WO1995009482A1 - Electronic component operating with acoustic surface waves - Google Patents

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WO1995009482A1
WO1995009482A1 PCT/DE1994/001153 DE9401153W WO9509482A1 WO 1995009482 A1 WO1995009482 A1 WO 1995009482A1 DE 9401153 W DE9401153 W DE 9401153W WO 9509482 A1 WO9509482 A1 WO 9509482A1
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interdigital transducer
component according
waves
electrical
interdigital
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PCT/DE1994/001153
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Leonhard Reindl
Clemens Ruppel
Valentin Magori
Isidor Schropp
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02842—Means for compensation or elimination of undesirable effects of reflections
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14597—Matching SAW transducers to external electrical circuits

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component operating with surface acoustic waves according to the preamble of patent claim 1.
  • interference surface waves can at least be reduced or even eliminated by the fact that an acoustic absorber is applied to locations on the component substrate where acoustic surface waves occur as interference waves.
  • a viscous absorber is applied to the substrate manually or by screen printing. Such viscous absorbers generally dampen the acoustic interference surface waves or the acoustic
  • Interference energy They are commonly referred to as an "acoustic swamp".
  • a disadvantage of such damping or elimination of acoustic interference surface waves is that additional space, ie additional substrate area, is required on the component substrate.
  • the application of an acoustic absorber means an additional and therefore expensive mechanical work step.
  • the absorber pattern must also be applied in a controlled manner with regard to both the shape and the thickness in order to achieve acceptable damping results.
  • the present invention is based on the object of specifying more reliable and technically more favorable measures for damping or eliminating acoustic interfering surface waves in components of the type discussed above, and that the electrical energy recovered from interfering surface waves can be used can be made.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an interdigital transducer used according to the invention for eliminating acoustic interference surface waves, which is terminated with an electrical load
  • Figure 2 shows an embodiment corresponding to the embodiment of Figure 1 with a modification of the electrical load of the interdigital transducer
  • FIG. 3 shows an embodiment with a bidirectional interdigital transducer, which is terminated with an electrical load according to FIG. 2, the interdigital transducer being operatively connected to a reflector;
  • FIG. 4 shows an embodiment corresponding to the embodiment according to FIG. 3 with an electrical load corresponding to the embodiment according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows an embodiment with a unidirectional interdigital converter
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a first embodiment of a component according to the invention with surface wave reflectors arranged on only one side of an input / output interdigital transducer;
  • FIG. 7 shows a schematic representation corresponding to FIG. 1 of a further embodiment of a component according to the invention with surface wave reflectors arranged on two sides of an input / output coupling interdigital transducer;
  • FIG 8 shows an embodiment of a dispersive unidirectional interdigital converter.
  • an (at least one) interdigital transducer 10 which is arranged in the form of traces of interfering surface waves and which is terminated with an electrical load 11, is provided as an agent for eliminating acoustic interfering surface waves in an electronic component operating with surface acoustic waves.
  • the electrical load 11 is electrically connected to the interdigital transducer 10 via connecting lines 12.
  • An arrow 13 indicates a trace of an acoustic interference surface wave running into the interdigital transducer 10.
  • the acoustic interference surface wave entering the interdigital transducer 10 is converted into electrical energy which is consumed in the electrical load.
  • a real ohmic resistance in the form of a meander is provided as the electrical load 11.
  • Such a real ohmic resistance is used when the interdigital transducer 10 has a real internal resistance.
  • the implementation of such an interdigital transducer with real internal resistance is possible for all piezoelectric substrates.
  • the interdigital transducer 10 can thus be terminated in a matched manner by the real ohmic resistance, so that the maximum power is coupled into the electrical load and thus an optimal elimination of the acoustic interference surface wave is possible.
  • the production of the electrical load 11 in the form of a real ohmic resistance and the electrical connections 12 to the interdigital transducer 10 can be achieved by techniques known per se, for example by a photolithographic fishing process together with the interdigital transducer 10 and other elements of electronic with acoustic.
  • Surface wave working component possible on the same component substrate, so that no additional process steps are advantageously required for the implementation of the damping or elimination of acoustic interference surface waves.
  • the invention is not limited to an electrical load 11 or 11 'in the form of a real ohmic resistance in accordance with the embodiments according to FIGS. 1 and 2.
  • the electrical load can generally be an electrical impedance with a real and imaginary component.
  • the electrical impedance has the conjugate complex value of the internal impedance of the interdigital transducer, even if the internal impedance of the interdigital transducer has a real and an imaginary part.
  • the interdigital converter 10 is a bidirectional or unidirectional interdigital converter. If the interdigital transducer is designed as a bidirectional transducer, it is preferred in a further development of the invention to arrange a surface wave reflector on the side of the interdigital transducer facing away from interference surface waves.
  • FIGS. 3 and 4 which, apart from a surface wave reflector 14, correspond to the embodiments according to FIGS. 1 and 2. Corresponding parts are therefore provided with the same reference numerals in FIGS. 1 and 2 or 3 and 4.
  • arrows 15 and 16 indicate that the interdigital converter 10 is a bidirectional converter.
  • the surface wave emerging from the bidirectional interdigital transducer 10 on the side facing away from the entry side of interfering surface waves according to the arrow 13 is reflected back by the surface wave reflector 14 into the interdigital transducer 10, so that at least part of this surface wave is also terminated by the interdigital transducer 10 can be eliminated with the electrical load 11 or 11 '.
  • an adapted bidirectional interdigital converter radiates a quarter of the radiated power at its opposite sides or gates, the effectiveness can be further increased in a further development of the invention by using a unidirectional interdigital converter, ie a so-called SPUDT, instead of a bidirectional interdigital converter becomes.
  • a “SPUDT” is a transducer-reflector unit, as described, for example, in “IEEE 1991 Ultrasonics Symposium”, pages 1 to 4.
