[其他]弹性表面波器件

说明书

一个弹性表面波器件，含有一压电基片（１）以及第一和第二组换能器（Ｃ，Ａ），而第二组换能器由多个换能器［Ａ_-4、Ａ_-2、Ａ_-1、Ａ_-1Ａ₂和Ａ₄）组成。第二组换能器Ａ中的每一个换能器的几何中心位置与整个第二组换能器Ａ的几何中心位置（０－０′）相对称。除最外边的两个换能器之外，弹性表面波在每一个相邻的换能器之间传播所需要的时间为常数（τ）。每个最外边的换能器同与它们相邻的换能器之间的延时等于固定延时（τ）的一半的奇数倍，或者等于固定延时（τ）的一半的奇数倍加上或者减去四分之一波长时间。

本发明系关于一种高频率低损耗的弹性表面波器件，其特征点是具有优良的通带特性波形因数、优良的阻带抑制能力以及优良的纹波特性。

为获得理想的幅度-频率特性，一般使用的弹性表面波器件大多采用不等指长换能器和等指长换能器相结合的结构;由于将组成器件的每一个换能器的幅度-频率特性相乘就能得出整个系统的特性，因此设计这种换能器结构的弹性表面波器件是容易的。除这种普通的换能器结构之外，也还建议采用一种相位加权换能器结构，它由一组在同一传播通道上配置相等重叠长度的换能器构成。在某些部位也使用这样一种换能器结构，其中相位加权换能器代替了不等指长换能器，或者相位加权换能器同不等指长换能器组合，代替等指长换能器。

采用等指长换能器同不等指长换能器相结合的上述普通弹性表面波器件具有下列缺点：

（1）难以足够地抑制阻带扰动信号，特别是若用比所要求的带宽大得多的电极对数少的高阻抗等指长换能器做弹性表面波器件，则只有用不等指长换能器，方能达到所要求的阻带抑制度;结果就要求更多对数的不等指长换能器。从而就需要更大的基片面积。此外，弹性表面波器件的这些缺点将在转换器重叠长度短的地方引起更大的衍射效应。最后使阻带扰动信号变得更大。如果用比弹性表面波器件所要求的带宽并不更大的等指长换能器。则它们的陷阱（极点）和旁瓣效应就可提升整个器件的阻带抑制度，但是由于衍射效应不能完全被消除，阻带抑制度不可能提升到相应的预期程度，特别是在换能器同电源或负载接近匹配状态下使用低损耗弹性表面波器件，阻带抑制问题显得更加重要。由于在靠近通带的低阶旁瓣处，换能器的辐射电导相对于振荡器的内电导未必是足够小，而其虚部（电纳）在接近共轭匹配时又将被抵消;其结果，低阶旁瓣的相对值将显著地增加。

（2）等指长换能器的阻抗不能调整到所期望的数值。特别是，如果为了试图提高阻带抑制度，使用具有相对带宽小的高频滤波器结构，同时使用不大于所要求的带宽的等指长换能器，则所需要的换能器的对数就会增加。此外，在这种情况下，为了避免在不等指长换能器重叠长度短的地方而产生过量衍射波效应，其孔经不能改窄;结果将导致更大的辐射电导和辐射电纳。试举一例，如果用128°旋转Y轴切割的，X轴为传播方向的铌酸锂（LINbo）单晶作基片构成中心频率为402.78MHZ，3dB衰减带宽为30MHZ的一个带通滤波系统;要求用59.5对不等指长换能器和13对等指长换能器，而必须使用分裂指状换能器。对于这种情形，如果孔径调整到300μm，则不等指长换能器的辐射电导将大约为4mS，而等指长换能器的辐射电导将大约为6mS。如果这样的一个滤波器用在具有外电路电导为20mS（对于50Ω系统）的普通的两-换能器的结构当中，则所谓的由负载或电源引起的再生效应将导致多重渡越信号快速产生，最后将给出严重的带内纹波。在这种情况下，在偏离中心频率大约40MHZ处，阻带抑制度将只有32-34dB;由衍射效应引起阻带抑制度就会比设计值下降大约10-15dB，在这种条件下，使孔径进一步变窄将是不实际的，而为了实际目的而去降低辐射电导也将是不可能的。如果选用三-换能器的结构以降低损耗，则其中心换能器不得不同外电路相匹配，至于外换能器，为了在整个带宽内抑制多重渡越信号，有必要将它们的辐射电导降低到外电路电导的十分之一左右，如果外电路标准电导值为20mS，在这种情况下，用阻抗匹配电路网络或适当调节孔径长度的方法就能够使中心换能器同外电路相匹配;但是，如果不使用阻抗失配电路网络，则外换能器的辐射电导就不可能调整到所期望的数值。无论是用不等指长换能器还是用等指长换能器构成中心换能器或外换能器，这种情况都是能观测得到的。采用电极对数少的等指长换能器作外换能器能使外换能器的辐射电导调整到所期望的数值，然而它将使阻带抑制更加困难。