专利名称：降低了表面波衍射的叉指式换能器的制作方法
背景技术：
使用叉指式换能器在压电基片上产生声表面波。这种叉指式换能器一般由一些单个的电极指形触点组成，它们相互平行地排列在设定的、受表面波产生的频率影响的网格中。对于普通指形触点换能器，电极指形触点交替地与不同的极化了的电流接触器轨连接。此时，表面波在X位置的激励强度，相当于从不同电流接触器轨引出的电极指形触点对在X位置的重叠。换能器的总激励由一台换能器的全部指形触点对的份额构成，一台换能器的指形触点总数能有数百个。如果为不同的指形触点选择不同的激励强度，则换能器中的传输功能能通过重叠加权来实现。除了重叠加权之外，激励强度还能通过指形触点的宽度、通过与设定网格的偏差(＝路通加权(Weglasswichtung))或通过单个指形触点的极性转换来实现。
一个所希望的激励功能例如遵从一个sin(x)/x-函数，该函数例如能通过重叠加权近似达到，此时换能器中有源指形触点重叠的范围能包括一个主波瓣和多个副瓣。对于在接近这种传输功能时所需要的小的重叠，就有规则地出现衍射效应。此时，一部分表面波偏离设定的主传播方向，横向于电极指形触点，这样不仅有一部分能量丢失，还会造成在接收换能器中的信号失真，致使把另外一个信号形式当作所希望的信号形式来保持。这对那些必须确保精确传输功能的换能器尤其有害，特别是在视频-音频-领域。因为这种加权换能器所应用的表面波滤波器不得有失真出现，必须将由表面波衍射产生的失真补偿。一般是借助于一个软件来完成，在计算要传输的信号时考虑衍射效应。
如果孔径太小，对于未加权的叉指式换能器也保持有干扰型的衍射效应。因此一直努力要使叉指式换能器有足够大的孔径。
根据本发明，此任务用权利要求1的叉指式换能器来解决。
本发明有利的扩展形式由其它权利要求给出。
本发明建议，设置n个相互平行排列的分换能器，它们在电气上互相错接，它们的分孔径Aj相加为所希望的总孔径A，用以代替通常使用的、借助于重叠加权实现所希望激励功能的叉指式换能器。为了达到所希望的效应，要求至少有三个分换能器。
现在观察到，用这样一个按照本发明的叉指式换能器(总换能器)，其分换能器单独显示有较强的衍射，总起来能保持总换能器找平的、很大程度上平行的波前，干扰性的衍射效应被大大排除。基于单个换能器的“球形”波前，用本发明被转成几乎为直线形波前。该效应(接收总换能器的衍射)随着半轨(Teilspuren)上n数的增加而改善。总换能器的衍射小于一个分换能器的衍射。
一个按照本发明的叉指式换能器至少要拥有五个分换能器才有好处，它们分别表示总换能器的一个半轨。
可能的分换能器n数的上限，完全受所应用的加工技术限制。按照本发明的叉指式换能器，也能拥有多个分换能器，以致总起来相加间隙(＝指形触点端到相对应的电流接触器轨的距离)的大小大于有效的重叠。对于按照本发明叉指式换能器的半轨个数，一个合理的且加工技术上可实现的上限目前约为15，但是用其它加工方法也能高些，例如到30。
如上所述，分换能器是相互平行排列的，这里每两个相邻的分换能器能将它们之间的电流接触器轨作为共用电流接触器轨使用。分换能器电气上相互错接，错接方法或者是所有分换能器并联，或者所有分换能器串联。
还有可能的是，一部分分换能器电气上串联，其余分换能器则是并联错接。用这种方式，有可能将本发明的叉指式换能器的阻抗调到所希望的数值。此时适用的规则是，阻抗，即换能器的波阻抗随着串联错接分换能器的个数增加而升高。
在本发明的另一种结构中，选择不同的半轨孔径，此时孔径Aj之和等于总孔径A也适用。不同孔径半轨的优先排列方式是，基于与表面波传播方向平行的中间轴对称分布。对于这种对称排列，最大的分孔径Aj的半轨能处于中央，其它较小分孔径的就位于边缘。也有可能使具有最小分孔径的半轨排列于总换能器的中央，而具有最大分孔径的半轨在边缘。
激励功能的加权能在重叠加权时这样形成，致使有一个倾斜。对于加权的这种结构，一条跟随有效重叠重心之后的线不与中间轴平行，而是与它成一个角度。
按照本发明的叉指式换能器，也能在所有的分换能器中显示有带倾斜的重叠加权。此时也有可能的是，倾斜的校准在分换能器中不同。例如并排排列的半轨能显示有交替的倾斜校准，这样在表面波传播方向上看倾斜在一个半轨中是“上升的”，在下一个中是“下降的”，然后又是“上升的”。