  • Such an embodiment is shown in FIG. 5 in the form of a unidirectional converter 20, this embodiment otherwise corresponding to the embodiment according to FIG. According to FIG.
  • a coupling-in / coupling-out interdigital transducer 2 is arranged on a piezoelectric substrate 1 and emits a surface acoustic wave in a single acoustic track 7.
  • the feeding of an electrical input signal into the interdigital transducer 2 as well as special configurations of this interdigital transducer are not specifically shown, since these are known facts.
  • a plurality of surface wave reflectors 3 to 6 are arranged in the acoustic track 7, of which the acoustic surface wave in the acoustic track 7 is reflected back onto the input / output coupling interdigital transducer 2. Special configurations of the surface wave reflectors 3 to 6 are also not shown here and do not need to be explained in more detail since known reflector structures can be used.
  • a further interdigital transducer 30 is now provided on the side of the coupling / decoupling interdigital transducer 2 facing away from the surface wave reflectors 3 to 6, which serves to eliminate acoustic interference surface waves.
  • This interdigital converter 30 is terminated with an electrical load in the form of an electrical energy store 31, 32.
  • this electrical energy store can be formed by an electrical capacitor 32 with an upstream rectifier 31.
  • the high-frequency power supplied by the interdigital converter 30 is rectified by the rectifier 31 and stored in the capacitor 32 and can be used to operate an electronic circuit that consumes little electrical power.
  • data can be read from an electrically reprogrammable read-only memory (EEPROM), which in turn can be used, for example, to change a (not shown) wiring.
  • EEPROM electrically reprogrammable read-only memory
  • device of the surface wave reflectors 2 to 6 can be used.
  • the interdigital transducer 30 used to eliminate interference surface waves is arranged on the side of the coupling / decoupling interdigital transducer 2 facing away from the surface wave reflectors 3 to 6. It is assumed that the coupling / decoupling interdigital converter 2 is a bidirectional converter. Half of the power is thus immediately available and can be used, for example, for switching bits in an electronic circuit (not shown) coupled to the input / output coupling interdigital converter 2.
  • the embodiment according to FIG. 7, in which the same elements as in the embodiment according to FIG. 6 are provided with the same reference numerals, is an overall bidirectional component in which the on / off coupling-interdigital converter 2 in the acoustic track 7 several surface wave reflectors 3, 4, ... or. 5,
  • the interdigital transducer 30 for eliminating acoustic interference surface waves with the electrical load in the form of the electrical energy store 31, 32 is arranged on at least one side behind the last surface wave reflector - behind the surface wave reflector 3 in this embodiment.
  • FIGS. 6 and 7 are ID tags, as are described, for example, in DE-OS 41 30 776 or US Pat. No. 4,625,208.
  • a unidirectional interdigital transducer (SPUDT - single phase unidirectional transducer) is used as the interdigital transducer for eliminating surface acoustic interference waves.
  • the cheapest embodiment of the unidirectional interdigital transducer is aimed preferred according to the overall system in which it is used. If the system is operated with pulse-shaped interrogation signals, the converter is a non-dispersive type known per se. If, on the other hand, the system is polled using the pulse compression method known per se from radar technology, it is advantageous to compress the polling pulse in the converter, for which purpose a dispersive converter according to FIG. 8 is used. Such a transducer according to FIG.
  • an interdigital transducer / reflector combination 40 which is formed from cells each with an electrode finger 41 of a large width and two electrode fingers 42, 43 with a smaller width than the electrode finger 41. As shown in FIG. 8, the cell width decreases in the drawing plane from left to right, which results in the dispersive properties of the converter.
  • Such a dispersive unidirectional converter 40 is particularly advantageous when an ID tag is a query system operating with pulse compression, so that the expanded query signals are compressed by the converter and thus a short but high voltage surge is produced. Such a surge can be rectified more efficiently.
  • an electronic component working with surface acoustic waves in the form of an ID tag it is possible according to the invention to supply such a passive element with energy so that it acts like an active element with which a large number of bits can be transmitted.
  • An amplifier located between the ID tag and a transmitting antenna can also be operated with the electrical power obtained from interference surface waves, so that at least part of the damping of the ID tag can be compensated for.
  • the interdigital transducer used to eliminate surface interference waves can also be designed so that the energy is generated at the point in time at which the response pulses are coupled out, as a result of which the Response of the ID tag and thus the range is increased for a given query performance.

Abstract

A surface wave component has at least one interdigital transducer (10) arranged in the path of interference surface waves in order to eliminate the acoustic interference surface waves.

Description

Beschreibungdescription
Elektronisches mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes BauelementElectronic component working with surface acoustic waves
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to an electronic component operating with surface acoustic waves according to the preamble of patent claim 1.
In elektronischen Bauelementen der gattungsgemäßen Art, die im Grundsatz auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnete Interdigitalwandler und Reflektoren aufweisen, geht ein Teil der elektrisch eingekoppelten und in eine akustische Oberflä- chenwelle umgesetzten Energie dadurch verloren, daß die Energie nicht vollständig von den Interdigitalwandlern ausgekoppelt bzw. von den Reflektoren reflektiert wird, sondern aus dem akustisch aktiven Teil des Bauelementes herausläuft und damit zu Stör-Oberflächenwellen wird. Diese Stör-Oberflächenwellen können beispielsweise an den Kanten des Bauelementesubstrats reflektiert werden und verzögert wiederum in die Interdigitalwandler bzw. Reflektoren hinein¬ laufen, wo sie sich als Störung bemerkbar machen. Dieser Sachverhalt ist beispielsweise in "IEEE 1986 Ultrasonics Symposium", Seiten 37 bis 42 beschrieben.In electronic components of the generic type, which in principle have interdigital transducers and reflectors arranged on a piezoelectric substrate, part of the energy that is electrically coupled and converted into an acoustic surface wave is lost in that the energy is not completely decoupled from the interdigital transducers or by is reflected from the reflectors, but runs out of the acoustically active part of the component and thus becomes interference surface waves. These interfering surface waves can, for example, be reflected at the edges of the component substrate and, in turn, run into the interdigital transducers or reflectors with a delay, where they become noticeable as a disturbance. This situation is described, for example, in "IEEE 1986 Ultrasonics Symposium", pages 37 to 42.
