DE2610183A1

DE2610183A1 - Wellenfilter mit akustischer oberflaechenleitung

Info

Publication number: DE2610183A1
Application number: DE19762610183
Authority: DE
Inventors: Hideharu Ieki; Atushi Inoue; Hideki Ishiyama
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1975-03-12
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1976-09-23
Also published as: US4037181A

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

Anntelderin Dr.-Ing. von Kreisler + 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

Murata Manufacturing Co. Ltd. Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln

16, Kaiden Nishijin-cho, Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu, Japan Ef",¹^⁶*;,,

' ■* ι sr Drpl-Chem Alek

pl.-Ch.em. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Seifing, Köln

Sg-Is 5 Köln ι 10. März 1976

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung

Die Erfindung betrifft ein Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung, zur Verwendung in Video-ZF-Stufen in Fernsehempfängern und dgl., mit einem Substrat aus piezoelektrischem Material, auf welchem zwei im Abstand voneinander liegende Umsetzer angeordnet sind, von denen einer zwei ineinandergreifende kammförmige Elektroden mit in gleichmäßigen Abständen angeordneten Elektrodenelementen konstanter Länge aufweist.

Es sind Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung bekannt, die zwei im Abstand voneinander angeordnete Umsetzer aufweisen, von denen jeder zwei ineinandergreifende kammartige Elektroden aufweist, die auf einem Substrat angebracht sind. Derartige Umsetzer haben eine Frequenzübertragungskurve mit einer Hauptkeule, deren Maximumantwort bei einer Mittenfrequenz liegt, und kleineren Nebenkeulen bei niedrigeren und höheren Frequenzen. Es ist jedoch mit solchen herkömmlichen Filtern nicht möglich,

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eine bestimmte Gesamtübertragungskurve herzustellen, wie sie für Video-ZF-Stufen in Farbfernsehempfängern und dgl. benötigt wird, da derartige Filter eine unzureichende Dämpfung sowohl bei der Ton-ZF-Trägerfrequenz als auch bei den Sextenkeulenfrequenzen haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Wellenfilter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Übertragungsverhalten der gewünschten ZF-Kurve entspricht, die für die Video-ZF-Stufen in Fernseherapfängern und dgl. benötigt werden. Ferner soll das Wellenfilter kein Nachstellen des Frequenzverlaufes der Video-ZF-Stufen erforderlich machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der eine Umsetzer eine Frequenzcharakteristik aufweist, deren Dämpfungspole zu beiden Seiten einer Hauptkeule jeweils bei einer Frequenz liegen, die der Bild-ZF-Trägerfrequenz des oberen Nachbarkanals bzw. der Ton-ZF-Trägerfrequenz des unteren Nachbarkanals entspricht, und daß der andere Umsetzer eine Frequenzcharakteristik aufweist, deren Durchlaßbereich der Breite zwischen der Ton-Trägerfrequenz des betreffenden Kanals und der Ton-ZF-Trägerfrequenz des unteren Nachbarkanals entspricht.

Einer der Umsetzer ist so konstruiert, daß Dämpfungspole in seinem Frequenzverlauf zu beiden Seiten der Hauptkeule jeweils bei Frequenzen auftreten, die der Bildträgerfrequenz des oberen Nachbarkanals und der Tonträgerfrequenz des unteren Nachbarkanals entsprechen. Der andere Umsetzer ist so konstruiert, daß sein Durch-

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laßbereich der Breite zwischen der Ton-Trägerfrequenz
des betreffenden Kanals und der Ton-Trägerfrequenz des unteren Nachbarkanals entspricht.

Vorzugsweise ist das Filter mit einem piezoelektrischen Resonator ausgestattet, dessen Resonanz- oder Anti-Resonanzfrequenz der Ton-ZF-Trägerfrequenz des betreffenden Kanals entspricht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner mindestens ein Zusatzumsetzerelement mit akustischer Oberflächenleitung auf dem Substrat vorgesehen sein. Dieses Zusatzelement arbeitet als Verzögerungsleitung oder als Resonator.

Als Substrat mit piezoelektrischen Eigenschaften kann
eine auf einer Glasunterlage angebrachte dünne Schicht aus ZnO dienen. Das Substrat kann auch aus einem piezoelektrischen Material, wie piezoelektrischer Keramik,
Quarz, LiNbO , usw. bestehen.

