CN116470875A - 一种声表面波谐振器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种声表面波谐振器,该声表面波谐振器包括:有效孔径区和假指区;所述声表面波谐振器还包括多个第一指和多个第二指,所述第一指包括位于所述有效孔径区的第一分部以及位于所述假指区的第二分部,所述第二指位于所述假指区;在所述假指区,所述第二分部和所述第二指均沿第一方向延伸且沿第二方向依次交替设置;在所述有效孔径区,多个所述第一分部均沿所述第一方向延伸且沿所述第二方向排列;沿所述第一方向,所述假指区位于所述有效孔径区的至少一端,且所述假指区包括至少一个第一异质结构。采用上述技术方案,通过在假指区设置至少一个第一异质结构,能够减小声波的干扰和泄露,抑制横向模传输,提升谐振器性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种声表面波谐振器。
背景技术
随着通信技术发展,产品终端对各类器件的性能提出了严格的要求,滤波器是通信系统的关键器件;随着技术发展,滤波器种类也越来越多,从由滤波电感、滤波电容和电阻等构成的滤波电路网络到腔体谐振器,从陶瓷谐振器(Low Temperature Co-firedCeramic,LTCC)到声表滤波器,滤波器的技术不断发展;自从进入长期演进时代(Long TermEvolution,LTE)以来,声表滤波器在通信系统中的作用愈发重要。同时随着通信技术的发展,对滤波器的各项要求也越来越高;特别是随着第五代移动通信技术(5th-Generation,5G)到来,滤波器行业面临重大挑战和机遇。
声表滤波器具有插损低、带宽宽、体积小等优点,已被广泛应用于射频前端电路,但是声表谐振器存在各种杂波模态,严重影响了谐振器的性能,而横向模是其中一种主要的杂波模态,因此抑制横向模对于声波面滤波器的性能提升有着重要的意义。
发明内容
本发明实施例提供一种声表面波谐振器,以减小对声表面波的干扰和泄露,抑制横向模传输,提升谐振器性能。
本发明实施例提供的一种声表面波谐振器,包括:有效孔径区和假指区;
所述声表面波谐振器还包括多个第一指和多个第二指,所述第一指包括位于所述有效孔径区的第一分部以及位于所述假指区的第二分部,所述第二指位于所述假指区;
在所述假指区,所述第二分部和所述第二指均沿第一方向延伸且沿第二方向依次交替设置;
在所述有效孔径区,多个所述第一分部均沿所述第一方向延伸且沿所述第二方向排列;
沿所述第一方向,所述假指区位于所述有效孔径区的至少一端,且所述假指区包括至少一个第一异质结构。
可选的,所述第一异质结构包括中心子异质结构和边缘子异质结构;
沿所述第二方向,所述边缘子异质结构位于所述中心子异质结构远离所述声表面波谐振器中心的一侧;
沿所述第一方向,所述边缘子异质结构位于所述中心子异质结构靠近所述有效孔径区的一侧。
可选的,所述第一异质结构包括第一子异质结构和第二子异质结构;
所述第一子异质结构和所述第二子异质结构延伸方向相交且交点位于所述假指区远离所述有效孔径区的一侧。
可选的,所述声表面谐振器还包括衬底,所述第一指和所述第二指设置于所述衬底一侧;
所述异质结构包括位于所述衬底靠近所述第一指一侧表面中的凹槽以及填充于所述凹槽内的填充结构;
其中,声表面波在所述填充结构与所述衬底中的传播速度不同。
可选的,所述声表面谐振器还包括第一汇流区,所述第一汇流区位于所述假指区远离所述有效孔径区的一侧;
所述第一汇流区包括第二异质结构。
可选的,所述第二异质结构包括第三子异质结构和第四子异质结构,所述第三子异质结构和所述第四子异质结构的延伸方向相交;
或者,所述第二异质结构包括多个第五子异质结构,多个所述第五子异质结构在所述第一汇流区阵列排布;
或者,所述第二异质结构包括第六子异质结构,所述第六子异质结构在所述第一汇流区一体设置。
可选的,所述声表面波谐振器还包括反射栅区;
所述反射栅区包括反射栅条区和第二汇流区;所述反射栅条区包括多条反射栅条,多条所述反射栅条沿所述第一方向延伸,沿所述第二方向排列;沿所述第一方向,所述第二汇流区位于所述反射栅条区的至少一侧
