CN220190843U - 一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于滤波器技术领域，具体涉及一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构；包括：衬底材料和沉积在衬底材料上的叉指换能器；所述叉子换能器包括第一汇流条、连接在第一汇流条上的第一电极、第二汇流条和连接在第二汇流条上的第二电极；所述第一电极与第二电极互相交错，相邻电极间的间隔相等；所有电极形状相同，均呈弧形或锯齿状；本实用新型能抑制通带滤波器的横向模，同时本实用新型对工艺精度要求更低，在工艺方面更容易实现。
Description
技术领域
本实用新型属于滤波器技术领域，具体涉及一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构。
背景技术
声表面波滤波器具有体积小、重量轻、一致性好等优点。随着移动通信的快速增长，声表面波滤波器已广泛应用于移动通讯设备中。各种射频前端系统对高性能滤波器的需求日益增加。基于压电单晶薄膜的声表面波谐振器具有高Q值特点，是能够实现低损耗和高矩形度的声表面波滤波器。然而，常规的压电单晶薄膜衬底的声表面波谐振器在谐振点和反谐振点之间存在严重的横向模杂波寄生，该寄生会严重影响滤波器通带的平坦度，使滤波器在通带内会形成较大波动，影响滤波器的实际使用。
现有传统抑制横向模的电极厚度加权、电极宽度加权、在电极末端特殊加工(例如piston)等结构，均存在指条宽度改变或厚度改变，其对工艺精度要求高，声表面波滤波器在高频下，因线宽窄、膜厚薄会使工艺制作上述加权或宽度厚度变化的结构非常困难，难以实现较好的横向模杂波抑制效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提出了一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，该方法包括：衬底材料20和沉积在衬底材料上的叉指换能器10；所述叉指换能器10包括第一汇流条101、连接在第一汇流条上的第一电极103、第二汇流条102和连接在第二汇流条上的第二电极104；所述第一电极与第二电极互相交错，相邻电极间的间隔相等；所有电极形状相同，均呈弧形或锯齿状。
优选的，电极形状呈弧形时为正弦波弧形或圆弧形。
进一步的，电极形状呈正弦波弧形时表示为：
其中，y表示弧形纵坐标，x表示弧形横坐标，坐标原点为汇流条与电极相交处；A1表示正弦波弧形分布的宽度，L表示弧形在x方向上的长度，n表示大于或等于1的整数。
进一步的，正弦波弧形分布的宽度不超过
进一步的，所述电极的两个端点在同一直线上或不在同一直线上。
进一步的，电极形状呈圆弧形时，第一电极的圆心均在同一直线上，第二电极的圆心也在同一直线上。
优选的，电极形状呈锯齿状时，每条电极由至少3个矩形块构成。
进一步的，矩形块的中心点位于正弦函数或圆弧函数曲线上。
优选的，所有电极的宽度均相同或由电极两端向中间逐渐减小。
本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构能抑制通带滤波器的横向模。同时，相比传统抑制横向模的电极厚度加权、电极宽度加权、在电极末端特殊加工(例如piston)等结构，本实用新型对工艺精度要求更低，在工艺方面更容易实现。
附图说明
图1为本实用新型中抑制横向模杂波的声波谐振器结构电极呈正弦波弧形时的俯视图；
图2为本实用新型中抑制横向模杂波的声波谐振器结构电极呈圆弧形时的俯视图；
图3为本实用新型中抑制横向模杂波的声波谐振器结构电极呈正弦波弧形时与汇流条呈一定角度时的俯视图；
图4为本实用新型中抑制横向模杂波的声波谐振器结构电极呈锯齿形中的类正弦波弧形时的俯视图；
图5为本实用新型中抑制横向模杂波的声波谐振器结构电极呈锯齿形中的类正弦波弧形时与汇流条呈一定角度时的俯视图；
图6为本实用新型中抑制横向模杂波的声波谐振器结构电极呈锯齿形时矩形块的宽度由电极两端向中间逐渐减小的俯视图；
图7为本实用新型中抑制横向模杂波的声波谐振器结构的侧视图；
图8为本实用新型中一优选实施例的常规声波谐振器结构导纳响应图；
图9为本实用新型中一优选实施例的电极形状呈弧形的声波谐振器结构导纳响应图；
图中：10、叉指换能器；101、第一汇流条；102、第二汇流条；103、第一电极；104、第二电极；20、衬底材料。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提出了一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，所述声波谐振器结构包括以下内容：衬底材料20和沉积在衬底材料上的叉指换能器10；所述叉指换能器10包括第一汇流条101、连接在第一汇流条上的第一电极103、第二汇流条102和连接在第二汇流条上的第二电极104；所述第一电极与第二电极互相交错，相邻电极间的间隔相等；所有电极形状相同，均呈弧形或锯齿状。
优选的，如图1、图2所示，电极形状呈弧形时为正弦波弧形或圆弧形；电极形状呈正弦波弧形时可用公式表示为：
其中，x表示弧形横坐标，y表示弧形纵坐标，坐标原点为汇流条与电极相交处；A1表示正弦波弧形分布的宽度，L表示弧形在y方向上的长度，n表示正弦波弧形分布的周期，为大于或等于1的整数。
由于横向模声波沿着垂直于汇流条方向(y方向)传播，当横向模声波传播到汇流条时发生反射，反射的横向模声波和传向汇流条方向的声波产生干涉后在指条y方向形成能量较强的驻波，滤波器性能就会受到横向模杂波的影响。本实用新型通过将电极形状设置为弧形或者锯齿状，以阻碍横向模传向汇流条，进而破坏横向模激励的波导效应，达到抑制横向模强度的目的。
