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WO2017071885A1 - Electroacoustic transducer having fewer interfering transverse modes - Google Patents

Electroacoustic transducer having fewer interfering transverse modes Download PDF

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Publication number
WO2017071885A1
WO2017071885A1 PCT/EP2016/072556 EP2016072556W WO2017071885A1 WO 2017071885 A1 WO2017071885 A1 WO 2017071885A1 EP 2016072556 W EP2016072556 W EP 2016072556W WO 2017071885 A1 WO2017071885 A1 WO 2017071885A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transducer according
strip
electrode fingers
width
transducer
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/072556
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Felix Dürnberger
Ulrike RÖSLER
Original Assignee
Snaptrack, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Snaptrack, Inc. filed Critical Snaptrack, Inc.
Publication of WO2017071885A1 publication Critical patent/WO2017071885A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14544—Transducers of particular shape or position
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02881—Means for compensation or elimination of undesirable effects of diffraction of wave beam
    • H—ELECTRICITY
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    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14517—Means for weighting
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    • H03H9/02803—Weighted reflective structures
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    • H03H9/02992—Details of bus bars, contact pads or other electrical connections for finger electrodes

Definitions

  • Electroacoustic transducer with reduced disturbing transverse modes Electroacoustic transducer with reduced disturbing transverse modes
  • the invention relates to electroacoustic transducers, e.g. can be used in electroacoustic filters and that have less pronounced transverse modes that degrade the filter characteristics.
  • interdigital structures In electroacoustic transducers, finger-shaped interdigitated electrode structures, so-called interdigital structures, are arranged on a piezoelectric material. During operation, the piezoelectric effect converts between RF signals and acoustic waves propagating at the top of the piezoelectric material. Such transducers have a resonant and antiresonant frequency. If the converter connected to one another and tuned this characte ristic ⁇ suitable frequencies on one another so bandstop or bandpass filter can be obtained with very steep passband edges.
  • AI electroacoustic transducers are ⁇ be known, in which the entire electro-acoustically active region is structured so that a periodic transverse Ge is obtained ⁇ velocity profile.
  • gap weights in which the width of the gap is varied along the propagation direction of the acoustic waves.
  • the gap is the area between the current busbar and the finger ends of the opposite electrode. But to ⁇ keep the same impedance of the transducer beizube, the dimensions of the transducer are increased greatly with this method.
  • the aperture, the width of the overlapping area of the fingers could be reduced to reduce troublefree ⁇ Rende transverse modes.
  • this measure would increase the insertion loss.
  • the insertion loss would be so far increased in extreme cases that the filter would no longer be useful.
  • a transducer with reduced spurious transverse modes which is also used broadband and has a low Ein Shegedämp ⁇ Fung, has a piezoelectric substrate on whose surface acoustic waves are propagated.
  • the converter further has two current bus bars on the substrate and electrode fingers on the substrate, which are alternately connected to each of the current bus bars.
  • the transducer further has an active area in which the electrode fingers overlap and which includes a major area with at least 90% of the area of the active area.
  • the acoustic waves have a speed vi in the main area.
  • the akusti ⁇ rule waves have in at least one or more strips in the active region a speed v 2 which is different from the Ge ⁇ speed vi.
  • the propagation direction of the acoustic waves is referred to as the longitudinal direction.
  • the electrode fingers are oriented orthogonally to generally along the transverse direction ⁇ .
  • the electroacoustically active region has a width, commonly referred to as an aperture.
  • the propagation speed of the stimulable waves is thus constant in the majority of the transducer. Only the one or more few stripes represent disturbances of the general propagation velocity.
  • the strips ver ⁇ usually run along the longitudinal direction.
  • a converter is provided which is simple to produce, which can be used in a broadband manner and which has a low insertion loss in the passband of the corresponding filter.
  • the AI is known from WO 2015/007319, provide the strips with a changed propagation velocity le ⁇ diglich small interference with the potential to reduce disturbing Trans ⁇ versalmoden efficiently represent.
  • the converter Since the proportion of the total area of the electro-acoustically active area is very small, the converter operates virtually free from interference with was ⁇ NEN characteristic frequencies and with the intended acoustic excitations, whereby the input ADD attenuation compared with converters with a very small aperture is almost not deteriorated. Compared with convention ionel ⁇ len transformers, the insertion loss is even improved as disturbing transverse modes do not represent a loss channel. It is possible that the electrode fingers having ⁇ rich in the strips have a different width and / or a different height than in Hauptbe.
  • the electrode fingers are generally structured by lithographic methods as metallizations on the surface of the piezoelectric substrate.
  • the electrode fingers generally have a material of high conductivity, for example aluminum or copper, and possibly have a layer structure which has additional layers such as an adhesion-promoting layer with titanium or a diffusion-reducing layer with heavier metals.
  • the propagation speed of the acoustic waves depends, inter alia, on the stiffness values of the piezoelectric material and on the mass coverage at the top. The speed increases with increasing stiffness values and decreases with increasing mass occupancy.
  • the acoustic velocity can be increased when a high strength material is a deposited on top of the piezo-electric material ⁇ .
  • n for varying the metallization ratio, or additionally, the height of the Fingermetallmaschine may be changed in the strip for making the appropriate Ge ⁇ speed V2 of the speed v in the main area.
  • the strips each have a width B Zvi ⁇ rule 0.5P and 5P where P is the above-defined pitch of the electrode fingers.
  • the aperture is a multiple, for example, a hundred times, the pitch. Therefore a strip of the width Zvi ⁇ rule 0.5 P 5 and P represents only a small disturbance of the propagation of the acoustic waves.
  • the metallization ratio n in the stripes deviates by 0.05 or more as compared with the metallization ratio in the main region.
  • the change in the metallization ratio or the height of the electrode fingers in the strip and the strip width itself are matched to one another in such a way that the actual main mode of the converter can propagate as undisturbed as possible.
  • Main mode is in this case the more disturbed, the wider the Stripes fen ⁇ and the greater the difference between VI and V2.
  • a greater change in the speeds and a reduced width of the strip can be compensated with respect to the main mode, so that overall the influence on the main mode is reduced and the transverse interference mode is efficiently reduced.
  • main area in which the main mode is essentially undisturbed, does not necessarily have to be connected.
  • a strip or several strips can subdivide the main area into partial areas.
  • the electrode fingers can have a transitional profile in a transition region between the main region or parts of the main region and the stripes.
  • the transition profile can be a rectangular profile, a trapezoidal profile or an elliptical profile, which converts the width of the electrode finger in the transition region continuously or stepwise into the width in the strip.
  • the main area can comprise two subareas which are each arranged laterally of the strip in the propagation direction.
  • each strip can also have two transition areas, which are arranged between the strip itself and the corresponding subregions of the main area.
  • the width of the electrode fingers at the border between the main area and the strip may change directly from one width to the other width without a transition area.
  • n 1, 2, 3, 4, 5, 6 or more Betra ⁇ gen.
  • the total proportion of the electroacoustically active surface of the transducer, which is occupied by the strips, is always ⁇ at 10% or less.
  • a conductive material eg a metal
  • a dielectric material it is possible for a conductive material to be arranged locally on each finger in the strip.
  • a dielectric material it is possible for a dielectric material to be arranged together over a multiplicity of electrode fingers and over the regions between the electrode fingers. This is particularly advantageous if the acoustic Ge ⁇ speed V2 less than the velocity in the main vi should be ⁇ range because thereby the mass density is increased.
  • An electrically conductive strip placed across the electrode fingers would short them, and therefore such a strip of material may comprise only a dielectric material, at least when it is directly disposed on the electrode fingers. If a metal is to be used, attention must always be paid to the electrical insulation of oppositely poled electrode fingers.
  • the use of metal for increasing the mass density is advantageous because the electrode fingers themselves comprise metal and the corresponding steps for the deposition of the metal during the manufacturing process of the transducer can be easily be ⁇ herrschbar. It is possible that the converter comprises seemed ⁇ two more Stromsammei. With these further current busbars there are alternately connected electrode fingers with a further active region. In the further active region, the additional electrode fingers also overlap, thus defining a major region containing at least 90% of the area of the active region. Also in this
  • the transducer additionally has one or more strips in which the waves have the propagation velocity V2.
  • the converter is a two-port converter.
  • the further converter structures can be arranged in the direction of propagation behind the original converter structures.
  • the modified speed strips and the main portions of the actual speed may be flush with each other.
  • the strip-shaped measures for reducing the disturbing transverse modes can extend over all transducer structures seen in the longitudinal direction.
  • the converter may have one or two internal reflectors.
  • the inner reflectors are arranged in the longitudinal direction between the respective gate associated transducer structures of a two-port converter and may include finger-shaped metallizations.
  • the finger-shaped metallizations of the reflectors can likewise have the velocity profile in the main region and stripes with the two velocities vi and V2.
  • the transducer has two outer reflectors.
  • the outer reflectors define the active region in the propagation direction of the waves, the electroactive converter structures being arranged between the outer reflectors.
  • the outer reflectors may also include finger-shaped structures whose width in main areas and in Strip ranges of the width or height of the electroactive transducer structures is adjusted.
  • the transducer comprises connecting rails.
  • the connecting rails provide electrical interconnections analogous to the bus bars.
  • the connection Schie ⁇ nen interconnect while the finger structures of a reflector.
  • the rails e.g. the busbars and / or the connecting rails, a seen along the propagation direction of the acoustic waves have different width.
  • busbars as wide as possible are preferred because they can be used to minimize the ohmic losses of the converter.
  • the electroacoustical regions are also acoustically separated from the region of the current busbars by the gaps and optionally by an area with stubby fingers. It has been found, however, that particularly in electric-acoustic transducers operating in shear wave modes, the range of current busbars or busbars can still beneficially affect the propagation of the acoustic waves, although the regions of the rails and the electroacoustically active region are actually relatively far apart are removed. Thus, with a varying width of the rails along the longitudinal direction, a weighting similar to overlap weighting or similar to a weighting in the region of the gap can be obtained, and spurious transversal modes can be reduced without adversely affecting the main mode.
  • the rails, the busbars and / or the connecting rails may have a weighting by a geometry that is different along the propagation direction of the acoustic waves.
  • the current busbars have a linear weighting.
  • the linear weighting is in particular obtained by linear From ⁇ acquisition of the width of the bus bars.
  • connecting rails have a linear weighting.
  • a linear decrease in width, as seen from one end of the acoustic track, in a shape in which the outwardly facing side of the bus bar remains equidistant from the opposite bus bar is preferred.
  • the side facing the opposite current busbar a Strommasischien represents by their mass occupancy ei ⁇ nen transition of the acoustic impedance for acoustic waves If transversal spurious modes propagate back and forth between the current busbars, a varying distance of the current busbars from one another results in a softening of corresponding resonances of the spurious modes.
  • the rails have an "M” weight or a "V” weight.
