CN116073786A - 一种高平坦度声表面波滤波器电路 - Google Patents

一种高平坦度声表面波滤波器电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高平坦度声表面波滤波器电路，包括压电基片，压电基片上设置有功能金属层，功能金属层包括一个滤波器或者多个串联的DMS滤波器；其中，当功能金属层包括一个滤波器时，各叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度互不相等；而当功能金属层包括串联的多个DMS滤波器时，至少一个DMS叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度与其他DMS叉指换能器不相等。该声表面滤波器电路能够抵消通带中的毛刺，增加了通带内的平坦度。

Description

一种高平坦度声表面波滤波器电路
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种高平坦度声表面波滤波器电路。
背景技术
由于声表面波滤波器具有结构简单，掩膜层少，容易小型化，成本低等有点，被广泛应用于家用电视，移动通信，射频滤波器和雷达等领域，随着通信方式的多样化发展，在未来的通信系统中，插入损耗小、功率大、平坦度高的滤波器有着巨大的市场前景。目前声表面波滤波器级联是一个最常用的设计方式，而这种级联的声表面波滤波器包括压电基片，以及在压电基片上设置有依次相邻的多个谐振器，而谐振器的导纳曲线并不光滑，因此，当多个谐振器进行级联时，反应在滤波器的通带中就是毛刺会增多，使得滤波器通带的平坦度下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高平坦度声表面波滤波器电路，该声表面滤波器电路能够抵消通带中的毛刺，增加了通带内的平坦度。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高平坦度声表面波滤波器电路，包括压电基片，所述压电基片上设置有功能金属层，所述功能金属层包括一个滤波器或者多个串联的DMS滤波器；
当所述功能金属层包括一个滤波器时，所述功能金属层包括依次相邻的第一谐振器、第二谐振器、…、第N谐振器，其中N为大于等于2的自然数，所述第一谐振器包括第一叉指换能器和设置于第一叉指换能器两侧的第一反射栅，所述第二叉指换能器包括第二叉指换能器和设置于第二叉指换能器两侧的第二反射栅、…、第N叉指换能器包括第N叉指换能器和设置于第N叉指换能器两侧的第N反射栅，其中相邻的叉指换能器的输出汇流条与输入汇流条相连形成形成共用汇流条；各叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度互不相等；
当所述功能金属层包括多个串联的DMS滤波器时，该功能金属层包括第一级DMS滤波器、第二级DMS滤波器、…、第N级DMS滤波器，所述第一级DMS滤波器至第N级DMS滤波器均包括反射栅、若干个输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器，同级的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器相互间隔设置且沿声表面传播方向相互耦合，各级DMS滤波器相对应的输入DMS叉指换能器之间相互串联，各级DMS滤波器相对应的输出DMS叉指换能器之间相互串联，所述第一级DMS滤波器的输入DMS叉指换能器的输入端连接输入端子，所述第一级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器的输入端接地，所述第N级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器的输出端连接输出端子，所述第N级DMS滤波器的输入DMS叉指换能器的输出端接地，各级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器中，至少一个DMS叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度与其他DMS叉指换能器不相等。
作为一种优选的方案，第一叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为L1，第二叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为L2，…，第N叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为LN，其中LN＝dN×L1，其中dN为第N叉指换能器的优化系数，N为大于等于2的自然数，dN的范围为0.995-1.005，且d2、d3、…、dN互不相等且不等于1。
