Пьезоэлемент

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8014 19) 3 Н 9/15//Н 03 Н 9/2 НОЕ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОР У СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке и изготовлении элементов частотной селекции сигналов. Целью изобретения является увеличение подавления побочных резонансов. Поставленная цель достигается выбором значения ширины пьезоэлектрической пластины в пределах от 22,44 Н до 22,62 Н, где Н - толщина пьезоэлектрической пластины, что обеспечивает работу частных резонаторов без захвата энергии нежелательных резонансов в направлении ее ширины. 1 ил. низкопотенци дами,Данные м на принципе родной облас точно больш пьезопластин ластины, выбр ности, долж электрода как пьезоэлектрич зации фильтр рядка их габар что затрудняе ной малогабар онолитные фильтры работают захвата энергии, в подэлектти, что обуславливает достаие их габариты по ширине ы, поскольку ширина пьезопанная из условия моночастотна быть больше ширины минимумна 12 - 14 толщин еской пластины. При реалиов четвертого, восьмого поиты значительно возрастают, т их применение в современитной радиоэлектронной ап(21) 4855701/22(56) Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигналов./Под ред. В.Ф.Высоцкого иВ,В.Дмитриева. М; Радио и связь, 1989,стр.21 - 55,Е.Г.Бронникова, И.М.Ларионов,Б.И,Шпенцер и др. Монолитные фильтрыдля систем дальней связи с импульсно-кодовой модуляцией. Особенности проектирования НЧ монолитных фильтров.Электронная техника. Сер. Радиодетали икомпоненты. Вып, 1(54), 1984, с,59 - 62. Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке и изготовлении элементов частотной селекции сигналов,Известны пьезоэлементы монолитных фильтров, содержащие пьезоэлектрическую пластину прямоугольной формы с размещенными на одной из рабочих граней входным и выходным сигнальными электродами с выводами, продольная ось симметрии которых совмещена с кристаллографической осью Е или Х, и с размещенными на противоположной рабочей грани пьезоэлектрической пластины одним или двумя альными электродами с вывоНаиболее близким к предлагаемому является монолитный фильтр, содержащий пьезоэлектрическую пластину прямоугольного профиля со скошенными боковыми гранями, с размещенными на одной из рабочих граней входным и выходным сигнальными электродами с выводами, продольная ось симметрии которых совмещена с кристзплографической ос ч "и Х, и с размещенными на противоположной рабочей грани пьезоэлектрической пластины и одним или двумя низкопотенциальными электродами с выводами. Данный МФ также работает на принципе захвата энергии,В известном МФ для уменьшения габаритов пьезоэлектрической пластины по ширине боковые грани выполнены со скосом относительно угла 90. При этом за счет уменьшения отраженнои энергии от боковых граней удается значительно уменьшить ширину пьезоэлектрической пластины,Однако данные МФ имеют значительно худшие частотно-селективные параметры, поскольку миниатюризация размеров электродов приводит к сникенигса добротности частных резонаторов и повышению ихдинамического сопротивления. Это обуславливает высокий уровень вносимого затухания в полосе пропускания и относительно большой коэффициент прямоугольности, а соответственно и низкую избирательность МФ,Выполнение боковых граней пьезоэлектрической пластины са скссом обуславливает невозможность реализации данных МФ нз относительно высоких частотах. поскольку на тонких пластинах технологически невозможно изготовление таких скосов,Таким образом попытка миниатюризации размеров пьезоэлектрической пластинь 1 МФ. работающих на принципе захвата энеогии в подэлектродной области, привела к ухудшению электрических параметров этих фильтров, в результате чего ани не нашли практического применения,Цель изобретения - увеличение подавления побочных резонаторов за счет чего обеспечивается повышение избирательности фильтров.Укаэанная цель достигается тем, что в пьезоэлементе монолитного фильтра, выполненном из кристалла кварца среза У 7 Ь/+35 11+5 в виде пластины пряма- угольной формулы, продольная ось симметрии которой совмещена с кристаллической осью, ширина пластины кварцевого пьезоэлемента выбрана в пределах 22,44 Н О/ 22,6 Н, где И/ - ширина пьезоэлектрической пластины, м; Нтолщина пьезоэлектрической п ласт иы, л, 102030 3540 45 50 Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройства отличается от иэве.