  • a "V" weighting is achieved when the width of a rail along its course up to a first mini ⁇ paint width decreases and then increases again.
  • the transducer is constructed essentially mirror-symmetrically with respect to an axis along the propagation direction. It is additionally or alternatively possible that the transducer has a mirror-symmetrical structure and the mirror axis is oriented orthogonally to the propagation direction.
  • the symmetry refers less to a strict rule for the arrangement of the electrode fingers, since they are arranged with respect to the wavelengths suitable for characteristic frequencies.
  • the symmetry concerns rather the shape of the current busbars or the connecting rails.
  • the piezoelectric substrate comprises lithium tantalate (LiTaOs), lithium niobate (LiNbOs) or quartz.
  • the piezoelectric substrate can be a monocrystalline substrate, and have a crystal cut that is so out ⁇ oriented such that the propagate to the surface acoustic waves are shear waves.
  • the strip (s) with the acoustic velocity V2 are not arranged on the longitudinal edge of the acoustic area seen in the longitudinal direction.
  • the strips differ from measures for forming an optimal excitation profile, the so-called Piston mode.
  • the above-presented converters can be used individually or in combination in an HF filter.
  • the weighting of the connecting bars in particular the reflectors between the current busbars of a multiple-gate converter, can undergo a change BS2 in a linear transition area, which can for example extend to six times the pitch.
  • the connecting rails may have, at their widest point, a width that is less than the maximum width of the busbars by an amount BS1, where BS1 may be between the negative double pitch 2P and the quadruple pitch 4P.
  • Figure 1 A simple embodiment with a strip
  • FIG. 1 An embodiment with weighted rails.
  • Figure 3 An embodiment with "M” weighting.
  • FIG. 4 shows an embodiment with engaged connecting rails of two inner reflectors.
  • Figure 5 A schematic representation of a transducer in which the metallization ratio in the strip S is reduced locally.
  • Figure 6 An embodiment with two strips Sl, S2.
  • Figure 7 The representation of an electrode finger and his
  • Figure 8 The representation of the broadening of an electrode finger in the strip with trapezoidal transition.
  • Figure 9 The representation of the widening of a finger with elliptical transition.
  • Figure 10 The meaning of the sizes A, B, BS1, BS2.
  • FIG. 11 a detail of an electrode finger, which is shown in FIG.
  • Area of the strip has a finger width D2 on ⁇ , which is enlarged in comparison to the finger width Dl of the main area.
  • FIG. 12 a detail of an electrode finger, which is shown in FIG.
  • Figure 14 The influence of the local variation of the velocity in the electro-acoustic region.
  • Figure 15 The influence of weighting and different
  • FIG. 1 shows an exemplary illustration of a simple electroacoustic transducer EAW with two current busbars BB and electrode fingers EF, which are alternately connected to one of the two current busbars BB and connected thereby.
  • the not comparable turned with a bus bar end of an electrode finger EF is separated from the overlying against ⁇ power bus, thereby iso ⁇ lines.
  • Be juxtaposed electrode fingers EF is acted upon during operation of the converter with opposite court ⁇ tetem potential.
  • the piezoelectric material between the adjacent electrode fingers is thereby excited to emit surface acoustic waves or to emit Guided Bulk Acoustic Wave (GBAW) when the electrode structure is completely covered by a material.
  • GBAW Guided Bulk Acoustic Wave
  • the distance of the Fin ⁇ merge, pitch P, and the propagation speed of the waves determine the operating frequency of the converter.
  • the pitch P corresponds essentially to half the wavelength ⁇ / 2 of the acoustic wave.
  • the area where oppositely poled electrode fingers overlap is the electrically active area. Its width is the aperture.
  • the transducer or its electro-acoustically active area has a length L.
  • the propagation velocity depends on the material constants of the piezoelectric material and the electrode material. High-strength materials have a high propagation speed. Lower strengths require low propagation speeds.
  • the propagation speed depends on the mass ⁇ occupancy on the substrate.
  • a strip S which is arranged in the middle of the electroacoustically active region and thus divides the electroacoustically active region into three subregions, has an increased finger width.
  • the mass density and the acoustic velocity ⁇ Ge increases in the strip S V2 is reduced in comparison with the VELOCITY ⁇ vi ness in the remaining region.
  • the strip S has a width B, wherein the width B is much smaller than the aperture A. The strip S is so narrow that the main mode in the main area of the wall lers quasi undisturbed works.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a two-port transducer with two current bus bars BB on one side of the acoustic track, the two individual structures, which are each associated with a gate, being separated by an inner reflector R.
  • the inner reflector R has four connecting rails VS and finger-shaped reflector structures, which are each interconnected and connected by two opposite connecting rails VS.
  • Both the bus bars EB and the bus bars VS have a weighting. Their width decreases linearly over the entire length of the corre ⁇ sponding rail. The minimum width is located in the center of the transducer.
  • the transducer is mirror-symmetrical with a mirror axis oriented orthogonal to the longitudinal direction. In the areas of the busbars not covered by the decrease in the width of the busbars, stub fingers are provided to improve the waveguiding of the main mode.
  • FIG. 3 shows a two-port transducer in which the width of the bus bars remains constant over the length of the transducer.
  • An inner reflector has finger-shaped reflector structures, which are connected at the edge by a connecting rail and interconnected.
  • the connecting rail has the largest width in the middle, while the width decreases towards the outside.
  • the bus bars in the transition to the connecting bar having a width which exceeds the width of the Verbin ⁇ grounding bar in place.
  • the rails have a shape reminiscent of the letter "M.”
  • the transducer of Figure 3 has an "M" weight.
  • FIG. 4 shows a two-port converter in which both the busbars and the busbars are connected via the busbars
  • Length of the transducer seen to have a constant width The width of the connecting rails is less than the width of the current busbars. The finger-shaped reflector elements of the inner reflector are thus engaged in the region of the rails.
  • FIG. 5 shows a transducer in which the finger width in the strip S is reduced compared to the finger width in the main area H.
  • the reduction in finger width is also continued in the finger-shaped reflector structures of the reflector R on each side of the transducer.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which the main region H of the electroacoustically active region is subdivided into three sections by a first strip S1 and a second strip S2.
  • the two strips Sl, S2 are arranged so that the portions of the Hauptbe ⁇ Reich H are substantially the same width.
  • Figure 6 thus shows a transducer with more than one stripe and a symmetry with a mirror plane aligned along the propagation direction of the acoustic waves.
  • Figure 7 shows a portion of an electrode finger magnification ⁇ ßert and illustrates one possible shape of the widening of the electrode finger in the strip S. The width of the electrode fingers ⁇ changed thereby leaps and bounds of the width in the main area H to the width of the strip S.
  • FIG. 8 shows an alternative form in which the finger width increases linearly from the width in the main area H to the increased width in the strip S in a transition area Ü.
  • the strip is thus trapezoidal in the transition region.
  • Figure 9 shows an alternative way in which the fin ⁇ gerbreite has an elliptical profile in the strip in a transition region.
  • Figure 10 shows the importance of characteristic quantities which influence the reduction of the transversal mode interference in an electroacoustic transducer.
  • B denotes the width of the strip.
  • A denotes the width of the electroacoustically active region, ie the aperture.
  • BS1 is the width difference by which the connecting rail VS at ih ⁇ rer umblesten point is narrower than the bus bar BB at their breitesten place.
  • BS2 denotes the Boothndif ⁇ ference between the narrowest point and the widest point of the connecting rail.
  • Figure 11 illustrates the specific dimensions indicating the variation of the metallization ratio.
  • B is the width of the strip.
  • finger width F the finger width in the main area
  • the finger width in the strip may have the value D1
  • D2 in the strip is greater than the finger width D1 in the main area.
  • FIG. 12 shows a section of an electrode finger in which the finger thickness D2 is in the range of
  • Strip is less than the thickness Dl in the main area.
  • FIG. 13 illustrates the effect of the weighting of the current busbars or of the connecting bars:
  • the dashed curve shows the transfer function of a conventional one
  • the solid line shows the transmission radio ⁇ tion of a transducer with a correspondingly selected scaling of the rails.
  • the decline of the transfer function in the conventional converter is due to a spurious mode, which could be moved in the rail-weighted converter to the edge of the passband.
  • Fig. 14 shows the effect of weighting of a connecting rail of an inner reflector:
  • the broken line shows the insertion loss in the pass band of a conventional converter. Ripples of the transmission curve are due to spurious modes.
  • the solid curve shows the corresponding transducer with weighted connection bars of the inner reflector.
  • Figure 15 shows the influence of the combined propagation velocity combination in a band achieved by a changed metallization ratio n and an "M" weight:
  • the dashed curve shows the pass-through curve of a conventional transducer wherein the metallization is increased in a strip locally to 0.71, while the metallization ratio in the main ring Ov ⁇ range 0.55 the strip has thereby a width of 3 ym Further, the inner reflector having a "M".. - Weighting, where BS1 + BS2, the engagement of the connecting rail, is 18 ym.
  • the converter can also have further features, for example a gap weighting, in order to reduce transverse spurious modes.
  • a gap weighting in order to reduce transverse spurious modes.
  • A Aperture, width of the electroacoustically active area
  • BS2 change the width of a rail
  • Dl width / thickness of an electrode finger in the main area
  • D2 width / thickness of an electrode finger in a strip
  • EAW electroacoustic transducer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

Disclosed is an electroacoustic transducer (EAW) that undergoes less interference by transverse modes. For this purpose, the transducer (EAW) comprises a band (S) in the electroacoustic range (A) in which the propagation velocity of the acoustic waves is reduced or increased. The total area of the modified acoustic velocity does not exceed 10% of the velocity in the remaining electroacoustic range.

Description

Beschreibung description
Elektroakustischer Wandler mit reduzierten störenden Transversalmoden Electroacoustic transducer with reduced disturbing transverse modes
Die Erfindung betrifft elektroakustische Wandler, die z.B. in elektroakustischen Filtern Verwendung finden können und die weniger stark ausgeprägt Transversalmoden, die die Filtereigenschaften verschlechtern, aufweisen. The invention relates to electroacoustic transducers, e.g. can be used in electroacoustic filters and that have less pronounced transverse modes that degrade the filter characteristics.
In elektroakustischen Wandlern sind fingerförmige, ineinandergreifende Elektrodenstrukturen, sog. Interdigitalstruktu- ren, auf einem piezoelektrischen Material angeordnet. Während des Betriebs wird durch den piezoelektrischen Effekt zwischen HF-Signalen und akustischen Wellen, die an der Oberseite des piezoelektrischen Materials propagieren, gewandelt. Solche Wandler haben eine Resonanz- und eine Antiresonanzfrequenz . Sind die Wandler miteinander verschaltet und diese charakte¬ ristischen Frequenzen geeignet aufeinander abgestimmt, so können Bandsperr- oder Bandpassfilter mit sehr steilen Passbandflanken erhalten werden. In electroacoustic transducers, finger-shaped interdigitated electrode structures, so-called interdigital structures, are arranged on a piezoelectric material. During operation, the piezoelectric effect converts between RF signals and acoustic waves propagating at the top of the piezoelectric material. Such transducers have a resonant and antiresonant frequency. If the converter connected to one another and tuned this characte ristic ¬ suitable frequencies on one another so bandstop or bandpass filter can be obtained with very steep passband edges.
