CN113839645B - 一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法及滤波器结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法及滤波器结构，所述提升带外抑制的方法包括：步骤1、在基体上设置声速缓冲层，并在所述声速缓冲层上设置压电层；步骤2、在所述压电层上设置M个叉指换能器，其中，M为大于3的奇数；所述M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条自身宽度和指条之间的间隙宽度相同，并且，每个叉指换能器的指条数组数为单数，并且每个叉指换能器的指条数为M‑2个；步骤3、调整所述M个叉指换能器的前后位置，使M个叉指换能器为非直线的上下交错式排列，通过调整M个叉指换能器的角度和位置减少相邻两个叉指换能器之间的回波反射。

Description

一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法及滤波器结构
技术领域
本发明提出了一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法及滤波器结构，属于滤波器技术领域。
背景技术
单晶薄膜声表面波技术，是目前研究热门的声表面波技术，比如日本村田制作所的I.H.P.SAW（Incredible High-performance SAW，难以置信的高性能声表面波）滤波器，与传统单晶片声表面波滤波器相比，具有高品质（quality，简称Q）值、低的频率温度系数（Temperature Coefficient of Frequency，简称TCF）和高散热性等优势。当前单晶薄膜声表面波滤波器出现滤波器峰值高频段有较大信号的体波杂波信号出现，影响了单晶薄膜声表面波滤波器的应用。
发明内容
本发明提供了一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法及滤波器结构，用以解决叉指换能器之间的回波反射的问题，所采取的技术方案如下：
一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法，所述提升带外抑制的方法包括：
步骤1、在基体上设置声速缓冲层，并在所述声速缓冲层上设置压电层；
步骤2、在所述压电层上设置M个叉指换能器，其中，M为大于3的奇数；所述M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条自身宽度和指条之间的间隙宽度相同，并且，每个叉指换能器的指条数组数为单数，并且每个叉指换能器的指条数为M-2个；
步骤3、调整所述M个叉指换能器的前后位置，使M个叉指换能器为非直线的上下交错式排列，通过调整M个叉指换能器的角度和位置减少相邻两个叉指换能器之间的回波反射。
进一步地，步骤所述在所述压电层上设置M个叉指换能器，包括：
步骤201、在所述压电层上按照直线顺序标记叉指换能器安装的基准位置范围和安装数量；
步骤202、在所述基准位置范围的基础上设置叉指换能器安装的安装预留范围区域，其中，所述预留范围区域的面积为1.3—1.5倍的基准位置范围对应的面积；
所述基准位置范围用于标记指示出M个叉指换能器的安装和位置；所述预留范围区域用于标记出M个叉指换能器安装位置的调整范围。
进一步地，步骤3所述调整所述M个叉指换能器的前后位置，使M个叉指换能器为非直线的上下交错式排列，包括：
步骤301、获取当前M个叉指换能器的安装位置；
步骤302、获取M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条宽度；
步骤303、根据每个叉指换能器的指条宽度，设置每个相邻两个叉指换能器之间的间距；
步骤304、根据每个叉指换能器的指条宽度和每个相邻两个叉指换能器之间的间距，设置每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸。
进一步地，所述相邻两个叉指换能器之间的间距通过如下公式获取：
Figure 553402DEST_PATH_IMAGE001
其中，D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸，其中，当D 1=D 2时，令D 1-D 2=1；INT（）表示对括号内获得的数值进行向下取整。
进一步地，所述每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸通过如下公式获取：
Figure 923072DEST_PATH_IMAGE002
其中，L表示每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸；D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸；α表示相邻两个叉指换能器相距距离为D，且，交错排列时，两个叉指换能器输入信号线的相邻顶线之间的连线与输入信号线之间的锐角夹角，α的取值范围为8°—13°，优选为10°；β表示尺寸系数，β的取值范围为0.28——0.34，优选为，0.3。
