一種聲表面波換能器及含該聲表面波換能器的濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及聲表面波器件領(lǐng)域，尤其涉及一種聲表面波換能器及含該聲表面波換能器的濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]換能器是指實現(xiàn)電能、機(jī)械能或聲能從一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的裝置。聲表面波色散換能器可以組合成多種聲表面波器件，如脈沖展寬線及壓縮線，寬帶濾波器和寬帶延遲線等。
[0003]聲表面波脈沖展寬線及壓縮線可應(yīng)用于現(xiàn)代雷達(dá)中的核心技術(shù)一一脈沖壓縮。這種脈沖壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生一個按某種方式編碼的長脈沖，在接收系統(tǒng)中利用色散換能器構(gòu)成匹配濾波器，經(jīng)過相關(guān)處理后，變?yōu)槎堂}沖信號，這樣就保持了雷達(dá)的分辨率。一般對接收濾波器幅度進(jìn)行加權(quán)，以獲得低的壓縮時間旁瓣，即可以在不增加峰值發(fā)射功率的條件下，直接提高雷達(dá)系統(tǒng)的測距能力。
[0004]對于大帶寬濾波器或者延遲線，相對帶寬(40%以上)時，用傳統(tǒng)的均勻換能器來實現(xiàn)，該濾波器幅頻特性較差，存在固有的高損耗，若對器件進(jìn)行匹配，則匹配電路復(fù)雜而困難。而濾波器優(yōu)異的幅頻特性(如幅頻特性通帶更加平坦，群延時波動更小，濾波器矩形度更好)和換能器的性能(如矩形度，群延時波動)密切相關(guān)，因此，開發(fā)出性能優(yōu)異(矩形度高，群延時波動小)的聲表面波換能器已成為聲表面波器件領(lǐng)域亟待解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本實用新型專利提供矩形度高，群延時波動小，結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)的聲表面波換能器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺乏矩形度高，群延時波動小的聲表面波換能器的缺陷。
[0006]本實用新型專利的另一個目的還在于提供一種含該聲表面波換能器的濾波器。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，實現(xiàn)實用新型目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種聲表面波換能器，該聲表面波換能器包括位于中部的色散區(qū)域，分別位于兩端的高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域；高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域均為非色散區(qū)域。
[0009]進(jìn)一步，所述色散區(qū)域為共線色散區(qū)域或傾斜色散區(qū)域，周期結(jié)構(gòu)為單指或多指結(jié)構(gòu)單元，調(diào)頻方式為線性調(diào)頻或非線性調(diào)頻。
[0010]進(jìn)一步，所述聲表面波換能器的基片材料為壓電材料，該壓電材料為由鈮酸鋰，鉭酸鋰或者石英構(gòu)成的壓電材料，或者由鈮酸鋰，鉭酸鋰和石英制成的去熱釋電壓電材料。
[0011]進(jìn)一步，所述聲表面波換能器的電極薄膜材料為鋁，鋁銅合金，銅，摻雜一種或多種合金構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)的合金，或者是由鋁、鋁銅合金、銅中至少兩種材料組合構(gòu)成上下疊加的多層結(jié)構(gòu)的合金。
[0012]進(jìn)一步，所述色散區(qū)域的指條間距從鄰近低頻均勻區(qū)域的位置到鄰近高頻均勻區(qū)域的指條間距逐漸減?。坏皖l均勻區(qū)域的所有指條間距相等且等于色散區(qū)域臨近邊緣的最大的指條間距；高頻均勻區(qū)域的所有指條間距相等且等于色散區(qū)域臨近邊緣的最小的指條間距。
[0013]含該聲表面波換能器的濾波器，所述濾波器由上述的聲表面波換能器構(gòu)成。