所述第二汇流区包括第三异质结构;
所述第三异质结构沿所述第二方向延伸。
可选的,所述声表面谐振器还包括第一汇流区,所述第一汇流区位于所述假指区远离所述有效孔径区的一侧,所述第一汇流区包括第二异质结构,所述第二异质结构包括第三子异质结构,所述第三子异质结构沿所述第二方向延伸;
所述第三异质结构与所述第三子异质结构一体设置。
可选的,所述反射栅区包括还第四异质结构;
所述第四异质结构的延伸方向与所述反射栅条的延伸方向相交;
且所述第四异质结构包括相对设置的第一端和第二端,所述第一端位于所述第二端靠近所述第二汇流区的一侧,且所述第一端位于所述第二端靠近所述假指区的一侧。
可选的,所述第四异质结构的与所述反射栅条之间的夹角为0-60°。
本发明实施例提供的声表面波谐振器,沿第一方向,假指区位于有效孔径区的至少一端,且假指区包括至少一个第一异质结构。由于声表面波主要沿水平方向传播,但是也存在少量声波会穿透汇流条区域向谐振器外部或内部泄露。因此,通过在假指区设置至少一个第一异质结构,能够减小声波的干扰和泄露,并且能够抑制横向模传输,提升谐振器性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种声表面波谐振器的结构示意图;
图2为图1提供的一种声表面波谐振器沿剖面线A-A’的剖面结构示意图;
图3为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图;
图6为图5提供的一种声表面波谐振器沿剖面线B-B’的剖面结构示意图;
图7为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图;
图9为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图;
图10为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图;
图11为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种声表面波谐振器的结构示意图,如图1所示,声表面波谐振器包括:有效孔径区10和假指区20;声表面波谐振器还包括多个第一指30和多个第二指40,所述第一指30包括位于有效孔径区10的第一分部301以及位于假指区20的第二分部302,第二指40位于假指区20;在假指区20,第二分部302和第二指40均沿第一方向(如图1中所示的Y方向)延伸且沿第二方向(如图1中所示的X方向)依次交替设置;在有效孔径区10,多个第一分部301均沿第一方向Y延伸且沿第二方向X排列;沿第一方向Y,假指区20位于有效孔径区10的至少一端,且假指区20包括至少一个第一异质结构50。
具体的,第一指30可以是真指,第二指40可以是假指。真指、假指以及第一汇流区60中的汇流条可以构成叉指换能器,叉指换能器能够实现电能和声能的相互转换。进一步的,假指区20中包括第一指30的第二分部302和第二指40。在假指区20,第二分部302和第二指40均沿第一方向Y延伸且沿第二方向X依次交替设置。有效孔径区10中包括第一指30的第一分部301,在有效孔径区10,多个第一分部301均沿第一方向Y延伸且沿第二方向X排列。当将某一频率的交流信号施加在叉指换能器两端的汇流条上,可以在有效孔径区10产生声表面波。声表面波主要集中在有效孔径区10且主要沿第二方向X传播,但是也存在少量声表面波会穿透第一汇流区60向谐振器外部泄露。因此,沿第一方向Y,通过在有效孔径区10的至少一端的假指区20设置至少一个第一异质结构50,能够减小谐振器内部声表面波的泄露,以及外部声波干扰。
需要说明的是,图1仅示出了在有效孔径区10一端的假指区20仅设置一个第一异质结构50的技术方案。可以理解的是,沿第一方向Y,第一异质结构50的个数可以两个甚至是多个依次排列,本发明实施例对第一异质结构50的个数的不做具体限定。此外,也可以在有效孔径区10两端的假指区20分别设置第一异质结构50。