作为一种优选的方案，所述第一叉指换能器至第N叉指换能器中，至少两个叉指换能器的长电极指数量不相等。
作为一种优选的方案，所述共用汇流条的宽度大于或等于与输出端相连的独立输出汇流条的宽度，所述共用汇流条的宽度大于或等于与输入端相连的独立输入汇流条的宽度。
作为一种优选的方案，所述共用汇流条的宽度等于独立输出汇流条和独立输入汇流条的宽度之和。
作为一种优选的方案，所述独立输出汇流条和独立输入汇流条的宽度相等。
作为一种优选的方案，同级的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器相互间隔交错设置。
作为一种优选的方案，每个输出DMS叉指换能器和/或输入DMS叉指换能器均包括至少两个叉指换能器单体，叉指换能器单体之间相互声学耦合，叉指换能器单体的输入端和输出端分别并联。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于一种高平坦度声表面波滤波器电路，包括压电基片，所述压电基片上设置有功能金属层，所述功能金属层包括一个滤波器或者多个串联的DMS滤波器；
当所述功能金属层包括一个滤波器时，所述功能金属层包括依次相邻的第一谐振器、第二谐振器、…、第N谐振器，其中N为大于等于2的自然数，所述第一谐振器包括第一叉指换能器和设置于第一叉指换能器两侧的第一反射栅，所述第二叉指换能器包括第二叉指换能器和设置于第二叉指换能器两侧的第二反射栅、…、第N叉指换能器包括第N叉指换能器和设置于第N叉指换能器两侧的第N反射栅，其中相邻的叉指换能器的输出汇流条与输入汇流条相连形成形成共用汇流条；各叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度互不相等，这样，因此，第一谐振器、第二谐振器、…、第N谐振器就会产生频偏，使得各谐振器在通带内的毛刺部分互相抵消，从而消除了整个滤波器电路的毛刺，增加了通带内的平坦度,同时也可以提高滤波器的功率耐受，避免在毛刺处被击穿。
同样当所述功能金属层包括多个串联的DMS滤波器时，该功能金属层包括第一级DMS滤波器、第二级DMS滤波器、…、第N级DMS滤波器，所述第一级DMS滤波器至第N级DMS滤波器均包括反射栅、若干个输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器，同级的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器相互间隔设置且沿声表面传播方向相互耦合，各级DMS滤波器相对应的输入DMS叉指换能器之间相互串联，各级DMS滤波器相对应的输出DMS叉指换能器之间相互串联，所述第一级DMS滤波器的输入DMS叉指换能器的输入端连接输入端子，所述第一级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器的输入端接地，所述第N级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器的输出端连接输出端子，所述第N级DMS滤波器的输入DMS叉指换能器的输出端接地，而由于各级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器中，至少一个DMS叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度与其他DMS叉指换能器不相等，因此每一级的DMS滤波器也会发生频偏，不同级的的DMS滤波器的导纳曲线中就出现了波峰和波谷相对应的情况，从而互相抵消，消除了整个滤波器电路的毛刺，增加了通带内的平坦度,同时也可以提高滤波器的功率耐受，避免在毛刺处被击穿。
又由于第一叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为，第二叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为L2，…，第N叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为LN，其中LN＝dN×L1，其中dN为第N叉指换能器的优化系数，N为大于等于2的自然数，dN的范围为0.995-1.005，且d2、d3、…、dN互不相等且不等于1，因此，优化了各叉指换能器的频偏，使各叉指换能器产生的毛刺部分尽可能的发生偏移而相互抵消，使整个声表面波滤波器的通带平坦度更高。
又由于所述第一叉指换能器至第N叉指换能器中，至少两个叉指换能器的长电极指数量不相等，这样，通过调整长电极指的数量不同，可以在保证各叉指换能器的整体尺寸变化较小的情况下调整长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度。
又由于所述共用汇流条的宽度等于独立输出汇流条和独立输入汇流条的宽度之和，所述独立输出汇流条和独立输入汇流条的宽度相等，这样各汇流条的制作会更加简单。
