CN110426122B - 一种表面声波波束散射检测芯片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表面声波波束散射检测芯片，包括压电基片，制作于压电基片表面的第一输入叉指换能器、第二输入叉指换能器、第三输入叉指换能器、第四输入叉指换能器、第一输出叉指换能器、第二输出叉指换能器、第一短路反射器、第二短路反射器、第三短路反射器、第四短路反射器、内吸声胶胶膜、第一外吸声胶胶膜、第二外吸声胶胶膜以及第一输入电极、第二输入电极、第一输出电极、第二输出电极和若干个接地电极；本发明通过在输入叉指换能器的一侧设置与之偏轴的短路反射器和输出叉指换能器，构成一个复合谐振器结构，用于检测输入叉指换能器所发射的表面声波波束中因波束偏向、衍射而形成的散射波束。

Description

一种表面声波波束散射检测芯片

技术领域

本发明涉及一种表面声波波束散射检测芯片，具体涉及一种用于检测表面声波波束散射的复合谐振器芯片，属于表面声波技术领域。

背景技术

在各向异性介质中传播的表面声波（surface acoustic wave，或译为声表面波）会产生波束偏向，即其波的能量传播方向偏离于波的相速方向，两者仅仅在某些特殊的纯模方向上一致，因而在设计和制作表面声波器件时，需要选择纯模方向作为波的传播方向。但由于压电基片定向切割和叉指换能器制作过程中的工艺误差，仍存在一定程度的波束偏向。而表面声波与其它波动一样也存在衍射现象，即有限长平面换能器激励的声波在一定距离内以平面波的形式传播，然后波阵面逐渐展开而产生衍射。

表面声波的波束偏向和衍射会引起波束散射，导致部分表面声波能量传播方向的改变，使接受换能器不能截获到全部发射波束的能量，从而导致器件插入损耗的增加。计算结果表明，对于中心频率为905MHz、叉指换能器间距为3.05厘米的延迟线，纯模方向偏离1°，因波束偏向引起的损耗为6.01分贝（肖鸣山、宋道仁，《声表面波器件基础》，山东科学技术出版社，P51）。同时，衍射会使器件的转移函数产生振幅和相位畸变，引起滤波器通带畸变和带外抑制恶化。因此对声表面波器件的设计和制作而言，特别对于长延时的声表面波延迟线,需要考虑表面声波波束偏向和衍射引起的波束散射对器件性能的影响。

表面声波波束偏向的大小、衍射的强弱主要与压电基片切型和叉指换能器的孔径大小、切指加权的包络形状等有关。现行技术中，主要是通过建立较为复杂的解析模型分析表面声波波束偏向和衍射引起的波束散射及其对器件性能的影响（武以立、邓盛刚、王永德，《声表面波原理及其在电子技术中的应用》，国防工业出版社，P31-38；肖鸣山、宋道仁，《声表面波器件基础》，山东科学技术出版社，P49-51）。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种表面声波波束散射检测芯片，从实验途径提供一个对现行技术中表面声波波束散射分析模型和理论计算方法进行验证与修正的手段。

本发明的目的是这样实现的，一种表面声波波束散射检测芯片，其特征是：

包括压电基片，制作于压电基片表面的第一输入叉指换能器、第二输入叉指换能器、第三输入叉指换能器、第四输入叉指换能器、第一输出叉指换能器、第二输出叉指换能器、第一短路反射器、第二短路反射器、第三短路反射器、第四短路反射器、内吸声胶胶膜、第一外吸声胶胶膜、第二外吸声胶胶膜以及第一输入电极、第二输入电极、第一输出电极、第二输出电极和若干个接地电极；

所述内吸声胶胶膜位于压电基片顶面正中；所述第一输出叉指换能器位于内吸声胶胶膜的上侧，第二输出叉指换能器位于内吸声胶胶膜的下侧；所述第一输入叉指换能器位于内吸声胶胶膜的左上侧，第三输入叉指换能器位于内吸声胶胶膜的左下侧，第二输入叉指换能器位于内吸声胶胶膜的右上侧，第四输入叉指换能器位于内吸声胶胶膜的右下侧；所述第一短路反射器位于第一输出叉指换能器的左侧，第二短路反射器位于第一输出叉指换能器的右侧，第三短路反射器位于第二输出叉指换能器的左侧，第四短路反射器位于第二输出叉指换能器的右侧；所述第一外吸声胶胶膜位于第一输入叉指换能器和第三输入叉指换能器的左侧，第二外吸声胶胶膜位于第二输入叉指换能器和第四输入叉指换能器的右侧；

所述第一输入叉指换能器、第二输入叉指换能器、第三输入叉指换能器、第四输入叉指换能器均包括1组第一输入叉指指条、1组第二输入叉指指条、输入信号汇流电极和输入接地汇流电极，所述各个第一输入叉指指条、第二输入叉指指条呈周期排列且第一输入叉指指条与第二输入叉指指条相间交错排列，各个第一输入叉指指条与相邻的各个第二输入叉指指条相互重叠的区域为输入叉指换能器有效指区域，所述各个第一输入叉指指条的一端汇接至输入信号汇流电极，另一端向输入接地汇流电极延伸并与输入接地汇流电极保持适当宽度的间隙，所述各个第二输入叉指指条的一端汇接至输入接地汇流电极，另一端向输入信号汇流电极延伸并与输入信号汇流电极保持适当宽度的间隙，所述输入信号汇流电极与输入接地汇流电极平行相对设置；

所述第一输出叉指换能器、第二输出叉指换能器均包括1组第一输出叉指指条、1组第二输出叉指指条、输出信号汇流电极和输出接地汇流电极，所述各个第一输出叉指指条、第二输出叉指指条呈周期排列且第一输出叉指指条与第二输出叉指指条相间交错排列，各个第一输出叉指指条与相邻的各个第二输出叉指指条相互重叠的区域为输出叉指换能器有效指区域315，所述各个第一输出叉指指条的一端汇接至输出信号汇流电极，另一端向输出接地汇流电极延伸并与输出接地汇流电极保持适当宽度的间隙，所述各个第二输出叉指指条的一端汇接至输出接地汇流电极，另一端向输出信号汇流电极延伸并与输出信号汇流电极保持适当宽度的间隙，所述输出信号汇流电极与输出接地汇流电极平行相对设置；