[0014]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0015]本實用新型的聲表面波換能器由于采用了末端非色散化的結(jié)構(gòu)，相對應(yīng)的頻率正好在換能器頻響過渡帶附近。末端非色散化去除了過渡帶高頻和低頻末端的一部分頻響，或者使這部分頻率的響應(yīng)變得更弱，因而使過渡帶變得更加陡峭，即頻響矩形度得到明顯提高，群延時波動小。另外，該聲表面波換能器不需要器件進(jìn)行匹配，結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)。
[0016]本實用新型的濾波器與傳統(tǒng)濾波器相比，具有較小的群延時波動。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實施例聲表面波換能器末端非色散化示意圖。
[0018]圖2為本實施例聲表面波換能器的頻率響應(yīng)曲線圖。
[0019]圖3為本實施例聲表面波換能器的群延時曲線圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0021]實施例:
[0022]現(xiàn)有技術(shù)可以通過磁控濺射或者電子束蒸發(fā)等方式將鋁銅等合金材料在壓電基底上形成聲表面波色散換能器，其指條寬度與間隔寬度之和P隨其位置變化。對于單指換能器，2P等于瞬時頻率的波長，若時間帶寬積足夠大，則調(diào)頻規(guī)律由換能器指條的位置決定。本實施例的聲表面波換能器將色散換能器通過對指條位置簡單修改，從而改善色散換能器性能。
[0023]聲表面波換能器，如圖1~3所示，該聲表面波換能器包括位于中部的色散區(qū)域2，分別位于兩端的高頻均勻區(qū)域I和低頻均勻區(qū)域3 ;高頻均勻區(qū)域I和低頻均勻區(qū)域3均為非色散區(qū)域。
[0024]由于采用了末端非色散化的結(jié)構(gòu)，相對應(yīng)的頻率正好在換能器頻響過渡帶附近。末端非色散化去除了過渡帶高頻和低頻末端的一部分頻響，或者使這部分頻率的響應(yīng)變得更弱，因而使過渡帶變得更加陡峭，即頻響矩形度得到明顯提高，群延時波動小。另外，該聲表面波換能器不需要器件進(jìn)行匹配，結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)。
[0025]聲表面波換能器的指條寬度與間隔寬度之和隨其位置變化，即每個周期對應(yīng)的頻率不同。如調(diào)頻色散換能器，若時間帶寬積足夠大，則調(diào)頻規(guī)律由換能器指條的位置決定，而幅頻特性由指條間的重疊長度(加權(quán))決定，根據(jù)此規(guī)律可以設(shè)計新型的色散換能器。
[0026]換能器指條位置修改為所述色散區(qū)域的指條間距從鄰近低頻均勻區(qū)域的位置到鄰近高頻均勻區(qū)域的指條間距逐漸減小；低頻均勻區(qū)域的所有指條間距相等且等于色散區(qū)域臨近邊緣的最大的指條間距；高頻均勻區(qū)域的所有指條間距相等且等于色散區(qū)域臨近邊緣的最小的指條間距。
[0027]本實施例涉及的聲表面波換能器將換能器分為三個區(qū)域:高頻均勻區(qū)域，色散區(qū)域，低頻均勻區(qū)域。色散區(qū)域周期P2隨位置變化而變化，高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域分別以色散區(qū)域最領(lǐng)近末端一個周期寬度Pl (色散區(qū)域臨近邊緣的最小的周期寬度)，P3 (色散區(qū)域臨近邊緣的最大的周期寬度)為基準(zhǔn)，所有低頻均勻區(qū)域和高頻均勻區(qū)域的其他周期分別與該周期保持一致，即低頻均勻區(qū)域和高頻均勻區(qū)域為均勻周期區(qū)域。通過這種調(diào)頻規(guī)律的改變，圖2、3即為本實施例涉及結(jié)構(gòu)的頻響圖和群延時，從圖2、3中可知，其頻響矩形系數(shù)，帶外抑制(圖2)及群延時波動(圖3)可以得到明顯改善，其中圖2中，橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示幅值。曲線3a為普通色散換能器的頻率響應(yīng)，曲線3b為本實施例的換能器的頻率響應(yīng)。圖3中曲線4a為普通色散換能器的群延時響應(yīng)，曲線4b為本實施例的換能器的群延時響應(yīng)圖，橫坐標(biāo)表示頻率(MHz )，縱坐標(biāo)表示時間(ns )。
