CN105406834B - 一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器 - Google Patents
一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105406834B CN105406834B CN201510800626.5A CN201510800626A CN105406834B CN 105406834 B CN105406834 B CN 105406834B CN 201510800626 A CN201510800626 A CN 201510800626A CN 105406834 B CN105406834 B CN 105406834B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transducer
- sub
- saw filter
- msub
- transducers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000026683 transduction Effects 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N alumane;copper Chemical compound [AlH3].[Cu] JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/547—Notch filters, e.g. notch BAW or thin film resonator filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器，声表滤波器由输入换能器和输出换能器组成，输入换能器和输出换能器制作在压电材料上，声表滤波器的两个端面涂有用于减小多余的声波反射信号的吸声胶；输入换能器和输出换能器均采用“3‑3”结构；“3‑3”结构即输入换能器和输出换能器分别有六个子换能器；输入换能器和输出换能器均由两个相同的子结构构成，每个子结构由三个子换能器串联，再与对称的三个子换能器并联构成。本发明采用“3‑3”结构，实现换能器的加权，提高了换能器的阻抗，减小了滤波器的体积；采用扇形结构，实现的滤波器具有较大相对带宽，采用单相单向换能器换能器结构，实现的滤波器具有较低损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种声表滤波器，尤其涉及一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器。
背景技术
声表面波滤波器(声表滤波器)是利用半导体平面工艺制作在压电晶片材料上的叉指换能器，实现电信号与声信号间的相互转换，达到对信号进行滤波处理的器件。压电材料是化学特性非常稳定的单晶材料，常用的有铌酸锂、钽酸锂和石英等材料。叉指换能器材料一般采用金属铝，或铝铜合金。由于声表面波的速度比电磁波的低五个数量级，因而声表面波滤波器具有体积小、重量轻、牢固可靠等特点，此外，还具有设计灵活、无需调整、便于批量生产等特点。
声表面波滤波器广泛用于民用移动通讯基站、终端、汽车电子和无线抄表等产品中。随着电子技术的发展，对声表面波滤波器性能要求越来越高，要求滤波器具有更大的相对带宽、更低的损耗和更小的体积。现有的声表面波滤波器中间一个子换能器，左右两边由三个子换能器串联结构，简称“3-1-3”结构，尽管能实现宽带和低损耗滤波器，但由于中间有一子换能器，滤波器的体积较大，很难同时满足上述要求。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器，声表滤波器由输入换能器和输出换能器组成，输入换能器和输出换能器制作在压电材料上，声表滤波器的两个端面涂有用于减小多余的声波反射信号的吸声胶；
输入换能器和输出换能器均采用“3-3”结构；“3-3”结构即输入换能器和输出换能器分别有六个子换能器；输入换能器和输出换能器均由两个相同的子结构构成，每个子结构由三个子换能器串联，再与对称的三个子换能器并联构成。
三个子换能器的指对数分别为n2，n3和n4，三个子换能器的电容与其指对数成正比，加在三个子换能器上的总电压为v0，则三个子换能器上的电压表示为：
每个子换能器的电容与输入换能器或输出换能器的指对数成正比，加在子换能器上的电压差与子换能器的电容成反比，用于实现输入换能器或输出换能器的加权。
输入换能器和输出换能器均采用单相单向结构，使换能中心与反射中心有适当移位，使一个方向的发射声波与反射声波正向叠加，另一方向反相相消，实现声波的单相传播。
输入换能器和输出换能器采用扇形结构排列，声表滤波器在与传播方向垂直的方向孔径渐变，声表滤波器的频响由多个窄带滤波器频响叠加而成，用于实现相对带宽较大的声表滤波器；所述声表滤波器中心频率140MHz，1dB带宽8.2MHz，40dB带宽11.6MHz，损耗8.3dB，带外抑制大于40dB的基片材料采用YZ铌酸锂。
本发明采用“3-3”结构，实现换能器的加权，提高了换能器的阻抗，减小了滤波器的体积；采用扇形结构，实现的滤波器具有较大相对带宽，采用单相单向换能器换能器结构，实现的滤波器具有较低损耗。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器整体结构；
图2是本发明的“3-3”结构；
图3是传统的“3-1-3”结构；
图4是一个周期内有四根指条的单相单向换能器结构；
图5是扇形换能器结构；
图6是根据本发明开发的一款滤波器的实际测试的频率响应图。
具体实施方式
如图1所示，本发明通过半导体平面工艺将输入换能器2和输出换能器3制作(设置)在压电材料1上，声表滤波器的两个端面涂有吸声胶4，以减小多余的声波反射信号。
如图2所示，输入换能器2和输出换能器3均采用“3-3”结构，输入换能器2和输出换能器3分别有六个子换能器；即输入换能器2和输出换能器3均由两个相同的子结构构成，每个子结构由三个子换能器串联，再与对称的三个子换能器并联构成，设三个子换能器的指对数分别为n2，n3和n4，三个子换能器的电容与其指对数成正比，加在三个子换能器上的总电压为v0，则三个子换能器上的电压表示为：
