CN110971210A - 声表面波滤波器 - Google Patents
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Abstract
声表面波滤波器，包括：滤波器基片；设置在所述滤波器基片上的多个叉指转换器，其中所述多个叉指转换器相互间隔设置；以及设置在所述叉指转换器之间的信号处理装置，所述信号处理装置包括：并排设置的金属凸起点阵。采用本方案的声表面波滤波器，在所述叉指转换器之间设置信号处理装置，该装置包括并排设置的金属凸起点阵，经过该巧妙的设计，通过实验检测可知该结构滤波效果。
Description
【技术领域】
本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种声表面波滤波器。
【背景技术】
目前，滤波器主要分为模拟滤波器与数字滤波器两种，具体功能分类则包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种。其中，带通滤波器的设计研究使人们关注的重点之一。无论是超宽带滤波器还是窄带滤波器的设计，都存在着比较大的技术难点。而SAW(声表面波)滤波器凭借着自己体积小、可靠性高等诸多优点以及良好的声波操纵性能，在滤波器的研究中越来越受到人们的关注。
现阶段，SAW滤波器的优化设计主要集中在算法优化和叉指换能器的结构设计等方面。Goto Seiji和Kawakatsu Takaharu对现有的SAW滤波器优化算法进行了总结，但这种方法仅适用于部分情况。对于声表面波滤波器的结构优化目前还是空白，而且传统的SAW滤波器的性能较差。
【发明内容】
基于此，为提高声表面波滤波器的性能，提供了一种声表面波滤波器。
一种声表面波滤波器，其特征在于，包括：滤波器基片；设置在所述滤波器基片上的多个叉指转换器，其中所述多个叉指转换器相互间隔设置；以及设置在所述叉指转换器之间的信号处理装置，所述信号处理装置包括：并排设置的金属凸起点阵。
在一实施例中，所述金属凸起点阵的金属凸起的间距为145～165um，并排设置的金属凸起点阵的两侧间距为968～1168um。
在一实施例中，所述金属凸起点阵的金属凸起的间距为155um，并排设置的金属凸起点阵的两侧间距为1068um。
在一实施例中，所述金属凸起为圆柱状，且外包裹硅橡胶层。
在一实施例中，所述金属凸起的材质包括：金、银、铜、铁、铝、镍、锡或其组合中的一种或多种。
在一实施例中，所述叉指转换器之间的距离为声波波长的4.5～5.5倍，所述叉指转换器的孔径为声波波长的11～13倍。
在一实施例中，所述叉指转换器之间的距离为声波波长的5倍，所述叉指转换器的孔径为声波波长的12倍。
在一实施例中，还包括：设置在所述多个叉指转换器外侧的吸声体，所述吸声体距离所述叉指转换器的距离为声波波长1～2倍。
采用本方案的声表面波滤波器，在所述叉指转换器之间设置信号处理装置，该装置包括并排设置的金属凸起点阵，经过该巧妙的设计，通过实验检测可知该结构滤波效果。
【附图说明】
图1为一个实施例中声表面波滤波器的结构示意图；
图2为一个实施例中本方案的实验图；
图3为一个实施例中与传统方案比对的实验图；
图4为一个实施例中本方案频响曲线扫描间隔调小后的实验图；
图5为一个实施例中频响曲线扫描间隔调小后与传统方案比对的实验图。
【具体实施方式】
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合附图1，在信号处理技术领域，本技术方案的声表面波滤波器，包括：滤波器基片、多个叉指转换器以及信号处理装置。
滤波器基片，其材质为具有压电特性。
多个叉指转换器，设置在滤波器基片上的多个叉指转换器，其中多个叉指转换器相互间隔设置。具体的，在滤波器基片上蒸发一层金属膜，通过光刻技术形成叉指转换器。在本实施例中，叉指转换器的叉指个数为80个，上下各为40个(图仅展示部分)，采用左右对称的设计方法。
信号处理装置，设置在叉指转换器之间。具体的，信号处理装置包括：并排设置的金属凸起点阵。在本实施例中，为两排金属凸起点阵并排设置，各排金属凸起点距离叉指转换器的距离为300um。具体的，该两排金属凸起点阵左右各7个金属凸起点平行设置。其它实施例中，该金属凸起点阵可以是多排的并排设置。
在一实施例中，通过实验数据监测可知，金属凸起点阵的金属凸起的间距为145～165um，最佳的为155um。并排设置的金属凸起点阵的两侧间距为968～1168um，最佳的为1068um。
结合下表及附图2-3，通过与传统滤波器的实验可知，曲线A为本方案的声表面波滤波频响曲线，曲线B为传统的声表面波滤波频响曲。由图可知，虽然两者的中心频率都固定在13.35MHz，但是本方案的声表面滤波器的窄带滤波效果更为优秀，在中心区域出现了明显的尖峰，因此带宽的宽度有明显的下降。
进一步实验可知，结合附图4-5，对滤波后的频响曲线扫描间隔重新进行了设置，将间隔缩小为0.1MHz，曲线C为本方案的效果图，曲线D为传统方案的效果图。经过对频响曲线的分析，我们可以发现，与传统的声表面波滤波器相比，虽然本申请的方案发生了一定的偏移，数值为13.00MHz，但是比滤波后的带宽为1.3MHz。而传统声表面波滤波器的中心偏移则比较严重，中心频率为12.8MHz，滤波带宽达到了1.6MHz。因此，采用本方案的声表面波滤波器的中心频率的偏移数值降低，滤波带宽更窄，性能更佳。
在一实施例中，该金属凸起的材质包括：金、银、铜、铁、铝、镍、锡或其组合中的一种或多种。该金属凸起的形状可以是椭圆体、球体、正多边体或不规则形状，在本实施例中，金属凸起为圆柱体，且外包裹硅橡胶层，易于加工，且起到保护作用。
采用本申请中所设置的信号处理装置，通过该信号处理装置中的并排设置的金属凸起点阵，该结构的特殊设计，使得滤波器的性能大幅提升。由于增的金属凸起点通过光刻技术，与叉指转换器同时制成，成本几乎没有变化，使得本申请的方案性价比更高。
在一实施例中，通过实验数据监测可知，叉指转换器之间的距离为声波波长的4.5～5.5倍，最佳的为声波波长的5倍，叉指转换器的孔径为声波波长的11～13倍，最佳的为声波波长的12倍。当输入叉指换能器接上交流电压信号时，压电晶体基片的表面就产生振动，并激发出与外加信号同频率的声波，此时的声波为本申请中叉指转换器的设置距离和孔径大小参考单位。
对上述结构参数进行验证，实验测试设定声波波长为300um，指条宽度为75um，采用的中心频率均为13.35MHz，滤波器基片采用了128°YX LiNbO3。结合下表可知，最终测试发现，实际检测出来的频率为13MHz，偏移了中心频率0.35MHz。经过多次调整，发现在将指条宽度调整为73um，即可得到13.35MHz的频率。
由此可见，采用本申请的声表面波滤波器不仅提高了滤波器的工作性能，也满足了声表面波滤波器小型化和高性价比的发展要求。
在一实施例中，声表面波滤波器还包括：设置在多个叉指转换器外侧的吸声体，吸声体距离叉指转换器的距离为声波波长1～2倍，最佳的为1倍声波波长。该距离的设置，实现防止声波泄露和抑制弹性波折射的目标。
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本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 (8)
1.一种声表面波滤波器，其特征在于，包括：
滤波器基片；
设置在所述滤波器基片上的多个叉指转换器，其中所述多个叉指转换器相互间隔设置；以及
设置在所述叉指转换器之间的信号处理装置，所述信号处理装置包括：并排设置的金属凸起点阵。
2.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述金属凸起点阵的金属凸起的间距为145～165um，并排设置的金属凸起点阵的两侧间距为968～1168um。
3.根据权利要求2所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述金属凸起点阵的金属凸起的间距为155um，并排设置的金属凸起点阵的两侧间距为1068um。
4.根据权利要求2或3所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述金属凸起为圆柱状，且外包裹硅橡胶层。
5.根据权利要求2或3所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述金属凸起的材质包括：金、银、铜、铁、铝、镍、锡或其组合中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述叉指转换器之间的距离为声波波长的4.5～5.5倍，所述叉指转换器的孔径为声波波长的11～13倍。
7.根据权利要求6所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述叉指转换器之间的距离为声波波长的5倍，所述叉指转换器的孔径为声波波长的12倍。
8.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，还包括：设置在所述多个叉指转换器外侧的吸声体，所述吸声体距离所述叉指转换器的距离为声波波长1～2倍。
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