进一步的,图2为图1提供的一种声表面波谐振器沿剖面线A-A’的剖面结构示意图,如图2所示,声表面谐振器还包括衬底503,第一指30和第二指40设置于衬底503一侧;第一异质结构50包括位于衬底503靠近第一指30一侧表面中的凹槽501以及填充于凹槽501内的填充结构502;其中,声表面波在填充结构502与衬底503中的传播速度不同。
具体的,衬底503可以是压电层,即衬底503的材料可以采用铌酸锂或坦酸锂、石英等压电材料。第一指30和第二指40可以设置于衬底503的上表面。第一异质结构50包括位于衬底503靠近第一指30一侧表面中的凹槽501以及填充于凹槽501内的填充结构502,也就是说,在衬底503的上表面设置凹槽501,并且在凹槽501中设置填充结构502形成第一异质结构50。第一异质结构50可在横向模的传播路径形成声速突变,将声表面波限制在谐振器有效孔径区10。示例性的,填充结构502可以是一层或多层介质材料或金属材料。其中,介质材料可以是SiO2、Al2O3、SiN、SiC、高分子涂敷材料等。金属材料可以是钨、铝、铜、钛等。
需要说明的是,凹槽可以采用光刻和刻蚀工艺制备,先在衬底的指定位置刻蚀相应的凹槽,且凹槽的深度小于衬底的厚度,然后在凹槽内填充介质或金属材料。此外,凹槽形状可为矩形条或其他形状,本发明实施例对凹槽的形状不进行限定,为便于描述本发明实施例中的凹槽均以矩形条为例。
作为一种可行的实施方式,第一异质结构50可以为高声速异质结构,即填充结构502的声速高于衬底的声速。作为另一种可行的实施方式,第一异质结构50可以为低声速异质结构,即填充结构502的声速低于衬底的声速。具体的,声表面波在填充结构502与衬底中的传播速度不同,如此设置第一异质结构50可以限制横向模的传输,可以将声表面波限制在谐振器中,从而提升谐振器的性能。
本发明实施例提供的声表面波谐振器,沿第一方向,假指区位于有效孔径区的至少一端,且假指区包括至少一个第一异质结构,即通过在假指区设置至少一个第一异质结构,能够在谐振器的横向方向上存在声速突变,将声表面波限制在有效孔径区,进而能够减小声波的干扰和泄露,抑制横向模传输,提升谐振器性能。
可选的,图3为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的结构示意图,参考图3,第一异质结构50包括中心子异质结构51和边缘子异质结构52;沿第二方向X,边缘子异质结构52位于中心子异质结构51远离声表面波谐振器中心的一侧;沿第一方向Y,边缘子异质结构52位于中心子异质结构51靠近有效孔径区10的一侧。
具体的,由于声表面波集中在有效孔径区10的中心区域,但是远离有效孔径区10中心位置,即沿第二方向X,有效孔径区10两侧的区域也存在少量声表面波且此位置处的声表面波更容易外泄。因此,沿第一方向Y,边缘子异质结构52位于中心子异质结构51靠近有效孔径区10的一侧,也就是说,沿第一方向Y,边缘子异质结构52相比于中心子异质结构51更靠近有效孔径区10,如此一方面能够使第一异质结构50的结构多样化,另一方面能够有效抑制声表面波外泄,进一步将声表面波限制在谐振器有效孔径区10,提升谐振器性能。
可以理解的是,图3仅示出了在有效孔径区10一端的假指区20设置中心子异质结构51和边缘子异质结构52的技术方案。此外,也可以在有效孔径区10两端的假指区20分别设置中心子异质结构51和边缘子异质结构52。
可选的,图4为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图,如图4所示,第一异质结构50包括第一子异质结构53和第二子异质结构54;第一子异质结构53和第二子异质结构54延伸方向相交且交点M位于假指区20远离有效孔径区10的一侧。
