CN114389566A - 具有可调谐振频率的机电装置 - Google Patents

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Abstract

一种机电装置(8)，包括由表面或彼此平行的两个表面界定的压电支撑件以及在该支撑件上的用于平行于所述一个或多个表面传播的弹性波的谐振器(80)，谐振器包括：‑两个反射器(R1、R2)，其界定谐振器并且对所述波是反射的，‑若干接口换能器(TI)，用于从电信号生成所述波，以及‑用于控制所述谐振频率的若干换能器(TT)，每个换能器包括相互交叉的第一电极(10，30)和第二电极(20，40)，换能器沿着谐振器中的所述波遵循的传播路径(C)布置，沿着所述路径，在接口换能器(TI)和调谐换能器(TT)之间交替。

Description

具有可调谐振频率的机电装置
技术领域
技术领域是机电装置领域，所述机电装置利用弹性波的传播以用于实现电谐振器功能，这些谐振器适合于实现较复杂的功能，例如，滤波器、频率基准或其他功能。这些装置的谐振频率通常在几百kHz到几GHz之间。
背景技术
在该领域，基于弹性表面波(“SAW”，用于表面声波)谐振器的装置是已知的。这种装置通常包括相对较厚的实心的压电衬底。瑞利波型、表面横波型(“STW”)或掠面体波型(“SSBW”)的所讨论的弹性波在衬底表面上平行于该表面传播。
继而在衬底的表面上制成两个反射器，这两个反射器对于这些表面波是反射的并且彼此面对定位，以便形成弹性表面波谐振器。可以通过在衬底的表面上沉积金属电极来获得这些反射器，这些电极各自包括周期性布置的若干金属带，以便形成一种布拉格反射镜。
为了能够与该谐振器进行电交互，通常在两个反射器之间的衬底的表面上制造包括叉指梳形式的两个电极的换能器。这两个电极分别连接到两个连接端子。然后在这两个端子之间获得与谐振器中的弹性波谐振相关联的电谐振。例如，该电谐振可以用作用于实现滤波器或振荡器的基础。
弹性波谐振器也是已知的，其中，支持弹性波传播的是薄压电板，而不是厚衬底。这样的板因此可以用作所谓的“板”波(例如，兰姆波)传播的支持。这些弹性波也平行于板的表面传播。因此，可以例如通过在该板的一个面上沉积金属电极来制成板波谐振器，以获得两个反射器，例如，上面提到的反射器。
表面弹性波或板波谐振器通常具有几十兆赫到几千兆赫之间的谐振频率，非常适合许多无线电波通信应用(移动电话、WiFi、蓝牙等)。此外，这些谐振器通常具有高品质因数，并且可以集成到小尺寸电子芯片上。
对于几种类型的应用，特别是在无线电通信领域，能够随意调节这种谐振器的谐振频率是令人感兴趣的。
事实上，由于无线电通信的生动发展，无线电频谱的饱和和负担效应趋于倍增，尤其是分配给这种协议的频带通常是固定的。更灵活的无线电通信管理将有可能部分解决这个问题，其中，使用的通信频率可以修改。此外，最新一代的移动电话终端现在能够在大约40个不同的频带上工作，这需要极其复杂的数据处理电路以便提供所有的情况。具有可以电子控制工作频率的部件肯定能够简化这些架构。
在以下文章中描述了一种如上所述的弹性表面波谐振器，其谐振频率可以调节：P.S.Cross等人，“电子可变表面声波速度和可调谐SAW谐振器(Electronically variablesurface-acoustic-wave velocity and tunable SAW resonators)”，应用物理快报(Appl.Phys.Lett.)28,1(1976)。
该谐振器包括上文提到的两个反射器以及在这两个反射器之间的输入换能器和输出换能器，以便电对接谐振器(该装置在传输中操作，具有电信号的输入端口和输出端口)。谐振器还包括频率调谐换能器，其也位于两个反射器之间，并且包括形成两个叉指梳(即：叉指式梳)的两个金属电极。可变电容器连接在这两个电极之间。然后，可以通过改变该电容器的电容来调节装置的谐振频率(电谐振频率，此处对应于最大传输)。
作为在这两个电极之间连接的电容的函数，装置的谐振频率的变化可以通过注意到在压电材料的表面传播的弹性表面波具有电分量来解释。在这种材料的表面对电场施加特定的条件，从而影响这些弹性波的传播，这种效应通常被称为声电效应。
因此，当材料的表面完全金属化时，例如，获得了比该表面保持电气自由(即，对于电场没有约束)时慢的传播速度。其阻抗可以调节的上面提到的电容器然后能够在调谐换能器占据的区域中，在弹性波在短路条件下的速度和开路条件下的速度之间调节弹性波的有效速度，这使得能够修改谐振器的谐振频率。
然而，对于该文章所述的装置，可以调节谐振频率的范围仍然有限(该范围的宽度是谐振频率的约0.1％)。
发明内容
为了获得更加扩展的调节范围，一种可能性是增加频率调谐换能器的叉指式电极的指状物的数量(或者换言之，齿的数量)(同时保持齿之间的周期相同)。在谐振器中，这增加了调谐换能器所占据的区域的长度，因此增加了修改传播速度的长度。图2所示的数字模拟结果(将在下文中详细描述)证实，当频率调谐换能器TT的叉指电极的指状物的数量N2增加时，可调谐范围的宽度有效增加。
对于所有这些换能器，增加指状物的数量N2(以及可能用于电对接谐振器的接口换能器TI的指状物的数量N1)还能够获得非常接近50欧姆的阻抗。
然而，发明人观察到指状物的数量N2的增加导致不期望的效应。特别地，当N2增加时，固定频率寄生谐振(在图2中用参考符号Rp标记)变得越来越明显。当N2增加时，这种效应可以通过接口换能器TI和调谐换能器TT之间的接口处的声波的反射系数的增加来解释。该接口处的这种较强反射倾向于支持仅位于反射器R1和接口TI/TT之间的谐振器的一部分上的谐振模式(因此主要位于接口换能器TI上的模式)。这种寄生效应可能特别不方便。例如，对于对应于N1＝11并且N2＝31情况的曲线，从图2中可以看出，该寄生谐振Rp的幅度与“主要”可调频率谐振一样大(至少对于小电容值)。
在这种背景下，提出了一种机电装置，其包括弹性波谐振器，该弹性波谐振器显著地包括具有叉指式电极的若干接口换能器以及也具有叉指式电极的若干频率调谐换能器，这些不同的换能器通过沿着弹性波的传播路径交替接口换能器和调谐换能器而沿着该路径定位。
因此，此处使用的不是包括大量指状物的单个接口换能器以及其后还包括相继设置的大量指状物的单个频率调谐换能器(连接到外部可调阻抗)，而是使用多个接口换能器和多个调谐换能器，每个换能器包括有限数量的指状物，沿着弹性波的传播路径彼此交替。
这使得能够在谐振器的整个长度上分布控制传播速度的电极(以便获得谐振频率的宽调节范围)，并且这也使得能够使用相当大总数的指状物(以便获得例如接近50欧姆的阻抗)，同时仍然限制仅位于谐振器的一部分上的寄生谐振模式的出现。
换言之，分布在整个谐振器上的全局谐振模式因此是有利的。
对于示例性实施例，在图3中示出了通过这种特定布置可能实现的改进。该图示出了对于类似于图1和图2的装置获得的电谐振曲线，但是包括三个接口换能器和三个频率调谐换能器，沿着弹性波的传播路径彼此交替。从该图中可以看出，这种具有交替换能器的配置使得能够获得具有可调频率的主谐振，其幅度明显高于上文提到的寄生谐振的幅度。
本技术更确切地涉及一种具有可调谐振频率的机电装置，包括：
-压电支撑件，所述压电支撑件由表面或由彼此平行的两个表面界定，以及
-在该支撑件上的谐振器，谐振器用于平行于所述一个或多个表面传播的弹性波，谐振器至少包括：
-两个反射器，所述两个反射器界定了谐振器，并且对所述波是反射的，
-在两个反射器之间的若干接口换能器，接口换能器被配置为从电信号生成所述波，以及
-用于控制所述谐振频率的若干换能器，
-所述换能器中的每一个包括相互交叉的第一电极和第二电极，每个换能器在压电支撑件的所述表面上或者所述表面中的一个上延伸，以及
