CN110365305A - 叉指换能器加权方法、装置、叉指换能器及声表滤波器 - Google Patents

叉指换能器加权方法、装置、叉指换能器及声表滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种叉指换能器加权方法，包括：对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器；当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，按照预设加权规则和预设停止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构。本发明对切趾加权换能器不设置固定的抽指起始位置、指条数目和加权幅度，采用自适应算法实现不固定位置、不固定幅度的抽指加权设计，达到变迹切趾加权的效果，可有效提高滤波器的设计效率，减少重复工艺，缩短研制周期和成本，优化器件性能，对同类滤波器的设计和优化有重要的指导意义。

Description

叉指换能器加权方法、装置、叉指换能器及声表滤波器
技术领域
本发明涉及声表滤波器技术领域，尤其涉及一种叉指换能器加权方法、装置、叉指换能器及声表滤波器。
背景技术
声表面波横向滤波器一般由两个或多个叉指换能器(IDT)组成，两个叉指换能器中必须有一个等指长的非变迹换能器，才能采用同线型结构设计，从而减小滤波器的体积。同线型结构的声表滤波器的结构如图1所示，其中IDT1为变迹换能器，IDT2为非变迹换能器。非变迹换能器的阻带抑制较小，为了提高滤波器的阻带抑制，另一个叉指换能器采用变迹换能器，需要对叉指换能器的包络进行变迹加权。变迹换能器存在较多的小指长指条，小指条会带来较强的衍射效应，并且给光刻带来一定的难度。同线型结构如采用两个等指长的非变迹加权换能器，滤波器的阻带抑制相对较差，适用于相对带宽较小的滤波器设计，应用范围有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种叉指换能器加权方法、装置、叉指换能器及声表滤波器。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种叉指换能器加权方法，包括：
S1，对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器；
S2，根据预设激活条件、预设加权规则和预设停止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种叉指换能器加权装置，包括：
切趾加权模块，用于对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器；
自适应抽指加权模块，用于当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，按照预设加权规则和预设停止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种叉指换能器加权装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方案所述的叉指换能器加权方法。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种一种叉指换能器，利用上述技术方案所述的叉指换能器加权方法设计生成。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种声表滤波器，其特征在于，包括等指长的非变迹换能器和变迹换能器，所述变迹换能器利用上述技术方案所述的叉指换能器加权方法设计生成。
本发明的有益效果是：首先对叉指换能器进行切趾加权，获得切趾加权换能器，在切趾加权换能器的基础上，进行自适应抽指加权；对切趾加权换能器不设置固定的抽指起始位置、指条数目和加权幅度，采用自适应算法实现不固定位置、不固定幅度的抽指加权设计，达到变迹切趾加权的效果，可有效提高滤波器的设计效率，减少重复工艺，缩短研制周期和成本，优化器件性能，对同类滤波器的设计和优化有重要的指导意义。
附图说明
图1为同线型结构的声表滤波器示意图；
图2为本发明实施例提供的叉指换能器加权方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的变迹加权结构的叉指换能器示意图；
图4为传统抽指加权结构的叉指换能器示意图；
图5为本发明实施例提供的自适应抽指加权结构的叉指换能器示意图；
图6为本发明实施例提供的叉指换能器加权装置示意性结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图2为本发明实施例提供的叉指换能器加权方法的示意性流程图。如图2所示，该方法包括：
S1，对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器；
S2，根据预设激活条件、预设加权规则和预设停止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构。
上述实施例中，首先对叉指换能器进行切趾加权，获得切趾加权换能器，从而使换能器获得较好的阻带抑制；在切趾加权换能器的基础上，进行自适应抽指加权；对切趾加权换能器不设置固定的抽指起始位置、指条数目和加权幅度，采用自适应算法实现不固定位置、不固定幅度的抽指加权设计，达到变迹切趾加权的效果，可有效提高滤波器的设计效率，减少重复工艺，缩短研制周期和成本，优化器件性能，对同类滤波器的设计和优化有重要的指导意义。