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Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, in denen verschiedene Formen von Wellenfiltern mit akustischer Oberflächenleitung dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform des Wellenfilters,

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 bis 5 zeigen das Übertragungsverhalten (Frequenzantwort) des Filters nach Fig. 1,

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausfuhrungsform eines Wellenfilters mit akustischer Oberflächenleitung,

Fig. 7 und 8 zeigen das Frequenzverhalten des Filters nach Fig. 6,

Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wellenfilters,

Fig. 10 zeigt das Frequenzverhalten des Wellenfilters nach Fig. 9,

Fig. 11 zeigt das Frequenzverhalten eines piezoelektrischen 'Resonators, der in der Ausführungsform nach Fig. 9 enthalten ist,

Fig. 12 zeigt einen Teilschnitt durch eine verwandte Ausführungsform des Filters, und

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Pig. 13 bis 16 zeigen vier schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filters.

Das in Fig. 1 dargestellte Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung enthält ein Substrat 1 aus einem piezoelektrischen Material und zwei im Abstand voneinander auf dem Substrat angeordnete Umsetzer 2 und 3 für das Eingangssignal und das Ausgangssignal. Jeder der Umsetzer 2 und 3 enthält Interdxgxtalelektroden mit Elektrodenelementen konstanter Länge, die in gleichmäßigen Abständen voneinander liegen, d.h. zwei aus ineinandergreifenden Kammteilen bestehende Elektroden 2a und 2b oder 3a und 3b, die mehrere Elektrodenelemente konstanter Länge aufweisen, die in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Einer der Umsetzer, z.B. der Eingangsumsetzer 2, ist so konstruiert, daß seine Frequenzantwortkurve den Dämpfungspol C zwischen der Hauptkeule A und der kleineren Seitenkeule B bei einer Frequenz aufweist, die zwischen der Bild-ZF-Trägerfrequenz f' des oberen Hachbarkanales und der Ton-ZF-Trägerfrequenz f des betreffenden Kanals liegt. Der Dämpfungspol E zwischen der Hauptkeule A und der oberen Seitenkeule D liegt bei einer Frequenz die größer ist als die Ton-ZF-Trägerfrequenz f des unteren Machbarkanals (s. Fig. 3):. Der Eingangsumsetzer hat daher eine Bandbreite, die von der Ton-ZF-Trägerfrequenz f bis zur Ton-ZF-Trägerfrequenz f' des unteren Machbarkanals reicht. Dies kann man durch geeignete Wahl der Variablen erreichen, z.B. durch entsprechende Wahl der Größe, Form und des Abständes zwischen den Mitten zweier benachbarten Elektrodenelemente in jeder Elektrode des Umsetzers.

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— ο —

Der andere Umsetzer, z*B. der Ausgangsumsetzer 3, ist so konstruiert, daß in seiner Frequenzantwortkurve der Dämpfungspol C¹ zwischen der Hauptkeule A¹ und der unteren Seitenkeule B' bei einer Frequenz auftritt, die der Bild-ZF-Trägerfrequenz f' des oberen Nachbarkanals entsprichtjund in der ein Dämpfungspol E¹ zwischen der Hauptkeule A¹ und der oberen Seitenkeule D¹ bei einer Frequenz auftritt, die der Bild-ZF-Trägerfrequenz f¹ des unteren Nachbarkanals entspricht (s. Fig. 4).

In den Fig. 3 bis 5 stellt f * die Bild-ZF-Trägerfrequenz des oberen Machbarkanals, f^l die Ton-ZF-Trägerfrequenz des unteren Nachbarkanals, f die Bild-ZF-Trägerfrequenz des zugehörigen Kanals, £ die Ton-ZF-Trägerfrequenz des ausgewählten Kanals, und f die Farb-Trägerfrequenz des zugehörigen Kanals dar.

Die Lage der Trägerfrequenzen für zusammengehörige Ton- und Bildsignale, den Ton des unteren Nachbarkanals und das Bild des oberen Nachbarkanais auf der ZF-Übertragungskurve sind von Land zu Land unterschiedlich. Die Erfindung wird nachfolgend unter Zugrundelegung der japanischen Fernsehnonn näher erläutert.

