一种声表滤波器的制作方法

本公开一般涉及滤波器领域，具体涉及一种声表滤波器。

背景技术：

随着无线通讯技术在日常生活中的应用不断增多，滤波器作为微波、毫米波无线通讯和雷达系统中的一种关键无源器件，其需求也日益增加。尤其是在频谱资源日益紧张的情况下，对超宽带、高性能、小型化滤波器的需求也随之增加。在滤波器的发展过程中，由于受波导器件工作原理的限制，普通滤波器的实际体积都比较大，带宽较窄。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种声表滤波器。

第一方面本申请提供一种声表滤波器，包括采用半导体平面工艺在128度铌酸锂基片的表面金属薄膜上形成的两个扇形换能器，每个所述扇形换能器采用单指结构；所述金属薄膜厚度通过以下公式计算得到：h＝-(C1*λ)/C2；其中λ为扇形换能器周期，C1为基片材料的机电耦合系数的0.359倍，C2为滤波器电极的机械反射系数。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述单指结构的指条占空比为50％。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述扇形换能器孔径的长度范围为所述扇形换能器最窄端的单指换能器周期的60-80倍。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述扇形换能器由若干个子滤波器采用首尾相连的串联方式级联而成。

本申请技术方案的有益效果是：声表滤波器通过在128度铌酸锂晶片的金属薄膜上形成结构简单的扇形换能器，将所述换能器的结构设置成单指结构，并通过设置金属薄膜厚使所述扇形换能器指条间反射系数为零，使得所设计的滤波器具有通带带宽宽、频率选择性好、带外抑制高、体积小等优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为单指结构换能器的一平面略图；

图2为本申请的一种声表滤波器的一平面略图；

图3为带有倾斜角度的换能器指条的局部放大平面略图；

图4为单指换能器孔径结构的平面示意图；

1、单指指条；2、指条间隙；3、下一周期单指指条；4、滤波器； 5、基片；6、左扇形换能器；7、右扇形换能器；8、子滤波器；9、子滤波器左换能器；10、子滤波器右换能器；11、换能器孔径。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

按照本申请设计的一种声表滤波器的一平面略图如图2所示，所述声表滤波器4包括采用半导体平面工艺在压电单晶基片5的表面金属薄膜上形成的左扇形换能器6和右扇形换能器7，本申请压电单晶基片5的材料采用128度铌酸锂基片；所述滤波器4可以在声表面波传播方向任意分为若干个子滤波器8；所述子滤波器8包括子滤波器左换能器9和子滤波器右换能器10，所述子滤波器8上的每个单指换能器的周期一致。

通过设置适当的基片5表面的金属薄膜厚度可以实现扇形换能器的指条间反射为零，进而达到减小通带波动，实现超宽带的声表滤波器；所述金属薄膜厚度通过以下公式计算得到：h＝-(C1*λ)/C2，其中λ为扇形换能器的周期，C1为基片材料的机电耦合系数的0.359倍， C2为滤波器电极的机械反射系数。

在本实施例中，所述左扇形换能器6和右扇形换能器7均采用单指换能器结构；单指结构换能器的示意图如图1所示，图中的1、3 是指条，2是间隙，从指条1到间隙2是单指换能器的一个周期，指条3开始是下一个周期。两个指条1的宽度加两个间隙2的宽度即为一个单指换能器的周期。在本实施例中，所述单指结构换能器的指条占空比为50％，即指条1宽度/(指条1宽度+指条间隙2宽度)＝50％，也可以理解为指条1宽度等于指条间隙2的宽度，设置成50％的指条占空比的目的是为了方便滤波器工艺过程的加工。

在本实施例中，所述左扇形换能器6由若干个子滤波器左换能器 9采用首尾相连的串联方式级联而成；所述右扇形换能器7由若干个子滤波器右换能器10采用首尾相连的串联方式级联而成。

在一优选实施例中，所述滤波器4的中心频率设置为Fc＝67.5MHz，声波在所述128度铌酸锂晶片上的传播速度为3880m/s，128度铌酸锂晶片的机电耦合系数的0.359倍为C1＝-2.1％，在128度铌酸锂晶片上滤波器电极的机械反射系数C2＝0.52，设置金属薄膜厚度为23200埃，即可实现换能器指条间反射系数为零，具体计算过程如下：

在本实施例中，相对带宽为46.2/67.5＝68.44％，BW40dB＝59.9MHz， BW3dB＝49MHz，矩形度系数＝59.9/49＝1.22，用此种方式制作的滤波器实现了预期的高矩形度，对于LC滤波器、介质滤波器等其他非声表滤波器若实现相对带宽较宽时，需要较大的器件尺寸，约为 30mm*20mm*6mm，本实施例所设计的声表滤波器器件尺寸较小，可以实现器件尺寸为13.3mm*6.5mm*1.8mm。

在一优选实施例中，将图1中的常规单指换能器的指条做一定角度倾斜，形成指条倾斜的换能器，其局部放大图如图3，在本实施例中，所述左扇形换能器6由15个周期即15个单指换能器组成，所述右扇形换能器7由13个周期即13个单指换能器组成。

由于所述滤波器4可以在声表面波传播方向任意分为若干个子滤波器8；所述子滤波器8包括子滤波器左换能器9和子滤波器右换能器10，所述子滤波器8上的每个单指换能器的周期一致，即子滤波器左换能器9的单指换能器周期与子滤波器右换能器10的单指换能器周期一致；因此所述左扇形换能器6最窄端的单指换能器周期与右扇形换能器7最窄端的单指换能器周期一致，所述左扇形换能器6最宽端的单指换能器周期与右扇形换能器7最宽端的单指换能器周期一致。在另一优选实施例中，所述左扇形换能器6的换能器孔径11长度与右扇形换能器7的换能器孔径11的长度一致，在本实施例中，所述换能器孔径11的长度为所述左扇形换能器6或右扇形换能器7最窄端的单指换能器的周期的70倍，所述换能器孔径11的长度为所述左扇形换能器6或右扇形换能器7最宽端的单指换能器的周期的30倍；在本申请的其他实施例中，所述换能器孔径11的长度范围为所述左扇形换能器6或右扇形换能器7最窄端的单指换能器周期的60-80倍范围内任一值；所述换能器孔径11的长度范围为所述左扇形换能器6或右扇形换能器7最宽端的单指换能器周期的20-40倍范围内任一值。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。