CN114978099A - 一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器 - Google Patents

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陈彦光
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Abstract

本发明属于声表面技术领域，具体涉及一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，包括利用ST‑42°QZ水晶材料切型的晶圆基片制备输入输出叉指换能器，叉指换能器的两侧分别设置有一个反射条，叉指换能器以及反射条中间位置横向设置有一个共地条，叉指换能器中上下叉指间的耦合距离为四根指条宽度，设置在叉指换能器处的共地条中设置有空心腔，空心腔的长度为三根指条宽度、宽度为大于两根指条宽度且小于三根指条宽度；空心腔与空心腔的距离为一根指条宽度、叉指换能器与两侧的反射条的间距为三根半指条宽度；本发明与传统声表滤波器相比，相对带宽可提高到0.7‰～0.8‰左右，保证载波信号传输流畅、不失真，实现低旁瓣提纯信号，提高信噪比，增强抗干扰作用。

Description

一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器
技术领域
本发明属于声表面技术领域，具体涉及一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器。
背景技术
在通讯领域，短波电台、无线发射机、接收机为抑制干扰信号，对极窄带声表滤波器有一定的需求，而市场对温度特性好,高带外抑制的声表面波滤波器的需求很大。在L波段、P波段设计极窄带横向耦合结构的声表滤波器，一般采用耦合条为空心、反射条与叉指换能器为四分之一波长的设计结构，此结构相对带宽只能到0.5‰左右，如何提高相对带宽，从而提高器件的可选性及温度适用范围成为本领域亟需解决的问题。
发明内容
为了能够对短波电台,发射机,接收机中L波段、P波段电路信号相对带宽0.5‰左右的混频信号进行提纯滤波、提高信噪比,增加抗干扰能力,本发明提出一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，包括利用ST-42°QZ水晶材料切型的晶圆基片制备输入输出叉指换能器，叉指换能器的两侧分别设置有一个反射条，叉指换能器以及反射条中间位置横向设置有一个共地条。
进一步的，制备输入输出叉指换能器晶圆基片的直径为101.6mm，厚度为0.5mm。
进一步的，叉指换能器中上下叉指间的耦合距离为四根指条宽度。。
进一步的，设置在叉指换能器处的共地条中设置有空心腔，空心腔的长度为三根指条宽度、宽度为大于两根指条宽度且小于三根指条宽度，空心腔与空心腔的距离为一根指条宽度。
进一步的，叉指换能器与两侧的反射条的间距为三根半指条宽度。
本发明还提出一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，包括两个结构相同的滤波器级联，两个滤波器为前述任意一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，级联后的结构如图2所示，两个相同的滤波器即图中1级结构和2级结构，两个级联形成如图2所示的滤波器。
本发明用于信号接收或发射机中，具体涉及一种频率898.144MHz相对带宽为0.5‰提高到0.7‰左右、高带外抑制、低旁瓣等高可靠性的声表滤波器，该声表面波滤波器的主要作用就是在接收链路中滤除噪声信号，保证载波信号传输流畅，不失真，实现低旁瓣提纯信号,提高信噪比,增强抗干扰作用。
附图说明
图1为本发明横向耦合结构原理示意图；
图2为本发明设计的结构与传统结构测试频响对比图；
其中，1、反射条；2、叉指换能器；3、共地条；4、耦合距离；5、空心腔；6、反射条与叉指换能器间距；7、孔径；8、指条宽度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
本发明提出一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，包括利用ST-42°QZ水晶材料切型的晶圆基片制备输入输出叉指换能器，叉指换能器的两侧分别设置有一个反射条，叉指换能器以及反射条中间位置横向设置有一个共地条。
本实施例在利用ST-42°QZ水晶材料切型，晶圆基片尺寸为(直径)Φ101.6mm×0.5mm(厚度)，在此晶圆上设计制作的声表面波滤波器，此声表面波滤波器由输入横向耦合谐振器、输出横向耦合谐振器、共地条构成，此声表滤波器的输入端与它的输出端按声波横向耦合传播放置，共地条放置在输入输出换能器之间，叉指换能器中上下叉指间的耦合距离4为耦合距离为四根指条宽度，外壳采用陶瓷表贴封装。
作为一种优选的实施方式，如图1，本实施例中空心腔设置在叉指换能器同一侧的两个相邻指条之间，两个空心腔之间的距离为一个指条的宽度。另外空心腔的长度一般设置为小于等于叉指换能器同一侧相邻的两个指条的间隔且大于一个指条的宽度，空心腔之间的间隔大于一个指条宽度，作为一种最优的实施方式，叉指换能器一侧的指条插入另一侧指条时，另一侧的空心腔的中心位置正好与一侧插入指条位的中心位置对齐。具体的，本实施例中，共地条3的位置如图1所示，在共地条上设置有空心腔，空心腔的长度为三根指条宽度、宽度为大于两根指条宽度且小于三根指条宽度，空心腔与空心腔的距离为一根指条宽度。
实施例1
在本实施例给出本发明一优选实施例的滤波器具体参数，如表1，在该实施例中基片材料选择ST-42°QZ水晶材料切型，薄膜材料选择铝，膜厚厚度为80nm，反射条数量为200条，叉指条数量为200对，孔径W7为30.26um，耦合距离g4为3.46um，反射条与叉指换能器间距gap6为3.03um，空心腔面积1.35um2，占空比为1:1。
表1优选实施例1的滤波器参数
Figure BDA0003634106710000031
Figure BDA0003634106710000041
实施例2
在本实施例，如表2给出一种频率为898.144MHz极窄带的声表滤波器指标，如表3给出ST-42°QZ水晶材料切型特性参数。
表2滤波器指标
Figure BDA0003634106710000043
表3ST-42°QZ水晶材料切型特性参数
Figure BDA0003634106710000042
从图2可以看出，有2条曲线，其中幅频响应曲线S21有两种，在y方向上每格10dB的频响曲线，一条曲线表示传统横向耦合结构设计的声表滤波器，相对带宽为5.2‰左右。另一条曲线表示新型结构的横向耦合结构设计的声表滤波器，相对带宽为7.2‰左右,提高了器件频响的相对带宽。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“外”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，其特征在于，利用ST-42°QZ水晶材料切型的晶圆基片制备输入输出叉指换能器，叉指换能器的两侧分别设置有一个反射条，叉指换能器以及反射条中间位置横向设置有一个共地条。
2.根据权利要求1所述的一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，其特征在于，制备输入输出叉指换能器晶圆基片的直径为101.6mm，厚度为0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，其特征在于，叉指换能器中上下叉指间的耦合距离为四根指条宽度。
4.根据权利要求1或3所述的一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，其特征在于，设置在叉指换能器处的共地条中设置有空心腔，为小于等于叉指换能器同一侧相邻的两个指条的间隔且大于一个指条的宽度，空心腔之间的间隔大于一个指条宽度。
5.根据权利要求1所述的一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，其特征在于，叉指换能器与两侧的反射条的间距为三根半指条宽度。
6.一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器，其特征在于，包括两个结构相同的滤波器级联，两个滤波器为权利要求1～5所述的任意一种提高极窄带带宽新结构的声表滤波器。
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