又由于每个输出DMS叉指换能器和/或输入DMS叉指换能器均包括至少两个叉指换能器单体，叉指换能器单体之间相互声学耦合，叉指换能器单体的输入端和输出端分别并联，这样，在进行长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度的调整优化时就可以调整优化每个叉指换能器单体，这样可优化调整的对象更多，这样优化后的导纳曲线更合理，也更容易使毛刺的波峰和波谷相对应，更好的去除通带内的毛刺，使其平坦度更高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1的俯视结构示意图；
图2是本发明实施例1的剖视图；
图3是现有的声表面波滤波器的导纳曲线图；
图4是本发明实施例1的声表面波滤波器的导纳曲线图；
图5是本发明实施例2的俯视结构示意图；
图6是本发明实施例2的另一个方案的俯视结构示意图；
图7是本发明实施例2的声表面波滤波器的导纳曲线图；
附图中：1、压电基片；2、第一谐振器；21、第一叉指换能器；211、第一叉指换能器的长电极指；212、第一叉指换能器的长电极指之间的缝隙；213、独立输入汇流条；214、共用汇流条；22、第一反射栅A；23、第一反射栅B；3、第二谐振器；31、第二叉指换能器；311、独立输出汇流条；312、第二叉指换能器的长电极指；313、第二叉指换能器的长电极指之间的缝隙；32、第二反射栅C；33、第二反射栅D；4、现有技术中每个谐振器的导纳曲线；5、现有技术中的通带；6、第一谐振器的导纳曲线；7、第二谐振器的导纳曲线；8、实施例1通带；a、毛刺一；b、毛刺二；c、毛刺三；d、毛刺峰顶一；e、毛刺峰顶二；f、毛刺峰顶三；g、毛刺峰谷一；h、毛刺峰谷二；i、毛刺峰谷三；j、毛刺峰谷四；k、毛刺峰顶四；9、第一级DMS滤波器；91、第一输入DMS叉指换能器；911、第一输入DMS叉指换能器单体；92、第一输出DMS叉指换能器；921、第一输出DMS叉指换能器单体；10、第二级DMS滤波器；101、第二输入DMS叉指换能器；1011、第二输入DMS叉指换能器单体；102、第二输出DMS叉指换能器；1021、第二输出DMS叉指换能器单体；11、输入端子；12、输出端子；13、实施例2通带。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例一
如图1、2和图4所示，一种高平坦度声表面波滤波器电路，包括压电基片1，所述压电基片1上设置有功能金属层，所述功能金属层包括一个滤波器或者多个串联的DMS滤波器；
本实施例中，所述功能金属层包括一个滤波器，所述压电基片1上设置有依次相邻的第一谐振器2、第二谐振器3、…、第N谐振器，其中N为大于等于2的自然数，所述第一谐振器2包括第一叉指换能器21和设置于第一叉指换能器21两侧的第一反射栅，所述第二叉指换能器31包括第二叉指换能器31和设置于第二叉指换能器31两侧的第二反射栅、…、第N叉指换能器包括第N叉指换能器和设置于第N叉指换能器两侧的第N反射栅，其中，各叉指换能器的整体结构基本一致，其均包括输入汇流条和输出汇流条以及连接输入汇流条和输出汇流条上的长电极指和短电极指，输入汇流条和输出汇流条上的长电极指相互啮合，而长电极指和短电极指成对且共线设置。
而如图1所述，图1中示意了两个叉指换能器的结构示意图，而更多的叉指换能器的连接均可以按照图1中的相同连接和布置方式进行设置，本实施例中优选的，其中相邻的叉指换能器的输出汇流条与输入汇流条相连形成形成共用汇流条214；各叉指换能器的长电极指的宽度或/和长电极指之间的指缝宽度互不相等。而短电极指的宽度和长电极指的宽度相等，各短电极指之间的指缝宽度与长电极指之间的指缝宽度也相等。
本实施例中，所述共用汇流条214的宽度大于或等于与输出端相连的独立输出汇流条311的宽度，所述共用汇流条214的宽度大于或等于与输入端相连的独立输入汇流条213的宽度。优选的，所述共用汇流条214的宽度等于独立输出汇流条311和独立输入汇流条213的宽度之和。独立输出汇流条311和独立输入汇流条213的宽度相等。本实施例中，由于中间的叉指换能器的输入汇流条和输出汇流条均相连形成了共用汇流条214，因此，只有第一叉指换能器21设置有独立输入汇流条213，而在第N叉指换能器上具有独立输出汇流条311。
本实施例中，优选的，第一叉指换能器21的长电极指211宽度与长电极指之间的指缝宽度212和为L1，第二叉指换能器31的长电极指312宽度与长电极指之间的指缝宽度313和为L2，…，第N叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为LN，其中LN＝dN×L1，其中dN为第N叉指换能器的优化系数，N为大于等于2的自然数，dN的范围为0.995-1.005，且d2、d3、…、dN互不相等且不等于1。
