一种声表面波滤波器及其制作方法、电子设备

文档序号:881975 发布日期:2021-03-19 浏览:36次 >En<

阅读说明:本技术 一种声表面波滤波器及其制作方法、电子设备 (Surface acoustic wave filter, manufacturing method thereof and electronic equipment ) 是由 范佰杰 王晓珍 徐浩 于 2020-11-26 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种声表面波滤波器及其制作方法、电子设备,每相邻两个结构单元之间连接一个所述电容换能器,由于电容换能器接地,使电容换能器起到了对地电容的作用,能有效提高声表面波滤波器的矩形度,进而提高声表面波滤波器的滤波性能,而且,通过将至少两个结构单元进行串联使用,能起到滤波性能线性叠加的技术效果即随着结构单元的数量的增大,能呈线性的提高声表面波滤波器的矩形度,即提高了声表面波滤波器的频率选择性,以使本发明的一种声表面波滤波器可广泛应用于雷达、导航、移动通信等电子信息领域,适用性强。(The invention relates to a surface acoustic wave filter, a manufacturing method thereof and electronic equipment, wherein a capacitor transducer is connected between every two adjacent structural units, and the capacitor transducer is grounded, so that the capacitor transducer plays a role of capacitance to ground, the rectangularity of the surface acoustic wave filter can be effectively improved, and the filtering performance of the surface acoustic wave filter is further improved.)

一种声表面波滤波器及其制作方法、电子设备

技术领域

本发明涉及声表面波滤波技术领域,尤其涉及一种声表面波滤波器及其制作方法、电子设备。

背景技术

如图1所示,声表面波滤波器的基本结构是压电基片上制作两个声电换能器即叉指换能器,分别用作发射叉指换能器和接收叉指换能器,其滤波原理为:发射叉指换能器的信号电极接收源信号并将其转换为声表面波,并在压电基片的表面传播,接收叉指换能器接收声表面波后并将其转换为电信号输出,即声表面波滤波器是利用压电材料的压电效应和逆压电效完成电信号和声表面波信号的相互转化,并在声信号的传播过程中进行信号处理,从而实现滤波功能,其中,矩形度是衡量声表面波滤波器的滤波性能的重要指标,目前,声表面波滤波器尤其极窄带声表面波滤波器的矩形度都在3以上,严重影响了声表面波滤波器尤其极窄带声表面波滤波器的滤波性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供了一种声表面波滤波器及其制作方法、电子设备。

本发明的一种声表面波滤波器的技术方案如下:

包括电容换能器和至少两个结构单元;所述电容换能器和至少两个所述结构单元均设置在所述压电基片上;

所述结构单元包括声表面波反射栅和叉指换能器,所述叉指换能器包括地电极、相对设置的输入信号电极和输出信号电极,还包括与所述输入信号电极连接的第一部分的叉指换能器指条、与所述输出信号电极连接的第二部分的叉指换能器指条,所述第一部分的叉指换能器指条和第二部分的叉指换能器指条对称或交错设置,且均插接在所述地电极内,所述声表面波反射栅与所述地电极连接;

每相邻两个所述结构单元之间连接一个所述电容换能器,且每个所述电容换能器的一端连接所述输入信号电极或所述输出信号电极,另一端连接所述地电极。

本发明的一种声表面波滤波器的有益效果如下:

每相邻两个结构单元之间连接一个所述电容换能器,由于电容换能器接地,使电容换能器起到了对地电容的作用,能有效提高声表面波滤波器的矩形度,进而提高声表面波滤波器的滤波性能,而且,通过将至少两个结构单元进行串联使用,能起到滤波性能线性叠加的技术效果即随着结构单元的数量的增大,能呈线性的提高声表面波滤波器的矩形度,即提高了声表面波滤波器的频率选择性,以使本发明的一种声表面波滤波器可广泛应用于雷达、导航、移动通信等电子信息领域,适用性强。

在上述方案的基础上,本发明的一种声表面波滤波器还可以做如下改进。

进一步,所述电容换能器包括指条,且所述电容换能器的指条的延长方向所述第一部分的叉指换能器指条和所述第二部分的叉指换能器指条的延长方向垂直。

采用上述进一步方案的有益效果是:由于电容换能器的指条的延长方向与第一部分的叉指换能器指条和第二部分的叉指换能器指条的延长方向垂直,不具有对声波进行传输和谐振的功能,减少对声表面波的滤波的影响,进一步提高声表面波滤波器的性能。

