[发明专利]一种块加权声表面波分裂指换能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种在单指块加权换能器基础上，采用分裂指叉指结构设计，从而提高块加权换能器的采用频率，以获得具有更优加权精确和更小衍射效果的换能器，属于声表面波技术领域。

背景技术

声表面波(SAW)叉指换能器(IDT)从十九世纪60年代开始研究，由于其体积小，设计灵活度大，而广泛应用与中频、射频滤波器中。

如图1所示，典型的声表面波换能器包括压电基片、叉指汇流电极、叉指、和电极接口组成。叉指换能器的两个电极直接和电路的端口连接。当叉指换能器作为输入换能器时，交变的电激励信号通过输入换能器的压电效应激发声波，激发的声波传播到输出叉指换能器时，输出叉指通过逆压电效应把声信号转换成交变电信号。输入和输出叉指换能器通过电极的周期排列，有时通过加权来处理电信号，达到滤波的作用。

叉指换能器的结构设计一直是滤波器设计的核心问题，这是因为叉指换能器通过加权优化，可以实现平坦通带、高阻带抑制、窄过度带等优异性能。目前通常的加权方法有三种：切指加权、抽指加权和块加权。如图1(a)所示，IEEE Ultrasonics Symposium 1972，pp215-217报道了切指加权的方法，可以实现精确加权，该方法可以用于单指(一个周期λ内两根叉指，且叉指宽度和叉指间距均为λ/4)和分裂指结构(一个周期λ内四根叉指，且叉指宽度和叉指间距均为λ/8)，但是这种结构在换能器较长时候由于声波的衍射效应，使得滤波器的特性恶化。如图1(b)所示，声波的衍射效应可以通过加大叉指长度来改善，所以IEEEUltrasonics Symposium 1973，pp423-426报导了采用抽指加权结构，抽指加权是采用抽去部分叉指来近似切指加权函数，其缺点在于近似后的频率响应函数近阻带好，远阻带差。如图1(c)所示，IEEE UltrasonicsSymposium 1998，pp27-37和美国专利(US6559739B2)提出了单指块加权的办法近似切指加权函数，原理如美国专利(US6559739B2)，把叉指换能器分成若干电学串联的块，每块上电压幅度正比于该块的阻抗(电容的倒数)。由于每段电容等于每块所含叉指对的数乘以每对电容，所以每块上电压幅度正比于叉指对数的倒数。该方法相对抽指加权可以获得相对较好的近阻带和远阻带特性，但是由于单指是以一个周期λ进行计算，其精确加权受到限制。

综上所述，可见现有叉指换能器的加权结构均存在其各自的弊端。因此，我们有必要在现有技术结构的基础上对换能器的加权结构进行改造，以得到一种性能更优的叉指换能器结构。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种采用分裂指叉指结构的块加权叉指换能器，从而提高块加权换能器的采用频率，以获得具有更优加权精确和更小衍射效果的换能器结构。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种块加权声表面波分裂指换能器，包括：压电基片、叉指汇流电极、叉指和电极接口；该叉指汇流电极直接和电极接口相连接；该叉指及叉指汇流电极设置在压电基片上，其特征在于：

所述叉指采用块加权叉指；该块加权叉指采用了分裂指结构设计。

所述叉指中的各叉指中心与相邻叉指中心间隔为λ/4，各叉指宽度为λ/8。

所述压电基片采用ST-X Quartz、ST-Z Quartz、LST-Quartz、X112-YLiTaO₃、YX36-LiTaO₃、YZ-LiNbO₃、YX128-LiNbO₃、YX64-LiNbO₃、YX41-LiNbO₃、45XZ Li₂B₄O₇、Li₂B₄O₇、ZnO/Glass、ZnO/Diamond、ZnO/Sapphire、AlN/Sapphire或LangasiteST-X Quartz制成。

所述叉指汇流电极采用金属材料制成。

所述叉指汇流电极采用金、铜或铝制成。

所述换能器可分成四个不同的编码块；每个编码块的周期数目比为3∶1.5∶2.5∶3。