Nach dem japanischen Normungssystem sind die Trägerfrequenzen wie folgt festgelegt:

f^l = 52.75 MHz f_s = 54.25 MHz f_ = 55.17 MHz f = 58.75 MHz f' = 60.25 MHz.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform enthält der

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Eingangsumsetzer zwei aus ineinandergreifenden Normal-Kammelektrodenteilen bestehende Elektroden, bei denen die Breite (W) eines Elektrodenelementes 10,55 μπι und der Abstand (P) 42,20 μπι entsprechend der akustischen Wellenlänge eines Signals beträgt, für das in dem Umsetzer die Maximalantwort erzielt werden soll. Die Zahlen der Paare von Elektrodenelementen beträgt bei dem Umsetzer 13,5 Paare (s. Fig. 2). Der Ausgangsumsetzer enthält zwei ineinandergreifende kammförmige Elektrodenteile mit einer Breite des Elektrodenelementes von 10,75 μπι und einem Abstand von 43,00 μπι entsprechend der akustischen Wellenlänge eines Signals, für das die Maximumantwort in dem Umsetzer erzielt werden soll. Die Anzahl der Paare von Elektrodenelementen beträgt 15,5 Paare. Aus dem obigen sieht man, daß die Elektrodenelemente mit konstanter Länge in jeder Elektrode so ausgebildet sind, daß ihre Breite einem Viertel der akustischen Wellenlänge/ für die in jedem Umsetzer die Maximumantwort erzielt werden soll beträgt.

Bei der beschriebenen Ausbildung der Umsetzer kann man erreichen, daß der Pol C des Eingangsumsetzers bei einer Frequenz zwischen f und f'_s auftritt und der Pol E bei einer Frequenz^die größer ist als f'_s· Ferner ist es möglich, den Pol C des Ausgangsumsetzers auf eine Frequenz entsprechend f' zu legen und den Pol E¹ auf

eine Frequenz entsprechend f'_s· Fig· 5 zeigt das Frequenzverhalten des gesamten Wellenfilters mit akustischer Oberflächenleitung. Diese Filterkurve stimmt praktisch mit der gewünschten ZF-Übertragungskurve überein, die für Video-ZF-Stufen gefordert wird.

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Bei der in Fig. 6 dargestellten ausfuhrungsform besteht der Umsetzer 2 aus zwei ineinandergreifenden kammförmigen Elektroden 2a und 2b, während der Ausgangsumsetzer 3 aus längsgewichteten kammförmigen ineinandergreifenden Elektroden 3a und 3b besteht, deren Elektrodenelemente unterschiedliche Längen haben. Der Eingangsumsetzer 2 besitzt die in Fig. 7 in durchgezogenen Linien dargestellte Frequenzkurve, die der Frequenzkurve des Ausgangsumsetzers des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 entspricht. Der Ausgangsumsetzer besitzt die in Fig. 7 in gestrichelten Linien dargestellte Frequenzkurve, die bei der Mittenfrequenz und in der Nähe des Durchlaßbereiches flach verläuft und deren untere und obere Grenzfrequenzen bei der Tonträgerfrequenz von 54,25 MHz bzw. bei der Tonträgerfrequenz von 60,25 MHz des unteren Nachbarkanals liegen, und die eine große Nebenkeulendämpfung besitzt.

Der gesamte Frequenzverlauf dieser Ausführungsform des Filters ist in Fig. 8 dargestellt. Diese Kurve stimmt praktisch mit der gewünschten ZF-Frequenzkurve, die für die Video-ZF-Stufen gefordert wird, überein.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 1 und 6 enthält das Wellenfilter zwei im Abstand voneinander angeordnete Umsetzer, die auf derselben Ebene des Substrats angebracht sind, und deren Frequenzverhalten praktisch der gewünschten ZF-Frequenzübertragungskurve, die in Video-ZF-Stufen benötigt wird, entspricht. Bei der Herstellung derartiger Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung treten jedoch zahlreiche Schwierigkeiten auf, wie das Auftreten eines übertragungsver-

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haltens,bei dem eine Dämpfung von 20 dB bei einer Frequenz auftritt, die der Tonträgerfrequenz entspricht, da die Frequenzcharakteristik des Filters empfindlich auf die Form und den Abstand der Elektroden reagiert.

Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Schwierigkeiten überwunden werden, indem ein piezoelektrischer Resonator vorgesehen wird, der eine Resonanzfrequenz oder eine Anti-Resonanzfrequenz an der Stelle der Tonträgerfrequenz in den Video-ZF-Stufen aufweist.

