CN106911317A - 声表面波谐振器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种声表面波谐振器，包括基础叉指换能器和反射栅，所述基础叉指换能器包括两个基础叉指换能器单元，并排设置在压电基片上，用于产生声表面波，所述两个基础叉指换能器单元相邻电极条的中心距离为(n+0.05)P～(n+0.2)P(n＝1，2，3…)，所述反射栅设置在所述基础叉指换能器的两侧，用于反射所述基础叉指换能器产生的声表面波，其中，P为所述基础叉指换能器的周期；通过在两个基础叉指换能器单元之间设置特定的间距，使得其产生的声表面波的速度变化被反射系数变化补偿，进而稳定了谐振频率，谐振频率对声表面波谐振器自身的尺寸，如叉指换能器的金属厚度变化不敏感，使得谐振频率更稳定，同时简化了制造工艺。

Description

声表面波谐振器
技术领域
本发明涉及谐振器领域，特别是涉及一种声表面波谐振器。
背景技术
由于声表面波的传播速度比电磁波的传播速度小105倍，使得声表面波在无线电及射频技术方面有很多不同的应用，为了得到特定频段的声表面波信号，得到优质的声信号，通过声表面波谐振器对声表面波进行滤波处理是基本的处理方式。
传统的表面波谐振器，采用石英压电材料，有着超过10000的高品质因数，所沉积的金属膜厚和制造工艺变化对谐振频率非常敏感。如，声表面波谐振器中叉指换能器的金属厚度增加，将导致声表面波的传播速度速度降低和反射系数增加，谐振频率将受到影响而产生偏移，进而影响到滤波效果，导致得到的声表面波信号质量变差。
发明内容
基于此，有必要提供一种声表面波谐振器，其谐振频率对尺寸变化不敏感，使得谐振频率更稳定，同时简化了制造工艺。
一种声表面波谐振器，包括：
基础叉指换能器，包括两个基础叉指换能器单元，并排设置在压电基片上，用于产生声表面波，所述两个基础叉指换能器单元相邻电极条的中心距离为(n+0.05)P～(n+0.2)P(n＝1，2，3…)；
反射栅，设置在所述基础叉指换能器的两侧，用于反射所述基础叉指换能器产生的声表面波；
其中，P为所述基础叉指换能器的周期。
上述声表面波谐振器，通过在两个基础叉指换能器单元之间设置特定的间距，使得其产生的声表面波的速度变化被反射系数变化补偿，进而稳定了谐振频率，谐振频率对声表面波谐振器自身的尺寸，如叉指换能器的金属厚度不敏感，使得谐振频率更稳定，同时简化了制造工艺。
在其中一个实施例中，所述两个基础叉指换能器单元之间的间隔区设置有调频叉指换能器，用于调节所述声表面波谐振器的声阻抗。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器包括两个调频叉指换能器单元，所述两个调频叉指换能器单元对称地设置在所述间隔区中心线的两侧。
在其中一个实施例中，所述两个调频叉指换能器单元相邻电极条的中心距离从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线的方向上单调变化。
在其中一个实施例中，所述两个调频叉指换能器单元相邻电极条的中心距离从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线的方向上单调递增。
在其中一个实施例中，所述两个调频叉指换能器单元相邻电极条的中心距离从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线的方向上单调递减。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器相邻电极条的中心距离相同，且大于所述基础叉指换能器的半波长。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器相邻电极条的中心距离相同，且小于所述基础叉指换能器的半波长。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器的汇流条与所述基础叉指换能器的汇流条电连接。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器的汇流条与所述基础叉指换能器的汇流条断开。
附图说明
图1为一实施例中声表面波谐振器的结构示意图；
图2为Hiccup声表面波谐振器S11频率响应曲线仿真图；
图3为本发明的声表面波谐振器S11频率响应曲线仿真图；
图4为另一实施例中声表面波谐振器的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，图1为一实施例中声表面波谐振器的结构示意图。
在本实施例中，该声表面波谐振器包括基础叉指换能器和反射栅12。