[0028]根據(jù)指標(biāo)要求及具體應(yīng)用情況，所述色散區(qū)域可以為共線色散區(qū)域或傾斜色散區(qū)域，周期結(jié)構(gòu)可以是單指或多指結(jié)構(gòu)單元，調(diào)頻方式可以為線性調(diào)頻或非線性調(diào)頻。
[0029]所述聲表面波換能器的基片材料為壓電材料，該壓電材料可以為由鈮酸鋰，鉭酸鋰或石英構(gòu)成的壓電材料，高耦合材料鈮酸鋰實用于損耗要求低或者帶寬較寬的情況。低耦合材料石英適用于頻率穩(wěn)定度較好。窄帶的情況，鉭酸鋰則適中。該壓電材料還可以為由鈮酸鋰，鉭酸鋰和石英制成的去熱釋電壓電材料，這樣避免加工過程中靜電對指條的燒傷。
[0030]根據(jù)用戶指標(biāo)對損耗及功率的要求，所述聲表面波換能器的電極薄膜材料可以為鋁，鋁銅合金，銅或者金，金屬不同的導(dǎo)電率將會影響最終產(chǎn)品的損耗。電極薄膜材料還可以是摻雜一種或多種合金構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)的合金，或者是由鋁、鋁銅合金、銅中至少兩種材料組合構(gòu)成上下疊加的多層結(jié)構(gòu)的合金，不同的合金結(jié)構(gòu)將會對產(chǎn)品功率耐受能力造成影響。
[0031]本實施例還提供一種優(yōu)異的幅頻特性的濾波器，由上述的聲表面波換能器構(gòu)成。另外由該聲表面波換能器與其他均勻換能器或兩個該聲表面波換能器還可以構(gòu)成色散延遲線，展寬線或者壓縮線。如果輸出換能器的色散關(guān)系是輸入換能器的簡單平移，則構(gòu)成線性相位濾波器，可以應(yīng)用于高矩形度的寬帶濾波器；如果輸出換能器的色散關(guān)系是輸入換能器的鏡像結(jié)構(gòu)，則可構(gòu)成色散延遲線。
[0032]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種聲表面波換能器，其特征在于，該聲表面波換能器包括位于中部的色散區(qū)域，分別位于兩端的高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域；高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域均為非色散區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的聲表面波換能器，其特征在于，所述色散區(qū)域為共線色散區(qū)域或傾斜色散區(qū)域，周期結(jié)構(gòu)為單指或多指結(jié)構(gòu)單元，調(diào)頻方式為線性調(diào)頻或非線性調(diào)頻。
3.如權(quán)利要求1所述的聲表面波換能器，其特征在于，所述聲表面波換能器的基片材料為壓電材料，該壓電材料為由鈮酸鋰，鉭酸鋰或者石英構(gòu)成的壓電材料。
4.如權(quán)利要求1所述的聲表面波換能器，其特征在于，所述聲表面波換能器的電極薄膜材料為鋁，鋁銅合金或銅。
5.如權(quán)利要求1所述的聲表面波換能器，其特征在于，所述色散區(qū)域的指條間距從鄰近低頻均勻區(qū)域的位置到鄰近高頻均勻區(qū)域的指條間距逐漸減小；低頻均勻區(qū)域的所有指條間距相等且等于色散區(qū)域臨近邊緣的最大的指條間距；高頻均勻區(qū)域的所有指條間距相等且等于色散區(qū)域臨近邊緣的最小的指條間距。
6.含該聲表面波換能器的濾波器，其特征在于，所述濾波器由權(quán)利要求1~5中任一權(quán)利要求所述的聲表面波換能器構(gòu)成。
【專利摘要】本實用新型提供的聲表面波換能器，該聲表面波換能器包括位于中部的色散區(qū)域，分別位于兩端的高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域；高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域均為非色散區(qū)域。該聲表面波換能器由于采用了末端非色散化的結(jié)構(gòu)，末端非色散化使過渡帶變得更加陡峭，即頻響矩形度得到明顯提高，群延時波動小。本實用新型還提供由該聲表面波換能器構(gòu)成的濾波器，具有較小的群延時波動。
【IPC分類】H03H9-64
【公開號】CN204465478
【申請?zhí)枴緾N201520192261
【發(fā)明人】姚遠(yuǎn), 曹亮, 彭錦婕, 羅丹, 陳婷婷, 張鈴
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月1日