CN111654261B - 体声波谐振器及其设计方法、滤波器、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种体声波谐振器，其有效区域具有有效面积，有效区域的输入侧的第二端点、输出侧的第一端点、输出侧的第二端点和输入侧的第一端点依次相接限定基础四边形，该四边形面积不大于有效面积；凸多边形中，输入侧与输出侧的边长在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内，等效边长为面积等于所述有效面积的正五边形的边长；凸多边形的输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内，凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内，基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内。本发明还涉及该谐振器的设计方法、一种滤波器和一种电子设备。

Description

体声波谐振器及其设计方法、滤波器、电子设备
技术领域
本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器及其设计方法，一种具有该谐振器的滤波器，以及一种具有该滤波器或谐振器的电子设备。
背景技术
体声波滤波器具有低插入损耗、高矩形系数、高功率容量等优点，因此，被广泛应用在当代无线通讯系统中，是决定射频信号进出通讯系统质量的重要元器件。
例如体声波滤波器的体声波器件的核心是谐振器，在体声波滤波器设计时，通常，研发人员会根据面积要求和摆放顺序对其内部谐振器进行版图布局，其谐振器的形状是根据研发人员的能力和经验来进行设计。
然而谐振器的性能与谐振器的形状有直接关系，未加约束的形状可能会对谐振器的性能造成一定程度上的退化，而优化的谐振器形状则能明显提升谐振器性能。特别地，谐振器的功率容量与其形状有很大关系，这是因为即使面积相同，不同形状的谐振器具有不同的温度特性、应力分布和电磁声学边界，从而决定了其具有不同的功率容量。
在保证其他性能不变的情况下，通过优化谐振器形状进而提升其功率容量对于设计大功率体声波滤波器尤为重要。
但当前研发人员对谐振器形状的设计并没有精确的定义，这就造成了谐振器形状的随意性并可能使得最终的体声波滤波器不能完全发挥其性能优势。
发明内容
为解决或改进现有技术中的技术问题的至少一个方面，提出本发明。本发明通过精确限定体声波谐振器的有效区域的形状来提升谐振器的性能和设计自由度。
根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种体声波谐振器，包括：
基底；
声学镜；
底电极；
顶电极；和
压电层，
其中：
声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域，有效区域具有有效面积，所述有效区域的形状为边数不小于4的凸多边形；
有效区域的输入侧的第二端点、输出侧的第一端点、输出侧的第二端点和输入侧的第一端点依次相接限定基础四边形，输入侧的第一端点与第二端点限定基础输入边，输出侧的第一端点和第二端点限定基础输出边，所述基础四边形的四边形面积不大于所述有效面积；
所述凸多边形中，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离，输入侧与输出侧的边长在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内，所述等效边长为面积等于所述有效面积的正五边形的边长；
所述凸多边形的所述输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内，所述凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内，基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内。
本发明的实施例还涉及一种体声波谐振器的设计方法，其谐振器包括基底、声学镜、底电极、顶电极和压电层，其中：声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域，所述有效区域的形状为边数不小于4的凸多边形，所述方法包括步骤：
确定有效区域的有效面积，以及获得有效区域的等效边长，所述等效边长为面积为有效面积的正五边形的边长；
选择基础输入边的第一端点和第二端点的位置以及选择基础输出边的第一端点和第二端点的位置以确定基础四边形，使得输入侧与输出侧的边长在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内，使得基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内，且使得基础四边形的四边形面积不大于有效面积，其中，基础输入边的第一端点和第二端点构成有效区域的输入侧的第一端点和第二端点，基础输出边的第一端点和第二端点构成有效区域的输出侧的第一端点和第二端点，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离；
使得在所述凸多边形中，所述凸多边形的所述输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内，所述凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内。
本发明的实施例也涉及一种滤波器，包括至少一个上述体声波谐振器。
本发明的实施例还涉及一种电子设备，包括上述的滤波器或者谐振器。
附图说明
以下描述与附图可以更好地帮助理解本发明所公布的各种实施例中的这些和其他特点、优点，图中相同的附图标记始终表示相同的部件，其中：
图1为体声波谐振器的有效区域的等效五边形的示意图；
图2为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的有效区域的俯视图；
图3为根据本发明的另一个示例性实施例的体声波谐振器的有效区域的俯视图；
图4为根据本发明的再一个示例性实施例的体声波谐振器的有效区域的俯视图；
图5为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的有效区域的俯视图；
图6为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的设计方法的流程图；
图7为根据本发明的一个示例性实施例的图6中的确定基础四边形的步骤的流程图；
图8为基于图7所示的设计方法确定的基础四边形的示意图；
图9为基于图6中的步骤602在基础四边形的两个底边确定的可能存在的最小底边凸出面积和最大底边凸出面积的示意图；
图10为根据本发明的一个实施例的基于图6所示的设计方法获得的有效区域的凸多边形的示意图；
图11为根据本发明的另一个实施例的基于图6所示的设计方法获得的有效区域的凸多边形的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
基于本发明的体声波谐振器的有效区域的形状可以是由至少4个边首尾相连形成的密闭区域，该密闭区域为凸多边形，该密闭区域可以分割为基础四边形和以其四边为底边的多个外凸区域，在特定情况下，也可以仅为基础四边形。基础四边形决定了谐振器的有效区域的主要轮廓，其两个边，例如两个长边构成了体声波谐振器的有效区域的基础输入边和基础输出边，其长度均在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内的长度，例如为等效边长的1.8到2.2倍，等效边长为同面积的正五边形的边长。而其他的边的边长至少为5μm，在进一步的实施例中，至少为10μm，另外，在可选的实施例中，其他的边的边长不大于基础输入边和基础输出边的边长。此外，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离，输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内，所述凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内，基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内。
体声波谐振器包括基底、声学镜、底电极、顶电极和压电层，其中：声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。
下面参照附图示例性说明根据本发明的体声波谐振器。
图1为体声波谐振器的有效区域的等效五边形的示意图。如图1所示，对于本发明的体声波谐振器的基础结构100，其基础形状为正五边形。该正五边形由五个线段1-5依次首尾连接形成的封闭区域6构成，该正五边形的顶点分别为1’到5’五个坐标点。一般地，谐振器包含至少一个输入边和至少一个输出边，如图1所示，将线段1设定为输入边，而线段3设置为输出边。此处两者长度相等，即R1＝R3。将正五边形的面积设定为S1，则根据正五边形面积与边长关系：S1≈1.72*R12可计算出边长R1或R3，并将此R1或R3设为本发明后续计算或设计体声波谐振器的有效区域的形状的基础。
在本发明的一个实施例中，本发明将体声波谐振器的有效区域分割为基础四边形和以其四个边为底的多个外凸区域，并对基础四边形的参数进行限定。图2-5示出了有效区域的示例。
图2为根据本发明的一个示例性实施例200的体声波谐振器的有效区域的俯视图。如图2所示，该实施例的有效区域的形状与基础结构100相似，五个线段11-15依次首尾连接形成封闭区域，该封闭区域为凸五边形且其顶点分别为11’-15’五个坐标点。实施例200与图1中的结构100相比，其输入边11长度R11和输出边13长度R13限定为基础结构100的边长长度R1的1.8到2.2倍，R11与R13可相等或不相等。另外，输入边11与边12的夹角b1要求大于90度且小于等于150度，输出边13与X轴(平行于输入边)的夹角(即输出边与输入边的钝角夹角)a1要求大于等于110度且小于等于170度，其余各内夹角b2、b3、b4和b5均要求大于等于60度且小于等于150度。在图2中，其余边12、14和15的长度要大于等于5μm。在图2中，有效区域的有效面积与基础结构100的面积相同，但其有效区域由基础四边形17和以其边16为底边的外凸区域18构成。
图2所示的实施例中，有效区域的形状为凸五边形，实际上可以不限定为5个边，本发明要求形成的谐振器的有效区域的形状可以是至少四个边。图3中示出了有效区域为四边形的实施例。
图3为根据本发明的另一个示例性实施例300的体声波谐振器的有效区域的俯视图。如图3所示，有效区域的形状为四边形，这也是基础四边形直接构成有效区域的情况。
在图3中，基础四边形25由四个线段21-24依次首尾连接形成的封闭区域构成，该基础四边形的四个顶点分为为四个坐标点21’-24’。在图3中，输入边21长度R21和输出边23长度R23限定为基础结构100的边长长度R1的1.8到2.2倍，R21与R23可相等或不相等。另外，输入边21与边22的夹角b11要求大于90度且小于等于150度，输出边23与X轴(平行于输入边21)的夹角(即输出边与输入边的钝角夹角)a2大于等于110度且小于等于170度，其余各内夹角b12、b13和b14均大于等于60度且小于等于150度。在图3中，其余边22和24的长度大于等于5μm。
有效区域的形状还可以是凸六边形。图4为根据本发明的再一个示例性实施例400的体声波谐振器的有效区域的俯视图，其中有效区域为凸六边形。
如图4所示，体声波谐振器的有效区域的形状为六边形，由六个线段31-36依次首尾连接形成的封闭区域构成，该六边形的六个顶点分别为六个坐标点31’-36’。在图4中，输入边31长度R31和输出边34长度R34限定为基础结构100的边长长度R1的1.8到2.2倍，R31与R34可相等或不相等。另外，在图4中，输入边31与边32的夹角b21在大于90°且不大于150°的范围内，输入边31与基础四边形的对应的边(图4中基础四边形的右侧边)的夹角B21’要求大于90度且小于等于135度，输出边34与X轴(平行于输入边31)的夹角(即输入边和输出边的钝角夹角)a3大于等于110度且小于等于170度，图4中的凸多边形的其余各内夹角b22、b23、b24、b25和b26均大于等于60度且小于等于150度。在图4所示的实施例中，其余边32、33、35和36的长度要大于等于5μm。图4中实施例所示的有效区域的面积与基础结构100的面积相同，但图4中的有效区域由基础四边形37和以其两个非输入输出边为底边的外凸区域38a和38b构成。
在图2-4所示的实施例中，输入边或输出边均为单个边，但是本发明不限于此，例如，输入边或者输出边还可以存在由两个短边或更多短边形成的情况。此时，可以将数个短边看作一个边，该看作的一个边形成输入侧或者输出侧。图5为根据本发明的还一个示例性实施例500的体声波谐振器的有效区域的俯视图，其中示出了输出边由两个短边形成的情况。
如图5所示，体声波谐振器的有效区域的形状为凸七边形，由七个线段41-47依次首尾连接形成的封闭区域构成，该七边形的七个顶点分别为七个坐标点41’-47’。图5所示的实施例中，输出边分为两个边即边44和边45，因此将输入边41长度R41和输出边44与45长度之和R44+R45限定为基础结构100的边长长度R1的1.8到2.2倍，R41与R44+R45可相等或不相等。另外，在图5中，输入边41与边42的夹角b31在大于90°且不大于150°的范围内，输入边41与基础四边形的对应的边(图5中基础四边形的右侧边)的夹角B31’大于90度且小于等于135度，基础四边形的基础输出边(图5中基础四边形的上边)与X轴(平行于输入边41)的夹角(即输入边和基础输出边的钝角夹角)a4大于等于110度且小于等于170度，其余各内夹角b32、b33、b34、b35、b36和b37均大于等于60度且小于等于150度。在图5所示的示例中，其余边42、43、46和47的长度大于等于5μm。图5所示的示例中的有效区域的有效面积与基础结构100的面积相同，但有效区域由基础四边形48和以其除输入边外的三个边为底边的外凸区域49a，49b和49c构成。
虽然没有示出，也可以在输入侧设置外凸区域。
下面参照图6-11示例性说明根据本发明的实施例的体声波谐振器的设计方法。图6为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的设计方法的流程图；图7为根据本发明的一个示例性实施例的图6中的确定基础四边形的步骤601的流程图。
图6和7所示的设计方法流程的主要思路是遍历所有可能的参数来计算可能存在的谐振器坐标，然后根据版图最终选定并微调谐振器坐标。更具体的，根据最终滤波器或其他声学器件对其中各谐振器面积和串并联谐振器的摆放顺序关系，以及最终产品的裸片尺寸来挑选这些谐振器的有效区域的形状并初步设定位置，最终通过微调谐振器的有效区域的各个顶点的坐标来达到最大化利用衬底的面积的目的。
如图6所示，该设计方法包括步骤：
601：确定基础四边形坐标，即确定基础四边形的四个顶点的坐标或位置。
602：根据对于谐振器的有效区域的各内夹角以及各边长的长度的限定规则，以基础四边形的两个非输入输出边为底边，计算可能存在的最小底边凸出面积和最大底边凸出面积。
603：基于基础四边形的面积、最小底边凸出面积和最大底边凸出面积，判断是否满足有效区域的有效面积(即目标面积)，若满足，则进行到步骤604，若不满足，则需要重新设定参数而回到步骤601。
604：基于602的结果确定有效区域的凸多边形的各个顶点的坐标或位置。
605：对步骤604获得的结果进行复核，查看是否符合所有的设计限制条件。若不满足，则需要重新设定参数而回到步骤601，若满足，则进行到步骤606。
606：在步骤604获得的结果符合设计条件的情况下，根据版图选定谐振器的有效区域的凸多边形的各个顶点的坐标或位置。如有必要，还可以进一步微调有效区域的凸多边形的数个顶点的坐标或位置。