基础叉指换能器包括两个基础叉指换能器单元10，并排设置在压电基片上，用于产生声表面波，所述两个基础叉指换能器单元10相邻电极条的中心距离S为(n+0.05)P～(n+0.2)P(n＝1，2，3…)，其中，P为所述基础叉指换能器的周期，即该基础叉指换能器单元10的周期，上述两个基础叉指换能器单元10相同。叉指换能器的周期为连接在同一根汇流条上的两个相邻电极条的中心距离。
反射栅12设置在所述基础叉指换能器的两侧，用于反射所述基础叉指换能器产生的声表面波。
反射栅12的一端独立设置，另一端与基础叉指换能器的汇流条电连接。反射栅12的半波长与基础叉指换能器的半波长相同，实现结构同步的声表面波谐振器。反射栅的半波长是指反射栅相邻电极条的中心距离，基础叉指换能器的半波长是指其相邻电极条的中心距离。
对于Hiccup声表面波谐振器，其产生的声表面波的谐振频率满足关系：△F/△F0＝A△V，其中，A为常数，F为Hiccup声表面波谐振器产生的声表面波的频率，F0为声表面波的谐振频率，V为声表面波在传播通道上的传播速度。可见声表面波的谐振频率与传播速度直接相关，而该传播速度与谐振器的固有尺寸相关，谐振器中叉指换能器的金属厚度增加，将导致声表面波的传播速度降低和反射系数增加。
本实施例的声表面波谐振器，当两个基础叉指换能器单元10相邻电极条的中心距离S，即两个基础叉指换能器单元10的间距为(n+0.05)P～(n+0.2)P(n＝1，2，3…)时，其谐振频率满足关系：
△F/△F0＝A△V-B△K；
其中，A、B为常数，K为该声表面波谐振器的反射系数。可见，该声表面波谐振器产生的声表面波的传播速度的变化量ΔV会被反射系数的变化量ΔK补偿。
在生产工艺中，若谐振器中叉指换能器的金属厚度与标准厚度之间有偏差，对于该声表面波谐振器而言其厚度的变化对谐振频率的影响小，使得该声表面波谐振器对制造工艺的要求降低，进而简化了制造工艺，且得到的谐振频率稳定。
在其中一个实施例中，参见图2和图3，图2为Hiccup声表面波谐振器S11频率响应曲线仿真图，图3为本发明的声表面波谐振器S11频率响应曲线仿真图。
取Hiccup声表面波谐振器中叉指换能器的金属厚度分别等于波长的2.5％和2.6％，占空比：m/q分别取0.7和0.75，本发明的声表面波谐振器中基础叉指换能器的金属厚度分别等于波长的2.5％和2.6％，占空比：m/q分别取0.7和0.75，且S＝6.15P(n＝6)。
其中，占空比m/q为叉指换能器金属电极条的宽度m和半波长q的比值，q＝P/2，P为其周期，叉指换能器的周期等于波长。分别得到Hiccup声表面波谐振器和本发明的声表面波谐振器的四种不同尺寸，并对其分别进行S11模拟，得到对应的S11频率响应曲线。
上述两种声表面波谐振器在四种尺寸参数下通过仿真分别得到四条S11频率响应曲线，具体对应于下列尺寸参数：
Série1：金属厚度为2.6％，占空比为0.75；
Série2：金属厚度为2.5％，占空比为0.75；
Série3：金属厚度为2.6％，占空比为0.7；
Série4：金属厚度为2.5％，占空比为0.7。
由图2可以看到，Hiccup声表面波谐振器的频率差约为0.78MHz，该频率差为Série1和Série4的谐振频率差。由图3可以看到，本实施例的声表面波谐振器的频率差约为0.41MHz，约为Hiccup声表面波谐振器的频率差的一半，极大的减小了由尺寸参数的变化而引起的谐振频率的变化，使得声表面波谐振器对尺寸参数的敏感度降低，提高了频率稳定性。
在其中一个实施例中，两个基础叉指换能器单元10之间的间隔区设置有调频叉指换能器，用于调节所述声表面波谐振器的声阻抗。
该间隔区为两个基础叉指换能器单元10相邻电极条中心之间的区域，其宽度范围为(n+0.05)P～(n+0.2)P(n＝1，2，3…)。
若两个基础叉指换能器单元10之间的间隔太大将会导致产生的声表面波在传播的过程中产生很强的衰减，在两个基础叉指换能器单元10之间的间隔区设置若干电极条，可以调节该表面波谐振器的声阻抗，减小声表面波的衰减。
在其中一个实施例中，调频叉指换能器包括两个调频叉指换能器单元11，所述两个调频叉指换能器单元11对称地设置在所述间隔区中心线L的两侧。
调频叉指换能器为对称结构，使得声表面波在传播的过程中声阻抗一致。
在其中一个实施例中，两个调频叉指换能器单元11相邻电极条的中心距离从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线L的方向上单调变化。
当调频叉指换能器单元11相邻电极条的中心距离，即其半波长从基础叉指换能器到所述间隔区中心线L的方向上单调变化时，可以实现更好的声阻抗一致性，极大的减小声表面波的衰减，提高该声表面波谐振器的功率。
在其中一个实施例中，两个调频叉指换能器单元11相邻电极条的中心距离从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线L的方向上单调递增。
