CN1094678C

CN1094678C - 表面波谐振器

Info

Publication number: CN1094678C
Application number: CN96101793A
Authority: CN
Inventors: 堀内秀哉; 门田道雄; 吾乡纯也
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2016-03-08
Also published as: JP3075124B2; SG52600A1; TW296508B; KR960036295A; JPH08250968A; KR100208210B1; CN1136728A; US5781083A

Abstract

一种自由边缘反躲藏式表面波谐振器，用以在压电基片两对置的自由边缘之间反射SH型表面波，具有两自由边缘对置着的压电基片和一个用宽度重叠加权法或电极薄化法加权过的IDT(叉指换能器)。加权进行得使主波瓣的衰减点处在电极叉指对数与经加权IDT的相同的正规型IDT衰减点的频率外，且得出因主波瓣引起的谐振特性和因正规型IDT的衰减点引起的谐振特性。

Description

表面波谐振器

本发明涉及采用诸如BGS波、乐甫波等之类的SH型表面波的一种自由边缘反射式表面波谐振器，特别涉及多个谐振单元制成单一元件的一种自由边缘反射式表面波谐振器。

电视接收机、磁带录像机和其它类似的器件为避免毗邻各频道之间相互于扰都要求在其图像中频级能使毗邻频就频信号频率fap(在欧洲PAL制式下为31.9兆赫)和毗邻频道声频信号频率fas(在欧洲PAL制式下为40.4兆赫)下的信号充分衰减。图1是在图像中频级的衰减频率特性曲线。从图1中可以看出，在毗邻频道视频信号频率fap和毗邻频道声频信号频率fas下，衰减幅度都一直很大。

为保持上述在毗邻频道视频信号频率fap和毗邻频道声频信号频率fas上大幅度的衰减，现有两种陷波电路，其中一种陷波电路在毗邻频道视频信号频率fap下的衰减能力大，另一种陷波电路在毗邻频道声频信号频率fas下的衰减能力大。上两种传统陷波电路由LC谐振电路、压电谐振器等构成。

至于用作上述用途的压电谐振器，一般着重考虑采用诸如BGS波之类的SH型表面波的压电谐振器。图2是采用BGS波的自由边缘反射式表面波谐振器的透视图。

自由边缘反射式表面波谐振器1由表面平滑的大致的矩形压电基片2制成。压电基片2由压电材料制成，例如锆钛酸铅压电陶瓷、LiNbO3压电单晶、LiTaO3单晶等等。当基片用压电陶瓷制取时，要在图2箭头P所示的方向上进行极比处理。压电基片2的上表面Ia上成有一对梳状电极3和4，构成叉指换能器(以下称“IDT”)。各梳状电极3(4)有多个电极叉指3a至3c(4a至4c)。

梳状电极3和4上加上交流电压时，自由边缘反射式表面波谐振器1上就激发出BGS波，沿图2箭头X的方向传播开去。BGS波在压电基片2的自由边缘2b和2c之间反射。通过设定由IDT确定的频率和由在自由边缘之间的尺寸确定的频率互相基本相等可以使自由边缘反射表面波谐振腔1达到有效的谐振特性。

然而，自由边缘反射式表面波谐器只有单一的和LC谐振电路及其它类型压电谐振器一样的谐振特性。因此，两个表面波谐振器必须制备和连接得使彼此在两种频率下(毗邻频道视频信号频率fap毗邻频道声频信号频率fas下)达到陷波特性。

众所周知，还有另一种表面波谐振器采用瑞利波，叫做弹性表面波谐振器。这种弹性表面波谐振器只采用单一谐振器，但却有两种谐振特性。例如1992年《国际电气枝术报告》第16期第1至第7页上公开的就是这种谐振腔。就是说，已有一种双模谐振器，它在采用瑞利波的表面波谐振滤波器中采用零次纵模(基本模)和二次纵模；这种谐振器有两种谐振特性。然而，双模谐振器需要有两个或多个IDT的一个反射器，而且在这种双模谐振器中的谐振特性是根据反射系数的特性和反射器的频率确定的。此外，所获得大反射系数的频率范围较窄。因此，两谐振点之间差值非常小，例如在获得优良谐振特性的范围内约为1兆赫，于是不可能去构建一个包括有两个有如图1所示特性的和有大频率间隔的陷波谐振器的双模谐振器。因此，可以考虑在上述采用BGS波的自由边缘反射式表面波谐振振器中是否可以在压电基片上形成两个IDT以制取谐振单元，这样可以得出双揩振特性。然而，在采用象BGS波之类的SH型表面波的自由边缘反射式表面波谐振器(其示意图如图3中所示)中，在IDT的波长入与两对置自由边缘反射压电基片的表面波的间距L之间满足了下列关系式：

L＝(/2×N(N表示整数)