Der vorgenannten Druckschrift ist weiterhin entnehmbar, daß derartige Stör-Oberflächenwellen dadurch wenigstens reduziert oder sogar eliminiert werden können, daß auf Stellen des Bauelementesubstrates, an denen akustische Oberflächenwellen als Störwellen auftreten, ein akustischer Absorber aufge¬ bracht wird. In den meisten Fällen wird dazu ein viskoser Absorber manuell oder durch Siebdruck auf das Substrat aufgebracht. Derartige viskoser Absorber dämpfen generell die akustischen Stör-Oberflächenwellen bzw. die akustischeIt can also be gathered from the above-mentioned document that such interference surface waves can at least be reduced or even eliminated by the fact that an acoustic absorber is applied to locations on the component substrate where acoustic surface waves occur as interference waves. In most cases, a viscous absorber is applied to the substrate manually or by screen printing. Such viscous absorbers generally dampen the acoustic interference surface waves or the acoustic
Störenergie. Sie werden üblicherweise auch als "akustischer Sumpf" bezeichnet. Nachteilig bei einer derartigen Dämpfung bzw. Eliminierung von akustischen Stör-Oberflächenwellen ist einmal, daß auf dem Bauelementesubstrat zusätzlicher Platz, d. h. zusätzliche Substratfläche erforderlich ist. Weiterhin bedeutet das Aufbringen eines akustischen Absorbers einen zusätzlichen und damit kostenträchtigen mechanischen Arbeitsschritt. Schließlich muß das Absorbermuster auch sowohl hinsichtlich der Form als auch der Dicke kontrolliert aufgebracht werden, damit annehmbare Dämpfungsergebnisse erzielt werden.Interference energy. They are commonly referred to as an "acoustic swamp". A disadvantage of such damping or elimination of acoustic interference surface waves is that additional space, ie additional substrate area, is required on the component substrate. Furthermore, the application of an acoustic absorber means an additional and therefore expensive mechanical work step. Finally, the absorber pattern must also be applied in a controlled manner with regard to both the shape and the thickness in order to achieve acceptable damping results.
Aus der DE 41 15 702 C2 ist es bekannt, in der Spur einer Oberflächenwelle Interdigitalwandler anzuordnen, die mit Impedanzen belastet sind, wobei von der Wahl der Abschlu߬ impedanz die Reflexion der Wandler abhängt. Die Interdigi- talwandler dienen dabei jedoch nicht der Beseitigung von Stör-Oberflächenwellen.From DE 41 15 702 C2 it is known to arrange interdigital transducers in the track of a surface wave which are loaded with impedances, the reflection of the transducers depending on the choice of the terminating impedance. However, the interdigital converters are not used to eliminate surface interference waves.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zuver¬ lässigere und herstellungstechnisch günstigere Maßnahmen zur Bedämpfung bzw. Eliminierung von akustischen Stör-Oberflä¬ chenwellen bei Bauelementen der oben diskutierten Art anzu¬ geben, sowie daß die aus Stör-Oberflächenwellen zurückgewon¬ nene elektrische Energie nutzbar gemacht werden kann.The present invention is based on the object of specifying more reliable and technically more favorable measures for damping or eliminating acoustic interfering surface waves in components of the type discussed above, and that the electrical energy recovered from interfering surface waves can be used can be made.
Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelement der eingangs ge¬ nannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeich¬ nenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in an electronic component operating with surface acoustic waves of the type mentioned at the outset by the features of the characterizing part of patent claim 1.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran¬ sprüchen.Further developments of the invention are the subject of subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß zur Eliminierung von akustischen Stör-Oberflächen¬ wellen verwendeten Interdigitalwandlers, der mit einer elektrischen Last abgeschlossen ist; Figur 2 eine der Ausführungsform nach Figur 1 entsprechende Ausführungsform mit einer Abwandlung der elektrischen Last des Interdigitalwandlers;The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments in accordance with the figures of the drawing. It shows: FIG. 1 shows a first embodiment of an interdigital transducer used according to the invention for eliminating acoustic interference surface waves, which is terminated with an electrical load; Figure 2 shows an embodiment corresponding to the embodiment of Figure 1 with a modification of the electrical load of the interdigital transducer;
Figur 3 eine Ausfuhrungsform mit einem bidirektionalen Interdigitalwandler, der mit einer elektrischen Last nach Figur 2 abgeschlossen ist, wobei der In¬ terdigitalwandler mit einem Reflektor in Wirkver¬ bindung steht;FIG. 3 shows an embodiment with a bidirectional interdigital transducer, which is terminated with an electrical load according to FIG. 2, the interdigital transducer being operatively connected to a reflector;
Figur 4 eine der Ausfuhrungsform nach Figur 3 entsprechende Ausfuhrungsform mit einer elektrischen Last entsprechend der Ausfuhrungsform nach Figur 1;FIG. 4 shows an embodiment corresponding to the embodiment according to FIG. 3 with an electrical load corresponding to the embodiment according to FIG. 1;
Figur 5 eine Ausfuhrungsform mit einem unidirektionalen Interdigitalwandler,•FIG. 5 shows an embodiment with a unidirectional interdigital converter,
Figur 6 in schematischer Darstellung eine erste Ausfüh¬ rungsform eines erfindungsgemäßen Bauelementes mit auf nur einer Seite eines Ein-/Auskoppel-Interdigi¬ talwandlers angeordnete Oberflächenwellenreflekto- ren;FIG. 6 shows a schematic representation of a first embodiment of a component according to the invention with surface wave reflectors arranged on only one side of an input / output interdigital transducer;
Figur 7 eine der Figur 1 entsprechende schematische Dar¬ stellung einer weiteren Ausfuhrungsform eines er- findungsgemäßen Bauelementes mit auf zwei Seiten eines Ein-/Auskoppel-Interdigitalwandlers angeord¬ neten Oberflächenwellenreflektoren; undFIG. 7 shows a schematic representation corresponding to FIG. 1 of a further embodiment of a component according to the invention with surface wave reflectors arranged on two sides of an input / output coupling interdigital transducer; and
Figur 8 eine Ausfuhrungsform eines dispersiven unidirektio¬ nalen Interdigitalwandlers.8 shows an embodiment of a dispersive unidirectional interdigital converter.