可选地，所述对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器，包括：
利用窗口函数截断无限长的脉冲信号，叉指换能器中各指条的阵列对应有限长脉冲响在不同时间点上的抽样，得到切趾加权换能器。
需要说明的是，滤波器频率响应与时域响应互为傅里叶变换关系，频率响应的矩形度越高，与之对应的脉冲响应f(t)为时域上无限并且连续的辛格函数。根据叉指换能器的物理长度和脉冲响应时间宽度的对应关系，有限长的叉指换能器不能实现时域无限长的脉冲响应，因此首先需要将无限长的脉冲响应作截断处理。常用的一种截断处理是用窗口函数去截断无限长的脉冲信号，叉指换能器中各指条的阵列对应有限长脉冲响在不同时间点上的抽样，叉指的周期长度为脉冲信号的波长，叉指阵列的指条长度为脉冲信号的幅度，形成的变迹换能器如图3所示。
可选地，所述当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，按照预设加权规则和预设终止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构，包括：
S2.1，从所述切趾加权换能器的一侧指条开始依次检测，当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，激活自适应抽指，并确定自适应抽指加权的起始位置，将所述起始位置对应的指条作为首个自适应抽指结构的起始指；
S2.2，从所述起始指起，按照所述预设加权规则进行自适应抽指加权计算，当满足预设停止条件时，停止当前组的自适应抽指加权计算，得到当前组的自适应抽指结构；
S2.3，以所述当前组自适应抽指结构的结束指的下一根指条为下一组自适应抽指结构的起始指，返回S2.2；
S2.4，循环执行S2.2和S2.3，直至遍历完所述切趾加权叉指换能器的最后一根指条，完成自适应抽指加权。
需要说明的是，传统的抽指加权起始指从中心第0指开始，设计指条的加权长度等于孔径宽度，改变切趾加权指条的极性，用多根同极性指条逼近多根小指条切趾加权的效果。即传统的抽指加权指条幅度是1，起始位置是从中间的第0指开始的，指条幅度和起始位置均是固定的。传统的抽指加权是对整个切趾加权换能器进行抽指加权运算，运算后，整个切趾加权换能器都变化成抽指加权换能器，抽指加权与切趾加权一般在同一个换能器中很难并存。传统抽指加权结构的叉指换能器结构如图4所示。传统的抽指加权方法存在阻带抑制相对较差，带宽应用范围较小等问题。
本发明实施例则是通过设置自适应抽指加权的激活条件，当换能器切趾的指条长度满足激活条件时，激活自适应抽指加权，并确定自适应抽指加权的起始位置，将所述起始位置对应的指条作为首个自适应抽指结构的起始指，按照预设加权规则和停止条件进行第一个自适应抽指结构的自适应抽指；接下来以第一个自适应抽指结构的结束指的下一个指条为起始指，再按照预设加权规则和停止条件进行第二个自适应抽指结构的自适应抽指，依次执行下去，直至遍历完所述切趾加权叉指换能器的最后一根指条，完成自适应抽指加权。自适应抽指加权结构的叉指换能器结构如图5所示。
该实施例中，对切趾加权换能器不设置固定的抽指起始位置、指条数目和加权幅度，采用自适应算法实现不固定位置、不固定幅度的抽指加权设计，达到变迹切趾加权的效果，且实现了在同一个换能器中既有切趾加权，也有抽指加权，保留切趾加权阻带抑制高的优点，又避免小指条的衍射效应；可有效提高滤波器的设计效率，减少重复工艺，缩短研制周期和成本，优化器件性能。
可选地，预设激活条件为所述切趾加权换能器中连续多根指条的归一化长度小于波长。其中，连续多根指条为根据不同要求设置不同的根数。所述确定自适应抽指加权的起始位置为：确定所述连续多根指条中的第一根条为起始位置。
上述实施例中，根据预设激活条件，使切趾加权换能器中的大指条实现切趾加权，小指条实现抽指加权，实现在同一个换能器中既有切趾加权，也有抽指加权，保留切趾加权阻带抑制高的优点，又避免小指条的衍射效应。自适应抽指后，切趾换能器中加权长度较小的小指条变成长度较大的抽指指条，衍射效应大大减小；同时，指条加权长度越小，要求光刻精度越高，长度较大的抽指指条光刻难度大大减小。对变迹叉指换能器的小指长指条不设置固定的抽指起始位置、指条数目和加权幅度，采用自适应算法实现不固定位置、不固定幅度的抽指加权设计，通过自适应抽指加权方法，形成不固定位置、不固定指长的抽指小指条阵列，逼近切趾加权效果，有效解决了切趾变迹加权小指长指条较多，衍射效应严重的问题，同时也解决了传统的抽指加权方法阻带抑制相对较差，带宽应用范围较小的问题。
可选地，所述从所述起始指起，按照所述预设加权规则进行自适应抽指加权计算，当满足预设停止条件时，停止当前组的自适应抽指加权计算，得到当前组的自适应抽指结构，包括：
从所述起始指起，依次累加一根指条的加权效果，当自适应抽指加权指条累加的加权效果与切趾加权效果的误差小于设置误差值时，停止当前组的自适应抽指加权计算，得到当前组的自适应抽指结构。
上述实施例中，以自适应抽指加权的起始指起，依次累加一根指条的加权效果，当自适应抽指加权指条累加的加权效果与切趾加权效果的误差小于设置误差值时，停止这个组自适应抽指加权计算，该实施例通过自适应抽指加权方法，形成不固定位置、不固定指长的抽指小指条阵列，逼近切趾加权效果。本发明可有效提高滤波器的提高设计效率，减少重复工艺，缩短研制周期和成本，优化器件性能。