Das in Fig. 9 dargestellte Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung besitzt eine Unterlage 9, auf der eine Wellenfiltereinheit 10 und ein piezoelektrischer Resonator 11 auf einer Seite angeordnet sind. Die Filtereinheit 10 ist so konstruiert, daß ein flächenförmiges Substrat 1 mit einer Seite fest auf der Unterlage 9 angebracht ist. Auf der Oberseite des Substrats sind im Abstand voneinander- der Eingangsumsetzer 2 und der Ausgangsumsetzer 3 angeordnet. Jeder der beiden Umsetzer 2 und 3 besteht aus zwei ineinandergreifenden kammförmigen Elektroden 2a und 2b bzw. 3a und 3b, die in gleicher Weise aufgebaut sind wie die entsprechenden Elektroden der Fig. 1. Die Unterlage 9 hat mehrere Anschlußstellen 5, 6, 7 und 12 für externe elektrische Anschlüsse. Diese Anschlußstellen sind beispielsweise fest entlang des Randes der Unterlage 9 angeordnet. Eine der ineinandergreifenden Elektroden 2a des Eingangsumsetzers 2 und die ineinandergreifenden Elektroden 3a und 3b des Ausgangsumsetzers 3 sind jeweils mit den Anschlußstellen 5, 6 und 7 verbunden. Die andere der ineinandergreifenden Elektroden, 2b, des Eingangsumsetzers 2 ist in noch zu

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zu erläuternder Weise mit dem Resonator 11 gekoppelt.

Der Resonator 11 ist auf der Unterlage 9 in der Nähe der Filtereinheit 10 angeordnet. Er besitzt ein Resonanzelement, an dessen einander gegenüberliegenden Stirnflächen zwei Elektroden angebracht sind, von denen in Fig. 9 nur die Elektrode 13 sichtbar ist. Während die Elektrode 13 mit der zweiten Elektrode 2b des Eingangsumsetzers 2 über ein leitfähiges Element 14 verbunden ist, ist die der Elektrode 13 gegenüberliegende andere Elektrode des Resonators über ein Leiterelement

15 mit dem Anschlußpunkt 12 verbunden.

Auf dem Substrat sind im Abstand voneinander zwei Dämpfungsglieder 16 aus vxbratxonsdämpfendem Material wie Siliconkautschuk angebracht. Eines der Dämpfungsglieder ist zwischen dem Resonator 11 und dem Eingangsumsetzer 2 angeordnet, während das andere Dämpfungsglied

16 zwischen dem Ausgangsumsetzer 3 und der von dem Resonator 11 abgewandten Stirnseite des Substrats 1 angeordnet ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Wellenfiiter 10 mit akustischer Oberflächenleitung so konstruiert ist, daß seine Frequenzcharakteristik bei einer Bandbreite, die bestimmten nationalen Vorschriften entspricht, auch bei -der Ton-Trägerfrequenz keine wesentliche Dämpfung aufweist, wie die durchgezogene Linie in Fig. 10 zeigt. Andererseits ist der Resonator so konstruiert, daß seine Frequenzcharakteristik eine Resonanzfrequenz oder eine Anti-Resonanzfrequenz bei der Tonträgerfrequenz f in den Video-ZF-Stufen aufweist, wie Fig. 11 zeigt.

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— "ΐ 1 —

Bei der oben beschriebenen Konstruktion sind die Filtereinheit 10 und der Resonator elektrisch in Reihe geschaltet, so daß die Anti-Resonanzfrequenz des Resonators 11 im wesentlichen gleich mit der Tonträgerfrequenz in den Video-ZP-Stufen steht.

Da die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsforra des erfindungsgemäßen Wellenfilters in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, hat das durch die Kombination der Filtereinheit 10 und des Resonators 11 erzeugte zusammengesetzte Frequenzband eine bestimmte Bandbreite mit einer Frequenzcharakteristik wie sie gekennzeichnet ist durch die durchgezogene Linie B, die gestrichelte Linie C und die durchgezogene Linie D in Fig. 10. Bei der Tonträgerfrequenz wird daher eine Dämpfung von über 20 dB erreicht.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Fig. 9 wurde gesagt, daß der Resonator 11 unabhängig von dem Substrat 1 der Filtereinheit 10 ist. Es ist jedoch möglich, einen Teil des Substrats 1 als piezoelektrisches Resonanzelement für den Resonator zu verwenden, was nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 12 erläutert wird.

Der Resonator des Ausführungsbeispiels der Fig. 12 ist mit 17 bezeichnet und lediglich dadurch gebildet, daß die Elektroden 18 und 19 auf den entgegengesetzten Seiten des Substrats 1 einander gegenüberliegen. Die Elektrode 18 entspricht funktionell der Elektrode 13 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels der Fig. 9 und ist daher mit der Elektrode 2b des Eingangsumsetzers 2 verbunden, während die andere Elektrode 19 mit dem Anschluß-

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punkt 12 verbunden ist. Zusätzlich sind an der der Filtereinheit entgegengesetzten Seite des Substrats 1, den jeweiligen Dämpfungsgliedern 16 gegenüberliegend, zusätzliche Dämpfungsglieder angebracht, die in gleicher Weise funktionieren wie die Dämpfungsglieder 16 in Fig. 9.

