CN108880502A - 一种高性能表面波滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高性能声表面波滤波器，包括基板、支撑柱、设置于支撑柱上部的压电材料层以及处于该压电材料层上部的换能器组件；支撑柱中间部位为中空结构，在压电材料层与基板之间形成有利于声表面波被压电材料层传播的中空区域；换能器组件包括发送换能器单元以及接收换能器单元；且该发送换能器单元包括第一金属电极组件以及信号源单元，实际运行过程中，由发送换能器单元与压电材料层共同形成的声表面波进入该中空区域内部，经过中空区域的反射，最终被压电材料层吸收传播到接收换能器单元部位，由于中空区域可以对声表面波进行较好的反射，避免了传统结构中声表面波被基板吸收的不良效果，更有利于滤波器功能的实现，效果突出。
Description
[技术领域]
本发明涉及滤波器产品技术领域，尤其涉及一种结构设计合理，滤波效果突出的高性能声表面波滤波器。
[背景技术]
随着通信技术的快速发展，微波通讯系统(例如雷达及通信系统)对滤波器性能的要求越来越高，这些滤波器需要实现高Q值、低插入损耗、带外抑制下降陡峭、体积小等特性。现有技术中的滤波器，往往不能满足这些要求，传统滤波器在窄带情况下，滤波器的损耗会很高，另一方面，传统滤波器若想得到较高的性能，一般会导致体积进一步增加，而且滤波效果较差。
基于此，本领域的技术人员进行了大量的研发与实验，从声表面波滤波器产的具体构造部分入手进行改进和改善，并取得了较好的成绩。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种结构设计合理，滤波效果突出的高性能声表面波滤波器。
本发明解决技术问题的方案是提供一种高性能声表面波滤波器，包括基板、设置于所述基板上部的支撑柱、设置于所述支撑柱上部的压电材料层以及处于该所述压电材料层上部的换能器组件；所述支撑柱中间部位为中空结构，在压电材料层与基板之间形成有利于声表面波被压电材料层吸收传播的中空区域；所述换能器组件包括发送换能器单元以及接收换能器单元；且该发送换能器单元包括用于形成反压电效应、产生弹性形变、生成声表面波的第一金属电极组件以及与所述第一金属电极组件电性连接的信号源单元；所述接收换能器单元包括用于形成正压电效应、产生电信号的第二金属电极组件以及与所述第二金属电极组件电性连接的负载单元。
优选地，所述压电材料层两端还设置有用于吸收部分声表面波的吸声材料单元。
优选地，所述第一金属电极组件、第二金属电极组件都包括呈叉指状设置的正向金属电极单元和负向金属电极单元。
优选地，所述压电材料层的厚度范围为0.1-250um。
优选地，所述支撑柱与压电材料层之间还设置有用于增强压电材料层强度、控制滤波器带宽的金属材质层。
优选地，所述金属材质层的厚度范围为0.02-300um。
优选地，所述支撑柱中间部位中空结构的高度范围为1-200um。
优选地，所述换能器组件的厚度范围为0.02-300um。
优选地，所述压电材料层包括LiTaO3、LiNiO3、石英晶体、ALN或ZnO。
与现有技术相比，本发明一种高性能声表面波滤波器通过同时设置基板11、设置于所述基板11上部的支撑柱12、设置于所述支撑柱12上部的压电材料层13以及处于该所述压电材料层13上部的换能器组件14，且将支撑柱12中间部位设计为中空结构，在压电材料层13与基板11之间形成有利于声表面波在压电材料层13中传播的中空区域，实际运行过程中，由发送换能器单元与压电材料层13共同形成的声表面波进入该中空区域内部，经过中空区域反射，最终被压电材料层13传播到接收换能器单元部位，由于中空区域可以对声表面波进行较好的反射，避免了传统结构中声表面波被基板11吸收的不良效果，更有利于滤波器功能的实现，效果突出。
[附图说明]
图1是本发明第一实施例一种高性能声表面波滤波器的截面状态结构示意图。
图2是本发明第一实施例一种高性能声表面波滤波器中第一金属电极组件、第二金属电极组件的平面状态结构示意图。
图3是本发明第二实施例一种高性能声表面波滤波器的截面状态结构示意图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1至图3，本发明一种高性能声表面波滤波器1包括基板11、设置于所述基板11上部的支撑柱12、设置于所述支撑柱12上部的压电材料层13以及处于该所述压电材料层13上部的换能器组件14；所述支撑柱12中间部位为中空结构，在压电材料层13与基板11之间形成有利于声表面波被压电材料层13传播的中空区域；所述换能器组件14包括发送换能器单元以及接收换能器单元；且该发送换能器单元包括用于形成反压电效应、产生弹性形变、生成声表面波的第一金属电极组件以及与所述第一金属电极组件电性连接的信号源单元；所述接收换能器单元包括用于形成正压电效应、产生电信号的第二金属电极组件以及与所述第二金属电极组件电性连接的负载单元。
本申请通过同时设置基板11、设置于所述基板11上部的支撑柱12、设置于所述支撑柱12上部的压电材料层13以及处于该所述压电材料层13上部的换能器组件14，且将支撑柱12中间部位设计为中空结构，在压电材料层13与基板11之间形成有利于声表面波被压电材料层13传播的中空区域，实际运行过程中，由发送换能器单元与压电材料层13共同形成的声表面波进入该中空区域内部，经过中空区域的反射，最终被压电材料层13传播到接收换能器单元部位，由于中空区域(空气是声波传输的高阻抗材料)可以对声表面波进行较好的反射，避免了传统结构中声表面波被基板11吸收的不良效果，更有利于滤波器功能的实现，效果突出。
优选地，所述压电材料层13两端还设置有用于吸收部分声表面波的吸声材料单元。吸声材料单元可以吸收压电材料层13产生的背向接收换能器单元方向的声表面波。
优选地，所述第一金属电极组件、第二金属电极组件都包括呈叉指状设置的正向金属电极单元141和负向金属电极单元142。电性效果突出。
优选地，所述压电材料层13的厚度范围为0.1-250um。采用本设计结构方式的滤波器，可以有效的减小压电材料层13的厚度以及第一金属电极组件、第二金属电极组件中正向金属电极单元141和负向金属电极单元142的间隙，增大正向金属电极单元141和负向金属电极单元142的电极宽度，降低电极的加工难度，提高精确度。
优选地，所述第二实施例一种高性能声表面波滤波器2包括基板21、设置于所述基板21上部的支撑柱22、设置于所述支撑柱22上部的压电材料层23以及处于该所述压电材料层23上部的换能器组件24，支撑柱22与压电材料层23之间还设置有用于增强压电材料层23强度、控制滤波器带宽的金属材质层25。金属材质层25的加入可以进一步提高产品性能，增强滤波频选效果和精确度。
优选地，所述金属材质层25的厚度范围为0.02-300um。
优选地，所述支撑柱(12/22)中间部位中空结构的高度范围为1-200um。
优选地，所述换能器组件(14/24)的厚度范围为0.02-300um。
优选地，所述压电材料层13包括但不限于LiTaO3、LiNiO3、石英晶体、ALN或ZnO。
与现有技术相比，本发明一种高性能声表面波滤波器1通过同时设置基板11、设置于所述基板11上部的支撑柱12、设置于所述支撑柱12上部的压电材料层13以及处于该所述压电材料层13上部的换能器组件14，且将支撑柱12中间部位设计为中空结构，在压电材料层13与基板11之间形成有利于声表面波在被压电材料层13传播的中空区域，实际运行过程中，由发送换能器单元与压电材料层13共同形成的声表面波进入该中空区域内部，经过中空区域的反射，最终被压电材料层13传播到接收换能器单元部位，由于中空区域可以对声表面波进行较好的反射，避免了传统结构中声表面波被基板11吸收的不良效果，更有利于滤波器功能的实现，效果突出。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高性能声表面波滤波器，其特征在于：包括基板、设置于所述基板上部的支撑柱、设置于所述支撑柱上部的压电材料层以及处于该所述压电材料层上部的换能器组件；所述支撑柱中间部位为中空结构，在压电材料层与基板之间形成有利于声表面波在压电材料层传播的中空区域；所述换能器组件包括发送换能器单元以及接收换能器单元；且该发送换能器单元包括用于形成反压电效应、产生弹性形变、生成声表面波的第一金属电极组件以及与所述第一金属电极组件电性连接的信号源单元；所述接收换能器单元包括用于形成正压电效应、产生电信号的第二金属电极组件以及与所述第二金属电极组件电性连接的组件单元。
2.如权利要求1所述的一种高性能表面波滤波器，其特征在于：所述压电材料层两端还设置有用于吸收部分声表面波的吸声材料单元。
3.如权利要求1或2所述的一种高性能表面波滤波器，其特征在于：所述第一金属电极组件、第二金属电极组件都包括呈叉指状设置的正向金属电极单元和负向金属电极单元。
4.如权利要求1所述的一种高性能声表面波滤波器，其特征在于：所述压电材料层的厚度范围为0.1-250um。
5.如权利要求1或4所述的一种高性能声表面波滤波器，其特征在于：所述支撑柱与压电材料层之间还设置有用于增强压电材料层强度、控制滤波器带宽的金属材质层。
6.如权利要求5所述的一种高性能声表面波滤波器，其特征在于：所述金属材质层的厚度范围为0.02-300um。
7.如权利要求1所述的一种高性能声表面波滤波器，其特征在于：所述支撑柱中间部位中空结构的高度范围为1-200um。
8.如权利要求1所述的一种高性能声表面波滤波器，其特征在于：所述换能器组件的厚度范围为0.02-300um。
9.如权利要求1或4所述的一种高性能声表面波滤波器，其特征在于：所述压电材料层包括LiTaO3、LiNiO3、石英晶体、ALN或ZnO。
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