CN117280606A

CN117280606A - 声学谐振器

Info

Publication number: CN117280606A
Application number: CN202280028595.4A
Authority: CN
Inventors: G·皮亚扎; G·维达尔·阿尔瓦雷斯
Original assignee: Spektron Microsystems Co ltd
Current assignee: Spektron Microsystems Co ltd
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-12-22
Also published as: IT202100007364A1; WO2022201093A1

Abstract

一种声学共振器，其包括压电材料层(2)，其限定一对端部的面(3、4)，且压电材料层(2)适于选择性地产生从端部的面(3、4)传播的声波；一对电极(5)，其布置在压电材料层(2)的相应的端部的面(3、4)上；至少一个第一声学反射部(11)，其朝向压电材料(2)的一个面(3)，并且适合至少部分反射从所述面(3)传播的声波；至少一个第二声学反射部(12)，其朝向压电材料(2)的另一个面(4)并且适合至少部分反射从所述面(4)传播的声波；所述至少一个第一声学反射部(11)具有预定的第一厚度(s₁)，所述至少一个第二声学反射部(12)具有预定的第二厚度(s₂)。第一厚度(s₁)和第二厚度(s₂)互不相同。

Description

声学谐振器

技术领域

本发明涉及用于产生和处理电信号的电子设备的技术领域，本发明的主题是一种声学谐振器。

背景技术

众所周知，在微型化电子设备领域，需要提供适合过滤电信号的设备，尤其是外形尺寸缩小的设备。

针对此类需求的典型解决方案是在由压电材料层构成的薄膜基础上制造声学谐振器。

这些声学谐振器的尺寸比基于电磁相应材料的电路小得多。

声学谐振器的运行基于声波的产生和处理，这些电路的一部分用于合成射频滤波器(RF滤波器)。

更具体地说，目前用于微型化电子电路(例如用于移动无线电技术(4G和5G))的声学谐振器主要有两类。

第一类谐振器由具有表面声波(SAW)的谐振声学设备构成，这些设备主要通过以相对较低的成本购买较简单的结构来生产。

SAW谐振器用于频率低于2GHz的电子电路中。

第二类谐振器由具有体声波(BAW)的谐振声学设备构成。这些设备比SAW谐振器更复杂、更昂贵，主要用于2GHz以上频率的应用。

当设计数据要求在效率和热漂移稳定性方面具有高性能时，一些BAW设备也可用于低于2GHz的频率。

5G标准要求声学谐振器能够在3GHz以上频率执行滤波功能。

事实上，新的Wi-Fi标准还要求使用在5GHz和7GHz之间运作的滤波系统。

被选择以用来确定压电薄膜层和谐振器其他组件的厚度决定了BAW器件的谐振频率。

新的5G标准给BAW技术带来了一些问题，因为需要使用非常薄的压电薄膜来获得能够在3GHz以上频率运作的滤波设备。

此外，上述设备必须能够覆盖特别宽的带宽，这是新兴的5G和Wi-Fi标准所要求的。

在实践中，这些要求的结合会导致需要承担更高的生产成本，以控制各种材料薄膜厚度的一致性以及需要施加于压电材料薄膜的合适掺杂相。

各种材料的薄膜厚度减小所造成的另一个负面影响是，它们对环境条件变化的敏感性更高。

尤其是，这些薄膜对温度和湿度的变化特别敏感，因此有必要提供严密的包装，以控制内部的湿度水平，从而使用作射频滤波器的谐振器的性能长期保持基本稳定。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，提供一种即使在特别高的频率范围内工作也能提供高效率的声学谐振器。

