CN101834578A - 一种块加权声表面波分裂指换能器 - Google Patents

一种块加权声表面波分裂指换能器 Download PDF

Info

Publication number
CN101834578A
CN101834578A CN201010175403A CN201010175403A CN101834578A CN 101834578 A CN101834578 A CN 101834578A CN 201010175403 A CN201010175403 A CN 201010175403A CN 201010175403 A CN201010175403 A CN 201010175403A CN 101834578 A CN101834578 A CN 101834578A
Authority
CN
China
Prior art keywords
interdigital
finger
transducer
acoustic wave
surface acoustic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201010175403A
Other languages
English (en)
Inventor
吴明星
徐子耀
黄平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING JINGXINGWANGXIN TECHNOLOGIES Co Ltd
Original Assignee
BEIJING JINGXINGWANGXIN TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING JINGXINGWANGXIN TECHNOLOGIES Co Ltd filed Critical BEIJING JINGXINGWANGXIN TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority to CN201010175403A priority Critical patent/CN101834578A/zh
Publication of CN101834578A publication Critical patent/CN101834578A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种块加权声表面波分裂指换能器，包括：压电基片、叉指汇流电极、叉指和电极接口；该叉指汇流电极直接和电极接口相连接；该叉指及叉指汇流电极设置在压电基片上，其特征在于：所述叉指采用块加权叉指；该块加权叉指采用了分裂指结构设计。该换能器通过采用分裂指叉指结构的块加权结构，提高了采用频率，克服了单指块加权不够精确，和分裂指切指加权衍射大的问题，从而获得了加权精确、衍射小的块加权分裂指结构，可以综合提升声表面波换能器的带外抑制、通带波动、矩形系数等性能。

Description

一种块加权声表面波分裂指换能器
技术领域
本发明涉及一种在单指块加权换能器基础上，采用分裂指叉指结构设计，从而提高块加权换能器的采用频率，以获得具有更优加权精确和更小衍射效果的换能器，属于声表面波技术领域。
背景技术
声表面波(SAW)叉指换能器(IDT)从十九世纪60年代开始研究，由于其体积小，设计灵活度大，而广泛应用与中频、射频滤波器中。
如图1所示，典型的声表面波换能器包括压电基片、叉指汇流电极、叉指、和电极接口组成。叉指换能器的两个电极直接和电路的端口连接。当叉指换能器作为输入换能器时，交变的电激励信号通过输入换能器的压电效应激发声波，激发的声波传播到输出叉指换能器时，输出叉指通过逆压电效应把声信号转换成交变电信号。输入和输出叉指换能器通过电极的周期排列，有时通过加权来处理电信号，达到滤波的作用。
叉指换能器的结构设计一直是滤波器设计的核心问题，这是因为叉指换能器通过加权优化，可以实现平坦通带、高阻带抑制、窄过度带等优异性能。目前通常的加权方法有三种：切指加权、抽指加权和块加权。如图1(a)所示，IEEE Ultrasonics Symposium 1972，pp215-217报道了切指加权的方法，可以实现精确加权，该方法可以用于单指(一个周期λ内两根叉指，且叉指宽度和叉指间距均为λ/4)和分裂指结构(一个周期λ内四根叉指，且叉指宽度和叉指间距均为λ/8)，但是这种结构在换能器较长时候由于声波的衍射效应，使得滤波器的特性恶化。如图1(b)所示，声波的衍射效应可以通过加大叉指长度来改善，所以IEEEUltrasonics Symposium 1973，pp423-426报导了采用抽指加权结构，抽指加权是采用抽去部分叉指来近似切指加权函数，其缺点在于近似后的频率响应函数近阻带好，远阻带差。如图1(c)所示，IEEE UltrasonicsSymposium 1998，pp27-37和美国专利(US6559739B2)提出了单指块加权的办法近似切指加权函数，原理如美国专利(US6559739B2)，把叉指换能器分成若干电学串联的块，每块上电压幅度正比于该块的阻抗(电容的倒数)。由于每段电容等于每块所含叉指对的数乘以每对电容，所以每块上电压幅度正比于叉指对数的倒数。该方法相对抽指加权可以获得相对较好的近阻带和远阻带特性，但是由于单指是以一个周期λ进行计算，其精确加权受到限制。
综上所述，可见现有叉指换能器的加权结构均存在其各自的弊端。因此，我们有必要在现有技术结构的基础上对换能器的加权结构进行改造，以得到一种性能更优的叉指换能器结构。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种采用分裂指叉指结构的块加权叉指换能器，从而提高块加权换能器的采用频率，以获得具有更优加权精确和更小衍射效果的换能器结构。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
一种块加权声表面波分裂指换能器，包括：压电基片、叉指汇流电极、叉指和电极接口；该叉指汇流电极直接和电极接口相连接；该叉指及叉指汇流电极设置在压电基片上，其特征在于：
所述叉指采用块加权叉指；该块加权叉指采用了分裂指结构设计。
所述叉指中的各叉指中心与相邻叉指中心间隔为λ/4，各叉指宽度为λ/8。
所述压电基片采用ST-X Quartz、ST-Z Quartz、LST-Quartz、X112-YLiTaO3、YX36-LiTaO3、YZ-LiNbO3、YX128-LiNbO3、YX64-LiNbO3、YX41-LiNbO3、45XZ Li2B4O7、Li2B4O7、ZnO/Glass、ZnO/Diamond、ZnO/Sapphire、AlN/Sapphire或LangasiteST-X Quartz制成。
所述叉指汇流电极采用金属材料制成。
所述叉指汇流电极采用金、铜或铝制成。
所述换能器可分成四个不同的编码块；每个编码块的周期数目比为3∶1.5∶2.5∶3。
本发明的有益效果是：该块加权声表面波分裂指换能器在现有叉指换能器基础上，通过采用分裂指叉指结构的块加权结构，提高了采用频率，克服了单指块加权不够精确，和分裂指切指加权衍射大的问题，从而获得了加权精确、衍射小的块加权分裂指结构，可以综合提升声表面波换能器的带外抑制、通带波动、矩形系数等性能。
附图说明
图1为现有声表面波叉指换能器加权结构示意图，其中(a)是切指加权结构，(b)是抽指加权结构，(c)是单指块加权结构；
图2为块加权声表面波分裂叉指换能器的结构示意图；
图3为块加权声表面波分裂叉指换能器的等效电路图结构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如前所述，就现有叉指换能器的加权技术而言，采用分裂指结构的切指加权换能器在换能器较长时候由于声波的衍射效应，使得滤波器的特性恶化，而单指块加权换能器的加权采用频率较低，限制了换能器的精确加权。鉴于此，本发明提出了一种全新结构的表面波换能器。
如图2所示，本发明所设计的块加权声表面波分裂指换能器包括：压电基片1、叉指汇流电极2、叉指3和电极接口4。该叉指汇流电极2直接和电极接口4相连接。该叉指3及叉指汇流电极2镀膜附着在压电基片1上。
所述叉指3采用块加权叉指。该块加权叉指采用了分裂指结构设计。所谓分裂叉指结构是相对于在单位周期内设置两根叉指(又称指条)的单叉指结构，减小叉指的厚度及叉指间的间隔，使单位周期内可以设置四根叉指的结构。即叉指中心与相邻叉指中心间隔为λ/4(λ为一个周期长度)，叉指宽度为λ/8。
这样基于上述结构的叉指换能器一方面通过采用分裂叉指结构，在不增加叉指换能器尺寸的基础上，提高加权采用频率，使得加权函数更加精确。另一方面通过采用块加权叉指结构克服了切指加权衍射大的问题。最终，综合提升了声表面波换能器的带外抑制、通带波动、矩形系数等各方面性能。
这里应该指出，如前所述块加权叉指为现有叉指换能器的加权结构，其具体叉指排布形式有很多，图2中所示叉指排布形式仅作示意性质，并不用以限制本发明叉指的排布形式。
本实施例中，所述压电基片1具体采用ST-X Quartz制成。但作为压电基片的常用材料还包括：ST-Z Quartz、LST-Quartz、X112-YLiTaO3、YX36-LiTaO3、YZ-LiNbO3、YX128-LiNbO3、YX64-LiNbO3、YX41-LiNbO3、45XZ Li2B4O7、Li2B4O7、ZnO/Glass、ZnO/Diamond、ZnO/Sapphire、AlN/Sapphire和Langasite。各声表基片材料具体特性如表1所示。
  Substrate   Wave Type Euler Anglesλ°，μ°，θ°  Vf(m/s)   Δv/v   TCD(ppm/C)
  ST-X QuartzST-Z QuartzLST Quartz   SAWSTWLSAW   0，-47.25，00，-54，900，-165，0   315951003950   0.06N/A0.05   000
  X112Y LiTaO3YX36 LiTaO3   SAWLSAW   90，90，1120，-54，0   33004212   0.352.4   1832
  YZ LiNbO3YX128 LiNbO3YX64 LiNbO3YX41 LiNbO3   SAWSAWLSAWLSAW   0，-90，900，38，00，-26，00，-49，0   3488399247424792   2.42.75.58.5   94758080
  45XZ Li2B4O7Li2B4O7   SAWHVPSAW   135，90，-900，47.3，90   33506790   0.450.6   0-3
  ZnO/GlassZnO/DiamondZnO/SapphireAlN/Sapphire   SAWSAWSAWSAW   2576679055005910   0.70.620.5   11～0w/SiO2430
  Langasite   SAW   0，26，33   2464   0.15   0
表1
所述叉指汇流电极2采用金属材料制成。作为其优选方案，该叉指汇流电极2最好采用金、铜或铝制成。
如图2所示，更进一步该块加权声表面波分裂指换能器可分成四个不同的编码块，其中每个块的周期数目分别为n1＝3，n2＝1.5，n3＝2.5，n4＝3。叉指换能器对声电转换信号进行处理，其加权幅度在不同编码块的电压幅度正比于每段数目的阻抗(电容倒数)，Z1∶Z2∶Z3∶Z4即正比于周期数目的倒数。即如图3所示等效示意图，此实施例电压幅度为1/3∶1/1.5∶1/2.5∶1/3。
综上所述，本发明所设计的块加权声表面波分裂指换能器在现有叉指换能器基础上，采用分裂指叉指结构的块加权结构，提高了采用频率，克服了单指块加权不够精确，和分裂指切指加权衍射大的问题，从而获得了加权精确、衍射小的块加权分裂指结构，可以综合提升声表面波换能器的带外抑制、通带波动、矩形系数等性能。本领域一般技术人员在此设计思想之下，所做的任何不具有创造性的改造均应视为在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种块加权声表面波分裂指换能器，包括：压电基片、叉指汇流电极、叉指和电极接口；该叉指汇流电极直接和电极接口相连接；该叉指及叉指汇流电极设置在压电基片上，其特征在于：
所述叉指采用块加权叉指；该块加权叉指采用了分裂指结构设计。
2.如权利要求1所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于：所述叉指中的各叉指中心与相邻叉指中心间隔为λ/4，各叉指宽度为λ/8。
3.如权利要求1所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于：所述压电基片采用ST-X Quartz、ST-Z Quartz、LST-Quartz、X112-YLiTaO3、YX36-LiTaO3、YZ-LiNbO3、YX128-LiNbO3、YX64-LiNbO3、YX41-LiNbO3、45XZ Li2B4O7、Li2B4O7、ZnO/Glass、ZnO/Diamond、ZnO/Sapphire、A1N/Sapphire或LangasiteST-X Quartz制成。
4.如权利要求1所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于：所述叉指汇流电极采用金属材料制成。
5.如权利要求4所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于：所述叉指汇流电极采用金、铜或铝制成。
6.如权利要求1所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于：所述换能器可分成四个不同的编码块；每个编码块的周期数目比为3∶1.5∶2.5∶3。
CN201010175403A 2010-05-18 2010-05-18 一种块加权声表面波分裂指换能器 Pending CN101834578A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010175403A CN101834578A (zh) 2010-05-18 2010-05-18 一种块加权声表面波分裂指换能器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010175403A CN101834578A (zh) 2010-05-18 2010-05-18 一种块加权声表面波分裂指换能器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101834578A true CN101834578A (zh) 2010-09-15

Family

ID=42718536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010175403A Pending CN101834578A (zh) 2010-05-18 2010-05-18 一种块加权声表面波分裂指换能器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101834578A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104182708A (zh) * 2014-08-11 2014-12-03 东华大学 混合加权型声表面波式单尺度小波变换处理器
CN104699970A (zh) * 2015-03-17 2015-06-10 天津大学 一种分裂指叉指换能器性能的计算方法
CN109374157A (zh) * 2018-09-14 2019-02-22 北京遥测技术研究所 一种基于损耗检测的声表面波压力传感器
CN109444272A (zh) * 2018-10-22 2019-03-08 中国人民解放军国防科技大学 一种非线性导波检测组合换能器及制作方法及使用方法
CN110365305A (zh) * 2019-07-23 2019-10-22 北京航天微电科技有限公司 叉指换能器加权方法、装置、叉指换能器及声表滤波器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104182708A (zh) * 2014-08-11 2014-12-03 东华大学 混合加权型声表面波式单尺度小波变换处理器
CN104699970A (zh) * 2015-03-17 2015-06-10 天津大学 一种分裂指叉指换能器性能的计算方法
CN109374157A (zh) * 2018-09-14 2019-02-22 北京遥测技术研究所 一种基于损耗检测的声表面波压力传感器
CN109444272A (zh) * 2018-10-22 2019-03-08 中国人民解放军国防科技大学 一种非线性导波检测组合换能器及制作方法及使用方法
CN110365305A (zh) * 2019-07-23 2019-10-22 北京航天微电科技有限公司 叉指换能器加权方法、装置、叉指换能器及声表滤波器
CN110365305B (zh) * 2019-07-23 2023-04-07 北京航天微电科技有限公司 叉指换能器加权方法、装置、叉指换能器及声表滤波器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6526155B2 (ja) 弾性波素子、フィルタ素子および通信装置
CN106416067B (zh) 纵耦合谐振器型声表面波滤波器
JP4613960B2 (ja) ラム波デバイス
JP4419961B2 (ja) 弾性境界波装置
CN102057571B (zh) 弹性波双工器
JP4483785B2 (ja) 弾性境界波装置
CN111953309A (zh) 表面声波元件、滤波电路以及电子零件
US9391589B2 (en) Surface acoustic wave filter on a lithium niobate substrate
Kimura et al. High Q SAW resonator using upper-electrodes on grooved-electrodes in LiTaO 3
CN109787579A (zh) 一种具有减小杂散功能的saw谐振器
JPWO2005086345A1 (ja) 弾性境界波装置
KR102205186B1 (ko) 탄성파 필터
JP6760480B2 (ja) エクストラクタ
CN101834578A (zh) 一种块加权声表面波分裂指换能器
CN112702036A (zh) 一种具有poi结构的兰姆波谐振器
Kadota et al. HAL SAW resonators using LiTaO 3 thin plate on quartz substrate
JP2004135267A (ja) 表面波装置
CN108512525B (zh) 一种声表面横波谐振滤波器
Hashimoto et al. A wideband multi-mode SAW filter employing pitch-modulated IDTs on Cu-grating/15° YX-LiNbO 3-substrate structure
KR20080008396A (ko) 탄성경계파 장치
JP2016082570A (ja) 弾性波デバイス、フィルタ、及び分波器
Wang et al. High selectivity SAW DMS filter with in-between shorted-gratings
CN114710133B (zh) 一种基于铌酸锂单晶薄膜的声学纵向剪切波谐振器
CN112600529A (zh) 一种具有poi结构的兰姆波谐振器
CN112511128A (zh) 一种具有poi结构的兰姆波谐振器及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100915