[發明專利]聲表面波濾波器

無效

• 申請號: 95190686.0
• 申請日: 1995-09-07
• 公開（公告）號: CN1073306C
• 公開（公告）日: 2001-10-17
• 發明（設計）人: 羅格爾·艾倫·達文波特
• 申請（專利權）人: 摩托羅拉公司
• 主分類號: H03H9/64
• 分類號: H03H9/64
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 陸立英

本發明涉及聲表面波(SAW)裝置。

聲表面波裝置是利用在一種彈性固體表面上傳播的波，來進行電信號處理。典型的SAW裝置利用一個換能器將以光速傳播的電磁信號波轉換成比光速慢的、以10⁵米/秒量級速度傳播的聲頻信號波。這種顯著的波長減小可使設計人員在比傳統的電路設計所需空間小得多的空間內實施一些復雜的信號處理功能。鑒此，設計得用來執行復雜信號處理功能的SAW裝置，在價格和體積方面的顯著優點勝過其它有競爭性的技術。SAW技術已被日益增長地廣泛地被用，諸如用于濾波器、諧振器、振蕩器、延時線和其它類似的裝置中。

SAW裝置典型地制作在一個壓電基片上，通常利用設置在該壓電基片表面上的叉指換能器(IDT)來產生和檢測聲波。壓電基片上IDT的幾何尺寸(叉指的條高(beam?width)、節距和數目)對于一個SAW裝置的信號處理和頻率響應特性起著重要作用。SAW裝置的設計者通常在使SAW裝置達到工作所需的頻率響應時，是把注意力集中在IDT的幾何尺寸以及壓電基片所使用材料的選擇上。

常規的SAW濾波器中具有并排地處于公共聲軌上的換能器，并利用聲耦合在換能器之間實現耦合，然而，每個聲軌必須調諧于同一諧振工作頻率上。歷來，SAW裝置具有插入損耗問題，SAW濾波器的典型插入損耗值大于3.5dB。對于現有高耦合系數的SAW濾波器，其損耗大的機理之一是聲波的衰減。聲波衰減是當表面波沿壓電基片表面傳播時所引入的能量損失量或轉換成為不可復原整體的能量損失量。

對于常規SAW濾波器所作的一種改進是SAW梯形濾波器。常規SAW梯形濾波器是將常規的非梯形SAW濾波器求微分得來的，使得梯形設計的換能器在聲學上參差調諧，它們只應用電耦合，工作在以中心頻率為f₀的不同頻率(諧振和反諧振)上。

現在，參看圖1和圖2，它們示出先有技術SAW梯形濾波器100及其有關的等效電路模型200。濾波器100含有處于一個壓電基片101中7個分離聲軛上的7個諧振器150-162。每個諧振器150-162由一個換能器102-114和兩上反射器116-142組成。諧振器150-162之間通過它們各自的換能器在節點1-5上進行電耦合。常規的SAW梯形濾波器設計中，諧振器的聲波通路有它們不同的傳播路徑，因而離開一個換能器終端時的聲能不會干擾另一個換能器的響應特性。這些SAW梯形濾波器在設計中可以帶有或不帶有反射器。然而，無反射器的設計中，離開換能器的聲能通常會在濾波器中產生大的損耗。

反射器的用途是使換能器終端損失的能量反射回到換能器中，保存下這種聲能而使空載Q(Q_u)增大。然而，反射器并不是理想的裝置，在反射器中具有聲能損耗。反射器中能量損耗的原因在于，表面波傳播到反射器中并從那里返回過程中會引入聲波衰減。衰減的第一個成分是聲波在均勻的表面上傳播時會從表面模式逐漸轉換成體模式。衰減的第二個成分是當表面波到達諸如反射器指齒之類的不連續處時會發生聲波散射。表面波在反射器中的整個時間內換能器中沒有聲能可利用。因此，反射器損耗會使濾波器的插入損耗惡化。

雖然，對常規的非梯形濾波器作了改進，但梯形濾波器裝置的典型插入損耗仍然大于2.5dB。常規SAW梯形濾波器設計中的一個缺點是嚴格的阻抗要求，它迫使各別換能器的叉指條高和節距有很緊的制約。還有，由于所有的換能器需分隔開以及有附加的反射器，因而SAW梯形濾波器歷來需要大的表面積才能實現。

據此，現在需要有一種改進的SAW裝置，它能使聲波損耗最小，提供出改善的濾波器性能，尤其是插入損耗性能良好，同時，在實現時所需的表面積可以減小。

圖1示出先有技術的SAW梯形濾波器。

圖2示出圖1中SAW梯形濾波器的等效電路模型。

圖3示出按照本發明的SAW裝置。

圖4示出圖3中SAW器體的等效電路模型。

圖5示出按照本發明的一個SAW濾波器。

圖6示出按照本發明的另一個SAW濾波器。

圖7示出先有技術的扭絞線對結構。

圖8示出按照本發明的另一個SAW濾波器。

圖9示出按照本發明的一個無線電話機的方框圖。