Vor einer detaillierten Beschreibung der Ausfuhrungsformen sei zunächst darauf hingewiesen, daß in den Figuren der Zeichnung ein elektronisches mit akustischen Oberflächen- wellen arbeitendes Bauelement nicht im einzelnen dargestellt ist, da sich der Aufbau derartiger Bauelemente für den Fach¬ mann von selbst versteht. Es sei lediglich darauf hingewie- sen, daß derartige Bauelemente wie oben bereits ausgeführt im Prinzip durch auf einem piezoelektrischen Substrat angeord¬ nete Interdigitalwandler und Resonatoren aufgebaut ist.Before a detailed description of the embodiments, it should first be pointed out that an electronic component working with acoustic surface waves is not shown in detail in the figures of the drawing, since the construction of such components is self-evident for the person skilled in the art. It should only be pointed out that such components, as already explained above, are constructed in principle by interdigital transducers and resonators arranged on a piezoelectric substrate.
Gemäß Figur l ist erfindungsgemäß bei einem elektronischen mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelement als Mittel zur Eliminierung von akustischen Stör-Oberflächenwel¬ len ein (mindestens ein) in Spuren von Stör-Oberflächenwellen angeordneter Interdigitalwandler 10 vorgesehen, der mit einer elektrischen Last 11 abgeschlossen ist. Die elektrische Last 11 ist über Verbindungsleitungen 12 elektrisch mit dem Interdigitalwandler 10 verbunden.According to FIG. 1, an (at least one) interdigital transducer 10, which is arranged in the form of traces of interfering surface waves and which is terminated with an electrical load 11, is provided as an agent for eliminating acoustic interfering surface waves in an electronic component operating with surface acoustic waves. The electrical load 11 is electrically connected to the interdigital transducer 10 via connecting lines 12.
Eine Spur einer in den Interdigitalwandler 10 hineinlaufenden akustischen Stör-Oberflächenwelle ist durch einen Pfeil 13 angedeutet.An arrow 13 indicates a trace of an acoustic interference surface wave running into the interdigital transducer 10.
Die in den Interdigitalwandler 10 hineinlaufenden akustische Stör-Oberflächenwelle wird in elektrische Energie umgesetzt, welche in der elektrischen Last verbraucht wird. In Figur 1 ist als elektrische Last 11 ein reeller ohmscher Widerstand in Form eines Mäanders vorgesehen. Ein derartiger reeller ohmscher Widerstand wird verwendet, wenn der Interdigital¬ wandler 10 einen rellen Innenwiderstand besitzt. Die Reali- sierung eines derartigen Interdigitalwandlers mit reellem Innenwiderstand ist für alle piezoelektrischen Substrate möglich. Damit kann der Interdigitalwandler 10 durch den reellen ohmschen Widerstand angepaßt abgeschlossen werden, so daß die maximale Leistung in die elektrische Last eingekop- pelt wird und damit eine optimale Eliminierung der akusti¬ schen Stör-Oberflächenwelle möglich ist.The acoustic interference surface wave entering the interdigital transducer 10 is converted into electrical energy which is consumed in the electrical load. In Figure 1, a real ohmic resistance in the form of a meander is provided as the electrical load 11. Such a real ohmic resistance is used when the interdigital transducer 10 has a real internal resistance. The implementation of such an interdigital transducer with real internal resistance is possible for all piezoelectric substrates. The interdigital transducer 10 can thus be terminated in a matched manner by the real ohmic resistance, so that the maximum power is coupled into the electrical load and thus an optimal elimination of the acoustic interference surface wave is possible.
