CN106656098B - 一种超大带宽声表面波滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超大带宽声表面波滤波器，包括连接成为梯形结构的第一声表面波谐振器组和第二声表面波谐振器组，所述第一声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚相同；所述第二声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚相同；所述第一声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚与所述第二声表面波谐振器组的中各个声表面波谐振器的膜厚相同或者不同。本发明所述的声表面波滤波器可以实现带内无寄生模式响应，带宽可达到中心频率的6～20％，插入损耗小于2dB的高性能、超大带宽滤波器，且本发明尺寸小，成本低，在军、民通讯设备领域有着广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器，具体涉及一种超大带宽声表面波滤波器。
背景技术
声表面波是一种沿物体表面传播的弹性波。声表面波器件具有成本低、体积小和功能多等特点，在雷达、通信、导航、识别等领域获得了广泛的应用。随着移动通信技术的不断飞速发展，我国的声表面波器件也向移动通信领域迈进，随着通信方式的多样化发展，在未来的通信系统中，超大带宽，低损耗的滤波器有着巨大的应用需求。超大带宽滤波器在民用与军用电子系统中大多采用LC滤波器，体积较大，选择性也不好，限制了整机的小型化与性能。
现有的声表面波滤波器，由于受到材料机电耦合系数及设计方案的限制，声表面波滤波器带宽一般在中心频率的5％以下，通带内插入损耗在1db以上。声表面波常规材料为石英、胆酸锂、压电薄膜材料等，其机电耦合系数低；传统的单一膜厚结构无法实现大带宽滤波器的设计，勉强设计，其器件性能指标也无法达到通信应用的要求。梯形滤波器由串联与并联谐振器级联而成，现有的设计中串联与并联谐振器均采用相同的金属膜厚。
T.Omori,
K.Matsuda,Y.Sugama,Y.Tanaka,K.Hashimoto and M.Yamaguchi发表的文献Ultra-Wide band and Low-Loss SAW Ladder Filter on a Cu-grating/15°YX-LiNbO3 Structure，2006 IEEE Ultrasonics Symposium，1874-1877报道了在15°铌酸锂基片上，以铜为电极材料的超大带宽滤波器。但是，这种滤波器的通带内有一个瑞利波寄生响应，通常5-6dB大小。文献1采用谐振器表面涂覆一层有机胶的方法吸收瑞利波的能量，使瑞利波的响应减小到2-3dB。但是这样的寄生响应在实际使用中是无法接受的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种超大带宽声表面波滤波器。
本发明的技术方案如下：
一种超大带宽声表面波滤波器，包括连接成为梯形结构的第一声表面波谐振器组和第二声表面波谐振器组，所述第一声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚相同；所述第二声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚相同；所述第一声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚与所述第二声表面波谐振器组的中各个声表面波谐振器的膜厚相同或者不同。
其进一步的技术方案为，所述声表面波谐振器制作在介质基片上，所述介质基片为Y旋0°～64°铌酸锂材料制成。
其进一步的技术方案为，还包括连接在声表面波谐振器组上的电极；所述电极由铜、钨、金或铂材料制成。
本发明的有益技术效果是：
本发明所述的声表面波滤波器可以实现带内无寄生模式响应，带宽可达到中心频率的6～20％，插入损耗小于2dB的高性能、超大带宽滤波器，且本发明尺寸小，成本低，在军、民通讯设备领域有着广泛的应用前景。
图3是本发明的一个实施例的仿真结果图。所示的是利用本发明所述的方案设计的一款中心频率为1698MHz,带宽300MHz的超大带宽滤波器的仿真设计参数，1db带宽可达到363MHz，插入损耗只有0.214db。
与现有技术中相比，本发明属于声学领域，且使用了声表面波谐振器，声表面波谐振器的原理、性质与现有技术中的介质谐振器均完全不同，且所达到的技术效果也不相同。本发明可以大大扩宽声表面波滤波器的带宽。
本发明所提出的设计巧妙地利用Y旋0～64°铌酸锂材料中瑞利波、纵波和体波传播特性的不同，利用梯形结构、铜电极和不同的膜厚设计，实现了20％以上的带宽，且保证了通带的低插损，避免了寄生相应的影响
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明的结构截面图。
图3是本发明的一个实施例的仿真结果图
具体实施方式
图1是本发明的结构图。图2是本发明的结构截面图。如图1、图2所示，本发明包括介质基片10，介质基片10之上安装有串联声表面波谐振器组3、4、5、6和并联声表面波谐振器组7、8、9。串联声表面波谐振器组3、4、5、6和并联声表面波谐振器组7、8、9形连接为梯形结构。在本实施例中，使用了如图1所示的4个声表面波谐振器串联，3个声表面波谐振器并联的梯形结构。也可根据根据不同的设计要求，如中心频率及带宽的不同，增加或者减少串联与并联的声表面波谐振器的数量。且梯形结构的阻带抑制性能优越，可保证滤波器在阻带的性能。
串联声表面波谐振器组3、4、5、6的厚度均为H1；并联声表面波谐振器组7、8、9的厚度均为H2。在本发明中，声表面波滤波器利用两组不同膜厚的声表面波谐振器阵列，分别优化串联与并联声表面波谐振器，以消除寄生模式，并利用膜厚的差距近一步将滤波器的带宽拉宽。如图2所示，在本实施例中，H1＝H2。优选的，H1≠H2
介质基片10为Y旋0°～64°铌酸锂材料制成。该类压电材料其机电耦合系数大，有利于通带信号的传输，大的耦合系数可保证滤波器在较宽的通带范围具有低的插入损耗。
串联声表面波谐振器组3、4、5、6两端分别连接有第一电极1和第二电极2，作为声表面波滤波器的输入端和输出端。第一电极1和第二电极2由铜、钨、金或铂等重金属材料制成。
本发明利用基底材料铌酸锂的大机电耦合系数，选用铜、钨、金、铂等重金属材料作为电极材料，通过设计两组不同膜厚的梯形谐振器组合，结合微加工工艺，两次图形化过程，进而实现本发明所述滤波器的制备。
本发明通过材料、结构和工艺的巧妙结合，以上设计共同实现了一种超大带宽的声表面波滤波器，该滤波器插入损耗极低。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种超大带宽声表面波滤波器，其特征在于：包括连接成为梯形结构的第一声表面波谐振器组和第二声表面波谐振器组和连接在声表面波谐振器组上的电极，所述第一声表面波谐振器组包括串联的各个声表面波谐振器，所述第二声表面波谐振器组包括并联的各个声表面波谐振器，所述第一声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚相同；所述第二声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚相同；所述第一声表面波谐振器组中各个声表面波谐振器的膜厚与所述第二声表面波谐振器组的中各个声表面波谐振器的膜厚不同，利用膜厚的差距将所述声表面波滤波器的带宽拉宽；所述声表面波谐振器制作在介质基片上，所述介质基片为Y旋0°~64°铌酸锂材料制成；所述电极由铜、钨、金或铂材料制成。
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| PB01 | Publication | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 115 Gaoyun Road, Binhu Economic Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee after: Wuxi Haoda Electronic Co., Ltd Address before: 115 Gaoyun Road, Binhu Economic Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee before: Shoulder Electronics Co.,Ltd. |