Während des Betriebs solcher Filter propagieren akustische Wellen in der dafür vorgesehenen Richtung, der Longitudinal- richtung, die orthogonal zu den Elektrodenfingern ausgerichtet ist. Allerdings werden in realen Bauteilen auch sogenannte Transversalmoden angeregt, die sich in Transversal¬ richtung, der Richtung der Elektrodenfinger, ausbreiten. Die Transversalmoden verursachen Energieverluste, wodurch die Güte der Wandler reduziert ist. Ferner führen sie zu unerwünschten Welligkeiten der Durchlasscharakteristik der Filter . Aus dem Beitrag „Suppression Mechanism of Transverse-Mode Spurious Responses in SAW-Resonators on a Si02/Al/Li b03 Structure" (von H. Nakamura, H. Nakanishi, R. Goto, K. During the operation of such filters, acoustic waves propagate in the direction provided for this, the longitudinal direction, which is oriented orthogonally to the electrode fingers. However, in real components, so-called transverse modes are excited in transverse direction ¬, the direction of the electrode fingers spread. The transversal modes cause energy losses, which reduces the quality of the transducers. Furthermore, they lead to unwanted ripples of the transmission characteristic of the filter. From the article "Suppression Mechanism of Transverse-Mode Spurious Responses in SAW Resonators on a Si0 2 / Al / Li b03 Structure" (by H. Nakamura, H. Nakanishi, R. Goto, K.
Hashimoto; Ultrasonics Symposium 2011) ist bekannt, eine Si- liziumdioxid-Schicht aufzutragen, um störende Transversalmo¬ den in schmalbandigen Filtern zu verringern. Hashimoto; Ultrasonics Symposium 2011), it is known to apply a silicon dioxide layer in order to reduce disturbing transversal modes in narrowband filters.
Aus der WO 2015/007319 AI sind elektroakustische Wandler be¬ kannt, bei denen der gesamte elektroakustisch aktive Bereich so strukturiert ist, dass ein periodisches transversales Ge¬ schwindigkeitsprofil erhalten wird. From WO 2015/007319 AI electroacoustic transducers are ¬ be known, in which the entire electro-acoustically active region is structured so that a periodic transverse Ge is obtained ¬ velocity profile.
Ferner ist es möglich, mittels sogenannter Gap-Wichtungen, bei denen die Breite des Gap entlang der Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen variiert wird, die Störmoden zu reduzieren. Dabei ist das Gap (engl.: Lücke) der Bereich zwischen Stromsammeischiene und Fingerenden der gegenüberliegenden Elektrode. Um aber die gleiche Impedanz des Wandlers beizube¬ halten, vergrößern sich bei dieser Methode die Abmessungen des Wandlers stark. Furthermore, it is possible to reduce the spurious modes by means of so-called gap weights, in which the width of the gap is varied along the propagation direction of the acoustic waves. The gap is the area between the current busbar and the finger ends of the opposite electrode. But to ¬ keep the same impedance of the transducer beizube, the dimensions of the transducer are increased greatly with this method.
Bei breitbandigen Filtern könnte die Apertur, die Breite des Überlappungsbereichs der Finger, verringert werden, um stö¬ rende Transversalmoden zu verringern. Diese Maßnahme würde die Einfügedämpfung jedoch erhöhen. Die Einfügedämpfung wäre in Extremfällen soweit erhöht, dass das Filter nicht mehr sinnvoll einsetzbar wäre. For broadband filters, the aperture, the width of the overlapping area of the fingers could be reduced to reduce troublefree ¬ Rende transverse modes. However, this measure would increase the insertion loss. The insertion loss would be so far increased in extreme cases that the filter would no longer be useful.
Es besteht deshalb der Wunsch nach elektroakustischen Wand- lern, in denen Transversalmoden verringert sind und die oben genannten Nachteile nicht auftreten. Dazu wird ein Wandler gemäß dem unabhängigen Anspruch angegeben. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen des Wandlers an. Ein Wandler mit verringerten störenden Transversalmoden, der auch breitbandig einsetzbar ist und eine geringe Einfügedämp¬ fung aufweist, hat ein piezoelektrisches Substrat, an dessen Oberfläche akustische Wellen ausbreitungsfähig sind. Der Wandler hat ferner zwei Stromsammeischienen auf dem Substrat und Elektrodenfinger auf dem Substrat, die abwechselnd mit je einer der Stromsammeischienen verbunden sind. Der Wandler hat weiterhin einen aktiven Bereich, in dem die Elektrodenfinger überlappen und der einen Hauptbereich mit mindestens 90% der Fläche des aktiven Bereichs enthält. Die akustischen Wellen haben im Hauptbereich eine Geschwindigkeit vi . Die akusti¬ schen Wellen haben in zumindest einem oder mehreren Streifen im aktiven Bereich eine Geschwindigkeit v2 , die von der Ge¬ schwindigkeit vi verschieden ist. Die Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen wird dabei als Longitudinalrichtung bezeichnet. Die Elektrodenfinger sind im Allgemeinen orthogonal dazu entlang der Transversal¬ richtung ausgerichtet. Der elektroakustisch aktive Bereich hat eine Breite, die üblicherweise als Apertur bezeichnet wird. Die Gesamtfläche F des aktiven Bereichs ist im Wesent¬ lichen das Produkt der Apertur A und der Länge L des aktiven Bereichs: F = A L. There is therefore a desire for electroacoustic transducers in which transversal modes are reduced and the abovementioned disadvantages do not occur. For this purpose, a converter according to the independent claim is given. Dependent claims indicate advantageous embodiments of the converter. A transducer with reduced spurious transverse modes, which is also used broadband and has a low Einfügedämp ¬ Fung, has a piezoelectric substrate on whose surface acoustic waves are propagated. The converter further has two current bus bars on the substrate and electrode fingers on the substrate, which are alternately connected to each of the current bus bars. The transducer further has an active area in which the electrode fingers overlap and which includes a major area with at least 90% of the area of the active area. The acoustic waves have a speed vi in the main area. The akusti ¬ rule waves have in at least one or more strips in the active region a speed v 2 which is different from the Ge ¬ speed vi. The propagation direction of the acoustic waves is referred to as the longitudinal direction. The electrode fingers are oriented orthogonally to generally along the transverse direction ¬. The electroacoustically active region has a width, commonly referred to as an aperture. The total area F of the active region is Wesent ¬ union, the product of the aperture A and the length L of the active area: F = A L.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der anregbaren Wellen ist so- mit in dem Großteil des Wandlers konstant. Lediglich der eine oder die mehreren wenigen Streifen stellen Störungen der allgemeinen Ausbreitungsgeschwindigkeit dar. Die Streifen ver¬ laufen üblicherweise entlang der Longitudinalrichtung. Verglichen mit den oben genannten Lösungen zur Reduktion störender Transversalmoden wird hier ein Wandler angegeben, der einfach herzustellen ist, der breitbandig verwendbar ist und der eine geringe Einfügedämpfung im Durchlassbereich des ent- sprechenden Filters aufweist. Verglichen mit der komplexen Struktur, die aus der WO 2015/007319 AI bekannt ist, stellen die Streifen mit veränderter Ausbreitungsgeschwindigkeit le¬ diglich kleine Störungen mit dem Potenzial, störende Trans¬ versalmoden effizient zu verringern, dar. The propagation speed of the stimulable waves is thus constant in the majority of the transducer. Only the one or more few stripes represent disturbances of the general propagation velocity. The strips ver ¬ usually run along the longitudinal direction. Compared with the abovementioned solutions for the reduction of interfering transversal modes, a converter is provided which is simple to produce, which can be used in a broadband manner and which has a low insertion loss in the passband of the corresponding filter. Compared with the complex structure, the AI is known from WO 2015/007319, provide the strips with a changed propagation velocity le ¬ diglich small interference with the potential to reduce disturbing Trans ¬ versalmoden efficiently represent.
Da der Anteil an der gesamten Fläche des elektroakustisch aktiven Bereiches sehr klein ist, arbeitet der Wandler bei sei¬ nen charakteristischen Frequenzen und mit den vorgesehenen akustischen Anregungen nahezu störungsfrei, wodurch die Ein- fügedämpfung verglichen mit Wandlern mit sehr kleiner Apertur quasi nicht verschlechtert ist. Verglichen mit konventionel¬ len Wandlern ist die Einfügedämpfung sogar verbessert, da störende Transversalmoden keinen Verlustkanal darstellen. Es ist möglich, dass die Elektrodenfinger in den Streifen eine andere Breite und/oder eine andere Höhe als im Hauptbe¬ reich aufweisen. Since the proportion of the total area of the electro-acoustically active area is very small, the converter operates virtually free from interference with was ¬ NEN characteristic frequencies and with the intended acoustic excitations, whereby the input ADD attenuation compared with converters with a very small aperture is almost not deteriorated. Compared with convention ionel ¬ len transformers, the insertion loss is even improved as disturbing transverse modes do not represent a loss channel. It is possible that the electrode fingers having ¬ rich in the strips have a different width and / or a different height than in Hauptbe.
Die Elektrodenfinger werden im Allgemeinen durch lithographi- sehe Verfahren als Metallisierungen auf der Oberfläche des piezoelektrischen Substrats strukturiert. Die Elektrodenfinger weisen dabei im Allgemeinen ein Material hoher Leitfähigkeit, z.B. Aluminium oder Kupfer auf und haben eventuell einen Schichtaufbau, der zusätzliche Schichten wie eine Haft- vermittlungsschicht mit Titan oder eine Diffusionsverminde- rungsschicht mit schwereren Metallen aufweist. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Wellen hängt unter anderem von den Steifigkeitswerten des piezoelektrischen Materials und von der Massenbelegung an der Oberseite ab. Die Geschwindigkeit steigt mit steigenden Steifigkeits- werten und verringert sich mit zunehmender Massenbelegung. Die akustische Geschwindigkeit kann gesteigert werden, wenn ein Material hoher Festigkeit ein an der Oberseite des piezo¬ elektrischen Materials abgeschieden wird. Deshalb ermöglicht eine Variation der Elektrodenfinger, die lokal im entspre- chenden Streifen angewendet wird, eine hohe Zahl an Frei¬ heitsgraden, um die akustische Geschwindigkeit zu beeinflus¬ sen. Die akustische Geschwindigkeit kann lokal in den Strei¬ fen verändert werden, wenn die Elektrodenfinger in den Streifen lokal verbreitert sind, wenn also das Metallisierungsver- hältnis n im Bereich der Streifen größer als im Hauptbereich des Wandlers ist. Das Metallisierungsverhältnis n ist dabei definiert als Quotient n=F/P aus Fingerbreite F geteilt durch den Pitch P, dem mittleren Abstand A der Fingermitten benachbarter Elektrodenfinger: P=F+A. The electrode fingers are generally structured by lithographic methods as metallizations on the surface of the piezoelectric substrate. The electrode fingers generally have a material of high conductivity, for example aluminum or copper, and possibly have a layer structure which has additional layers such as an adhesion-promoting layer with titanium or a diffusion-reducing layer with heavier metals. The propagation speed of the acoustic waves depends, inter alia, on the stiffness values of the piezoelectric material and on the mass coverage at the top. The speed increases with increasing stiffness values and decreases with increasing mass occupancy. The acoustic velocity can be increased when a high strength material is a deposited on top of the piezo-electric material ¬. Therefore enables a variation of the electrode fingers is applied locally in the corresponding strips, a high number of free ¬ integrated degrees to the acoustic velocity to beeinflus ¬ sen. The acoustic velocity can be locally changed in the Stripes ¬ fen, when the electrode fingers are widened locally in the strips, so when the Metallisierungsver- ratio n in the area of the strips is greater than in the main area of the transducer. The metallization ratio n is defined as the quotient n = F / P of finger width F divided by the pitch P, the mean distance A of the finger centers of adjacent electrode fingers: P = F + A.