在其中一个实施例中，参见图4，两个调频叉指换能器单元11相邻电极条的中心距离q，即其半波长从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线L的方向上单调递减。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器相邻电极条的中心距离相同，且大于所述基础叉指换能器的半波长。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器相邻电极条的中心距离相同，且小于所述基础叉指换能器的半波长。
不论调频叉指换能器相邻电极条的中心距离呈现上述哪种状态，基础叉指换能器的间隔区的长度范围均在(n+0.05)P～(n+0.2)P(n＝1，2，3…)的区间内。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器的汇流条与所述基础叉指换能器的汇流条13电连接。
在其中一个实施例中，所述调频叉指换能器的汇流条与所述基础叉指换能器的汇流条断开，能降低该声表面波谐振器的旁瓣。
上述声表面波谐振器可作为漏波或其他形式的声表面波谐振器。
上述声表面波谐振器，通过在两个基础叉指换能器单元10之间设置特定的间距，使得其产生的声表面波的速度变化被反射系数变化补偿，进而稳定了谐振频率，谐振频率对声表面波谐振器自身的尺寸，如叉指换能器的金属厚度变化不敏感，使得谐振频率更稳定，得到特定频段的声表面波，提高了声表面波信号的质量，同时简化了制造工艺。同时，在两个基础叉指换能器单元10形成的间隔区之间设置相对于该间隔区的中心线L对称的调频叉指换能器单元11，且两个调频叉指换能器单元11相邻电极条的中心距离从基础叉指换能器到所述间隔区的中心线L的方向上单调变化，极大的减小了该声表面波谐振器的声阻抗，实现良好的声阻抗一致性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种声表面波谐振器，其特征在于，包括：
基础叉指换能器，包括两个基础叉指换能器单元，并排设置在压电基片上，用于产生声表面波，所述两个基础叉指换能器单元相邻电极条的中心距离为(n+0.05)P～(n+0.2)P(n＝1，2，3…)；
反射栅，设置在所述基础叉指换能器的两侧，用于反射所述基础叉指换能器产生的声表面波；
其中，P为所述基础叉指换能器的周期。
2.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述两个基础叉指换能器单元之间的间隔区设置有调频叉指换能器，用于调节所述声表面波谐振器的声阻抗。
3.根据权利要求2所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述调频叉指换能器包括两个调频叉指换能器单元，所述两个调频叉指换能器单元对称地设置在所述间隔区中心线的两侧。
4.根据权利要求3所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述两个调频叉指换能器单元相邻电极条的中心距离从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线的方向上单调变化。
5.根据权利要求4所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述两个调频叉指换能器单元相邻电极条的中心距离从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线的方向上单调递增。
6.根据权利要求4所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述两个调频叉指换能器单元相邻电极条的中心距离从所述基础叉指换能器到所述间隔区中心线的方向上单调递减。
7.根据权利要求2所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述调频叉指换能器相邻电极条的中心距离相同，且大于所述基础叉指换能器的半波长。
8.根据权利要求2所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述调频叉指换能器相邻电极条的中心距离相同，且小于所述基础叉指换能器的半波长。
9.根据权利要求2所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述调频叉指换能器的汇流条与所述基础叉指换能器的汇流条电连接。
10.根据权利要求2所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述调频叉指换能器的汇流条与所述基础叉指换能器的汇流条断开。
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