CC BY
19
Visiiyk NTIJU KP1 Servia Radiolekhnika tiadioaparatobuduuannia, "2016, Iss. 67, pp. 65—70
УДК 621.372.543.2
Подавления об'емних хвиль у фшьтр! на поверхневих акустичних хвилях
Наин 6. А., Непочатых Ю. В.
Нацншалышй тохшчшш ушворситот Укра'ши "Кшвський иолггпхшчиий шститут ¡м. 1. Сжорського", м. Кшв, Украша
E-mail: ncpochatikh.&kivra.kpi.ua
Наведений огляд сиособ!в подавления паразптппх об'емпих акустичних хвиль (ОАХ) у фшьтрах па поверхневих акустичпих хвилях (ПАХ). Найефектившший з традицшпих способ!в подавлюе ОАХ до р!впя —65 дБ, але мехашчпо ослаблюе звукопров!д ф!льтра. Перев1репо ефектившсть заироионованого авторами способу подавления ОАХ за допомогою хвильово! пеодпор1дпост1 спетцалыго! форми у вузькосмуговому ф!льтр1 па ПАХ з гранично високим р!впем иозасмугового подавлешш. Досл1джепо залежшсть в1дноспого р!вия подавления паразитпих иов1лышх квазизсув1шх ОАХ в!д глибипи хвильово! пеоднор1дност1 у вигляд!
замкнуто! канавки. прор1запо! у пижпШ поверхш звукопроводу ф!льтра. Показано, що така хвильова
—
ефектившсть запроиоповаиого способу подавления ОАХ.
Клюноог слова: зустр1чпо-штировий перетворювач: ЗШП: об'емш акустпчш хвилк ОАХ: способи подавления паразитпих ОАХ: пов!льш квазизсувш ОАХ: розсповаппя ОАХ: хвильова пеодпор1дшсть: глибока замкнута канавка
Вступ
Акустоелектронш пристро! на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ) широко застосовують для формування i обробки сигнал1в у телсбаченш. радк>-локацй'. супутниковому i мобшьному зв'язку [1, 2]. Щ пристро! ВЩНЗНЯЮТЬСЯ MÍKpOMÍHÍaTIOpilÍCTIO. Iia-ДШШСТЮ. КОНСТруКТИВНО-ТСХНОЛОИЧНОЮ CyMÍCIlÍCTIO 3
штегралышми схемами. Фшьтри на ПАХ для мо-бшьного зв'язку масово виробляють численш ф1рми pi3inix кра'ш.
Для збудження i перетворення ПАХ використову-ють зустр1чно-штировий перетворювач (ЗШП) у фор-mí двох зустр1чно вкладеиих rpe6iiiok металевих еле-ктрод1в на noBepxni п'езоелектричного звукопроводу. На формування характеристик фшьтра впливають ефекти першого i другого порядку. Ефекти першого порядку збудження i перетворення ПАХ ЗШП як трансверсалышм фшьтром. Ефекти другого порядку, що можуть мати значний вплив. модель трансвер-сального фшьтра не враховуе. Звертаючи на це увагу. ввдомий вчений в облает акустоелектрошки Е. Ash у передмов1 до другого видання монографп' [1] за-значив: "Surface-acoustic-wave devices are sensitive animals1". 3 iiinioro боку, ця чутлившть дас можлив1сть нових застосувань цих пристроТв як ф1зичних. xímí-чних та б1олог1чних cencopiB (див., наприклад. [3]).
111рш:тро1 на 11ЛХ чутлшя створшия
а також слеменпв штелектуалышх шформацшних систем [4].
Розвиток апаратури нового поколшня потребуй шдвшцення частотно! виб1рность досягнення грани-чних техшчних характеристик. Так. глобалышй пе-рехвд до 40 мереж висувас значно жорстшнп вимоги до частотно! фшьтращ! у пор1внянш з 30 мережами, оскшьки кшьшсть канал1в збшынуеться з приблизно 5 до бшьш шж 20 з1 збшыненням до 40 у майбутньому [2]. Необхвдш нов1 техшчш ршення для бшьш повиси компенсащ! або бшьш суттсвого зменшення впливу ефектав другого порядку.
