Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Interdigital¬ wandler für Oberflächenwellenanordnungen mit den Merkmalen des Obergriffes des Patentanspruchs 1.

Seit etwa zwei Jahrzehnten sind mit akustischen Wellen, die sich in der Oberfläche eines Substrats ausbreiten, arbeitende Oberflächenwellenanordnungen bekannt. Solche Anordnungen wer- den anstelle von aus Induktivitäten und Kapazitäten bestehen¬ den Anordnungen als elektronische Filter verwendet. Die als Ausgangs- bzw. Eingan.gswandler zu verwendenden Interdigital¬ wandler bestehen aus einer Anzahl fingerförmiger Elektroden¬ streifen, die auf der Substratoberfläche in interdigitaler Zuordnung zueinander angeordnet sind, nämlich wobei alternie¬ rend diese Finger mit der einen bzw. mit der anderen Sammel¬ schiene (elektrisch) verbunden sind.

Um ein Filter mit einer vorgegebenen Filterkurve zu haben, ist es ebensolange bekannt, die Überlappungslängen der interdigi¬ talen Finger des Wandlers der Filterkurve angepaßt zu wählen. Es ist dies so die sogenannte Überlappungswichtung.

Beispiele einer Überlappungswichtung sind in der EP-A- 0 188 263 und der DE-A-25 46 193 beschrieben. Beide Beispiele haben außerdem ein solches Design, daß die Wandler reflexions¬ frei sind. Die Fingerbreiten und die Fingerzwischenräume sind grundsätzlich La bda-periodisch positioniert. Einzelne Ver¬ schiebungen sind für die Reflexionsfreiheit erforderlich.

In der nicht vorveröffentlichten DE-A-40 10 310 ist eine Ober- flächenwellenstruktur beschrieben, die auch Überlappungsgewich- tet sein kann. Bei dieser Struktur sind endständige Finger vor- Bts/Plr - 26.04.1991

gesehen, die hinsichtlich ihrer Fingerbreite und ihres Finger¬ abstandes unterschiedliche Bemessungen gegenüber den sonstigen Fingern der Struktur haben. Diese abweichend bemessenen Finger sind nicht gewichtet und dienen lediglich dazu, Reflexionen zu unterdrücken, die ansonsten von endständigen Fingern ausgehen.

Weiter bekannt ist die Fingerweglaß-Wichtung, wobei die ge¬ wünschte Wichtung des Wandlers durch gezieltes Weglassen ein- zelner Finger des Wandlers realisiert wird. Weggelassene Fin¬ ger können dabei durch nicht-alternierend elektrisch angeschlos¬ sene Finger ersetzt sein. Desweiteren ist Finger-Verschiebungs- wichtung bekannt, bei der einzelne vorgegebene Finger des Wand¬ lers gegenüber der vorgegebenen Periodizität des Wandlers ver- schoben angeordnet sind. Diese Finger sind damit nicht mehr exakt in Phase mit der Wandlerperiodizität des vergleichsweise nicht gewichteten Interdigitalwandlers.

Ein Beispiel einer Fingerweglaß-Wichtung ist in der EP-A- 0 369 835 beschrieben. Die Figur 7 dieser Druckschrift zeigt eine interdigitale Fingerstruktur mit Fingern, deren Mitten¬ abstände nicht-periodisch sind. An den Enden des Wandlers be¬ trägt der Finger-Mittenabstand 4,5 Lambda, in der Mitte des Wandlers beträgt er 1 Lambda und Abstände anderer Finger haben Werte zwischen diesen Vielfachen der Wellenlänge Lambda. Für die Fingerzwischenräume ist keine eigene Ordnungsvorschrift gegeben.

Diese voranstehend genannten Wichtungsarten sind mit ihren Vor- teilen und Nachteilen im Stand der Technik schon hinlänglich beschrieben worden. Die Überlappungswichtung führt zu Proble¬ men mit der Einhaltung der Apertur eines Wandlers. Der über- lappungsgewichtete Wandler kann in vielen seiner Eigenschaften nur zweidimensional beschrieben werden. Insbesondere bei nur kleinen Überlappungslängen macht sich ein Einfluß von Techno¬ logietoleranzen stark bemerkbar. Daraus resultieren oft Pro¬ bleme beim Design von Filtern und in der Reproduzierbarkeit an kritischen Punkten. Außerdem setzt man nur ungern zwei über- lappungsgewichtete Wandler in einem Filter einander direkt ge-

genüberstehend ein. Dabei kommt nämlich die Schwierigkeit hin¬ zu, jede einzelne Anregung im als Eingangswandler arbeitenden Wandler mit jeder detektierenden Überlappung des als Ausgangs- wandler arbeitenden Wandlers korrelieren zu müssen. Bekannt ist, zum Beispiel bei Fernseh-Bandpaßfiltern nur den einen Wandler zu ichten und dem zweiten Wandler ein Zeitsignal, das einem einfachen Rechteck entspricht, zu geben.

Die ohnehin seltener angewendete Methode der Fingerweglaßwich- tung hat den Nachteil, daß das gewünschte Zeitsignal nicht gut abgetastet werden kann, denn es stehen für jede Überlappung nur "Einsen" und "Nullen", nämlich vorhandene Finger und weg¬ gelassene Finger, zur Verfügung, so daß die Dynamik dieser Wichtungsmethode meistenteils unzulänglich ist.

Mit der noch nachfolgend zu beschreibenden Erfindung sollen die Mängel des Standes der Technik behoben werden. Es ist so¬ mit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wichtungsmethode für interdigitale Wandler für Oberflächenwellenanordnungen an¬ zugeben, mit der die zu realisierende, vorgegebene Filterfunk¬ tion besser auf Eingangswandler und Ausgangswandler des Filters aufgeteilt werden kann und/oder/mit der wesentlich niedrigere Sidelobes (Nebenmaxi a) , zu erzielen und/oder/mit der bei gleicher Substratlänge bessere Filtercharakteristiken zu er¬ halten sind, ohne daß höhere Anforderungen hinsichtlich der Technolgietoleranzen gestellt werden müssen.

Diese Aufgabe bzw. deren im Einzelfall jeweils auftretende Schwerpunktprobleme werden mit einem Interdigitalwandler mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gemäß der vorliegenden Er¬ findung gelöst.

Es sei noch auf nur scheinbar relevanten Stand der Technik hin- gewiesen, nämlich auf die Druckschriften US-A-3 936 774 und 4 162465. Beide Druckschriften zeigen nicht-gewichtete Struk¬ turen. Die erstgenannte Druckschrift betrifft eine dispersive Struktur mit entsprechend der Bandbreite unterschiedlichen Fingerabständen. Die zweite Druckschrift betrifft einen Wand-

ler, bei dem die unterschiedliche Fingerpositionierung und unterschiedliche Fingerbreite über den Wandler hinweg perio¬ disch ist, also diesbezüglich keine Wichtung vorliegt. Dieses Design des Wandlers dient dazu, in dem Wandler einen bestimm¬ ten reflektierten Wellenanteil zu erzeugen, der mit einem Signalanteil interferiert, der auf der elektrischen Signal¬ reflexion am Lastwiderstand beruht.

