[发明专利]一种基于环形电极的超高频谐振器结构

权利要求书

1.一种基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，包括压电材料、电极和连接线，在压电材料表面沉积形成多圈结构的环形电极，相邻两圈电极间距是大于电极宽度至少一个波长的距离，所述电极间距是波长的倍数关系，电极通过连接线引出。

2.根据权利要求1所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，多圈结构的环形电极的形状包括：圆环、正多边形环、不规则多边形环。

3.根据权利要求1所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，多圈结构的环形电极中，各圈电极的宽度保持一致或成比例变化；各圈相邻两电极间距保持一致或成比例变化。

4.根据权利要求1所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，电极的排列方式包括：所有电极共用一个中心，呈中心对称排列；所有电极不共用一个中心，即偏心结构。

5.根据权利要求1所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，对电极施加的电压信号方式包括：正负电压交替施加；均施加正电压；均施加负电压；多个相邻的电极施加同一种电压，正负电压交替施加。

6.根据权利要求5所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，电极的引出方式包括：将施加相同电压的电极连接后引出，引出端在同一端或者不同端。

7.根据权利要求1所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，压电材料包括铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、PZT、ZnO。

8.根据权利要求1所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，压电材料刻蚀形成的形状包括：与电极形状相同的形状；与电极形状不同的环形、椭圆形、正多边形、不规则多边形。

9.根据权利要求1所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，波长根据电极间距确定的方法具体为：

根据兰姆波在压电材料的传播方程：

f＝v/λ，f为谐振器频率，v为声波传播的相速度，λ为声波波长，

在该超高频谐振器结构中：

p＞n*λ，其中p为相邻两电极的间距，n为正实数，n>1，该超高频谐振器结构相邻两电极之间激发了波长λ小于电极间距p的波，实现了谐振器的高频，同时耦合了压电材料e₂₄和e₁₅的压电系数，实现了谐振器的大带宽。

10.根据权利要求9所述的基于环形电极的超高频谐振器结构，其特征在于，设计谐振器参数得到最优阻抗效果的方法具体为：

根据经典压电方程：

T＝cS-eE

D＝εE-eS

其中，T为应力矩阵，S为应变矩阵，c为压电材料刚度矩阵，e为压电应力矩阵，ε为压电材料介电矩阵；

根据压力应力矩阵e对谐振器机电耦合系数进行调整，压电应力矩阵为：

其中，e₁₅、e₂₂、e₂₄、e₃₁、e₃₃分别为对应压电材料各方向的压电系数；

通过耦合e₁₅和e₂₄两个方向的压电系数，耦合了这两个方向的电场，进而实现了谐振器的大带宽。