Alternativ zur Variation des Metallisierungsverhältnisses n oder zusätzlich dazu kann die Höhe der Fingermetallisierung in den Streifen verändert sein, um die entsprechende Ge¬ schwindigkeit V2 von der Geschwindigkeit vi im Hauptbereich abzuheben. Alternatively, n for varying the metallization ratio, or additionally, the height of the Fingermetallisierung may be changed in the strip for making the appropriate Ge ¬ speed V2 of the speed v in the main area.
Es ist möglich, dass die Streifen jeweils eine Breite B zwi¬ schen 0,5P und 5P aufweisen, wobei P der oben definierte Pitch der Elektrodenfinger ist. Üblicherweise beträgt die Apertur ein Vielfaches, z.B. das Hundertfache, des Pitches. Ein Streifen von der Breite zwi¬ schen 0,5 P und 5 P stellt deshalb nur eine kleine Störung der Ausbreitung der akustischen Wellen dar. It is possible that the strips each have a width B Zvi ¬ rule 0.5P and 5P where P is the above-defined pitch of the electrode fingers. Usually, the aperture is a multiple, for example, a hundred times, the pitch. Therefore a strip of the width Zvi ¬ rule 0.5 P 5 and P represents only a small disturbance of the propagation of the acoustic waves.
Es ist möglich, dass sich das Metallisierungsverhältnis n in den Streifen um 0.05 oder mehr verglichen mit dem Metallisierungsverhältnis im Hauptbereich abweicht. Die Änderung des Metallisierungsverhältnisses bzw. der Höhe der Elektrodenfin- ger im Streifen und die Streifenbreite selbst sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass die eigentliche Hauptmode des Wandlers möglichst ungestört ausbreitungsfähig ist. Die It is possible that the metallization ratio n in the stripes deviates by 0.05 or more as compared with the metallization ratio in the main region. The change in the metallization ratio or the height of the electrode fingers in the strip and the strip width itself are matched to one another in such a way that the actual main mode of the converter can propagate as undisturbed as possible. The
Hauptmode wird dabei umso mehr gestört, je breiter der Strei¬ fen ist und je größer der Unterschied zwischen vi und v2 . I n- sofern können sich bezüglich der Hauptmode eine stärkere Veränderung der Geschwindigkeiten und eine verringerte Breite des Streifens kompensieren, so dass insgesamt der Einfluss auf die Hauptmode verringert ist und die transversale Stör¬ mode effizient reduziert ist. Main mode is in this case the more disturbed, the wider the Stripes fen ¬ and the greater the difference between VI and V2. In general, a greater change in the speeds and a reduced width of the strip can be compensated with respect to the main mode, so that overall the influence on the main mode is reduced and the transverse interference mode is efficiently reduced.
Dabei ist zu beachten, dass der Hauptbereich, in dem die Hauptmode im Wesentlichen ungestört ausbreitungsfähig ist, nicht zwangsläufig zusammenhängen muss. Ein Streifen oder mehrere Streifen können den Hauptbereich in Teilbereiche un- terteilen. It should be noted that the main area, in which the main mode is essentially undisturbed, does not necessarily have to be connected. A strip or several strips can subdivide the main area into partial areas.
Es ist ferner möglich, dass die Elektrodenfinger in einem Übergangsbereich zwischen dem Hauptbereich oder Teilen des Hauptbereichs und den Streifen ein Übergangsprofil aufweisen. Das Übergangsprofil kann dabei ein Rechteck-Profil, ein Tra¬ pez-Profil oder ein Ellipsen-Profil sein, welches die Breite des Elektrodenfingers im Übergangsbereich kontinuierlich oder stufenweise in die Breite im Streifen überführt. Pro Streifen mit veränderter Ausbreitungsgeschwindigkeit kann der Hauptbereich zwei Teilbereiche umfassen, die jeweils in Ausbreitungsrichtung gesehen seitlich des Streifens angeordnet sind. Entsprechend kann jeder Streifen auch zwei Über- gangsbereiche aufweisen, die zwischen dem Streifen selbst und den entsprechenden Teilbereichen des Hauptbereichs angeordnet sind . It is also possible for the electrode fingers to have a transitional profile in a transition region between the main region or parts of the main region and the stripes. The transition profile can be a rectangular profile, a trapezoidal profile or an elliptical profile, which converts the width of the electrode finger in the transition region continuously or stepwise into the width in the strip. For each strip with a modified propagation speed, the main area can comprise two subareas which are each arranged laterally of the strip in the propagation direction. Correspondingly, each strip can also have two transition areas, which are arranged between the strip itself and the corresponding subregions of the main area.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Breite der Elektro- denfinger an der Grenze zwischen Hauptbereich und Streifen ohne einen Übergangsbereich direkt von einer Breite in die andere Breite übergeht. Alternatively, it is also possible for the width of the electrode fingers at the border between the main area and the strip to change directly from one width to the other width without a transition area.
Es ist möglich, dass die Zahl der Streifen n beträgt und die Streifen den Hauptbereich entsprechend in n+1 gleichgroße Be¬ reiche teilen, n kann dabei 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder mehr betra¬ gen . It is possible that the number of stripes is n and the strips divide the main portion corresponding to n + 1 of equal size Be ¬ rich, n can 1, 2, 3, 4, 5, 6 or more Betra ¬ gen.
Der Gesamtanteil der elektroakustisch aktiven Fläche des Wandlers, die durch die Streifen eingenommen wird, liegt da¬ bei stets bei 10% oder weniger. The total proportion of the electroacoustically active surface of the transducer, which is occupied by the strips, is always ¬ at 10% or less.
Es ist möglich, dass in den Streifen auf jedem Finger lokal ein leitendes Material, z.B. ein Metall, angeordnet ist. Al- ternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass ein dielektrisches Material gemeinsam über eine Vielzahl von Elektrodenfingern und über die Bereiche zwischen den Elektrodenfingern angeordnet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die akustische Ge¬ schwindigkeit V2 kleiner als die Geschwindigkeit vi im Haupt¬ bereich sein soll, da dadurch die Massenbelegung erhöht ist. Ein elektrisch leitender Streifen, der quer über die Elektrodenfinger gelegt ist, würde diese kurzschließen, weshalb ein solcher Materialstreifen nur ein dielektrisches Material umfassen kann, zumindest, wenn er direkt auf den Elektrodenfin- gern angeordnet ist. Soll ein Metall verwendet werden, so ist stets auf die elektrische Isolation entgegengesetzt gepolter Elektrodenfinger zu achten. It is possible for a conductive material, eg a metal, to be arranged locally on each finger in the strip. Alternatively or additionally, it is possible for a dielectric material to be arranged together over a multiplicity of electrode fingers and over the regions between the electrode fingers. This is particularly advantageous if the acoustic Ge ¬ speed V2 less than the velocity in the main vi should be ¬ range because thereby the mass density is increased. An electrically conductive strip placed across the electrode fingers would short them, and therefore such a strip of material may comprise only a dielectric material, at least when it is directly disposed on the electrode fingers. If a metal is to be used, attention must always be paid to the electrical insulation of oppositely poled electrode fingers.
Die Verwendung von Metall zur Erhöhung der Massenbelegung ist vorteilhaft, da die Elektrodenfinger selbst Metall umfassen und die entsprechenden Schritte zur Abscheidung des Metalls während des Herstellungsprozesses der Wandler leicht be¬ herrschbar sind. Es ist möglich, dass der Wandler zwei weitere Stromsammei¬ schienen umfasst. Auch mit diesen weiteren Stromsammelschie- nen sind abwechselnd verbundene Elektrodenfinger mit einem weiteren aktiven Bereich vorhanden. Im weiteren aktiven Bereich überlappen die zusätzlichen Elektrodenfinger ebenfalls und definieren somit einen Hauptbereich, der mindestens 90% der Fläche des aktiven Bereichs enthält. Auch in diesem The use of metal for increasing the mass density is advantageous because the electrode fingers themselves comprise metal and the corresponding steps for the deposition of the metal during the manufacturing process of the transducer can be easily be ¬ herrschbar. It is possible that the converter comprises seemed ¬ two more Stromsammei. With these further current busbars there are alternately connected electrode fingers with a further active region. In the further active region, the additional electrode fingers also overlap, thus defining a major region containing at least 90% of the area of the active region. Also in this
Hauptbereich haben die akustischen Wellen die Geschwindigkeit vi . Der Wandler hat zusätzlich einen oder mehrere Streifen, in dem die Wellen die Ausbreitungsgeschwindigkeit V2 haben. Der Wandler ist ein Zweitor-Wandler. Main area the acoustic waves have the speed vi. The transducer additionally has one or more strips in which the waves have the propagation velocity V2. The converter is a two-port converter.
Dabei können die weiteren Wandlerstrukturen in Ausbreitungsrichtung gesehen hinter den ursprünglichen Wandlerstrukturen angeordnet sein. Die Streifen mit veränderter Geschwindigkeit und die Hauptbereiche der eigentlichen Geschwindigkeit können bündig aneinander angeordnet sein. Zweitor-Wandler, z.B. DMS-Filter (DMS = Dual Mode SAW; SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle) eignen sich besonders gut, Bandpassfilter mit steilen Filterflanken und geringem Flächenbedarf zu bilden. Die streifenförmigen Maßnahmen zur Verringerung der störenden Transversalmoden können sich dabei in Longitudinalrichtung gesehen über alle Wandlerstrukturen erstrecken. In this case, the further converter structures can be arranged in the direction of propagation behind the original converter structures. The modified speed strips and the main portions of the actual speed may be flush with each other. Two-port transducers, eg DMS filters (DMS = Surface Acoustic Wave = SAW) are particularly well suited to form bandpass filters with steep filter edges and low area requirements. The strip-shaped measures for reducing the disturbing transverse modes can extend over all transducer structures seen in the longitudinal direction.
Es ist ferner möglich, dass der Wandler einen oder zwei in- nere Reflektoren aufweist. Die inneren Reflektoren sind dabei in Longitudinalrichtung gesehen zwischen den jeweils einem Tor zugeordneten Wandlerstrukturen eines Zweitor-Wandlers angeordnet und können fingerförmige Metallisierungen umfassen. Die fingerförmigen Metallisierungen der Reflektoren können dabei ebenfalls das Geschwindigkeitsprofil im Hauptbereich und Streifen mit den beiden Geschwindigkeiten vi und V2 aufweisen . Es ist ferner möglich, dass der Wandler zwei äußere Reflektoren aufweist. Die äußeren Reflektoren grenzen den aktiven Bereich in Ausbreitungsrichtung der Wellen gesehen ein, wobei die elektroaktiven Wandlerstrukturen zwischen den äußeren Reflektoren angeordnet sind. It is also possible for the converter to have one or two internal reflectors. The inner reflectors are arranged in the longitudinal direction between the respective gate associated transducer structures of a two-port converter and may include finger-shaped metallizations. The finger-shaped metallizations of the reflectors can likewise have the velocity profile in the main region and stripes with the two velocities vi and V2. It is also possible that the transducer has two outer reflectors. The outer reflectors define the active region in the propagation direction of the waves, the electroactive converter structures being arranged between the outer reflectors.
Über die äußeren Reflektoren kann eine akustische Barriere erhalten werden, so dass die akustische Energie im Wesentli¬ chen im Wandler konzentriert bleibt und aufgrund des verrin¬ gerten Energieabflusses die Güte des Wandlers erhöht ist. On the outer reflectors an acoustic barrier can be obtained, so that the acoustic energy in the Wesentli ¬ chen remains concentrated in the transducer and is due to the energy drain verrin ¬ siege increases the quality of the converter.
Die äußeren Reflektoren können dabei ebenfalls fingerförmige Strukturen umfassen, deren Breite in Hauptbereichen und in Streifenbereichen der Breite bzw. Höhe der elektroaktiven Wandlerstrukturen angepasst ist. The outer reflectors may also include finger-shaped structures whose width in main areas and in Strip ranges of the width or height of the electroactive transducer structures is adjusted.
Es ist möglich, dass der Wandler Verbindungsschienen umfasst. Die Verbindungsschienen stellen elektrische Verschaltungen analog zu den Stromsammeischienen dar. Die Verbindungsschie¬ nen verschalten dabei die Fingerstrukturen eines Reflektors. It is possible that the transducer comprises connecting rails. The connecting rails provide electrical interconnections analogous to the bus bars. The connection Schie ¬ nen interconnect while the finger structures of a reflector.
Es ist möglich, dass die Schienen, z.B. die Stromsammelschie- nen und/oder die Verbindungsschienen, eine entlang der Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen gesehen unterschiedliche Breite aufweisen. It is possible that the rails, e.g. the busbars and / or the connecting rails, a seen along the propagation direction of the acoustic waves have different width.
In konventionellen Wandlern sind möglichst breite Stromsam- melschienen bevorzugt, da über solche die ohmschen Verluste des Wandlers am geringsten gehalten werden können. In conventional converters, busbars as wide as possible are preferred because they can be used to minimize the ohmic losses of the converter.
Da ohnehin ein Abstand zwischen Stromsammeischienen und den Fingerenden der Elektrodenfinger entgegengesetzter Polarität zur elektrischen Isolation eingehalten werden muss, ist der elektroakustische Bereiche durch die Gaps und gegebenenfalls durch einen Bereich mit Stummelfingern auch akustisch vom Bereich der Stromsammeischienen getrennt. Es wurde jedoch herausgefunden, dass insbesondere bei elekt- roakustischen Wandlern, die mit Scherwellenmoden arbeiten, der Bereich der Stromsammeischienen oder der Verbindungsschienen die Ausbreitung der akustischen Wellen dennoch vorteilhaft beeinflusst werden kann, obwohl die Bereiche der Schienen und der elektroakustisch aktive Bereich eigentlich relativ weit voneinander entfernt sind. Mit einer entlang der Longitudinalrichtung gesehen variierenden Breite der Schienen kann somit eine Wichtung ähnlich der Überlapp-Wichtung oder ähnlich einer Wichtung im Bereich des Gap erhalten werden und störende Transversalmoden reduziert werden, ohne dass die Hauptmode negativ beeinflusst wird. Since, in any case, a distance between current busbars and the finger ends of the electrode fingers of opposite polarity for electrical insulation must be maintained, the electroacoustical regions are also acoustically separated from the region of the current busbars by the gaps and optionally by an area with stubby fingers. It has been found, however, that particularly in electric-acoustic transducers operating in shear wave modes, the range of current busbars or busbars can still beneficially affect the propagation of the acoustic waves, although the regions of the rails and the electroacoustically active region are actually relatively far apart are removed. Thus, with a varying width of the rails along the longitudinal direction, a weighting similar to overlap weighting or similar to a weighting in the region of the gap can be obtained, and spurious transversal modes can be reduced without adversely affecting the main mode.
Es ist ferner zusätzlich oder alternativ möglich, dass die Schienen, die Stromsammeischienen und/oder die Verbindungsschienen, eine Wichtung durch eine entlang der Ausbreitungs- richtung der akustischen Wellen unterschiedliche Geometrie aufweisen . It is also additionally or alternatively possible for the rails, the busbars and / or the connecting rails, to have a weighting by a geometry that is different along the propagation direction of the acoustic waves.
Insbesondere ist dabei möglich, dass die Stromsammeischienen eine lineare Wichtung aufweisen. In particular, it is possible that the current busbars have a linear weighting.
Die lineare Wichtung wird insbesondere durch eine lineare Ab¬ nahme der Breite der Stromsammeischienen erhalten. The linear weighting is in particular obtained by linear From ¬ acquisition of the width of the bus bars.
Ebenso ist es möglich, dass die Verbindungsschienen eine li- neare Wichtung aufweisen. It is also possible that the connecting rails have a linear weighting.
Eine - von einem Ende der akustischen Spur aus gesehen - lineare Abnahme der Breite in einer Form, in der die nach außen weisende Seite der Stromsammeischiene einen gleichen Abstand von der gegenüberliegenden Stromsammeischiene behält, wird bevorzugt. In dem Fall ändert sich der Abstand der zur gegen¬ überliegenden Stromsammeischiene weisenden Seite von dieser gegenüberliegenden Stromsammeischiene . Die zur gegenüberliegenden Stromsammeischiene weisende Seite einer Stromsammeischiene stellt durch ihre Massenbelegung ei¬ nen Übergang der akustischen Impedanz für akustische Wellen dar. Propagieren transversale Störmoden zwischen den Stromsammeischienen hin und her, so erreicht ein variierender Abstand der Stromsammeischienen voneinander eine Aufweichung entsprechender Resonanzen der Störmoden. A linear decrease in width, as seen from one end of the acoustic track, in a shape in which the outwardly facing side of the bus bar remains equidistant from the opposite bus bar is preferred. In the case where the distance of the side facing the power bus against ¬ opposite side thereof opposite bus bar changes. The side facing the opposite current busbar a Strommasischien represents by their mass occupancy ei ¬ nen transition of the acoustic impedance for acoustic waves If transversal spurious modes propagate back and forth between the current busbars, a varying distance of the current busbars from one another results in a softening of corresponding resonances of the spurious modes.
Es ist möglich, dass die Schienen eines „M"-Wichtung oder eine „V"-Wichtung aufweisen. It is possible that the rails have an "M" weight or a "V" weight.
Dabei ist eine „M"-Wichtung gegeben, wenn die Breite der Schienen vom Übergang einer Stromsammeischiene zu einer Verbindungsschiene sprunghaft abnimmt, während der Erstreckung der Verbindungsschiene linear zunimmt, danach wieder linear abnimmt und wieder sprunghaft an der Übergangsstelle zur nächsten Stromsammeischiene ansteigt. Die Form der Schienen erinnert dabei an den Buchstaben „M" . In this case, an "M" weighting is given if the width of the rails decreases suddenly from the transition of a busbar to a connecting rail, while the extension of the connecting rail increases linearly, then linearly decreases and again increases abruptly at the transition point to the next busbar The rails are reminiscent of the letter "M".
Eine „V"-Wichtung ist dabei dann gegeben, wenn die Breite einer Schiene entlang ihres Verlaufs zuerst bis zu einer mini¬ malen Breite abnimmt und danach wieder zunimmt. A "V" weighting, is achieved when the width of a rail along its course up to a first mini ¬ paint width decreases and then increases again.
Es ist ferner möglich, dass der Wandler im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich einer Achse entlang der Ausbreitungsrichtung aufgebaut ist. Es ist zusätzlich oder alternativ möglich, dass der Wandler einen spiegelsymmetrischen Aufbau hat und die Spiegelachse orthogonal zur Ausbreitungsrichtung ausgerichtet ist. It is also possible that the transducer is constructed essentially mirror-symmetrically with respect to an axis along the propagation direction. It is additionally or alternatively possible that the transducer has a mirror-symmetrical structure and the mirror axis is oriented orthogonally to the propagation direction.
Die Symmetrie bezieht sich dabei weniger auf eine strenge Vorschrift zur Anordnung der Elektrodenfinger, da diese bezüglich der zu charakteristischen Frequenzen passenden Wellenlängen angeordnet sind. Die Symmetrie betrifft vielmehr die Form der Stromsammeischienen bzw. der Verbindungsschienen . The symmetry refers less to a strict rule for the arrangement of the electrode fingers, since they are arranged with respect to the wavelengths suitable for characteristic frequencies. The symmetry concerns rather the shape of the current busbars or the connecting rails.
Es ist möglich, dass das piezoelektrische Substrat Lithium- tantalat (LiTaOs) , Lithiumniobat (LiNbOs) oder Quarz umfasst. Das piezoelektrische Substrat kann dabei ein monokristallines Substrat sein und einen Kristallschnitt haben, der so ausge¬ richtet ist, dass die an der Oberfläche ausbreitungsfähigen akustischen Wellen Scherwellen sind. It is possible that the piezoelectric substrate comprises lithium tantalate (LiTaOs), lithium niobate (LiNbOs) or quartz. The piezoelectric substrate can be a monocrystalline substrate, and have a crystal cut that is so out ¬ oriented such that the propagate to the surface acoustic waves are shear waves.