Die Herstellung der elektrischen Last 11 in Form eines reel¬ len ohmschen Widerstandes sowie die elektrischen Verbindungen 12 mit den Interdigitalwandler 10 sind durch an sich bekannte Techniken, beispielsweise durch einen fotolithographischen fischen Prozeß zusammen mit dem Interdigitalwandler 10 sowie weiteren Elementen des elektronischen mit akustischen . Oberflächenwellen arbeitenden Bauelement auf dem gleichen Bauelementesubstrat möglich, so daß in vorteilhafter Weise für die Realisierung der Bedämpfung bzw. Eliminierung von akustischen Stör-Oberflächenwellen keine zusätzlichen Prozeßschritte erforderlich sind.The production of the electrical load 11 in the form of a real ohmic resistance and the electrical connections 12 to the interdigital transducer 10 can be achieved by techniques known per se, for example by a photolithographic fishing process together with the interdigital transducer 10 and other elements of electronic with acoustic. Surface wave working component possible on the same component substrate, so that no additional process steps are advantageously required for the implementation of the damping or elimination of acoustic interference surface waves.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2, in der gleiche Teile wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist an Stelle eines reellen ohmschen Widerstandes 11 in Form eines Meanders nach Figur 1 ein reeller ohmscher Widerstand in Form (mindestens eines) Elektrodenfingers 11' vorgesehen. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der Ausführungs- form nach Figur 1.In the embodiment according to FIG. 2, in which the same parts as in FIG. 1 are provided with the same reference symbols, instead of a real ohmic resistor 11 in the form of a meander according to FIG. 1, a real ohmic resistor in the form of (at least one) electrode finger 11 'is provided . Otherwise, this embodiment corresponds to the embodiment according to FIG. 1.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf eine elektrische Last 11 bzw. 11' in Form eines reellen ohmschen Widerstandes gemäß den Ausfuhrungsformen nach den Figuren 1 und 2 beschränkt ist. Die elektrische Last kann vielmehr allgemein eine elektrische Impedanz mit einem reellen und imaginären Anteil sein. Für eine optimale Eliminierung von akustischen Stör-Oberflächenwellen ist für eine Anpassung der elektrischen Impedanz an den Interdigitalwandler wesentlich, daß die elektrische Impedanz den konjugiert komplexen Wert der Innenimpedanz des Interdigitalwandlers besitzt, wenn auch die Innenimpedanz des Interdigitalwandlers einen reellen und einen imaginären Anteil besitzt.It should be pointed out that the invention is not limited to an electrical load 11 or 11 'in the form of a real ohmic resistance in accordance with the embodiments according to FIGS. 1 and 2. Rather, the electrical load can generally be an electrical impedance with a real and imaginary component. For optimal elimination of surface acoustic interference waves, it is essential for an adaptation of the electrical impedance to the interdigital transducer that the electrical impedance has the conjugate complex value of the internal impedance of the interdigital transducer, even if the internal impedance of the interdigital transducer has a real and an imaginary part.
Es ist ggf. weiterhin auch möglich, die elektrische Impedanz als externes Element an den Interdigitalwandler 11 anzukop¬ peln.It may also be possible to couple the electrical impedance to the interdigital transducer 11 as an external element.
Bei den Ausfuhrungsformen nach den Figuren 1 und 2 ist offen¬ gelassen, ob es sich bei dem Interdigitalwandler 10 um einen bidirektionalen oder unidirektionalen Interdigitalwandler handelt. Ist der Interdigitalwandler als bidirektionaler Wandler ausgebildet, so ist es in Weiterbildung der Erfindung bevor¬ zugt, auf der der Eintrittsseite von Stör-Oberflächenwellen abgewandten Seite des Interdigitalwandlers eine Oberflächen- wellenreflektor anzuordnen. Derartige Ausfuhrungsformen sind in den Figuren 3 und 4 dargestellt, welche abgesehen von einem Oberflächenwellenreflektor 14 den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 entsprechen. Sich entsprechende Teile sind daher in den Figuren 1 und 2 bzw. 3 und 4 mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, it is left open whether the interdigital converter 10 is a bidirectional or unidirectional interdigital converter. If the interdigital transducer is designed as a bidirectional transducer, it is preferred in a further development of the invention to arrange a surface wave reflector on the side of the interdigital transducer facing away from interference surface waves. Such embodiments are shown in FIGS. 3 and 4, which, apart from a surface wave reflector 14, correspond to the embodiments according to FIGS. 1 and 2. Corresponding parts are therefore provided with the same reference numerals in FIGS. 1 and 2 or 3 and 4.
In Figur 3 ist durch Pfeile 15 und 16 angedeutet, daß es sich bei dem Interdigitalwandler 10 um einen bidirektionalen Wandler handelt. Die aus dem bidirektionalen Interdigital- wandler 10 auf der der Eintrittsseite von Stör-Oberflächen¬ wellen gemäß dem Pfeil 13 abgewandten Seite herauslaufende Oberflächenwelle wird durch den Oberflächenwellenreflektor 14 in den Interdigitalwandler 10 rückreflektiert, so daß auch mindestens ein Teil dieser Oberflächenwelle über den Abschluß des Interdigitalwandler 10 mit der elektrischen Last 11 bzw. 11' eliminierbar ist.In FIG. 3, arrows 15 and 16 indicate that the interdigital converter 10 is a bidirectional converter. The surface wave emerging from the bidirectional interdigital transducer 10 on the side facing away from the entry side of interfering surface waves according to the arrow 13 is reflected back by the surface wave reflector 14 into the interdigital transducer 10, so that at least part of this surface wave is also terminated by the interdigital transducer 10 can be eliminated with the electrical load 11 or 11 '.
Da ein angepaßter bidirektionaler Interdigitalwandler an seinen sich gegenüberliegenden Seiten bzw. Toren jeweils ein Viertel der eingestrahlten Leistung wieder abstrahlt, kann in Weiterbildung der Erfindung die Wirksamkeit dadurch weiter erhöht werden, daß anstelle eines bidirektionalen Interdigi¬ talwandlers ein unidirektionaler Interdigitalwandler, d. h. ein sogenannter SPUDT verwendet wird. Bei einem derartigen "SPUDT" handelt es sich um eine Wandler-Reflektoreinheit, wie sie beispielsweise in "IEEE 1991 Ultrasonics Symposium", Seiten 1 bis 4 beschrieben ist. Eine solche Ausführungsform ist in Figur 5 in Form eines unidrektionalen Wandlers 20 dargestellt, wobei diese Ausfuhrungsform im übrigen der Ausführungsform nach Figur 1 entspricht. Gemäß Figur 6 ist auf einem piezoelektrischen Substrat 1 ein Ein-/Auskoppel-Interdigitalwandler 2 angeordnet, der in einer einzigen akustischen Spur 7 eine akustische Oberflächenwelle abstrahlt. Die Einspeisung eines elektrischen EingangsSignals in den Interdigitalwandler 2 sowie spezielle Ausgestaltungen dieses Interdigitalwandlers sind nicht eigens dargestellt, da es sich dabei um an sich bekannte Sachverhalte handelt.Since an adapted bidirectional interdigital converter radiates a quarter of the radiated power at its opposite sides or gates, the effectiveness can be further increased in a further development of the invention by using a unidirectional interdigital converter, ie a so-called SPUDT, instead of a bidirectional interdigital converter becomes. Such a “SPUDT” is a transducer-reflector unit, as described, for example, in “IEEE 1991 Ultrasonics Symposium”, pages 1 to 4. Such an embodiment is shown in FIG. 5 in the form of a unidirectional converter 20, this embodiment otherwise corresponding to the embodiment according to FIG. According to FIG. 6, a coupling-in / coupling-out interdigital transducer 2 is arranged on a piezoelectric substrate 1 and emits a surface acoustic wave in a single acoustic track 7. The feeding of an electrical input signal into the interdigital transducer 2 as well as special configurations of this interdigital transducer are not specifically shown, since these are known facts.
