CN1120569C - 声表面波器件 - Google Patents

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Abstract

提供一种反射声表面波的声表面波器件。该声表面波器件的反射器包括电极指。电极指以预定间隔d设置，按宽度分成五组。电极指的宽度在宽度W1、W2和W3间变化，以便反射率变得与汉明函数类似。

Description

声表面波器件
本发明一般涉及声表面波器件，特别涉及一种反射声表面波的声表面波器件。
近些年来，便携式电话、无线电话、和射频通信装置很快地变得更小更轻，因此已很普遍。这些无线装置中包括高频电路。
这种高频电路包括滤波器。为了得到小且轻的高频电路，采用声表面波器件(此后称之为SAW器件)作滤波器。SAW器件的基片通过反射器传输和接收声表面波，这样便可以获得所需要的滤波器特性。
常规SAW器件的反射器由设置于压电基片上的电极指栅极构成。反射器的频率响应由每个电极指的反射率决定。每个电极指的反射率由其宽度决定。
美国专利5270606公开了一种反射器，为了实现具有所需带宽的频率响应，其每个电极指的反射率连续改变。为了连续改变反射率，各电极指的宽度渐变。
然而，反射器具有数百个电极指，设计和制造具有彼此不同宽度的电极指需要很长的时间周期。
为了避免上述问题，已提出了电极指宽度加权(weight)的几种方法。这些方法之一是美国专利4281301披露的拆除(withdrawl)法。
图1展示了一常规反射器。
反射器1具有以均匀间隔d0设置的宽度均匀的电极指2，如图1所示。通过根据预定的规则拆掉电极指2进行加权。
然而，关于该常规反射器，如上所述，存在着设计和制造其宽度渐变以连续改变反射器的反射率的电极指需要很长的时间周期的问题。
拆除法的另一问题是，反射器只加权了两级反射率。由于不能进行精确地加权，所以引起了频率响应与所需要的特性不同。
本发明的一般目的是提供一种声表面波器件，克服了上述缺点。
本发明更具体的目的是提供一种声表面波反射器，其电极指容易设计和检测，且不会使频率特性退化。
为达到上述目的，本发明提供了一种声表面波器件，包括：传输声表面波的压电基片；及形成于压电基片上的多个反射部分，其中多个反射部分分成多个组，每组包括多个电极指，所述组具有特定宽度的电极指，对每组设定的电极指宽度使依赖于电极指数量的反射率的逐级变化接近汉明函数，以及同一组中的多个电极指具有相同宽度并以相同间距彼此隔开。
由于电极指的宽度每组不同，不必分别设定每个电极指的宽度。即便电极指的数量很大，也可以简化电极指的设计和检测，并可以缩短制造电极指需要的时间。
从结合各附图的以下介绍中，可以更清楚本发明的上述和其它目的及特点。
图1展示了常规反射器各电极的设置情况；
图2展示了本发明的一个实施例；
图3展示了本发明的反射器；
图4展示了本发明反射器的第一变例；
图5展示了本发明反射器的第二变例；
图6A和6B展示了本发明反射器的第三变例；
图7是展示反射率和汉明(Hamming)函数随电极指数量变化的曲线图；
图8展示了为了提高本发明的反射器的频率响应而制造的声表面波器件；
图9展示了本发明加权反射器的频率响应；
图10展示了不进行加权时的频率响应；
图11展示了增加加权级数时本发明反射器的频率响应；
图12展示了加权级数为5时本发明反射器的频率响应；
图13展示了加权级数为9时本发明反射器的频率响应；
图14展示了本发明反射器的频率响应；
图15展示了本发明反射器的变例的频率特性。
下面结合各附图介绍本发明的各实施例。
图2展示了本发明的一个实施例。
声表面波器件100构成滤波器，包括压电基片101、输入叉指换能器102、输出叉指换能器103、耦合器104和反射器105和106。
压电基片101由128°YX LiNbO3基片构成。压电基片101由于压电效应产生声表面波，并通过声表面波输出信号。
输入叉指换能器102由输入电极111和接地电极112构成。输入电极111平行于箭头Y设置。输入电极111包括多个彼此短路的电极指115。接地电极112平行于箭头Y设置，包括多个已接地的电极指116。
输入电极111的电极指115与接地电极112的各电极指116对准并啮合。这里，电极指115和电极指116彼此不接触。电极指115和116的电极周期λ为20微米。
输出叉指换能器103由输出电极113和接地电极114构成。输出电极113平行于箭头Y设置，包括多个彼此短路的电极指117。接地电极114平行于箭头Y设置，包括多个已接地的电极指118。