每个子换能器的电容与输入换能器2或输出换能器3的指对数成正比，加在子换能器上的电压差与子换能器的电容成反比，以实现输入换能器2或输出换能器3的加权，与图3传统“3-1-3”结构相比，减少了中间子换能器，减小了滤波器的体积。
当电信号加到输入换能器，由于逆压电效应，输入换能器将电信号传换成声信号并在基片表面传播，当传播到输出换能器后，由于压电效应，输出换能器将声信号转换成电信号，从而实现滤波功能。
输入换能器和输出换能器均采用单相单向结构，使换能中心与反射中心有适当移位，使一个方向的发射声波与反射声波正向叠加，另一方向反相相消，以实现声波的单相传播，降低了滤波器的损耗。
输入换能器2和输出换能器3采用扇形结构排列，即声表滤波器在与传播方向垂直的方向孔径渐变，形如“扇子”，声表滤波器的频响可当成由多个窄带滤波器频响叠加而成，可实现相对带宽较大的声表滤波器。
声表滤波器中心频率140MHz，1dB带宽8.2MHz，40dB带宽11.6MHz，损耗8.3dB，带外抑制大于40dB的基片材料采用YZ铌酸锂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器，其特征在于：所述声表滤波器由输入换能器(2)和输出换能器(3)组成，输入换能器(2)和输出换能器(3)制作在压电材料(1)上，声表滤波器的两个端面涂有用于减小多余的声波反射信号的吸声胶(4)；
所述输入换能器(2)和输出换能器(3)均采用“3-3”结构；所述“3-3”结构即输入换能器(2)和输出换能器(3)分别有六个子换能器；输入换能器(2)和输出换能器(3)均由两个相同的子结构构成，每个子结构由三个子换能器串联，再与对称的三个子换能器并联构成；
所述三个子换能器的指对数分别为n2，n3和n4，三个子换能器的电容与其指对数成正比，加在三个子换能器上的总电压为v0，则三个子换能器上的电压表示为：
<mrow>
<msub>
<mi>v</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>v</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<msub>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>2</mn>
<mo>,</mo>
<mn>3</mn>
<mo>,</mo>
<mn>4</mn>
</mrow>
每个子换能器的电容与输入换能器(2)或输出换能器(3)的指对数成正比，加在子换能器上的电压差与子换能器的电容成反比，用于实现输入换能器(2)或输出换能器(3)的加权；
所述输入换能器(2)和输出换能器(3)均采用单相单向结构，使换能中心与反射中心有适当移位，使一个方向的发射声波与反射声波正向叠加，另一方向反相相消，实现声波的单相传播。
2.根据权利要求1所述的基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器，其特征在于：所述输入换能器(2)和输出换能器(3)采用扇形结构排列，所述声表滤波器在与传播方向垂直的方向孔径渐变，声表滤波器的频响由多个窄带滤波器频响叠加而成，用于实现相对带宽较大的声表滤波器；所述声表滤波器中心频率140MHz，1dB带宽8.2MHz，40dB带宽11.6MHz，损耗8.3dB，带外抑制大于40dB的基片材料采用YZ铌酸锂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510800626.5A CN105406834B (zh) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | 一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510800626.5A CN105406834B (zh) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | 一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105406834A CN105406834A (zh) | 2016-03-16 |
| CN105406834B true CN105406834B (zh) | 2017-12-01 |
Family
ID=55472130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510800626.5A Active CN105406834B (zh) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | 一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105406834B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107733393B (zh) * | 2017-11-22 | 2021-04-23 | 中国科学院微电子研究所 | 一种声子晶体声表面波滤波器及制作方法 |
| CN109462384B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-07-19 | 河北时硕微芯科技有限公司 | 一种声表滤波器及制作方法 |
| CN112422099A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-02-26 | 成都燎原星光电子有限责任公司 | 宽带低损耗声表面波滤波器芯片结构 |