-电气装置，用于控制所述谐振频率，该电气装置包括第一端子和第二端子，并且在这两个端子之间具有可调电阻抗，
-并且其中，对于每个调谐换能器，所述换能器的第一电极和第二电极分别连接到所述电气控制装置的第一端子和第二端子，
-不同的接口换能器的第一电极彼此电连接，并且接口换能器的第二电极也彼此电连接，并且其中，
-接口换能器和调谐换能器沿着所述波在谐振器中遵循的传播路径定位，在接口换能器和调谐换能器之间交替，每个调谐换能器被插入在两个连续的接口换能器之间或者被插入在反射器中的一个和相邻的接口换能器之间。
所讨论的波可以是在支撑件的表面传播的表面波(例如，瑞利波类型)，该支撑件相对较厚。在这种情况下，在例如对应于支撑件的自由表面的同一表面上制造反射器以及换能器的不同电极。
压电支撑件也可以是由彼此平行(实际上，平行度优于最近的10°)的上述两个表面(一个上表面和另一下表面)界定的薄压电板的形式。在这种情况下，由弹性波的传播引起的变形分布在板的整个厚度上，或者至少分布在其大部分厚度上。这些弹性波(例如，兰姆波类型的弹性波)被称为板波。
当压电支撑件是薄板的形式时，换能器的一些电极可以放置在该板的两个表面之一上，其他电极位于该板的另一表面上。此外，这种类型的支撑件通常可以获得比用于表面波传播的实心的(厚)支撑件更强的机电耦合。上文提到的薄板可以是悬浮膜的形式，或者在若干层的堆叠中以保持引导弹性波的压电层的形式。
在一种情况下，与在另一种情况下一样(在表面波的情况下或在板波的情况下)，支撑件可以是由相同的压电材料形成的单件，压电材料例如单晶或基本单晶的材料(例如，石英、铌酸锂或钽酸锂)。但是该支撑件也可以是层的堆叠的形式，其中这些层中的一层或多层(但不一定是全部)是压电的。
传播路径是谐振器中弹性波遵循的平均线。当谐振器正好包括彼此面对的两个反射器时，该传播路径是从一个反射器延伸到另一反射器的一段。
实际上，为了调节谐振器的谐振频率，可调电阻抗(例如，具有可调电容的电容器)连接在频率调谐换能器的第一电极和第二电极之间，如上所述。由于装置的谐振频率很高，所以使用的电容值通常很小，约为1皮法。在这种情况下，第一电极彼此之间的连接以及第二电极彼此之间的连接必须特别细致，以防止引入额外的寄生阻抗，特别是寄生电容。特别地，在这种情况下，通过焊接在电极上的导线进行电极之间的连接(“导线键合”类型的连接)通常不是最优的。
此外，为了限制这种寄生阻抗的出现，可以规定：
-对于接口换能器中的至少一些，甚至对于所有接口换能器：
-这些接口换能器的第一电极通过一个或多个第一电迹线彼此连接，并且
-这些接口换能器的第二电极通过一个或多个第二电迹线彼此连接，
-对于所述调谐换能器中的至少一些，甚至对于所有调谐换能器：
-这些调谐换能器的第一电极通过一个或多个第三电迹线彼此连接，并且
-这些调谐换能器的第二电极通过一个或多个第四电迹线彼此连接，
-在压电支撑件的表面上或两个表面之一上制成所述电迹线中的每一个。
还可以规定，在压电支撑件的同一表面上制成的迹线彼此不重叠。
在这种情况下，位于支撑件的同一表面上的迹线不会重叠，因为它们不会相互叠合，也不会相互穿过。换言之，在该表面上的投影中，它们不交叉(即，在该表面上的投影中，它们不相交)。将在下文中提出不同的特征，使得能够防止迹线之间的重叠。
除了上文提出的特征之外，刚刚描述的机电装置还可以具有以下之中的一个或多个附加特征，这些附加特征可以是单独采用的，也可以是以任何技术上允许的组合来采用：
-所述叉指式电极中的每一个包括一个或多个指状物和纵向导电带，所述一个或多个指状物从所述纵向导电带延伸并形成电极的主体；
-对于接口换能器：
-所述第二电极中的每一个包括比与其相关联的第一电极多至少一个指状物，该第二电极的两个外围指状物围绕第一电极的整组指状物，这两个外围指状物各自具有与第二电极的主体相对的、位于所述传播路径的第一侧上的端部，并且
-所述第二迹线中的每一个将所述第二电极中的一个的外围指状物中的一个的端部连接到下一个第二电极的外围指状物中的一个的端部，所述第二电极的主体和其外围指状物与第二迹线一起形成全局迹线，所述全局迹线通过绕过调谐换能器而在所述路径的任一侧沿着传播路径蜿蜒；
-对于每个接口换能器，换能器的第二电极的主体不仅通过该第二电极的外围指状物中的一个还通过相对于传播路径横向延伸的一个或多个附加指状物而连接到所述第二迹线中的一个，所述附加指状物与传播路径交叉，并且位于所考虑的接口换能器和与其相邻的调谐换能器之间；
-所述第二迹线中的每一个与调谐换能器中的一个的第二电极一起形成位于传播路径的第一侧上的相同纵向导电带；
-所述第四迹线(42)中的每一个与接口换能器(TI)中的一个的第二电极(20)一起形成位于传播路径的第二侧上的相同纵向导电带；
-接口换能器的第二电极至少经由其外围指状物与调谐换能器的第二电极电接触，第二电极的主体和其外围指状物一起形成相同的主迹线，所述主迹线通过绕过调谐换能器和接口换能器的第一电极而在所述路径的任一侧沿着传播路径蜿蜒；
-第一电迹线和第二电迹线位于弹性波的传播路径的第一侧，同时第三电迹线和第四电迹线位于弹性波的传播路径的第二相对侧；
-对于接口换能器：
-所述第一电极中的每一个的主体位于传播路径的第一侧，并且所述第二电极中的每一个的主体位于传播路径的第二侧，并且
-所述第一迹线中的每一个将第一电极中的一个的主体连接到下一个第一电极的主体；
-所述支撑件形成由彼此平行的所述两个表面界定的薄板；例如是悬挂的该板可以至少部分自由地根据垂直于该板的方向变形；
-在所述支撑件的同一表面上制成接口换能器和所述调谐换能器；
-接口换能器在板的表面中的一个上，而调谐换能器在板的另一表面上；
-接口换能器的第二电极与调谐换能器的第二电极电接触，并且：
-接口换能器的第一电极，
-或者调谐换能器的第一电极，
-或者接口换能器和调谐换能器的第二电极，
在所述板的表面中的一个上，接口换能器和调谐换能器的其他电极在所述板的另一表面上；
-第一电极和第二电极各自包括相对于所述传播路径横向延伸的一个或多个指状物，并且其中，对于第一电极和第二电极中的至少一些，甚至对于所有这些电极，电极的指状物的总数小于或等于10，甚至小于或等于5或6；
-对于第一电极和第二电极中的至少一些，甚至对于所有这些电极，电极的指状物的总数在1和3之间，甚至在1和2之间；
-将调谐换能器和接口换能器的不同电极组合在一起的组件包括大于或等于40、甚至大于或等于80、或者甚至大于150的电极指状物的总数；
-接口换能器的数量大于或等于3，甚至大于或等于4或5；
-调谐换能器的数量大于或等于3，甚至大于或等于4或5。
当阅读以下描述和检查附图时，将更好地理解本技术及其不同应用。
附图说明
附图仅为了提供信息的目的而呈现，而不以任何方式进行限制。
图1示意性地示出了从上方看到的包括频率捷变表面波谐振器的机电装置。该装置是为了比较的目的而示出的，严格地说，没有实现本技术。
图2示意性地示出了图1的装置的电谐振曲线，在该图中，频率控制电极的指状物的数量在不同的配置之间有变化。
图3示意性地示出了类似于图1的装置的电谐振曲线，但是包括若干接口换能器和若干用于控制谐振频率的换能器，这些换能器沿着谐振器的轴彼此交替。
图4以立体图示意性地示出了包括频率捷变表面波谐振器的机电装置。
图5示意性地示出了从上方看到的图4的装置。
图6示意性地示出了图4的装置的电谐振曲线。
图7示意性地示出了如图8所示的包括表面波谐振器的另一频率捷变机电装置的电谐振曲线。
图8示意性地示出了从上方看到的包括频率捷变表面波谐振器的机电装置。
图9示意性地示出了从上方看到的包括频率捷变表面波谐振器的又一机电装置。