具体的,第一子异质结构53和第二子异质结构54延伸方向相交且交点M位于假指区20远离有效孔径区10的一侧,也就是说,第一子异质结构53和第二子异质结构54在假指区20相交形成类似“倒V字形”的结构。如此能够使第一子异质结构53和第二子异质结构54靠近声表面波谐振器中心一侧的端部相交于交点M,远离声表面波谐振器中心一侧的端部分别位于假指区20且靠近有效孔径区10的一侧。如此设置一方面能够使第一异质结构50的结构多样化,另一方面能够有效抑制位于有效孔径区10中心两侧区域内的声表面波外泄,进一步将声表面波限制在谐振器有效孔径区10,提升谐振器性能。
需要说明的是,第一子异质结构53和第二子异质结构54延伸方向相交且交点M,交点M可以位于声表面波谐振器的中心线上,也即假指区20的中心线上,还可以位于靠近假指区20中心附近的位置,本发明实施例对交点M的具体位置不做具体限定,能够通过第一异质结构50实现对声表面波的外泄起到抑制作用即可。
可选的,图5为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图,如图5所示,声表面谐振器还包括第一汇流区60,第一汇流区60位于假指区20远离有效孔径区10的一侧;第一汇流区60包括第二异质结构70。
具体的,第一指30和第二指40分别与第一汇流区60连接。第一汇流区60包括汇流条,当某一频率的交流信号施加在汇流条上,可以在有效孔径区10产生声表面波。声表面波主要沿水平方向传播,但是也存在少量声波会穿透第一汇流区60向谐振器外部泄露。此外,由于汇流条本身也位于衬底表面,因此当汇流条被施加交流信号后,第一汇流区60也有声波产生,并向谐振器内部和外部泄露。这些向谐振器外部泄露的声波会干扰相邻谐振器的性能,降低自身谐振器的Q值;向谐振器内部泄露的声波则会干扰谐振器自身的性能。因此,通过在第一汇流区60设置第二异质结构70,可以在声波的泄露路径上形成声速突变,以抑制声波向谐振器内部和外部泄露。图6为图5提供的一种声表面波谐振器沿剖面线B-B’的剖面结构示意图,如图6所示,在第一汇流区60内的衬底503的上表面设置凹槽501,并且在凹槽501中设置填充结构502形成第二异质结构70,通过第二异质结构70中的凹槽501可以抑制汇流条因压电效应产生的声波。
需要说明的是,参考图6,凹槽501包括填充结构502,通过在凹槽501内填充一层或多层介质材料或金属材料至与衬底503表面基本平齐后,再进行金属镀膜701,一方面可以实现第一汇流区60内汇流条的导电功能,另一方面可以使金属镀膜701后的第一汇流区60的厚度与叉指换能器整体的厚度保持一致。
可选的,第二异质结构包括第三子异质结构和第四子异质结构,第三子异质结构和第四子异质结构的延伸方向相交;或者,第二异质结构包括多个第五子异质结构,多个第五子异质结构在第一汇流区阵列排布;或者,第二异质结构包括第六子异质结构,第六子异质结构在第一汇流区一体设置。
作为一种可行的实施方式,继续参考图5,第二异质结构70包括第三子异质结构71和第四子异质结构72,第三子异质结构71和第四子异质结构72的延伸方向相交。具体的,以有效孔径区10内声表面波的传播方向为基准,第三子异质结构71可以平行于声表面波传播方向,第四子异质结构72可以垂直于声波传播方向,进而可以在声表面波的泄露路径上形成声速突变,以抑制声表面波向谐振器内部和外部泄露。可以理解的是,沿第一方向Y依次排列的第三子异质结构71之间可以不等间距排列;沿第二方向X依次排列的第四子异质结构72之间也可以不等间距排列,本发明实施例对第三子异质结构71以及第四子异质结构72之间的间距不进行限定,能够在声表面波的泄露路径上形成声速突变,以抑制声表面波向谐振器内部和外部泄露即可。
作为另一种可行的实施方式,图7为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图,参考图7,第二异质结构70包括多个第五子异质结构73,多个第五子异质结构73在第一汇流区60阵列排布,如此一方面能够对第一汇流区60内的第二异质结构70进行多样化设置,另一方面能够通过阵列排布的第五子异质结构73抑制声表面波向谐振器内部或外部外泄。