Auf beiden Seiten des Substrats 1 sind weitere Dämpfungsglieder 20 derart angebracht, daß die Elektroden 18 und zwischen den Dämpfungsgliedern 20 und den Dämpfungsgliedern 16 liegen.

Bei der in Fig. 12 dargestellten Konstruktion beträgt die Stärke des Substrats 1 notwendigerweise ein Vielfaches der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Impedanzänderung des Resonators 17 klein wird, wenn die Resonanz eine hohe Ordnungszahl annimmt, wählt man vorzugsweise den fünften oder siebten Oberton des Resonators 17 als Tonträgerfrequenz, d.h. etwa 54,25 MHz, in den Video-ZF-Stufen aus.

Unter Ausnutzung des Vorteils dieser Impedanzänderung bei einer Resonanz hoher Ordnung kann man die in Fig. als gestrichelte Linie C eingezeichnete Dämpfungscharakteristik erzielen. Mit anderer Worten, die Anti-Resonanzfrequenz kann auf etwa 54,25 MHz eingestellt werden.

Zwischen den Resonator 17 und die Filtereinheit 10 kann ein (nicht dargestellter) Verstärker geschaltet werden. Ferner kann die Anti-Resonanzfrequenz (54,25 MHz) des Resonators eingestellt werden, indem man die Stärke des

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Substrats 1 genau abstimmt. Die Feineinstellung des Resonators 17 kann ferner erfolgen, indem man lediglich zusätzliche Masse auf die Elektroden aufbringt. Schließlich kann der Resonator eingestellt werden, indem man die Oberflächengröße einer oder beider Elektroden 18 und 19 des Resonators 17 verändert, obwohl es auch möglich ist, die Dämpfung bei 54,25 MHz durch das Verhältnis zwischen der Impedanz des Resonators 17 und derjenigen der Filtereinheit 10 zu bestimmen.

Wenn das Substrat 1 aus PZT besteht, ergibt sich leicht eine Veränderung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle. Solche Veränderungen sind jedoch relativ klein, wenn die Filtereinheit 10 und der Resonator zusammen auf einem einzigen gemeinsamen Substrat untergebracht sind, wie es in Fig. 12 dargestellt ist. Das Wellenfilter selbst hat daher im wesentlichen die in Fig. 10 abgebildete Frequenzcharakteristik, obwohl die Frequenzcharakteristik der Filtereinheit 10 und diejenige des Resonators 17 Veränderungen unterliegen, weil das Frequenzverhältnis zwischen beiden nicht gestört wird.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsformen der Fig. 9 und 12 sind die Filtereinheit 10 und der Resonator 11 bzw. 17 in Reihe geschaltet. Der Resonator kann jedoch parallel zu einem der Eingangs- oder Ausgangsumsetzer 2 und 3 geschaltet v/erden, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Wenn die Filtereinheit 10 und der Resonator 11 oder 17 elektrisch zueinander parallelgeschaltet sind, ist der Resonator so konstruiert, daß er eine Resonanzfrequenz bei der Tonträgerfrequenz in

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den Video-ZF-Stufen aufweist.

Die Elektroden des Resonators 11 oder 17 können separat mit Anschlußstellen 23 und 24 für externe elektrische Anschlüsse verbunden sein. Diese Anschlußstellen sind auf der Oberfläche des Substrats 1 oder der Unterlage 9 angebracht, wieFig. 14 zeigt, in der der Resonator über einen Verstärker 25 der Filtereinheit parallelgeschaltet ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 können verschiedenartxge Verbindungen hergestellt werden. Beispielsweise können der Resonator 17 und der Eingangsumsetzer in Reihe geschaltet werden, indem der Anschluß 23 des Resonators 17 mit dem Anschluß 4 des Eingangsumsetzers 2 verbunden wird.

Ferner ist es möglich, die eingangs beschriebenen Ausführungsbeispiele von Wellenfiltern nach den Fig. 1, 6, 9 und 12 so zu betreiben, daß ihre oben beschriebene elektrische Funktion reversiert wird. Hierbei kann der Eingangsumsetzer 2 als Ausgangsumsetzer verwendet werden, während der Ausgangsumsetzer 3 als Eingangsumsetzer benutzt wird. Ferner kann der piezoelektrische Resonator 11 oder 17 parallel oder in Reihe mit den Ausgangsumsetzer verbunden werden.

