專利名稱:單相無調(diào)諧表面漏波低插損濾波器的制作方法
本發(fā)明屬于廣義的聲表面波技術(shù)范圍。
通常叉指換能器固有的雙向性發(fā)射及為了抑制三次行程假訊號(hào)對(duì)阻抗失配的要求，使表面波濾波器(SAWF)存在一個(gè)弱點(diǎn)-插入損耗大。而且叉指電極靜態(tài)電容的存在，使整個(gè)器件的損耗更大，為抵消靜態(tài)電容的影響必須外加調(diào)諧電感，這就幾乎失去了表面波濾波器穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，也限制了表面波濾波器在電子領(lǐng)域中的應(yīng)用。為降低插損，目前采取的單向換能器結(jié)構(gòu)(群型、三相、四相)在工藝上的困難及復(fù)雜的相移網(wǎng)絡(luò)，使它們幾乎無法推廣使用。最近出現(xiàn)的無調(diào)諧低插損濾波器不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料選擇不當(dāng)，性能不佳，而且?guī)捪拗圃?～6%以下，甚至只能小于1%。由此可見，表面波低損耗濾波器還存在不少問題。
本發(fā)明的目的在于能合理選擇基片材料及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使表面波濾波器實(shí)現(xiàn)無調(diào)諧低插損，并且無需多層制造工藝。開拓表面波濾波器的應(yīng)用。
本發(fā)明的內(nèi)容是
參考圖1，叉指換能器輻射導(dǎo)納YT＝GT+jBT，外負(fù)載導(dǎo)納YL＝GL+jBL，自由表面的聲傳播阻抗Zc。y指換能器在中心頻率處的工作衰減為
b13＝-10log 1/2 -20log10
(1)
其中
為中心頻率處的輻射導(dǎo)。無外調(diào)諧時(shí)，BL為零，當(dāng)外負(fù)載與換能器輻射阻匹配時(shí)，并滿足
BL＜＜(GO+GL) (2)
此時(shí)公式(1)中僅留下第一部份(換能器的雙向性損耗)。我們知道
正比于機(jī)電耦合系數(shù)K2S，因此為滿足公式(1)，我們應(yīng)選擇K2S大的材料。另外，在材料的選擇上還得考慮到我們采用了多條耦合反射器，必須滿足多條耦合器聲能量轉(zhuǎn)移的條件，這就要求聲波在開路周期金屬條(對(duì)稱模)與短路周期金屬條(反對(duì)稱模)下傳播衰減不大而且相等的條件，否則在一個(gè)通道內(nèi)不可能相消，也就不能實(shí)現(xiàn)聲能量的轉(zhuǎn)移。為了滿足上述兩個(gè)要求，我們選用40°至65°Y旋轉(zhuǎn)切割，X方向傳播的LiNbO3作為濾波器的基片材料。濾波器的結(jié)構(gòu)采用圖2所示的雙向轉(zhuǎn)移反射結(jié)構(gòu)，它可以由兩個(gè)轉(zhuǎn)移反射器(21)和兩個(gè)叉指換能器組成，其中轉(zhuǎn)移反射器可以是窄帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器(NRMSC)，也可以是寬帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器(BRMSC);其中叉指換能器為輸入換能器(19)與輸出換能器(20)。這樣不但可以避免端面反射的嚴(yán)重影響，而且消除了常規(guī)濾波器(一發(fā)一接式)存在的6dB的雙向性損耗。輸入、輸出換能器還能同時(shí)加權(quán)，提高了濾波器的性能。轉(zhuǎn)移反射器在這里的作用是將聲能量從A通道轉(zhuǎn)移反射至B通道。
濾波器的帶寬應(yīng)當(dāng)由輸入、輸出換能器及反射器的帶寬所決定。叉指換能器的相對(duì)帶寬可由指對(duì)數(shù)決定，因此，反射器帶寬的寬窄，直接決定了濾波器的最大帶寬，圖3所示為NRMSC結(jié)構(gòu)。(22)(23)為懸浮電極，(24)為短路電極由匯流條(25)連接，也可短路接地。它的同步頻率的波長(zhǎng)示于圖3之中，每個(gè)電極寬度與間隙可為 1/6 λ。NRMSC可采用每個(gè)波長(zhǎng)包含三條金屬電極的結(jié)構(gòu)(稱為三條指結(jié)構(gòu))也可采用每個(gè)波長(zhǎng)包含四條金屬電極的結(jié)構(gòu)(稱為四條指結(jié)構(gòu))。當(dāng)A通道入射聲波后，在電極上產(chǎn)生了電壓，它的相位差如圖4所示。BRMSC結(jié)構(gòu)如圖5所示，它可以由一個(gè)半轉(zhuǎn)移多條耦合器(26)和兩個(gè)多條耦合反射器(27)組成。濾波器中的轉(zhuǎn)移反射器若選用NRMSC，則可構(gòu)成窄帶型無調(diào)諧低插損濾波器，若選用BRMSC則可構(gòu)成寬帶型無調(diào)諧低插損濾波器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果
通常的表面濾波器的插入損耗大，即使使用了外電感調(diào)諧，損耗仍在15dB左右，而本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是既不需外調(diào)諧電路，損耗還能減小至3dB左右。一般表面波低插損濾波器是利用單向叉指換能器制作的，不但需要復(fù)雜的外部移相網(wǎng)絡(luò)，而且要復(fù)雜的工藝才能完成，而該工作僅需一般的平面工藝，又無外部移相網(wǎng)絡(luò)。目前的無調(diào)諧低損耗濾波器材料選擇不夠正確，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而不合理，不但相對(duì)帶寬是窄帶型的(小于6%)，而且性能欠佳，本發(fā)明在窄帶型濾波器中將NRMSC用到了激發(fā)表面漏波的材料上，從而得到了性能良好的濾波器。本發(fā)明又采用了BRMSC結(jié)構(gòu)，使無調(diào)諧低插損濾波器的相對(duì)帶寬大幅度提高到15%-20%。