更具体地说，本发明的主要目的是提供一种生产相对简单的声学谐振器，以便于工业化生产。

本发明的另一个目的是提供一种生产成本特别低的声学谐振器。

本发明的另一个目的是提供一种声学谐振器，该声学谐振器可以很容易地适应电信领域出现的新标准，例如5G、WiFi6、WiFi6E或类似标准。

本发明的另一个目的是提供一种声学谐振器，其电气特性随时间保持不变，这意味着它受环境参数(例如温度和湿度)变化的影响很小。

本发明的另一个目的是提供一种声学谐振器，其结构可以在以谐振器本身的基振频率为中心的工作频带之外的杂散频率上获得高衰减。

此外，本发明的最重要目的是提供一种声学谐振器，其配置允许对与高数据容量相关的信号进行滤波。

根据权利要求1所述类型的声学谐振器可实现上述及其他目标，下文将对这些目标作更好的解释。

根据从属权利要求的声学谐振器可实现下文更详细描述的其他目标。

附图说明

本发明的优点和特点可从以下对声学谐振器的一些优选但非限制性配置的详细说明中清楚地显现出来，并可特别参考以下附图：

-图1显示了声学谐振器第一种配置的俯视示意图；

-图2显示了声学谐振器第二种配置的俯视示意图；

-图3显示了图1中的谐振器在平面A-A上的剖面图；

-图4显示了两幅图，旨在说明导纳随频率变化的趋势，这些图涉及本发明的主题的声学谐振器。

具体实施方式

本发明的主题是一种电子领域使用的声学谐振器，用于产生和/或过滤频率在预定区间内的电信号。

特别是，本发明的主题的声学谐振器尤其适用于促进无线电频带内电信号的产生/过滤，通常是1.5GHz至30GHz频带内的电信号。

这里所用的术语“声学谐振器”指的是能够将电信号转换为机械波(称为声波)的电子振荡器设备，该机械波由于组件的尺寸变形(或机械振动)而在设备内部产生。

因此，声学谐振器的运作原理基于其内部机械波(也称为声波)的传播，所述波具有预定的宽度和趋势。通过上述声波的传播，可以在与谐振器相关的相应电极端部产生具有预定特性的电信号。

因此，我们可以将谐振器定义为一种设备，其适合将电极端部的电信号转换为在设备内部传播的声波(反之亦然)。

利用这种特性可以制造电子振荡器，即适合产生以预定频带为中心的周期性电信号的设备。

作为替代方案，谐振器也可用于制造电子滤波元件，该电子滤波元件适于在其输出端提供与输入端信号相关的部分频谱(例如，选择性通带滤波器、高通滤波器或低通滤波器、截止滤波器等)。

本发明的主题的谐振器在附图中以附图标记1表示，主要用作5G技术中使用的射频设备以及与之相关的新标准中的滤波元件。

更具体地说，图1至图5显示了设计用于在2GHz-7GHz频带运作的谐振器1，其中特别涉及3GHz和4GHz之间的子频带。

不过，可以理解的是，本发明的上述配置只是举例说明，下文所述的创新技术特征也可以在工作频带不同于上述频带的其他类型RF谐振器中再现。

此外，下文所述的声学谐振器1还可用作振荡器和/或滤波元件，适用于不同的频率区间，不一定落在无线电频带内。

作为本发明主题的声共振器1具有层叠的结构，其由不同类型的材料层叠加而成。

图4和图5显示了所述结构的截面图，而平面图中所述层的形状可以根据设计规格或谐振器的安装环境而有所不同。

图1至图3显示了通过改变各层平面形状而获得的不同几何形状的谐振器。

首先，谐振器1包括在一对端部的面3、4之间延伸的压电材料层2。

从平面图上看，该层2的几何形状可以与具有n个边的正多边形(例如，正方形、长方形、梯形或任何其他多边形)相对应。

有利的是，压电材料为单晶类型，可从包括以下材料之一的组中选择：氮化铝、铌酸锂、钽酸锂、石英、氧化锌、锆钛酸铅以及具有类似机电特性的其他材料。

此外，用于制造压电层2的材料也可以从根据上述规定的材料中选择，但以不同的掺杂值获得。

有利的是，压电材料的层2的预定厚度s₂可以在100nm到5000nm之间。

此外，压电层2的厚度s₂可与由其产生的声波信号的波长λ成比例，例如，该厚度可等于所述波长的一半(λ/2)。

谐振器1还包括一对电极5，分别布置在压电材料2的端部的面3和4上。

这些电极5直接置于压电材料2的面3、4上，且由导电材料(通常是金属材料)制成。

例如，电极5可以由以下材料或合金中的一种制成：铝、铝铜、钌、钼、钨、钛、钽、铂和金。

如图1至图3所示，电极5可以配备有利成形的侧面的延伸部6，该侧面的延伸部6适于与谐振器电连接的其他电路相连。

更具体地说，所述延伸部基本上可以是二维的，并沿着其延展方向在一个端部7和相对的端部8之间扩展，端部7具有减小的尺寸，其适合直接叠加到压电材料层2上，相对的端部8具有最大的尺寸，其适合连接到其他电气或电子电路上。