图10示意性地示出了图9的装置的电谐振曲线。
图11以立体图示意性地示出了包括频率捷变板波谐振器的机电装置。
图12示意性地示出了从上方看到的图11的装置。
图13示意性地示出了图11的装置的电谐振曲线。
图14示意性地示出了从上方看到的包括频率捷变板波谐振器的另一机电装置。
图15示意性地示出了图14的装置的一部分的横截面和侧视图。
图16示意性地示出了包括频率捷变板波谐振器的另一机电装置的一部分的横截面和侧视图。
具体实施方式
图1示意性地示出了包括弹性波谐振器2的机电装置1，弹性波谐振器2包括单个接口换能器TI和单个谐振频率调谐换能器TT。这种情况是出于比较的目的而呈现，以便更好地说明为这种谐振器配备若干接口换能器和若干调谐换能器的兴趣，这些换能器沿着谐振器中弹性波遵循的传播路径C彼此交错。
该装置1包括由铌酸锂LiNbO3制成的实心的压电衬底，作为横截面X，用作在该衬底的表面上传播的弹性表面波的传播支撑件。谐振器2可以通过以下制成：在衬底的自由表面上沉积金属层(此处是铝层)，然后通过以这样的方式执行该层的光刻和蚀刻，该方式用以界定两个反射器R1和R2、换能器TT和TI的电极以及接触区域，使得可以将电极连接到外部元件，例如，连接到具有可调电容的电容器(例如，通过焊接到这些接触区域上的导线)。
两个反射器R1和R2各自包括若干平行的金属带，所述金属带规则地间隔开，以形成所讨论的弹性波的反射周期阵列(一种布拉格反射镜；周期，即该阵列的间距通常为λ/2，其中，λ是例如当调谐换能器处于开路时该谐振器的预期谐振波长)。从上面看，这些反射器中的每一个都可以具有梯子的形状，所讨论的每一个条形成梯子的一个杆。这些反射器通常由彼此电连接(短路)的两个电极形成。然而，它们也可以由保持电浮动(开路)的电极形成：在这种情况下，反射器采用具有相同周期性的网络形式，金属线没有连接在一起。
两个反射器相互面对定位。它们位于同一轴上，此处是平行于衬底的晶轴Z的轴。这些反射器中的每一个的金属带都垂直于该轴，以至于每个反射器在另一反射器的方向上反射弹性波。因此，弹性波在谐振器2中的平均传播方向是轴Z的方向。弹性波在谐振器中遵循的传播路径C是由两个反射器R1和R2界定的段，因此，此处平行于轴Z。
接口换能器TI和调谐换能器TT都位于传播路径C上，在两个反射器R1和R2之间，并且一个在另一之后。这些换能器TI和TT各自包括相互交叉的第一电极和第二电极。这些电极中的每一个包括一个或多个彼此平行并且垂直于传播路径C的指状物。当电极包括若干指状物时，指状物以形成梳的方式布置。然后，每个指状物具有金属带的形式，该金属带具有自由端和相对的一端，通过该相对的一端连接到公共纵向带(垂直于指状物)，称为“总线”。第一电极和第二电极的一个或多个指状物相互交错。它们沿着传播路径C布置，每次交替来自第一电极的一个指状物，然后是来自第二电极的一个指状物，以此类推(因此，第一电极的每个指状物(可能除了梳的端部的指状物)在第二电极的两个指状物之间延伸)。
接口换能器TI的指状物的总数等于其第一电极的指状物的数量和其第二电极的指状物的数量之和，记为N1。调谐换能器TT的指状物的总数记为N2。
图2示出了对于以下三种配置，通过数字模拟获得的图1的装置1的电谐振曲线：
-N1＝11并且N2＝3(图2中的曲线(a))，
-N1＝11并且N2＝21(图2中的曲线(b))，以及
-N1＝11并且N2＝31(图2中的曲线(c))。
对于这三种配置，图2示出了根据频率f(以兆赫为单位)，接口换能器TI的两个电极之间的装置1的导纳Y(量Y更精确地等于所讨论的导纳的模块)(以西门子为单位表示导纳Y)，调谐换能器TT的两个电极连接到具有可调电容的电容器Ct。
对于这些配置中的每一个，示出了三条曲线，分别对应于电容器Ct的三个不同值。因此，对于每个配置(a)、(b)和(c)，图2示出了：
-对应于非常低的电容值Ct(对于调谐换能器TT，这种情况实际上相当于开路中的两个电极)的第一曲线A1，该曲线的谐振频率最大，
-对应于中间电容值Ct(约0.3皮法，电容器的阻抗约为千欧)的第二曲线A2，该曲线的谐振频率是中间的，以及
-对应于非常高的电容值Ct(对于调谐换能器TT，这种情况实际上相当于短路中的两个电极)的第三曲线A3，在这种情况下，谐振频率最小。
从该图中可以看出(并且已经在“发明内容”部分中讨论过)，增加调谐换能器TT的指状物N2的数量使得装置1更加灵活：其谐振频率可以在更大的范围内调节(针对N2＝3是约为1MHz的范围，针对N2＝31是略大于2.5MHz的范围)。但是固定频率寄生谐振RP的出现也值得注意，尤其是N2很大。对于N2＝31，例如在开路情况下(曲线A1)，该寄生谐振具有与主可调频率谐振一样大的幅度，因此特别不方便。如已经指出的，该寄生谐振(针对大约334兆赫的频率产生)与仅位于谐振器2的一部分上的谐振模式相关联，并且在某种程度上对应于由接口换能器TI占据的部分的特定声学谐振(这解释了该寄生谐振RP具有固定的频率，与在调谐换能器TT的电极之间连接的阻抗无关)。
图3示出了类似于图1的装置的电谐振曲线，但是包括沿着弹性波的传播路径彼此交替的三个接口换能器和三个频率调谐换能器。
这些换能器中的每一个都包括相互交叉的第一电极和第二电极，如上文所述。对于每个接口换能器，换能器的指状物的总数N1等于46(此处是其第一电极的指状物的数量和其第二电极的指状物的数量之和)。并且，对于每个调谐换能器，换能器的指状物的总数N2在此处等于14。
三个调谐换能器的第一电极电连接在一起。三个调谐换能器的第二电极也电连接在一起，并且具有可调电气电容的电容器连接在一方面这些第一电极与另一方面这些第二电极之间。
三个接口换能器的第一电极以及这些换能器的第二电极电连接在一起。图3示出了根据频率f(以兆赫为单位)，一方面在这些第一电极之间并且另一方面在这些第二电极之间的装置(以西门子为单位表示)的导纳Y。图3中示出了对应于上文提到的三个电容值(非常低的电容、大约0.3皮法的中间电容和非常高的电容)的三条曲线A1、A2和A3(此处也通过数字模拟获得)。
从图3中可以看出，使用分布在整个传播路径上并插入在接口换能器之间的若干调谐换能器(而不是单件的单个较长的调谐换能器)，使得能够获得主要可调频率谐振，该谐振的幅度被标记并且明显大于该图中可以观察到的寄生谐振的幅度。对于曲线A1，获得谐振的频率由图3中的参考fR,1标记。并且对于曲线A3，获得谐振的频率由参考fR,3标记。对于这些曲线中的每一条，还要注意，谐振与反谐振分离得特别好，这表明机电耦合系数很高。
如已经解释的，这样的配置(其中，接口换能器和调谐换能器交替)使得可以在整个谐振器上分布控制传播速度的电极(以便获得谐振频率的宽调节范围)，并且使得整组换能器可以使用相当高的指状物总数(例如，以便获得接近50欧姆的阻抗)，同时仍然限制仅位于谐振器一部分上的寄生谐振模式的出现。
此外，通常，本技术涉及具有可调谐振频率的机电装置5；8；9；12；14；16，并且包括：
-压电支撑件100；200，所述压电支撑件由表面S或由彼此平行的两个表面S1、S2界定，以及
-在该支撑件100；200上的、用于平行于所述一个或多个表面S；S1，S2传播的弹性波的谐振器50；80；90；120；140，谐振器包括：
-两个反射器R1、R2，所述反射器界定了谐振器，并且对所述波是反射的，
-若干接口换能器TI，以及
-用于控制所述谐振频率的若干换能器TT，
接口换能器TI和调谐换能器TT沿着谐振器中的所述波遵循的传播路径C布置，沿着该传播路径在接口换能器和调谐换能器之间交替。