| CN113708738B (zh) * | 2021-08-19 | 2024-05-28 | 中电科技集团重庆声光电有限公司 | 一种低线性相位扇形结构的声表滤波器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1442951A (zh) * | 2002-03-06 | 2003-09-17 | 中国科学院声学研究所 | 具有单相单向结构的声表面波扇形滤波器 |
| CN1536766A (zh) * | 2003-04-10 | 2004-10-13 | ������������ʽ���� | 表面声波器件和使用表面声波器件的通信设备 |
| WO2005107065A1 (de) * | 2004-04-22 | 2005-11-10 | Epcos Ag | Oberflächenwellen-resonatorfilter mit longitudinal gekoppelten wandlern |
| CN1883113A (zh) * | 2003-11-21 | 2006-12-20 | 松下电器产业株式会社 | 声表面波滤波器 |
| CN1947334A (zh) * | 2004-04-28 | 2007-04-11 | 松下电器产业株式会社 | 弹性表面波谐振器及使用了该谐振器的弹性表面波滤波器 |
-
2015
- 2015-11-19 CN CN201510800626.5A patent/CN105406834B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1442951A (zh) * | 2002-03-06 | 2003-09-17 | 中国科学院声学研究所 | 具有单相单向结构的声表面波扇形滤波器 |
| CN1536766A (zh) * | 2003-04-10 | 2004-10-13 | ������������ʽ���� | 表面声波器件和使用表面声波器件的通信设备 |
| CN1883113A (zh) * | 2003-11-21 | 2006-12-20 | 松下电器产业株式会社 | 声表面波滤波器 |
| WO2005107065A1 (de) * | 2004-04-22 | 2005-11-10 | Epcos Ag | Oberflächenwellen-resonatorfilter mit longitudinal gekoppelten wandlern |
| CN1947334A (zh) * | 2004-04-28 | 2007-04-11 | 松下电器产业株式会社 | 弹性表面波谐振器及使用了该谐振器的弹性表面波滤波器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105406834A (zh) | 2016-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10305447B2 (en) | Acoustic wave filter with enhanced rejection | |
| US11843362B2 (en) | Elastic wave device, high-frequency front-end circuit, and communication device | |
| JP6618646B2 (ja) | 弾性波共振器と弾性波フィルタ | |
| CN105406834B (zh) | 一种基于电容加权的扇形单相单向换能器声表滤波器 | |
| WO2010000122A1 (zh) | 双通道声表面波滤波器 | |
| CN110383685A (zh) | 弹性波装置、高频前端电路以及通信装置 | |
| US8957745B2 (en) | Superlattice crystal resonator and its usage as superlattice crystal filter | |
| WO2024002237A1 (zh) | 声表面波谐振器、滤波器、通讯设备 | |
| CN112422099A (zh) | 宽带低损耗声表面波滤波器芯片结构 | |
| JPH10284982A (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP2000101383A (ja) | 弾性表面波デバイス | |
| US10998883B2 (en) | Type of ultra-wide band SAW filter | |
| WO2000067374A1 (fr) | Filtre saw transversal en mode double | |
| JP3310132B2 (ja) | 弾性表面波装置及びそれを用いたアンテナ分波器 | |
| CN213990622U (zh) | 宽带低损耗声表面波滤波器芯片结构 | |
| CN201490985U (zh) | 三通道声表面波滤波器 | |
| CN102739188B (zh) | 单向体声波抑制型声表面波器件 | |
| CN206272585U (zh) | 一种超大带宽声表面波滤波器 | |
| CN203027216U (zh) | 一种高阻抗声表面波谐振器结构 | |
| JPH07122965A (ja) | 弾性表面波フィルタ | |
| KR100611297B1 (ko) | 탄성표면파소자 | |
| JP2006157557A (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP2007266812A (ja) | 弾性表面波フィルタ、及びそれを用いたアンテナ共用器 | |
| CN202918250U (zh) | Sf140m24型声表面波滤波器 | |
| JPH10284981A (ja) | 弾性表面波装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Jingjun Inventor before: Dai Bin |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |