[发明专利]选频叉指换能器

说明书

技术领域

本发明涉及电子元器件领域，尤其涉及一种选频叉指换能器。

背景技术

叉指换能器尺寸小，能够高效地激励和接收声表面波(SAW)，是表面波滤波器以及其它表面波器件中典型的电-声-电转换结构，在声表面波器件中对声波的激发和接收起到调制作用，从而实现频率选择的功能。

常规叉指换能器是金属叉指按周期布置在压电基片材料上如图1所示，11是压电基片，12是叉指换能器，13是汇流条，叉指周期为λ，其幅度频率响应是由叉指换能器形状、材料等决定，由于其最基本的加权都是通过单根线状指条控制，因而通常认为是一维加权。通过一维控制叉指的换能加权函数和反射加权函数实现了各种叉指换能器的频率响应。叉指电极材料通常是铝、金、铜或者合金层状结构，指条形状是线状指条。随着频率控制技术的发展，在有限面积情况下，进一步改善通带形状、提高阻带抑制，现有一维叉指换能器已经遇到了瓶颈。

2010年IEEE.UFFC：pp.30-37文章《A SAW resonator with two-dimens ional reflectors》提到一种新型的二维反射结构声表面波谐振器，该结构中的二维金属点阵类似于声子晶体束缚声表面波能量于谐振器内，提高谐振器的谐振Q值，从而提高了谐振器的性能，其中叉指换能器电极和二维金属点阵之间的周期比例为2(λ表示叉指周期，a表示二维点阵周期，二者周期比例为λ/a)，这一结构代替了线状指条在二维空间实现能量控制，为二维点阵在声表面波器件中的推广应用提供了新的途径。其方案如图2所示，但作者仅仅用点阵完成能量在单一频点的限制功能，对于滤波结构的多频率点的频率选择(例如通带频率通过特性，阻带频率抑制特性)没有进一步研究，即无法实现具有二维点阵换能器的复合滤波效应。

到目前为止，二维点阵的微米级尺寸的压电结构在声表面波叉指换能器的选频，尤其是改善通带和阻带频率特性的方案尚有待提出。

发明内容

本发明的目的是改善二维点阵的微米级尺寸的压电结构在声表面波叉指换能器的通带和阻带频率特性。

为实现上述目的，本发明提供了一种选频叉指换能器。该换能器包括：压电基片，位于所述压电基片上的一维叉指换能器和位于所述一维叉指换能器之上的二维金属点阵，通过选择所述二维金属点阵的周期和所述一维叉指换能器电极周期的比值，产生通带或阻带。

优选地，所述一维叉指换能器的电极材料为铝、铜或金。

优选地，所述压电基片的材料为钽酸锂、铌酸锂或石英。

优选地，所述一维叉指换能器电极周期和二维金属点阵周期的比例在1.1到6.6之间时，实现带通频率特性。

优选地，所述一维叉指换能器电极周期和二维金属点阵周期的比例在0.2到6之间时，实现带阻频率特性。

本发明还提供了一种通带或阻带的选频方法。该方法包括下列步骤：通过选择设置在一维叉指换能器之上的二维金属点阵的点阵周期和一维叉指换能器电极周期的比值，产生通带或阻带频率响应。

本发明较现有的一维叉指换能器而言，其频率特性由一维叉指换能器频率响应和二维金属点阵频率响应叠加复合而成。该频率合成是通过控制叉指电极和二维金属点阵之间的周期比例实现，选频带通叉指换能器的电极周期与金属点阵周期的比例λ/a在1.1到6.6之间。选频带阻叉指换能器的电极周期与金属点阵周期比例λ/a在0.2到6之间。因而本发明实施例的选频叉指换能器具有更加灵活的选频特性，从而突破现有一维换能器的频率响应限制。

附图说明

图1是现有的常规叉指换能器的结构示意图；

图2是现有的二维反射结构声表面波谐振器的结构示意图；

图3是本发明实施例的选频叉指换能器的结构示意图；

图4是本发明的以48°Y切钽酸锂为基片的二维钨、金、铜点阵频率响应图；

图5是本发明的以128°YX铌酸锂为基片的二维钨、金、铜点阵频率响应图；

图6是本发明的以ST-X石英为基片的二维钨、金、铜点阵频率响应图；

图7是本发明的以36°YX钽酸锂为基片的二维钨、金、铜点阵频率响应图；

图8是本发明的以42°YX钽酸锂为基片的二维钨、金、铜点阵频率响应图；

图9是本发明实施例的常规叉指换能器的频率响应图；

图10是实例1的以钽酸锂为基片的二维钨点阵选频叉指换能器频率响应图；

图11是实例2的以铌酸锂为基片的二维铜点阵选频叉指换能器频率响应图；