Один з домшуючих ефекпв другого порядку збудження вхвдиим ЗШП 1 перетворения вихвдним об'емних акустичних хвиль (ОАХ) [5]. Швидшсть ОАХ бшыпа за швидшеть ПАХ. тому вщгук ОАХ роз-ташований у верхнш смуз1 подавления амшптудно-частотно!' характеристики (АЧХ) смугового ПАХ-фшьтра. Традищйш способи подавления ОАХ мають суттбта конструктивно-технолоичш обмежения 1 за гранично! виб1рносп не забезпечують нестдного подавления сигналу у верхнш смуз1 подавления АЧХ смугового ПАХ-фшьтра.
Метою стати с дослщження ефективност запро-понованого авторами способу зменшення р1вня ОАХ за допомогою хвильово!' неоднорщносп специально! форми у вузькосмуговому фшьтр1 на ПАХ з гранично високим р1внем позасмугового подавления.
66
Нолш (?. Л., Ноиочатих Ю. В.
1 Традицшш способи подавления об'емних акустичних хвиль
ОАХ, збуджош ЗШП, поширюються шд кутом до поверхш звукопроводу. Значения кута 9, що збшьшу-еться з1 збшыпонням частоти, визначае сшввщношо-ння [6]:
V
в = агееов —— /А о
де „................ швидшсть ОАХ; / — частота, А0 — перюд стру-
ктури ЗШП, що дор1вшое довжиш ПАХ на середшй частот! пристрою.
Якщо б звукопровщ фшьтра мав форму швпросто-ру, ОАХ р1зних тишв поширювалися б у його об'ем шд р1зними кутамн в вцщовщпо до типу ОАХ 1 не потрапили б до вихщного ЗШП. У реальному при-стрсм ЗШП найчасташе розташоваш на звукопроводо у форм1 пластини з паралелышми верхньою 1 ни-жньою плоскими повсрхнями. Щоб розв'язати задачу про збуджсння 1 поширеиия ОАХ у такш пласти-ш, нообхцщо задоволышти граиичиим умовам на 11 повсрхнях.
Розв'язання ще! задач1 указуе на кнування ОАХ, що можуть вшыго поширюватися уздовж пластини з певиими швидкостями, яш утворюють постдовшсть дискрстних значень. Щ хвшп називають нормалыш-ми модами пластини. Певна нормальна мода пластини це об'еднаш у групу завдяки багаторазовому вщбиваншо в1д ворхньси 1 нижньсм повсрхонь об'емш моди швпростору. Кожна група об'емних мод задо-волыгае умовам поперечного резонансу [7]. Найбшып небажаш у фшьтрах на ПАХ моди, що мають значения швидкостей близьш до швидкосп ПАХ, тому що паразитш вщгуки цих мод у АЧХ фшьтра бозпосоро-дньо ирилягають до його смуги пропускания.
Розроблеш способи подавления ОАХ можуть бути спрямоваш на те, щоб нижня поверхия звукопроводу була не паралельною до ворхньси робочея поверх-ш [8,9] або була неплоскою [10], що суттево попршуе прийом ОАХ вихцщим ЗШП. Можна поиршити умо-ви поширеиия ОАХ 1х розейованням системою хйкро-трпцин, створених у об'ем1 звукопроводу, иаприклад, лазериим випромйиованням [11].
Найбшыпс сиособ1в подавления ОАХ розроблено з метою максимального поиршення вщбиваиия хвшп ввд нижнься поверхш звукопроводу. Для попршення вщбиваиия ОАХ 1 розейовання цих хвиль нижшо по-верхшо викоиують шорсткою, 1 вона мае або систему локалышх пошкоджеиь площинносп [12], або систему вцщосно иеглибоких (у пор1внянш з товщииою звукопроводу) перюдично розташованих паралелышх паз1в р1зио1 або однаковся глибини [13,14].