进一步,所述地电极包括多个地电极指条,所述第一部分的叉指换能器指条和第二部分的叉指换能器指条与多个所述地电极指条插接。

进一步,任意相邻两个地电极指条之间的狭缝的宽度与任意一个地电极指条的宽度之和为λ,λ表示待滤波的声表面波的波长。

进一步,所述压电基片的材质为石英。

采用上述进一步方案的有益效果是:石英能便于进行任意切型并且有高Q值特性(B小)和高温度稳定性,适用于制作极窄带声表面波滤波器。

本发明的电子设备的技术方案为:包括上述任一项所述的一种声表面波滤波器。

本发明的电子设备的有益效果如下:

声表面波滤波器中每相邻两个结构单元之间连接一个所述电容换能器,由于电容换能器接地,使电容换能器起到了对地电容的作用,能有效提高声表面波滤波器的矩形度,进而提高声表面波滤波器的滤波性能,而且,通过将至少两个结构单元进行串联使用,能起到滤波性能线性叠加的技术效果即随着结构单元的数量的增大,能呈线性的提高声表面波滤波器的矩形度,即提高了声表面波滤波器的频率选择性,进而提高了电子设备的性能。

本发明的一种声表面波滤波器的制作方法的技术方案如下:

S1、在压电基片上设置电容换能器和至少两个结构单元,其中,所述结构单元包括声表面波反射栅和叉指换能器,所述叉指换能器包括地电极、相对设置的输入信号电极和输出信号电极,还包括与所述输入信号电极连接的第一部分的叉指换能器指条、与所述输出信号电极连接的第二部分的叉指换能器指条;所述第一部分的叉指换能器指条和第二部分的叉指换能器指条对称或交错设置,且均插接在所述地电极内,所述声表面波反射栅与所述地电极连接;

S2、在每相邻两个所述结构单元之间连接一个所述电容换能器,且每个所述电容换能器的一端连接所述输入信号电极或所述输出信号电极,另一端连接所述地电极。

本发明的一种声表面波滤波器的制作方法的有益效果如下:

在每相邻两个结构单元之间连接一个所述电容换能器,由于电容换能器接地,使电容换能器起到了对地电容的作用,能有效提高声表面波滤波器的矩形度,进而提高声表面波滤波器的滤波性能,而且,通过将至少两个结构单元进行串联使用,能起到滤波性能线性叠加的技术效果即随着结构单元的数量的增大,能呈线性的提高声表面波滤波器的矩形度,即提高了声表面波滤波器的频率选择性,以使制作出的一种声表面波滤波器可广泛应用于雷达、导航、移动通信等电子信息领域,适用性强。

在上述方案的基础上,本发明的一种声表面波滤波器的制作方法还可以做如下改进。

进一步,所述电容换能器包括指条,且所述电容换能器的指条的延长方向与所述第一部分的叉指换能器指条和所述第二部分的叉指换能器指条延长方向垂直。

采用上述进一步方案的有益效果是:由于电容换能器的指条的延长方向分别与第一部分的叉指换能器指条和第二部分的叉指换能器指条叉指换能器指条的延长方向垂直,不具有对声波进行传输和谐振的功能,减少对声表面波的滤波的影响,进一步提高声表面波滤波器的性能。

进一步,所述地电极包括多个地电极指条,所述第一部分的叉指换能器指条和第二部分的叉指换能器指条插接在所述地电极,包括:

所述第一部分的叉指换能器指条和第二部分的叉指换能器指条与多个所述地电极指条插接。

进一步,任意相邻两个地电极指条之间的狭缝的宽度与任意一个地电极指条的宽度之和为λ,λ表示待滤波的声表面波的波长。

进一步,所述压电基片的材质为石英。

采用上述进一步方案的有益效果是:石英能便于进行任意切型并且有高Q值特性(B小)和高温度稳定性,适用于制作极窄带声表面波滤波器。

附图说明

图1为现有技术中的一种声表面波滤波器的结构示意图;

图2为声表面波滤波器的矩形度的示意图;

图3为本发明实施例的一种结构单元的结构示意图之一;