具體實(shí)施方式 窄帶型無調(diào)諧低插損濾波器結(jié)構(gòu)采用圖2形式，基片材料49°Y-XLiNbO3，輸入輸出換能器各為30對(duì)等指換能器，它們的輻射阻設(shè)計(jì)成50Ω，轉(zhuǎn)移反射器選用圖3所示的NRMSC結(jié)構(gòu)，反射器只需17～20個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)，得到的頻率響應(yīng)如圖6，中心頻率fo＝48MHz，△f3dB＝1.25MHz，插入損耗3dB，邊辯抑制為23dB。

圖1是叉指換能器的等效電路，其中〔11〕是輻射導(dǎo)納〔12〕是外負(fù)載導(dǎo)納，〔13〕是聲傳播阻抗。
圖2是雙向轉(zhuǎn)移反射式無調(diào)諧低插損表面波濾波器結(jié)構(gòu)，其中〔19〕是輸入叉指換能器，〔20〕是輸出叉指換能器，〔21〕是轉(zhuǎn)移反射器。
圖3是窄帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器(NRMSC)結(jié)構(gòu)，其中〔22，23〕是懸浮電極，〔24〕是短路電極，〔25〕是匯流條。
圖4是窄帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器結(jié)構(gòu)中的相位分配圖。
圖5是寬帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器(BRMSC)結(jié)構(gòu)，其中〔26〕是半轉(zhuǎn)移多條耦合器，〔27〕是多條耦合反射器。
圖6是窄帶型無調(diào)諧低插損濾波器頻率響應(yīng)圖。
補(bǔ)正 85102577
文件名稱 頁 行 補(bǔ)正前 補(bǔ)正后
說明書 1 17 Y指換能器 叉指換能器
b13＝-10log b13＝-10log
-20log10 -20log10…
漏標(biāo)注入 補(bǔ)標(biāo)注入
權(quán)利要求
1、一種以LiNbO3為基片材料，采用雙向轉(zhuǎn)移反射結(jié)構(gòu)的表面漏波濾波器，本發(fā)明的特征是選用40°至65°Y旋轉(zhuǎn)切割，X傳播方向的LiNbO3作為基片材料，雙向轉(zhuǎn)移反射結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)移反射器[21]采用窄帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器或采用寬帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的表面漏波濾波器，其特征是所說的雙向轉(zhuǎn)移反射結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)轉(zhuǎn)移反射器和兩個(gè)叉指換能器組成。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的表面漏波濾波器，其特征是所說的窄帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器采用三條指結(jié)構(gòu)。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的濾波器，其特征是所說的窄帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器，采用四條指結(jié)構(gòu)。
5、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的濾波器，其特征是所說的寬帶型轉(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器由一個(gè)半轉(zhuǎn)移多條耦合器〔26〕和兩個(gè)多條耦合反射器〔27〕組成。
專利摘要
本發(fā)明是單相無調(diào)諧表面漏波低插損濾波器，屬聲表面波技術(shù)。本發(fā)明合理地選擇了基片的材料，及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，濾波器的相對(duì)帶寬提高到15％至20％，在無外調(diào)諧電路時(shí)損耗在3dB左右，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可廣泛用于電子領(lǐng)域中。本發(fā)明的主要技術(shù)特征是基片材料選用40°至65°Y旋轉(zhuǎn)切割，X傳播方向的LiNbO3。濾波器結(jié)構(gòu)采用由兩個(gè)轉(zhuǎn)移反射器和兩個(gè)叉指換能器組成的結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)移反射器可由窄帶型或?qū)拵娃D(zhuǎn)移反射式多條耦合反射器組成。
文檔編號(hào)H03H9/64GK85102577SQ85102577
公開日1986年9月17日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者章德, 水永安, 吳文虬 申請(qǐng)人:南京大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan