Пьезоэлемент монолитного фильтра

ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТ МОНОЛИТНОГО ФИЛЬТРА, содержащий пьезоэлектрическую пластину, размещенные на ее основных гранях перекрывающиеся возбуждающие электроды с выводами, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы пропускания фильтра, продольные оси симметрии возбуждающих электродов смещены относительно продольной оси акустического канала параллельно ей в противоположные стороны, при этом величина смещения выбрана из соотношения
b = ( 0,1 - 1,0 ) h_пэ,
где b - величина смещения продольных осей симметрии возбуждающих электродов относительно продольной оси акустического канала, м;
h_пэ - толщина пьезоэлектрической пластины, м,
а разность величин между шириной каждого из электродов, расположенных на одной из основных граней, и противолежащих им электродов, расположенных на другой основной грани, выбрана в пределах
0 d 2 b,
где d - разность величин между шириной электрода, расположенного на одной из основных граней, и противолежащего ему электрода, расположенного на другой основной грани, м.

Изобретение относится к пьезоэлектронике, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано в устройствах селекции сигналов по частоте, а также при разработке и изготовлении широкополосных пьезоэлектрических монолитных фильтров.
Цель изобретения - расширение полосы пропускания фильтра.
На чертеже изображен пьезоэлемент монолитного фильтра.
Пьезоэлемент содержит пьезоэлектрическую пластину 1, возбуждающие электроды 2 и 3 с выводами.
Пьезоэлемент работает следующим образом.
Напряжение высокой частоты подается на входной резонатор и вызывает в нем толщинно-сдвиговые колебания, которые за счет акустической связи возникают в соседнем частотном резонаторе и по выводу подаются на другой аналогичный пьезоэлемент монолитного фильтра.
В устройстве расширение полосы пропускания фильтра достигается за счет увеличения коэффициента акустической связи между частными резонаторами смещения нежелательных резонансов в сторону высоких частот.
Эффект увеличения коэффициента акустической связи достигается за счет смещения центров сосредоточения колебательной энергии под электродами частных резонаторов. Центры сосредоточения колебательной энергии смещаются в соответствии со смещением продольных осей симметрии возбуждающих электродов. При этом максимальная акустическая связь между частными резонаторами осуществляется в направлении продольных осей симметрии возбуждающих электродов, т. е. происходит своеобразное интегрирование акустического взаимодействия между частными резонаторами, что вызывает увеличение акустической связи между ними.
Уменьшение интенсивности и смещение в сторону высоких частот нежелательного резонанса А происходит за счет уменьшения площади возбуждающих электродов, так как критерий моночастотности для акустически связанных частных резонаторов выполняется лучше.
Интенсивность нежелательного резонанса Б уменьшается за счет уменьшения продольной составляющей возбуждающего его параллельного поля, а уменьшение области перекрытия возбуждающих электродов в направлении оси акустического взаимодействия приводит к увеличению частотной постоянной этого колебания и смещение резонанса Б в сторону высоких частот.
Введение асимметрии общего электрода способствует полному подавлению нежелательных колебаний изгиба по толщине пьезоэлектрической пластины. У сильных пьезоэлектриков (танталат и ниобат лития) колебательная энергия практически сжата в точку в центральной области под возбуждающими электродами. В соответствии с этим механические колебания максимальны в центральной области под электродами и спадают к краям электродов. Это явление приводит к появлению обертонов изгиба по толщине пьезоэлектрической пластины.
При смещении продольных осей симметрии возбуждающих электродов в разные стороны на расстояние между ними b и разницы между шириной общего электрода и возбуждающими электродами на участках длины общего электрода в областях перекрытия соответствующих электродов 0-2 b удается полностью подавить обертоны изгиба по толщине. Очищение спектра частот частного резонатора от обертонов изгиба по толщине достигается смещением электродов резонаторов, что технологически не вызывает никаких трудностей.
Величина смещение b = 0,1h_э - это минимальное смещение, при котором начинает проявляться эффект подавления нежелательных резонансов. Максимальная величина смещения b = h_пэ определена из условия получения минимально допустимой добротности частных резонаторов, при которой полоса пропускания фильтра реализуется в соответствии с достижимым коэффициентом акустической связи между частными резонаторами. В соответствии с результатами экспериментов добротность частных резонаторов Q должна быть не менее 400, а это соответствует b = h_пэ. При большей величине смещения, т. е. меньшей добротности резонаторов, для реализации той же ширины полосы пропускания фильтра необходимо увеличить акустическую связь путем сближения возбуждающих электродов, а это недопустимо, так как приводит к смещению нежелательных резонансов А и В в сторону основного колебания.
Изобретение позволяет расширить ассортимент выпускаемых фильтров по полосе пропускания до 4,5% от номинальной частоты и уменьшению объема фильтра более чем в 2 раза при выполнении пьезоэлементов в виде полоски. (56) Великин Я. И. и др. Пьезоэлектрические фильтры, М. : Связь, 1966, с. 163.
Proceeding of the 39^th annual frequency control Symposium, 1985, М. , 1987.
Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности пьезотехнике, и может быть использовано в устройствах селекции сигналов по частоте, а также при разработке и изготовлении широкополосных пьезоэлектрических монолитных фильтров. Цель изобретения - расширение полосы пропускания фильтра. Для этого выбирают величину смещения продольной оси симметрии возбуждающих электродов относительно продольной оси акустического канала параллельно ей в противоположные стороны из соотношения b=(0,1-1,0)h_пз , где h_пз - толщина пьезоэлектрической пластины. 1 ил.