作为又一种可行的实施方式,图8为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图,参考图8,第二异质结构70包括第六子异质结构74,第六子异质结构74在第一汇流区60一体设置,如此一方面能够简化第二异质结构70的工艺流程,另一方面能够对第二异质结构70进行多样化设置。
可选的,继续参考图8,为进一步抑制有效孔径区10内的声表面波外泄,第六子异质结构74可以设置在第一汇流区60且靠近有效孔径区10的一侧。
综上,本发明实施例提供的技术方案,通过在第一汇流区设置第二异质结构,并且第二异质结构可以包括多种设置方式,如此通过第二异质结构可以在声表面波的泄露路径上形成声速突变,以抑制声表面波向谐振器内部和外部泄露,还能够提供多种第二异质结构70的设置方案,即实现对第二异质结构70的多样化设置。
可选的,图9为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图,参考图9,声表面波谐振器还包括反射栅区80;反射栅区80包括反射栅条区81和第二汇流区82;反射栅条区81包括多条反射栅条811,多条反射栅条811沿第一方向Y延伸,沿第二方向X排列;沿第一方向Y,第二汇流区82位于反射栅条区81的至少一侧;第二汇流区82包括第三异质结构90;第三异质结构90沿第二方向X延伸。
具体的,由于声表面波谐振器的反射栅区80和叉指换能器之间存在缝隙,声表面波会通过该缝隙泄露到谐振器外部,导致谐振器Q值降低,并且外泄的声表面波可能干扰其他谐振器的谐振性能。因此,通过在第二汇流区82设置第三异质结构90,第三异质结构90沿第二方向X延伸,如此能够将泄露的声表面波反射回谐振器内部,进而能够减少声表面波的泄露,提高谐振器Q值。
进一步的,图10为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图,如图10所示,声表面谐振器还包括第一汇流区60,第一汇流区60位于假指区20远离有效孔径区10的一侧,第一汇流区60包括第二异质结构70,第二异质结构70包括第三子异质结构71,第三子异质结构71沿第二方向X延伸;第三异质结构90与第三子异质结构71一体设置。
具体的,第三子异质结构71沿第二方向X延伸,第三异质结构90与第三子异质结构71一体设置,也就是说,第三异质结构90与第三子异质结构71可以连成整体,如此一方面能够简化工艺流程,另一方面能够进一步抑制声表面波外泄。
可选的,图11为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图,如图11所示,反射栅区80包括还第四异质结构100;第四异质结构100的延伸方向与反射栅条811的延伸方向相交;且第四异质结构100包括相对设置的第一端C和第二端D,第一端C位于第二端D靠近第二汇流区82的一侧,且第一端C位于第二端D靠近假指区20的一侧。
具体的,第四异质结构100包括位于第二端D靠近第二汇流区82一侧的第一端C且第一端C位于第二端D靠近假指区20的一侧。也就是说,第一端C相较于第二端D更靠近假指区20与第二汇流区82,如此能够将泄露的声表面波反射回谐振器内部。
进一步的,继续参考图11,第四异质结构100的与反射栅条811之间的夹角θ为0-60°。
具体的,第四异质结构100的与反射栅条811之间的夹角θ为0-60°,能够保证泄露的声表面波反射回谐振器内部,进而能够减少声表面波的泄露,提高谐振器Q值。
综上,发明实施例提供的声表面波谐振器,通过在声表谐振器的假指区、第一汇流区、以及反射栅区设置异质结构,能够抑制声表面波的泄露和干扰,减小横向模,提高谐振器Q值。采用上述技术方案,无需在声表谐振器金属插指层增加任何结构,节约了芯片的设计空间,同时凹槽的制作工艺与现有声表谐振器制作工艺相同,不额外增加工艺难度。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种声表面波谐振器,其特征在于,包括:有效孔径区和假指区;