Es ist möglich, dass der oder die Streifen mit der akustischen Geschwindigkeit V2 nicht am in longitudinaler Richtung gesehen seitlichen Rand des akustischen Bereichs angeordnet sind. Damit unterscheiden sich die Streifen von Maßnahmen zum Ausbilden eines optimalen Anregungsprofils, des sogenannten Piston-Modes . It is possible that the strip (s) with the acoustic velocity V2 are not arranged on the longitudinal edge of the acoustic area seen in the longitudinal direction. Thus, the strips differ from measures for forming an optimal excitation profile, the so-called Piston mode.
Die oben vorgestellten Wandler können einzeln oder in Kombination in einem HF-Filter Verwendung finden. The above-presented converters can be used individually or in combination in an HF filter.
In dem Hauptbereich kann das Metallisierungsverhältnis z.B. bei n = 0,55 liegen. In the main area, the metallization ratio may be e.g. at n = 0.55.
Im Bereich der Streifen kann das Metallisierungsverhältnis auf 0,71 vergrößert sein: n = 0,71. In the area of the stripes, the metallization ratio can be increased to 0.71: n = 0.71.
Die Wichtung der Verbindungsschienen, insbesondere der Reflektoren zwischen den Stromsammeischienen eines Mehrtorwandlers, kann in einem linearen Übergangsbereich eine Verände- rung BS2 erfahren, die z.B. bis zu dem sechsfachen Pitch reichen kann. Die Verbindungsschienen können an ihrer breitesten Stelle eine Breite aufweisen, die um einen Betrag BS1 kleiner ist als die maximale Breite der Stromsammeischienen, wobei BS1 zwischen dem negativen zweifachen Pitch 2P und dem vierfachen Pitch 4P liegen kann. The weighting of the connecting bars, in particular the reflectors between the current busbars of a multiple-gate converter, can undergo a change BS2 in a linear transition area, which can for example extend to six times the pitch. The connecting rails may have, at their widest point, a width that is less than the maximum width of the busbars by an amount BS1, where BS1 may be between the negative double pitch 2P and the quadruple pitch 4P.
Der Wandler wird anhand von Ausführungsbeispielen und schematischen Darstellungen in den Figuren näher erläutert. Es zeigen: The converter will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments and schematic representations in the figures. Show it:
Figur 1: Eine einfache Ausführungsform mit einem Streifen Figure 1: A simple embodiment with a strip
S . Figur 2: Eine Ausführungsform mit gewichteten Schienen.  S. Figure 2: An embodiment with weighted rails.
Figur 3: Eine Ausführungsform mit „M"-Wichtung . Figure 3: An embodiment with "M" weighting.
Figur 4: Eine Ausführungsform mit eingerückten Verbindungs- schienen zweier innerer Reflektoren. FIG. 4 shows an embodiment with engaged connecting rails of two inner reflectors.
Figur 5 : Eine schematische Darstellung eines Wandlers, bei dem das Metallisierungsverhältnis im Streifen S lokal reduziert ist. Figure 5: A schematic representation of a transducer in which the metallization ratio in the strip S is reduced locally.
Figur 6: Eine Ausführungsform mit zwei Streifen Sl, S2. Figure 6: An embodiment with two strips Sl, S2.
Figur 7: Die Darstellung eines Elektrodenfingers und seiner Figure 7: The representation of an electrode finger and his
Verbreitung im Bereich eines Streifens.  Spread in the area of a strip.
Figur 8: Die Darstellung der Verbreiterung eines Elektrodenfingers im Streifen mit trapezförmigem Übergang . Figur 9: Die Darstellung der Verbreiterung eines Fingers mit elliptischem Übergang. Figure 8: The representation of the broadening of an electrode finger in the strip with trapezoidal transition. Figure 9: The representation of the widening of a finger with elliptical transition.
Figur 10: Die Bedeutung der Größen A, B, BS1, BS2. Figure 10: The meaning of the sizes A, B, BS1, BS2.
Figur 11: Einen Ausschnitt eines Elektrodenfingers, der im FIG. 11: a detail of an electrode finger, which is shown in FIG
Bereich des Streifens eine Fingerbreite D2 auf¬ weist, die im Vergleich zur Fingerbreite Dl des Hauptbereichs vergrößert ist. Area of the strip has a finger width D2 on ¬ , which is enlarged in comparison to the finger width Dl of the main area.
Figur 12: Einen Ausschnitt eines Elektrodenfingers, der im FIG. 12: a detail of an electrode finger, which is shown in FIG
Bereich des Streifens eine verringerte Breite D2 aufweist . Figur 13: Der Einfluss der Wichtung der Schienen.  Area of the strip has a reduced width D2. Figure 13: The influence of the weighting of the rails.
Figur 14: Den Einfluss der lokalen Veränderung der Geschwindigkeit im elektroakustischen Bereich. Figur 15: Den Einfluss von Wichtung und unterschiedlichen Figure 14: The influence of the local variation of the velocity in the electro-acoustic region. Figure 15: The influence of weighting and different
Geschwindigkeiten auf die berechnete Einfügedämpfung im Passband einer spezifischen Ausführungsform. Figur 1 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines einfachen elektroakustischen Wandlers EAW mit zwei Stromsammeischienen BB und Elektrodenfingern EF die abwechselnd mit jeweils einer der beiden Stromsammeischienen BB verbunden und dadurch verschaltet sind. Das nicht mit einer Stromsammeischiene ver- schaltete Ende eines Elektrodenfingers EF ist von der gegen¬ überliegenden Stromsammeischiene getrennt und dadurch iso¬ liert. Nebeneinander angeordnete Elektrodenfinger EF werden während des Betriebs des Wandlers mit entgegengesetzt gerich¬ tetem Potenzial beaufschlagt. Das piezoelektrische Material zwischen den benachbarten Elektrodenfingern wird dadurch zur Aussendung akustischer Oberflächenwellen oder zur Aussendung von geführten akustischen Volumenwellen (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave) , wenn die Elektrodenstruktur durch ein Material ganzflächig bedeckt ist, angeregt. Der Abstand der Fin¬ germitten, Pitch P, und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen bestimmen die Arbeitsfrequenz des Wandlers. Der Pitch P entspricht dabei im Wesentlichen der halben Wellenlänge λ/2 der akustischen Welle. Der Bereich, in dem entgegengesetzt gepolte Elektrodenfinger überlappen, ist der elektrisch aktive Bereich. Seine Breite ist die Apertur. Der Wandler bzw. sein elektroakustisch aktiver Bereich hat eine Länge L. Die elektroakustisch aktive Fläche berechnet sich damit im Allge¬ meinen zu F = L A. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt von den Materialkonstanten des piezoelektrischen Materials und des Elektrodenmaterials ab. Materialien mit hoher Festigkeit haben eine hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit. Niedrigere Fes- tigkeiten bedingen niedrige Ausbreitungsgeschwindigkeiten.Speeds to the calculated insertion loss in the passband of a specific embodiment. FIG. 1 shows an exemplary illustration of a simple electroacoustic transducer EAW with two current busbars BB and electrode fingers EF, which are alternately connected to one of the two current busbars BB and connected thereby. The not comparable turned with a bus bar end of an electrode finger EF is separated from the overlying against ¬ power bus, thereby iso ¬ lines. Be juxtaposed electrode fingers EF is acted upon during operation of the converter with opposite court ¬ tetem potential. The piezoelectric material between the adjacent electrode fingers is thereby excited to emit surface acoustic waves or to emit Guided Bulk Acoustic Wave (GBAW) when the electrode structure is completely covered by a material. The distance of the Fin ¬ merge, pitch P, and the propagation speed of the waves determine the operating frequency of the converter. The pitch P corresponds essentially to half the wavelength λ / 2 of the acoustic wave. The area where oppositely poled electrode fingers overlap is the electrically active area. Its width is the aperture. The transducer or its electro-acoustically active area has a length L. The electro-acoustically active area is calculated so that in general ¬ my = F L to A. The propagation velocity depends on the material constants of the piezoelectric material and the electrode material. High-strength materials have a high propagation speed. Lower strengths require low propagation speeds.
Ferner hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit von der Massen¬ belegung auf dem Substrat ab. In einem Streifen S, der in der Mitte des elektroakustisch aktiven Bereichs angeordnet ist und den elektroakustisch aktiven Bereich somit in drei Teil- bereiche unterteilt, weist eine erhöhte Fingerbreite auf. In diesem Fall steigt die Massenbelegung und die akustische Ge¬ schwindigkeit im Streifen S V2 ist gegenüber der Geschwindig¬ keit vi im übrigen Bereich verringert. Der Streifen S hat dabei eine Breite B, wobei die Breite B deutlich geringer als die Apertur A ist. Der Streifen S ist dabei so schmal, dass die Hauptmode im Hauptbereich des Wand- lers quasi ungestört arbeitet. Die Änderung der Geschwindig¬ keit im Streifen S ist dabei so groß, dass transversale Stör¬ moden effektiv verringert sind. Verglichen mit konventionellen Maßnahmen zur Verringerung der Störungen durch Transversalmoden ist der vorliegende elektro- akustische Wandler EAW mit relativ einfachen Mitteln herstellbar und in einem breitbandig arbeitenden Filter verwendbar . Furthermore, the propagation speed depends on the mass ¬ occupancy on the substrate. In a strip S, which is arranged in the middle of the electroacoustically active region and thus divides the electroacoustically active region into three subregions, has an increased finger width. In this case, the mass density and the acoustic velocity ¬ Ge increases in the strip S V2 is reduced in comparison with the VELOCITY ¬ vi ness in the remaining region. The strip S has a width B, wherein the width B is much smaller than the aperture A. The strip S is so narrow that the main mode in the main area of the wall lers quasi undisturbed works. The change in the VELOCITY ¬ ness in the strip S is so large that are transverse sturgeon ¬ moden effectively reduced. Compared with conventional measures to reduce the interference by transversal modes of the present electro-acoustic transducer EAW can be produced with relatively simple means and used in a broadband filter working.
Figur 2 zeigt beispielhaft einen Zweitorwandler mit jeweils zwei Stromsammeischienen BB auf einer Seite der akustischen Spur, wobei die beiden einzelnen Strukturen, die jeweils einem Tor zugeordnet sind, durch einen inneren Reflektor R ge- trennt sind. Der innere Reflektor R hat vier Verbindungs¬ schienen VS und fingerförmige Reflektorstrukturen, die jeweils von zwei gegenüberliegenden Verbindungsschienen VS verschaltet und verbunden sind. Sowohl die Stromsammeischienen EB als auch die Verbindungsschienen VS weisen eine Wichtung auf. Ihre Breite nimmt über die gesamte Länge der entspre¬ chenden Schiene linear ab. Die minimale Breite ist im Zentrum des Wandlers angeordnet. Der Wandler ist spiegelsymmetrisch mit einer Spiegelachse, die orthogonal zur Longitudinalrich- tung ausgerichtet ist. In den Bereichen der Stromsammelschie- nen, die durch die Abnahme der Breite der Stromsammeischienen nicht bedeckt sind, sind Stummelfinger vorgesehen, um die Wellenleitung der Hauptmode zu verbessern. FIG. 2 shows, by way of example, a two-port transducer with two current bus bars BB on one side of the acoustic track, the two individual structures, which are each associated with a gate, being separated by an inner reflector R. The inner reflector R has four connecting rails VS and finger-shaped reflector structures, which are each interconnected and connected by two opposite connecting rails VS. Both the bus bars EB and the bus bars VS have a weighting. Their width decreases linearly over the entire length of the corre ¬ sponding rail. The minimum width is located in the center of the transducer. The transducer is mirror-symmetrical with a mirror axis oriented orthogonal to the longitudinal direction. In the areas of the busbars not covered by the decrease in the width of the busbars, stub fingers are provided to improve the waveguiding of the main mode.