In der akustischen Spur 7 sind mehrere Oberflächenwellenre- flektoren 3 bis 6 angeordnet, von denen die akustische Ober¬ flächenwelle in der akustischen Spur 7 auf den Ein- / uskoppel-Interdigitalwandler 2 rückreflektiert wird. Spezi¬ elle Ausgestaltungen der Oberflächenwellenreflektoren 3 bis 6 sind hier ebenfalls nicht dargestellt und brauchen nicht näher erläutert zu werden, da an sich bekannte Reflektor¬ strukturen verwendet werden können.A plurality of surface wave reflectors 3 to 6 are arranged in the acoustic track 7, of which the acoustic surface wave in the acoustic track 7 is reflected back onto the input / output coupling interdigital transducer 2. Special configurations of the surface wave reflectors 3 to 6 are also not shown here and do not need to be explained in more detail since known reflector structures can be used.
Erfindungsgemäß ist nun auf der den Oberflächenwellenreflek¬ toren 3 bis 6 abgewandten Seite des Ein-/Auskoppel-Interdigi- talwandlers 2 ein weiterer Interdigitalwandler 30 vorgesehen, der zur Eliminierung von akustischen Stör-Oberflächenwellen dient. Dieser Interdigitalwandler 30 ist mit einer elektri¬ schen Last in Form eines elektrischen Energiespeichers 31, 32 abgeschlossen.According to the invention, a further interdigital transducer 30 is now provided on the side of the coupling / decoupling interdigital transducer 2 facing away from the surface wave reflectors 3 to 6, which serves to eliminate acoustic interference surface waves. This interdigital converter 30 is terminated with an electrical load in the form of an electrical energy store 31, 32.
In Weiterbildung der Erfindung kann dieser elektrische Ener¬ giespeicher durch einen elektrischen Kondensator 32 mit vorgeschaltetem Gleichrichter 31 gebildet sein. Die durch den Interdigitalwandler 30 gelieferte Hochfrequenzleistung wird durch den Gleichrichter 31 gleichgerichtet und im Kondensator 32 gespeichert und kann zum Betrieb einer - wenig elektrische Leistung verbrauchenden - elektronischen Schaltung ausgenutzt werden. Es können unter Ausnutzung dieser Leistung beispiels¬ weise Daten aus einem elektrisch umprogrammierbaren Festwert- Speicher (EEPROM) ausgelesen werden, welche ihrerseits bei¬ spielsweise zur Änderung einer (nicht dargestellten) Beschal- tung der Oberflächenwellenreflektoren 2 bis 6 ausgenutzt werden können.In a further development of the invention, this electrical energy store can be formed by an electrical capacitor 32 with an upstream rectifier 31. The high-frequency power supplied by the interdigital converter 30 is rectified by the rectifier 31 and stored in the capacitor 32 and can be used to operate an electronic circuit that consumes little electrical power. Using this power, for example, data can be read from an electrically reprogrammable read-only memory (EEPROM), which in turn can be used, for example, to change a (not shown) wiring. device of the surface wave reflectors 2 to 6 can be used.
Wie bereits ausgeführt, ist der zur Eliminierung von Stör- Oberflächenwellen verwendete Interdigitalwandler 30 auf der den Oberflächenwellenreflektoren 3 bis 6 abgewandten Seite des Ein-/Auskoppel-Interdigitalwandlers 2 angeordnet. Es wird dabei davon ausgegangen, daß der Ein-/Auskoppel-Interdigital¬ wandler 2 ein bidirektionaler Wandler ist. Damit steht die Hälfte der Leistung sofort zur Verfügung und kann beispiels¬ weise zum Schalten von Bits in einer (nicht dargestellten) an den Ein-/Auskoppel-Interdigitalwandler 2 angekoppelten elek¬ tronischen Schaltung verwendet werden.As already stated, the interdigital transducer 30 used to eliminate interference surface waves is arranged on the side of the coupling / decoupling interdigital transducer 2 facing away from the surface wave reflectors 3 to 6. It is assumed that the coupling / decoupling interdigital converter 2 is a bidirectional converter. Half of the power is thus immediately available and can be used, for example, for switching bits in an electronic circuit (not shown) coupled to the input / output coupling interdigital converter 2.
Bei der Ausfuhrungsform nach Figur 7, in der gleiche Elemente wie in der Ausfuhrungsform nach Figur 6 mit gleichen Bezugs- zeichen versehen sind, handelt es sich um ein insgesamt bidirektionales Bauelement, bei dem auf beiden Seiten des Ein-/Auskoppel-Interdigitalwandlers 2 in der akustischen Spur 7 mehrere Oberflächenwellenreflektoren 3, 4, ...bzw. 5,The embodiment according to FIG. 7, in which the same elements as in the embodiment according to FIG. 6 are provided with the same reference numerals, is an overall bidirectional component in which the on / off coupling-interdigital converter 2 in the acoustic track 7 several surface wave reflectors 3, 4, ... or. 5,
6,...angeordnet sind. Dabei ist gemäß Figur 7 auf mindestens einer Seite hinter dem letzten Oberflächenwellenreflektor - bei dieser Ausfuhrungsform hinter dem Oberflächenwellenre¬ flektor 3 - der Interdigitalwandler 30 zur Eliminierung von akustischen Stör-Oberflächenwellen mit der elektrischen Last in Form des elektrischen Energiespeichers 31, 32 angeordnet.6, ... are arranged. According to FIG. 7, the interdigital transducer 30 for eliminating acoustic interference surface waves with the electrical load in the form of the electrical energy store 31, 32 is arranged on at least one side behind the last surface wave reflector - behind the surface wave reflector 3 in this embodiment.
