CN103580644B - 一种多信道声表面波滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明一种多信道声表面波滤波器，在压电基片的一切向方向上并列设置两个扇形换能器，扇形换能器包含多个窄带滤波器，每个窄带滤波器有一对输入换能器和输出换能器，多个窄带滤波器通过输入换能器的相互并联和输出换能器的相互并联，实现并联连接；每个窄带滤波器看成一个通带，多个窄带滤波器的复数信号相加形成整体带通；整体带通包括多个阻带，与阻带相应的窄带滤波器的输入换能器与输出换能器之间的距离，在通带基础上增加声同步表面波半个波长的奇数倍；阻带使所述整体带通上形成陷波，陷波两侧形成带通。本发明既能实现多带通滤波的特性，又具备体积小、电路连接简单的特点。

Description

一种多信道声表面波滤波器

技术领域

本发明涉及一种用于北斗卫星导航、移动通信、雷达等电子设备中的多通带窄带换能器，尤其是能在单一换能器上实现多通带及窄带滤波的声表面滤波器。

背景技术

目前在北斗卫星导航、移动通信、雷达等电子设备中,频分多址是常用的通信方式。频分多址要求在不同频率点建立通信频率链路，同时在不需要的频率点进行抑制，例如北斗通信在1561MHz、1268MHz等频率点形成通信频率链路，之后成为信道。

建立通信频率链路通常的方式是在这些频率点中的每一个点使用一个声表面波滤波器进行滤波，即每个滤波器形成一个频率通带，一个频率通带对应于通信系统的一个信道。

针对多通带的滤波方式通常会采用如下2种方案：

1)采用多个滤波器，每个滤波器采取单独封装的方式，然后通过电路连接起来，这种方式由于用到多个封装，体积大。

2)采用将多个滤波器芯片封装在一个封装外壳中，即采用多工器的方式实现。由于采用了多个芯片，每个芯片实现一个通带的滤波器功能，芯片面积依然较大，如EPCOS公司或者Murata公司的产品。

上述1)和2)的方式由于都是采取多个芯片外围电路连接方式，连接也较为复杂。

因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，解决现在特种通讯需求多通带滤波的问题，提供一种能够实现多带通滤波的单一芯片，该芯片既能实现多带通滤波的特性，又具备体积小、电路连接简单的特点。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种多信道声表面波滤波器，包括压电基片，其中，在所述压电基片的一切向方向上并列设置两个扇形换能器，所述扇形换能器包含多个窄带滤波器，所述每个窄带滤波器包括一个输入换能器和一个输出换能器，所述多个窄带滤波器相互并联；

所述输入换能器作为射频信号输入端，所述输出换能器作为射频信号输出端；在输入换能器上设置输入汇流条电极，在输出换能器上设置输出汇流条电极；射频信号从输入汇流条电极输入，从输出汇流条电极输出；

所述每个窄带滤波器看成一个通带，所述多个窄带滤波器的复数信号相加形成整体带通，其中，

所述输入换能器为叉指铝电极，所述输出换能器为叉指铝电极；

所述整体带通设置多个阻带，所述阻带两侧形成通带，与所述阻带对应的窄带滤波器的输入换能器与输出换能器之间的距离，在通带基础上增加半个声表面波波长的奇数倍；

所述整体带通包括多个阻带，所述阻带使所述整体带通上形成陷波，所述陷波两侧形成带通。

所述的一种多信道声表面波滤波器，其中，所述叉指铝电极对应的指条宽度是相应窄带滤波器声表面波波长的1/4，叉指铝电极孔径是1.35mm。

所述的一种多信道声表面波滤波器，其中，所述整体带通分成4个窄带滤波器，所述频率最高和频率最低的窄带滤波器的中心频率分别是143MHz和137MHz。

所述的一种多信道声表面波滤波器，其中，所述输入换能器包括50对叉指铝电极，所述输出换能器包括58对叉指铝电极。

所述的一种多信道声表面波滤波器，其中，所述压电基片采用ST-X石英。

本发明提供的一种多信道声表面波滤波器，在单一芯片基础上，设置扇形换能器，所述扇形换能器包括多个窄带滤波器，窄带滤波器的个数根据需要设定，每个窄带滤波器包括一个输入换能器和一个输出换能器，多个窄带滤波器并联；输入换能器和输出换能器由叉指铝电极构成，每个窄带滤波器对应一个带通，多个并联的带通构成整体带通；本发明设置多个阻带，阻带两侧是带通；与阻带对应的窄带滤波器的输入换能器与输出换能器之间的距离Lj’比通带窄带滤波器的输入换能器与输出换能器之间的距离增加半个声表面波波长的奇数倍，从而使该窄带滤波器与相邻通带窄带滤波器信号相位相反幅度相减形成阻带，实现带通分割。在整体带通上形成多个陷波，就可以实现多信道的通带隔离。体积小、且电路连接简单。