Bei der Herstellung des Wellenfilters mit akustischer Oberflächenleitung können die kammartigen Elektroden der Eingangs- und Ausgangsumsetzer mit der nötigen Präzision auf dem Substrat hergestellt werden, indem bekannte Präzisionaufbringungsmethoden angewandt werden, wie beispielsweise die Foto-Ätztechnik nach vorbestimmten Mustern. Durch Veränderung bzw. Streuung der Dimensions-

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ORlQiNAL INSPECTED

Verhältnisse von Eingangs- und Ausgangsumsetzern auf dem Substrat gehen daher praktisch keine Änderungen der Freguenzcharakteristiken des Wellenfilters aus. Wenn das Substrat jedoch aus keramischem Material besteht, besteht dieGefahr, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle durch das Substrat bei jedem Substrat anders ist. Wenn das Substrat allerdings aus einem Einkristall besteht, beispielsweise einem Material wie LiNbO₃, führt eine Veränderung der Stärke einiger oder aller Kammelektroden von Eingangsund Ausgangsumsetzer leicht zu einer Veränderung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle durch das Substrat, obwohl diese der Materialart des Substrats zuzuschreibende Änderung gering ist.

In jedem Falle ändert sich der Frequenzverlauf des Filters , wenn die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elastischen Oberflächenwelle in der oben beschriebenen Weise von einem bestimmten Wert abweicht, nicht in bezug auf die Gesamtform der Kurve, sondern verschiebt sich, was zu einer Änderung der Frequenz führt. Mit anderen Worten, wenn man annimmt, daß die Frequenzen f_ und f ,bei denen

c ρ

eine Dämpfung von 6 dB auftritt, wenn die Fortpflanzungsgeschwindigkeit 3,400 m/sek. beträgt, 55,170 MHz bzw. 58,750 MHz betragen sollen, um einen bestimmten Frequenzbereich zu erfassen, so werden diese Frequenzen f_ und ■f nach 55,332 MHz bzw. 58,923 MHz verschoben, wenn die Fortpflanzungsgeschwindigkeit 3,410 m/sek. beträgt, was einem Anstieg von 3 % entspricht. Der tatsächliche Frequenzbereich weicht also von dem gewünschten Frequenzbereich ab. Gleichzeitig ändert sich die Differenz zwischen den Frequenzen f_ und f_. ebenfalls. Beispielsweise

c ρ

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ORIGINAL INSPECTED

- IC -

verändert sich die Differenz zwischen 58,750 MHz und 55,170 MHz, die 3,58 MHz betragen sollte, zu 3,591 MHz, nämlich der Differenz von 58,923 MHz und 55,332 MHz. Derartige änderungen der Differenz zwischen den Frequenzen f_ und f können bei geringer Fortpf lanzungsgeschxvin-Pp

digkeit jedoch vernachlässigbar sein.

Wenn ein derartiges Wellenfilter mit elastischer Oberfläche, bei dessen Frequenzcharakteristik diejenige Frequenz, bei der ein 6 dB-Abfall auftritt, von dem gewünschten Frequenzbereich abhängt, in der Schaltung eines Fernsehempfängers verwendet wird, müssen die jeweiligen Frequenzen von Video-Träger und Chrominanzsignal, die dem Tuner von dem Filter zugeführt werden, durch Veränderung der örtlichen Schwingfrequenz des Tuners auf die um 6 dB bedämpfte Frequenz des Filters eingestellt sein.

Ersetzt man die Filterschaltung, die im wesentlichen aus verschiedenen IFT's und zwei oder drei LC-Trennschaltungen besteht, und die vor der Einführung der Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung allgemein benutzt wurden, durch das erfindungsgemäße Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung, so werden diese Anforderungen im wesentlichen erfüllt, da die Anzahl der benötigten elektrischen Komponenten verringert und das Erfordernis von Justierungen im wesentlichen eliminiert -wird. Soweit Justierungen dennoch erforderlich sind, wird der Vorteil,der sich durch die Verdrängung der konventionellen Filterschaltungen aus einigen IFT's und zwei oder drei LC-Trennschaltungen durch Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung ergibt, sehr gering.

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Das in Fig. 15 dargestellte Wellenfilter mit akustischer Oberflächenleitung enthält ein piezoelektrisches Substrat 1, auf dessen einer Seite Eingangs- und Ausgangsumsetzer 2 und 3 angebracht sind, von denen jeder aus zwei kammförmigen ineinandergreifenden Elektroden 2a und 2b oder 3a und 3b besteht.

Bei dem Substrat 1 kann es sich um eine elektrisch isolierende Platte handeln, deren eine Fläche mit einer dünnen Schicht aus piezoelektrischem Material, beispielsweise ZnO versehen ist, oder um einen plattenförmigen Körper aus Einkristall, wie LiNbO₃ oder einem anderen piezoelektrischem Material.