Für die vorliegende Erfindung ist eine neue Wichtungsmethode gefunden worden, die in einer Breiten-Variation der vorgesehe¬ nen interdigitalen Finger des Wandlers besteht. Nur scheinbar ist diese neue Fingerwichtung an die bekannte Fingerverschie- bungswichtung angelehnt. In der Tat hat diese neue Methode der Fingerwichtung andere physikalische Grundlagen. Bei der vorlie¬ genden Erfindung haben die streifenför igen Zwischenräume zwi¬ schen zwei benachbarten Wandlerfingern prinzipiell einheitlich gleich große Breite (in Richtung der Haupt-Wellenfortpflan¬ zungsrichtung). Die einzelnen Finger des Wandlers sind dagegen entsprechend dem Maß der örtlichen Wichtung im Wandler verschie¬ den breit. Die sich im Material des Substrats ergebende Wellen¬ länge der für die Mittenfrequenz des Filters im Wandler auftre¬ tenden akustischen Welle bestimmt in Richtung der Haupt-Wellen¬ ausbreitungsrichtung (orthogonal zur Ausrichtung der Finger) die Periodizität p (= Lambda) der Welle. Die Wandlerfinger eines erfindungsgemäß gewichteten Interdigitalwandlers sind (wenigstens in einem Bereich des Wandlers) so positioniert, daß die Mittelpunkte der Wandlerfinger, gesehen in Richtung der Breite der Finger, das heißt gesehen in Richtung der Haupt-Wellenausbreitungsrichtung, mit dieser Periodizität 2p übereinstimmt. Das heißt, daß von der Mitte des einen Fingers bis zur Mitte des jeweils benachbarten Fingers stets das Periodizitätsmaß p/2 eingehalten ist. Dies ist bei der be¬ kannten Finger-Verschiebungswichtung nämlich nicht der Fall.

Bei einem erfindungsgemäßen Wandler ist geringe Aktivität dort vorhanden, wo sich besonders breite Finger der einen Sammel¬ schiene, das heißt der einen Polarität, und besonders schmale Finger der anderen Sammelschiene abwechseln. Bei einem Finger-

längen-gewichteten Wandler wäre dies der Bereich geringer Über¬ lappungslängen mit großem Beugungseffekt. Bei der Erfindung ist dieser nachteilige Beugungseffekt ausgeschlossen.

Vergleichsweise zu Wandlern mit bekannter Fingerwichtung ist es häufig der Fall, daß erfindungsgemäß gewichtete Wandler eine Breite des Zwischenraums zwischen benachbarten Fingern haben, die kleiner ist als es bekannten Wandlern mit Abmessun- gen entspricht, bei denen die Fingerbreite gleich der Breite des Fingerzwischenraums ist, nämlich jeweils Lambda/4.

Zum Beispiel ist bei der Erfindung vorgesehen, die gleichblei¬ bend groß bemessene Breite der Fingerzwischenräume bis zu einem der Breite der breitesten im gewichteten Wandler vorkom¬ menden Fingerbreite zu wählen. Bei einer technologischen der¬ zeit gegebenen Grenze der optischen Auflösung für die Herstel¬ lung der Fingerstrukturen von 0,5 μm heißt dies, daß ohne Schwierigkeiten nach der Erfindung gewichtete Wandler Mitten- frequenzen bis in den Bereich von 500 MHz haben können. Ins¬ besondere wird damit der gesamte Bereich der Fernsehzwischen- frequenzfilter ohne Schwierigkeiten abgedeckt.

Ein erfindungsgemäßer Wandler hat im Regelfall durchgängig gleiche Fingerlänge. Trotz kleiner Wandlerwichtung am Anfang und am Ende eines solchen Wandlers ist dessen Apertur nicht verändert.

Bei der Erfindung sind aber die Mitten der Fingerzwischenräume nicht entsprechend der Periodizität p positioniert.

Bei der Erfindung kann der erfindungsgemäßen Fingerbreiten- Wichtung auch noch ein gewisses Maß Finger-Überlappungswich- tung überlagert sein, womit ein größerer Wichtungsspielraum zu gewinnen ist. Das dann vorgesehen Überlappungsmaß wird jedoch sehr begrenzt gehalten, das heißt es wird stets eine Mindest- Überlappungslänge eingehalten, um unerwünschte Beugungseffek¬ te an den Enden des Wandlers weiterhin auszuschließen oder vorgebbar zu begrenzen.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung zu den Figuren hervor, in denen Ausführungsformen angegeben sind.