所述声表面波谐振器还包括多个第一指和多个第二指,所述第一指包括位于所述有效孔径区的第一分部以及位于所述假指区的第二分部,所述第二指位于所述假指区;
在所述假指区,所述第二分部和所述第二指均沿第一方向延伸且沿第二方向依次交替设置;
在所述有效孔径区,多个所述第一分部均沿所述第一方向延伸且沿所述第二方向排列;
沿所述第一方向,所述假指区位于所述有效孔径区的至少一端,且所述假指区包括至少一个第一异质结构。
2.根据权利要求1所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述第一异质结构包括中心子异质结构和边缘子异质结构;
沿所述第二方向,所述边缘子异质结构位于所述中心子异质结构远离所述声表面波谐振器中心的一侧;
沿所述第一方向,所述边缘子异质结构位于所述中心子异质结构靠近所述有效孔径区的一侧。
3.根据权利要求1所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述第一异质结构包括第一子异质结构和第二子异质结构;
所述第一子异质结构和所述第二子异质结构延伸方向相交且交点位于所述假指区远离所述有效孔径区的一侧。
4.根据权利要求1所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述声表面谐振器还包括衬底,所述第一指和所述第二指设置于所述衬底一侧;
所述第一异质结构包括位于所述衬底靠近所述第一指一侧表面中的凹槽以及填充于所述凹槽内的填充结构;
其中,声表面波在所述填充结构与所述衬底中的传播速度不同。
5.根据权利要求1所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述声表面谐振器还包括第一汇流区,所述第一汇流区位于所述假指区远离所述有效孔径区的一侧;
所述第一汇流区包括第二异质结构。
6.根据权利要求5所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述第二异质结构包括第三子异质结构和第四子异质结构,所述第三子异质结构和所述第四子异质结构的延伸方向相交;
或者,所述第二异质结构包括多个第五子异质结构,多个所述第五子异质结构在所述第一汇流区阵列排布;
或者,所述第二异质结构包括第六子异质结构,所述第六子异质结构在所述第一汇流区一体设置。
7.根据权利要求1所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述声表面波谐振器还包括反射栅区;
所述反射栅区包括反射栅条区和第二汇流区;所述反射栅条区包括多条反射栅条,多条所述反射栅条沿所述第一方向延伸,沿所述第二方向排列;沿所述第一方向,所述第二汇流区位于所述反射栅条区的至少一侧;
所述第二汇流区包括第三异质结构;
所述第三异质结构沿所述第二方向延伸。
8.根据权利要求7所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述声表面谐振器还包括第一汇流区,所述第一汇流区位于所述假指区远离所述有效孔径区的一侧,所述第一汇流区包括第二异质结构,所述第二异质结构包括第三子异质结构,所述第三子异质结构沿所述第二方向延伸;
所述第三异质结构与所述第三子异质结构一体设置。
9.根据权利要求7所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述反射栅区包括还第四异质结构;
所述第四异质结构的延伸方向与所述反射栅条的延伸方向相交;
且所述第四异质结构包括相对设置的第一端和第二端,所述第一端位于所述第二端靠近所述第二汇流区的一侧,且所述第一端位于所述第二端靠近所述假指区的一侧。
10.根据权利要求9所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述第四异质结构的与所述反射栅条之间的夹角为0-60°。
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