Die beiden inneren Verbindungsschienen VS einer Seite haben eine Form, die an die Form des Buchstabens „V" erinnert. Sie haben eine „V"-Wichtung . Figur 3 zeigt einen Zweitorwandler, bei dem die Breite der Stromsammeischienen über die Länge des Wandlers konstant bleibt. Ein innerer Reflektor hat fingerförmige Reflektorstrukturen, die randseitig durch eine Verbindungsschiene verbunden und verschaltet sind. Die Verbindungsschiene hat in der Mitte die größte Breite, während die Breite nach außen hin abnimmt. Die Stromsammeischienen an dem Übergang zur Verbindungsschiene haben eine Breite, die die Breite der Verbin¬ dungsschiene an der Stelle übersteigt. An dem Ort der Verbin- dungsschiene haben die Schienen somit eine Form, die an den Buchstaben „M" erinnert. Der Wandler der Figur 3 hat eine „M"-Wichtung. The two inner connecting rails VS of a page have a shape that is reminiscent of the shape of the letter "V". They have a "V" weight. FIG. 3 shows a two-port transducer in which the width of the bus bars remains constant over the length of the transducer. An inner reflector has finger-shaped reflector structures, which are connected at the edge by a connecting rail and interconnected. The connecting rail has the largest width in the middle, while the width decreases towards the outside. The bus bars in the transition to the connecting bar having a width which exceeds the width of the Verbin ¬ grounding bar in place. Thus, at the location of the connecting rail, the rails have a shape reminiscent of the letter "M." The transducer of Figure 3 has an "M" weight.
Figur 4 zeigt einen Zweitorwandler, bei dem sowohl die Strom- sammelschienen als auch die Verbindungsschienen über dieFIG. 4 shows a two-port converter in which both the busbars and the busbars are connected via the busbars
Länge des Wandlers gesehen eine konstante Breite aufweisen. Die Breite der Verbindungsschienen ist dabei geringer als die Breite der Stromsammeischienen. Die fingerförmigen Reflektorelemente des inneren Reflektors sind somit in den Bereich der Schienen eingerückt. Length of the transducer seen to have a constant width. The width of the connecting rails is less than the width of the current busbars. The finger-shaped reflector elements of the inner reflector are thus engaged in the region of the rails.
Figur 5 zeigt einen Wandler, bei dem die Fingerbreite im Streifen S verglichen mit der Fingerbreite im Hauptbereich H verringert ist. Die Verringerung der Fingerbreite setzt sich auch in den fingerförmigen Reflektorstrukturen des Reflektors R jeder Seite des Wandlers fort. FIG. 5 shows a transducer in which the finger width in the strip S is reduced compared to the finger width in the main area H. The reduction in finger width is also continued in the finger-shaped reflector structures of the reflector R on each side of the transducer.
Figur 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, bei der der Hauptbereich H des elektroakustisch aktiven Bereichs durch einen ersten Streifen Sl und einen zweiten Streifen S2 in drei Abschnitte unterteilt ist. Die beiden Streifen Sl, S2 sind dabei so angeordnet, dass die Teilbereiche des Hauptbe¬ reichs H im Wesentlichen gleich breit sind. Figur 6 zeigt somit einen Wandler mit mehr als einem Streifen und einer Symmetrie mit einer Spiegelebene, die entlang der Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen ausgerichtet ist. Figur 7 zeigt einen Abschnitt eines Elektrodenfingers vergrö¬ ßert und illustriert eine mögliche Form der Verbreiterung des Elektrodenfingers im Streifen S. Die Breite des Elektroden¬ fingers verändert sich dabei sprunghaft von der Breite im Hauptbereich H auf die Breite im Streifen S. FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which the main region H of the electroacoustically active region is subdivided into three sections by a first strip S1 and a second strip S2. The two strips Sl, S2 are arranged so that the portions of the Hauptbe ¬ Reich H are substantially the same width. Figure 6 thus shows a transducer with more than one stripe and a symmetry with a mirror plane aligned along the propagation direction of the acoustic waves. Figure 7 shows a portion of an electrode finger magnification ¬ ßert and illustrates one possible shape of the widening of the electrode finger in the strip S. The width of the electrode fingers ¬ changed thereby leaps and bounds of the width in the main area H to the width of the strip S.
Figur 8 zeigt eine alternative Form, bei der die Fingerbreite von der Breite im Hauptbereich H zur vergrößerten Breite im Streifen S in einem Übergangsbereich Ü linear zunimmt. Der Streifen ist somit im Übergangsbereich trapezförmig. FIG. 8 shows an alternative form in which the finger width increases linearly from the width in the main area H to the increased width in the strip S in a transition area Ü. The strip is thus trapezoidal in the transition region.
Figur 9 zeigt eine alternative Möglichkeit, bei der die Fin¬ gerbreite im Streifen in einem Übergangsbereich einen elliptischen Verlauf hat. Figur 10 zeigt die Bedeutung charakteristischer Größen, die die Verringerung der Störung durch Transversalmoden in einem elektroakustischen Wandler beeinflussen. B bezeichnet die Breite des Streifens. A bezeichnet die Breite des elektroa- kustisch aktiven Bereichs, d.h. die Apertur. BS1 bezeichnet die Breitendifferenz, um die die Verbindungsschiene VS an ih¬ rer breitesten Stelle schmäler ist als die Stromsammeischiene BB an ihrer breitesten Stelle. BS2 bezeichnet die Breitendif¬ ferenz zwischen der schmälsten Stelle und der breitesten Stelle der Verbindungsschiene. Figure 9 shows an alternative way in which the fin ¬ gerbreite has an elliptical profile in the strip in a transition region. Figure 10 shows the importance of characteristic quantities which influence the reduction of the transversal mode interference in an electroacoustic transducer. B denotes the width of the strip. A denotes the width of the electroacoustically active region, ie the aperture. BS1 is the width difference by which the connecting rail VS at ih ¬ rer breitesten point is narrower than the bus bar BB at their breitesten place. BS2 denotes the Breitendif ¬ ference between the narrowest point and the widest point of the connecting rail.
Figur 11 erläutert die spezifischen Abmessungen, die die Variation des Metallisierungsverhältnisses angeben. B ist dabei die Breite des Streifens. Um die Breite des Elektrodenfingers nicht mit der Breite des Streifens zu verwechseln, gibt es auch die Möglichkeit, den Begriff Fingerbreite F zu verwen¬ den. Insofern kann die Fingerbreite im Hauptbereich den Wert Dl haben, während die Fingerbreite im Streifen der Wert D2 aufweisen kann. Bei dem in Figur 11 gezeigten Ausschnitt eines Elektrodenfingers ist die Fingerbreite D2 im Streifen größer als die Fingerbreite Dl im Hauptbereich. Figure 11 illustrates the specific dimensions indicating the variation of the metallization ratio. B is the width of the strip. To the width of the electrode finger not to be confused with the width of the strip, there is also the possibility to use the term finger width F ¬ the. In this respect, the finger width in the main area may have the value D1, while the finger width in the strip may have the value D2. In the section of an electrode finger shown in FIG. 11, the finger width D2 in the strip is greater than the finger width D1 in the main area.
Im Gegensatz dazu zeigt Figur 12 einen Abschnitt eines Elekt- rodenfingers , bei der die Fingerdicke D2 im Bereich des In contrast, FIG. 12 shows a section of an electrode finger in which the finger thickness D2 is in the range of
Streifens geringer ist als die Dicke Dl im Hauptbereich. Strip is less than the thickness Dl in the main area.
Figur 13 verdeutlicht die Auswirkung der Wichtung der Stromsammeischienen bzw. der Verbindungsschienen: Die gestrichelte Kurve zeigt die Übertragungsfunktion eines konventionellenFIG. 13 illustrates the effect of the weighting of the current busbars or of the connecting bars: The dashed curve shows the transfer function of a conventional one
Wandlers. Die durchgezogene Linie zeigt die Übertragungsfunk¬ tion eines Wandlers mit entsprechend eingestellter Wichtung der Schienen. Der Einbruch der Übertragungsfunktion im konventionellen Wandler ist auf eine Störmode zurückzuführen, die im Wandler mit Schienen-Wichtung an den Rand des Passbands verschoben werden konnte. Converter. The solid line shows the transmission radio ¬ tion of a transducer with a correspondingly selected scaling of the rails. The decline of the transfer function in the conventional converter is due to a spurious mode, which could be moved in the rail-weighted converter to the edge of the passband.
Die Welligkeit im Passband ist verringert. Figur 14 zeigt die Auswirkung der Wichtung einer Verbindungsschiene eines inneren Reflektors: Die gestrichelte Linie zeigt die Einfügedämpfung im Passband eines konventionellen Wandlers. Welligkeiten der Durchlasskurve sind auf Störmoden zurückzuführen. Die durchgezogene Kurve zeigt den entspre- chenden Wandler mit gewichteten Verbindungsschienen des inneren Reflektors. Figur 15 zeigt den Einfluss der Kombination aus veränderter Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Streifen, die durch ein verändertes Metallisierungsverhältnis n erreicht wird und eine „M"-Wichtung : Die gestrichelte Kurve zeigt die Durch- lasskurve eines konventionellen Wandlers. Die durchgezogene Kurve zeigt die Übertragungsfunktion eines Wandlers, bei dem das Metallisierungsverhältnis in einem Streifen lokal auf 0,71 erhöht ist, während das Metallisierungsverhältnis im Üb¬ rigen Hauptbereich bei 0,55 liegt. Der Streifen hat dabei eine Breite von 3 ym. Ferner hat der innere Reflektor eine „M"-Wichtung, wobei BS1 + BS2, die Einrückung der Verbindungsschiene, 18 ym beträgt. The ripple in the passband is reduced. Fig. 14 shows the effect of weighting of a connecting rail of an inner reflector: The broken line shows the insertion loss in the pass band of a conventional converter. Ripples of the transmission curve are due to spurious modes. The solid curve shows the corresponding transducer with weighted connection bars of the inner reflector. Figure 15 shows the influence of the combined propagation velocity combination in a band achieved by a changed metallization ratio n and an "M" weight: the dashed curve shows the pass-through curve of a conventional transducer wherein the metallization is increased in a strip locally to 0.71, while the metallization ratio in the main ring Ov ¬ range 0.55 the strip has thereby a width of 3 ym Further, the inner reflector having a "M".. - Weighting, where BS1 + BS2, the engagement of the connecting rail, is 18 ym.