Die Figur 1 zeigt das prinzipielle Bild einer nach der Erfin¬ dung gewichteten Wandlers mit geringer Wichtung an jeweils den Enden des Wandlers. Die Übertragungskurve bzw. das Zeitsignal dieses Wandlers der Figur 1 ist bezüglich allein der Wichtung, also abgesehen von den Nebenwirkungen bei bekanntermaßen ge¬ wichteten Wandlern, äquivalent der in Figur 2 angegebenen Mäanderlinie eines fingerlängengewichteten Interdigitalwand- lers.

In Figur 1 ist mit 1 der Interdigitalwandler und sind mit 2 und 3 die beiden einander gegenüberliegenden Sammelschienen bezeichnet. Mit 4 sind die mit der Sammelschiene 2 verbundenen Finger und mit 5 die mit der Sammelschiene 3 verbundenen Fin¬ ger bezeichnet. Mit 6 sind die bekannten Du my-Finger bezeich- net. Mit 7 ist auf die oben mehrfach erwähnten Zwischenräume zwischen den benachbarten Fingern 4 und 5 hingewiesen. Die mit 8 bezeichnete, in die Figur 1 eingetragene Wellenlinie ist die in Richtung der Haupt-Wellenausbreitungsrichtung H dadurch kenntlich gemachte Periodizität mit p = Lambda der akustischen Wellenlänge der Welle, die vom Wandler 1 auf bzw. in der Ober¬ fläche des Substrats abgestrahlt wird. Ersichtlich fallen die durch große Punkte kenntlich gemachten Mitten der Breiten der Finger 4 und 5 mit im wesentlichen den "Nulldurchgängen" der Wellenlinie 8 zusammen. Dies ist für die Erfindung charakte- ristisch und unterscheidet sie wesentlich vom Stand der Tech¬ nik.

In der schon erwähnten Figur 2 ist die Mäanderkurve 21 der Fingerlängenwichtung des Wandlers nach Figur 1 eingetragen. Das Bild der Figur 2 unterscheidet sich natürlich nicht von dem Stand der Technik, da ja die Erfindung, abgesehen von unerwünschten Nebenwirkungen, hinsichtlich der durch Wichtung erzielten Filterkurve mit dem Stand der Technik Übereinstim¬ mendes zu liefern hat. Die Figur 3 zeigt die Übertragungsfunk-

tion des Wandlers nach Figur 1, betrachtet gegenüber einer einzigen Überlappung des zweiten zugehörigen Wandlers des Filters. Die in Figur 3 gezeigte Übertragungsfunktion ist im wesentlichen die Fourier-Transformierte des Zeitsignals, das sich (aufgrund der bei einem Wandler nach Figur 1 im Betrieb vorliegenden Ladungsverteilung) längs der Haupt-Wellenausbrei¬ tungsrichtung H der akustischen Welle im Wandler einstellt.

Wie auch aus der Figur 1 ersichtlich, sind die Finger 4 der einen Sammelschiene 2 gleich breit oder breiter als ein Mit¬ telmaß der Fingerbreite. In der Mitte der Wandler (wo größte Wichtung herrscht), sind die Finger 4, 5 beider Sammelschienen 2, 3 gleich breit. Dieses Mittelmaß ist gleich der halben Periodenlänge p/2, vermindert um die Breite eines Fingerzwi¬ schenraums 7. Kleine Wichtung herrscht dort, wo die Finger¬ breiten sich besonders stark von diesem Mittelmaß unterschei¬ den (an den Wandlerenden).

Die Zuordnung von breiteren Fingern (zum Beispiel Finger 4) zur einen Sammelschiene (2) und schmaleren Fingern (zum Bei¬ spiel Finger 5) zur anderen Sammelschiene (2) kann auch inner¬ halb eines Wandler bereichsweise vertauscht sein (schmalere Finger an der einen Sammelschiene und dann breitere Finger an der anderen Sammelschiene).

Im "wesentlichen" periodisch positioniert ... im Anspruch 1 ist so zu verstehen, daß bei von Finger zu Finger einer Sammelschiene variierender Fingerbreite die exakte geometri- sehe Mitte M eines Fingers etwas in die Richtung verlagert ist, in der diese Finger an Breite zunehmen.