接口换能器TI和调谐换能器TT沿着传播路径C一个接一个地布置，依次是接口换能器TI，继而是调谐换能器TT，继而是接口换能器TI，以此类推。因此，除了位于传播路径C两端的两个换能器(TI或TT)之外，每个调谐换能器TT位于两个接口换能器TI(它们是其最近的邻居)之间，并且同样，每个接口换能器TI位于两个调谐换能器TT(它们是其最近的邻居)之间。关于位于传播路径C两端的两个换能器TI或TT，它们被插入在一方面的两个反射器R1、R2之一和另一方面的另一种类型的换能器TT或TI之间。
除了对应于图3的谐振曲线的实施例之外，此处描述还了该装置5；8；9；12；14和16的六个不同实施例。它们分别在图5、图8、图9、图12、图14和图16中示出。
对于图5、图8和图9的实施例，装置的支撑件100是实心的厚支撑件，并且谐振器50；80；90是在该支撑件的自由表面S上制成的表面波谐振器(参见图4)。此处，该表面是平面的。
对于图12、图14和图16的三个其他实施例，支撑件200是薄的压电板(参见图11)，其由上面提到的两个表面S1和S2界定，并且谐振器是板波谐振器。此处，这两个表面S1和S2是平面的。
这些不同的实施例具有许多共同点。而且，不同实施例之间相同或对应的元件将尽可能用相同的附图标记来标记，并且未必每次都进行描述。
在依次更详细地描述这些实施例中的每一个之前，首先呈现这些不同实施例共有的特征。
在这些实施例的每一个中，谐振器恰好包括两个反射器。这两个反射器R1和R2具有相似的结构，甚至与图1的谐振器相同：它们各自包括若干平行的金属带，规则地间隔开，以便形成用于所考虑的弹性波的反射周期阵列。这两个反射器位于同一轴上，彼此面对。在谐振器中，弹性波沿着该轴传播，交替地在这些反射器R1和R2中的一个上反射，然后在这些反射器中的另一个上反射。谐振器中弹性波遵循的传播路径C是由两个反射器R1和R2界定的一段。
关于接口换能器TI，他们各自包括相互交叉的第一电极10和第二电极20，当该支撑件以薄板的形式制成时，在支撑件的表面S上(图4)或者在支撑件200的两个表面S1或S2之一上制成每个电极。
同样，每个调谐换能器TT包括第一电极30和第二叉指式电极40，在支撑件的表面S上(图4)或者在支撑件200的两个表面S1或S2之一上制成每个电极。
这些电极10、20、30、40各自包括彼此平行的并且垂直于传播路径C的一个或多个指状物11、21、31、41。当电极包括若干指状物时，这些指状物以形成梳状的方式布置。因此，每个指状物11、21、31、41形成金属带，该金属带具有自由端和相对的一端，通过该相对的一端，金属带连接到该梳的不同指状物共同的纵向带(垂直于指状物)，这些指状物形成电极的主体(梳的主体)，称为“总线”。第一电极10、30的一个或多个指状物与第二电极20、40的一个或多个指状物相互插入：它们沿着传播路径C布置，每次交替来自第一电极10、30的一个指状物11、31，继而是来自第二电极20、40的指状物21、41，以此类推。
注意，在某些情况下(例如，图16的装置的情况)，同一换能器的第一电极和第二电极可以各自包括单个指状物。此外，可以在支撑件200的两个不同表面上制成同一换能器的第一电极和第二电极(例如，参见图15)。
在下文中，在附图本身的描述之后，将讨论导致每个电极选择或多或少数量的指状物的标准。
机电装置5；8；9；12；14；16以这样的方式配置，该方式中每个接口换能器TI可以独立于调谐换能器TT而被供电或电连接到装置外部的元件。调谐换能器TT(独立于接口换能器)连接到属于机电装置5；8；9；12；14；16的具有可调电阻抗的电气装置79。
因此，对于每个接口换能器TI，换能器的两个电极中的至少一个相对于调谐换能器TT的不同电极而电绝缘(以便能够独立于调谐换能器TT供应/连接该换能器TI)。同样，对于每个调谐换能器TT，换能器的两个电极中的至少一个相对于接口换能器TI的不同电极是电绝缘的。
在此处描述的实施例中，不同接口换能器TI的第一电极10彼此电连接(即，通过电导体直接连接，没有中间电气部件)。第一电极10电连接到机电装置的第一连接端子75(例如，参见图8)。不同接口换能器TI的第二电极20也彼此电连接。它们电连接到机电装置的第二连接端子76。两个端子75和76使得能够将机电装置连接到外部元件。例如，它们可以将机电装置(用作可调谐电谐振器)连接在具有可调频率的完整的电子电路中，例如，频率捷变滤波电路或信号发生电路。实际上，两个连接端子75和76可以直接对应于两个宽的电迹线，或者对应于在支撑件100；200的表面S或表面S1、S2之一上制成的两个“焊盘”连接区域。
不同的调谐换能器TT的第一电极30也彼此电连接。它们连接到具有可调阻抗Z的装置79的第一端子77(例如，参见图8)。不同的调谐换能器TT的第二电极40也彼此电连接。它们电连接到装置79的第二端子78。装置79在其端子77和78之间具有可调电阻抗Z(例如，可电导引)。从电气角度来看，装置79尤其可以等同于具有可调电气电容的电容器(此外，可以是具有可调电容的电容器)。
注意，在某些实施例中(例如，图9和12的实施例)，利用公共电接地，调谐换能器TT的第二电极40电连接到接口换能器TI的第二电极20(电极40和20彼此短路)。然而，在这种情况下，调谐换能器TT的第一电极30保持与接口换能器TI的第一电极10电绝缘。
表面波谐振器
现在更详细地描述机电装置5；8；9的前三个实施例，其中，谐振器是表面波谐振器。
如已经指出的，在这三个实施例中，支撑件100是实心的厚支撑件(其厚度例如大于或等于工作频率下使用的声波波长的6倍，即大于或等于机电装置中使用的电极的周期的12倍)。此处，支撑件100由铌酸锂LiNbO3制成，作为横截面X(即，自由表面S正交于结晶轴X)。此外，谐振器的轴(即弹性波在谐振器中的传播轴)平行于结晶轴Z(换言之，传播路径C平行于轴Z)。
反射器R1、R2和不同换能器TT、TI的电极10、20、30、40由导电材料制成，例如，金属材料。在此处，它们是铝制成的。它们的厚度(垂直于表面S的延伸)通常在0.02和1.5微米之间；此处，例如，它是0.7微米。换能器和反射器的金属化率例如在20％和60％之间。在此处，例如，金属化率是50％。金属化率等于：
-叉指式电极指状物11、21、31、41中的任何一个的宽度(即指状物的延伸，平行于传播路径C)，除以
-两个连续指状物之间的间距(空间周期)。
在此处，例如，每个指状物具有2.5微米的宽度，并且两个连续指状物之间剩余的自由空间也具有2.5微米的宽度(金属化率是50％)。因此，所讨论的间距等于5微米。同一电极的两个连续指状物之间的空间周期是10微米。
在图4和图5所示的第一实施例中，机电装置5的谐振器50包括五个接口换能器TI和五个频率调谐换能器TT。对于每个接口换能器TI，该换能器的第一电极10包括四个指状物11，而第二电极20包括五个指状物21。同样，对于每个调谐换能器TT，该换能器的第一电极30包括四个指状物31，而第二电极40包括五个指状物41。因此，所有换能器包括90个指状物，沿着弹性波的传播路径C规则地(周期性地)分布。
电极10、20、30和40中的每一个通过相对较宽的电迹线17、27、37、47(大约30微米宽，大约100微米长，或更长)与交叉指状物相对地延伸，用于电极的电连接。在该实施例中，通过“桥接”实现电极之间的电连接，即通过焊接电线，以将两个电极电连接在一起(称为“引线接合”的连接)。因此，第一电极10例如通过这些焊接导线彼此连接(这同样适用于电极20或者电极30或40)。
图6示出了通过测量机电装置5在其第一连接端子(连接到第一电极10)和其第二连接端子(连接到第二电极20)之间呈现的导纳Y而获得的三条谐振曲线A1、A2和A3。对于调谐换能器TT，通过将第一电极30与第二电极40短路而获得曲线A3(从电气角度来看，这相当于在这些电极之间连接具有极高电容的电容器)。通过在第一电极30和第二电极40之间连接0.3皮法的电容器获得曲线A2。而且，在开路中，即在第一电极30和第二电极40之间没有连接电气部件(从电气角度来看，这等同于在这些电极之间连接具有极低电容的电容器)的情况下，获得曲线A1。