还有可能的是，倾斜在一组并排排列的分换能器中是“上升的”，在另一组中相反是“下降的”。此时能成为优点，如果倾斜校准通过本发明的叉指式换能器看平行于所说的换能器中间轴的话，这样大约相同大小的组与相同的倾斜校准彼此对立。
属于分换能器的声学半轨是平行并列排列的，优先的是相邻分换能器的相邻电流接触器轨有电接触，尤其是对于两个分换能器利用一个共同的中间电流接触器轨情况。
与分换能器对总换能器的错接有关，各个分换能器或许被反映在平行于表面波传播方向的X-轴上，这样所有换能器同相位激励，且在激励时有统一的波前。以此方式均匀的波传播得以确保，衍射受到抑制。
按照本发明的叉指式换能器，在其分换能器中除了重叠加权外，还能显示另外的加权，所有分换能器中的激励功能相同或至少近似相同在此也适用，这样已有的加权方法在所有的分换能器上均匀地得以利用。这些另外的加权可从路通加权、位置加权和指形触点宽度加权中选择。借助于这些加权方法有可能去设计一个递归的换能器，这种换能器的激励和反射的中心相互错位。其结果是，表面波的反射部分只在传播方向上有益于与相同方向激励的表面波重叠；在其它传播方向反射的波部分相反，导致在相同方向发射的、直接激励的波部分的释放。这种换能器有个优先的射束方向，并能在极端情况成为单向换能器，即所谓的Spudt换能器。本发明的叉指式换能器作为递归的换能器也有优点，因为衍射在此也受到抑制且不需要给这种现象补偿。
因为在通常的叉指式换能器中，补偿衍射要求造成激励的重叠功能的改变配合，这同时有这样的后果，即有效得到的重叠功能即使对于本来对称激励的重叠功能也不再是对称的。因为本发明的叉指式换能器能不用补偿运行，用本发明的换能器就可100％地实现对称的重叠功能。
图1是一个加权换能器的图示表示。
图2是一个本发明的叉指式换能器的图示表示。
图3是本发明的另一个叉指式换能器，其分换能器在倾斜校准上有区别。
图4是本发明的另一个叉指式换能器，其分换能器有不同的孔径。
图5是一个具有分换能器串联错接的本发明的叉指式换能器。
图6是一个具有半轨并联错接的本发明的叉指式换能器。
图7是一个具有分换能器部分串联和部分并联错接的叉指式换能器。
图8是一个表面波滤波器，它带有三个叉指式换能器和一个作为中央换能器的本发明的叉指式换能器。
如果n个这种加权的叉指式换能器平行比邻排列，且它们的半轨要减少到使由单个孔径A1至An之和得出的总孔径A与本来所希望的总换能器的孔径相当，则就有多重平行的叉指式换能器MPW。本发明的叉指式换能器MPW以简单的结构表明有完全相同的分换能器TW1至TWn，它们有相同的孔径Aj。
与图2不同，图3展示的又是由n个(例如n＝6)分换能器TW组成的本发明的叉指式换能器。与图2不同是反映了一部分分换能器，这可以在图示中从给倾斜S象征性地表现的线的校准看出。将本发明的叉指式换能器划分为“本来的”和“反映的”分换能器TW，主要是对称，例如在图3中所示。
图4是本发明的另一种结构形式，与图2中最简单情况的差别在于分换能器TW的孔径Aj不同。图中例如中间的换能器TW3孔径最大，而第一个分换能器TW1以及最下面的分换能器TWn的孔径最小。如在图3时适用的那样，通过反射或倾斜S的校准以及孔径的改变，分换能器的激励功能没有本质的变化。
图5是分换能器TW与本发明的多重平行叉指式换能器MTW电气错接的最简单的可能性。此时所有在图中用小方块表示的分换能器TW是串联错接的。这可用右图以简单的方式表明，分换能器之间没有距离直接并排排列，两个相邻的分换能器TW共用它们之间的电流接触器轨。如果在多重平行叉指式换能器的最上端和最下端的电流接触器轨上按上电接头T1和T2，则在此配置中就自动得到串联错接。
也有可能如在图6中所示，将分换能器电气并联错接。此情况或者能通过相互有距离的分换能器的相应错接来完成，或者同样以简单方式通过共同使用两个相邻分换能器的中间电流接触器轨(相当于图中小方块的相应共用边)。相互直接相邻的分换能器的主要关系如同图象和对映图象，此时X轴表示对称元件。这特别有优点，因为具有不同或相反极性的相互相邻的分换能器与T1和T2的接线头相连接，通过每个第二个分换能器的对映图象布置去补偿。