所述第一短路反射器、第二短路反射器、第三短路反射器、第四短路反射器均包括1组周期排列的反射指指条以及1个反射器内侧接地汇流电极、1个反射器外侧接地汇流电极，所述各个反射指指条的两端分别汇接于反射器内侧接地汇流电极和反射器外侧接地汇流电极，所述反射器内侧接地汇流电极与反射器外侧接地汇流电极平行相对设置；

所述第一输入叉指换能器和第三输入叉指换能器背向相连，第一输入叉指换能器和第三输入叉指换能器共用1个输入信号汇流电极，对应的各组第一输入叉指指条、第二输入叉指指条相对于共用的输入信号汇流电极背向对称排布，所述共用的输入信号汇流电极与其左侧的第一输入电极相连；所述第一输入叉指换能器的输入接地汇流电极同时用作第一短路反射器的反射器内侧接地汇流电极，所述第三输入叉指换能器的输入接地汇流电极同时用作第三短路反射器的反射器内侧接地汇流电极，所述各个共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极的宽度不大于一根第一输入叉指指条、第二输入叉指指条的宽度或者一根反射指指条的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极分别与其左侧的接地电极相连；

所述第二输入叉指换能器和第四输入叉指换能器背向相连，第二输入叉指换能器和第四输入叉指换能器共用1个输入信号汇流电极，对应的各组第一输入叉指指条、第二输入叉指指条相对于共用的输入信号汇流电极背向对称排布，所述共用的输入信号汇流电极与其右侧的第二输入电极相连；所述第二输入叉指换能器的输入接地汇流电极同时用作第二短路反射器的反射器内侧接地汇流电极，所述第四输入叉指换能器的输入接地汇流电极同时用作第四短路反射器的反射器内侧接地汇流电极，所述各个共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极的宽度不大于一根第一输入叉指指条、第二输入叉指指条的宽度或者一根反射指指条的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极分别与其右侧的接地电极相连；

所述第一输出叉指换能器的输出叉指换能器有效指区域的下沿与第一输入叉指换能器的输入叉指换能器有效指区域和第二输入叉指换能器的输入叉指换能器有效指区域的上沿平齐，所述第一输出叉指换能器的输出信号汇流电极与其上侧的第一输出电极相连，所述第一输出叉指换能器的输出接地汇流电极的左端与第一输入叉指换能器和第一短路反射器共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极的右端相连，所述第一输出叉指换能器的输出接地汇流电极的右端与第二输入叉指换能器和第二短路反射器共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极的左端相连；

所述第二输出叉指换能器的输出叉指换能器有效指区域的上沿与第三输入叉指换能器的输入叉指换能器有效指区域和第四输入叉指换能器的输入叉指换能器有效指区域的下沿平齐，所述第二输出叉指换能器的输出信号汇流电极与其下侧的第二输出电极相连，所述第二输出叉指换能器的输出接地汇流电极的左端与第三输入叉指换能器和第三短路反射器共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极的右端相连，所述第二输出叉指换能器的输出接地汇流电极的右端与第四输入叉指换能器和第四短路反射器共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极的左端相连；

所述第一短路反射器的反射器内侧接地汇流电极同时用作第一输入叉指换能器的输入接地汇流电极，所述第二短路反射器的反射器内侧接地汇流电极同时用作第二输入叉指换能器的输入接地汇流电极，所述第三短路反射器的反射器内侧接地汇流电极同时用作第三输入叉指换能器的输入接地汇流电极，所述第四短路反射器的反射器内侧接地汇流电极同时用作第四输入叉指换能器的输入接地汇流电极，所述各个共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极的宽度不大于一根第一输入叉指指条、第二输入叉指指条、第一输出叉指指条、第二输出叉指指条的宽度或者一根反射指指条的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极分别与其外侧的接地电极相连，所述各个第一短路反射器、第二短路反射器、第三短路反射器、第四短路反射器的反射器外侧接地汇流电极与其外侧的接地电极相连；

所述内吸声胶胶膜为矩形，所述内吸声胶胶膜的左端与第一输入叉指换能器和第三输入叉指换能器的右端相间一个第一输入叉指指条或第二输入叉指指条或第一输出叉指指条或第二输出叉指指条的宽度，其右端与第二输入叉指换能器和第四输入叉指换能器的左端相间一个第一输入叉指指条或第二输入叉指指条或第一输出叉指指条或第二输出叉指指条的宽度，其上端与第一输入叉指换能器的输入叉指换能器有效指区域和第二输入叉指换能器的输入叉指换能器有效指区域的上沿平齐，其下端与第一输入叉指换能器的输入叉指换能器有效指区域和第二输入叉指换能器的输入叉指换能器有效指区域的下沿平齐；

所述第一外吸声胶胶膜、第二外吸声胶胶膜为同形的矩形，所述第一外吸声胶胶膜的右端与第一输入叉指换能器和第三输入叉指换能器的左端相间一个第一输入叉指指条或第二输入叉指指条或第一输出叉指指条或第二输出叉指指条的宽度，其左端与第一短路反射器和第三短路反射器的左端平齐，其上端与第一短路反射器的反射器内侧接地汇流电极的下沿平齐，其下端与第三短路反射器的反射器内侧接地汇流电极的上沿平齐；所述第二外吸声胶胶膜的左端与第二输入叉指换能器和第四输入叉指换能器的右端相间一个第一输入叉指指条或第二输入叉指指条或第一输出叉指指条或第二输出叉指指条的宽度，其右端与第二短路反射器和第四短路反射器的右端平齐，其上端与第二短路反射器的反射器内侧接地汇流电极的下沿平齐，其下端与第四短路反射器的反射器内侧接地汇流电极的上沿平齐；

所述第一输入电极与其两侧的接地电极组成第一输入端口，所述第二输入电极与其两侧的接地电极组成第二输入端口，所述第一输出电极与其两侧的接地电极组成第一输出端口，所述第二输出电极与其两侧的接地电极组成第二输出端口。