如图6所示，机电装置5具有干净的电谐振，没有寄生谐振。通过改变连接到频率调谐换能器TT的端子的电容器的电容，可以有效地修改其谐振频率。但是获得的频率变化很低，大约为100kHz。此外，谐振和反谐振之间的差异低于数字模拟所预期的(例如，图3)。
这种有限的可调谐性归因于与有线连接(通过“桥接”)相关的不良影响，特别是引入了固定值的寄生电容或电感。
此外，在其他实施例中，通过在支撑件100的表面S上或者在支撑件200的表面S1、S2之一上制成的电迹线来进行机电装置8；9；12；14；16的电极之间的电连接，例如，如图8所示。实际上，这有效地使得能够获得比经由“桥接”的连接更宽范围的可调性(例如，参见图7中的实验曲线)。
然后实施特定的布置，以防止在支撑件的同一表面上制成的电迹线之间的重叠(重叠也将是寄生电容和/或电感的来源)，如现在参考图8和图9所述。
分别在图8和图9中示出第二实施例和第三实施例。
在这两个实施例中，为了防止电迹线之间的重叠：
-在传播路径C的第一侧71上制成连接接口换能器TI的电极的电迹线，
-而在传播路径的另一侧(在该传播路径的第二侧72)上制成连接调谐换能器TT的电极的电迹线。
为了在传播路径C的一侧或另一侧进行这些连接(以防止迹线之间的交叉或重叠)，采用了特定的布置：一些电极不是通过其主体(例如，针对电极10的情况)而是以创新的方式通过其外围指状物21(例如，电极20)的端部相互连接，这些指状物具有位于传播路径的合适侧的优点。
传播路径的第一侧71表示位于传播路径C的一侧(例如，传播路径的左侧)的表面S的一部分(或者更一般地，空间的区域)。传播路径的第二侧72表示位于传播路径C的另一侧(例如，传播路径的右侧)的表面S的部分(或者更一般地，空间的区域)。如已经指出的，传播路径C对应于谐振器中弹性波遵循的平均传播路径，是从反射器R1延伸到反射器R2的段。该段大约在叉指式电极的每个指状物的中间通过(与谐振器的轴重合)。叉指式电极的每个指状物从传播路径C的一侧延伸到另一侧(即，与路径C交叉)。
对于每个接口换能器TI，换能器的第一电极10的指状物11在传播路径C的第一侧71彼此连接。换言之，这些不同的指状物11连接到的公共纵向导电带(垂直于指状物的带)位于传播路径C的第一侧71，该导电带形成梳状电极10的主体(在某种意义上，电极的主体)。
第一电极10通过完全位于传播路径C的第一侧71上的第一电迹线12彼此连接。对于每对相邻的第一电极10(即，其直接沿着传播路径，在它们之间插入单个调谐换能器TT)，两个电极10的相应主体通过第一迹线12’中的一个彼此连接。第一电极10和第一迹线12’的组件具有一般的梳状(在某种意义上，大型梳状)，其每个齿对应于电极10(其本身由若干指状物11形成)中的一个。该梳的主体位于路径C的第一侧71上。
对于每个接口换能器TI，换能器的第二电极20的指状物21在传播路径C的第二侧72彼此连接(相对的第一迹线12’)：梳状形式的该电极的主体位于路径C的第二侧。该第二电极20包括比与其相关联的第一电极10(即，比插入该第二电极20的指状物21的指状物11之间的第一电极10)多一个指状物。该电极20的两个外围指状物21位于任一侧环绕(在某种意义上，包围)第一电极10的整组指状物11。所考虑的电极20的两个外围指状物21是该电极的彼此相距最远的两个指状物(同时仍然将所考虑的换能器的第一电极10的指状物11中的一个作为最近的邻居)。这两个外围指状物21各自具有第一端和第二相对端，它们经由第一端连接到电极20的主体，第二相对端位于传播路径C的第一侧71。
对于每对相邻的第二电极20(即，沿着传播路径彼此遵循)，所讨论的两个电极20通过第二迹线22彼此连接。该第二迹线完全在传播路径的第一侧71上延伸。其将：
-这两个电极20之一的外围指状物21中的一个(在此处，该电极的最靠近所考虑的电极对的另一电极20的外围指状物)的第二端连接至
-所考虑的电极对的另一电极20的外围指状物21中的一个(在此处，该电极的最靠近所考虑的电极对的另一电极20的外围指状物)的第二端。
因此，代替将两个电极20之一的主体连接到所考虑的电极对的另一电极20的主体(例如，如第一电极10的情况)，这两个电极20通过其相应的外围指状物21连接，更准确地说，通过这些外围指状物21的第二端连接，这具有位于传播路径C的第一侧71上的优点。因此，即使第二电极20的主体位于路径C的第二侧，这些电极也可以通过仅在该路径的第一侧71上通过来连接，从而为调谐换能器TT的电极的连接留出传播路径的第二侧72。
包括迹线22和与其连接的两个外围指状物21的组件形成一种C形迹线，为了绕过位于两个电极20之间的调谐换能器TT，该迹线穿过路径C(以便从传播路径的第二侧到第一侧，然后平行于路径C延伸(并且在该路径的第一侧)，然后，在已经超过所讨论的调谐换能器TT之后，再次穿过路径C回到第二侧72，以便连接到另一电极20的主体。
包括第二迹线22、第二电极20的主体和这些电极20中的每一个的两个外围指状物21的整体形成了沿着路径C蜿蜒的主迹线，其穿过和再次穿过该路径几次，以形成蜿蜒，从而绕过插入在接口换能器TI之间的调谐换能器TT(例如，参见图8)。
连接调谐换能器TT的电极30、40的迹线32、42以与迹线12、22类似的方式制成，但是位于传播路径的第二侧72。
因此，对于每个调谐换能器TT，换能器的第一电极30的指状物31在传播路径C的第二侧72上彼此连接。电极30的主体因此位于该路径的第二侧72上。对于每对相邻的第二电极30，所讨论的两个电极通过第三迹线32彼此连接，第三迹线完全位于路径C的第二侧72上。第一电极30和第三迹线32的组件具有全局梳状，其每个齿对应于电极30中的一个(在某种意义上，大规模梳状)，该梳的主体位于路径C的第二侧72上。
此外，对于每个调谐换能器TT，换能器的第二电极40的指状物41在传播路径C的第一侧71上彼此连接，该电极的主体因此位于路径C的第一侧。该第二电极40包括比与其相关联的第一电极30多一个指状物。该电极40的两个外围指状物41围绕第一电极30的所有指状物31。这两个外围指状物41各自具有第一端和第二相对端，经由第一端，它们连接到电极40的主体，第二相对端位于传播路径C的第二侧72上。
对于每对相邻的第二电极40(即，沿着传播路径彼此遵循)，所讨论的两个电极40通过第四迹线42彼此连接。该第四迹线完全在传播路径的第二侧72上延伸。其将：
-这两个电极40之一的外围指状物41中的一个(在此处，该电极的最靠近所考虑的电极对的另一电极40的外围指状物)的第二端，连接至
-所考虑的电极对的另一电极40的外围指状物41中的一个(在此处，该电极的最靠近所考虑的电极对的另一电极40的外围指状物)的第二端。
同样在此处，包括四个迹线42、第二电极40的主体和这些电极40中的每一个的两个外围指状物41的组件形成了沿着路径C蜿蜒的主迹线，其穿过并且再次穿过该路径几次，以形成蜿蜒，从而绕过插入在调谐换能器TT之间的接口换能器TI。
在图8的实施例中(与图9的实施例相反)，接口换能器TI的第二电极20保持与调谐换能器TT的第二电极40电绝缘。
如图所示，装置8的谐振器80包括五个接口换能器TI和五个频率调谐换能器TT。对于每个接口换能器TI，换能器的第一电极10包括四个指状物11，而第二电极20包括五个指状物21。同样，对于每个调谐换能器TT，换能器的第一电极30包括四个指状物31，而第二电极40包括五个指状物41。因此，所有的换能器包括90个指状物，沿着弹性波的传播路径C规则地(周期性地)分布。
