Модулированный пьезоэлектрический фильтр

(54)(57) МОДУЛИЧЕСКИЙ ЮИЛЪТР,ную пьезоэлектринесенные на еевающиеся электр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЭО(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени инженерно-физическийинститут(56) Авторское свидетельство СССРВ 215632, кл. В 06 В 1/06, 1968,Плужников В. М. и Семенов В. С,Пьезокерамические твердые схемы.М.: Эйергия, 1971, с, 92. ОВАННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИ- одержащий прямоугольческую пластину, наольшие грани перекрыды, размеры которых выбраны из условия локализации акустической энергии, контактные площадкипо числу электродов, неперекрывающиеся токоотводы, управляющие электроды, к которым подсоединен источникуправляющего синусоидального напряжения, отличающийся тем,что, с целью повышения линейности модуляции центральной частоты пропускания и уменьшения величины управляющего напряжения, управляющие электродырасположены на двух противоположныхторцовых гранях пьезоэлектрическойпластины, гокоотводы размещены симметрично относительно центра большихграней пластин, а контактные площадкирасположены симметрично относительноузловых линий колебаний модулирующеймоды.Изобретение относится к элементами устройствам радиоэлектроники, связи, радиолокализации, в частностимодулированным частотно-избирательнымпьезоэлектрическим резонансным устройствам систем обработки и генерациисложных электрических сигналов,Известно модулированное по частотепьезорезонансное устройство, содержащее одну или несколько резонирующих областей пьезопластины, снабженных электродами возбуждения акустических колебаний, а также расположенную вне указанных резонирующих областей пьезопластины область управления, снабженную управляющими электродами, подсоединенными к источникууправляющего напряжения, изменениевеличины которого ведет к изменениюрезонансной частоты пьезопластины 11, 20Наиболее близким к предлагаемомуявляется модулированный пьезоэлектрический фильтр, содержащий прямоугольную пьезоэлектрическую пластину,нанесенные на ее большие грани перекрывающиеся электроды, размеры которых выбраны из условия локализацииакустической энергии, контактные площадки по числу электродов, неперекрывающиеся токоотводы, управляющие 30электроды, к которым подсоединен источник управляющего синусоидальногонапряжения 2Общим недостатком укаэанных устройств является нелинейность и гисте"резисность зависимости резонанснойчастоты от величины управляющего на"пряжения, а также большие величиныуправляющего напряжения.Цель изобретения - повышение линейности модуляции центральной частоты пропускания и уменьшение величиныуправляющего напряжения.Указанная цель достигается тем,что в модулированном пьезоэлектрическом Фильтре, содержащем прямоугольную пьезоэлектрическую пластину, нанесенные на ее большие грани перекрывающиеся электроды, размеры которыхвыбраны из условия локализации акустической энергии, контактные площадки по числу электродов, неперекрывающиеся токоотводы, а также управляющие электроды, к которым подсоединенисточник управляющего синусоидального напряжения, управляющие электродырасположены на двух противоположныхторцовых гранях пьезопластины, токо" отводы размещены симметрично относи тельно центра больших граней пластины, а контактные площадки расположены симметрично относительно узловых линий колебаний модулирующей моды.Йа фиг, 1 изображен модулированный пьезоэлектрический фильтр, вид сверху; на фиг, 2 - то же, вид сбоку.Модулированный пьезоэлектрический фильтр содержит прямоугольную пьезоэлектрическую пластину 1, нанесенные на две ее противоположные большие грани перекрывающиеся рабочие электроды 2, 3 и 4, 5, относительные поперечные размеры которых отнесенные к толщине пьезопластины, удовлетворяют условию локализации акустической энергии толщинных колебаний в подэлектродных областях, контактные площадки 6" 9, размещенные в периферийных областях пьезопластины, токоотводы 1013, связывающие рабочие электроды 2-5 с соответствующими контактными площадками 6-9, а также управляющие электроды 14 и 15, подсоединенные к источнику 16 синусоидального модулирующего напряжения. Управляющие электроды 14 и 15 модулированного пьезоэлектрического фильтра расположены на двух противоположных торцовых .