图4为本发明实施例的一种结构单元的结构示意图之二;

图5为本发明实施例的一种声表面波滤波器的结构示意图;

图6为本发明实施例的一种声表面波滤波器的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

如图5所示,本发明实施例的一种声表面波滤波器,包括电容换能器1和至少两个结构单元;所述电容换能器1和至少两个所述结构单元均设置在所述压电基片3上;

所述结构单元包括声表面波反射栅4和叉指换能器,所述叉指换能器包括地电极5、相对设置的输入信号电极9和输出信号电极10,还包括与所述输入信号电极9连接的第一部分的叉指换能器指条71、与所述输出信号电极10连接的第二部分的叉指换能器指条72,所述第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72对称或交错设置,且均插接在所述地电极5内,所述声表面波反射栅4与所述地电极5连接;

每相邻两个所述结构单元之间连接一个所述电容换能器1,且每个所述电容换能器1的一端连接所述输入信号电极9或所述输出信号电极10,另一端连接所述地电极5,其中,所述输入信号电极9与所述输出信号电极10连接。

其中,地电极5接地,信号从声表面波滤波器的输入端12输入,并出声表面波滤波器的输出端13输出实现滤波。

如图1所示,在现有技术中,声表面波滤波器的基本结构是:在压电基片3上制作叉指换能器,叉指换能器的每个叉指换能器指条7之间设有间隙8;

矩形度是衡量声表面波滤波器的滤波性能的重要指标,如图2所示,以声表面波滤波器的幅频特性曲线11为基础表示出矩形度的计算过程,即通过B-40/B-3进行计算,可以理解的是,B-40/B-3的数值越小,则声表面波滤波器的滤波性能越好,本申请的“提高矩形度”的实质是降低,B-40/B-3的数值;但对于极窄带声表面波滤波器而言,其带宽极窄,极窄带的B-3/f0=0.3‰~2‰,一般而言,带宽越窄,高矩形度越难以实现,因为,对于过渡带宽度B=B-40-B-3,B-3越小,B-40/B-3=(B+B-3)/B-3=B/B-3+1的值越大,即矩形度越差,现有技术中,极窄带声表面波滤波器的矩形度都在3以上,即便使用Q值最高(过渡带宽度B最小)的石英基片作为压电基片3,B/B-3目前也只能做到2,此时,B-40/B-3=B/B-3+1=3,此时矩形度较高,严重影响了声表面波滤波器尤其极窄带声表面波滤波器的滤波性能;

在实际对声表面波进行设计时,由于B-3不变,减小B是增加声表面波的矩形度的主要技术途径。本申请的一种声表面波滤波器中,每相邻两个结构单元之间连接一个所述电容换能器1,由于电容换能器1连接地电极5接地,使电容换能器1起到了对地电容的作用,能有效减小过渡带宽度B,进而能有效提高声表面波滤波器的矩形度,进而提高声表面波滤波器的滤波性能,而且,通过将至少两个结构单元进行串联使用,能起到滤波性能线形叠加的技术效果即随着结构单元的数量的增大,能呈线性的提高声表面波滤波器的矩形度,也就是说,同时串联多个结构单元时,能进一步减小过渡带宽度B,从而进一步提高矩形度,且根据实验表明,能将矩形度提高至2.2以内,即提高了声表面波滤波器的频率选择性以及有效的增加阻带抑制度,以使本发明的一种声表面波滤波器可广泛应用于雷达、导航、移动通信等电子信息领域,适用性强,且本申请的一种声表面波滤波器适用于频率在10MHz~5GHz频率区间的待滤波的声表面波。

其中,所述地电极5包括多个地电极指条6,所述第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72与多个所述地电极指条6插接,那么:

1)如图3所示的一种结构单元,第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72交错设置;

2)如图4所示的一种结构单元,第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72对称设置;

其中,可以理解的是,第一部分的叉指换能器指条71与第二部分的叉指换能器指条72的数量、结构如长度和宽度都是相同的,且根据待滤波的声表面波进行设计,声表面波反射栅4的结构可根据设计出的第一部分的叉指换能器指条71与第二部分的叉指换能器指条72进行相应的调整;