输出电极113的电极指117与接地电极114的各电极指118对准并啮合。这里，电极指117和电极指118彼此不接触。电极指117和118的电极周期λ为20微米。
耦合器104为多条耦合器，设置于输入叉指换能器102和输出叉指换能器103的X1侧。耦合器104包括多个平行于箭头Y设置的电极指119。电极指119彼此间不接触。
耦合器104将输入和输出叉指换能器102和103耦合至反射器105和106。
反射器105设置于耦合器104的X1侧，反射器105反射预定频率的声表面波，包括多个电极指120，电极指的宽度按由数个电极指构成的组而不同。电极指120间彼此不接触。
反射器106设置于耦合器104的X1侧。反射器106反射预定频率的声表面波，包括彼此不接触的多个电极指121。
下面将更具体介绍反射器105和106。由于反射器105和106具有相同结构，所以以下只介绍反射器105。
图3展示了本发明实施例的反射器105。
反射器105的电极指120例如由铝构成。如图3所示，电极指120分成五个电极指组201-1-201-5。各电极指120间的间隔d是均匀的，每个电极指120的宽度设为W1、W2、或W3。电极指组201-1和201-5的每个电极指的宽度为W1，电极指组201-2和201-4的每个电极指的宽度为W2，电极指组201-3的每个电极指的宽度为W3。
这样设定电极指组201-1-201-5的宽度，为的是反射率随电极指数量的变化接近汉明函数。
如前所述，电极指120分成五个电极指组201-1-201-5。以此方式，不必分别设定每个宽度W和电极指120间的每个间隔d。因此，可以只针对每个电极指组进行设计和检测，代替针对每个电极指。所以可以简化设计和检测。
在常规反射器中，各电极指的宽度彼此间逐渐改变，以便随着电极的数量反射率的变化接近汉明函数。以此方式，可以得到优异的频率响应。在该实施例的反射器中，电极指分成五组，对每组设定电极指宽度，以便随着电极指数量反射率的逐级变化接近汉明函数。由于此结构，可以实现接近常规反射器的频率响应。
该实施例中，电极指组201-1-201-5的各电极指间的间隔d是均匀的，同时W从W1变到W3。然而，电极指120间也可以具有均匀间隔p和变化的宽度。
图4展示了本发明该实施例的反射器的第一变例。图4中，与图3中相同的部件用相同的参考数字表示。
该变例的反射器202具有分成五个电极指组203-1-203-5的电极指120，如图4所示。电极指组203-1-203-5的间隔设定为P1-P3，以便可以补偿各组间声表面波速度的差异。电极指组203-1和203-5的每个电极指120的宽度为W1，电极指组203-2和203-4的每个电极指120的宽度为W2，电极指组203-3的每个电极指120的宽度为W3。
如上所述，电极指120分成五个电极指组203-1-203-5。以此方式，不必分别设定电极指120的每个宽度W和每个间距p，因此，可以针对每个电极指组进行设计和检测，代替针对每个电极指。所以，简化了设计和检测。
尽管图3和4所示的实施例中电极指120是开路的，但电极指120可以是短路的。
图5展示了本发明该实施例反射器的第二变例。图5中，与图4中相同的部件用相同的参考数字表示。
该变例的反射器301包括象图4一样设置的电极指120及连接电极指120的各端部的连接电极302和303。连接电极302和303在箭头X的方向延伸。
在该变例中，如上所述，电极指120分成五个电极指组203-1-203-5。以此方式，不必分别设定电极指120的每个宽度W和每个间距p，因此，可以针对每个电极指组进行设计和检测，代替针对每个电极指。
该实施例反射器301的频率响应基本上与电极指的宽度逐个改变情况下的反射器的频率特性相同。
尽管反射器105、203和301具有图3-5所示的电极指120，但可以用形成于压电基片101上的突起代替电极指120。以此方式，可以实现与反射器105、203和301相同的效应。
图6A和6B展示了本发明该实施例反射器的第三变例。图6A是反射器的平面图，图6B是该反射器一部分的透视图。
该变例的反射器401具有分成五个突起组403-1-403-5的突起402，如图6A所示。突起组403-1-403-5中的各突起402具有均匀间距p0，突起402的宽度设定为W1a、W2a或W3a。突起组403-1和403-5中的每个突起402的宽度为W1a，突起组403-2和403-4中的每个突起402的宽度为W2a，突起组403-3中的每个突起402的宽度为W3a。