图7是本发明的另一种结构形式，此时一部分分换能器是串联错接，而其余分换能器是并联错接。图示出的是分换能器1和2的一个串联错接，在图中用相应的数字来象征。分换能器3、4和5是并联错接的，分换能器2和3之间及分换能器4和5之间的共用电流接触器轨相互连接，同样分换能器3和4之间的共用电流接触器轨与最外面的、图中下面所示的分换能器5的电流接触器轨连接。
整个本发明的多重并联叉指式换能器又经过两个接线头T1和T2连接起来。本发明的叉指式换能器中分换能器的混合并联/串联错接，也能显示有其它的配置，例如并联接线的分换能器块相互串联连接起来。还有可能的是，由相应的串联错接分换能器组成块，将这些块全部并联错接。
图8是本发明的叉指式换能器MPW在表面波滤波器中的应用，例如图示的是三个换能器的布置。加权的本发明的叉指式换能器MPW此时能表示为入口换能器，在两侧一般是短的出口换能器IDT1和IDT2。出口换能器此时未加权并显示有一个与多重平行中央换能器MPW的总孔径相当的孔径A，它又是由分换能器TW的分孔径Aj之和及所需要的电流接触器轨得出。
如果加权的且作为本发明的叉指式换能器形成的入口换能器，是作为递归的换能器或不定向换能器的话，应用第二个出口换能器就是多余了。为了将整个由入口换能器产生的声波改变回来，从而达到无损耗传输在入口换能器处供给的信号，根据优先或唯一的波传播方向情况，一个出口换能器足够。
为了能一目了然，只用几个实例来说明本发明，但不局限于在图中展示的实例。尤其是分换能器的结构，特别是加权的方式，不受诸如在图1中展示的带倾斜的激励功能的限制。同样，对给分换能器选择普通指形触点排列，要求也不多。还有可能的是，单个或以组合形式附加为分换能器中的重叠方向进行一个多头-(Split-)指形触点排列或称为位置-或指形触点宽度及路通加权。
权利要求
1.带补偿衍射的表面波-叉指式换能器(MPW)，其中-通过重叠加权实现的激励功能，-通过n个电气上相互错接的、孔径(Aj)较小和有相应衍射相对高的换能器(TW)，将叉指式换能器的声轨分成n个相互平行排列的半轨，-此时分换能器有相应的一个孔径(Aj)，所有分换能器有相同的激励功能，-此时适用于叉指式换能器的总孔径(A)的是A=ΣniAj]]>-n为整数，n≥3-叉指式换能器(MPW)总起来有相对低的衍射。
2.如权利要求1的叉指式换能器，其中设定有n个相互错接的分换能器(TW)，并且30≥n≥5。
3.如权利要求1或2的叉指式换能器，其中所有n个分换能器(TW)电气上并联或全部串联连接。
4.如权利要求1或2的叉指式换能器，其中n个分换能器(TW)电气上部分串联或部分并联连接。
5.如权利要求1-4之一的叉指式换能器，其中分换能器(TWj)的孔径(Aj)大小不同，不同大小孔径的排列对称于叉指式换能器的一个中间轴，该轴与表面波的传播方向(X)平行。
6.如权利要求1-5之一的叉指式换能器，其中每个分换能器(TW)有个倾斜，对分换能器(TW)中间轴的倾斜校准对于各个分换能器都是不同的。
7.如权利要求1-6的叉指式换能器，其中每两个相邻分换能器(TW)之间布置的电流接触器轨作为共同的电流接触器轨使用。
8.如权利要求7的叉指式换能器，其中n个分换能器(TW)进行相同相位激励。
9.如权利要求1-8之一的叉指式换能器，其中分换能器(TW)除重叠加权外，至少有另外一个选自路通加权、位置加权和指形触点宽度加权的加权。
10.如权利要求1-9之一的叉指式换能器，所述换能器是由递归的分换能器(TW)构成。
11.如权利要求1-10之一的叉指式换能器，其中作为一个表面波滤波器的入口或出口换能器来形成，此时作为相应的入口或出口换能器设置有一个孔径A的单轨叉指式换能器(IDT1，IDT2)。
12.按照上述权利要求之一的叉指式换能器的使用方法，将叉指式换能器用于在一个横向滤波器中以实现对称的传输功能。
全文摘要
降低了表面波衍射的叉指式换能器，对于表面波重叠加权的叉指式换能器，建议将加权换能器的声轨划分为n个平行排列的半轨，并为此设置平行排列的、电气上错接的分换能器(TW)。分换能器的孔径之和产生所希望的总换能器(MPW)的总孔径。
文档编号H03H9/02GK1419339SQ02149529
公开日2003年5月21日 申请日期2002年11月13日 优先权日2001年11月13日
发明者A·菲舍劳尔 申请人:埃普科斯股份有限公司