要指出的是，在步骤602中，存在如下限定规则：输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离，输入侧的第二端点所在的内角大于90°且不大于150°的范围内，且凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内，输入侧和输出侧之外的其他各边的边长要大于等于5μm。
如图7所示，确定基础四边形各个顶点的坐标的步骤601包括如下步骤：
601a：根据体声波谐振器的有效区域的目标面积计算正五边形的边长r，该边长为等效边长。
601b：根据输入边的边长为等效边长的1.8-2.2倍，计算输入边的起点和终点坐标。
601c：设定输出边的起点(在图8中，对应于顶点53’)与输入边终点(在图8中，对应于顶点52’)的相对关系(例如确定图8中的角度C以及边52的长度)，计算输出边的起点坐标。
601d：设定输出边与x轴(参见图8，其平行于输入边)的角度，如上所述，该角度在不小于110°且不大于170°的范围内，并根据输出边的长度为等效边长的1.8-2.2倍，计算输出边的终点(对应于图8中的顶点54’)坐标。
601e：基于输入边和输出边的起点和终点坐标计算基础四边形的面积。
601f：判断基础四边形的四边形面积是否不大于有效面积或目标面积，若大于，则返回到步骤601c重新设定参数，若不大于，则确定基础四边形的各个顶点的位置或坐标。
还要指出的是，在图7所示的步骤601的分解中，除了限定基础四边形的面积不能大于有效面积之外，还限定基础输入边(例如图8中的基础四边形的下边)与基础输出边(例如图8中的基础四边形的上边)形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内，且输入侧与输出侧的边长在等效边长的1.8-2.2倍的范围内，在图8中，在形成基础四边形时，输入侧对应于基础输入边，输出侧对应于基础输出边。
图8是根据图6和图7中确定基础四边形坐标步骤601而获得的基础四边形的示例，其由四个边51-54组成的区域55构成，该四边形的四个顶点分别对应于坐标点51’-54’。输入边51的起点和终点分别为51’和52’，输出边53的起点和终点分别为53’和54’，输入边51的终点52’与输出边53的起点53’的相对关系可由高H(图8)与平移段M(图8)或边52的长度与夹角C决定，这两种相对关系可互相转换。
图9是根据图6中步骤602计算得到的可能存在的最小底边凸出面积和最大底边凸出面积。由于存在如下限定：输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离，输入侧的第二端点所在的内角大于90°且不大于150°的范围内，且凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内，输入侧和输出侧之外的其他各边的边长要大于等于5μm，对于底边52，则最多仅存在一个可能的区域56可用来构造谐振器的有效区域的外凸区域，对应的面积为以52边为底的最小面积和最大面积。同理，对于底边54，也最多仅存在一个可能的区域57可用来构造谐振器的有效区域的外凸区域，对应的面积为以54边为底的最小面积和最大面积。这里需要注意的是，区域56或57也可能都不存在或仅存在其中之一。
图10和11为步骤604计算得到的最终谐振器的有效区域的凸多边形的各个顶点的坐标所绘制的形状实例，后者为前者外凸区域59有尖锐角时做切角动作后的形状，即将图10中的外凸区域59切割为外凸区域60和区域61，由于区域61有尖角，在该外凸区域严重偏移从输入边51到输出边53的射频信号主通道的情况下，可以将该尖角切去去。因此对于图10的情况，谐振器的有效区域的最终形状由基础四边形55和外凸区域58和59构成，而对于图11的情况，谐振器的有效区域的最终形状由基础四边形55和外凸区域58和60构成。切角的动作可以进行多次，且同样地，对于外凸区域58也可以采用切角动作来生成多边形，而非三角形。这样最终的谐振器的有效区域的顶点数将不限制为5个，而是限定为至少4个即可。在仅进行一个切角操作的情况下，需要保证图10中的外凸区域59的面积与图11中的外凸区域60的面积相同，在保证面积相同的情况下，可以通过增大图10中的内角d4和/或d6来实现。而在图10中的两个外凸区域均执行切角操作的情况下，需要保证最终的两个外凸区域的面积之和与切角之前的外凸区域的面积之和相同。
另外，根据图6，最终的谐振器的有效区域的形状还可以在此前生成的谐振器的有效区域的形状基础上做微调，图5所示的根据本发明的实施例500可以看作是对图10输出边53的微调，同样地，也可以对输入边51做微调，因此这种情况也应该包含在本发明之中。需要注意的是，在最终的谐振器的有效区域的形状确定时，步骤602中的限定条件依然起决定性作用，即输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离，输入侧的第二端点所在的内角大于90°且不大于150°的范围内，且凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内，输入侧和输出侧之外的其他各边的边长要大于等于5μm。