谐振器1的第一实施方案是在电极5上沉积不同材料的层，其适于形成用于压电材料2所产生声波的反射部(或屏蔽器)。

不过，在图中所示的实施例中，在电极5上沉积了两层相同的材料3、4，这两层材料是从声波传播阻抗低(或简而言之，声学阻抗低)的材料中挑选出来的。

例如，具有低声学阻抗的所述层9可以由下列材料之一的薄膜制成：二氧化硅、氧化硅、氧化碲、旋涂玻璃以及以它们为基础但添加了掺杂物质或杂质的其他材料。

有利的是，所述具有低声学阻抗的层9的厚度s₉可以在50nm到10μm之间。

尤其是，具有低声学阻抗的层9的厚度s₉根据压电材料层2的厚度s₂而变化。

例如，如果压电材料的层2的厚度s₂约等于声波长度(λ/2)的一半，则低声阻抗材料的层9的厚度s₂可基本等于所述波长的分数或倍数(波长的四分之一λ/4、波长的四分之三3λ/4等)。

这些具有低声学阻抗的层9的作用首先是补偿压电材料层2所承受的热漂移。

众所周知，与压电材料2相关的振荡频率(和/或频带)随所述层所处环境的温度而变化。

在谐振器技术领域，“频率的温度系数”这一术语定义了这一条件，它表示频率变化与温度的函数关系(一般来说，每摄氏度单位的频率变化为标准化频率的几千万分之一)。因此，频率的温度系数是一个以百万分之一(即等于工作频率(赫兹)值的10^-6倍)表示变化的参数。

当温度升高，振荡频率降低时，频率的温度系数为负值。

相反，当温度升高，振荡频率增加时，频率的温度系数为正。

一般来说，压电材料2在材料本身整个工作范围内的频率的温度系数为负值(即振荡频率随着温度的升高只会降低)。

因此，这对低声学阻抗材料的层9的频率的温度系数为正值，也就是说，它们的内部结构能够促进工作频率随温度升高而增加。

这样，由压电材料层2和低阻抗的层9构成的组件就能减少热漂移(指工作频率)。

特别是，由于与低阻抗材料的层9的行为相关联的具有相反符号的频率变化，与压电层2有关的且由温度变化引起的振荡频率变化已基本消除(或大大减少)。

此外，为了实现这种补偿，有必要插入两层不同的低阻抗材料的层9，每一层都朝向压电材料层2的相应的面3、4定向。

事实上，压电材料的层2相对于两个端部的面3、4具有基本各向同性的物理特性。

因此，对压电材料2的激励(例如，通过向一对电极施加电信号)会促进产生两个基本相等的机械波，这两个机械波沿着垂直于面3、4的方向Z传播，但传播方向相反。

压电材料2上的振动所产生的声波往往会通过与压电材料表面相对的多个反射部“保留”在谐振器1中。

在谐振器1的层中保留波可以触发共振条件，从而促进驻留声波的产生。

振荡驻波在层间逐渐透射(而不是反射)的部分代表谐振器1的损耗。

显然，谐振器1的设计是为了将这种损耗降到最低，从而更容易保持声波的驻留状态。

直接位于电极5上的一对低声阻抗层9可以增大与压电材料层2相关的谐振腔10的尺寸，并促进由其产生的声波的首次和部分反射。

在本发明中，术语“谐振腔”是指一个具有预定尺寸的几何空间，在该空间中，存在与有源材料(即压电材料2)振荡时产生的机械波相关的大部分能量。

一般来说，与驻留在谐振腔10内的声波相关的能量超过压电材料产生的、与所述声波相关的总能量的95％。

更具体地说，可以通过分析和实验证明，引入一对低声学阻抗层9会增大谐振腔10的尺寸。

因此，通过引入低声学阻抗层9，可以获得谐振腔10，其尺寸大于压电材料层2的厚度，小于后者与低阻抗的层9的厚度之和。

换句话说，谐振腔10经过扩大，甚至包括低阻抗的层9的部分厚度，但无论如何都不会超过后者的尺寸。

同时，这对低阻抗层9还起到声学屏障器的作用，反射所述腔10内产生的部分机械波。

因此，低声阻抗层9的存在有利于保持压电材料层2上电极5所促进的振荡，从而降低谐振器的整体损耗。

有利的是，在谐振器1工作期间在低阻抗层9中同时出现：i)声波的部分反射和ii)压电材料2所承受的热漂移补偿。

有利的是，谐振器1包括朝向压电材料层2的一个面3的第一声学反射部11和朝向压电材料层2的另一个面4的第二声学反射部12。

众所周知，第一声学反射部11和第二声学反射部12的作用是部分反射由压电材料层2(并来自其面3、4)产生的机械波，以便尽可能长时间地将谐振器1保持在主动谐振状态。

众所周知，在谐振器1领域，反射部层11、12并不能完全反射入射声波，实际上反射损耗一般低于1％(也就是说，反射层能够反射99％以上的入射机械波，并将小于1％的声波透射到下一层)。