设定突起组403-1-403-5的宽度W1a-W3a，以便声表面波的反射率随突起数量的变化接近汉明函数。
在该变例中，如上所述，突起402分成五个突起组403-1-403-5。以此方式，不必分别设定突起402的每个宽度W和每个间距p，因此，可以针对每个突起组进行设计和检测，代替针对每个突起。
该实施例中，中心的电极指比两边的电极指宽。或者，两边的电极指比中心的电极指宽。
另外，电极指的各宽度、电极指的总数及每个电极指组中所含电极指数量不限于上述实施例。
下面结合实验结果介绍上述实施例反射器的频率响应情况。
压电基片为128°YX LiNbO3基片；反射器的栅极间距p为10微米；电极指数量为200；电极层由铝构成；层厚为0.2微米。设定反射器的电极指的宽度W，使反射率的变化接近汉明函数。
图7是展示随着电极指数量反射率的变化与汉明函数的曲线图。图7中，实线表示汉明函数，虚线表示反射率的变化。
电极指宽度与栅极间距的比设定在0.1-0.5比0.1，以便随着电极指数量反射率的变化接近图7中实线表示的汉明函数。
图8展示了为提高本发明该实施例反射器的频率响应制造的声表面波器件。
图8所示的声表面波器件900包括：由128°YX LiNbO3基片构成压电基片901；由铝电极层形成的反射器902；输入叉指换能器903；及输出叉指换能器904。
图9展示了进行加权时该实施例反射器的频率响应，图10展示了不进行加权时的频率响应。
在如图9所示在按五级加权电极指时，频带外的抑制级比不加权电极指时大，如图10所示。因此，在进行加权时，只有主突起起中的信号被加强。
图11展示了加权级数增大时上述实施例反射器的频率响应。图12展示了加权级数为5时上述实施例反射器的频率响应。图13展示了加权级数为9时上述实施例反射器的频率响应。
图11和12中实线表示加权级数为5时反射器902的频率响应。图11中虚线和图13中的实线表示加权级数为9时反射器902的频率响应。图11中的点划线表示加权级数为100时反射器902的频率特性。
如图11所示，在频带区，无论加权级数大不大，反射器902的频率响应几乎没有差别。另外，如图11所示，无论加权级数为9还是100，频带区之外的频率响应都没有很大变化。
另外，如果加权级数小，则不必设定多个宽度，从而简化设计过程。即使反射器902的加权级数小于10，也可以实现优异的特性。
下面介绍图4-6B所示反射器的变例及图3所示的反射器间频率响应差异。
图14展示了该实施例反射器的频率响应，图15展示了该实施例反射器的变例的频率响应。
如果反射器902的电极指间间隔是变化的和/或逐渐变窄，如图4-6B所示，则可如图15所示限制图14中虚线的部分。
由于本发明该实施例的电极指的宽度按数个级别变化，所以不必针对每个电极指分别设定宽度。所以，即使电极指数量很大，也可以显著缩短设计电极指所需要的时间。
尽管结合各附图以实例充分介绍了本发明，但应注意，对于所属领域的技术人员来说各种变化和变例都是显然的。因此。除非这些变化和变例脱离本发明的范围，否则应解释为它们包含在本发明中。
本申请以于1998年11月20日申请的日本优先申请10-331579为基础，这里引用其全部内容。

Claims (7)

1.一种声表面波器件，包括：
传输声表面波的压电基片；及
形成于压电基片上的多个反射部分，
其中多个反射部分分成多个组，
每组包括多个电极指，
所述组具有特定宽度的电极指，
对每组设定的电极指宽度是依赖于电极指数量的反射率的逐级变化接近汉明函数，以及
同一组中的多个电极指具有相同宽度并以相同间距彼此隔开。
2.根据权利要求1的声表面波器件，其中组数为10以下。
3.根据权利要求1的声表面波器件，其中多个电极指具有按组逐级变化的间距。
4.根据权利要求1的声表面波器件，其中多个电极指由导电材料构成。
5.根据权利要求4的声表面波器件，其中多个电极指彼此间是短路的。
6.根据权利要求4的声表面波器件，其中多个电极指彼此间是开路的。
7.根据权利要求1的声表面波器件，还包括：
输入单元，其根据输入信号在压电基片上产生声表面波；及
输出单元，其根据输入单元产生的且被多个反射部分反射的声表面波输出输出信号。
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