一种提升带外抑制的体声波滤波器结构，所述滤波器结构包括基体、声波缓冲层、压电层和M个叉指换能器；所述M个叉指换能器设置在所述压电层上方；所述压电层设置在所述声波缓冲层上方；所述声波缓冲层设置与所述基体上方，其中，M为大于3的奇数；所述M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条自身宽度和指条之间的间隙宽度相同。
进一步地，所述每个叉指换能器的指条数组数为单数，并且每个叉指换能器的指条数为M-2个。
进一步地，所述M个叉指换能器在所述压电层上方以非直线的上下交错式方式进行排列。
进一步地，所述M个叉指换能器中，相邻两个叉指换能器之间的间距通过如下公式获取：
Figure 906072DEST_PATH_IMAGE003
其中，D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸，其中，当D 1=D 2时，令D 1-D 2=1；INT（）表示对括号内获得的数值进行向下取整。
进一步地，所述M个叉指换能器中，每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸通过如下公式获取：
Figure 770123DEST_PATH_IMAGE004
其中，L表示每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸；D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸；α表示相邻两个叉指换能器相距距离为D，且，交错排列时，两个叉指换能器输入信号线的相邻顶线之间的连线与输入信号线之间的锐角夹角，α的取值范围为8°—13°，优选为10°；β表示尺寸系数，β的取值范围为0.28——0.34，优选为，0.3。
本发明有益效果：
本发明提出了一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法及滤波器结构能够在单个叉指换能器中各指条宽度和间隙相同的情况下，通过相邻两个叉指换能器之间的距离位置设置以及每个叉指换能器中指条数量与叉指换能器总数的配合，有效消除叉指换能器之间回波影响，进而降低滤波器基带噪声，并提高带外抑制，从而极大程度上提高体声波滤波器的整体性能。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图一；
图2为本发明所述方法的流程图二；
图3为本发明所述叉指换能器排列示意图一
图4为本发明所述叉指换能器排列示意图一；
（1、基体；2、声波缓冲层；3，压电层；4，叉指换能器）。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法，如图1所示，所述提升带外抑制的方法包括：
步骤1、在基体上设置声速缓冲层，并在所述声速缓冲层上设置压电层；
步骤2、在所述压电层上设置M个叉指换能器，其中，M为大于3的奇数；所述M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条自身宽度和指条之间的间隙宽度相同，并且，每个叉指换能器的指条数组数为单数，并且每个叉指换能器的指条数为M-2个；
步骤3、调整所述M个叉指换能器的前后位置，使M个叉指换能器为非直线的上下交错式排列，通过调整M个叉指换能器的角度和位置减少相邻两个叉指换能器之间的回波反射。
其中，步骤所述在所述压电层上设置M个叉指换能器，包括：
步骤201、在所述压电层上按照直线顺序标记叉指换能器安装的基准位置范围和安装数量；
步骤202、在所述基准位置范围的基础上设置叉指换能器安装的安装预留范围区域，其中，所述预留范围区域的面积为1.3—1.5倍的基准位置范围对应的面积；
所述基准位置范围用于标记指示出M个叉指换能器的安装和位置；所述预留范围区域用于标记出M个叉指换能器安装位置的调整范围。
上述技术方案的工作原理为：首先，在基体上设置声速缓冲层，并在所述声速缓冲层上设置压电层；然后，在所述压电层上设置M个叉指换能器，其中，M为大于3的奇数；所述M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条自身宽度和指条之间的间隙宽度相同，并且，每个叉指换能器的指条数组数为单数，并且每个叉指换能器的指条数为M-2个；之后，调整所述M个叉指换能器的前后位置，使M个叉指换能器为非直线的上下交错式排列，通过调整M个叉指换能器的角度和位置减少相邻两个叉指换能器之间的回波反射。
具体的，步骤所述在所述压电层上设置M个叉指换能器的详细步骤为：在所述压电层上按照直线顺序标记叉指换能器安装的基准位置范围和安装数量；在所述基准位置范围的基础上设置叉指换能器安装的安装预留范围区域，其中，所述预留范围区域的面积为1.3—1.5倍的基准位置范围对应的面积；其中，所述基准位置范围用于标记指示出M个叉指换能器的安装和位置；所述预留范围区域用于标记出M个叉指换能器安装位置的调整范围。
上述技术方案的效果为：本实施例提出了一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法能够在单个叉指换能器中各指条宽度和间隙相同的情况下，通过相邻两个叉指换能器之间的距离位置设置以及每个叉指换能器中指条数量与叉指换能器总数的配合，有效消除叉指换能器之间回波影响，进而降低滤波器基带噪声，并提高带外抑制，从而极大程度上提高体声波滤波器的整体性能。