Auf derjenigen Seite des Substrats 1, wo sich die Umsetzer 2 und 3 befinden, sind zwei Umsetzerelemente im Abstand voneinander angeordnet, die aus zwei ineinandergreifenden Kammelektroden 26 und 27 bestehen und eine Verzögerungsleitung 28 bilden. Diese Elektroden 26 und sind auf dem Substrat 1 in im wesentlichen derselben Weise hergestellt wie der Eingangs- und der Ausgangsumsetzer 2 und 3. Die Muster der Elektroden 26 und 27 sind so ausgewählt, daß die Betriebs-Iiittenfrequenz des Diskriminators,zu dem die Verzögerungsleitung 28 und ein Phasendetektor gehören, im wesentlichen gleich der Frequenz f der Filtereinheit 10 sind.

Wenn das Wellenfilter nach Fig. 15 in die Video-ZF-Stufe eingesetzt ist, ist es in der in Fig. 15 dargestellten Weise beschaltet. In Fig. 15 bezeichnen die Bezugszeichen 29, 30, 31 und 32 jeweils den Detektor, einen Tuner, eine örtliche Oszillatorschaltung und eine Mischschal-

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Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 15 beschrieben. Es sei angenommen, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle durch das Substrat 1 von 3.400 m/sek. nach 3.410 m/sek. verschoben ist. Die Phasencharakteristik der Verzögerungsleitung verändert sich, da sie von der Geschwindigkeit der akustischen Wellen abhängt. Diese Phasenveränderung kann durch den Detektor 29 detektiert werden. Sein Ausgangssignal zeigt der Oszillatorschaltung 31 des Tuners 30 eine Phasenänderung an. Die Frequenz der Oszillatorschaltung 31 ändert sich , wenn dieses Ausgangssignal von der Schaltung 31 empfangen wird und demnach ändert sich auch die Frequenz des elektrischen Signals, das von der Mischschaltung 32 der Filtereinheit 10 zugeführt wird, soweit die Frequenz des Videoträgers betroffen ist, von f_D (= 58,750 MHz) nach f ^ (= 58,923 MHz). Mit anderen Worten, selbst wenn die Frequenz der Filtereinheit 10 sich entsprechend der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Oberflächenwelle entlang des Substrats 1 verändert, verändert sich die Frequenz des Signals vom Tuner 30 automatisch mit der Frequenzänderung der Filtereinheit 10. Da ferner die Filtereinheit 10 und die Verzögerungsleitung 28 auf ein- und demselben Substrat 1 angeordnet sind, werden Filtereinheit 10 und Verzögerungsleitung 28 gleichermaßen .von einer Änderung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Oberflächenwelle durch das Substrat 1 betroffen und die Frequenzen des von dem Tuner 30 kommenden Signals und des von der Filtereinheit 10 kommenden Signals werden im wesentlichen einander gleichgemacht. Damit ist klar, daß keine Frequenzeinstellung, die anderenfalls infolge etwai-

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ger änderungen des Substrats notwendig wäre, erforderlich ist. Obwohl die obige Beschreibung unter der Annahme erfolgt, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit über die Elektroden gleich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit über die Übertragungsleitung ist, weichen beide Geschwindigkeiten tatsächlich dann voneinander ab,wenn an der Übertragungslinie keine metallischen Elektroden verwendet werden, die den Elektroden gleichen. Wenn jedoch die Änderungen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit durch ein derartiges Substrat aus Keramikmaterial mit piezoelektrischen Eigenschaften Schwierigkeiten bereiten, kann die' Fortpflanzungsgeschwindigkeit über die Elektroden als gleich und zusammen mit Änderungen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit über die Übertragungslinie variierend angesehen werden. Im Hinblick auf die Änderung der Wellengeschwindigkeit, die durch unterschiedliche Stärken der metallischen Elektroden in einem aus einem Einkristall, z.3. LiIIbOg, bestehenden Substrat hervorgerufen werden können, wird der Einsatz der metallischen Elektrode auf der Übertragungslinie empfohlen.

Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform des Wellenfilters mit akustischer Oberflächenleitung, bei dem die Filtereinheit 10 und die einzelnen Umsetzer 2 und 3 sowie ihre Funktionen dieselben sind wie anhand von Fig. erläutert wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist anstelle der Verzögerungsleitung in Fig. 15 ein Resonator mit akustischer Oberflächenwellenleitung vorgesehen. Der Resonator 33 besteht aus einem Umsetzerelement mit zwei ineinandergreifenden Kammelektroden, die auf demselben Substrat 1 angeordnet sind, wie die Filtereinheit 10. Dieser Resonator 33 mit akustischer Oberflächenwellenlei-

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tung hat eine sich mit der Wellengeschwindigkeit auf dem Substrat 1 ändernde Phasencharakteristik, so da.3 er dieselbe Funktion und Wirkung hat wie die Verzögerungsleitung, die oben anhand von Fig.15 erläutert wurde.

