[实用新型]一种低衍射效应声表面波滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及滤波器领域，尤其是一种应用于卫星通讯和彩电的声表面波滤波器。

背景技术

声表面波滤波器属于滤波器的一种，简称为SAW滤波器，其原理为在压电基片上采用微电子工艺技术制作电声叉指换能器，利用基片材料的压电效应，通过发射端叉指换能器将电信号转换成声信号，并局限在基片表面传播，输出端叉指换能器将声信号恢复成电信号，实现电-声-电的转换过程，完成电信号处理过程。

SAW滤波器具有体积小、重量轻、可靠性高和便于批量生产等优点，广泛应用卫星通讯和彩色电视领域。随着产品微型化和产业化的发展，对这类滤波器的体积、成本和性能提出更高的要求。

有限长平面换能器激励的声波在一定距离内以平行平面波的形式传播，然后波阵面逐渐展开，最后成为圆形，这种称为衍射。对于横向SAW滤波器，衍射导致滤波器的频率响应偏离理想的脉冲响应，在通带内，每根电极激励的SAW场是相位叠加的，SAW衍射的影响很小，然而在阻带内，SAW衍射明显影响到器件的特性，特别是引起器件带外抑制变差，还会增加过渡带宽。为降低衍射效应对滤波器的影响，一般采用两种方法：1)增大换能器的孔径；2)对滤波器进行严格的衍射分析，然后对其补偿。但这两种方法有以下缺点：第一种方法增大了基片的面积，造成器件的体积增大和成本的增高，第二种方法需要知道SAW速度与传播角度的关系，但这种关系很难精确得到。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服上述卫星通讯和彩电声表面波滤波器阻带抑制差、体积大和成本高的问题，本实用新型提供了一种新型的低衍射效应声表面波滤波器，所述滤波器的采用小孔径叉指换能器，减小了器件的体积和成本，且其衍射效应对滤波器带外抑制的影响很小。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种低衍射效应声表面波滤波器，包括压电基片以及设置于压电基片上的发射端叉指换能器和接收端叉指换能器，所述发射端叉指换能器和接收端叉指换能器孔径小，宽度介于3.5-15个波长，本实用新型特别适用体积小、成本低的卫星通讯和彩电声表面波滤波器。

声波在衍射过程中，平面波的区域为菲涅耳(Fresnel)区，圆形传播的区域称为费朗霍费(Fraunhofer)区。菲涅耳区的临界长度为：x_c＝(1+r)w²/λ，其中w为叉指换能器的孔径，λ为声波的波长，r为传播介质各向异性决定的因子，对于各向同性介质，取r＝0。从菲涅耳区的临界长度表达式可以看出，叉指换能器的孔径w越小，菲涅耳区的临界长度越短。

在发射端叉指换能器孔径非常小的情况下，接收端换能器超出菲涅耳区的临界长度，大部分位于发射端换能器激发的SAW的远场区，即费朗霍费区，由于接收端换能器的孔径很小，接收的SAW沿接收端换能器孔径方向幅度和相位变化都很小，分布趋向于均匀，造成衍射效应对滤波器的带外抑制影响很小。

叉指换能器孔径减小，其器件的尺寸也相应的减小，在同等面积芯片上制作的器件数量就会增多，器件外壳也会相应的减小，这样，既适应了器件微型化的发展方向，又降低单只器件的成本。

综上所述，本实用新型与传统的同类滤波器相比，具有阻带抑制高、体积小和成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图以及衍射路径示意图。

图中标号所代表的名称为：1为发射端叉指换能器(孔径为w)，2为接收端叉指换能器，3为衍射包络线，4为菲涅耳区(长度为x_c)，5为费朗霍费区，6菲涅耳区声场幅度分布，7为费朗霍费区声场幅度分布。

具体实施方式

下面结合附图和本实用新型工作原理作进一步详细说明。

本实用新型的结构如图1所示，一种低衍射效应声表面波滤波器，包括压电基片以及设置于压电基片上的发射端叉指换能器1和接收端叉指换能器2，声波衍射分为菲涅耳区4和费朗霍费区5。其中菲涅耳区4的长度为x_c，菲涅耳区声场幅度分布6不均匀，在两侧幅度比较大，中间比较小；费朗霍费区声场幅度分布7趋向均匀，特别是距离发射端换能器1较远时，其费朗霍费区声场幅度分布7均匀性更好。