Es sei darauf hingewiesen, daß es sich bei den Ausführungs- formen nach den Figuren 6 und 7 um ID-Tags handelt, wie sie beispielsweise in der DE-OS 41 30 776 oder der US-PS 4 625 208 beschrieben sind.It should be pointed out that the embodiments according to FIGS. 6 and 7 are ID tags, as are described, for example, in DE-OS 41 30 776 or US Pat. No. 4,625,208.
In Weiterbildung der Erfindung wird als Interdigitalwandler zur Eliminierung von akustischen Stör-Oberflächenwellen ein unidirektionaler Interdigitalwandler (SPUDT - Single Phase Unidirectional Transducer) verwendet. Die günstigste Ausge¬ staltung des unidirektionalen Interdigitalwandlers richtet sich vorzugswese nach dem Gesamtsystem, in dem er eingesetzt wird. Wird das System mit pulsförmigen AbfrageSignalen be¬ trieben, so ist der Wandler ein an sich bekannter nicht dispersiver Typ. Wird dagegen das System mit dem aus der Radartechnik an sich bekannten Impulskompressionsverfahren abgefragt, so ist es vorteilhaft, den Abfrageimpuls im Wand¬ ler zu komprimieren, wozu ein dispersiver Wandler gemäß Figur 8 verwendet wird. Bei einem derartigen Wandler gemäß Figur '6 handelt es sich um eine Interdigitalwandler-Reflektorkombina- tion 40, welche aus Zellen mit jeweils einem Elektrodenfinger 41 großer Breite und zwei Elektrodenfingern 42, 43 mit gegen¬ über dem Elektrodenfinger 41 kleinerer Breite gebildet ist. Wie Figur 8 zeigt, nimmt die Zellenbreite in der Zeichenebene gesehen von links nach rechts ab, wodurch die dispersiven Eigenschaften des Wandlers zustande kommen.In a further development of the invention, a unidirectional interdigital transducer (SPUDT - single phase unidirectional transducer) is used as the interdigital transducer for eliminating surface acoustic interference waves. The cheapest embodiment of the unidirectional interdigital transducer is aimed preferred according to the overall system in which it is used. If the system is operated with pulse-shaped interrogation signals, the converter is a non-dispersive type known per se. If, on the other hand, the system is polled using the pulse compression method known per se from radar technology, it is advantageous to compress the polling pulse in the converter, for which purpose a dispersive converter according to FIG. 8 is used. Such a transducer according to FIG. 6 is an interdigital transducer / reflector combination 40, which is formed from cells each with an electrode finger 41 of a large width and two electrode fingers 42, 43 with a smaller width than the electrode finger 41. As shown in FIG. 8, the cell width decreases in the drawing plane from left to right, which results in the dispersive properties of the converter.
Ein derartiger dispersiver unidirektionaler Wandler 40 ist, wie oben bereits ausgeführt, insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein ID-Tag ein mit Impulskompression arbeitendes Abfra- gesystem ist, so daß die expandierten AbfrageSignale durch den Wandler komprimiert werden und damit ein zwar kurzer, jedoch hoher Spannungsstoß erzeugt wird. Ein derartiger Spannungsstoß läßt sich effizienter gleichrichten.Such a dispersive unidirectional converter 40, as already stated above, is particularly advantageous when an ID tag is a query system operating with pulse compression, so that the expanded query signals are compressed by the converter and thus a short but high voltage surge is produced. Such a surge can be rectified more efficiently.
Bei eine elektronischen mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelement in Form eines ID-Tags ist es erfin¬ dungsgemäß möglich, ein derartiges passives Element mit Energie zu versorgen, so daß es wie ein aktives Element wirkt, mit dem eine Vielzahl von Bits übertragen werden kann. Dabei kann auch ein zwischen dem ID-Tag und einer Sendean¬ tenne befindlicher Verstärker mit der aus Stör-Oberflächen¬ wellen gewonnenen elektrischen Leistung betrieben werden, so daß mindestens ein Teil der Dämpfung des ID-Tags ausgeglichen werden kann. Der zur Eliminierung von Stör-Oberflächenwellen verwendete Interdigitalwandler kann darüber hinaus so ausge¬ bildet werden, daß die Energie im Zeitpunkt erzeugt wird, in dem die Antwortimpulse ausgekoppelt werden, wodurch die Antwort des ID-Tags und damit die Reichweite bei gegebener Abfrageleistung erhöht wird. In the case of an electronic component working with surface acoustic waves in the form of an ID tag, it is possible according to the invention to supply such a passive element with energy so that it acts like an active element with which a large number of bits can be transmitted. An amplifier located between the ID tag and a transmitting antenna can also be operated with the electrical power obtained from interference surface waves, so that at least part of the damping of the ID tag can be compensated for. The interdigital transducer used to eliminate surface interference waves can also be designed so that the energy is generated at the point in time at which the response pulses are coupled out, as a result of which the Response of the ID tag and thus the range is increased for a given query performance.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektronisches mit akustischen Oberflächenwellen arbei¬ tendes Bauelement mit Mitteln zur Eliminierung von akusti- sehen Stör-Oberflächenwellen, dadurch gekennzeichnet , daß als Mittel zur Eliminierung von akustischen Stör-Oberflä¬ chenwellen mindestens ein in Spuren von Stör-Oberflächen- • wellen angeordneter Interdigitalwandler (10, 20) Verwendung findet.1. Electronic component working with surface acoustic waves with means for eliminating acoustic interference surface waves, characterized in that as means for eliminating surface acoustic interference waves at least one interdigital transducer arranged in traces of interference surface waves (10, 20) is used.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Interdigitalwandler (10; 20) mit einer elektrischen Last (11; 11') abgeschlossen ist.2. Component according to claim 1, characterized in that the interdigital transducer (10; 20) with an electrical load (11; 11 ') is completed.