Diese zusätzlichen Umsetzerelemente, die eine Verzögerungsleitung oder einen Resonator mit akustischer Oberflächenwellenleitung bilden, können auch bei solchen Wellenfiltern eingesetzt werden, wie sie oben anhand der Fig. 9, 12, 13 und 14 erläutert wurden.

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Claims

Ansprüche

ί1.JWellenfxlter mit akustischer Oberflächenleitung, zur Verwendung in Video-ZF-Stufen in Fernsehempfängern und dgl., mit einem Substrat aus piezoelektrischem Material, auf welchem zwei im Abstand voneinander liegende Umsetzer angeordnet sind, von denen einer zwei ineinandergreifende kammförmige Elektroden mit in gleichenmäßien Abständen angeordneten Elektrodenelementen konstanter Länge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Umsetzer (2) eine Frequenzcharakteristik aufweist, deren Dämpfungspole (C, E) zu beiden Seiten einer Hauptkeule (A) jeweils bei einer Frequenz liegen, die der Bild-ZF-Trägerfrequenz des oberen Nachbarkanals bzw. der Ton-ZF-Trägerfrequenz des unteren Nachbarkanals entspricht, und daß der andere Umsetzer (3) eine Frequenzcharakteristik aufweist, deren Durchlaßbereich der Breite zwischen der Ton-Trägerfrequenz des betreffenden Kanals und der Ton-ZF-Trägerfrequenz des unteren Nachbarkanals entspricht.
2. Wellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß der zweite Umsetzer (3) zwei ineinandergreifende kammförmige Elektroden (3a, 3b) mit mehreren in gleichen Abständen angeordneten Elektrodenelementen konstanter Länge enthält.
3. Wellenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß der zweite Umsetzer (3) zwei ineinandergreifende längsgewichtete kammförmige Elektroden mit mehreren Elektrodenelementen von unterschiedlichen Längen enthält.

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4. Wellenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 ein piezoelektrischer Resonator (11) und ein Paar Dämpfungselemente (16) vorgesehen sind, daß der piezoelektrische Resonator (11) auf derselben Seite der Unterlage (9) wie die Filtereinheit angeordnet ist, daß die Resonanzfrequenz oder die Anti-Resonanzfrequenz des Resonators (11) der Ton-ZF-Trägerfrequenz des betreffenden Kanals entspricht, und daß eine der Dämpfungsglieder (16) zwischen dem piezoelektrischen Resonator (11) und dem dem Resonator (11) benachbarten Umsetzer (2) angeordnet ist, während das andere Dämpfungsglied (16) zwischen dem anderen umsetzer (3) und dem dem Resonator (11) abgewandten Ende des Substrats (1) angeordnet ist.
5. Wellenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein piezoelektrischer Resonator (17) und zwei Dämpfungselemente (16, 20) vorgesehen sind, daß der piezoelektrische Resonator (17) zwei Elektroden (18, 19) aufweist, die zu beiden Seiten des Substrats (1) einander gegenüberliegend angeordnet sind, und deren Resonanzfrequenz oder Anti-Resonanzfrequenz der Ton-ZF-Trägerfrequenz des betreff endenKanals entspricht, und daß ein Paar (16) der Dämpfungselemente zwischen dem Resonator (17) und dem dem Resonator benachbarten Umsetzer (2) angeordnet ist, .während das andere Paar (20) der Dämpfungselemente zwischen dem Resonator (17) und dem dem Resonator (17) benachbarten Ende des Substrats (1) angeordnet sind.
6. Wellenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß min-

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destens ein Zusatzumsetzerelement (26, 27; 33) auf derselben Oberfläche des Substrats (1) angeordnet ist wie die Umsetzer (2, 3), und daß das Zusatzumsetzerelement aus zwei ineinandergreifenden kammförmigen Elektroden besteht.
7. Wellenfilter nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet , daß zwei zusätzliche Umsetzerelemente (26, 27) auf dem Substrat (1) vorhanden sind, die eine Verzögerungsleitung (28) bilden.
8. Wellenfilter nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet , daß auf dem Substrat (1) ein zusätzliches Umsetzerelement (33) vorhanden ist, das einen Resonator mit akustischer Wellenleitung bildet.

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