本发明中，谐振器的有效区域的主要面积由基础四边形以及其各个边的外凸区域(在存在外凸区域的情况下)构成，而基础四边形是谐振器的主面积，其形状决定了整个谐振器的有效区域的大致轮廓。当谐振器的有效区域的长宽比较小时，比如当器件输入边/输出边的长度虽然大于等效边长但不大于等效边长的1.5倍时，其热中心到硅衬底或基底的距离与正五边形的情况相当，因此功率容量不能得到改善。而当长宽比过大时，比如当输入边/输出边长度为等效边长的2.5倍及以上时，则由于射频信号在连接边或输入边进入谐振器内部时发生阻抗突变，造成信号在连接处或输入边散热强烈，反而使得功率容量下降。因此，在本发明的谐振器的有效区域的图多边形的边长设定中，输入边/输出边长度至少为等效边长的1.5-2.5倍(不包括端点值)，这有利于获得较大的功率容量。例如，当器件输入边/输出边长度为等效边长的1.8-2.2倍(包括端点值)时，其构成的基础四边形可以看成是等效的长宽比较大的矩形。由于谐振器的热中心一般在其几何中心，而基于本发明的结构中的短边使得其热中心到硅衬底或基底的距离相对于正五边形更短，因此传热效率更高，从而具有更大功率容量。
基于本发明的技术方案，可以通过限定有效区域的凸多边形的各条边的长度范围、内角的范围以及输入侧与输出侧形成的钝角夹角的范围，对体声波谐振器的有效区域的形状的范围进行精确的限定，来优化有效区域的形状，从而可以在保证谐振器的其他性能不变的情况下，稳定的提升体声波谐振器的功率容量，提高谐振器以及使用了该谐振器的体声波器件等的性能。
基于本发明提出的设计体声波谐振器的有效区域的形状的方法，可实现对决定谐振器的有效区域的形状的坐标点的自动计算，简化了设计人员的资源浪费并放松了对设计人员的能力要求，提升了体声波器件设计的效率。换言之，基于本发明的设计方法，可以实现自动计算出可能存在的谐振器形状，研发人员根据版图布局从中选择最佳的形状即可，因此实现了对谐振器的有效区域的形状设计的精确约束，并加快了设计速度，提升了设计效率。
在本发明提出的设计方法中，虽然对基础四边形的参数进行了限定，但本发明允许对最终生成的谐振器的有效区域的形状进行微调，这利于增加设计人员的自由度。
需要指出的是，在本发明中，各个数值范围，除了明确指出不包含端点值之外，除了可以为端点值，还可以为各个数值范围的中值，这些均在本发明的保护范围之内。
基于上述的体声波谐振器可以用于各类体声波器件，如滤波器，也可以用于含有该谐振器或滤波器的各种电子器件，如双工器、多工器等电子设备。这里的电子设备，还可包括但不限于射频前端、滤波放大模块等中间产品，以及手机、WIFI、无人机等终端产品。
基于以上，本发明提出了如下技术方案：
1、一种体声波谐振器，包括：
基底；
声学镜；
底电极；
顶电极；和
压电层，
其中：
声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域，有效区域具有有效面积，所述有效区域的形状为边数不小于4的凸多边形；
有效区域的输入侧的第二端点、输出侧的第一端点、输出侧的第二端点和输入侧的第一端点依次相接限定基础四边形，输入侧的第一端点与第二端点限定基础输入边，输出侧的第一端点和第二端点限定基础输出边，所述基础四边形的四边形面积不大于所述有效面积；
所述凸多边形中，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离，输入侧与输出侧的边长在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内，所述等效边长为面积等于所述有效面积的正五边形的边长；
所述凸多边形的所述输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内，所述凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内，基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内。
2、根据1所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，基础输出边和基础输入边分别为有效区域的输出边和输入边。
3、根据2所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间为直边。
4、根据3所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间包括彼此依次相接的至少两条直边。
5、根据2所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间包括彼此依次相接的至少两条直边；且
在基础四边形中，所述输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于135°的范围内。
6、根据5所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间包括彼此依次相接的至少两条直边。
7、根据1所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，基础输入边为有效区域的输入边，有效区域的输出侧包括依次连接在输出侧第一端点与第二端点之间的至少两条输出侧直边，输出侧的边长为所述至少两条输出侧直边的边长之和；或。
