专利名称：：一种块加权声表面波分裂指换能器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种在单指块加权换能器基础上，采用分裂指叉指结构设计，从而提高块加权换能器的采用频率，以获得具有更优加权精确和更小衍射效果的换能器，属于声表面波
技术领域：
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背景技术：
：声表面波(SAW)叉指换能器(IDT)从十九世纪60年代开始研究，由于其体积小，设计灵活度大，而广泛应用与中频、射频滤波器中。如图1所示，典型的声表面波换能器包括压电基片、叉指汇流电极、叉指、和电极接口组成。叉指换能器的两个电极直接和电路的端口连接。当叉指换能器作为输入换能器时，交变的电激励信号通过输入换能器的压电效应激发声波，激发的声波传播到输出叉指换能器时，输出叉指通过逆压电效应把声信号转换成交变电信号。输入和输出叉指换能器通过电极的周期排列，有时通过加权来处理电信号，达到滤波的作用。叉指换能器的结构设计一直是滤波器设计的核心问题，这是因为叉指换能器通过加权优化，可以实现平坦通带、高阻带抑制、窄过度带等优异性能。目前通常的加权方法有三种切指加权、抽指加权和块加权。如图1(a)所示，IEEEUltrasonicsSymposium1972，pp215-217报道了切指加权的方法，可以实现精确加权，该方法可以用于单指(一个周期λ内两根叉指，且叉指宽度和叉指间距均为λ/4)和分裂指结构(一个周期λ内四根叉指，且叉指宽度和叉指间距均为λ/8)，但是这种结构在换能器较长时候由于声波的衍射效应，使得滤波器的特性恶化。如图1(b)所示，声波的衍射效应可以通过加大叉指长度来改善，所以IEEEUltrasonicsSymposium1973，pp423_426报导了采用抽指加权结构，抽指加权是采用抽去部分叉指来近似切指加权函数，其缺点在于近似后的频率响应函数近阻带好,远阻带差。如图1(c)所示，IEEEUltrasonicsSymposium1998，pp27_37和美国专利(US6559739B2)提出了单指块加权的办法近似切指加权函数，原理如美国专利(US6559739B2)，把叉指换能器分成若干电学串联的块，每块上电压幅度正比于该块的阻抗(电容的倒数)。由于每段电容等于每块所含叉指对的数乘以每对电容，所以每块上电压幅度正比于叉指对数的倒数。该方法相对抽指加权可以获得相对较好的近阻带和远阻带特性，但是由于单指是以一个周期λ进行计算，其精确加权受到限制。综上所述，可见现有叉指换能器的加权结构均存在其各自的弊端。因此，我们有必要在现有技术结构的基础上对换能器的加权结构进行改造，以得到一种性能更优的叉指换能器结构。
发明内容本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种采用分裂指叉指结构的块加权叉指换能器，从而提高块加权换能器的采用频率，以获得具有更优加权精确和更小衍射效果的换能器结构。本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的一种块加权声表面波分裂指换能器，包括压电基片、叉指汇流电极、叉指和电极接口；该叉指汇流电极直接和电极接口相连接；该叉指及叉指汇流电极设置在压电基片上，其特征在于所述叉指采用块加权叉指；该块加权叉指采用了分裂指结构设计。所述叉指中的各叉指中心与相邻叉指中心间隔为λ/4，各叉指宽度为λ/8。所述压电基片采用ST-XQuartz、ST-ZQuartz、LST-Quartz,X112_YLiTa03、YX36-LiTa03、YZ-LiNbO3,YX128_LiNb03、YX64_LiNb03、YX41_LiNb03、45XZLi2B4O7,Li2B4O7,ZnO/Glass、ZnO/Diamond、ZnO/Sapphire、AIN/Sapphire或LangasiteST-XQuartz制成。所述叉指汇流电极采用金属材料制成。所述叉指汇流电极采用金、铜或铝制成。所述换能器可分成四个不同的编码块；每个编码块的周期数目比为3·1.5·2·5·3ο本发明的有益效果是该块加权声表面波分裂指换能器在现有叉指换能器基础上，通过采用分裂指叉指结构的块加权结构，提高了采用频率，克服了单指块加权不够精确，和分裂指切指加权衍射大的问题，从而获得了加权精确、衍射小的块加权分裂指结构，可以综合提升声表面波换能器的带外抑制、通带波动、矩形系数等性能。图1为现有声表面波叉指换能器加权结构示意图，其中(a)是切指加权结构，(b)是抽指加权结构，(c)是单指块加权结构；图2为块加权声表面波分裂叉指换能器的结构示意图；图3为块加权声表面波分裂叉指换能器的等效电路图结构。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。如前所述，就现有叉指换能器的加权技术而言，采用分裂指结构的切指加权换能器在换能器较长时候由于声波的衍射效应，使得滤波器的特性恶化，而单指块加权换能器的加权采用频率较低，限制了换能器的精确加权。鉴于此，本发明提出了一种全新结构的表面波换能器。