CN101350607B

CN101350607B - 一种能抑制横向寄生模信号的多通道组合式谐振器芯片

Info

Publication number: CN101350607B
Application number: CN2008101958440A
Authority: CN
Inventors: 谢中华; 章德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2028-09-03
Also published as: CN101350607A

Abstract

本发明涉及一种能抑制横向寄生模信号的多通道组合式谐振器芯片，特征是：由换能器、左反射阵及右反射阵组成的独立的谐振器结构，采用两个或两个以上独立的谐振器相互并联，形成的声传播并联之间有一定宽度的通道，用以减弱次级横向模，电输入电极、电输出电极也并联在独立的谐振器上，且通过连条连接组成组合式整体谐振芯片，形成电并联。本发明消除了次谐振峰的存在；谐振器芯片短，损耗小；在缩短表面波谐振器芯片的长度并减小损耗的前提条件下，可抑制表面波谐振器中的次谐振峰，由于多通道设计可以使谐振器芯片生产精度提高一倍以上，同时还可以提高器件频率的均匀性。

Description

一种能抑制横向寄生模信号的多通道组合式谐振器芯片

技术领域

本发明涉及一种能抑制横向寄生模信号的多通道组合式谐振器芯片，属于声表面波器件技术领域。

背景技术

声表面波谐振器是一种应用非常广泛的频率控制器件，目前已大量应用于遥控器、汽车摩托车等防盗器及一些电子系统的本地振荡频率发生上。通常SAW谐振器的频率响应中主谐振峰的高频端附近会出现一个次谐振峰(即横向模式信号)，如图1所示，其结构如图2所示。为了使该次谐振峰不影响主谐振峰的工作状态，在器件的设计制作中尽量消除次谐振峰或使它离主谐振峰愈远愈好。通常处理的方法是增大孔径用以减弱次级谐振峰的强度，或减小器件结构中的换能器孔径，使次谐振峰远离主谐振峰(也即孔径愈小，次谐振峰就愈远)，超出换能器与反射阵的通带范围，由此抑制次谐振峰。但孔径小了会增加叉指换能器的辐射阻抗，相应地增加了器件的损耗。为了保证损耗不增加，就一定要减小换能器本身的阻抗，为此，只有增加换能器的指对数，使器件芯片的总长度变长；可是，这样做显然不利于器件的小型化封装(SMD陶瓷封装)及高稳定度的要求。

以433.92MHz与315MHz两种通用SAW谐振器为例：

一般的433.92MHz谐振器芯片长度在2.9--3.1mm范围，它的次谐振峰在主谐振峰高频端的550至750KHz附近(见图5)。如果要使次谐振峰离得更远，甚至消除(见图9)，那么，在减小孔径与增加换能器长度之后，它的芯片长度需要3.6-3.65mm范围。相应的315MHz谐振器的芯片长度同比将增加到4.8-5.0mm(随频率的降低反比增长)。这样就无法封装在5×5mm²的SMD陶瓷外壳(其内部空腔面积为3.6×2mm²)之中。

另外，声表面波谐振器最关键的要求是频率精度要做得准确。国外大公司433.92MHz已开始生产允差为±50KHz的器件。国内厂家一般都是±75KHz精度，且成品率不高(80％左右)。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种能抑制横向寄生模信号的多通道组合式谐振器芯片，能在缩短表面波谐振器芯片的长度并减小器件损耗的前提条件下，抑制表面波谐振器中的横向寄生模式信号。同时缩短了每个通道谐振器的孔径，还可以提高生产工艺的频率一致性。

按照本发明提供的技术方案，一种能抑制横向寄生模信号的多通道组合式谐振器芯片，由换能器、左反射阵及右反射阵组成独立的谐振器结构，特征是：采用两个或两个以上独立的谐振器相互并联，形成声传播并联之间的通道，用以减弱次级横向模，电输入电极、电输出电极也并联在独立的谐振器上，且通过连条连接组成组合式整体谐振芯片，形成电并联用以降低电阻抗与器件损耗。

所述的通道即为独立谐振器结构之间的声隔离空间。

所述的通道相互之间的间隔为5～15个波长(约36至110微米)。

所述的多通道组合式谐振器芯片中第一独立谐振器、第二独立谐振器与第三独立谐振器中的换能器孔径为10～20个波长(约75至150微米)。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明制作的433.92兆赫SAW谐振器的频率响应，它几乎消除了次谐振峰的存在，位于433.92兆赫处的主峰损耗可降低到1.818db；谐振器芯片短，损耗小；在缩短表面波谐振器芯片的长度并减小损耗的前提条件下，可抑制表面波谐振器中的次谐振峰(横向寄生模式信号)，并且采用多通道设计后，频率精度433.92MHz±75KHz能达到95％以上成品率。因此本发明的多通道设计可以使谐振器芯片生产精度提高一倍以上，同时还可以提高器件频率的均匀性。

附图说明

图1为本发明的已有技术中声表面波谐振器频率响应图。

图2为本发明已有技术中声表面波谐振器结构示意图。

图3为各次声表面波模式的传播方向示意图。

图4为各次声表面波模式的质点振动相位极性图。

图5为本发明已有技术中谐振器频率响应图。

图6为本发明将换能器分成条带之后的结构示意图。

图7为本发明的三个独立谐振器结构并联后(实施例一)结构示意图。

图8为本发明的两个独立谐振器结构并联后(实施例二)结构示意图。

图9为本发明图6中三个独立的谐振器结构并联后频率响应图。

(在其它参数没有变的情况下，次谐振峰已明显消除)