图7示出了根据频率f(以兆赫为单位表示)，通过测量机电装置8在其第一连接端子75和第二连接端子76之间呈现的导纳Y(以西门子为单位表示)获得的三条谐振曲线A1、A2和A3。对于调谐换能器TT(Z＝0)，通过将第一电极30与第二电极40短路而获得曲线A3。相反，在开路(无限Z)时获得曲线A1，并且通过在第一电极30和第二电极40之间连接1皮法的中间电容器获得曲线A2。
从图7中可以看出，机电装置8具有干净的电谐振，没有寄生谐振，具有明显比装置5更大的可调谐范围(大约1MHz)，并且具有与反谐振更好分离的谐振(不同的大约1.8MHz)，这显示了在这种情况下使用的特定连接模式的兴趣(通过迹线连接，并且没有重叠)。
在图8的机电装置8中，每个第二电极20通过其外围指状物21中的一个连接到第二迹线22中的一个。或者，可以规定，每个第二电极20不仅通过其外围指状物21中的一个还通过相对于传播路径横向延伸的一个或多个附加指状物连接到第二迹线22中的一个，一个或多个附加指状物穿过传播路径C并且位于所考虑的接口换能器TI和相邻的调谐换能器TT之间(如图9的情况)。同样，每个第二电极40可以不仅通过其外围指状物41中的一个还通过一个或多个这样的附加指状物连接到第四迹线42中的一个。因此，通过若干指状物而不是仅一个指状物将第二电极20连接到第二迹线22(或第二电极40中的一个和第四迹线42中的一个)，使得可以降低两个连续的第二电极20之间的电感和电阻。换言之，这使得可以更好地将公共电势从第二电极20(或40)中的一个传输到下一个第二电极。然而，当若干这样的“电势传递”指状物被插入接口换能器TI和相邻的调谐换能器TT之间时，从声学的角度来看，这又回到在这两个换能器TI和TT之间插入部分反射器。这有助于隔离谐振器的两个相邻部分，并因此导致装置的机电耦合系数降低以及换能器部分的特定谐振(仅位于谐振器的一部分上的模式)的贡献增加。
因此，希望在一方面降低电接触电阻和电感(这有助于增加电势传递指状物的数量)以及另一方面降低连续换能器之间的反射系数(这有助于限制电势传递指状物的数量)之间找到一种折衷方案。数字模拟结果显示，优选地，电势传递指状物(包括第二电极本身的外围指状物21、41)的总数在1和10之间，甚至在1和4之间。
图9的实施例与图8的实施例类似，但是接口换能器TI的第二电极20和调谐换能器TT的第二电极40电连接在一起(短路)，以形成公共电接地。
此外，在该实施例中，第二迹线22中的每一个与调谐换能器TT中的一个的第二电极40一起形成位于传播路径C的第一侧71上的相同纵向导电带。换言之，该第二迹线22和该第二电极40彼此混杂(参见图9)。
同样，第四迹线42中的每一个与接口换能器TI中的一个的第二电极20一起形成相同的纵向导电带，该纵向导电带这次位于传播路径的第二侧72。
对于包括接口换能器TI中的一个和该接口换能器的相邻调谐换能器TT中的一个(该接口换能器的最近邻居)的每一对：接口换能器TI的第二电极20通过其相应的外围指状物21和41与调谐换能器TT的第二电极40电接触，并且此处还经由插入在这两个换能器TI和TT之间(更准确地说，插入在所讨论的外围指状物21和41之间)的附加指状物26电接触。这些附加指状物26中的每一个相对于传播路径C横向延伸，穿过该路径，以便将第二电极20连接到第二电极40。
在图9的示例中，对于包括接口换能器TI中的一个和该接口换能器的相邻调谐换能器TT中的一个的每一对，位于这两个换能器之间的所有电势传递指状物(即两个外围指状物21和41)以及附加指状物26包括总共十个指状物(即八个附加指状物26)。然而，备选地，可以选择不同数量(例如，更少数量)的电势传递指状物。
在图9的谐振器90中，第二电极20和40的主体、其外围指状物21和41以及上述附加指状物26一起形成相同的主迹线60，通过形成使得能够绕过调谐换能器TT和接口换能器TI的第一电极10和30的蜿蜒，该主迹线60在该路径的任一侧沿着传播路径C蜿蜒(穿过和再次穿过传播路径若干次)。
图10示出了根据频率f(以兆赫为单位表示)，通过测量机电装置9在其第一连接端子(连接到第一电极10)和其第二连接端子(连接到第二电极20)之间呈现的导纳Y(以西门子为单位表示)获得的三条谐振曲线A1、A2和A3。对于调谐换能器TT(Z＝0)，在第一电极30与第二电极40短路时获得曲线A3，。相反，在开路(无限Z)时获得曲线A1，并且通过在第一电极30和第二电极40之间连接3皮法的中间电容器而获得曲线A2。
如图10所示，机电装置9具有干净的电谐振，具有令人满意的可调谐范围。然而，该可调范围比图8的装置8的情况稍小，并且谐振与反谐振的分离较小。寄生谐振(对应于局部模式)通常比图8的装置8更明显。这些观察结果可以通过以下事实来解释：对于这个示例，电势传递指状物的数量(这个数量在此处等于10)比针对谐振器80的数量更多，因此增加了两个连续换能器之间的接口处的部分反射的程度。
可以给已经呈现的表面波机电装置5；8；9带来不同的选择，以进一步提高其性能(尤其是频率的捷变性)。
例如，对于铌酸锂衬底(或者可以选择另一种类型的衬底)，可以选择不同的晶体取向，以便获得更高的机电耦合系数。因此，可以使用方向Y+64°或Y+128°，而不是使用横截面X。
可以使用包括不同数量的指状物(周期数)(例如，更多数量的指状物)的反射器，以便提高其反射系数，从而提高谐振器的品质因数。
谐振器的整体尺寸的减小(特别是连续指状物之间的间距的减小)将有可能增加工作频率(更高的谐振频率)。
此外，代替使用单晶衬底作为支撑件，可以求助于多层结构，其允许使用更好地限制在表面附近、更快并且其传播特性随温度漂移更小的波。
板波谐振器
现在分别参考图12、图14和图16，呈现谐振器是板波谐振器的机电装置12；14和16的第四、第五和第六实施例。
如已经指出的，对于这三个实施例，支撑件200是薄板，其厚度通常小于6个波长(或电极周期的12倍)。
在此处，这需要铌酸锂板作为横截面，其厚度eS为0.39微米。反射器R1和R2以这样的方式布置，该方式使得弹性波在谐振器中的传播轴(即连接这两个反射器的轴)在切割平面中与结晶轴Y形成170°的角度。
换能器的电极、反射器和电连接迹线由导电材料(例如，金属材料)制成。在此处，它们是由铝制成的。其厚度(垂直于表面S的延伸)通常在0.01和1微米之间；在此处，例如，它是235纳米。换能器和反射器的金属化率例如在10％和60％之间(在此处约为30％)。换能器和反射器R1、R2的电极的不同指状物11、21、31、41在此处被2.3微米的空间周期两两分开，并且每个指状物具有0.7微米的宽度(平行于传播路径C的特定延伸)。使用比表面波谐振器稍低的金属化率，以降低每个电极处的波的反射系数，从而防止波定位在谐振器的单个区域中。
事实上，由于电极的厚度与板200的厚度相当，板波在其通过每个电极指状物下的过程中经历相当强的反射(相应的反射系数可以例如达到30％)。在这些条件下，连续齿组之间的弹性耦合沿着传播路径C迅速变低。因此，对于这些板波谐振器120；140，期望实际上连续交替允许谐振器电连接的指状物11、21和允许频率控制的指状物31、41。
此外，对于这种类型的谐振器，规定所述电极10、20、30和40中的每一个最多包括三个指状物。
更准确地说，在第四和第五实施例中(分别为图12和图14)，第一电极10和30中的每一个包括单个指状物，第二电极20和40中的每一个仅包括包围相应第一电极的单个指状物的两个指状物。因此，对于这两个实施例，每个换能器包括总共三个指状物。
