一種基于電容加權(quán)的扇形單相單向換能器聲表濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種聲表濾波器，尤其設(shè)及一種基于電容加權(quán)的扇形單相單向換能器 聲表濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲表面波濾波器（聲表濾波器）是利用半導(dǎo)體平面工藝制作在壓電晶片材料上的 叉指換能器，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與聲信號(hào)間的相互轉(zhuǎn)換，達(dá)到對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理的器件。壓電材 料是化學(xué)特性非常穩(wěn)定的單晶材料，常用的有妮酸裡、粗酸裡和石英等材料。叉指換能器材 料一般采用金屬侶，或侶銅合金。由于聲表面波的速度比電磁波的低五個(gè)數(shù)量級(jí)，因而聲表 面波濾波器具有體積小、重量輕、牢固可靠等特點(diǎn)，此外，還具有設(shè)計(jì)靈活、無需調(diào)整、便于 批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
[0003] 聲表面波濾波器廣泛用于民用移動(dòng)通訊基站、終端、汽車電子和無線抄表等產(chǎn)品 中。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)聲表面波濾波器性能要求越來越高，要求濾波器具有更大的相 對(duì)帶寬、更低的損耗和更小的體積。現(xiàn)有的聲表面波濾波器中間一個(gè)子換能器，左右兩邊由 S個(gè)子換能器串聯(lián)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱"3-1-3"結(jié)構(gòu)，盡管能實(shí)現(xiàn)寬帶和低損耗濾波器，但由于中間 有一子換能器，濾波器的體積較大，很難同時(shí)滿足上述要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種基于電容加權(quán)的扇形單 相單向換能器聲表濾波器。 陽〇化]為了解決W上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于電容加權(quán)的扇形單 相單向換能器聲表濾波器，聲表濾波器由輸入換能器和輸出換能器組成，輸入換能器和輸 出換能器制作在壓電材料上，聲表濾波器的兩個(gè)端面涂有用于減小多余的聲波反射信號(hào)的 吸聲膠；
[0006] 輸入換能器和輸出換能器均采用"3-3"結(jié)構(gòu)；"3-3"結(jié)構(gòu)即輸入換能器和輸出換 能器分別有六個(gè)子換能器；輸入換能器和輸出換能器均由兩個(gè)相同的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)子 結(jié)構(gòu)由=個(gè)子換能器串聯(lián)，再與對(duì)稱的=個(gè)子換能器并聯(lián)構(gòu)成。
[0007] =個(gè)子換能器的指對(duì)數(shù)分別為叫，叫和n4,=個(gè)子換能器的電容與其指對(duì)數(shù)成正 比，加在S個(gè)子換能器上的總電壓為V。，則S個(gè)子換能器上的電壓表示為：
[0009] 每個(gè)子換能器的電容與輸入換能器或輸出換能器的指對(duì)數(shù)成正比，加在子換能器 上的電壓差與子換能器的電容成反比，用于實(shí)現(xiàn)輸入換能器或輸出換能器的加權(quán)。
[0010] 輸入換能器和輸出換能器均采用單相單向結(jié)構(gòu)，使換能中屯、與反射中屯、有適當(dāng)移 位，使一個(gè)方向的發(fā)射聲波與反射聲波正向疊加，另一方向反相相消，實(shí)現(xiàn)聲波的單相傳 播。
[0011] 輸入換能器和輸出換能器采用扇形結(jié)構(gòu)排列，聲表濾波器在與傳播方向垂直的方 向孔徑漸變，聲表濾波器的頻響由多個(gè)窄帶濾波器頻響疊加而成，用于實(shí)現(xiàn)相對(duì)帶寬較大 的聲表濾波器；所述聲表濾波器中屯、頻率140MHz，1地帶寬8. 2MHz，40地帶寬11. 6MHz，損 耗8. 3地，帶外抑制大于40地的基片材料采用YZ妮酸裡。
[0012]本發(fā)明采用"3-3"結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)換能器的加權(quán)，提高了換能器的阻抗，減小了濾波器 的體積；采用扇形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的濾波器具有較大相對(duì)帶寬，采用單相單向換能器換能器結(jié) 構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的濾波器具有較低損耗。
【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0014] 圖1是本發(fā)明基于電容加權(quán)的扇形單相單向換能器聲表濾波器整體結(jié)構(gòu)；
[001引圖2是本發(fā)明的"3-3"結(jié)構(gòu)；
[0016] 圖3是傳統(tǒng)的"3-1-3"結(jié)構(gòu)；
[0017]圖4是一個(gè)周期內(nèi)有四根指條的單相單向換能器結(jié)構(gòu)；
[0018] 圖5是扇形換能器結(jié)構(gòu)；
[0019] 圖6是根據(jù)本發(fā)明開發(fā)的一款濾波器的實(shí)際測(cè)試的頻率響應(yīng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明通過半導(dǎo)體平面工藝將輸入換能器2和輸出換能器3制作（設(shè) 置）在壓電材料1上，聲表濾波器的兩個(gè)端面涂有吸聲膠4,W減小多余的聲波反射信號(hào)。 [OOW如圖2所示，輸入換能器2和輸出換能器3均采用"3-3"結(jié)構(gòu)，輸入換能器2和輸 出換能器3分別有六個(gè)子換能器；即輸入換能器2和輸出換能器3均由兩個(gè)相同的子結(jié)構(gòu) 構(gòu)成，每個(gè)子結(jié)構(gòu)由=個(gè)子換能器串聯(lián)，再與對(duì)稱的=個(gè)子換能器并聯(lián)構(gòu)成，設(shè)=個(gè)子換能 器的指對(duì)數(shù)分別為112,叫和n4,S個(gè)子換能器的電容與其指對(duì)數(shù)成正比，加在S個(gè)子換能器 上的總電壓為V。，則S個(gè)子換能器上的電壓表示為：