优选的，正弦波弧形分布的宽度A1不超过该长度可保证破坏横向模激励的波导效应的同时，不增加谐振器工作模态的能量损耗。
电极形状呈圆弧形时，第一电极的圆心均在同一直线上，第二电极的圆心也在同一直线上。
电极的两个端点在同一直线上或不在同一直线上，当电极的两个端点不在同一直线上时即电极两端的中心连线与汇流条呈θ角度，θ非90度，如图3所示。
对于具有波束偏向角的主模态声波激励，其传播方向与x轴呈一定角度，当电极两端的中心连线与汇流条呈θ角时，能够更好的激励和接收主模态声波能量，同时抑制沿y轴振动的横向模式杂波，降低滤波器插入损耗的同时获得更好的波纹控制能力。
如图4所示，电极形状呈锯齿状时，每条电极由至少3个矩形块构成，相邻矩形块之间交错相连；第一电极和第二电极由矩形块排列形成的锯齿形状并呈类正弦波弧形分布、圆弧形分布即矩形块的中心点位于正弦函数或圆弧函数曲线上。矩形块的中心点位于正弦函数曲线上时，可表示为：
其中，yn表示第n个矩形块中心的纵坐标，xn表示第n个矩形块中心的横坐标，坐标原点为汇流条与电极相交处；M2表示类正弦波分布的宽度，A2不超过L表示弧形在y方向上的长度，m表示正弦波弧形分布的周期，为大于或等于1的整数。
矩形块的中心点位于圆弧函数曲线上时，第一电极形成的圆弧函数的圆心均在同一直线上，第二电极形成的圆弧函数的圆心也在同一直线上。
如图5所示，电极的第一个矩形块和最后一个矩形块的中心连接线与汇流条可垂直或呈一定角度。
优选的，如图6所示，所有电极任意部分的宽度均相同或由电极两端向电极中间逐渐减小；当电极形状呈锯齿状时，矩形块的宽度由电极两端向中间逐渐减小，且在位于汇流条相同距离的第一电极的矩形块和第二电极的矩形块的宽度相同。
如图7所示，衬底材料由上到下依次由压电薄膜材料301、功能层薄膜302和支撑衬底303构成；压电薄膜材料为铌酸锂、钽酸锂或石英，功能层薄膜为SiO2，Al2O3或Si3N4，支撑衬底为Si或SiC。
在一些优选实施例中，衬底材料中压电薄膜材料为铌酸锂，功能层薄膜材料为SiO2，支撑衬底为Si，电极的宽度为0.7μm，电极周期为2.8μm，电极y方向长度为28μm；其常规声波谐振器结构的导纳响应如图8所示；图9为电极形状呈弧形的声波谐振器结构的导纳响应，弧形电极形状的公式为：
对比图8和图9可以看出，常规声波谐振器结构在导纳曲线最大值和最小值之间存在多个有横向模式振动引起的细小波动，而电极形状呈弧形的声波谐振器结构在导纳曲线最大值和最小值之间细小波动消失或幅度明显降低，说明此结构使横向模式杂波得到抑制；同时图9最低点对应的导纳值从图8的-95.2降低到-98.8，说明谐振器工作模态的能量更强，具有更高的Q值。从上述优选实施例可以看出，本实用新型提出的结构能抑制声波谐振器中的横向模杂波同时增加了谐振器的Q值。
本实用新型提供的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构能抑制通带滤波器的横向模。同时，相比传统抑制横向模的电极厚度加权、电极宽度加权、在电极末端特殊加工(例如piston)等结构，本实用新型对工艺精度要求更低，在工艺方面更容易实现。
以上所举实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，包括：衬底材料和沉积在衬底材料上的叉指换能器；所述叉指换能器包括第一汇流条、连接在第一汇流条上的第一电极、第二汇流条和连接在第二汇流条上的第二电极；所述第一电极与第二电极互相交错，相邻电极间的间隔相等；所有电极形状相同，均呈弧形或锯齿状。
2.根据权利要求1所述的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，电极形状呈弧形时为正弦波弧形或圆弧形。
3.根据权利要求2所述的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，电极形状呈正弦波弧形时表示为：
其中，y表示弧形纵坐标，x表示弧形横坐标，坐标原点为汇流条与电极相交处；A1表示正弦波弧形分布的宽度，L表示弧形在x方向上的长度，n表示大于或等于1的整数。
4.根据权利要求3所述的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，正弦波弧形分布的宽度不超过
5.根据权利要求3所述的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，所述电极的两个端点在同一直线上或不在同一直线上。
6.根据权利要求2所述的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，电极形状呈圆弧形时，第一电极的圆心均在同一直线上，第二电极的圆心也在同一直线上。
7.根据权利要求1所述的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，电极形状呈锯齿状时，每条电极由至少3个矩形块构成。
8.根据权利要求7所述的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，矩形块的中心点位于正弦函数或圆弧函数曲线上。
9.根据权利要求1所述的一种抑制横向模杂波的声波谐振器结构，其特征在于，
所有电极的宽度均相同或由电极两端向中间逐渐减小。
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