所述凸多边形中，基础输出边为有效区域的输出边，有效区域的输入侧包括依次连接在输入侧第一端点与第二端点之间的至少两条输入侧直边，输入侧的边长为所述至少两条输入侧直边的边长之和；或
所述凸多边形中，有效区域的输出侧包括依次连接在输出侧第一端点与第二端点之间的至少两条输出侧直边，且有效区域的输入侧包括依次连接在输入侧第一端点与第二端点之间的至少两条输入侧直边，所述输入侧的边长为所述至少两条输入侧直边的边长之和，所述输出侧的边长为所述至少两条输出侧直边的边长之和。
8、根据1所述的谐振器，其中：
所述四边形面积等于所述有效面积。
9、根据1所述的谐振器，其中：
所述基础四边形的基础输入边和基础输出边均长于基础四边形的其他边。
10、根据1所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧和输出侧之外的边的长度不大于基础输入边和基础输出边的边长。
11、根据1所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧和输出侧之外的边的长度不小于5μm。
12、根据1所述的谐振器，其中：
输入侧与输出侧的边长在等效边长的1.8-2.2倍的范围内。
13、一种体声波谐振器的设计方法，其谐振器包括基底、声学镜、底电极、顶电极和压电层，其中：声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域，所述有效区域的形状为边数不小于4的凸多边形，所述方法包括步骤：
确定有效区域的有效面积，以及获得有效区域的等效边长，所述等效边长为面积为有效面积的正五边形的边长；
选择基础输入边的第一端点和第二端点的位置以及选择基础输出边的第一端点和第二端点的位置以确定基础四边形，使得输入侧与输出侧的边长在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内，使得基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内，且使得基础四边形的四边形面积不大于有效面积，其中，基础输入边的第一端点和第二端点构成有效区域的输入侧的第一端点和第二端点，基础输出边的第一端点和第二端点构成有效区域的输出侧的第一端点和第二端点，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离；
使得在所述凸多边形中，所述凸多边形的所述输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内，所述凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内。
14、根据13所述的方法，包括步骤：
在所述四边形面积小于所述有效面积的情况下，以基础四边形的基础输入边和基础输出边之外的两个边中的至少一个边为底边，计算能够从该底边凸出的最大底边凸出面积和最小底边凸出面积；
在最大底边凸出面积与最小底边凸出面积之间选择对应的底边凸出面积，且使得所有底边凸出面积与所述四边形面积之和等于有效面积。
15、根据14所述的方法，其中：
最小底边凸出面积为0。
16、根据14所述的方法，其中：
以输入侧的第二端点与输出侧的第一端点限定的边为底边，计算能够从该底边凸出的最大底边凸出面积和最小底边凸出面积；且
以输入侧的第二端点与输出侧的第一端点限定的底边与基础输入边形成的基础四边形的内角在大于90°且不大于135°的范围内。
17、根据13所述的方法，包括步骤：
在所述四边形面积小于所述有效面积的情况下，以基础四边形的基础输入边和基础输出边之外的两个边中的至少一个边为底边，计算能够从该底边凸出的最大底边凸出面积和最小底边凸出面积；
在最大面积与最小面积之间选择对应的底边凸出面积；
将基础四边形的基础输入边和/或基础输出边向外凸出而形成基础边凸出面积，使得所有底边凸出面积、所有基础边凸出面积以及所述四边形面积之和等于有效面积。
18、根据13所述的方法，包括步骤：
在所述四边形面积等于所述有效面积的情况下，在确定基础四边形的基础输入边和基础输出边之外的边的长度不小于5μm、确定所述基础四边形的所述基础输入边的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内以及确定所述基础四边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内的情况下，将所述基础四边形作为所述凸多边形。
19、根据13所述的方法，其中：
所述凸多边形中，输入侧和输出侧之外的边的长度不小于5μm。
20、根据13所述的方法，其中：
输入侧与输出侧的边长在等效边长的1.8-2.2倍的范围内。
21、根据13-20中任一项所述的方法，其中，确定基础四边形的步骤包括：
步骤1：以在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内的长度作为基础输入边的长度，且确定基础输入边的第一端点和第二端点的坐标或位置；
步骤2：设定基础输出边的第一端点的坐标或位置；
步骤3：以在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内的长度作为基础输出边的长度，且在基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内的条件下，确定基础输出边的第二端点的坐标或位置；