3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Interdigitalwandler (10; 20) mit einer elektrischen Impedanz abgeschlossen ist.3. Component according to claim 2, characterized in that the interdigital transducer (10; 20) is completed with an electrical impedance.
4. Bauelement nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Impedanz den konjugiert komplexen Wert der Innenimpedanz des Interdigitalwandler (10; 20) besitzt.4. The component according to claim 2 and 3, characterized in that the electrical impedance has the complex conjugate value of the internal impedance of the interdigital transducer (10; 20).
5. Bauelement nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Interdigitalwandler (10; 20) als Wandler mit reellem Innenwiderstand ausgebildet und mit einem reellen ohmschen Widerstand (11; 11') abgeschlossen ist.5. The component according to claim 2 and 3, characterized in that the interdigital transducer (10; 20) is designed as a transducer with a real internal resistance and is completed with a real ohmic resistance (11; 11 ').
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Impedanz als externes Element an den Interdigitalwandler (10; 20) angekoppelt ist. 6. Component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrical impedance is coupled as an external element to the interdigital transducer (10; 20).
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Interdigitalwandler (10; 20) und die elektrische Impedanz (11; 11') auf dem Bauelementesubstrat ausgebildet sind.7. The component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the interdigital transducer (10; 20) and the electrical impedance (11; 11 ') are formed on the component substrate.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Impedanz als reeller ohmscher Widerstand in Form eines metallischen Meanders (11) ausgebildet ist.8. The component according to one of claims 1 to 5 and 7, characterized in that the electrical impedance is designed as a real ohmic resistance in the form of a metallic meander (11).
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Impedanz.als reeller ohmscher Widerstand in Form mindestens eines metallischen Elektrodenstreifens (11') ausgebildet ist.9. The component according to one of claims 1 to 5 and 7, characterized in that the electrical impedance is designed as a real ohmic resistance in the form of at least one metallic electrode strip (11 ').
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß daß bei Verwendung eines bidirektionalen Interdigital¬ wandler (10) auf der der Eintrittsseite von Stör-Oberflächen¬ wellen abgewandten Seite des Interdigitalwandler ein Ober- flächenwellenreflektor (14) angeordnet ist.10. Component according to one of claims 1 to 9, characterized in that a surface wave reflector (14) is arranged when using a bidirectional interdigital transducer (10) on the side of the interdigital transducer facing away from interference surface waves.
11. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Last (31, 32) ein elektrischer Energie¬ speicher ist.11. The component according to claim 2, characterized in that the electrical load (31, 32) is an electrical energy storage.
12. Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichne , daß der elektrische Energiespeicher (31, 32) ein elektrischer Kondensator (12) mit vorgeschaltetem Gleichrichter (11) ist. 12. The component according to claim 11, characterized in that the electrical energy store (31, 32) is an electrical capacitor (12) with an upstream rectifier (11).
13. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Interdigitalwandler (20,30) ein unidirektionaler Interdigitalwandler ist.13. The component according to one of claims 1 to 12, characterized in that the interdigital transducer (20,30) is a unidirectional interdigital transducer.
14. Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß daß der unidirektionale Interdigitalwandler (20,30) ein dispersiver Interdigitalwandler ist.14. The component according to claim 13, characterized in that the unidirectional interdigital transducer (20,30) is a dispersive interdigital transducer.
15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in Form eines ID-Tags mit einem Ein-/Auskoppel-Interdigitalwandler (2) und mit in mindestens einer akustischen Spur (7) des Ein- /Auskoppel-Interdigitalwandlers (2) angeordneten Oberflä- chenwellenreflektoren (3 bis 6) , dadurch gekennzeichnet, daß daß der Interdigitalwandler (20,30) zur Eliminierung von15. Component according to one of claims 1 to 14 in the form of an ID tag with an input / output coupling interdigital transducer (2) and with at least one acoustic track (7) of the input / output coupling interdigital transducer (2) arranged surface Chenwellenrefleoren (3 to 6), characterized in that the interdigital transducer (20,30) to eliminate
Stör-Oberflächenwellen hinter dem letzten Oberf ächenwel- lenreflektor (3) des ID-Tags angeordnet ist.Interfering surface waves are arranged behind the last surface wave reflector (3) of the ID tag.
16. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15 in Form eines ID-Tags nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß daß bei Anordnung der Oberflächenwellenreflektoren (3 bis 6) auf lediglich einer Seite des Ein-/Auskoppel-Interdigital¬ wandlers (2) der Interdigitalwandler (30) zur Eliminierung von Stör-Oberflächenwellen auf der den Oberflächenwellen- reflektoren (3 bis 6) abgewandten Seite des Ein-/Auskoppel- Interdigitalwandlers (2) angeordnet ist. 16. The component according to one of claims 1 to 15 in the form of an ID tag according to claim 15, characterized in that when the surface wave reflectors (3 to 6) are arranged on only one side of the coupling / decoupling interdigital transducer (2) the interdigital transducer (30) for eliminating interfering surface waves is arranged on the side of the coupling / decoupling interdigital transducer (2) facing away from the surface wave reflectors (3 to 6).
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