Ьгодо елемеити розейовання ОАХ важко иазва-ти просто пошкоджеииями нижнься поверхш звукопроводу. Вопи можуть бути дуже глибокими слши-ми отворами у цш поверхш з глибиною, близькою
до товщиии звукопроводу [15]. Система пошкоджеиь площинноста нижнься поверхш може складатися но з багатьох елеменпв, як у попередшх випадках, а лише з двох сферичиих заглиблень, розташованих безиосередньо шд кожним ЗШП. Д1аметри цих лунок дор1вшоють рстпрам перетворювач1в [16]. Нарештй елемент, що розейое ОАХ, може бути единим у вигля-д1 дуже глибокся клинопедабнея канавки, пре^нзанея у нижшй поверхш звукопроводу [17]. Якщо елементи розейовання ОАХ глибош [15,17], 1х дно наближують до верхнься поверхш звукопроводу до вщеташ лише у декшька довжин ПАХ (умови безперешкодиого проходжения ПАХ).
Бшышсть з внщезгаданнх способ1в подавления ОАХ [8 12,15,16] технологйиго складш, 1 практично вщеутня шформащя про 1х сфектившсть. Найчасташе у техшщ ПАХ використовують спсхйб [14]: систему паралелышх паз1в на нижшй поворшп звукопроводу, розташованих шд кутом 45° ввдносно напрямку поширення ПАХ.
Деяш р1зновиди ОАХ поширюються практично паралельно до робочея поверхш звукопроводу (малий кут в для 1х подавления иерешкоди, що заважають 1х поширешпо, мають бути максимально наближеш до ще! верхнься поверхш. Це так зваш псевдоповерхнев1 ОАХ. Найскладшшс подавити найповшыигш з них повшып квазизеувш хвилй оскшьки у АЧХ фшьтра вщгук, що вщповщае цим хвилям, безиосередньо при-лягае до смуги пропускания. Авторами [18] зиайдено зр1з УXI/127, 86° шобату л1тш (ЫМЪ03), у якому сигнал пов1лышх квазизеувних ОАХ подавлений до значения —65 дБ вщносно р1вня сигналу ПАХ на сере-дшй частот! ф1льтра (надалй !'р1вень подавления ОА-X"). Застосування цього матер1алу одночасно, иаприклад, з системою паралелышх паз1в [14] практично розв'язуе задачу подавления паразитних ОАХ, якщо не йдеться про високу температурну стаб1льи1сть пристрою. Для термостабшышх фшьтр1в застосовують кварц 5Т-зр1зу, що не мае властивостей иопереднього матер1алу вщносно найповшы11шнх ОАХ.
Автори [17] досяглп рекордного р1вня подавления ОАХ дБ) у фшьтр1 на кварщ БТ-зр1зу завдяки
застосуваншо наст1льки глибоко! клиноподобнем канавки, що знадобилася спещальна стальна основа, на як1й був закр1плеиий звукопров1д для його змщноння.
2 Вузькосмуговий фшьтр на по-верхневих акустичних хвилях
Розглянемо вплив ОАХ па АТ1Х вузькосмугово-го фшьтра, виготовлоного на звукопровод1 з кварцу 5Т-зр1зу.
На рис. 1 крива 1 АЧХ фшьтра без подавления ОАХ. Параметри фшьтра: соредня частота 60 МГц, смуга пропускания 1%, апертура 28, 6А0. Фшьтр утво-
Подавления об'емних хвиль у фшьтр1 на поверхневих акустичних хвилях
67
рено аподизованим ЗШП 1 ЗШП з фазовим зва-жуванням електрод1в. Розрахунковий вщноснпй рь вень позасмугового подавления сигналу ПАХ складае -72 дБ.
-
подавления сигналу у верхнш смуз1 подавления.
¡3 -70
«-90 Э
—1 \ 1, 2
1 V г\АЛ I
1, 2 1 £ 111 2 -X-
ь А- и /V
56 58 60 62 64 66 68 70 72 £ МГц
Рис. 1. АЧХ фшьтра
Для подавления ОАХ у фшьтрах на кварщ БТ-зр1зу практично завжди використовують систему па-ралельних паз1в [14]. Ефектившсть цього способу нами було перев1рено для дослщжуваного вузькосму-гового фшьтра. Дослщжувалп системи паз1в, перпен-дпкулярнпх до напрямку поширення ПАХ 1 розта-шованих пщ кутом 45° до цього напрямку з р1знпмп шириною, глибиною 1 перюдом розташування.
Найкращий результат отримано у випадку нахиле-них на 45° паз!в завширшки 9, 5Ао!глибииою 15, 3Ао, що булп нанесен! з перюдом 38,1А0 на звукопровщ завтовшки 26,7Ао (просвгг м1ж дном паз1в 1 робо-
чою поверхнею звукопроводу дор1внював 11, 4А0 ).
-
Експерпментп свщчать, що нав1ть доспть глибою па-
Подалыне збшынеиня глибинп паз1в непрппустпме з огляду на значне мехашчне ослабления звукопроводу.
3 Хвильова неоднорщшсть специально']* форми
Авторами запропоновано для розаювання ОАХ створити у звукопровод! хвпльову неоднорщшсть про-р1зуванням у нижнш поверхш звукопроводу едино!' глпбоко!' замкнуто!' канавки (рис. 2) [19].
Замкнута форма канавки сприяе практичному збереженню звукопроводом мехашчно!' мщносш, вла-стиво!' йому до прор!зування иеоднорщиост!, нав!ть за тако!'!'!' глибини, що незачепленим лишаеться припо-верхневий шар звукопроводу завтовшки лише у де-кшька А0, необхщний для проходження ПАХ. Оскшь-ки замкнута канавка може мати ! кшьцеву форму, то найбшьш технолог!чно просто п можна прор!затп алмазно-абразпвнпм трубчастпм свердлом.
Рис. 2. ПАХ-фшьтр з замкнутою канавкою у звукопровод!: 1 — звукопровщ; 2, 3 — вхщнпй ! впхщнпй ЗШП; 4 — канавка
Для перев!ркп ефектпвност! запропонованого способу дослщжено зразок ф!льтра на звукопровод! завтовшки 2 мм (38,1Ао) з глпбокою канавкою, д!а-метр яко!' був приблизно у 2 рази бшыним за апертуру ЗШП, що складала 1,5 мм (28, 6Ао). Глпбпна канавки к дор!внювала 1,53 мм, тобто просвир м!ж дном канавки ! робочою поверхнею звукопроводу £ складав
0.47 мм (9, 0Ао). Отриманий експерпментально р!вень
-
ку ефектпвн!сть запропонованого способу подавления ОАХ.
4 Залежшсть подавления об'емних акустичних хвиль вщ иа-раметр1в хвильово1 неоднорь дност1
Для визначення необхщно!' глибини канавки авторами експериментально дослщжено залежшсть р!вня В подавления ОАХ вщ глибини канавки. Результата дослщження наведено на рис. 3.
Графжи вщображають р!вн! подавления трьох ха-рактерних паразитних максимум!в АЧХ фшьтра (рис.
1, крива 1), що безпосередньо прилягають до його смуги пропускания. На рис. 3: крива 1 характеризуе максимум на частот! приблизно 64 МГц, крив! 2 13 — на частотах 66 ! 70 МГц вщповщно.
Графжи на рис. 3 свщчать про монотонн! залежно-сш р!вня В вщ глибини канавки. Р!вень В зменшуе-ться з! збшьшенням значения к. Наведен! залежност! побудован! до значения В = -72 дБ, яке дор!внюе розрахунковому р!вню позасмугового подавления сигналу ПАХ.
У щм дослщженш р!вень подавления ОАХ В = -70 дБ за графжами вщповщае товщпн! просв!ту £ = 6, 8Ао. Дослщження р!зних зразюв фшьтр!в ви-явили, що р!вню В = -72 дБ вщповщае значения г = 6, 5Ао.
Крива 2 на рис. 1 — АЧХ фшьтра з канавкою у звукопровод! глибиною к = 1660 мкм (£ = 6, 5Ао). Як бачимо, така неоднорщшсть забезпечуе необхщний р!вень подавления ОАХ у верхнш смуз! подавления АЧХ.
-30
50
68
Нелш С. Л., Ноиочатих iO. В.
-30
-40
-50
oq
-60
-70
0 0,2 0,4 0,6 , 1,0 1,2 1,4 1,6
п, мм ' '
Рис. 3. Залежноста р1вня подавления ОАХ в1д глибини канавки
У АЧХ ПАХ-фшьтра ирисутш також парази-тш ввдгуки, иов'язаш з иоширонням у звукопроводо швидких квазизеувних ОАХ \ квазииодовжиих ОАХ на частотах 97 \ 110 МГц ввдповвдно. Уведения у зву-копровад кшьцово! канавки практично но вилинуло на р1вонь подавления вщгушв, що вщповщають цнм ОАХ. Цо поясшоеться тнм, що повшыи квазизеувш ОАХ поширюються практично паралелыго робочШ поверхш звукопроводу, 1 канавка для них значна перешкода. Швидш квазизеувш \ квазиподовжш ОАХ поширюються шд великими кутами до робочем поверхш з багаторазовим вщбиваииям в1д поверхонь звукопроводу \ оминають канавку. Зазначимо, що частотш вадгуки цих хвиль далеш вщ смуги пропускания фшьтра 1 у радютракть що мктить ПАХ-фшьтр, легко можуть бути подавлеш шшими лапками тракту (иасамперод узгоджувалышми). Щлм того, щ ОАХ можна подавити системою паралелышх паз1в на нижшй поверхш звукопроводу [14].
Висновки
Хвильова нооднорщшеть у виглядо замкнуто! канавки, прор1зано1 у норобочШ для ПАХ нижшй поверхш звукопроводу фшьтра, виявилася ефоктивиою для подавления найбшын шшдливих повшышх квазизеувних ОАХ. Замкнута форма канавки сприяе практичному збероженшо звукопроводом мохашчнем мщность властивсм йому до прор1зування неоднорь дность навиь за такси 11 глибини, що нозачеилоним лишасться приповерхновий шар звукопроводу зав-
товшки лише у декшька Ао, иеобхщпий для про-ходжоння ПАХ. За товщиии цього приповорхнового шару 6, БА0-9А0 (для р1зиих зразшв фшьтра) значения ввдносного piBira подавления паразитного сигналу повшьпих квазизеувних ОАХ складае —70 дБ, що евщчить про високу офектившеть запропонованого способу подавления ОАХ.
Перелж посилань
1. Morgan D. Surface Acoustic Wave Filters With Applications to Electronic Communications and Signal Processing. Second edition / D. Morgan. Amsterdam, ... Tokyo: Elsevier, 2007. 429 p.
2. Warder P. Selecting lilters for challenging mobile applications worldwide / P. Warder, N. Layus // Microwave Journal. 2013. № 11. P. 96 106. "
3. Cular S. Designs and Applications of Surface Acoustic Wave Sensors for Biological and Chemical Sensing and Sample Handling: Dissertation for the degree of doctor of philosophy / Cular Stefan; University of South Florida, 2008. 251 p., http://scholarcommons.usf.edu/etd/196.
4. Wen C. Study on architecture and performances of dual track SAW device / C. Wen, Y. .Ju, D. Van et al. // Future Intelligent Information Systems. Edited by Zeng D. Berlin: Springer, 2011. Vol. 1. P. 143 149.
5. Hashimoto Ken-ya. Surface Acoustic Wave Devices in Telecommunications: Modeling and Simulation / Ken-ya Hashimoto. N. Y.: Springer, 2000. 330 p.
6. Дмитриев В. В. Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигналов: справ, пособие / В. В. Дмитриев, В. В. Акпамбетов, Е. Г. Врошшкова и др.; под ред. В. Ф. Высоцкого, В. В. Дмитриева. М.: Радио и связь, 1985. 176 с.
7. Wagers R. S. Plate mode coupling in acoustic surface wave devices / R. S. Wagers R. S. // IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics. 1976. Vol. SU-23, № 2. P. 113 127.
8. Авторское свидетельство СССР № 930587, M11K H03H 9/25. Фильтр на поверхностных акустических волнах / 3. С. Василииа, Е. Г. Левчук, Л. М. Смеркло. Опубл. 23.05.1982.
9. Авторское свидетельство СССР № SU 1565326 А1, М11К НОЗН 9/00. Устройство на поверхностных акустических волнах / Ю. В. Вельский. Опубл. 28.01.1988.
10. Авторское свидетельство СССР № 537438, М11К НОЗН 9/00. Фильтр ультразвуковых поверхностных воли / Т. С. Мвшииа, Ю. А. Клешиев. Оиубл. 30.11.1976.
11. Авторское свидетельство СССР № SU 1316533 Al, М11К НОЗН 9/25. Пьезоэлектрическое устройство на поверхностных акустических волнах / Ю. В. Лакиза, А. А. Малащеико, А. В. Мезеиов, 11. 11. Овсищер, В. 11. Ше-ишелей. Оиубл. 12.07.1985.
12. Patent USA no. US3887887 A, Int. CI. H03H 9/30, 9/32, 9/26; U.S. CI. 333/30 R, 29/25.35, 29/594, 7 310/95, 333/72. Acoustic bulk mode suppressor / R. S. Wagers, M. .1. Birch, C. S. Hartmann, D. F. Weirauch. publication date 03.06.1975.
13. Заявка Яшшии № 56-36807, M11K НОЗН 3/08. Способ изготовления моиокристаллической подложки из таита-лата лития для элемента, передающего упругие поверхностные волны / Т. Сабиура. Оиубл. 26.08.1981.
Подавления оГгемиих хвиль у cJ'LibTpi на иоверхиевих акустичних хвилях
69
14. Patent USA, no. US4388600 Л, Int. CI. H03H 9/25, 9/02, 3/08; U.S. CI. 333/151, 310/313.00R, 333/194. Surface acoustic wave device / K. Wakino, M. Kadota, T. Sato, publication date 14.06.1983.
15. Авторское свидетельство СССР № SU 1457788 Л1, M11K H03H 9/64. Фильтр на иоверхиостиых акустических волнах / Ю. М. Брюханов, Л. Г. Гермаи, К. В. Николаеико. Оиубл. 08.04.1987.
16. Авторское свидетельство СССР № SU 1780146 Л1, М11К НОЗН 9/46. Фильтр на иоверхиостиых акустических волнах / Л. В. Груздев. Оиубл. 07.12.1992.
17. Слободиик Э., Сабо Т., Лейкер К. Миниатюрные фильтры иа иоверхиостиых акусти ческих волнах / Э. Слободиик, Т. Сабо, К. ЛеЙкер"// ТИИЭР. 1979.' Т. 67, № 1. С. 147 166.
18. Сибаяма К., Ямаиути К., Сато X., Мэгуро Т. Оптимально иовёриутый Y-срез кристалла LiNbü3 для подложек фильтров иа иоверхиостиых акустических волнах / К. Сибаяма, К. Ямаиути, X. Сато, Т. Мэгуро // ТИИЭР. 1976. Т. 64, № 5." С. 27 29.