图10为发明图8中两个独立的谐振器结构并联后频率响应图。

(在其它参数没有变的情况下，次谐振峰已明显消除)

具体实施方式

如图6-图8所示，包括输入电极1、换能器2、右反射阵3、连接线4、通道5、输出电极6、第一独立谐振器8、第二谐振器7、左反射阵9及第三独立谐振器10等。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

实施例一：首先确定次谐振峰为哪次横向模式。将大孔径换能器2分割成若干个条带(次谐振峰为三次横向模式，针对三次横向模，一般分成3个条带)。常规声表面波谐振器的结构如图2所示，由中间一个换能器2与两边的右反射阵3与左反射阵9组成独立的谐振器结构。

由于声表面波在金属条形成的栅格下的速度与金属化的汇流条或自由表面的速度不同，因此金属栅格便自然形成了声表面波传播的波导。由于波导边对声波的反射，满足一定的条件就可以产生横向的高次模式，这些高次声波模式的相速度比基波模式高，同一次模式的相速度随波导的孔径的减小而增加，各次模式传播方向的示意图如图3所示。

图4所示，从图4可以看出偶次模上下振动极性是反对称的，而叉指换能器激发与接收上下是对称的，因此偶次模不可能被叉指换能器激发或接收。只有三、五等奇数对称模被叉指换能器所激发与接收。而且次数愈高效率愈低。由此分析可以看出，一个通道中最靠近主谐振峰的次谐振峰为三次横向模式。

图6所示，每个条带形成一个独立的谐振器结构，并安排在消除三次横向模式的位置上。三个条带各为一个孔径很窄的谐振器结构，他们也有三次横向模式信号，但因为他们的孔径很窄，三次横向模的次谐振峰离主谐振峰很远，也很弱，可以不予考虑。另一个次级谐振峰是三个条带合成了一个大孔径的宽条带波导，图6右边即为宽条带内质点振动的极性与幅度随位置的变化，从中看出中间条带最强，而上下两个条带并不处在最强的位置上，这样他们总和减弱了三次模式的强度。而且条带之间的通道起到一定的隔离作用，也减小了三次横向模的强度。

图7为本发明专利的三个独立谐振器结构并联成组合式谐振器芯片(433.92兆赫谐振器)。

本发明专利由换能器2、左反射阵9及右反射阵3组成独立谐振器结构，采用第一独立谐振器8、第二独立谐振器7及第三独立谐振器10相互并联使之形成声传播并联。电输入电极1并联在第一独立谐振器8上，电输出电极6并联在第三独立谐振器10上，且通过连接条4连接组成组合式整体式谐振器芯片。

所述第一独立谐振器8与第二独立谐振器7相互并联之间形成有通道5，第二独立谐振器7与第三独立谐振器10之间也形成有通道5。

所述通道(相互之间的间隔)为5～15个波长(约36至110微米)。第一独立谐振器8、第二独立谐振器7与第三独立谐振器10的孔径为10～20个波长(约75至150微米)。

如图9所示为三个独立的谐振器结构并联后的频率响应图。(与图5对比可以看出，在其它参数没有变的情况下，次谐振峰已明显消除)。所用基片材料为ST石英。

实施例二：图8所示为本发明两个独立的谐振器结构并联成组合式谐振器芯片(172.70兆赫谐振器)。

本发明由换能器2、左反射阵9及右反射阵3组成独立的谐振结构，采用第一独立谐振器8、第二独立谐振器相互并联使之形成声传播并联。电输入电极1并联在第一独立谐振器8上，电输出电极6并联在第二独立谐振器7上，且通过连接条4组成组合式整体式谐振器芯片。所述第一独立谐振器8与第二独立谐振器7之间有通道5。所述有通道5为5～15个波长(约95至280微米)。第一独立谐振器8、第二独立谐振器7中的换能器孔径为10～20个波长(约190至380微米)。用通道5减弱三次横向模的强度。

图10所示为两个独立的谐振器结构并联后的频率响应。(与图2的频率特性图1对比可以看出，在其它参数没有变的情况下，次谐振峰已明显消除)。所用基片材料为ST石英。

Claims

1.一种能抑制横向寄生模信号的多通道组合式谐振器芯片，由换能器(2)、左反射阵(9)及右反射阵(3)组成独立的谐振器结构，采用两个或两个以上独立的谐振器相互并联，形成声传播并联之间的通道(5)，用以减弱次级横向模，电输入电极(1)、电输出电极(6)也并联在独立的谐振器上，且通过连条(4)连接组成组合式整体谐振芯片，形成电并联用以降低电阻抗与器件损耗；所述通道(5)即为独立谐振器结构之间的声隔离空间；其特征是：所述通道(5)相互之间的间隔为5～15个波长。

2.如权利要求1所述的一种能抑制横向寄生模信号的多通道组合式谐振器芯片，其特征是：所述多通道组合式谐振器芯片中第一独立谐振器(8)、第二独立谐振器(7)与第三独立谐振器(10)中的换能器孔径为10～20个波长。