte vom Eingangswandler erzeugte akustische Welle zurück zu verwandeln und somit eine verlustfreie Übertragung des am Eingangswandler eingespeisten Signals zu erzielen.The use of a second output transducer is unnecessary if the weighted input transducer designed as an inventive interdigital transducer is designed as a recursive converter or as a unidirectional converter. Due to the then preferred or exclusive wave propagation direction, an output transducer is sufficient to transform the entire acoustic wave generated by the input transducer back and thus to achieve a loss-free transmission of the input transducer at the input signal.

Der Übersichtlichkeit halber wurde die Erfindung nur anhand weniger Ausführungsbeispiele erläutert und ist aber nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist die Struktur der Teilwandler, insbesondere die Art der Wichtung nicht auf die wie in 1 dargestellte Anregungsfunktion mit Slant beschränkt. Ebenso wenig ist es erforderlich, für die Teilwandler eine Normalfingeranordnung zu wählen. Möglich ist es auch, eine Splitfingeranordnung oder die genannten Positions- oder Fingerbreiten und Weglaßwichtungen einzeln oder in Kombination zusätzlich zur Überlappungsrichtung in den Teilwandlern vorzunehmen.For clarity, the invention has been explained only with reference to a few embodiments and is not limited to the embodiments illustrated in the figures. In particular, the structure of the partial transducers, in particular the type of weighting is not on the as in 1 limited excitation function with Slant. Nor is it necessary to choose a normal finger arrangement for the partial transducers. It is also possible to perform a split finger arrangement or said position or finger widths and Weglaßwichtungen individually or in combination in addition to the overlap direction in the partial transducers.

Claims

Surface wave interdigital transducer (MPW) with compensated diffraction - with a realized by overlap weighting excitation function, - in which interconnected by n electrically interconnected partial converter (TW) low aperture A _j, the acoustic track of the interdigital transducer is divided into n mutually parallel partial tracks, - Partial transducers each have an aperture A _j and all partial transducers have the same excitation function, - applies for a given total aperture (A) of the interdigital transducer:

- where n is an integer with n ≥ 3 - wherein the interdigital transducer (MPW) as a whole has a diffraction which is less than the diffraction of a partial transducer (TW), - wherein the waves excited by the partial transducers (TW) become parallel wavefronts superimpose, - wherein each of the partial converter (TW) has a slant.

Interdigital transducer according to claim 1, wherein n interconnected partial transducers (TW) are provided with 30 ≥ n ≥ 5.

Interdigital transducer according to claim 1 or 2, wherein all n partial transducers (TW) are electrically connected in parallel or completely in series.

Interdigital transducer according to claim 1 or 2, wherein the n partial transducers (TW) are electrically connected partly in series and partly in parallel.

Interdigital transducer according to one of claims 1-4, in which the apertures (A _j ) of the partial transducers (TW _j ) are of different sizes, wherein the arrangement of the different sized apertures is symmetrical to a central axis of the interdigital transducer parallel to the propagation direction (X) of the Surface wave is located.

Interdigital transducer according to one of claims 1-5, wherein the orientation of the slants to the central axis of the partial transducer (TW) is different in the partial transducers.

Interdigital transducer according to claim 1-6, wherein in each case two adjacent partial transducers (TW) use a busbar arranged therebetween as common busbar.

Interdigital transducer according to claim 7, in which the n partial transducers (TW) excite in phase.

Interdigital transducer according to one of claims 1-8, wherein the partial transducers (TW) in addition to the overlap weighting at least one further weighting, selected from Wegweight weighting, position weighting and finger width weighting.

Interdigital transducer according to one of claims 1-9, which is formed of recursive partial transducers (TW).

Interdigital transducer according to one of claims 1-10, designed as input or output transducer of an SAW filter, in which a single-track interdigital transducer (IDT1, IDT2) of the aperture A is provided as the corresponding output or input transducer.

Use of an interdigital transducer according to one of the preceding claims in a transversal filter for realizing a symmetrical transfer function.