为了提高压电材料层2产生的声波的整体反射率，通常采用的一种解决方案是提供由多个反射元件11、12组成的两层堆叠，每个反射元件朝向材料本身的相应的面3、4。

因此，根据本发明主题的谐振器1中的这些已知配置，可以使用单个第一反射部11和单个第二反射部12，或者使用多个第一反射部11和多个第二反射部12叠加在一起。

因此，一般来说，可以提供N个相互叠加的第一反射部11和M个相互叠加的第二反射部12。

此外，根据设计要求，可以提供相同数量的第一反射部11和第二反射部12(N＝M)或不同数量的所述反射部(M≠N)。

图4和图5所示的声学谐振器1包括多个第一反射部11和多个第二反射部12，它们的数量互不相同(M≠N)。

无论第一反射部11和第二反射部12的总数如何，它们都直接布置在电极5上(在没有提供一对低声学阻抗材料的层9的情况下)，或者直接布置在低声学阻抗层9上(在提供的情况下)。

如图所示，每个第一反射部11和每个第二反射部12可以包括多个子层13、14，分别由低声学阻抗材料和高声学阻抗材料制成。

例如，低声学阻抗层13可以由以下任何一种材料的薄膜构成：二氧化硅、氧化硅、氧化碲、旋涂玻璃以及以它们为基础但添加了掺杂物质或杂质的其他材料。

高声学阻抗层14可以由以下任何一种材料的薄膜构成：氮化铝、钨、铂、钼、钌，以及基于这些材料但添加了掺杂物质或杂质的其他材料。

有利的是，每个单个第一反射部11和/或单个第二反射部12可以有X层高阻抗材料和Y层低阻抗材料。

特别是，单个反射部11、12中包含的高阻抗材料子层14的总数X和低阻抗材料子层13的总数Y可以相同(X＝Y)或不同(X≠Y)。

例如，所述子层13、14最少可以是单个存在(X＝Y＝1)，而其最大数量可以是可变的，由实施和/或设计要求决定。

然而，当所述子层的数量大于1时(X>1和/或Y>1)，其排列方式总是交替进行，即在两个相同类型的层之间有一个相反类型的层。

例如，如果X＝2，Y＝1，则单个低阻抗子层13夹在两个高阻抗子层14之间，如在X＝Y＝4的情况下，相应的第一反射部11和/或第二反射部12由四个相等的叠加元件组成，每个叠加元件由高阻抗子层14和低阻抗子层13连接构成。

有利的是，一个或多个第一反射部11(对应的一个或多个第二反射部12)可包括与其他第一反射部11(对应的其他第二反射部12)相同或不同的子层13、14数量X和Y。

此外，低阻抗子层13和高阻抗子层14可具有各自的厚度s₁₃、s₁₄，并具有预定值，因此每个第一反射部11和/或第二反射部12的厚度s₁、s₂由组成它的低阻抗子层13和高阻抗子层14的厚度s₁₃、s₁₄之和决定。

高阻抗材料子层14的厚度s₁₄和低阻抗子层13的厚度s₁₃随压电材料层2产生的声波的频率而变化。

特别是，可以选择高声阻抗和/或低声阻抗材料的每个子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄，使其与在其中传播的声波λ的周期的分数成比例。

更具体地说，每个子层13、14的端面15、16之间的间距等于同一子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄。