Neben den oben genannten Merkmalen kann der Wandler auch weitere Merkmale, z.B. eine Gap-Wichtung, aufweisen um transversale Störmoden zu verringern. Die in den Figuren gezeigten Merkmale dienen der technischen Erläuterung und stellen keine Einschränkung des Schutzbereichs dar. In addition to the above-mentioned features, the converter can also have further features, for example a gap weighting, in order to reduce transverse spurious modes. The features shown in the figures are for technical explanation and do not limit the scope.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
A: Apertur, Breite des elektroakustisch aktiven BereichsA: Aperture, width of the electroacoustically active area
B: Streifenbreite B: stripe width
BB : Stromsammeischiene BB: Electricity bus
BS1: Breitendifferenz zwischen Verbindungsschiene und  BS1: width difference between connecting rail and
Stromsammeischiene  power bus
BS2 : Änderung der Breite einer Schiene  BS2: change the width of a rail
F, Dl: Breite/Dicke eines Elektrodenfingers im Hauptbereich D2 : Breite/Dicke eines Elektrodenfingers in einem Streifen F, Dl: width / thickness of an electrode finger in the main area D2: width / thickness of an electrode finger in a strip
EAW: elektroakustischer Wandler EAW: electroacoustic transducer
EF: Elektrodenfinger  EF: electrode fingers
H: Hauptbereich  H: main area
L: Länge des elektroakustisch aktiven Bereichs  L: length of the electroacoustically active area
M: „M"-Wichtung M: "M" weighting
P: Pitch (Mittenabstand benachbarter Elektrodenfinger) P: pitch (pitch of adjacent electrode fingers)
R: Reflektor R: Reflector
R: Reflektor  R: Reflector
S: Streifen  S: stripes
Sl: erster Streifen Sl: first strip
S2 : zweiter Streifen  S2: second strip
S21: frequenzabhängige Übertragungsfunktion  S21: frequency-dependent transfer function
Ü: Übergangsbereich  Ü: transition area
V: „V"-Wichtung  V: "V" weighting
VS : Verbindungsschiene VS: connecting rail

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektroakustischer Wandler (EAW) , umfassend 1. Electroacoustic transducer (EAW), comprising
- ein piezoelektrisches Substrat, an dessen Oberfläche akustische Wellen ausbreitungsfähig sind,  a piezoelectric substrate on the surface of which acoustic waves are capable of propagation,
- zwei Stromsammeischienen (BB) auf dem Substrat,  two current busbars (BB) on the substrate,
- Elektrodenfinger (EF) auf dem Substrat, die abwechselnd mit je einer der Stromsammeischienen (BB) verbunden sind,  Electrode fingers (EF) on the substrate, which are alternately connected to one of the current busbars (BB),
- einen aktiven Bereich (A) , in dem die Elektrodenfinger (EF) überlappen und der einen Hauptbereich (H) mit mindestens 90% der Fläche des aktiven Bereichs (A) enthält,  an active area (A) in which the electrode fingers (EF) overlap and which contains a main area (H) with at least 90% of the area of the active area (A),
wobei in which
- die Wellen im Hauptbereich (H) eine Geschwindigkeit vi haben,  - the waves in the main area (H) have a velocity vi,
- in einem oder mehr Streifen (S, Sl) im aktiven Bereich (A) die Wellen eine Geschwindigkeit V2 vi haben. - In one or more strips (S, Sl) in the active region (A) the waves have a speed V2 vi.
2. Wandler nach dem vorherigen Anspruch, wobei die 2. Converter according to the preceding claim, wherein the
Elektrodenfinger (EF) in den Streifen (S) eine andere Breite (D2) und/oder Höhe als im Hauptbereich (H) aufweisen. Electrode fingers (EF) in the strip (S) have a different width (D2) and / or height than in the main area (H).
3. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Streifen (S) eine Breite B zwischen 0,5 P und 5 P aufweisen und P der Pitch der Elektrodenfinger (EF) ist. 3. A transducer according to one of the preceding claims, wherein the strips (S) have a width B between 0.5 P and 5 P and P is the pitch of the electrode fingers (EF).
4. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Metallisierungsverhältnis n in den Streifen (S) um 0.05 oder mehr abweicht. 4. A transducer according to one of the preceding claims, wherein the metallization ratio n in the strip (S) deviates by 0.05 or more.
5. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die5. Transducer according to one of the preceding claims, wherein the
Elektrodenfinger (EF) in einem Übergangsbereich (Ü) zwischen dem Hauptbereich (H) und den Streifen (S) ein Rechteck- Profil, ein Trapez-Profil oder ein Ellipsen-Profil aufweisen. Electrode fingers (EF) in a transition region (Ü) between the main area (H) and the strip (S) have a rectangular profile, a trapezoidal profile or an ellipse profile.
6. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zahl der Streifen (S) n beträgt und die Streifen (S) den Hauptbereich (H) in n+1 gleich große Bereiche teilen und n = 1, 2, 3, 4, 5 oder 6. 6. A transducer according to one of the preceding claims, wherein the number of strips (S) is n and the strips (S) divide the main area (H) into n + 1 equal areas and n = 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
7. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in den Streifen (S) 7. A transducer according to one of the preceding claims, wherein in the strip (S)
- auf jedem Finger (EF) lokal ein leitendes Material oder - on each finger (EF) locally a conductive material or
- ein dielektrisches Material gemeinsam über eine Vielzahl von Elektrodenfingern (EF) und die Bereiche dazwischen angeordnet ist. a dielectric material is arranged in common across a plurality of electrode fingers (EF) and the areas therebetween.
8. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend8. Transducer according to one of the preceding claims, comprising
- zwei weitere Stromsammeischienen (BB) , - two more current busbars (BB),
- damit abwechselnd verbundene Elektrodenfinger (BB) mit einem aktiven Bereich (A) , in dem die Elektrodenfinger (EF) überlappen und der einen Hauptbereich (H) mit mindestens 90% der Fläche des aktiven Bereichs (A) enthält und in dem die Wellen die Geschwindigkeit vi haben, - alternately connected electrode fingers (BB) with an active area (A) in which the electrode fingers (EF) overlap and which contains a main area (H) with at least 90% of the area of the active area (A) and in which the waves Have speed vi,
- einem oder mehr Streifen (Sl, S) , in dem die Wellen die Geschwindigkeit V2 haben, one or more strips (Sl, S) in which the waves have the velocity V2,
wobei der Wandler (EAW) ein Zweitor-Wandler ist. wherein the converter (EAW) is a two-port converter.
9. Wandler nach dem vorherigen Anspruch, umfassend einen oder zwei innere Reflektoren (R) . A transducer according to the preceding claim comprising one or two internal reflectors (R).
10. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zwei äußere Reflektoren (R) , die den aktiven Bereich (A) in Ausbreitungsrichtung der Wellen eingrenzen. 10. A transducer according to one of the preceding claims, comprising two outer reflectors (R), which delimit the active region (A) in the propagation direction of the waves.
11. Wandler nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, umfassend Verbindungsschienen (VS) , wobei die Reflektoren (R) Fingerstrukturen umfassen und die Verbindungsschienen (VS) die Strukturen eines Reflektors (R) verbinden. 11. A converter according to one of the two preceding claims, comprising connecting rails (VS), wherein the reflectors (R) comprise finger structures and the connecting rails (VS) connect the structures of a reflector (R).
12. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stromsammeischienen (BB) und/oder Verbindungsschienen (VS) eine entlang der Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen unterschiedliche Breite aufweisen. 12. Transducer according to one of the preceding claims, wherein the bus bars (BB) and / or connecting rails (VS) have a different width along the propagation direction of the acoustic waves.
13. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stromsammeischienen (BB) und/oder Verbindungsschienen (VS) eine Wichtung durch eine entlang der Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen unterschiedliche Geometrie aufweisen. 13. A transducer according to one of the preceding claims, wherein the bus bars (BB) and / or connecting rails (VS) have a weighting by a along the propagation direction of the acoustic waves different geometry.
14. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stromsammeischienen (BB) eine lineare Wichtung aufweisen. 14. A transducer according to any one of the preceding claims, wherein the bus bars (BB) have a linear weighting.
15. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zwei Verbindungsschienen (VS) , die eine lineare Wichtung aufweisen . 15. A transducer according to one of the preceding claims, comprising two connecting rails (VS), which have a linear weighting.
16. Wandler nach dem vorherigen Anspruch, wobei die 16. A transducer according to the preceding claim, wherein the
Stromsammeischienen (BB) und/oder Verbindungsschienen (VS) eine „M"-Wichtung oder eine „V"-Wichtung aufweisen. Current busbars (BB) and / or busbars (VS) have an "M" weight or a "V" weight.
17. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, der 17. Transducer according to one of the preceding claims, the
spiegelsymmetrisch bezüglich einer Achse entlang der mirror symmetric with respect to an axis along the
Ausbreitungsrichtung aufgebaut ist. Spreading direction is constructed.
18. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, der 18. Transducer according to one of the preceding claims, the
spiegelsymmetrisch bezüglich einer Achse orthogonal zur mirror symmetric with respect to an axis orthogonal to
Ausbreitungsrichtung aufgebaut ist. Spreading direction is constructed.
19. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das piezoelektrische Substrat 19. A transducer according to one of the preceding claims, wherein the piezoelectric substrate
- LiTa03, Li b03 oder Quarz umfasst und  - LiTa03, Li b03 or quartz includes and
- einen Kristallschnitt aufweist, dass die an der Oberfläche ausbreitungsfähigen akustischen Wellen Scherwellen sind.  - Has a crystal section that the surface propagatable acoustic waves are shear waves.
20. Wandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Streifen (S) oder die mehreren Streifen (Sl, S2, S) mit der akustischen Geschwindigkeit V2 nicht am seitlichen Rand des akustischen Bereichs (A) angeordnet sind. 20. A transducer according to one of the preceding claims, wherein the strip (S) or the plurality of strips (Sl, S2, S) with the acoustic velocity V2 are not arranged at the lateral edge of the acoustic region (A).
21. HF-Filter mit einem oder mehreren Wandlern (EAW) nach einem der vorherigen Ansprüche. 21. RF filter with one or more transducers (EAW) according to one of the preceding claims.
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HASHIMOTO K ET AL: "Ultra wideband love wave devices employing cu-grating/rotated YX LiNbO3-substrate structure", MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST, 2004 IEEE MTT-S INTERNATIONAL FORT WORTH, TX, USA JUNE 6-11, 2004, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, vol. 2, 6 June 2004 (2004-06-06), pages 917 - 920, XP010728274, ISBN: 978-0-7803-8331-9, DOI: 10.1109/MWSYM.2004.1339122 *

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