[实用新型]一种声表面波射频芯片的电路结构

说明书

本实用新型涉及一种声表面波射频芯片的电路结构，包括：芯片基体、螺旋形多旋臂耦合电路和电极；电极包括输入电极和接地电极；输入电极用于输入微波信号；芯片基体用于将微波信号转换为声波信号；螺旋形多旋臂耦合电路设置于芯片基体上，螺旋形多旋臂耦合电路包括依次耦合的多个旋臂，多个所述旋臂均为由同一个固定轴为旋转轴，以所述旋转轴为中心绕制排列而成的二维螺旋形导体；旋臂与电极相连，相邻的旋臂的极性相反；螺旋形多旋臂耦合电路用于将声波信号进行二维多方向的耦合。本实用新型实现多方向声表面波能量耦合，机电耦合系数大幅提高，从而显著提高器件品质因数、带宽等微波特性。

技术领域

本实用新型涉及微波通信器件领域，特别是涉及一种声表面波射频芯片的电路结构。

背景技术

声表面波射频芯片在各种无线通信、物连网等应用中都起着至关重要的作用，其技术指标和特性是设备性能的关键。较高的声表面波与微波耦合能力即机电耦合系数，对于器件品质因数、带宽都有极大提升。在不改变现有声表面波器件制备工艺的情况下，通过电路结构设计实现低损耗、大带宽微波响应，对于下一代移动通信等设备至关重要。

传统声表面波器件主要由压电基体(或压电层/支撑基体)、输入输出电极、接地电极、特定宽度/间距及长度的指条状叉指电路所组成，如图1和图2所示。电极及指条状叉指电路通过普通集成电路工艺在压电基体上通过薄膜沉积、光刻、刻蚀而成。微波信号输入到一侧叉指电极中，经压电材料将微波信号转化为声表面波信号。只有沿指条垂直方向传播的特定频率的声表面波才能在指条间产生耦合谐振，并在压电薄膜中传输，而后在另一侧叉指电极通过逆压电效应将声波信号转化为微波信号输出。从而实现微波信号延迟、谐振、滤波等信号处理。虽然传统声表面波器件也可实现功能，但是有如下缺点：

1、指条状叉指电路设计，不同指条间产生的声表面波只在垂直指条单一方向进行耦合，耦合效应较弱，造成机电耦合系数较低。

2、与垂直指条方向呈任意角度传播的声表面波振动，无法相互耦合，能量完全衰减耗散。

3、指条设计需要考虑声表面波的衍射效应，指条长度较长以实现声表面波垂直指条方向传播的优异方向性，造成器件尺寸较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种声表面波射频芯片的电路结构，能够实现多方向声表面波能量耦合，大幅提高机电耦合系数，从而显著提高器件品质因数、带宽等微波特性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种声表面波射频芯片的电路结构，包括：芯片基体、螺旋形多旋臂耦合电路和电极；

所述电极包括一对输入电极和接地电极；所述输入电极用于输入微波信号；

所述芯片基体用于将所述微波信号转换为声波信号；

所述螺旋形多旋臂耦合电路设置于所述芯片基体上，所述螺旋形多旋臂耦合电路包括依次耦合的多个旋臂，多个所述旋臂均为由同一个固定轴为旋转轴，以所述旋转轴为中心绕制排列而成的二维螺旋形导体；所述旋臂与所述电极相连，相邻的所述旋臂的极性相反；所述螺旋形多旋臂耦合电路用于将所述声波信号进行二维多方向的耦合。

优选地，多个所述旋臂等间距耦合，多个所述旋臂的宽度均相同。

优选地，还包括反射栅；所述反射栅包括由内到外依次排布且同心设置的多个栅条；所述螺旋形多旋臂耦合电路设置在所述反射栅的最内侧栅条围成的区域内；所述栅条与所述旋臂的形状相同。

优选地，所述芯片基体为单晶压电基体或压电陶瓷；

所述单晶压电基体的材料为石英、铌酸锂或钽酸锂；

所述压电陶瓷的材料为钛酸钡或钛锆酸铅；

所述螺旋形多旋臂耦合电路通过半导体工艺形成在所述压电基体上。