其中,每个声表面波反射栅4分别单独接地,并在每相邻两个结构单元之间进行屏蔽处理,具体地:在每相邻两个结构单元之间接入地电极5,对结构单元之间的信号进行屏蔽。

较优地,在上述技术方案中,所述电容换能器1包括指条2,且所述电容换能器1的指条2的延长方向与第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72的延长方向垂直。

由于电容换能器1的指条2的延长方向与第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72的延长方向垂直,不具有对声波进行传输和谐振的功能,减少对声表面波的滤波的影响,进一步提高声表面波滤波器的性能。

较优地,在上述技术方案中,所述压电基片3的材质为石英。石英能便于进行任意切型并且有高Q值特性(B小)和高温度稳定性,适用于制作极窄带声表面波滤波器。当以石英基片作为压电基片3时,实验结果表明:矩形度从3.0提高到2.15。

较优地,在上述技术方案中,任意相邻两个地电极指条之间的狭缝的宽度与任意一个地电极指条的宽度之和为λ,λ表示待滤波的声表面波的波长。

本发明实施例的一种电子设备:包括上述任一实施例所述的一种声表面波滤波器。电子设备如雷达、导航设备、智能终端等。

声表面波滤波器中每相邻两个结构单元之间连接一个所述电容换能器1,由于电容换能器1接地,使电容换能器1起到了对地电容的作用,能有效提高声表面波滤波器的矩形度,进而提高声表面波滤波器的滤波性能,而且,通过将至少两个结构单元进行串联使用,能起到滤波性能线性叠加的技术效果即随着结构单元的数量的增大,能呈线性的提高声表面波滤波器的矩形度,即提高了声表面波滤波器的频率选择性,进而提高了电子设备的性能。

如图6所示,本发明实施例的一种声表面波滤波器的制作方法,包括如下步骤:

S1、在压电基片3上设置电容换能器1和至少两个结构单元,其中,所述结构单元包括声表面波反射栅4和叉指换能器,所述叉指换能器包括地电极5、相对设置的输入信号电极9和输出信号电极10,还包括与所述输入信号电极9连接的第一部分的叉指换能器指条71、与所述输出信号电极10连接的第二部分的叉指换能器指条72;所述第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72对称或交错设置,且均插接在所述地电极5内,所述声表面波反射栅4与所述地电极5连接;

S2、在每相邻两个所述结构单元之间连接一个所述电容换能器1,且每个所述电容换能器1的一端连接所述输入信号电极9或所述输出信号电极10,另一端连接所述地电极5。

在每相邻两个结构单元之间连接一个所述电容换能器1,由于电容换能器1接地,使电容换能器1起到了对地电容的作用,能有效提高声表面波滤波器的矩形度,进而提高声表面波滤波器的滤波性能,而且,通过将至少两个结构单元进行串联使用,能起到滤波性能线性叠加的技术效果即随着结构单元的数量的增大,能呈线性的提高声表面波滤波器的矩形度,即提高了声表面波滤波器的频率选择性,以使制作出的一种声表面波滤波器可广泛应用于雷达、导航、移动通信等电子信息领域,适用性强。

较优地,在上述技术方案中,所述电容换能器1包括指条2,且所述电容换能器1的指条2的延长方向与第一部分的叉指换能器指条71和所述第二部分的叉指换能器指条72的延长方向垂直。

由于电容换能器1的指条2的延长方向与第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72的延长方向垂直,不具有对声波进行传输和谐振的功能,减少对声表面波的滤波的影响,进一步提高声表面波滤波器的性能。

较优地,在上述技术方案中,所述地电极5包括多个地电极指条6,所述第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72插接在所述地电极5内,包括:

所述第一部分的叉指换能器指条71和第二部分的叉指换能器指条72与多个所述地电极指条6插接。

较优地,在上述技术方案中,任意相邻两个地电极指条之间的狭缝的宽度与任意一个地电极指条的宽度之和为λ,λ表示待滤波的声表面波的波长。

较优地,在上述技术方案中,所述压电基片3的材质为石英。

石英能便于进行任意切型并且有高Q值特性(B小)和高温度稳定性,适用于制作极窄带声表面波滤波器。

在上述各实施例中,虽然对步骤进行进行了编号S1、S2等,但只是本申请给出的具体实施例,本领域的技术人员可根据实际情况对调整S1、S2等的执行顺序,此也在本发明的保护范围内,可以理解,在一些实施例中,可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。

在本发明中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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