声波以预定的传播速度在相应的子层13、14中传播，传播速度因制造同一子层的材料类型而异。

因此，每层子层13、14都定义了自己的声波传播时间。这个时间可以定义为声波的每个点穿过分隔子层13、14的端面15、16的厚度所需的时间间隔。

换句话说，传播时间可以计算为相应子层13、14的厚度与声波在同一层内的传播速度之比。

在谐振器技术领域，传播时间也用“相位长度”来定义。用符号t_p表示相位时间，用s表示给定反射层和/或压电材料的厚度，用v_p表示声波在同一层内的传播速度，从而可以定义以下关系式：

t_p＝s/v_p

正如本说明中将进一步说明的那样，与由高和/或低声学阻抗材料制成的各子层13、14相关的厚度s₁₃、s₁₄是根据谐振腔10的大小来选择的。

确定反射部11、12的各个子层13、14的尺寸与谐振腔的尺寸之间的相关性可以最大限度地减少反射部频带之间的重叠。

本说明中使用的术语“反射部带宽”是指反射部11、12促进压电材料层2产生的声信号的反射的频率范围。

换句话说，反射部带宽表示反射部11、12的频率范围，在此频率范围内，入射声信号(即由压电材料2产生并沿预定传播方向远离压电材料2的声信号)被反射部反射，从而被导回压电材料2。

反射部带宽可根据同一谐振器中使用的反射部数量而变化。在图中所示的情况下，谐振器具有多个第一和第二反射部：与第一反射部相关联的总带宽和与第二反射部相关联的总带宽将根据相互叠加的第一反射部11和第二反射部12的数量而变化。

优选地，与第一反射部11相关联的带宽可以不同于与第二反射部12相关联的带宽。

可以选择第一反射部11和第二反射部12，使其各自具有适合反射由压电材料层2产生的主模式的带宽B。

然而，正如谐振器理论中已知的那样，压电材料层2可能会产生不需要的声波，即与杂散或次模式相关的声波。

使用分别与第一反射部11和第二反射部12相关的不同带宽B可以增强对杂散模式或次模式(即主模式以外的模式)的衰减和“阻尼”效果。

为了达到这一效果，可以设计第一反射部11和第二反射部12，其带宽B不能叠加，因为所述带宽B由不同的频率间隔限定。不过，上述带宽B具有共同区域，该区域以压电材料2产生的声波的主模式频率为中心。

这样，就可以将所述带宽B的联合作用结合起来，以促进对频率在重叠带宽部分(适合促进主模式的反射)之外、分别与第一反射部11和第二反射部12相关的各种声波的衰减。

这样的配置允许从一开始就消除与压电材料层2产生的主模式不一致的杂散模式的产生；这些杂散模式的形成可能是由于谐振器领域众所周知的各种原因(例如，压电材料2和/或形成反射部11、12的子层内部存在杂质，谐振器和/或电极的几何形状等)。

反射部11和12在带宽部分不同的情况下工作，可以“切断”压电材料层2产生的大部分杂散模式，因为它们可以吸收这些不需要的模式，同时只允许反射主模式(以便触发该特定模式的振荡)。

有利的是，子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄可以这样选择，即在如上所述计算的传播时间内，声波传播周期的预定部分穿过材料的端面15、16。

例如，低声阻抗子层13的厚度s₁₄和高声阻抗子层14的厚度s₁₄可以选择为允许传播四分之一周期(π/2)或四分之三周期(3/2π)。

形成相同反射部11、12的子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄可以相同，也可以不同，正如形成不同反射部11、12的子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄可以相同，也可以不同。

根据本发明的一个具体方面，与第一反射部11相关的第一厚度s₁不同于与第二反射部12相关的第二厚度s₂。

得益于这种配置，声学谐振器能够大大减弱与振荡带宽以外的频率相关的杂散分量。

事实上，通过设计阶段的分析和实验发现，第一和第二厚度s₁、s₂的不同值可将杂散频率分量降低20dB至60dB。

例如，在图4和图5所示的本发明配置中，第一厚度s₁(与第一反射部11相关联)的值大于第二厚度s₂(与第二反射部12相关联)的值。

此外，通过使用单位厚度s₁₃、s₁₄大于用于制造厚度较小的反射部12的子层13、14的单位厚度s₁₃、s₁₄的子层13、14，可以获得与相应类型的反射部(在图中所示的情况下为第一反射部11)相关的增大的厚度s₁。

可选地，可以通过叠加总数大于用于制造具有较低厚度s₂的反射部的子层13、14的总数的子层13、14来获得增加的厚度s₁。

在图中所示的谐振器中，每个单个第一反射部11(布置在压电材料层2上)的厚度s₁大于每个第二反射部12(布置在压电材料层2下)的厚度s₂。

如上所述，每个反射部11、12的厚度s₁、s₂取自组成它的高阻抗子层13、14和低阻抗子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄之和。