由于fap与fas之间的频率差大，因而各IDT的波长彼此区别很大。举例说，假设PZT基片的音速等于2400米/秒，则在PAL制式的情况下，fap的(ap＝75.2微米，fas的(a＝59.4微米。因此，在毗邻频道视频信号频率fap下有谐振点的谐振单元和在毗邻频道声频信号频率fas下有谐振点的谐振单元，其两对置自由边缘之间的间距值L不同。就是说，相对于采用SH型表面波的自由边缘反射型表面波谐振器，在同一基片上形成谐振频率不同的两个谐振单元极为困难。

本发明的最佳实施例提供一种在单一元件上制取谐振频率不同的至少两个谐振单元的采用SH型表面波的自由边缘反射式表面波谐振器。

更具体他说，根据本发明的实施例，在压电基片的两对置自由边缘之间反射SH型表面波的一种自由边缘反射式表面波谐振器，包括一个具有对置自由边缘的压电基片，和一个不仅设在压电基片上还用宽度交叉加权法或电极薄化法加权的IDT，其中加权进行得使主波瓣的衰减点处在具有相同电极叉指对数的“正规”(这里“正规”指具有相等电极叉指重叠宽度的非加权的IDT)的主波瓣衰减点之外。此外，可获得由主波瓣确定的谐振特性和由正规型叉指换能器衰减点确定的谐振特性。

就是说，在本发明的实侧中的表面波谐振器中，两个或多个谐振特性是利用正规型IDT原先被抑制的衰减极点、只用单个元件得出的。从广义上讲，而且也包括象乐甫波之类其分量垂直于表面波传播方向移动的表面波。

此外，本发明实施例的表面波谐振器用来构成电视接收机或磁带录象机图像中频级的陷波电路较为理想，就是说，上述各衰减点的位置取得使多项谐振特性中的一个特性取为毗邻频道视频信号频率(fap)，频率较高的另一个特性取为毗邻频道视频信号频率(fap)，从而可以用单一统一元件制取陷波频率在毗邻频道视频信号频率和毗邻频道声频信号频率的陷波电路。

如上所述，采用BGS波的自由边缘反射式表面波谐振器的谐振频率fr可用下式求出：

fr＝V/(((表示IDT所激发出的表面波的波长，V表示压电基片的音速)。

此外，压电基片两对置自由边缘的间距L就取得最好使其满足等式L＝((/2)×n(n表示整数)。因此，用自由边缘反射式表面波谐振器制取构成陷除毗邻频道视频信号频率的陷波电路的谐振器和构成陷除毗邻频道声频信号频率的陷波电路的谐振器(两者都用在图像中频级)时，间距L的值与上述两谐振器的不同，这是因为它们的波长(大不同相同所致。因此，迄今为止一直都认为在同一个芯片或基片上形成两个谐振器有困难。

另一方面，按照本发明的最佳实施例，加权是进行得使经加权IDT主波瓣的衰减点在同电极叉指对数正规型IDT衰减极点的频率范围之外。因此，得出多项谐振特性，即上述基片尺寸L确定的谐振特性和由正规型IDT确定的谐振特性及由加权过的IDT主波瓣确定的谐振特性。就是说，从以上的说明可知，采用由经加权IDT确定的谐振特性和基片尺寸L确定的特性可以制取多项谐振特性的自由边缘反射式表面波谐振器，尽管这种谐振器是单元件统一结构。

如上所述，按照本发明的最佳实施例，通过如上述那样对IDT进行加权可以提供具多项谐振特性的自由边缘反射式表面波谐振器，尽管谐振器是由单一元件构成的，而且这种最优的表面波谐振器可用了象图像中频级的陷波电路那样需要两项谐振特性的器件。鉴于两个谐振特性是用单一元件统一结构制取的，因而可以简化陷波电路和其它器件的电路结构，无需进行繁锁对几个电路元件的连接工作。此外还可以减小陷波电路和类似器件的尺寸。

为了说明本发明的目的，在图中示出了目前最佳的实施例的附图，但应该懂得本发明不限于这些实施列。

图1是电视接收机图像中频级的衰减频率特性曲线。

图2是一般采用BGS波的自由边缘反射式表面波谐振器的透视图。

图3是自由边缘反射式表面波谐振器的剖视图。

图4是正规型IDT的频谱图。

图5是经加权IDT和正规型IDT的频谱图。

图6是本发明一个实施例的自由边缘反对式表面波谐振器的示意图。

图7是上述实施例的自由边缘反射式表面波谐振器的阻抗频率特性曲线图。

图8是用上述最佳实施例的自由边缘反射式表面波谐振器制取的陷波滤波器的衰减频率特性曲线。

现在参看附图说明本发明的一个最佳实施例。

图4是采用BGS波的自由边缘反射式表面波谐振器中正规IDT的谐振频谱图。IDT的谐振频谱在1967年3月号的《日本声学协会演讲集》第351-352页上有介绍，这种频谱是众所周知的。图4横坐标轴表示频率，横坐标轴上的2N、2N-1…表示2N位谐模、(2N-1)位谐模，…的谐振点。纵坐标轴表示主波瓣的峰值取0分贝时的衰减量。

