专利名称：单向体声波抑制型声表面波器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种声表面波器件，特别涉及一种单向体声波抑制型声表面波器件。
背景技术：
声表面波器件是近代表面波声学理论、压电学研究成果和微电子技术有机结合的产物，由于具有稳定性好、抗电磁干扰能力强、便于混合集成、功耗低、体积小、质地轻等优点，因此从一出现就被工业界和学术界所青睐。目前声表面波家族已有滤波器、抽头延迟线、色散延迟线、卷积器、相关器、振荡器、谐振器、传感器、马达等数十个种类。在民用电视、 空中交通管理、雷达、声纳、电子对抗、通讯等领域得到广泛应用。然而，声表面波器件在器件结构上仍存在一些问题，这在一定程度上阻碍了其性能提高和推广应用。目前存在的主要问题有第一，声表面波器件中输入换能器激发的声波会同时向左右两个方向传播，而通常只接收单一方向的声波就会造成相反方向声波的损失，体现在器件性能上就是器件插入损耗的增大；第二，声表面波器件中输入换能器激发的声波中不仅有所需要的声表面波信号，还有一种体声波信号，而体声波信号会在器件的频谱响应曲线的右侧造成大的旁瓣，降低器件的旁瓣抑制能力，同时也会增大器件的损耗和带内波纹。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种单向体声波抑制型声表面波器件，该器件能够有效抑制体声波，并实现声表面波信号的单向传播，降低器件的损耗。为了达到上述目的，本发明采用如下的技术解决方案—种单向体声波抑制型声表面波器件，包括在同一基片材料上制作的输入换能器、多条I禹合器、输出换能器，其中，多条I禹合器的高度等于输入换能器的高度与输出换能器的高度之和，且输入换能器与多条耦合器的上边沿位于同一条直线，输出换能器与多条耦合器的下边沿位于同一条直线，输入换能器的下边沿和输出换能器的上边沿位于同一条直线；所述输入换能器与多条耦合器之间的区域为第一区域，所述多条耦合器与输出换能器之间的区域为第二区域。本发明还包括如下其他技术特征所述输入叉指换能器与输出叉指换能器采用相同的声孔径，所述声孔径为声波波长值的80倍。所述的第一区域的长度为I纳米到5厘米。所述的第一区域的长度为8微米。所述的第二区域的长度为I纳米到5厘米。所述的第二区域的长度为5毫米。所述的输入换能器、输出换能器是单向等叉指换能器或单向变迹换能器。
所述的多条耦合器是全转移多条耦合器。所述的基片材料为压电晶体。所述的压电晶体采用128° Y-X LiNbO3压电晶体。本发明中的单向体声波抑制型声表面波器件，由于将单向叉指换能器和全转移多条耦合器组合用于器件的结构设计中，因此，在器件性能方向与非单向叉指换能器及无全转移多条耦合器的声表面波器件相比，具有同时降低损耗和抑制体声波的特点。本发明的主要技术特点及优点体现在以下两个方面一方面，由于输入、输出换能器采用单向叉指换能器结构，实现了声表面波信号的单向传播，避免了非单向叉指换能器结构中，只接收单向信号造成的接收损耗；另一方面，该单向体声波抑制型声表面波器件把全转移多条耦合器集成到器件中，利用全转移多条耦合器可以将输入换能器激发信号中的声表面波信号转移到输出换能器，而不改变所激发声波中体声波信号传播的特点，将声表面波信号和对器件性能有干扰的体声波信号进行了分离，因此，本发明的单向体声波抑制型声表面波器件在体声波抑制、降低损耗等方面有效提高了器件的性能，为该声表面波器件器件结构在信号 处理、传感器等方面的应用奠定了良好基础。
图I是本发明的平面结构示意图。图2是图I的剖面结构示意图。图3是本发明具体实施例中输入换能器的结构图。图4是本发明具体实施例中多条耦合器的结构图。图5是本发明具体实施例中输出换能器的结构图。图6是本发明具体实施例中器件的频率响应特性测试图。下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施例方式参照图1，本发明的单向体声波抑制型声表面波器件，包括在同一基片材料I上制作的输入换能器2、多条稱合器3、输出换能器4,其中，多条稱合器3的高度等于输入换能器I的高度与输出换能器4的高度之和，且输入换能器2与多条耦合器3的上边沿位于同一条直线，输出换能器4与多条耦合器3的下边沿位于同一条直线，输入换能器2的下边沿和输出换能器4的上边沿位于同一条直线；所述输入换能器2与多条耦合器3之间的区域为第一区域5，所述多条耦合器3与输出换能器4之间的区域为第二区域6。所述输入叉指换能器2与输出叉指换能器4采用相同的声孔径，经发明人多次试验，输入叉指换能器2与输出叉指换能器4声孔径为声波波长值的80倍时，得到的器件效果较好。第一区域5的长度(即输入叉指换能器2与多条耦合器3之间的距离)为I纳米到5厘米。第二区域6的长度(即多条耦合器3与输出换能器4之间的距离)为I纳米到5厘米。所述的输入换能器2和输出换能器4是单向等叉指换能器或单向变迹换能器；所述多条稱合器3是全转移多条稱合器,多条稱合器(Multistrip coupler)是应用于声表面波的定向耦合器，它由在压电基片上的平行金属条阵列组成，它的特殊性能是耦合在单晶基片上的非波导声波，这是与波导耦合器以及邻接媒质耦合器大不相同的。输入换能器2、多条稱合器3和输出换能器4是利用微机械、微电子技术在同一片压电基片材料I上制作出来的。所述的基片材料I为压电晶体。实施例I本实施例的单向体声波抑制型声表面波器件，是在128° Y-X LiNbO3压电晶体上制作的输入换能器2、多条稱合器3、输出换能器4。输入换能器2是单向变迹换能器，其结构如图2所示。多条耦合器3是全转移多条耦合器，其结构如图3所示。 输出换能器4是单向等叉指换能器，其结构如图4所示。输入换能器2与多条耦合器3之间的第一区域5的长度为8微米。多条耦合器3与输出换能器4之间的第二区域6的长度为5毫米。为了与没有采用单向体声波抑制型结构的声表面波器件进行对比，本实施例采用了与发明人在文献(Changbao Wen, Yongfeng Ju, Dong Yan, Yi Kang, Li Liu, WanLinLi.Study on Architecture and Performances of Dual Track SAW Device. LectureNotes in Electrical Engineering, 2011，86 (I) : 143-149.)中所报道的器件的相同中心频率、基片材料，设计了本发明的单向体声波抑制型声表面波器件，并利用Agilent E5062AENA-L网络分析仪对所制作的单向体声波抑制型声表面波器件进行了测试，测试结果如图
6所示。从测试结果可以看出，尽管文献中对声波双向激发问题已经进行了考虑，但其器件的绝对插入损耗值测量结果为13. 430dB(见文献)，仍然比采用本发明中的结构制作的器件绝对插入损耗值12. 372dB测量高I. 058dB。另外，从图6频率响应曲线的右侧旁瓣部分也可以看到该器件结构的带外绝对抑制达到了 50dB，好于不采用全转移多条耦合器的声表面波器件得到的体声波抑制效果。因此，本发明所采用的器件结构在降低器件损耗、抑制体声波方面具有好的效果。
权利要求
1.一种单向体声波抑制型声表面波器件,其特征在于,包括在同一基片材料(I)上制作的输入换能器(2)、多条f禹合器(3)、输出换能器(4),其中，多条f禹合器(3)的高度等于输入换能器(I)的高度与输出换能器(4 )的高度之和，且输入换能器(2 )与多条耦合器(3 )的上边沿位于同一条直线，输出换能器(4)与多条耦合器(3)的下边沿位于同一条直线，输入换能器(2)的下边沿和输出换能器(4)的上边沿位于同一条直线；所述输入换能器(2)与多条耦合器(3)之间的区域为第一区域(5)，所述多条耦合器(3)与输出换能器(4)之间的区域为第二区域(6)。
2.如权利要求I所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述输入叉指换能器(2)与输出叉指换能器(4)采用相同的声孔径，所述声孔径为声波波长值的80倍。
3.如权利要求I所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述的第一区域(5)的长度为I纳米到5厘米。
4.如权利要求3所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述的第一区域(5)的长度为8微米。
5.如权利要求I所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述的第二区域(6)的长度为I纳米到5厘米。
6.如权利要求5所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述的第二区域(6)的长度为5晕米。
7.如权利要求I所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述的输入换能器(2)、输出换能器(4)是单向等叉指换能器或单向变迹换能器。
8.如权利要求I所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述的多条耦合器(3 )是全转移多条耦合器。
9.如权利要求I所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述的基片材料(I)为压电晶体。
10.如权利要求9所述的单向体声波抑制型声表面波器件，其特征在于，所述的压电晶体采用128° Y-X LiNbO3压电晶体。
全文摘要
本发明公开了一种单向体声波抑制型声表面波器件，包括在同一基片材料上制作的输入换能器、多条耦合器、输出换能器，其中，多条耦合器的高度等于输入换能器的高度与输出换能器的高度之和，且输入换能器与多条耦合器的上边沿位于同一条直线，输出换能器与多条耦合器的下边沿位于同一条直线，输入换能器的下边沿和输出换能器的上边沿位于同一条直线；所述输入换能器与多条耦合器之间的区域为第一区域，所述多条耦合器与输出换能器之间的区域为第二区域。本发明将单向叉指换能器和全转移多条耦合器组合用于结构设计，因此，在器件性能方向与非单向叉指换能器及无全转移多条耦合器的声表面波器件相比，具有同时降低损耗和抑制体声波的特点。
文档编号H03H9/64GK102739188SQ20121022297
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者丁娜, 巨永锋, 文常保, 李演明, 温立民, 许宏科 申请人:长安大学