тного выбором ширины пьезоэлектрической пластины в пределах ат 22,44 до 22,62 Н, где Н -толщина пьезоэлектрической пластины.На чертеже представлена конструкция предлагаемого пьезоэлемента в виде звена второго порядка дпя монолитного пьезоэлектрического фильтра.Пьезоэлемент фильтра содержит пьезоэлектрическую пластину 1, входной и выходной электроды 2 и 3 и низкопотенциальные электроды 4 и 5,Пьезоэлемент работает следующим образом.При подаче на электроды 2 и 4 высокочастотного напрякения с частотой, соответствующей основному колебзнию сдвига па толщине(или гармоническому колебанию), в пьезоэлектроднай области устанавливается сдвиговая стоячая волна, За счет акустической связи между частными резонаторами (2,4 и 3,5) сдвиговые колебания передаютсяв подэлектродную область выходного частотного резонатора, образованного электродами 3 и 5, с выводов которых снимается выходной высокочастотный сигнал.Выбор значения ширины пьезоэлектрической пластины в пределах от 22,44 Н до 22,62 Н, где Н - толщина пьезоэлектрической пластины, обеспечивает рабату частных резонаторов без захвата энергии нежелательных резонансов в направлении ее ширины, Это обеспечивает относительно высокую моночастотнссть, что приводит к увеличению добротности частных резонаторов вследствие отсутствия отсоса колебательной энергии близкорасположенныминежелательными видами колебаний.1(ак показали экспериментальные исследования максимальному значениа добротности и одновременна максимальному значению коэффициента акусти вской связи между частными резонаторами соответствуе г значение ширины пьезоэлектрической пластины, равное 22,53 Н. Причем при отклонении от этого значения как в сторону уменьшения, тзк и в сторону увеличения снижаются кзк величинадобротности, так и величина коэффициентаакустической связи. При значениям, 22,44 и 22,62 Н величина добротности резонатораснижается на 30 относительно максимального значения, Поэтому нецелесообразно выполнять пьезоэлементы с большими отклонениями от оптимального значения.При значениях ширины пьезозлектри ческой пластины меньше 22 44 и Гольян:1780144 Состав Техред ль В.ШевченкоМорге нтал ректор Л.Лукач едакт прякова аказ 4439 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 22,62 Н кроме основного сдвигового колебания появляются нежелательные колебания гармоник изгиба по толщине. Причем при удалении от указанных значений ширины нежелательные колебания приближаются 5 по частоте к основному сдвиговому колебанию, а при значениях ширины, равных 21 Н и 24 Н, сдвиговые колебания полностью вырождаются в другой вид колебаний.Подобные области существуютдискрет но и при других значениях ширины пьезоэлектрической пластины, например при (25,6 -ф.0,08) Н и при (19,3 +0,1) Н. Однако при значении ширины, равной 25,5 Н, растут габариты пластин и требуется более точ ное их выполнение, что технологически неоправдано. При значении ширины равной 19,3 Н уменьшается коэффициент акустической связи порядка 3 раз, что не позволяет выполнять относительно широкополосные 20 фильтры.Кроме того, при выборе ширины пьезоэлектрической пластины в соответствии с предлагаемым техническим решением (22,53 +0,09) Н имеется возможность увели чить размеры электродов по ширине. Это также снижает величину динамического сопротивления и увеличивает статическую емкость частных резонаторов, Последнее снижает влияние паразитных емкостей монтажа. А уменьшение динамического сопротивления повышает их добротность,Все вышеизложенное обеспечивает уменьшение коэффициента прямоугольности фильтра и повышение его избирательности.Кроме того, отсутствие в данной конструкции скосов боковых граней и независимость вышеприведенного соотношения (22,53 .0,09) Н от частоты позволяют выполнять резонаторы предложенной конструкции в"широком диапазоне частот,Формула изобретения Пьезоэлемент, выполненный иэ кристалла кварца среза УЕЬ/+35 11 +5 в виде пластины прямоугольной формы, продольная ось симметрии которой совмещена скристаллической осью Е, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью подавления побочных резонансов, ширина пластины кварцевого пьезоэлемента выбрана в пределах22,44 Н :О/ 22,62 Н,где М/ - ширина пьезоэлектрической пластины,м;Н - толщина пьезоэлектрической пластины, м,