从图4中可以看出，采用正规型IDT时，可以通过在压电基片表面上形成具N对电极叉指的IDT激发出2N次(N表示整数)的谐模。此外，奇数模不包括在其它的高位模中，即由于电极对称，没有激发出(2N-1)次、(2N-3)次、(2N+1)次和(2N+3)次的谐模。至于偶数模，从图4中可以看出谐振频率与具N对电极叉指的IDT的频率特性衰减点一致，因而这些模没有被激发。即(2N-2)次、(2N-4)次、(2N+2)次、(2N+2)次等的偶数模没有被激发。因此，上面如图2所示形成有正规型IDT的自由边缘反射式表面波谐振腔中只激发出2N次谐模，因而可制取振荡相对较小的的谐振器，然而如上所述用图2所示的表面波谐振器只能得到单一谐振特性。

另一方面，按照本发明，如上述那样对IDT进行加权可以得出多重谐振特性。下面参看图5说明加权方法。

图5的实线A表示IDT按本发明经过宽度交叉加权时的频谱，虚线B表示电极叉指对数与经宽度交叉加权的IDT一样的正规型IDT的频谱。2N、2N-1等表示2N位模、(2N-1)位模等各谐振点的位置。经上述宽度交叉加权的IDT至波瓣的衰减点是由正规型IDT主波瓣的衰减点2N+2、2N-2形成的。

在经宽度交叉加权的频谱A中，在(2N-2)位和(2N+2)次谐模的衰减量较小，因而显然在这些谐模中可以进激发。在本发明的最佳实施例中，多重谐振特性是采用受激偶数模中最接近谐振的特性实现的。

图6示出了对频谱如实践A所示的IDT进行加权的实例。图6所示的自由边缘反射式表面波谐振器11，其压电基片12上形成有一对梳状电极13和14，由这些梳状电极构成IDT。从图6可以看出，IDT的电极是经过宽度加权处理的。加权度选取得可以得出如上述实线A所示的频谱，但达到实践所示的频谱的加权方式并不局限于图6的那一种。就是说，频谱如图5的实线所示的IDT可用形状与图6所示的梳状电极13和14不同的另一种电极制取。加权可用电极薄化法进行。这种加权法是众所周知的，例如，Inuo Shibayama(电气信息通信协会公司)监制的《弹性表面波工程》第66至68页上就有介绍。

图6所示的自由边缘反射式表面波谐振器与图2所示的自由边缘反射式表面波谐振器结构相类似，只是IDT按上述方式加权处理过。因此，对图2的谐振器或其相应元件进行的说明也适用于图6，因而这里不再详述。

图7是采用图5实线所示经宽度交叉加权的IDT的自由边缘反射式表面波谐振器11的阻抗频率特性曲线。从图7可以看出，得出了三条谐振特性曲线FR1、FR2和FR3。FR1表示因正规型IDT如上所述由基片尺寸确定的频谱中(2N-2)位模相应的“寄生”性引起的谐振点，FR2表示经宽度交叉加权的IDT主波瓣2N位模谐振特性的谐振，FR3表示(2N-2)位模谐振特性的谐振点。从图7可以看出，可以得出三条谐振特性曲线。采用任何两个谐振点(例如谐振点FR1和FR2)可以制取两个陷波电路。

举例说，若自由边缘反射式表面波谐振腔11构制得使RF1对应于图像中频级的毗邻频道视频信号频率，且使FR2对应于图像中频级毗邻频道声频信号频率，则可以得出如图8所示的衰减频率特性曲线。

就是说，IDT的波长根据毗邻频道声频信号频率确定，电极叉指数根据毗邻频道视频信号频率确定。此外，IDT系加权得使各衰减点处在对数相同的正规型IDT的衰减点之外，从而可以得出单元件双谐振特性的谐振器。

虽然以上介绍了本发明最佳实施例，但各种基于上述原理作的各种改型仍落在本发明的下附权利要求的保护范围之内。因此，应该认识到，只由权利要求限定本发明的保护范围。

Claims

1.一种自由边缘反射式表面波谐振器，供在压电基片的两个自由边缘之间反射SH型表面波用，自由边缘反射型表面波谐振器包括：

压电基片，有两个对置的自由边缘；和

叉指换能器，备置在所述压电基片，和具有多个具有重叠宽度加权的叉指电极，且加权得使主波瓣的衰减点处在一个非加权叉指换能器的主瓣的衰减极点的频率位置之外，此非加权叉指换能器具有与所述叉指换能器相同的电极对数或者相同的基片间尺寸，而且所述电极叉指的重叠宽度被加权得使可获得主瓣谐振特性和非加权的叉指换能器的衰减极点的谐振特性。

2.如权利要求1所述的表面波谐振器，其特征在于，所述表面波谐振器的一个谐振器构成电视接收机图像中频级的陷波电路。