附图说明

图1是本发明宽带滤波器的结构示意图；

图2是本发明宽带滤波器的整体带通图；

图3是本发明多信道声表面波滤波器的结构示意图；

图4是本发明多信道声表面滤波器的频率通带响应图；

图5是本发明多信道声表面波滤波器的一优选实施例的频率带通。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

声表面波扇形叉指换能器(Surface Acoustic Wave Filter used SlantedInterdigital Transducers)实现宽带滤波的功能,称为扇形滤波器，扇形滤波器可以看成是由多个窄带滤波器8组成，每个窄带滤波器形成一个窄的通带，每个窄带滤波器由输入换能器2和输出换能器3组成，如图1所示。各个窄带滤波器8电学上并联，整体电信号是复数信号相加。第j个窄带滤波器对应的左右两个换能器的间距Lj和该窄带滤波器的子带通中心频率Fj满足一定的关系，这个关系的满足使得相邻通带之间的相位同相，从而复数信号相加就使相邻通带幅度相加，多个通带叠加的结果就是一个宽通带滤波器，通常称为宽带滤波器，如图1和图2所示，该宽带滤波器形成一个整体带通9。

本发明的一种多信道声表面波滤波器，如图3所示，包括压电基片1，在所述压电基片1的一特定切向方向上并列设置两个扇形换能器，所述扇形换能器包括了多个窄带滤波器8，所述每个窄带滤波器8包括一个输入换能器2和一个输出换能器3，所述多个窄带滤波器分别通过输入换能器2的相互并联和输出换能器3的相互并联，实现并联连接。所述输入换能器2作为射频信号输入端，所述输出换能器3作为射频信号输出端；在输入换能器2上设置输入汇流条电极4，在输出换能器3上设置输出汇流条电极5；射频信号从输入汇流条电极4输入，从输出汇流条电极5输出；本发明的一个优选实施例中，所述扇形换能器的每个窄带滤波器8可以看成一个带通7，所述扇形换能器看成多个通带7构成，所有窄带滤波器8的复数信号相加，形成本发明多信道声表面波滤波器的整体带通9。

本发明的一个优选实施例中，所述压电基片1采用ST-X石英，在所述压电基片1上设置的输入换能器2和输出换能器3为叉指铝电极，所述输入换能器2为50对叉指铝电极，所述输出换能器3为58对叉指铝电极。

将整体带通的中心频率设置为140MHz，整体带通分成4个窄带滤波器，频率从最高到最低分别是1～4窄带滤波器，频率最高和最低的窄带滤波器的中心频率分别是143MHz和137MHz，中间其它窄带滤波器的中心频率和孔径按扇形滤波器公式决定。输入换能器和输出换能器的叉指铝电极指条宽度是相应窄带滤波器声表面波信号波长的1/4，其中，中心频率最高143MHz和最低137MHz的两个子窄带，其叉指铝电极的指条宽度分别为22.956um和24.923um；叉指铝电极孔径是1.35mm；中间带通连续。与通带对应的各个窄带滤波器的输入换能器2和输出换能器3，信号相位相同叠加；与阻带对应的窄带滤波器的输入换能器2和输出换能器3，采用与通带相位相反的设计结构。

具体的，本发明采用将阻带窄带滤波器输入换能器与输出换能器之间的距离Lj’，设计为在通带窄带滤波器输入换能器与输出换能器之间距离Lj的基础上，再增加半个声表面波波长的奇数倍，即：Lj’＝Lj+(λj/2)*(2*n+1),n为整数，λj为该窄带滤波器带通的波长。