步骤4：基于基础输入边的第一端点和第二端点的坐标或位置以及基础输出边的第一端点和第二端点的坐标或位置，计算基础四边形的四边形面积；
步骤5：在所述四边形面积不大于有效面积的情况下，确定该基础四边形为最终的基础四边形，在所述四边形面积大于有效面积的情况下，返回步骤2。
22、根据21所述的方法，其中：
以输入侧的第二端点与输出侧的第一端点限定的底边的边长，以及所述底边与基础输入边形成的基础四边形的内角确定基础输出边的第一端点的坐标或位置；或者
以自基础输入边的第二端点起的基础输入边的延伸段的延伸长度以及与该延伸段垂直的另一延伸段的延伸长度确定基础输出边的第一端点的坐标或位置。
23、一种滤波器，包括：至少一个根据1-13中任一项所述的体声波谐振器。
24、一种电子设备，包括根据23所述的滤波器或者根据1-13中任一项所述的体声波谐振器。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (24)

1.一种体声波谐振器，包括：
基底；
声学镜；
底电极；
顶电极；和
压电层，
其中：
声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域，有效区域具有有效面积，所述有效区域的形状为边数不小于4的凸多边形；所述凸多边形分割为基础四边形和以其四边为底边的至少一个外凸区域，或者仅为基础四边形；
有效区域的输入侧的第二端点、输出侧的第一端点、输出侧的第二端点和输入侧的第一端点依次相接限定基础四边形，输入侧的第一端点与第二端点限定基础输入边，输出侧的第一端点和第二端点限定基础输出边，所述基础四边形的四边形面积不大于所述有效面积；
所述凸多边形中，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离，输入侧与输出侧的边长在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内，所述等效边长为面积等于所述有效面积的正五边形的边长；
所述凸多边形的所述输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内，所述凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内，基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内。
2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，基础输出边和基础输入边分别为有效区域的输出边和输入边。
3.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间为直边。
4.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间包括彼此依次相接的至少两条直边。
5.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间包括彼此依次相接的至少两条直边；且
在基础四边形中，所述输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于135°的范围内。
6.根据权利要求5所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间包括彼此依次相接的至少两条直边。
7.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，基础输入边为有效区域的输入边，有效区域的输出侧包括依次连接在输出侧第一端点与第二端点之间的至少两条输出侧直边，输出侧的边长为所述至少两条输出侧直边的边长之和；或
所述凸多边形中，基础输出边为有效区域的输出边，有效区域的输入侧包括依次连接在输入侧第一端点与第二端点之间的至少两条输入侧直边，输入侧的边长为所述至少两条输入侧直边的边长之和；或
所述凸多边形中，有效区域的输出侧包括依次连接在输出侧第一端点与第二端点之间的至少两条输出侧直边，且有效区域的输入侧包括依次连接在输入侧第一端点与第二端点之间的至少两条输入侧直边，所述输入侧的边长为所述至少两条输入侧直边的边长之和，所述输出侧的边长为所述至少两条输出侧直边的边长之和。
8.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述四边形面积等于所述有效面积。
9.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述基础四边形的基础输入边和基础输出边均长于基础四边形的其他边。
10.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧和输出侧之外的边的长度不大于基础输入边和基础输出边的边长。
11.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述凸多边形中，输入侧和输出侧之外的边的长度不小于5μm。
12.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
输入侧与输出侧的边长在等效边长的1.8-2.2倍的范围内。