19. Патент Российской Федерации № RU 2054791 С1, М11К НОЗН 9/64. Фильтр иа иоверхиостиых акустических волнах / Л. Л. Вериигор, Е. Л. Иелии, Ю. В. Иеиочатых, В. И. Поисуй. Оиубл. 20.02.1996.
References
[1] Morgan D. (2007) Surface Acoustic Wave. Filters With Applications to Electronic Communications and Signal Processing. Second edition. Amsterdam, Tokyo, Elsevier, 429 p. DOl: 10.1016/b978-012372537-0/50001-7 "
[2] Warder P. (2013) Selecting lilters for challenging mobile applications worldwide. Microwave .Journal, No. 11, pp. 96-106.
[3] Cular S. (2008) Designs and Applications of Surface Acoustic Wave Sensors for Biological and Chemical Sensing and Sample Handling. Dr. philosophy diss. University of South Florida, 251 p.
[4] Wen C„ .lu Y„ Van D„ Kang Y„ Liu L. and Li W. (2011) Study on architecture and performances of dual track SAW device. Future Intelligent Information Systems. Edited by Zeng D., Berlin, Springer, vol. 1, pp. 143-149. DOl: 10.1007/978-3-642-19706-2_19
[5] Hashimoto Ken-ya (2000) Surface Acoustic Wave Devices in Telecommunications: Modeling and Simulation. N. Y., Springer, 330 p. DOl: 10.1007/978-3-662-04223-6_8
[6] Dmitriev V. V. ed., Akpambetov V. B., Bronnikova E. C. and Vysotskii B. F. ed. (1985) Integral'nye p'ezoelektricheskie ustroistvo fil'tratsii i obrabotki signalov [Integral piezoelectric devices liltering and signal processing]. Moscow, Radio i svyaz: Publ., 176 p.
[7] Wagers R. (1976) Plate mode coupling in acoustic surface wave devices. IEEE 'lYansactions on Sonics and Ultrasonics, Vol. 23, No. 2. pp. 113-127. DOl: 10.1109/t-su.1976.30848
[8] Vasilina Z. S„ Levchuk E. C. and Smerklo L. M. (1982) Fil'tr na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh [Surface acoustic wave lilter]. Patent SU 930587.
[9] Bel:skii Yu. V. (1988) Ustroistvo na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh [Surface acoustic wave device]. Patent SU 1565326 Al.
[10] Ivshina T. S. and Kleshnev Yu. A. (1976) Fil'tr ul'trazvukovykh poverkhnostnykh voln [Filter ultrasonic surface waves]. Patent SU 537438.
[11] Lakiza Yu. V., Malashchenko A. A., Mezenov A. V., Ovsishcher 1. P. and Shepshelei V. 1. (1985) P'ezoelektricheskoe ustroistvo na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh [Surface acoustic wave piezoelectric device]. Patent SU 1316533 Al.
[12] Wagers R. S., Birch M. .1., Hartmann C. S. and Weirauch D. F. (1975) Acoustic bulk mode suppressor. Patent US 3887887 A.
[13] Sabiura T. (1981) Sposob izgotovleniya monokristallic.he.skoi podlozhki iz tantalata litiya dlya elementa, pere.dayushche.go uprugie. poverkhnostnye volny [The way of manufacturing a single crystal substrate of lithium tantalate for element which transmit elastic surface waves]. Patent .IP 56-36807.
[14] Wakino K., Kadota M. and Sato T. (1983) Surface acoustic wave device. Patent US 4388600 A.
[15] Bryukhanov Yu. M., Gorman A. G. and Nikolaenko K. V. (1987) Fil'tr na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh [Surface acoustic wave lilter]. Patent SU 1457788 Al.
[16] Gruzdev A. V. (1992) Fil'tr na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh [Surface acoustic wave lilter]. Patent SU 1780146 Al.
