[其他]单相窄带型无调谐表面漏波低插损滤波器

说明书

本发明属于广义的声表面波技术范围。

通常叉指换能器固有的双向性发射及为了抑制三次行程假讯号对阻抗失配的要求，使表面波滤波器（SAWF）存在一个弱点-插入损耗大。而且叉指电极静态电容的存在，使整个器件的损耗更大，为抵消静态电容的影响必须外加调谐电感，这就几乎失去了表面波滤波器稳定可靠的特点，也限制了表面波滤波器在电子领域中的应用。为降低插损，目前采取的单向换能器结构（群型、三相、四相）在工艺上的困难及复杂的相移网络，使它们几乎无法推广使用。最近出现的无调谐低插损滤波器不但结构复杂，材料选择不当，性能不佳，而且带宽限制在5～6%以下，甚至只能小于1%。由此可见，表面波低损耗滤波器还存在不少问题。

本发明的目的在于能合理选择基片材料及设计结构，使表面波滤波器实现无调谐低插损，并且无需多层制造工艺。开拓表面波滤波器的应用。

本发明的内容是：

参考图1，叉指换能器辐射导纳Y_T＝G_T+jB_T，外负载导纳Y_L＝G_L+jB_L，自由表面的声传播阻抗Z_c。y指换能器在中心频率处的工作衰减为：

（1）

其中为中心频率处的辐射导。无外调谐时，B_L为零，当外负载与换能器辐射阻匹配时，并满足：

B_L＜＜（G₀+G_L）（2）

此时公式（1）中仅留下第一部分（换能器的双向性损耗）。我们知道正比于机电耦合系数K2s]]>，因此为满足公式（1），我们应选择K〉大的材料。另外，在材料的选择上还得考虑到我们采用了多条耦合反射器，必须满足多条耦合器声能量转移的条件，这就要求声波在开路周期金属条（对称模）与短路周期金属条（反对称模）下传播衰减不大而且相等的条件，否则在一个通道内不可能相消，也就不能实现声能量的转移。为了满足上述两个要求，我们选用40°至65°Y旋转切割，X方向传播的LiNbO₃作为滤波器的基片材料。滤波器的结构采用图2所示的双向转移反射结构，它可以由两个转移反射器（21）和两个叉指换能器组成，其中转移反射器可以是窄带型转移反射式多条耦合反射器（NRMSC），也可以是宽带型转移反射式多条耦合反射器（BRMSC）;其中叉指换能器为输入换能器（19）与输出换能器（20）。这样不但可以避免端面反射的严重影响，而且消除了常规滤波器（一发一接式）存在的6dB的双向性损耗。输入、输出换能器还能同时加权，提高了滤波器的性能。转移反射器在这里的作用是将声能量从A通道转移反射至B通道。

滤波器的带宽应当由输入、输出换能器及反射器的带宽所决定。叉指换能器的相对带宽可由指对数决定，因此，反射器带宽的宽窄，直接决定了滤波器的最大带宽，图3所示为NRMSC结构。（22）（23）为悬浮电极，（24）为短路电极由汇流条（25）连接，也可短路接地。它的同步频率的波长示于图3之中，每个电极宽度与间隙可为1/6λ。NRMSC可采用每个波长包含三条金属电极的结构（称为三条指结构）也可采用每个波长包含四条金属电极的结构（称为四条指结构）。当A通道入射声波后，在电极上产生了电压，它的相位差如图4所示。BRMSC结构如图5所示，它可以由一个半转移多条耦合器（26）和两个多条耦合反射器（27）组成。滤波器中的转移反射器若选用NRMSC，则可构成窄带型无调谐低插损滤波器，若选用BRMSC则可构成宽带型无调谐低插损滤波器。

本发明的优点与积极效果：