本发明的一个实施例，如图2所示，步骤3所述调整所述M个叉指换能器的前后位置，使M个叉指换能器为非直线的上下交错式排列，包括：
步骤301、获取当前M个叉指换能器的安装位置；
步骤302、获取M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条宽度；
步骤303、根据每个叉指换能器的指条宽度，设置每个相邻两个叉指换能器之间的间距；
步骤304、根据每个叉指换能器的指条宽度和每个相邻两个叉指换能器之间的间距，设置每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸。
其中，所述相邻两个叉指换能器之间的间距通过如下公式获取：
Figure 39955DEST_PATH_IMAGE005
其中，D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸，其中，当D 1=D 2时，令D 1-D 2=1；INT（）表示对括号内获得的数值进行向下取整。
其中，所述叉指换能器排列原则为：最多允连续两个叉指换能器的指条宽度相同。
所述每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸通过如下公式获取：
Figure 331259DEST_PATH_IMAGE006
其中，L表示每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸；D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸；α表示相邻两个叉指换能器相距距离为D，且，交错排列时，两个叉指换能器输入信号线的相邻顶线之间的连线与输入信号线之间的锐角夹角，α的取值范围为8°—13°，优选为10°；β表示尺寸系数，β的取值范围为0.28——0.34，优选为，0.3。
上述技术方案的工作原理为：首先，获取当前M个叉指换能器的安装位置；然后，获取M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条宽度；之后，根据每个叉指换能器的指条宽度，设置每个相邻两个叉指换能器之间的间距；最后，根据每个叉指换能器的指条宽度和每个相邻两个叉指换能器之间的间距，设置每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸。
上述技术方案的效果为：通过上述方式获取的相邻两个叉指换能器之间的位置，有效消除叉指换能器位置之间回波干扰，通过上述对应公式之间的间距和上下交错尺寸范围能够有效降低叉指换能器之间的波动影响。结合叉指换能器的数量和规格能够极大程度上降低滤波器基带噪声，并提高带外抑制，从而提高体声波滤波器的整体性能。
本发明实施例提出了一种提升带外抑制的体声波滤波器结构，如图2和图3所示，所述滤波器结构包括基体、声波缓冲层、压电层和M个叉指换能器；所述M个叉指换能器设置在所述压电层上方；所述压电层设置在所述声波缓冲层上方；所述声波缓冲层设置与所述基体上方，其中，M为大于3的奇数；所述M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条自身宽度和指条之间的间隙宽度相同。
其中，所述每个叉指换能器的指条数组数为单数，并且每个叉指换能器的指条数为M-2个。所述M个叉指换能器在所述压电层上方以非直线的上下交错式方式进行排列。
其中，所述M个叉指换能器中，相邻两个叉指换能器之间的间距通过如下公式获取：
Figure 801554DEST_PATH_IMAGE007
其中，D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸，其中，当D 1=D 2时，令D 1-D 2=1；INT（）表示对括号内获得的数值进行向下取整。
所述M个叉指换能器中，每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸通过如下公式获取：
Figure 718564DEST_PATH_IMAGE008
其中，L表示每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸；D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸；α表示相邻两个叉指换能器相距距离为D，且，交错排列时，两个叉指换能器输入信号线的相邻顶线之间的连线与输入信号线之间的锐角夹角，α的取值范围为8°—13°，优选为10°；β表示尺寸系数，β的取值范围为0.28——0.34，优选为，0.3。
上述技术方案的效果为：本实施例提出了一种体声波滤波器的提升带外抑制的滤波器结构能够在单个叉指换能器中各指条宽度和间隙相同的情况下，通过相邻两个叉指换能器之间的距离位置设置以及每个叉指换能器中指条数量与叉指换能器总数的配合，有效消除叉指换能器之间回波影响，进而降低滤波器基带噪声，并提高带外抑制，从而极大程度上提高体声波滤波器的整体性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种体声波滤波器的提升带外抑制的方法，其特征在于，所述提升带外抑制的方法包括：