对于这三个板波谐振器装置12；14；16，换能器的电极10、20、30、40在此处再次通过电迹线12、22、32和42彼此电连接，在支撑件200的两个表面S1和S2中的一个或另一个上制成每个电迹线。在该支撑件的同一表面S1或S2上制成的迹线不会重叠。
在第四实施例(图11和图12)中，在支撑件200的相同表面S1上制成谐振器120的不同元件(即反射器R1、R2、换能器TT、TI和连接迹线12、22、32、42)。为了防止迹线之间的重叠，于是求助于具有表面波的与装置8和9相同的布置，如上所述。
对于接口换能器TI，第一电极10通过完全位于传播路径C的第一侧71上的第一迹线12’彼此连接。并且第二电极20通过也完全位于传播路径的第一侧71上的第二迹线22彼此连接。
并且对于调谐换能器TT，第一电极30通过完全位于传播路径C的第二侧72上的第三迹线32彼此连接。并且第二电极40通过也完全位于传播路径的第二侧72上的第四迹线42彼此连接。
在此处，由于第一电极10各自具有单个指状物，所以包括这些第一电极10和连接其的第一迹线12’的组件形成梳状，其主体在路径C的第一侧71上平行于路径C延伸，实际上在传播路径的整个长度上延伸，并且其每个指状物由第一电极10中的一个形成，即由该电极的唯一指状物形成。
包括第一电极30和连接其的第一迹线32的组件也形成梳状，其主体在路径C的第二侧72上平行于路径C延伸，实际上在该传播路径的整个长度上延伸，并且其每个指状物由第一电极30中的一个(即，由该电极的唯一指状物)形成。所讨论的两个梳相互交叉：由第一电极10中的每一个构成的指状物插入各自构成第一电极30中的一个的两个指状物之间。
考虑第二电极20和40以及连接其的第二迹线22、42，他们一起形成相同的主迹线60，该主迹线在传播路径C的任一侧沿着传播路径C蜿蜒，可替代地，用单个指状物绕过第一电极10(通过在第二侧72上通过来绕过)，然后用单个指状物绕过第一电极30(通过在第一侧71上通过来绕过)，诸如此类。该主迹线60在此处由单片的带形成，因此沿着传播路径C蜿蜒(第二电极20和40的指状物21和41两两混杂，并且单个指状物21/41将电极10与下一个电极30分开)。例如，该带具有恒定的宽度。
在图11和图12中，仅示出了谐振器120的指状物中的一部分。实际上，谐振器120，如与此处描述的其他谐振器50；80；90；140一样，包括总数大于或等于40，甚至大于或等于80，或者甚至大于150的指状物(不包括反射器)。使用高总数的指状物尤其能够在机电装置的第一端子和第二端子之间获得相对接近50欧姆的阻抗(当然在谐振和反谐振频率之外)。
图13示出了根据频率f(以千兆赫为单位)，装置12在其第一连接端子75和第二连接端子76之间呈现的导纳Y(以西门子为单位表示)。示出了经由数字模拟获得的七条电谐振曲线。对于调谐换能器TT(Z＝0)，通过将第一电极30与第二电极40短路而获得曲线A7。通过在这些相同的电极之间连接1pF电容器获得曲线A1，并且通过在第一电极30和第二电极40之间连接4pF电容器获得曲线A3。
如图13所示，板波谐振器装置12可以获得：
-非常宽的可调谐范围(约0.1GHz，或平均谐振频率的14％)，其宽度至少等于谐振峰-3dB处宽度的10倍，
-非常精细的谐振峰值，以及
-分离得特别好的反谐振和谐振。
在第五实施例和第六实施例中(分别在图15和图16中示出)，在机电装置14；16(上表面)的支撑件的第一表面S1上制成一些电极，而在该支撑件的第二表面S2(下表面)上制成其他电极。这可能使装置14；16的制造复杂化(相对于图11和图12的装置12)，但是简化了电极之间的连接，因为这限制了重叠的可能性。
在第五实施例(图14和图15)中，接口换能器TI的第二电极20和调谐换能器TT的第二电极40电接触，并且一起形成相同的公共电接地。如图15所示，在支撑件200的第二表面S2上制成这些电极20、40以及连接其的电迹线。图15是沿着垂直于支撑件200并包含传播路径C的切割平面的装置14的一部分的示意性截面图。
在支撑件的第一表面S1上制成接口换能器TI的第一电极10和调谐换能器TT的第一电极30。注意，图14是装置14的俯视图，其中，支撑件200不可见(在某种意义上，以透明方式示出)。因此，在这个图中，一些迹线或指状物似乎交叉，但是，因为它们实际上是在不同的表面上制成的，所以它们实际上并不交叉。
包括第一电极10(具有单个指状物)和将它们连接在一起的第一迹线12’的组件形成梳，其主体位于传播路径的第一侧71(如在第四实施例中)。包括第一电极30(具有单个指状物)和连接其的第一迹线32的组件形成梳，其主体位于传播路径的第二侧72(这两个梳相互交叉)。
由所有第二电极20和40形成的接地迹线也形成梳，其主体位于传播路径的第一侧或第二侧(此处是第二侧)；以及指状物(在表面S1上投影)，每个指状物在第一电极10中的一个和相邻的第一电极30之间延伸。在此处，对于包括第一电极10中的一个和相邻的第一电极30的每一对，该接地迹线的单个指状物被插入在所讨论的第一电极10和第一电极30之间。
在第六实施例中，在支撑件200的第一表面S1上制成接口换能器TI，在支撑件200的第二表面S2上制成调谐换能器TT，如图16所示。图16是根据该第六实施例的装置16的一部分的横截面图，切割平面垂直于支撑件(即垂直于表面S1和S2)并且包含传播路径C。在该第六实施例中，每个电极10、20、30、40包括单个指状物(并且每个换能器因此包括总共两个指状物)。
接口换能器一起形成相互交叉的两个长梳(一个用于第一电极，另一个用于第二电极)，这两个长梳实际上沿着传播路径延伸。同样，调谐换能器作为一个整体形成相互交叉的两个长梳，这两个长梳实际上沿着传播路径延伸。
如已经指出的，每个调谐换能器TT被插入两个接口换能器TI之间，除了位于传播路径端部的控制传感器或换能器TT。因此，在两个表面S1、S2之一上的投影中，所讨论的调谐换能器TT位于(在某种意义上，插入)两个接口换能器TI之间(图16)。
可以对如上所述的机电装置5；8；9；12；14；16进行不同的替换。
特别地，换能器可以包括不同于所呈现的数量的指状物。
每个换能器的指状物的数量尤其可以根据每个指状物处的弹性波所需的反射系数和/或根据目标应用来选择，或多或少地容许对应于仅在谐振器的一部分上局部化的模式的寄生谐振的存在。
当每个指状物处预期的反射系数较低时，例如，因为电极不是很厚，所以每个换能器可以使用相对较高数量的指状物。举例来说，如果该系数小于5％，则可以选择的每个换能器的指状物总数大于10(也就是说，在这种情况下，更小的数量也是合适的)。另一方面，例如，如果所讨论的反射系数大于20％，则优选地选择的每个换能器的指状物的总数小于或等于三个或四个。
现在考虑目标应用，对于例如由谐振频率位于滤波器频带的中间的所谓的串联谐振器和反谐振频率位于该相同频带的中心的并联谐振器组成的滤波器，对于串联谐振器，寄生谐振的存在(因此潜在地落在滤波器频带内)将比并联谐振器更有害。对于串联谐振器，将优选地选择减少每个换能器的指状物的总数(例如，小于或等于10个)。

Claims (15)

1.一种具有可调谐振频率的机电装置(5；8；9；12；14；16)，包括：
-压电支撑件(100；200)，所述压电支撑件由表面(S)或由彼此平行的两个表面(S1、S2)界定，以及
-在该支撑件上制成的谐振器(50；80；90；120；140)，用于平行于所述一个或多个表面(S；S1，S2)传播的弹性波，所述谐振器至少包括：
o两个反射器(R1、R2)，所述反射器界定了谐振器，并且对所述波是反射的，
o在两个反射器之间的若干接口换能器(TI)，所述换能器被配置为从电信号生成所述波，以及