如图2所示，本发明所设计的块加权声表面波分裂指换能器包括压电基片1、叉指汇流电极2、叉指3和电极接口4。该叉指汇流电极2直接和电极接口4相连接。该叉指3及叉指汇流电极2镀膜附着在压电基片1上。所述叉指3采用块加权叉指。该块加权叉指采用了分裂指结构设计。所谓分裂叉指结构是相对于在单位周期内设置两根叉指(又称指条)的单叉指结构，减小叉指的厚度及叉指间的间隔，使单位周期内可以设置四根叉指的结构。即叉指中心与相邻叉指中心间隔为λ/4(λ为一个周期长度)，叉指宽度为λ/8。这样基于上述结构的叉指换能器一方面通过采用分裂叉指结构，在不增加叉指换能器尺寸的基础上，提高加权采用频率，使得加权函数更加精确。另一方面通过采用块加权叉指结构克服了切指加权衍射大的问题。最终，综合提升了声表面波换能器的带外抑制、通带波动、矩形系数等各方面性能。这里应该指出，如前所述块加权叉指为现有叉指换能器的加权结构，其具体叉指排布形式有很多，图2中所示叉指排布形式仅作示意性质，并不用以限制本发明叉指的排布形式。本实施例中，所述压电基片1具体采用ST-XQuartz制成。但作为压电基片的常用材料还包括ST-ZQuartz、LST-Quartz,X112_YLiTa03、YX36_LiTa03、YZ-LiNbO3,YX128-LiNb03、YX64_LiNb03、YX41_LiNb03、45XZLi2B4O7,Li2B4O7,ZnO/Glass、ZnO/Diamond、ZnO/Sapphire,AIN/Sapphire和Langasite。各声表基片材料具体特性如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1所述叉指汇流电极2采用金属材料制成。作为其优选方案，该叉指汇流电极2最好采用金、铜或铝制成。如图2所示，更进一步该块加权声表面波分裂指换能器可分成四个不同的编码块，其中每个块的周期数目分别为nl=3,n2=1.5，n3=2.5，n4=3。叉指换能器对声电转换信号进行处理，其加权幅度在不同编码块的电压幅度正比于每段数目的阻抗(电容倒数)，Z1Z2Z3Z4即正比于周期数目的倒数。即如图3所示等效示意图，此实施例电压幅度为1/31/1.51/2.51/3。综上所述，本发明所设计的块加权声表面波分裂指换能器在现有叉指换能器基础上，采用分裂指叉指结构的块加权结构，提高了采用频率，克服了单指块加权不够精确，和分裂指切指加权衍射大的问题，从而获得了加权精确、衍射小的块加权分裂指结构，可以综合提升声表面波换能器的带外抑制、通带波动、矩形系数等性能。本领域一般技术人员在此设计思想之下，所做的任何不具有创造性的改造均应视为在本发明的保护范围之内。权利要求一种块加权声表面波分裂指换能器，包括压电基片、叉指汇流电极、叉指和电极接口；该叉指汇流电极直接和电极接口相连接；该叉指及叉指汇流电极设置在压电基片上，其特征在于所述叉指采用块加权叉指；该块加权叉指采用了分裂指结构设计。2.如权利要求1所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于所述叉指中的各叉指中心与相邻叉指中心间隔为入/4，各叉指宽度为X/8。3.如权利要求1所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于所述压电基片采用ST-XQuartz、ST-ZQuartz、LST-Quartz、X112_YLiTa03、YX36_LiTa03、YZ_LiNb03、YX128-LiNb03、YX64_LiNb03、YX41_LiNb03、45XZLi2B407、Li2B407、ZnO/Glass、ZnO/Diamond、ZnO/Sapphire、AIN/Sapphire或LangasiteST-XQuartz制成。4.如权利要求1所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于所述叉指汇流电极采用金属材料制成。5.如权利要求4所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于所述叉指汇流电极采用金、铜或铝制成。6.如权利要求1所述的块加权声表面波分裂指换能器，其特征在于所述换能器可分成四个不同的编码块；每个编码块的周期数目比为31.52.53。全文摘要本发明提供了一种块加权声表面波分裂指换能器，包括压电基片、叉指汇流电极、叉指和电极接口；该叉指汇流电极直接和电极接口相连接；该叉指及叉指汇流电极设置在压电基片上，其特征在于所述叉指采用块加权叉指；该块加权叉指采用了分裂指结构设计。该换能器通过采用分裂指叉指结构的块加权结构，提高了采用频率，克服了单指块加权不够精确，和分裂指切指加权衍射大的问题，从而获得了加权精确、衍射小的块加权分裂指结构，可以综合提升声表面波换能器的带外抑制、通带波动、矩形系数等性能。文档编号H03H9/145GK101834578SQ20101017540公开日2010年9月15日申请日期2010年5月18日优先权日2010年5月18日发明者吴明星,徐子耀,黄平申请人:北京晶芯网信科技有限公司