所述多信道声表面波滤波器的频率整体带通响应图如图4所示，具体的频率带通结果如图5所示，整体带通中与阻带对应的位置形成一个中间陷波，阻带两侧形成上下2个通带。如果增加陷波的数目，则可以增加更多的陷波和通带。

本发明提供的一种多信道声表面波滤波器，根据多通带的需求，采用一组错位通带的宽带扇形滤波器结构，来实现多信道隔离；通常的扇形滤波器中多个相邻带通是相位基本同相，幅度叠加；本发明采用把多通带滤波器分成几个部分，首先按传统方式设计一个宽带滤波器，该宽带滤波器的通带覆盖所有带通；由于一个宽带滤波器可以看成是诸多窄带滤波器叠加而成，针对需求的通带所覆盖的窄带滤波器，采用传统的相邻带通相位相同的方法；对于不是需求通带的部分即阻带，采取相邻带通相位相反的方式，实现幅度相减，从而实现阻带特性。

本发明阻带相位相反的实现方法为：将与阻带对应的窄带滤波器的输入换能器与输出换能器之间的距离Lj’，在传统的相位相同的通带结构基础上增加声表面波波长二分之一的奇数倍：即：Lj’＝Lj+(λj/2)*(2*n+1),n为整数，λj为该带通的声表面波长，即相位的180度的奇数倍，这样其相位就与相邻的通带相位相差180度，即相位反向，复信号相加时候，幅度相减。本发明实现相位相反的结构图如图3所示，形成的频率响应原理图如图4所示。

本发明提供的一种多信道声表面波滤波器，在单一芯片基础上，设置扇形换能器，所述扇形换能器包括多个窄带滤波器，窄带滤波器的个数根据需要设定，每个窄带滤波器包括一个输入换能器和一个输出换能器，多个窄带滤波器通过输入换能器的相互并联和输出换能器的相互并联实现并联连接；输入换能器和输出换能器由叉指铝电极构成；每个窄带滤波器对应一个带通，多个并联的带通构成整体带通；本发明设置多个阻带，阻带两侧是带通；与阻带对应的窄带滤波器的输入换能器与输出换能器之间的距离，在通带的基础上增加半个声表面波波长的奇数倍，使该窄带滤波器与相邻通带窄带滤波器信号相位相反幅度相减形成阻带，从而实现带通分割；在整体带通上形成多个陷波，就可以实现多信道的通带隔离。体积小、且电路连接简单。

应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种多信道声表面波滤波器，包括压电基片，其特征在于，在所述压电基片的一切向方向上并列设置两个扇形换能器，所述扇形换能器包含多个窄带滤波器，所述每个窄带滤波器包括一个输入换能器和一个输出换能器，所述多个窄带滤波器分别通过输入换能器的相互并联和输出换能器的相互并联，实现并联连接；

所述输入换能器作为射频信号输入端，所述输出换能器作为射频信号输出端；在输入换能器上设置输入汇流条电极，在输出换能器上设置输出汇流条电极；射频信号从输入汇流条电极输入，从输出汇流条电极输出；

所述每个窄带滤波器看成一个通带，所述多个窄带滤波器的复数信号相加形成整体带通；

所述输入换能器为叉指铝电极，所述输出换能器为叉指铝电极；

所述整体带通设置多个阻带，所述阻带两侧形成通带，与所述阻带相应的窄带滤波器的输入换能器与输出换能器之间的距离，在通带窄带滤波器的基础上，增加半个波长的奇数倍；

所述整体带通包括多个阻带，阻带使所述整体带通上形成陷波，所述陷波两侧形成通带。

2.根据权利要求1所述的一种多信道声表面波滤波器，其特征在于，所述叉指铝电极对应的指条宽度是相应窄带滤波器的声表面波波长的1/4，所述叉指铝电极孔径是1.35mm。

3.根据权利要求2所述的一种多信道声表面波滤波器，其特征在于，所述整体带通分成4个窄带滤波器，频率最高和最低的窄带滤波器的中心频率分别是143MHz和137MHz。

4.根据权利要求3所述的一种多信道声表面波滤波器，其特征在于，所述输入换能器包括50对叉指铝电极，所述输出换能器包括58对叉指铝电极。

5.根据权利要求4所述的一种多信道声表面波滤波器，其特征在于，所述压电基片采用ST-X石英。