一種低衍射效應聲表面波濾波器的製作方法
2023-12-06 16:06:11
專利名稱：一種低衍射效應聲表面波濾波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及濾波器領域，尤其是一種應用於衛星通訊和彩電的聲表面波濾波
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背景技術：
聲表面波濾波器屬於濾波器的一種，簡稱為SAW濾波器，其原理為在壓電基片上 採用微電子工藝技術製作電聲叉指換能器，利用基片材料的壓電效應，通過發射端叉指換 能器將電信號轉換成聲信號，並局限在基片表面傳播，輸出端叉指換能器將聲信號恢復成 電信號，實現電-聲-電的轉換過程，完成電信號處理過程。SAW濾波器具有體積小、重量輕、可靠性高和便於批量生產等優點，廣泛應用衛星 通訊和彩色電視領域。隨著產品微型化和產業化的發展，對這類濾波器的體積、成本和性能 提出更高的要求。有限長平面換能器激勵的聲波在一定距離內以平行平面波的形式傳播，然後波陣 面逐漸展開，最後成為圓形，這種稱為衍射。對於橫向SAW濾波器，衍射導致濾波器的頻率 響應偏離理想的脈衝響應，在通帶內，每根電極激勵的SAW場是相位疊加的，SAW衍射的影 響很小，然而在阻帶內，SAW衍射明顯影響到器件的特性，特別是引起器件帶外抑制變差，還 會增加過渡帶寬。為降低衍射效應對濾波器的影響，一般採用兩種方法1)增大換能器的 孔徑；2)對濾波器進行嚴格的衍射分析，然後對其補償。但這兩種方法有以下缺點第一種 方法增大了基片的面積，造成器件的體積增大和成本的增高，第二種方法需要知道SAW速 度與傳播角度的關係，但這種關係很難精確得到。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是為了克服上述衛星通訊和彩電聲表面波濾波 器阻帶抑制差、體積大和成本高的問題，本實用新型提供了一種新型的低衍射效應聲表面 波濾波器，所述濾波器的採用小孔徑叉指換能器，減小了器件的體積和成本，且其衍射效應 對濾波器帶外抑制的影響很小。為解決上述技術問題，本實用新型採用了如下的技術方案—種低衍射效應聲表面波濾波器，包括壓電基片以及設置於壓電基片上的發射端 叉指換能器和接收端叉指換能器，所述發射端叉指換能器和接收端叉指換能器孔徑小，寬 度介於3. 5-15個波長，本實用新型特別適用體積小、成本低的衛星通訊和彩電聲表面波濾 波器。聲波在衍射過程中，平面波的區域為菲涅耳(Fresnel)區，圓形傳播的區域稱為 費朗霍費(Fraunhofer)區。菲涅耳區的臨界長度為=xc = (1+r) w2/入，其中w為叉指換能 器的孔徑，A為聲波的波長，r為傳播介質各向異性決定的因子，對於各向同性介質，取r = 0。從菲涅耳區的臨界長度表達式可以看出，叉指換能器的孔徑w越小，菲涅耳區的臨界長 度越短。[0009]在發射端叉指換能器孔徑非常小的情況下，接收端換能器超出菲涅耳區的臨界長 度，大部分位於發射端換能器激發的SAW的遠場區，即費朗霍費區，由於接收端換能器的孔 徑很小，接收的SAW沿接收端換能器孔徑方向幅度和相位變化都很小，分布趨向於均勻，造 成衍射效應對濾波器的帶外抑制影響很小。叉指換能器孔徑減小，其器件的尺寸也相應的減小，在同等面積晶片上製作的器 件數量就會增多，器件外殼也會相應的減小，這樣，既適應了器件微型化的發展方向，又降 低單只器件的成本。綜上所述，本實用新型與傳統的同類濾波器相比，具有阻帶抑制高、體積小和成本 低的優點。
圖1為本實用新型結構示意圖以及衍射路徑示意圖。圖中標號所代表的名稱為1為發射端叉指換能器(孔徑為w)，2為接收端叉指換 能器，3為衍射包絡線，4為菲涅耳區(長度為x。)，5為費朗霍費區，6菲涅耳區聲場幅度分 布，7為費朗霍費區聲場幅度分布。
具體實施方式
以下結合附圖和本實用新型工作原理作進一步詳細說明。本實用新型的結構如圖1所示，一種低衍射效應聲表面波濾波器，包括壓電基片 以及設置於壓電基片上的發射端叉指換能器1和接收端叉指換能器2，聲波衍射分為菲涅 耳區4和費朗霍費區5。其中菲涅耳區4的長度為x。，菲涅耳區聲場幅度分布6不均勻，在 兩側幅度比較大，中間比較小；費朗霍費區聲場幅度分布7趨向均勻，特別是距離發射端換 能器1較遠時，其費朗霍費區聲場幅度分布7均勻性更好。在發射端叉指換能器1孔徑w非常小的情況下，菲涅耳區4的長度的X。很短，接 收端換能器2超出菲涅耳區4的臨界長度x。，大部分位於發射端換能器1激發的SAW的遠 場區，即費朗霍費區5，由於接收端換能器2的孔徑也很小，費朗霍費區聲場幅度分布7分布 趨向於均勻，接收的SAW沿接收端換能器2孔徑方向幅度和相位變化都很小，造成衍射效應 對濾波器的帶外抑制影響很小。由於發射端叉指換能器1和接收端叉指換能器2的孔徑都很小，因此整個器件的 體積會減小，同等面積晶片上製作的器件數量就會增多，器件外殼也會相應的減小，這樣， 既適應了器件微型化的發展方向，又降低單只器件的成本。
權利要求一種低衍射效應聲表面波濾波器，包括壓電基片以及設置於壓電基片上的發射端叉指換能器和接收端叉指換能器，其特點是所述發射端叉指換能器和接收端叉指換能器孔徑小，孔徑寬度介於3.5-15個波長。
專利摘要一種低衍射效應聲表面波濾波器，包括壓電基片以及設置於壓電基片上的發射端叉指換能器和接收端叉指換能器，其特點是所述發射端叉指換能器和接收端叉指換能器孔徑小，孔徑寬度介於3.5-15個波長。本實用新型特別適用體積小、成本低的衛星通訊和彩電聲表面波濾波器，採用本實用新型所述孔徑的聲表面波濾波器，衍射效應對濾波器阻帶抑制的影響很小，具有阻帶抑制高、體積小和成本低的優點。
文檔編號H03H9/64GK201584949SQ20102005534
公開日2010年9月15日 申請日期2010年1月13日 優先權日2010年1月13日
發明者丁毅, 姚遠, 曹亮, 杜雪松, 楊增濤, 楊靜, 羅山焱, 陳小兵 申請人:中國電子科技集團公司第二十六研究所