更具体地说，包括每个第一反射部11和/或第二反射部12的子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄是可变的，以满足根据与穿越同一层的激励模式相关联的相位长度t_p而变化的尺寸关系。

“振动模式”这一表述也在本说明的前文中使用过，意指与系统或结构相关的特征振动模式，该系统或结构定义了谐振器1，并有几个具有不同振幅的点。

振动模式包括i)振动的时间变化和ii)通过结构的运动振幅的空间变化。

时间变化决定了振荡的频率。

空间变化定义了包括谐振器1的结构从一点到另一点的不同振动幅度。

具体地说，由高阻抗或低阻抗材料制成的子层13、14定义了厚度s₁较大的反射部(例如，第一反射部11)，子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄根据以下关系变化：

s_1x＝(2n+1)^*(π/2)

其中：

s_1x是相应子层13、14的厚度；

n是正整数；

π/2相当于激励模式周期的四分之一(其中2^*π＝激励模式周期)。

因此，根据这一关系，就压电材料层2激励的模式的周期2^*π而言，构成最大反射部(在图中所示谐振器的情况下，该反射部对应于第一反射部11)的子层13、14的厚度s₁₃、s₁₄可根据以下系列选择：

3^*π/2、5^*π/2、7^*π/2、9^*π/2、11^*π/2、13^*π/2...

有利的是，由高阻抗或低阻抗材料制成的子层13、14定义了厚度较小的反射部(例如第二反射部12)，子层13、14的厚度S₁₃、S₁₄基本等于激励模式周期的四分之一，即满足以下关系式：

s_1x＝π/2

其中

s_1x是相应子层13、14的厚度；

因此，作为本发明主题的声学谐振器1基本上具有厚度不同的第一反射部11和第二反射部12，第一反射部11和第二反射部12的厚度分别为s₁；s₂，且由高强度材料制成的交替子层13、14构成，其中：

-第一反射部11和第二反射部之间的一个的子层12、13的厚度s₁₃、s₁₄基本相同，即s_1x＝(2n+1)^*(π/2)，其中π/2表示由压电材料的层2激励的模式的四分之一波；

-另一个反射部12的子层12、13的厚度相同，基本上等于s_1x＝π/2，即等于由压电材料的层2激励的模式的四分之一波。

在图中所示的谐振器1配置中，第一反射部11包括厚度s₁₃、s₁₄较高的子层13、14，而第二反射部包括厚度较低的子层。不过，谐振器的配置可能与此不同，其特点是第一反射部包括厚度较低的子层，第二反射部包括厚度较高的子层。

在图5所示的本发明的特定配置中，最靠近压电材料的层的第一反射部11的厚度s₁可以大于或小于其余第一反射部11的厚度s₁。

换句话说，相对于谐振器中使用的其余反射部11的第一厚度s₁，与最靠近压电材料层2的反射部11相关的第一厚度s₁可以是绝对最大值(或绝对最小值)。

同样，最靠近压电材料的层2的第二反射部12的厚度s₂可以大于或小于其余第二反射部12的厚度s₂。

相对于与嵌入谐振器1中的其余反射部12相关的第二厚度s₂，与最靠近压电材料的层2的反射部12相关的第二厚度s₂可以是绝对最大值(或绝对最小值)。

有利的是，第一厚度s₁和/或第二厚度s₂可以从与最靠近压电材料层2的反射部11、12相关的对应最大厚度开始逐渐减小。

厚度s₁、s₂的“逐渐减小”这一表述指的是一种特定的结构，在这种结构中，给定反射部11、12的厚度s₁、s₂总是小于前一个反射部的厚度s₁、s₂(前一个反射部是指，相对于声波的传播方向而言，在所述反射部之前受到声波影响的反射部)。

图6显示了两个声学谐振器的导纳的频率响应，这两个谐振器的设计工作频率约为3.45GHz。

这些谐振器中的第一个-与上图相关-具有单个下反射部(由基本上四分之一波长厚的层形成)。

与下图相关的另一个谐振器具有单个下反射部(由厚度基本上为四分之一波长的层形成)和单个上反射部(由厚度基本上为四分之三波长的层形成)。

从图4所示的比较中可以清楚地看出，上反射部的存在使得作为主模式谐波产生的杂散频率分量得到了相当大的衰减。

谐振器可固定在基底17上，基底优选由适合具有高声学阻抗的材料制成。例如，所述基底17可以从以下材料中选择：硅、碳化硅、蓝宝石、铌酸锂、钽酸锂、玻璃、石英、氮化铝和金刚石。