[0023]每個(gè)子換能器的電容與輸入換能器2或輸出換能器3的指對(duì)數(shù)成正比，加在子換 能器上的電壓差與子換能器的電容成反比，W實(shí)現(xiàn)輸入換能器2或輸出換能器3的加權(quán)，與 圖3傳統(tǒng)"3-1-3"結(jié)構(gòu)相比，減少了中間子換能器，減小了濾波器的體積。
[0024] 當(dāng)電信號(hào)加到輸入換能器，由于逆壓電效應(yīng)，輸入換能器將電信號(hào)傳換成聲信號(hào) 并在基片表面?zhèn)鞑?，?dāng)傳播到輸出換能器后，由于壓電效應(yīng)，輸出換能器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電 信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)濾波功能。
[00巧]輸入換能器和輸出換能器均采用單相單向結(jié)構(gòu)，使換能中屯、與反射中屯、有適當(dāng)移 位，使一個(gè)方向的發(fā)射聲波與反射聲波正向疊加，另一方向反相相消，W實(shí)現(xiàn)聲波的單相傳 播，降低了濾波器的損耗。
[00%] 輸入換能器2和輸出換能器3采用扇形結(jié)構(gòu)排列，即聲表濾波器在與傳播方向垂 直的方向孔徑漸變，形如"扇子"，聲表濾波器的頻響可當(dāng)成由多個(gè)窄帶濾波器頻響疊加而 成，可實(shí)現(xiàn)相對(duì)帶寬較大的聲表濾波器。
[0027] 聲表濾波器中屯、頻率140MHz，1地帶寬8. 2MHz，40地帶寬11. 6MHz，損耗8. 3地，帶 外抑制大于40地的基片材料采用YZ妮酸裡。
[0028] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于電容加權(quán)的扇形單相單向換能器聲表濾波器，其特征在于：所述聲表濾波 器由輸入換能器（2)和輸出換能器（3)組成，輸入換能器（2)和輸出換能器（3)制作在壓 電材料（1)上，聲表濾波器的兩個(gè)端面涂有用于減小多余的聲波反射信號(hào)的吸聲膠（4); 所述輸入換能器（2)和輸出換能器（3)均采用"3-3"結(jié)構(gòu)；所述"3-3"結(jié)構(gòu)即輸入換 能器（2)和輸出換能器（3)分別有六個(gè)子換能器；輸入換能器（2)和輸出換能器（3)均由 兩個(gè)相同的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)子結(jié)構(gòu)由Ξ個(gè)子換能器串聯(lián)，再與對(duì)稱的Ξ個(gè)子換能器并聯(lián) 構(gòu)成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容加權(quán)的扇形單相單向換能器聲表濾波器，其特征在 于：所述Ξ個(gè)子換能器的指對(duì)數(shù)分別為Π2,Π3和η4,Ξ個(gè)子換能器的電容與其指對(duì)數(shù)成正 比，加在Ξ個(gè)子換能器上的總電壓為V。，則Ξ個(gè)子換能器上的電壓表示為：每個(gè)子換能器的電容與輸入換能器（2)或輸出換能器（3)的指對(duì)數(shù)成正比，加在子換 能器上的電壓差與子換能器的電容成反比，用于實(shí)現(xiàn)輸入換能器（2)或輸出換能器（3)的 加權(quán)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容加權(quán)的扇形單相單向換能器聲表濾波器，其特征在 于：所述輸入換能器（2)和輸出換能器（3)均采用單相單向結(jié)構(gòu)，使換能中屯、與反射中屯、有 適當(dāng)移位，使一個(gè)方向的發(fā)射聲波與反射聲波正向疊加，另一方向反相相消，實(shí)現(xiàn)聲波的單 相傳播。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容加權(quán)的扇形單相單向換能器聲表濾波器，其特征在 于：所述輸入換能器（2)和輸出換能器（3)采用扇形結(jié)構(gòu)排列，所述聲表濾波器在與傳播方 向垂直的方向孔徑漸變，聲表濾波器的頻響由多個(gè)窄帶濾波器頻響疊加而成，用于實(shí)現(xiàn)相 對(duì)帶寬較大的聲表濾波器；所述聲表濾波器中屯、頻率140MHz，1地帶寬8. 2MHz，40地帶寬 11. 6MHz，損耗8. 3地，帶外抑制大于40地的基片材料采用YZ妮酸裡。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于電容加權(quán)的扇形單相單向換能器聲表濾波器，聲表濾波器由輸入換能器和輸出換能器組成，輸入換能器和輸出換能器制作在壓電材料上，聲表濾波器的兩個(gè)端面涂有用于減小多余的聲波反射信號(hào)的吸聲膠；輸入換能器和輸出換能器均采用“3-3”結(jié)構(gòu)；“3-3”結(jié)構(gòu)即輸入換能器和輸出換能器分別有六個(gè)子換能器；輸入換能器和輸出換能器均由兩個(gè)相同的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)子結(jié)構(gòu)由三個(gè)子換能器串聯(lián)，再與對(duì)稱的三個(gè)子換能器并聯(lián)構(gòu)成。本發(fā)明采用“3-3”結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)換能器的加權(quán)，提高了換能器的阻抗，減小了濾波器的體積；采用扇形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的濾波器具有較大相對(duì)帶寬，采用單相單向換能器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的濾波器具有較低損耗。
【IPC分類】H03H9/54
【公開號(hào)】CN105406834
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510800626
【發(fā)明人】代斌
【申請(qǐng)人】北京中訊四方科技股份有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月19日