上述实施例中，得到当前组的自适应抽指结构，包括：得到所述当前组自适应抽指结构的起止位置、指条加权幅度和指条数目。其中，当前组的自适应抽指结构中，起始指到结束指的指条数目即为这一组自适应抽指加权指条的数目，累加加权幅度的平均值即为自适应抽指加权幅度和极性，其中，平均值的绝对值大小为自适应抽指加权幅度，平均值的正负为自适应抽指加权的极性。
上文结合图2至图5，详细描述了根据本发明实施例提供的叉指换能器加权方法。下面结合图6，详细描述本发明实施例提供的叉指换能器加权装置。
如图5所示，本发明实施例还提供一种叉指换能器加权装置，包括：
切趾加权模块，用于对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器；
自适应抽指加权模块，用于当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，按照预设加权规则和预设停止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构。
上述实施例中，首先对叉指换能器进行变迹加权，获得切趾加权换能器，在切趾加权换能器的基础上，进行自适应抽指加权；对变迹叉指换能器不设置固定的抽指起始位置、指条数目和加权幅度，采用自适应算法实现不固定位置、不固定幅度的抽指加权设计，达到变迹切趾加权的效果，可有效提高滤波器的设计效率，减少重复工艺，缩短研制周期和成本，优化器件性能，对同类滤波器的设计和优化有重要的指导意义。
本发明实施例还提供一种叉指换能器加权装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方案所述的叉指换能器加权方法。
本发明实施例还提供一种叉指换能器，利用上述技术方案所述的叉指换能器加权方法设计生成。
本发明实施例还提供一种声表滤波器，其特征在于，包括等指长的非变迹换能器和变迹换能器，所述变迹换能器利用上述技术方案所述的叉指换能器加权方法设计生成。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叉指换能器加权方法，其特征在于，包括：
S1，对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器；
S2，当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，按照预设加权规则和预设停止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，按照预设加权规则和预设终止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构，包括：
S2.1，从所述切趾加权换能器的一侧指条开始依次检测，当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，激活自适应抽指，并确定自适应抽指加权的起始位置，将所述起始位置对应的指条作为首个自适应抽指结构的起始指；
S2.2，从所述起始指起，按照所述预设加权规则进行自适应抽指加权计算，当满足预设停止条件时，停止当前组的自适应抽指加权计算，得到当前组的自适应抽指结构；
S2.3，以所述当前组自适应抽指结构的结束指的下一根指条为下一组自适应抽指结构的起始指，返回S2.2；
S2.4，循环执行S2.2和S2.3，直至遍历完所述切趾加权叉指换能器的最后一根指条，完成自适应抽指加权。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设激活条件为所述切趾加权换能器中连续多根指条的归一化长度小于波长；
所述确定自适应抽指加权的起始位置为：确定所述连续多根指条中的第一根条为起始位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述起始指起，按照所述预设加权规则进行自适应抽指加权计算，当满足预设停止条件时，停止当前组的自适应抽指加权计算，得到当前组的自适应抽指结构，包括：
从所述起始指起，依次累加一根指条的加权效果，当自适应抽指加权指条累加的加权效果与切趾加权效果的误差小于设置误差值时，停止当前组的自适应抽指加权计算，得到当前组的自适应抽指结构。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述得到当前组的自适应抽指结构，包括：得到所述当前组自适应抽指结构的起止位置、指条加权幅度和指条数目。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器，包括：
利用窗口函数截断无限长的脉冲信号，叉指换能器中各指条的阵列对应有限长脉冲响在不同时间点上的抽样，得到切趾加权换能器。
7.一种叉指换能器加权装置，其特征在于，包括：
切趾加权模块，用于对叉指换能器进行切趾加权，得到切趾加权换能器；
自适应抽指加权模块，用于当所述切趾加权换能器的指条长度满足预设激活条件时，按照预设加权规则和预设停止条件，对所述切趾加权换能器进行自适应抽指加权，得到至少一组自适应抽指结构。
8.一种叉指换能器加权装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的叉指换能器加权方法。
9.一种叉指换能器，其特征在于，利用权利要求1至6任一项所述的叉指换能器加权方法设计生成。
10.一种声表滤波器，其特征在于，包括等指长的非变迹换能器和变迹换能器，所述变迹换能器利用权利要求1至6任一项所述的叉指换能器加权方法设计生成。
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