具有改善下降特性的横向滤波器 本发明的主题是表面波横向滤波器,尤其在娱乐电子设备中用作中频滤波器或频率准确的传输滤波器。
表面波横向滤波器,也就是SAW横向滤波器或在下面简称为横向滤波器、例如公开于Siemens Matsushita Components的“SAWComponents,Data Book 1996”,并且在该书的“General technicalinformation”章节中在27及随后几页描述。该横向滤波器建立在水晶压电基片上,并具有二个叉指式换能器,其也用作输入或输出换能器。输入换能器,在其上面施加一个有待滤波的信号、具有一个权重,借助于该权重形成传递函数。与此相反,输出换能器相对于输入换能器是短的并且未加权的,也具有在叉指式换能器上所有电极指的相同重叠长度。一个如此未加权的叉指式换能器具有传递函数sin(x)/x。
输入换能器的准确权重是以公知的适当软件工具实施优化的结果。已经公知有不同的测量校正方法,用于上述优化的结果,也就是借助于软件优化的实测特性曲线与所希望的特性曲线不一致的滤波器。为此大致改变输入换能器中的电极指的重叠长度。可是在许多情况下,这种按照软件优化的测量校正并没有达到所希望的效果。尤其这种非优化滤波器可能有:其对确定地频率显示出不足够的衰减特性的传输特性。这种频率响应曲线例如与相邻信道相比或与干扰频率、例如镜像频率相比可能有非常低的选择性。如果上述常规的测量校正不足以实现所希望的传输特性,则必需采用一个新设计,也就是以改变的边界条件重新优化,复杂地实施该优化,但是该优化并不必然导致改善的传输特性,尤其不必然导致改善的下降特性(=滤除确定频率)。
因此本发明的任务是,给出一个具有改善的下降特性的横向滤波器,该横向滤波器可以快速并高效地针对下降特性的改善软件优化设计。
根据本发明通过具有权利要求1的特征的横向滤波器完成该任务。在从属权利要求中给出本发明的有益扩展。
本发明建议,对于这种已知的横向滤波器除了输入换能器的初级权重外也设置具有权重的输出换能器,该权重表示次级权重并且具有显著低于在输入换能器上初级权重的权重。本发明能够显著改善根据本发明的横向滤波器的下降特性,分配较小的次级权重获得了意想不到的结果。可以在短时间内、例如在1秒内实现测量校正,并且因此比不是本发明要求的整个横向滤波器的重新设计的花费要少得多。
同在输入换能器上的初级权重一样设定重叠权重作为次级权重的加权方法。通常以相对于输出换能器的孔径的百分率给出权重范围,也就是权重的强度,根据本发明该权重最大为0.5至10%。这个作为长度定义的最大权重相当于二个相邻电极指的最小和最大重叠长度之差,该电极指连接在不同的汇流母线(Busbar)上,因此具有不同的极性。
根据本发明改善的下降特性的新方法在于,主要在声音轨迹之外进行输出换能器的次级加权。根据本发明至少高达95%的输出换能器权重位于声音轨迹之外。对此将二个平行于波传播方向的直线之间的平面定义为声音轨迹,在输入换能器一侧通过输入换能器的孔径限制该平面。因此输出换能器具有比输入换能器大的孔径。对此二个孔径之差至少为1%并且通常设定到不大于10%。
根据本发明的横向滤波器具有一个输入换能器,其在波传播轴上测量的长度至少三倍于输出换能器的长度。也就是尽管相对低的次级权重和相对低的输出换能器长度,还是获得改善的下降特性。所述输出换能器长度与相应少量的重叠相关联。
下面根据实施例四个附图详细阐述本发明。
图1示出了公知知的横向滤波器
图2示出了根据本发明的横向滤波器的输出换能器
图3示出了与根据本发明的横向滤波器的计算传输特性相比较的公知横向滤波器的传输特性
图4示出了与根据本发明的横向滤波器的实测传输特性相比较的公知横向滤波器的传输特性
图1大致地没有按比例示出了具有输入换能器B和输出换能器A的已知横向滤波器,二者布置在一个压电基片的表面上。在所指出的图中输入换能器形成为重叠权重的分指换能器,输出换能器A形成为未加权的普通叉指换能器。对于示范描述的加权的图解以W1表述相邻的、以不同汇流母线为出发点的电极指的叠加长度的包络线。输出换能器A此外具有比输入换能器B短的长度。
在滤波器工作时输入信号施加于连接端TB1和TB2上,同时在连接端TA1和TA2上可以截取输出信号。
图2以接近实际情况的图示出了根据本发明的输出换能器Aw,其具备根据本发明的次级权重。如此的换能器可以代替图1所示的普通叉指换能器A在一个例如在图1中描述的横向换能器中使用。从图2中可以清楚看出,在根据本发明的输出换能器Aw中采用的重叠权重具有一个较低的权重,相邻的、以不同汇流母线S1、S2为出发点的电极指F1、F2、F3的最小和最大重叠之差很低。最大权重位于输出换能器的孔径的0.5和10%之间,在一个特殊情况下为输出换能器Aw的整个孔径的5.43%。
在图3中把未加权的输出换能器A的已知横向滤波器的测量的传输特性(测量曲线1、虚线)与根据本发明的滤波器的计算的传输特性(测量曲线、实线)对比。利用软件优化设计示出了通过模型计算在给定给定41.5MHz的下降频率处改善了选择性,该选择性在上述频率处改善了衰减。
在图4中再度把具有未加权的输出换能器A的已知横向滤波器的实际测量的传输特性(测量曲线1、虚线)与根据本发明的横向滤波器的实际测量的传输特性(测量曲线2、实线)对比。指出,根据本发明的滤波器的测量曲线2虽然不完全具有所期望的突出的下降特性,可是根据本发明的滤波器在41.5MHz处改善了大约11dB的选择性。此外在通带内未改变传输特性,这对于滤波器的传输特性和频率准确度是重要的,通过上述改善的下降特性整体改善了根据本发明的滤波器。
除了在41.5MHz的示范选择性的情况外,本发明显然同时还能够优化其它单个下降或多个下降。
因此指出,以在根据本发明的横向滤波器的输出换能器中根据本发明的次级权重可以获得整体改善的传输特性,以该横向滤波器通过适当并且快速的可能优化尤其对下降频率能够实现改善的选择性。