[其他]彈性表面波器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85109610
• 申請日: 1985-12-14
• 公開（公告）號: CN85109610B
• 公開（公告）日: 1987-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯原章綱;佐佐木淳;芝隆司;山田純
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H03H9/64
• 分類號: H03H9/64
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬

本發(fā)明系關(guān)于一種高頻率低損耗的彈性表面波器件，其特征點是具有優(yōu)良的通帶特性波形因數(shù)、優(yōu)良的阻帶抑制能力以及優(yōu)良的紋波特性。

為獲得理想的幅度-頻率特性，一般使用的彈性表面波器件大多采用不等指長換能器和等指長換能器相結(jié)合的結(jié)構(gòu);由于將組成器件的每一個換能器的幅度-頻率特性相乘就能得出整個系統(tǒng)的特性，因此設(shè)計這種換能器結(jié)構(gòu)的彈性表面波器件是容易的。除這種普通的換能器結(jié)構(gòu)之外，也還建議采用一種相位加權(quán)換能器結(jié)構(gòu)，它由一組在同一傳播通道上配置相等重疊長度的換能器構(gòu)成。在某些部位也使用這樣一種換能器結(jié)構(gòu)，其中相位加權(quán)換能器代替了不等指長換能器，或者相位加權(quán)換能器同不等指長換能器組合，代替等指長換能器。

采用等指長換能器同不等指長換能器相結(jié)合的上述普通彈性表面波器件具有下列缺點：

（1）難以足夠地抑制阻帶擾動信號，特別是若用比所要求的帶寬大得多的電極對數(shù)少的高阻抗等指長換能器做彈性表面波器件，則只有用不等指長換能器，方能達(dá)到所要求的阻帶抑制度;結(jié)果就要求更多對數(shù)的不等指長換能器。從而就需要更大的基片面積。此外，彈性表面波器件的這些缺點將在轉(zhuǎn)換器重疊長度短的地方引起更大的衍射效應(yīng)。最后使阻帶擾動信號變得更大。如果用比彈性表面波器件所要求的帶寬并不更大的等指長換能器。則它們的陷阱（極點）和旁瓣效應(yīng)就可提升整個器件的阻帶抑制度，但是由于衍射效應(yīng)不能完全被消除，阻帶抑制度不可能提升到相應(yīng)的預(yù)期程度，特別是在換能器同電源或負(fù)載接近匹配狀態(tài)下使用低損耗彈性表面波器件，阻帶抑制問題顯得更加重要。由于在靠近通帶的低階旁瓣處，換能器的輻射電導(dǎo)相對于振蕩器的內(nèi)電導(dǎo)未必是足夠小，而其虛部（電納）在接近共軛匹配時又將被抵消;其結(jié)果，低階旁瓣的相對值將顯著地增加。

（2）等指長換能器的阻抗不能調(diào)整到所期望的數(shù)值。特別是，如果為了試圖提高阻帶抑制度，使用具有相對帶寬小的高頻濾波器結(jié)構(gòu)，同時使用不大于所要求的帶寬的等指長換能器，則所需要的換能器的對數(shù)就會增加。此外，在這種情況下，為了避免在不等指長換能器重疊長度短的地方而產(chǎn)生過量衍射波效應(yīng)，其孔經(jīng)不能改窄;結(jié)果將導(dǎo)致更大的輻射電導(dǎo)和輻射電納。試舉一例，如果用128°旋轉(zhuǎn)Y軸切割的，X軸為傳播方向的鈮酸鋰（LINbo）單晶作基片構(gòu)成中心頻率為402.78MHZ，3dB衰減帶寬為30MHZ的一個帶通濾波系統(tǒng);要求用59.5對不等指長換能器和13對等指長換能器，而必須使用分裂指狀換能器。對于這種情形，如果孔徑調(diào)整到300μm，則不等指長換能器的輻射電導(dǎo)將大約為4mS，而等指長換能器的輻射電導(dǎo)將大約為6mS。如果這樣的一個濾波器用在具有外電路電導(dǎo)為20mS（對于50Ω系統(tǒng)）的普通的兩-換能器的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，則所謂的由負(fù)載或電源引起的再生效應(yīng)將導(dǎo)致多重渡越信號快速產(chǎn)生，最后將給出嚴(yán)重的帶內(nèi)紋波。在這種情況下，在偏離中心頻率大約40MHZ處，阻帶抑制度將只有32-34dB;由衍射效應(yīng)引起阻帶抑制度就會比設(shè)計值下降大約10-15dB，在這種條件下，使孔徑進(jìn)一步變窄將是不實際的，而為了實際目的而去降低輻射電導(dǎo)也將是不可能的。如果選用三-換能器的結(jié)構(gòu)以降低損耗，則其中心換能器不得不同外電路相匹配，至于外換能器，為了在整個帶寬內(nèi)抑制多重渡越信號，有必要將它們的輻射電導(dǎo)降低到外電路電導(dǎo)的十分之一左右，如果外電路標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)值為20mS，在這種情況下，用阻抗匹配電路網(wǎng)絡(luò)或適當(dāng)調(diào)節(jié)孔徑長度的方法就能夠使中心換能器同外電路相匹配;但是，如果不使用阻抗失配電路網(wǎng)絡(luò)，則外換能器的輻射電導(dǎo)就不可能調(diào)整到所期望的數(shù)值。無論是用不等指長換能器還是用等指長換能器構(gòu)成中心換能器或外換能器，這種情況都是能觀測得到的。采用電極對數(shù)少的等指長換能器作外換能器能使外換能器的輻射電導(dǎo)調(diào)整到所期望的數(shù)值，然而它將使阻帶抑制更加困難。

人們能夠把制作普通彈性表面波器件的相位加權(quán)換能器分成以下三種類型：

（a）這種類型的相位加權(quán)換能器由若干組等間隔、等指長換能器組成，并用串聯(lián)或并聯(lián)的方式把電極對數(shù)相等的等指長換能器組聯(lián)結(jié)起來。下列文獻(xiàn)含這種類型的相位加權(quán)換能器：

（a-1）美國專利U.S.No.3，550，545（R.Adler）

（a-2）美國專利U.S.No.3，600，710（R.Adler）

（a-3）美國專利U.S.No.3，825，860（PaulH.Carr）

（a-4）1972，IEEE超聲波專題討論會議專題報告文集P218-220，AlanJ.BudreauandPaulH.Carr，《1千兆赫窄帶表面波濾波器》