所述第一叉指换能器21至第N叉指换能器中，至少两个叉指换能器的长电极指数量不相等，其中优选的，本实施例中的第一叉指换能器21的长电极指211数量大于第二叉指换能器31的长电极指312数量，而第二叉指换能器31的整体尺寸与第一叉指换能器21的整体尺寸相近，但是L2大于L1，这样可以在保证整体尺寸相近的情况下调整优化各谐振器的频偏，使各谐振器的导纳曲线的毛刺位置尽可能的相互抵消。
如图1和图2所示，本发明的工作方式是：首先第一谐振器2和第二谐振器3被设置于压电基片1上，通过独立输入汇流条213输入信号，利用压电基片1的逆压电效应，形成声表面波，声表面波又会因为压电效应形成电信号，电信号会同时往第一反射栅A22和第一反射栅B23方向传播，第一反射栅A22和第一反射栅B23将信号反射回来与之前的信号进行叠加，通过共用汇流条214流入第二谐振器3，然后经过与第一谐振器2相同的工作方式后，信号通过第二反射栅C32和第二反射栅D33方向反射后，信号从独立输出汇流条311流出。同样，当谐振器的数量大于2时，依旧按照上述的信号传输方式传输。
再如图3所述，图3为目前现有的声表面波滤波器的导纳曲线图，如图3中可以发现，图中的各谐振器的导纳曲线3一致且重合，此时该曲线中毛刺一a、毛刺二b、毛刺三c的幅值叠加，这样就会在滤波器的通带5虚线中分别形成0.1dB、0.25dB、0.3dB的毛刺，这极大地影响了滤波器通带5的平坦度。
如图4所示，图4中分别表示了第一谐振器2和第二谐振器3的导纳曲线7以及本实施例1的通带8，图中，第一谐振器2的导纳曲线6和第二谐振器3的导纳曲线7的频率相差0.1MHz-1MHz，这样，第一谐振器2的导纳曲线6的毛刺峰谷一g和第二谐振器3的导纳曲线7的毛刺峰顶一d就会相互抵消，同时，第一谐振器2的导纳曲线6的毛刺峰谷二h与第二谐振器3的导纳曲线7的毛刺峰顶二e、第一谐振器2的导纳曲线6的毛刺峰谷三i与第二谐振器3的导纳曲线7的毛刺峰顶三f均相互抵消，从而消除了整个滤波器的毛刺，增加了本实施例1的通带8内的平坦度,同时也可以提高滤波器的功率耐受，避免在毛刺处被击穿。
实施例2
如图5至图7所示，本实施例中，所述功能金属层包括多个串联的DMS滤波器，该功能金属层包括第一级DMS滤波器9、第二级DMS滤波器10、…、第N级DMS滤波器，所述第一级DMS滤波器9至第N级DMS滤波器均包括反射栅、若干个输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器，同级的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器相互间隔设置且沿声表面传播方向相互耦合，各级DMS滤波器相对应的输入DMS叉指换能器之间相互串联，各级DMS滤波器相对应的输出DMS叉指换能器之间相互串联，所述第一级DMS滤波器9的输入DMS叉指换能器的输入端连接输入端子11，所述第一级DMS滤波器9的输出DMS叉指换能器的输入端接地，所述第N级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器的输出端连接输出端子12，所述第N级DMS滤波器的输入DMS叉指换能器的输出端接地，各级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器中，至少一个DMS叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度与其他DMS叉指换能器不相等。同级的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器相互间隔交错设置。
本实施例中，该功能金属层包括第一级DMS滤波器9和第二级DMS滤波器10，所述第一级DMS滤波器9包括两个反射栅和两个第一输出DMS叉指换能器92和一个第一输入DMS叉指换能器91，当然该第一输出DMS叉指换能器92的数量并不局限2个，同理该第一输入DMS叉指换能器91并不局限为一个。同样，第二级DMS滤波器10也包括两个反射栅和两个第二输出DMS叉指换能器102和一个第二输入DMS叉指换能器101，
每个输出DMS叉指换能器和/或输入DMS叉指换能器均包括至少两个叉指换能器单体，叉指换能器单体之间相互声学耦合，叉指换能器单体的输入端和输出端分别并联。再如图6所示，第一输出DMS叉指换能器92包括三个第一输出DMS叉指换能器单体921，三个第一输出DMS叉指换能器单体921的输入端和输出端并联，同样，第一输入DMS叉指换能器91包括三个第一输入DMS叉指换能器单体911，三个第一输入DMS叉指换能器单体911的输入端和输出端分别并联；同样，第二输出DMS叉指换能器102包括三个第二输出DMS叉指换能器单体1021，三个第二输出DMS叉指换能器单体1021的输入端和输出端分别并联，同样，第二输入DMS叉指换能器101包括三个第二输入DMS叉指换能器单体1011，三个第二输入DMS叉指换能器单体1011的输入端和输出端分别并联；