所述压电基片为各种材质与切型的压电单晶片或者制作有各种材质与极化方向的压电薄膜的非压电基片，如石英单晶片或者铌酸锂单晶片或者钽酸锂单晶片，或者为制作在硅、石英、金刚石、蓝宝石衬底上的氧化锌、氮化铝压电薄膜。

所述第一输入叉指指条、第二输入叉指指条、第一输出叉指指条、第二输出叉指指条、反射指指条、输入信号汇流电极、输入接地汇流电极、输出信号汇流电极、输出接地汇流电极、反射器内侧接地汇流电极、反射器外侧接地汇流电极、第一输入电极、第二输入电极、第一输出电极、第二输出电极、接地电极的材料为金、铝铜合金或铝。

所述内吸声胶胶膜、第一外吸声胶胶膜、第二外吸声胶胶膜的材料均为常规吸声胶如吸声红胶。

本发明结构合理、生产制造容易、使用方便，通过本发明，提供的一种表面声波波束散射检测芯片，包括压电基片，制作于压电基片表面的第一输入叉指换能器、第二输入叉指换能器、第三输入叉指换能器、第四输入叉指换能器、第一输出叉指换能器、第二输出叉指换能器、第一短路反射器、第二短路反射器、第三短路反射器、第四短路反射器、第一外吸声胶胶膜、第二外吸声胶胶膜、内吸声胶胶膜以及第一输入电极、第二输入电极、第一输出电极、第二输出电极和若干个接地电极。

采用本发明的表面声波波束散射检测芯片检测表面声波波束散射的基本原理为：

常规上，共轴设置于压电基片表面上的一个输入叉指换能器、一个输出叉指换能器以及两端的短路反射器构成一个双端对声表面波谐振器，所述共轴即上述各个叉指换能器、短路反射器的纵向中轴在同一直线上。

上述双端对声表面波谐振器中，输入叉指换能器通过逆压电效应将输入信号转换为表面声波，并在由两个短路反射器构成谐振腔来回反射形成谐振，再经输出换能器通过压电效应将表面声波转换为高频谐振信号输出。

本发明中，所述第一输入叉指换能器、第一输出叉指换能器、第三输入叉指换能器以及第一短路反射器、第二短路反射器构成一个复合谐振器结构，其中，第一输出叉指换能器及其两端的第一短路反射器、第二短路反射器共轴设置，而第一输入叉指换能器位于第一短路反射器的下侧，第二输入叉指换能器位于第二短路反射器的下侧，且第一输出叉指换能器有效指区域的下沿与第一输入叉指换能器和第二输入叉指换能器有效指区域的上沿平齐；

所述第二输入叉指换能器、第三输出叉指换能器、第四输入叉指换能器以及第三短路反射器、第四短路反射器构成一个复合谐振器结构，其中，第二输出叉指换能器及其两端的第三短路反射器、第四短路反射器共轴设置，而第三输入叉指换能器位于第三短路反射器的下侧，第四输入叉指换能器位于第四短路反射器的下侧，且第二输出叉指换能器有效指区域的上沿与第三输入叉指换能器和第四输入叉指换能器有效指区域的下沿平齐；

当从本发明的表面声波波束散射检测芯片左端的第一输入端口或者从本发明的表面声波波束散射检测芯片右端的第二输入端口或者同时从本发明的表面声波波束散射检测芯片左端的第一输入端口和右端的第二输入端口输入电信号时，相应的输入叉指换能器在压电基片表面激发表面声波，所激发的表面声波沿压电基片表面向所述输入叉指换能器的两侧传播，其中，向所述输入叉指换能器外侧传播的表面声波被对应的外吸声胶胶膜吸收，而向所述输入叉指换能器内侧传播的表面声波中，分布于各个输入叉指换能器有效指区域宽度范围内的表面声波主波束被内吸声胶胶膜所吸收，而因波束偏向、衍射逐渐偏离各个输入叉指换能器有效指区域宽度范围的表面声波散射波束透入由第一短路反射器和第二短路反射器和/或第三短路反射器和第四短路反射器构成的谐振腔中，并经多次来回反射发生谐振，再由第一输出叉指换能器和/或第二输出叉指换能器转换为高频谐振信号分别从第一输出端口和/或第二输出端口输出。

显然，第一输出端口或第二输出端口输出的高频谐振信号反映表面声波因波束偏向、衍射向其同侧散射的情况。

输出高频谐振信号的频率由各个叉指换能器和短路反射器中叉指指条阵列和反射指指条阵列的周期所决定，而输出高频谐振信号的幅度由透入谐振腔内的表面声波散射波束的量值所决定。

据此，由输出高频谐振信号的幅度可以定性或者定量分析表面声波波束因波束偏向、衍射而产生的波束散射的情况，为现行技术中的模型分析或者理论计算方法提供验证与修正的手段，从而为表面声波器件的设计和制作提供依据，具体应用包括采用相同的叉指换能器结构对比分析不同材料类型或者不同压电单晶片切型或压电薄膜极化方向的压电基片产生表面声波波束散射的情况，或者采用相同的材料类型或者相同压电单晶片切型或压电薄膜极化方向的压电基片对比分析不同的叉指换能器结构产生表面声波波束散射的情况。

因此，本芯片可用于检测各种材质与切型的压电单晶片或制作有各种材质与极化方向的压电薄膜的非压电基片以及制作于上述压电基片之上的各种表面声波换能器结构的波束散射情况，从而为用于表面声波器件的各种压电功能材料和换能器结构的研制提供实验指导。

由于因波束偏向、衍射而形成的表面声波散射波束所占主波束的比例较小，为提高检测灵敏度和精度，本发明在各个输出叉指换能器的两侧分别设置一个输入叉指换能器组成复合双端对声表面波谐振器，并采用两个复合双端对声表面波谐振器上下并列结构，必要时将第一输出端口或第二输出端口并联输出，以增大输出高频谐振信号的幅度，提高表面声波散射波束的检测灵敏度和精度。

本发明的表面声波波束散射检测芯片的设计原理为：

如前所述，表面声波波束偏向的大小、衍射的强弱主要与压电基片的材料类型、压电单晶片切型或压电薄膜极化方向、叉指换能器结构参数有关，针对指定压电基片上的指定叉指换能器结构的表面声波波束散射检测芯片的设计原理包括：

按检测要求选取压电基片，包括与检测对象一致的压电基片的材料类型、压电单晶片切型或压电薄膜极化方向；

按检测要求设计复合谐振器的结构，包括与检测对象一致的输入叉指换能器的结构参数、对应于所要求的表面声波散射路径长度的输出叉指换能器的长度；

短路反射器的设计参数依照以上确定的输入叉指换能器和输出叉指换能器结构参数以及压电基片的材料参数按常规双端对声表面波谐振器的设计方法进行设计。

有益效果，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在输入叉指换能器的一侧设置与之偏轴的短路反射器和输出叉指换能器，构成一个复合谐振器结构，用于接收输入叉指换能器所发射的表面声波波束中因波束偏向、衍射而形成的散射波束，并通过检测由此产生并输出的高频谐振信号的幅值，分析相应的表面声波波束散射情况。

本发明通过实验方法检测表面声波器件中因波束偏向、衍射而产生的表面声波波束散射，可以为现行技术中的模型分析或者理论计算方法及其结果提供验证与修正的手段，为表面声波器件的设计和制作提供实验依据，本发明中的复合谐振器结构与常规表面声波谐振器结构的设计与制作方法兼容，易于实现。

本发明通过在输入叉指换能器的一侧设置与之偏轴的短路反射器和输出叉指换能器，构成一个复合谐振器结构，用于接收输入叉指换能器所发射的表面声波波束中因波束偏向、衍射而形成的散射波束，并通过检测由此产生并输出的高频谐振信号的幅值，分析相应的表面声波波束散射情况。本发明通过实验方法检测表面声波器件中因波束偏向、衍射而产生的表面声波波束散射，可以为现行技术中的模型分析或者理论计算方法及其结果提供验证与修正的手段，为表面声波器件的设计和制作提供实验依据，具有较高的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的输入叉指换能器电极结构示意图；

图3是本发明的输出叉指换能器电极结构示意图；

图4是本发明的短路反射器电极结构示意图。

图中：1压电基片、21第一输入叉指换能器、22第二输入叉指换能器、23第三输入叉指换能器、24第四输入叉指换能器、211第一输入叉指指条、212第二输入叉指指条、213输入信号汇流电极、214输入接地汇流电极、215输入叉指换能器有效指区域、31第一输出叉指换能器、32第二输出叉指换能器、311第一输出叉指指条、312第二输出叉指指条、313输出信号汇流电极、314输出接地汇流电极、315输出叉指换能器有效指区域、41第一短路反射器、42第二短路反射器、43第三短路反射器、44第四短路反射器、411反射指指条、412反射器内侧接地汇流电极、413反射器外侧接地汇流电极、5内吸声胶胶膜、61第一外吸声胶胶膜、62第二外吸声胶胶膜、71第一输入电极、72第二输入电极、81第一输出电极、82第二输出电极、9接地电极。

具体实施方式

下面结合附图和附图说明对本发明作进一步说明。

一种表面声波波束散射检测芯片，包括压电基片1，制作于压电基片1表面的第一输入叉指换能器21、第二输入叉指换能器22、第三输入叉指换能器23、第四输入叉指换能器24、第一输出叉指换能器31、第二输出叉指换能器32、第一短路反射器41、第二短路反射器42、第三短路反射器43、第四短路反射器44、内吸声胶胶膜5、第一外吸声胶胶膜61、第二外吸声胶胶膜62以及第一输入电极71、第二输入电极72、第一输出电极81、第二输出电极81和若干个接地电极9；

所述内吸声胶胶膜5位于压电基片1顶面正中；所述第一输出叉指换能器31位于内吸声胶胶膜5的上侧，第二输出叉指换能器32位于内吸声胶胶膜5的下侧；所述第一输入叉指换能器21位于内吸声胶胶膜5的左上侧，第三输入叉指换能器23位于内吸声胶胶膜5的左下侧，第二输入叉指换能器22位于内吸声胶胶膜的右上侧，第四输入叉指换能器24位于内吸声胶胶膜5的右下侧；所述第一短路反射器41位于第一输出叉指换能器31的左侧，第二短路反射器42位于第一输出叉指换能器31的右侧，第三短路反射器43位于第二输出叉指换能器32的左侧，第四短路反射器44位于第二输出叉指换能器32的右侧；所述第一外吸声胶胶膜61位于第一输入叉指换能器21和第三输入叉指换能器23的左侧，第二外吸声胶胶膜62位于第二输入叉指换能器22和第四输入叉指换能器24的右侧；

所述第一输入叉指换能器21、第二输入叉指换能器22、第三输入叉指换能器23、第四输入叉指换能器24均包括1组第一输入叉指指条211、1组第二输入叉指指条212、输入信号汇流电极213和输入接地汇流电极214，所述各个第一输入叉指指条211、第二输入叉指指条212呈周期排列且第一输入叉指指条211与第二输入叉指指条212相间交错排列，各个第一输入叉指指条211与相邻的各个第二输入叉指指条212相互重叠的区域为输入叉指换能器有效指区域215，所述各个第一输入叉指指条211的一端汇接至输入信号汇流电极213，另一端向输入接地汇流电极214延伸并与输入接地汇流电极214保持适当宽度的间隙，所述各个第二输入叉指指条212的一端汇接至输入接地汇流电极214，另一端向输入信号汇流电极213延伸并与输入信号汇流电极213保持适当宽度的间隙，所述输入信号汇流电极213与输入接地汇流电极214平行相对设置；

所述第一输出叉指换能器31、第二输出叉指换能器32均包括1组第一输出叉指指条311、1组第二输出叉指指条312、输出信号汇流电极313和输出接地汇流电极314，所述各个第一输出叉指指条311、第二输出叉指指条312呈周期排列且第一输出叉指指条311与第二输出叉指指条312相间交错排列，各个第一输出叉指指条311与相邻的各个第二输出叉指指条312相互重叠的区域为输出叉指换能器有效指区域315，所述各个第一输出叉指指条311的一端汇接至输出信号汇流电极313，另一端向输出接地汇流电极314延伸并与输出接地汇流电极314保持适当宽度的间隙，所述各个第二输出叉指指条312的一端汇接至输出接地汇流电极314，另一端向输出信号汇流电极313延伸并与输出信号汇流电极313保持适当宽度的间隙，所述输出信号汇流电极313与输出接地汇流电极314平行相对设置；

所述第一短路反射器41、第二短路反射器42、第三短路反射器43、第四短路反射器44均包括1组周期排列的反射指指条411以及1个反射器内侧接地汇流电极412、1个反射器外侧接地汇流电极413，所述各个反射指指条411的两端分别汇接于反射器内侧接地汇流电极412和反射器外侧接地汇流电极413，所述反射器内侧接地汇流电极412与反射器外侧接地汇流电极413平行相对设置；

所述第一输入叉指换能器21和第三输入叉指换能器23背向相连，第一输入叉指换能器21和第三输入叉指换能器23共用1个输入信号汇流电极213，对应的各组第一输入叉指指条211、第二输入叉指指条212相对于共用的输入信号汇流电极213背向对称排布，所述共用的输入信号汇流电极213与其左侧的第一输入电极71相连；所述第一输入叉指换能器21的输入接地汇流电极214同时用作第一短路反射器41的反射器内侧接地汇流电极412，所述第三输入叉指换能器23的输入接地汇流电极214同时用作第三短路反射器43的反射器内侧接地汇流电极412，所述各个共用的输入接地汇流电极214、反射器内侧接地汇流电极412的宽度不大于一根第一输入叉指指条211、第二输入叉指指条212的宽度或者一根反射指指条411的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极214 、反射器内侧接地汇流电极412分别与其左侧的接地电极9相连；

所述第二输入叉指换能器22和第四输入叉指换能器24背向相连，第二输入叉指换能器22和第四输入叉指换能器24共用1个输入信号汇流电极213，对应的各组第一输入叉指指条211、第二输入叉指指条212相对于共用的输入信号汇流电极213背向对称排布，所述共用的输入信号汇流电极213与其右侧的第二输入电极72相连；所述第二输入叉指换能器22的输入接地汇流电极214同时用作第二短路反射器42的反射器内侧接地汇流电极412，所述第四输入叉指换能器24的输入接地汇流电极214同时用作第四短路反射器44的反射器内侧接地汇流电极412，所述各个共用的输入接地汇流电极214、反射器内侧接地汇流电极412的宽度不大于一根第一输入叉指指条211、第二输入叉指指条212的宽度或者一根反射指指条411的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极214 、反射器内侧接地汇流电极412分别与其右侧的接地电极9相连；

所述第一输出叉指换能器31的输出叉指换能器有效指区域315的下沿与第一输入叉指换能器21的输入叉指换能器有效指区域215和第二输入叉指换能器22的输入叉指换能器有效指区域215的上沿平齐，所述第一输出叉指换能器31的输出信号汇流电极313与其上侧的第一输出电极81相连，所述第一输出叉指换能器31的输出接地汇流电极314的左端与第一输入叉指换能器21和第一短路反射器41共用的输入接地汇流电极214、反射器内侧接地汇流电极412的右端相连，所述第一输出叉指换能器31的输出接地汇流电极314的右端与第二输入叉指换能器22和第二短路反射器42共用的输入接地汇流电极214、反射器内侧接地汇流电极412的左端相连；

所述第二输出叉指换能器32的输出叉指换能器有效指区域315的上沿与第三输入叉指换能器23的输入叉指换能器有效指区域215和第四输入叉指换能器24的输入叉指换能器有效指区域215的下沿平齐，所述第二输出叉指换能器32的输出信号汇流电极313与其下侧的第二输出电极82相连，所述第二输出叉指换能器32的输出接地汇流电极314的左端与第三输入叉指换能器23和第三短路反射器43共用的输入接地汇流电极214、反射器内侧接地汇流电极412的右端相连，所述第二输出叉指换能器32的输出接地汇流电极314的右端与第四输入叉指换能器24和第四短路反射器44共用的输入接地汇流电极214、反射器内侧接地汇流电极412的左端相连；

所述第一短路反射器41的反射器内侧接地汇流电极412同时用作第一输入叉指换能器21的输入接地汇流电极214，所述第二短路反射器42的反射器内侧接地汇流电极412同时用作第二输入叉指换能器22的输入接地汇流电极214，所述第三短路反射器43的反射器内侧接地汇流电极412同时用作第三输入叉指换能器23的输入接地汇流电极214，所述第四短路反射器44的反射器内侧接地汇流电极412同时用作第四输入叉指换能器24的输入接地汇流电极214，所述各个共用的输入接地汇流电极214、反射器内侧接地汇流电极412的宽度不大于一根第一输入叉指指条211、第二输入叉指指条212、第一输出叉指指条311、第二输出叉指指条312的宽度或者一根反射指指条411的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极214、反射器内侧接地汇流电极412分别与其外侧的接地电极9相连，所述各个第一短路反射器41、第二短路反射器42、第三短路反射器43、第四短路反射器44的反射器外侧接地汇流电极413与其外侧的接地电极9相连；

所述内吸声胶胶膜5为矩形，所述内吸声胶胶膜5的左端与第一输入叉指换能器21和第三输入叉指换能器23的右端相间一个第一输入叉指指条211或第二输入叉指指条212或第一输出叉指指条311或第二输出叉指指条312的宽度，其右端与第二输入叉指换能器22和第四输入叉指换能器24的左端相间一个第一输入叉指指条211或第二输入叉指指条212或第一输出叉指指条311或第二输出叉指指条312的宽度，其上端与第一输入叉指换能器21的输入叉指换能器有效指区域215和第二输入叉指换能器22的输入叉指换能器有效指区域215的上沿平齐，其下端与第一输入叉指换能器21的输入叉指换能器有效指区域215和第二输入叉指换能器22的输入叉指换能器有效指区域215的下沿平齐；

所述第一外吸声胶胶膜61、第二外吸声胶胶膜62为同形的矩形，所述第一外吸声胶胶膜61的右端与第一输入叉指换能器21和第三输入叉指换能器23的左端相间一个第一输入叉指指条211或第二输入叉指指条212或第一输出叉指指条311或第二输出叉指指条312的宽度，其左端与第一短路反射器41和第三短路反射器43的左端平齐，其上端与第一短路反射器41的反射器内侧接地汇流电极412的下沿平齐，其下端与第三短路反射器43的反射内侧器接地汇流电极412的上沿平齐；所述第二外吸声胶胶膜62的左端与第二输入叉指换能器22和第四输入叉指换能器24的右端相间一个第一输入叉指指条211或第二输入叉指指条212或第一输出叉指指条311或第二输出叉指指条312的宽度，其右端与第二短路反射器42和第四短路反射器44的右端平齐，其上端与第二短路反射器42的反射器内侧接地汇流电极412的下沿平齐，其下端与第四短路反射器44的反射器内侧接地汇流电极412的上沿平齐；

所述第一输入电极71与其两侧的接地电极9组成第一输入端口，所述第二输入电极72与其两侧的接地电极9组成第二输入端口，所述第一输出电极71与其两侧的接地电极9组成第一输出端口，所述第二输出电极72与其两侧的接地电极9组成第二输出端口。

进一步的，所述第一输入叉指指条211、第二输入叉指指条212、第一输出叉指指条311、第二输出叉指指条312、反射指指条411、输入信号汇流电极213、输入接地汇流电极214、输出信号汇流电极313、输出接地汇流电极314、反射器内侧接地汇流电极412、第一输入电极71、第二输入电极72、第一输出电极81、第二输出电极82、接地电极9的材料为金、铝铜合金或铝。所述内吸声胶胶膜60、第一外吸声胶胶膜61、第二外吸声胶胶膜62的材料均为常规吸声胶如吸声红胶。

所述压电基片包括但不限于现行技术中常规用于制作声表面波器件的各种材质、切型的压电单晶片；或者常规用于制作声表面波器件的其上制作有各种材质、各种极化方向的压电薄膜的非压电基片，如石英单晶片或者铌酸锂单晶片或者钽酸锂单晶片，或者包括制作在硅、石英、金刚石、蓝宝石衬底上的氧化锌、氮化铝压电薄膜。

在设计时，本发明的表面声波波束散射检测芯片的实现方法，包括以下步骤：

1、设计

⑴ 按检测要求确定压电基片参数，所述压电基片参数包括基片材料类型、压电单晶片切型或者压电薄膜极化方向；

⑵ 按检测要求设计复合谐振器结构，其中4个输入叉指换能器的结构参数与所需检测的叉指换能器的结构参数相同，2个输出叉指换能器的长度与所需检测的波束散射路径的长度相同，各个短路反射器的结构参数依照以上确定的各个输入叉指换能器和输出叉指换能器的结构参数按常规表面声波谐振器的设计方法进行设计。

2、制作

⑴ 压电基片表面旋涂光刻胶，曝光、显影去除待制复合谐振器结构的各组叉指指条、各组反射指指条、各个输入信号汇流电极、各个输出信号汇流电极、各个接地汇流电极、各个输入电极、各个输出电极、各个接地电极所在区域的光刻胶胶膜；

⑵ 磁控溅射覆盖金属膜；

⑶ 去胶，连同去除覆盖其上的金属膜，得到复合谐振器的各组叉指指条、各组反射指指条、各个输入信号汇流电极、各个输出信号汇流电极、各个接地汇流电极、各个输入电极、各个输出电极、各个接地电极；

⑷ 在上述结构表面旋涂光刻胶，曝光、显影去除各个吸声胶胶膜所在区域的光刻胶胶膜；

⑸ 涂覆吸声胶并固化；

⑹ 去除光刻胶胶膜，连同去除覆盖于光刻胶胶膜上的吸声胶，得到内吸声胶胶膜和两个外吸声胶胶膜。

采用本发明的表面声波波束散射检测芯片检测表面声波波束散射的步骤如下：

⑴ 从本发明的表面声波波束散射检测芯片左端的第一输入端口或者从所述复合谐振器右端的第二输入端口或者同时从所述复合谐振器左端的第一输入端口和右端的第二输入端口输入高频电信号；

⑵ 从本发明的表面声波波束散射检测芯片上端的第一输出端口或者下端的第二输出端口或者并联第一输出端口和第二输出端口检测输出高频谐振信号的幅度。

⑶ 据此定性或定量分析相应的表面声波波束散射情况，如：

采用相同的叉指换能器结构针对不同材料类型或者不同压电单晶片切型或者不同压电薄膜极化方向的压电基片对比分析其表面声波波束散射的情况；

采用相同的材料类型或者相同压电单晶片切型或者相同压电薄膜极化方向的压电基片针对不同的叉指换能器结构对比分析其中表面声波波束散射的情况。

Claims (4)

1.一种表面声波波束散射检测芯片，其特征是：

包括压电基片(1)，制作于压电基片(1)表面的第一输入叉指换能器(21)、第二输入叉指换能器(22)、第三输入叉指换能器(23)、第四输入叉指换能器(24)、第一输出叉指换能器(31)、第二输出叉指换能器(32)、第一短路反射器(41)、第二短路反射器(42)、第三短路反射器(43)、第四短路反射器(44)、内吸声胶胶膜(5)、第一外吸声胶胶膜(61)、第二外吸声胶胶膜(62)以及第一输入电极(71)、第二输入电极(72)、第一输出电极(81)、第二输出电极(81)和若干个接地电极(9)；

所述内吸声胶胶膜(5)位于压电基片(1)顶面正中；所述第一输出叉指换能器(31)位于内吸声胶胶膜(5)的上侧，第二输出叉指换能器(32)位于内吸声胶胶膜(5)的下侧；所述第一输入叉指换能器(21)位于内吸声胶胶膜(5)的左上侧，第三输入叉指换能器(23)位于内吸声胶胶膜(5)的左下侧，第二输入叉指换能器(22)位于内吸声胶胶膜的右上侧，第四输入叉指换能器(24)位于内吸声胶胶膜(5)的右下侧；所述第一短路反射器(41)位于第一输出叉指换能器(31)的左侧，第二短路反射器(42)位于第一输出叉指换能器(31)的右侧，第三短路反射器(43)位于第二输出叉指换能器(32)的左侧，第四短路反射器(44)位于第二输出叉指换能器(32)的右侧；所述第一外吸声胶胶膜(61)位于第一输入叉指换能器(21)和第三输入叉指换能器(23)的左侧，第二外吸声胶胶膜(62)位于第二输入叉指换能器(22)和第四输入叉指换能器(24)的右侧；

所述第一输入叉指换能器(21)、第二输入叉指换能器(22)、第三输入叉指换能器(23)、第四输入叉指换能器(24)均包括1组第一输入叉指指条(211)、1组第二输入叉指指条(212)、输入信号汇流电极(213)和输入接地汇流电极(214)，所述各个第一输入叉指指条(211)、第二输入叉指指条(212)呈周期排列且第一输入叉指指条（211）与第二输入叉指指条（212）相间交错排列，各个第一输入叉指指条（211）与相邻的各个第二输入叉指指条（212）相互重叠的区域为输入叉指换能器有效指区域(215)，所述各个第一输入叉指指条（211）的一端汇接至输入信号汇流电极(213)，另一端向输入接地汇流电极(214)延伸并与输入接地汇流电极(214)保持适当宽度的间隙，所述各个第二输入叉指指条（212）的一端汇接至输入接地汇流电极(214)，另一端向输入信号汇流电极(213)延伸并与输入信号汇流电极(213)保持适当宽度的间隙，所述输入信号汇流电极(213)与输入接地汇流电极(214)平行相对设置；

所述第一输出叉指换能器(31)、第二输出叉指换能器(32)均包括1组第一输出叉指指条(311)、1组第二输出叉指指条(312)、输出信号汇流电极(313)和输出接地汇流电极(314)，所述各个第一输出叉指指条(311)、第二输出叉指指条(312)呈周期排列且第一输出叉指指条（311）与第二输出叉指指条（312）相间交错排列，各个第一输出叉指指条（311）与相邻的各个第二输出叉指指条（312）相互重叠的区域为输出叉指换能器有效指区域(315)，所述各个第一输出叉指指条（311）的一端汇接至输出信号汇流电极(313)，另一端向输出接地汇流电极(314)延伸并与输出接地汇流电极(314)保持适当宽度的间隙，所述各个第二输出叉指指条（312）的一端汇接至输出接地汇流电极(314)，另一端向输出信号汇流电极(313)延伸并与输出信号汇流电极(313)保持适当宽度的间隙，所述输出信号汇流电极(313)与输出接地汇流电极(314)平行相对设置；

所述第一短路反射器(41)、第二短路反射器(42)、第三短路反射器(43)、第四短路反射器(44)均包括1组周期排列的反射指指条(411)以及1个反射器内侧接地汇流电极(412)、1个反射器外侧接地汇流电极(413)，所述各个反射指指条(411)的两端分别汇接于反射器内侧接地汇流电极(412)和反射器外侧接地汇流电极(413)，所述反射器内侧接地汇流电极(412)与反射器外侧接地汇流电极(413)平行相对设置；

所述第一输入叉指换能器（21）和第三输入叉指换能器（23）背向相连，第一输入叉指换能器（21）和第三输入叉指换能器（23）共用1个输入信号汇流电极（213），对应的各组第一输入叉指指条（211）、第二输入叉指指条（212）相对于共用的输入信号汇流电极（213）背向对称排布，所述共用的输入信号汇流电极（213）与其左侧的第一输入电极(71)相连；所述第一输入叉指换能器（21）的输入接地汇流电极(214)同时用作第一短路反射器（41）的反射器内侧接地汇流电极（412），所述第三输入叉指换能器（23）的输入接地汇流电极（214）同时用作第三短路反射器（43）的反射器内侧接地汇流电极（412），所述各个共用的输入接地汇流电极（214）、反射器内侧接地汇流电极（412）的宽度不大于一根第一输入叉指指条（211）、第二输入叉指指条（212）的宽度或者一根反射指指条（411）的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极（214) 、反射器内侧接地汇流电极（412）分别与其左侧的接地电极（9）相连；

所述第二输入叉指换能器（22）和第四输入叉指换能器（24）背向相连，第二输入叉指换能器（22）和第四输入叉指换能器（24）共用1个输入信号汇流电极（213），对应的各组第一输入叉指指条（211）、第二输入叉指指条（212）相对于共用的输入信号汇流电极（213）背向对称排布，所述共用的输入信号汇流电极（213）与其右侧的第二输入电极（72）相连；所述第二输入叉指换能器（22）的输入接地汇流电极（214）同时用作第二短路反射器（42）的反射器内侧接地汇流电极（412），所述第四输入叉指换能器（24）的输入接地汇流电极（214）同时用作第四短路反射器（44）的反射器内侧接地汇流电极（412），所述各个共用的输入接地汇流电极（214）、反射器内侧接地汇流电极（412）的宽度不大于一根第一输入叉指指条（211）、第二输入叉指指条（212）的宽度或者一根反射指指条（411）的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极（214) 、反射器内侧接地汇流电极（412）分别与其右侧的接地电极（9）相连；

所述第一输出叉指换能器（31）的输出叉指换能器有效指区域（315）的下沿与第一输入叉指换能器（21）的输入叉指换能器有效指区域（215）和第二输入叉指换能器（22）的输入叉指换能器有效指区域（215）的上沿平齐，所述第一输出叉指换能器（31）的输出信号汇流电极（313）与其上侧的第一输出电极（81）相连，所述第一输出叉指换能器（31）的输出接地汇流电极（314）的左端与第一输入叉指换能器（21）和第一短路反射器（41）共用的输入接地汇流电极（214）、反射器内侧接地汇流电极（412）的右端相连，所述第一输出叉指换能器（31）的输出接地汇流电极（314）的右端与第二输入叉指换能器（22）和第二短路反射器（42）共用的输入接地汇流电极（214）、反射器内侧接地汇流电极（412）的左端相连；

所述第二输出叉指换能器（32）的输出叉指换能器有效指区域（315）的上沿与第三输入叉指换能器（23）的输入叉指换能器有效指区域（215）和第四输入叉指换能器（24）的输入叉指换能器有效指区域（215）的下沿平齐，所述第二输出叉指换能器（32）的输出信号汇流电极（313）与其下侧的第二输出电极（82）相连，所述第二输出叉指换能器（32）的输出接地汇流电极（314）的左端与第三输入叉指换能器（23）和第三短路反射器（43）共用的输入接地汇流电极（214）、反射器内侧接地汇流电极（412）的右端相连，所述第二输出叉指换能器（32）的输出接地汇流电极（314）的右端与第四输入叉指换能器（24）和第四短路反射器（44）共用的输入接地汇流电极（214）、反射器内侧接地汇流电极（412）的左端相连；

所述第一短路反射器（41）的反射器内侧接地汇流电极（412）同时用作第一输入叉指换能器（21）的输入接地汇流电极（214），所述第二短路反射器（42）的反射器内侧接地汇流电极（412）同时用作第二输入叉指换能器（22）的输入接地汇流电极（214），所述第三短路反射器（43）的反射器内侧接地汇流电极（412）同时用作第三输入叉指换能器（23）的输入接地汇流电极（214），所述第四短路反射器（44）的反射器内侧接地汇流电极（412）同时用作第四输入叉指换能器（24）的输入接地汇流电极（214），所述各个共用的输入接地汇流电极（214）、反射器内侧接地汇流电极（412）的宽度不大于一根第一输入叉指指条（211）、第二输入叉指指条（212）、第一输出叉指指条（311）、第二输出叉指指条（312）的宽度或者一根反射指指条（411）的宽度，所述各个共用的输入接地汇流电极（214）、反射器内侧接地汇流电极（412）分别与其外侧的接地电极（9）相连，所述各个第一短路反射器（41）、第二短路反射器（42）、第三短路反射器（43）、第四短路反射器（44）的反射器外侧接地汇流电极（413）与其外侧的接地电极（9）相连；

所述内吸声胶胶膜（5）为矩形，所述内吸声胶胶膜（5）的左端与第一输入叉指换能器（21）和第三输入叉指换能器（23）的右端相间一个第一输入叉指指条（211）或第二输入叉指指条（212）或第一输出叉指指条（311）或第二输出叉指指条（312）的宽度，其右端与第二输入叉指换能器（22）和第四输入叉指换能器（24）的左端相间一个第一输入叉指指条（211）或第二输入叉指指条（212）或第一输出叉指指条（311）或第二输出叉指指条（312）的宽度，其上端与第一输入叉指换能器（21）的输入叉指换能器有效指区域（215）和第二输入叉指换能器（22）的输入叉指换能器有效指区域（215）的上沿平齐，其下端与第三输入叉指换能器（23）的输入叉指换能器有效指区域（215）和第四输入叉指换能器（24）的输入叉指换能器有效指区域（215）的下沿平齐；

所述第一外吸声胶胶膜(61)、第二外吸声胶胶膜(62)为同形的矩形，所述第一外吸声胶胶膜(61)的右端与第一输入叉指换能器（21）和第三输入叉指换能器（23）的左端相间一个第一输入叉指指条（211）或第二输入叉指指条（212）或第一输出叉指指条（311）或第二输出叉指指条（312）的宽度，其左端与第一短路反射器（41）和第三短路反射器（43）的左端平齐，其上端与第一短路反射器（41）的反射器内侧接地汇流电极（412）的下沿平齐，其下端与第三短路反射器（43）的反射器内侧接地汇流电极（412）的上沿平齐；所述第二外吸声胶胶膜（62）的左端与第二输入叉指换能器（22）和第四输入叉指换能器（24）的右端相间一个第一输入叉指指条（211）或第二输入叉指指条（212）或第一输出叉指指条（311）或第二输出叉指指条（312）的宽度，其右端与第二短路反射器（42）和第四短路反射器（44）的右端平齐，其上端与第二短路反射器（42）的反射器内侧接地汇流电极（412）的下沿平齐，其下端与第四短路反射器（44）的反射器内侧接地汇流电极（412）的上沿平齐；

所述第一输入电极（71）与其两侧的接地电极（9）组成第一输入端口，所述第二输入电极（872）与其两侧的接地电极（9）组成第二输入端口，所述第一输出电极（81）与其两侧的接地电极（9）组成第一输出端口，所述第二输出电极（82）与其两侧的接地电极（9）组成第二输出端口。

2.根据权利要求1所述的一种表面声波波束散射检测芯片，其特征是：所述压电基片（1）为石英单晶片或者铌酸锂单晶片或者钽酸锂单晶片，或者为制作在硅、石英、金刚石、蓝宝石衬底上的氧化锌、氮化铝压电薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种表面声波波束散射检测芯片，其特征是：所述第一输入叉指指条（211）、第二输入叉指指条（212）、第一输出叉指指条（311）、第二输出叉指指条（312）、反射指指条（411）、输入信号汇流电极（213）、输入接地汇流电极（214）、输出信号汇流电极（313）、输出接地汇流电极（314）、反射器内侧接地汇流电极（412）、反射器外侧接地汇流电极（413）、第一输入电极（71）、第二输入电极（72）、第一输出电极（81）、第二输出电极（82）、接地电极（9）的材料为金、铝铜合金或铝。

4.根据权利要求1所述的一种表面声波波束散射检测芯片，其特征是：所述内吸声胶胶膜（5）、第一外吸声胶胶膜（61）、第二外吸声胶胶膜（62）的材料均为吸声胶。

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