гранях пьезопластины 1, Контактные площадки 6-9 расположены симметрично относительно узловых линий колебаний модулирующей моды (на фиг. 1 штрих- пунктиром показана одна из таких узловых линий модулирующих упругих колебаний - линия АВ), Токоотводы 10- 13 расположены симметрично относительно центра пьезопластины,Устройство работает следующим образом.Приложение синусоидального моду лирующего напряжения к электродам 14 и 15, вызывая пьезоэлектрическое возбуждение низкочастотной моды колебаний пьезопластины 1, например, по ее длине, создает переменное поле механических напряжений, периодически растягивающих и сжимающих высокочастотные резонаторы толщинных колебаний с локализованной в областях под рабочими электродами 2, 3 и 4, 5 акустической энергией, что приводит к периодическому изменению (синусоидальной модуляции) упругих свойств указанных областей пьезопластины и, как следствие, к синусоидальной модуляции их центральных частот пропуска1236596 аж 816 Заказ 3097/5 пиен В роизв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния. В случае акустически связанных высокочастотных резонаторов с локализованной энергией, определяющих полосовую характеристику пропускания устройства, синусоидальной модуляции 5 подвергается центральная частота этой полосы пропускания.Принцип действия модулированного пьезоэлектрического фильтра основан на использовании зависимости упругих свойств резонирующих областей пьезопластины от механических напряжений или деформаций, пьезоэлектрически создаваемых в пьезопластине при приложении электрического напряжения, 5 При этом необходимыми условиями обеспечения работоспособности устройства является выбор такого среза пьезокристалла, в котором имеет место взаимодействие данной низкочастотной 20 модулирующей моды колебаний с высокочастотной рабочей модой толщинных колебаний, а также расположение управляющих электродов на тех двух противоположных торцовых гранях пря моугольной пьезопластины, приложение электрического напряжения к которым может обеспечить пьезоэлектрическое возбуждение указанной низкочастотной модулирующей моды колебаний. Макси- ЗО мальная эффективность модуляции имеет место в том случае, когда частота синусоидального напряжения соответствует резонансной частоте низкочастотной моды колебаний, а рабочие электроды пьезопластины расположены в области пучности .этих колебаний,мтак как при этом величина П управляющего электрического напряжения, требуемая для создания необходимой щ интенсивности поля механических напряжений или деформаций, уменьшается в число раз, равное добротности резонанса низкочастотной моды колебаний.Параметры модулированного фильтра,в частности девиация центральной частоты пропускания и глубина ее мочуляции, определяются величиной управляющего электрического напряжениям ми возрастают с ростом П , Болеетого, поскольку управляющее поле механических напряжении или деформациинизкочастотной моды упругих колебаний создается при приложении электриКческого управляющего напряжения 11эа счет линейного пьезоэффекта, указаны параметры модулированного пьезоэлектрического фильтра линейно завимсят от величины 11 . При этом дляпрактической реализации линейностимодуляции параметров устройства описанная конфигурация элементов электродной структуры пьезопластины (расположение рабочих управляющих электродов, контактных площадок и токоотводов) согласована с симметрией полямеханических напряжений или деформаций низкочастотной модулирующей модыколебаний. Для исключения нелинейныхискажений динамической амплитудночастотной характеристики необходимо,чтобы максимальная частота модуляциибыла много меньше полосы пропусканияфильтра,Благодаря предлагаемому выполнению модулированного пьезоэлектричес кого фильтра при одинаковых с извест ным устройством величинах девиации и глубины модуляции центральной частоты пропускания он характеризуется не менее чем на два порядка более высокой линейностью модуляции и в 50-100 раз меньшей величиной электрического модулирующего напряжения.