有利的是，参照本发明所述的教导也可应用于设计为使用基模谐波(在这种情况下，基模对应于衰减模之一)运行的谐振器。

本发明还可以有其他变体，所有这些变体都在本发明所要求和描述的发明特征的范围之内；这些技术特征可以用技术上等同的不同元件和所用材料来替代；本发明的形状和尺寸可以是任何形状和尺寸，只要与本发明的用途相匹配即可。

权利要求和说明中包含的附图标记和符号只是为了使文字更清晰，不应被视为限制其所标识的对象或过程的技术范围的要素。

Claims

1.一种声学的谐振器，其包括：

-压电材料层(2)，其限定一对端部的面(3、4)并且适于选择性地产生从所述端部的面(3、4)传播的声波；

-一对电极(5)，其相应布置在所述压电材料层(2)的端部的面(3、4)上；

-至少一个第一声学反射部(11)，其朝向所述压电材料(2)的面(3)定向，并且适于至少部分反射从所述面(3)传播的声波；

-至少一个第二声学反射部(12)，其朝向所述压电材料(2)的另一个面(4)定向，并且适于至少部分反射从所述面(4)传播的声波，

其中所述至少一个第一声学反射部(11)具有预定的第一厚度(s₁)；

其中所述至少一个第二声学反射部(12)具有预定的第二厚度(s₂)；

其特征在于所述第一厚度(s₁)和所述第二厚度(s₂)互不相同。

2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述谐振器包括一对低声学阻抗材料层(9)，每层低声学阻抗材料层(9)位于所述压电材料层(2)和相应的第一或第二反射部(11、12)之间。

3.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于，所述一对低声阻抗材料层(9)的每层都布置在相应的电极(5)上。

4.根据权利要求3所述的谐振器，其特征在于，至少一个所述第一反射部(11)直接布置在所述一对低声阻抗材料层(9)的一低声阻抗材料层(9)上，至少一个所述第二反射部(12)直接布置在所述一对低声阻抗材料层(9)的另一低声阻抗材料层(9)上。

5.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述至少一个第一反射部(11)和所述至少一个第二反射部(12)分别由一层或多层高声学阻抗材料子层(14)和一层或多层低声学阻抗材料子层(13)构成，所述低声学阻抗子层(13)和所述高声学阻抗子层(14)以相互交替的方式排列。

6.根据权利要求5所述的谐振器，其特征在于，每层高声学阻抗子层(14)和每层低声学阻抗子层(13)都有各自的预定的厚度(s₁₃、s₁₄)，所述第一厚度(s₁)和所述第二厚度(s₂)基本等于构成相应第一反射部(11)或第二反射部(12)的低声学阻抗子层的厚度(s₁₃)和高声学阻抗子层(s₁₄)的厚度之和。

7.根据权利要求6所述的谐振器，其特征在于，每层所述高声学阻抗子层(14)的厚度(s₁₄)和/或每层所述低声学阻抗子层(13)的厚度(s₁₃)选择成使得，在由所述压电材料层(2)产生的声波传播期间，允许声波周期的预定部分的穿越。

8.根据权利要求4所述的谐振器，其特征在于，所述谐振器包括多个所述第一反射部(11)和/或多个所述第二反射部(12)，分别与所述第一反射部(11)和/或所述第二反射部(12)相关的所述高声学阻抗子层(14)中的至少一层和/或所述低声学阻抗子层(13)中的至少一层具有厚度值(s₁₃、s₁₄)，所述厚度值(s₁₃、s₁₄)随着与所述压电材料层(2)的距离增加而逐渐减小。

9.根据前述一项或多项权利要求所述的谐振器，其特征在于，所述第一反射部(11)的厚度(s₁)和所述第二反射部(12)的厚度(s₂)根据所述压电材料层(2)的厚度(s₂)而变化。

10.根据前述一项或多项权利要求所述的谐振器，其特征在于，所述一对低声学阻抗材料层(9)的频率的温度系数与所述压电材料层(2)的频率的温度系数相反。

11.根据前述一项或多项权利要求所述的谐振器，其特征在于，构成所述至少一个第一反射部(11)和所述至少一个第二反射部(12)的所述低声学阻抗子层(13)和所述高声学阻抗子层(14)的频率的温度系数与所述压电材料层(2)的频率的温度系数相反。