步骤1、在基体上设置声速缓冲层，并在所述声速缓冲层上设置压电层；
步骤2、在所述压电层上设置M个叉指换能器，其中，M为大于3的奇数；所述M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条自身宽度和指条之间的间隙宽度相同，并且，每个叉指换能器的指条数组数为单数，并且每个叉指换能器的指条数为M-2个；
步骤3、调整所述M个叉指换能器的前后位置，使M个叉指换能器为非直线的上下交错式排列，通过调整M个叉指换能器的角度和位置减少相邻两个叉指换能器之间的回波反射；
其中，步骤3所述调整所述M个叉指换能器的前后位置，使M个叉指换能器为非直线的上下交错式排列，包括：
步骤301、获取当前M个叉指换能器的安装位置；
步骤302、获取M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条宽度；
步骤303、根据每个叉指换能器的指条宽度，设置每个相邻两个叉指换能器之间的间距；
步骤304、根据每个叉指换能器的指条宽度和每个相邻两个叉指换能器之间的间距，设置每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸。
2.根据权利要求1所述体声波滤波器的提升带外抑制的方法，其特征在于，步骤所述在所述压电层上设置M个叉指换能器，包括：
步骤201、在所述压电层上按照直线顺序标记叉指换能器安装的基准位置范围和安装数量；
步骤202、在所述基准位置范围的基础上设置叉指换能器安装的安装预留范围区域，其中，所述预留范围区域的面积为1.3—1.5倍的基准位置范围对应的面积；
所述基准位置范围用于标记指示出M个叉指换能器的安装和位置；所述预留范围区域用于标记出M个叉指换能器安装位置的调整范围。
3.根据权利要求1所述体声波滤波器的提升带外抑制的方法，其特征在于，所述相邻两个叉指换能器之间的间距通过如下公式获取：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中，D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸，其中，当D 1=D 2时，令D 1-D 2=1；INT（）表示对括号内获得的数值进行向下取整。
4.根据权利要求3所述体声波滤波器的提升带外抑制的方法，其特征在于，所述每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸通过如下公式获取：
Figure 955958DEST_PATH_IMAGE003
其中，L表示每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸；D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸；α表示相邻两个叉指换能器相距距离为D，且，交错排列时，两个叉指换能器输入信号线的相邻顶线之间的连线与输入信号线之间的锐角夹角，α的取值范围为8°—13°；β表示尺寸系数，β的取值范围为0.28——0.34。
5.一种提升带外抑制的体声波滤波器结构，其特征在于，所述滤波器结构包括基体、声波缓冲层、压电层和M个叉指换能器；所述M个叉指换能器设置在所述压电层上方；所述压电层设置在所述声波缓冲层上方；所述声波缓冲层设置与所述基体上方，其中，M为大于3的奇数；所述M个叉指换能器中，每个叉指换能器的指条自身宽度和指条之间的间隙宽度相同；
其中，所述M个叉指换能器中，相邻两个叉指换能器之间的间距通过如下公式获取：
Figure 951596DEST_PATH_IMAGE004
其中，D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸，其中，当D 1=D 2时，令D 1-D 2=1；INT（）表示对括号内获得的数值进行向下取整。
6.根据权利要求5所述体声波滤波器结构，其特征在于，所述每个叉指换能器的指条数组数为单数，并且每个叉指换能器的指条数为M-2个。
7.根据权利要求5所述体声波滤波器结构，其特征在于，所述M个叉指换能器在所述压电层上方以非直线的上下交错式方式进行排列。
8.根据权利要求5所述体声波滤波器结构，其特征在于，所述M个叉指换能器中，每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸通过如下公式获取：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，L表示每相邻两个叉指换能器之间上下交错尺寸；D表示相邻两个叉指换能器之间的间距；D 1表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的一个叉指换能器的指条宽度尺寸；D 2表示相邻两个叉指换能器中，指条宽度的另一个叉指换能器的指条宽度尺寸；α表示相邻两个叉指换能器相距距离为D，且，交错排列时，两个叉指换能器输入信号线的相邻顶线之间的连线与输入信号线之间的锐角夹角，α的取值范围为8°—13°；β表示尺寸系数，β的取值范围为0.28——0.34。
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