Filtres à ondes de surface : Configurations des filtres à « faible perte »

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Auteur(s)

Philippe DEFRANOULD : Directeur Industriel de Thomson Microsonics - Docteur en Physique
Peter WRIGHT : Directeur de la stratégie de Thomson Microsonics - Docteur-ingénieur

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INTRODUCTION

Les composants à ondes de surface SAW (Surface Acoustic Wave) sont des dispositifs discrets de traitement analogique du signal. Ils sont critiques pour le fonctionnement de beaucoup de systèmes électroniques modernes. Ce sont des composants passifs, bien adaptés pour réaliser des fonctions telles que ligne à retard, filtrage et source stable de fréquence.

Les paragraphes qui suivent ont pour ambition de décrire les principaux aspects de la conception et des technologies de fabrication de filtres à ondes de surface (FOS) dits à « faible perte », les structures « classiques » étant présentées par ailleurs. Nous ne développons que les structures à un seul niveau de métallisation qui seules sont l’objet actuellement d’applications significatives, décrites en fin d’article. Ce sont les structures à transducteur unidirectionnel à une seule phase dit SPUDT (Single Phase Uni-Directional Transducer) dont il existe plusieurs variantes comme les DART (Distributed Acoustical Reflection Transducer) ou les IIDT (Interdigitated InterDigital Transducer) et les structures à base de résonateurs que ce soit du type couplé dites CRF (Coupled Resonator Filter) et guidé dites TCF (Transversely Coupled Filter) ou encore du type Impédant avec les configurations « échelle » (ladder) et « pont équilibré » (balanced bridge).

Les thèmes abordés s’appuient sur les bases théoriques des ondes acoustiques et des structures classiques des filtres à ondes de surfaces développées de façon détaillée dans plusieurs ouvrages. Les lecteurs sont donc invités à consulter ces ouvrages cités en fin de cet article, dans « Pour en savoir plus ». Ne seront rappelés dans cet article que les points qui ont été jugés indispensables à une bonne compréhension de l’exposé.

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Version archivée 1 de déc. 1980 par Philippe COEURÉ

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e2200

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2. Configurations des filtres à « faible perte »

Les configurations répondant à l’exigence dite « faible perte » sont basées sur trois types de techniques :

transducteur unidirectionnel à une phase (SPUDT) ;
transducteur interdigité imbriqué (IIDT) ;
solution à base de résonateur.

La catégorie SPUDT présente une bande passante modérée (0,3 à 5 %), une perte d’insertion comprise entre 5 et 10 dB ; ils sont très flexibles et relativement proches des filtres « classiques ». La catégorie IIDT présente elle une perte plus faible, typiquement inférieure à 5 dB mais de faible possibilité de réjection hors bande passante. Enfin, la catégorie résonateur présente une perte encore plus faible, une bonne réjection hors bande et ce pour une taille très petite.

2.1 Filtre à transducteurs unidirectionnels (SPUDT)

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2.1.1 Principe de fonctionnement

Un transducteur bidirectionnel auquel on associe un réflecteur d’un seul côté n’émettra de l’énergie que du côté opposé (figure 7) et deviendra ainsi unidirectionnel. En se référant à la figure 1, nous observons qu’en général une partie de l’énergie acoustique passe sous le premier transducteur et sort sur le port acoustique opposé. Un réseau à deux électrodes par longueur d’onde est utilisé pour constituer une cavité résonante réfléchissante sur le port acoustique de sortie comme cela est schématisé sur la figure 7. À l’intérieur de la bande d’arrêt du réseau réflecteur cela revient à charger le port acoustique par une basse impédance. La structure résultante n’a effectivement que deux ports : un électrique et un acoustique, les deux pouvant être simultanément adaptés aux impédances définies. Un réseau uniforme a deux électrodes par longueur d’onde est...

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