o若干调谐换能器(TT)，用于控制所述谐振频率，
o所述换能器(TI，TT)中的每一个包括相互交叉的第一电极(10，30)和第二电极(20，40)，在压电支撑件(100；200)的所述表面(S)或者所述表面(S1，S2)中的一个上制成每个换能器，以及
-电气装置(79)，用于控制所述谐振频率，该电气装置(79)包括第一端子(77)和第二端子(78)，并且在这两个端子之间具有可调电阻抗(Z)，
其特征在于：
-对于每个调谐换能器(TT)，换能器的第一电极(30)和第二电极(40)分别连接到所述电气控制装置(79)的第一端子和第二端子(77，78)，
-不同的接口换能器(TI)的第一电极(10)彼此电连接，并且所述接口换能器(TI)的第二电极(20)也彼此电连接，并且
-所述接口换能器(TI)和所述调谐换能器(TT)沿着所述波在谐振器中遵循的传播路径(C)定位，在接口换能器(TI)和调谐换能器(TT)之间交替，每个调谐换能器(TT)被插入在两个连续的接口换能器(TI)之间或者被插入在反射器(R1、R2)中的一个和相邻的接口换能器(TI)之间。
2.根据权利要求1所述的装置(8；9；12；14；16)，其中：
-对于接口换能器(TI)中的至少一些：
o这些接口换能器(TI)的第一电极(10)通过一个或多个第一电迹线(12’)彼此连接，并且
o这些接口换能器(TI)的第二电极(20)通过一个或多个第二电迹线(22)彼此连接，并且
-对于所述调谐换能器(TT)中的至少一些：
o这些调谐换能器(TT)的第一电极(30)通过一个或多个第三电迹线(32)彼此连接，并且
o这些调谐换能器(TT)的第二电极(40)通过一个或多个第四电迹线(42)彼此连接，
其中，在压电支撑件(100；200)的表面(S)上或两个表面(S1、S2)中的一个上制成所述电迹线(12’、22、32、42)中的每一个。
3.根据权利要求2所述的装置(8；9；12；14；16)，其中，在压电支撑件的同一表面(S；S1、S2)上制成的迹线彼此不重叠。
4.根据权利要求2或3所述的装置(8；9；12)，其中：
-所述叉指式电极(10，20，30，40)中的每一个包括一个或多个指状物(11，21，31，41)和纵向导电带，所述一个或多个指状物从所述纵向导电带延伸并形成电极的主体，
-对于接口换能器(TI)：
o所述第二电极(20)中的每一个包括比与其相关联的第一电极(10)多至少一个指状物(21)，该第二电极(20)的两个外围指状物(21)围绕第一电极(10)的整组指状物(11)，这两个外围指状物(21)各自具有与第二电极(20)的主体相对的位于所述传播路径(C)的第一侧(71)上的端部，并且其中，
o所述第二迹线(22)中的每一个将所述第二电极(20)中的一个的外围指状物(21)中的一个的端部连接到下一第二电极(20)的外围指状物(21)中的一个的端部，所述第二电极(20)的主体和其外围指状物(21)与第二迹线(22)一起形成全局迹线，所述全局迹线通过绕过调谐换能器(TT)而在所述路径的任一侧沿着传播路径(C)蜿蜒。
5.根据权利要求4所述的装置(9)，其中，对于每个接口换能器(TI)，换能器的第二电极(20)的主体不仅通过该第二电极(20)的外围指状物(21)中的一个还通过相对于传播路径(C)横向延伸的一个或多个附加指状物(26)连接到所述第二迹线(22)中的一个，所述附加指状物与传播路径(C)交叉，并且位于所考虑的接口换能器(TI)和与其相邻的调谐换能器(TT)之间。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的装置(9；12)，其中：
-所述第二迹线(22)中的每一个与调谐换能器(TT)中的一个的第二电极(40)一起形成位于传播路径(C)的第一侧(71)上的相同纵向导电带，
-所述第四迹线(42)中的每一个与接口换能器(TI)中的一个的第二电极(20)一起形成位于传播路径(C)的第二侧(72)上的相同纵向导电带，
-接口换能器(TI)的第二电极(20)至少经由其外围指状物(21，41)与调谐换能器(TT)的第二电极(40)电接触，第二电极(20，40)的主体和其外围指状物(21，41)一起形成相同的主迹线(60)，所述主迹线通过绕过调谐换能器(TT)和接口换能器(TI)的第一电极(10，30)而在所述路径的任一侧沿着传播路径(C)蜿蜒。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的装置(8；9；12)，其中：
-所述第一电迹线和第二电迹线(12，22)位于弹性波的传播路径(C)的第一侧(71)，同时
-所述第三电迹线和第四电迹线(32，42)位于弹性波的传播路径(C)的第二相对侧(72)。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的装置(8；9；12)，
-所述第一电极(10)中的每一个的主体位于传播路径(C)的第一侧(71)，并且所述第二电极(20)中的每一个的主体位于传播路径(C)的第二侧(72)，并且
-所述第一迹线(12)中的每一个将第一电极(10)中的一个的主体连接到下一第一电极(10)的主体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(12；14；16)，其中，所述支撑件(200)形成由彼此平行的所述两个表面(S1、S2)界定的薄板。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(5；8；9；12)，其中，在所述支撑件(100；200)的同一表面(S；S1)上制成接口换能器(TI)和调谐换能器(TT)。
11.根据权利要求9所述的装置(16)，其中，在板(200)的表面中的一个(S1)上制成接口换能器(TI)，并且在板(200)的另一表面(S2)上制成调谐换能器(TT)。
12.根据权利要求9所述的装置(14)，其中，接口换能器(TI)的第二电极(20)与调谐换能器(TT)的第二电极(40)电接触，并且其中：
在所述板(200)的表面中的一个(S2)上制成
-接口换能器的第一电极，
-或者调谐换能器的第一电极，
-或者接口换能器(TI)和调谐换能器(TT)的第二电极(20，40)，
在所述板(200)的另一表面(S1)上制成接口换能器(TI)和调谐换能器(TT)的其他电极(10，30)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置(5；8；9；12；14；16)，其中，第一电极和第二电极(10，20，30，40)各自包括相对于所述传播路径(C)横向延伸的一个或多个指状物(11，21，31，41)，对于第一电极和第二电极中的至少一些，电极的指状物的总数小于或等于10。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的装置(12；14；16)，其中，第一电极和第二电极(10，20，30，40)各自包括相对于所述传播路径(C)横向延伸的一个或多个指状物(11，21，31，41)，对于第一电极和第二电极中的至少一些，电极的指状物的总数在1和3之间。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置(5；8；9；12；14；16)，其中，将调谐换能器(TT)和接口换能器(TI)的不同电极(10，20，30，40)组合在一起的组件包括大于或等于40的电极指状物(11，21，31，41)的总数。
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