其中，三个第一输入DMS叉指换能器单体911的输入端并联后连接输入端子11，第一输入DMS叉指换能器单体911的输出端并联后与第二输入DMS叉指换能器单体1011的并联的输入端连接；第二输入DMS叉指换能器单体1011的并联的输出端接地；三个第一输出DMS叉指换能器单体921的输入端接地，三个第一输出DMS叉指换能器单体921的输入端并联后与第二输出DMS叉指换能器单体1021的并联的输入端连接；第二输出DMS叉指换能器单体1021的并联的输出端连接输出端子12。本实施例中，各DMS叉指换能器单体的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度可以进行调整优化，如图7所示，图7中第一级DMS滤波器9的毛刺峰谷四和第二级DMS滤波器10的毛刺峰顶五的位置对应可以相互抵消，从而优化了本实施例2的通带13，使通带的平坦度更高。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高平坦度声表面波滤波器电路，包括压电基片，所述压电基片上设置有功能金属层，其特征在于：所述功能金属层包括一个滤波器或者多个串联的DMS滤波器；
当所述功能金属层包括一个滤波器时，所述功能金属层包括依次相邻的第一谐振器、第二谐振器、…、第N谐振器，其中N为大于等于2的自然数，所述第一谐振器包括第一叉指换能器和设置于第一叉指换能器两侧的第一反射栅，所述第二叉指换能器包括第二叉指换能器和设置于第二叉指换能器两侧的第二反射栅、…、第N叉指换能器包括第N叉指换能器和设置于第N叉指换能器两侧的第N反射栅，其中相邻的叉指换能器的输出汇流条与输入汇流条相连形成形成共用汇流条；各叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度互不相等；
当所述功能金属层包括多个串联的DMS滤波器时，该功能金属层包括第一级DMS滤波器、第二级DMS滤波器、…、第N级DMS滤波器，所述第一级DMS滤波器至第N级DMS滤波器均包括反射栅、若干个输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器，同级的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器相互间隔设置且沿声表面传播方向相互耦合，各级DMS滤波器相对应的输入DMS叉指换能器之间相互串联，各级DMS滤波器相对应的输出DMS叉指换能器之间相互串联，所述第一级DMS滤波器的输入DMS叉指换能器的输入端连接输入端子，所述第一级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器的输入端接地，所述第N级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器的输出端连接输出端子，所述第N级DMS滤波器的输入DMS叉指换能器的输出端接地，各级DMS滤波器的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器中，至少一个DMS叉指换能器的长电极指的宽度或者/和长电极指之间的指缝宽度与其他DMS叉指换能器不相等。
2.如权利要求1所述的一种高平坦度声表面波滤波器电路，其特征在于：第一叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为L1，第二叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为L2，…，第N叉指换能器的长电极指宽度与长电极指之间的指缝宽度和为LN，其中LN＝dN×L1，其中dN为第N叉指换能器的优化系数，N为大于等于2的自然数，dN的范围为0.995-1.005，且d2、d3、…、dN互不相等且不等于1。
3.如权利要求2所述的一种高平坦度声表面波滤波器电路，其特征在于：所述第一叉指换能器至第N叉指换能器中，至少两个叉指换能器的长电极指数量不相等。
4.如权利要求3所述的一种高平坦度声表面波滤波器电路，其特征在于：所述共用汇流条的宽度大于或等于与输出端相连的独立输出汇流条的宽度，所述共用汇流条的宽度大于或等于与输入端相连的独立输入汇流条的宽度。
5.如权利要求4所述的一种高平坦度声表面波滤波器电路，其特征在于：所述共用汇流条的宽度等于独立输出汇流条和独立输入汇流条的宽度之和。
6.如权利要求5所述的一种高平坦度声表面波滤波器电路，其特征在于：所述独立输出汇流条和独立输入汇流条的宽度相等。
7.如权利要求1至6任一项所述的一种高平坦度声表面波滤波器电路，其特征在于：同级的输出DMS叉指换能器和输入DMS叉指换能器相互间隔交错设置。
8.如权利要求7所述的一种高平坦度声表面波滤波器电路，其特征在于：每个输出DMS叉指换能器和/或输入DMS叉指换能器均包括至少两个叉指换能器单体，叉指换能器单体之间相互声学耦合，叉指换能器单体的输入端和输出端分别并联。
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