[17] Slobodnik A. .1., Szabo T. 1. and Laker K. R. (1979) Miniature surface-acoustic-wave lilter. Proceedings of the. IEEE, Vol. 67, No. 1, pp. 129-146. DOl: 10.1109/PROC.1979.11209
[18] Shibayama K., Yamanouchi K., Sato H. and Meguro T. (1976) Optimum cut for rotated Y-cut LiNbOS crystal used as the substrate of acoustic-surface-wave lilters. Proceedings of the IEEE, Vol. 64, No. 5, pp. 595-597. DOl: 10.1109/proc.1976.10181
[19] Vernigor A. A., Nelin E. A., Nepochatykh Yu. V. and Popsui V. 1. (1996) Fil'tr na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh [Surface acoustic wave lilter]. Patent RU 2054791 CI.
Подавление объёмных волн в фильтре на поверхностных акустических волнах
Нелин Е. А., Непочатых Ю. В.
Приведён обзор способов подавления паразитных объемных акустических воли (ОАВ) в фильтрах па поверхностных акустических волнах (ПАВ). Наиболее эффективный из традиционных способов подавляет ОАВ до уровня —65 дБ, но механически ослабляет звукопровод фильтра. Проверена эффективность предложенного авторами способа подавления ОАВ с помощью волновой неоднородности специальной формы в узкополоспом фильтре па ПАВ с предельно высоким уровнем впеполоспо-го подавления. Исследована зависимость относительного уровня подавления паразитных медленных квазисдвиговых ОАВ от глубины волновой неоднородности в виде замкнутой канавки, прорезанной в нижней поверхности звукопровода фильтра. Показано, что такая волновая неоднородность позволяет подавить медленные квазисдвиго-—
эффективпость предложенного способа подавления ОАВ.
70
Nelin, E. A., Nepochatykh, Yu. V.
Ключевые слова: встречно-штыревой преобразователь; ВШП; объемные акустические волны; ОАВ; способы подавления паразитных ОАВ; медленные квазисдвиговые ОАВ; рассеивание ОАВ; волновая неоднородность; глубокая замкнутая канавка
Suppression of bulk waves in surface acoustic wave filter
Nelin E. A., Nepochatykh Yu. V.
Introduction. One of the dominant second order effects in devices based on surface acoustic waves (SAW) is the excitation of parasitic bulk acoustic waves (BAW). Attention is drawn to the lack of effectiveness of traditional BAW suppression ways. Traditional ways of suppressing the bulk acoustic waves. Provides an overview of how suppression of parasitic BAW to SAW filters. One way allows to reach a record level of BAW suppression (—65 dB) due to the significant mechanical weakening of the acoustic line of the filter. Narrowband surface acoustic wave filter. It is found that in
the SAW filter with an extremely high level of out-of-band —
required level of suppression of BAW. Wave heterogeneity of
special shape. Tested the effectiveness of the authors proposed way of BAW suppression in a narrow-band SAW filter with an extremely high level of out-of-band suppression. A deep closed groove which is cut in the lower surface of the acoustic line of filter reduces the level of BAW to —70 dB, and the strength of the acoustic line of filter is almost not reduced. The dependence of suppression the bulk acoustic waves from the parameters of the wave heterogeneity. The dependence of the relative level (B) of suppression the slow quasi-shear bulk acoustic waves from the depth of the closed groove was
investigated. It was found a monotonic increase in the level
—
obtained when the thickness of the gap between the bottom of the groove and the working surface of the acoustic line was (for different filter samples). Conclusion. The effectiveness of the authors proposed way of suppression the slow quasi-shear BAW in SAW filters is proved. A deep closed groove which is
cut into the bottom surface of the acoustic line of filter can
—
Key words: interdigital transducer; IDT; bulk acoustic waves; BAW; parasitic BAW suppression ways; slow quasi-shear BAW; dispersion of the BAW; wave heterogeneity; closed deep groove
