[发明专利]一种声表面波器件及其设计方法

权利要求书

1.一种声表面波器件，其特征在于，包括：

基片，用于传输声信号；

第一换能器，设置在所述基片上，用于接收输入的电信号并将所述电信号转换为声信号同时输出所述声信号至基片；

第二换能器，设置于所述基片上，用于接收来自于所述基片上的声信号并将所述声信号转化为电信号同时输出所述电信号；

声波聚焦装置，设置在所述基片上用于聚焦通过所述基片传输的第一换能器输出的声信号并将所述声信号进行调控通过所述基片输出至第二换能器。

2.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述声波聚焦装置为双层空心柱状结构，其包括第一环体和第二环体，所述第一环体设置在所述基片上，所述第二环体设置在所述第一环体的外侧。

3.根据权利要求2所述的声表面波器件，其特征在于，所述第一环体为铜材质，所述第二环体为橡胶材质。

4.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述声波聚焦装置设置在所述第一换能器和第二换能器之间。

5.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述声波聚焦装置内部中心孔的半径为376.5um，所述第一环体的半径为434.4um，所述第二环体的半径为463.4um。

6.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述第一换能器和第二换能器为叉指换能器。

7.一种声表面波器件的设计方法，其特征在于，包括：

步骤(1)，确定基片和声波聚焦装置的实验方法；

步骤(2)，通过实验获得声波聚焦装置的各参数对其声波频率控制的影响以及其规律，并记录其实验结果；

步骤(3)，构建具有声波聚焦装置的声表面波器件的模型，并且对模型进行声波频率控制模拟实验，进行声波模拟、传输测试分析，最后通过计算获得分析结果；

步骤(4)，通过所述步骤(3)获得的分析结果并且结合实验(2)的实验结果确定声波聚焦装置的结构，并且加工制得具有该声波聚焦装置的声表面波器件；

步骤(5)，对所述步骤(4)中制备得到的声表面波器件进行调试和完善。

8.根据权利要求7所述的声表面波器件的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中利用散射法分析双层空心柱状结构，通过计算0阶、1阶、2阶、3阶柱面Bessel函数和第一类Hanke函数的形式得到相对应的单极，偶极，四极，六极和八极多极声场局域聚焦现象。

9.根据权利要求7所述的声表面波器件的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，求解模型双层空心柱状结构的相位变换，声散射理论进行计算，设入射波函数为其中w为圆频率，k0为波束，i为虚数单位，p0为初始相位；其中，环境声压被写为柱面Bessel函数和第一类Hanke函数的形式，入射声压在柱坐标下写为：

模型外面、空心圆柱外层、中间层和最内层的声压p0 p1 p2 p3可以分别写为：

其中，An0,An1,An2,An3和Bn0,Bn1,Bn2,Bn3分别是Bessel和Hankel函数的展开系数，kn是波数；由于压力值和声速的上升，每个区域的边界都是连续的，因此，边界条件可以表示为：

Vrn是每个区域的声速,将2,3,4,5式带入6,7,8，且由可计算得如下矩阵：

根据上述矩阵的0阶、1阶、2阶、3阶柱贝塞尔函数和第一类汉克尔函数，分别进行计算，即可得到相对应的单极，偶极，四极，六极和八极现象。

10.根据权利要求7所述的声表面波器件的设计方法，其特征在于，所述步骤(4)中叉指换能器产生的声波通过此声表面波器件模型，声波在声波聚焦装置内部后；在声波的作用下，基片振动并带动第二环体振动，且第二环体带动第一环体振动。