13.一种体声波谐振器的设计方法，其谐振器包括基底、声学镜、底电极、顶电极和压电层，其中：声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域，所述有效区域的形状为边数不小于4的凸多边形，所述凸多边形分割为基础四边形和以其四边为底边的至少一个外凸区域，或者仅为基础四边形；所述方法包括步骤：
确定有效区域的有效面积，以及获得有效区域的等效边长，所述等效边长为面积为有效面积的正五边形的边长；
选择基础输入边的第一端点和第二端点的位置以及选择基础输出边的第一端点和第二端点的位置以确定基础四边形，使得输入侧与输出侧的边长在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内，使得基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内，且使得基础四边形的四边形面积不大于有效面积，其中，基础输入边的第一端点和第二端点构成有效区域的输入侧的第一端点和第二端点，基础输出边的第一端点和第二端点构成有效区域的输出侧的第一端点和第二端点，输入侧的第二端点与输出侧的第一端点之间的距离小于输入侧的第一端点与输出侧的第二端点之间的距离；
使得在所述凸多边形中，所述凸多边形的所述输入侧的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内，所述凸多边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内。
14.根据权利要求13所述的方法，包括步骤：
在所述四边形面积小于所述有效面积的情况下，以基础四边形的基础输入边和基础输出边之外的两个边中的至少一个边为底边，计算能够从该底边凸出的最大底边凸出面积和最小底边凸出面积；
在最大底边凸出面积与最小底边凸出面积之间选择对应的底边凸出面积，且使得所有底边凸出面积与所述四边形面积之和等于有效面积。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
最小底边凸出面积为0。
16.根据权利要求14所述的方法，其中：
以输入侧的第二端点与输出侧的第一端点限定的边为底边，计算能够从该底边凸出的最大底边凸出面积和最小底边凸出面积；且
以输入侧的第二端点与输出侧的第一端点限定的底边与基础输入边形成的基础四边形的内角在大于90°且不大于135°的范围内。
17.根据权利要求13所述的方法，包括步骤：
在所述四边形面积小于所述有效面积的情况下，以基础四边形的基础输入边和基础输出边之外的两个边中的至少一个边为底边，计算能够从该底边凸出的最大底边凸出面积和最小底边凸出面积；
在最大面积与最小面积之间选择对应的底边凸出面积；
将基础四边形的基础输入边和/或基础输出边向外凸出而形成基础边凸出面积，使得所有底边凸出面积、所有基础边凸出面积以及所述四边形面积之和等于有效面积。
18.根据权利要求13所述的方法，包括步骤：
在所述四边形面积等于所述有效面积的情况下，在确定基础四边形的基础输入边和基础输出边之外的边的长度不小于5μm、确定所述基础四边形的所述基础输入边的第二端点所在的内角在大于90°且不大于150°的范围内以及确定所述基础四边形的其他内角在不小于60°且不大于150°的范围内的情况下，将所述基础四边形作为所述凸多边形。
19.根据权利要求13所述的方法，其中：
所述凸多边形中，输入侧和输出侧之外的边的长度不小于5μm。
20.根据权利要求13所述的方法，其中：
输入侧与输出侧的边长在等效边长的1.8-2.2倍的范围内。
21.根据权利要求13-20中任一项所述的方法，其中，确定基础四边形的步骤包括：
步骤1：以在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内的长度作为基础输入边的长度，且确定基础输入边的第一端点和第二端点的坐标或位置；
步骤2：设定基础输出边的第一端点的坐标或位置；
步骤3：以在大于等效边长的1.5倍至小于等效边长的2.5倍之间的范围内的长度作为基础输出边的长度，且在基础输入边与基础输出边形成的钝角在不小于110°且不大于170°的范围内的条件下，确定基础输出边的第二端点的坐标或位置；
步骤4：基于基础输入边的第一端点和第二端点的坐标或位置以及基础输出边的第一端点和第二端点的坐标或位置，计算基础四边形的四边形面积；
步骤5：在所述四边形面积不大于有效面积的情况下，确定该基础四边形为最终的基础四边形，在所述四边形面积大于有效面积的情况下，返回步骤2。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：
以输入侧的第二端点与输出侧的第一端点限定的底边的边长，以及所述底边与基础输入边形成的基础四边形的内角确定基础输出边的第一端点的坐标或位置；或者
以自基础输入边的第二端点起的基础输入边的延伸段的延伸长度以及与该延伸段垂直的另一延伸段的延伸长度确定基础输出边的第一端点的坐标或位置。
23.一种滤波器，包括：至少一个根据权利要求1-13中任一项所述的体声波谐振器。
24.一种电子设备，包括根据权利要求23所述的滤波器或者根据权利要求1-13中任一项所述的体声波谐振器。
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