專利名稱：降低了表面波衍射的叉指式換能器的制作方法
背景技術(shù)：
使用叉指式換能器在壓電基片上產(chǎn)生聲表面波。這種叉指式換能器一般由一些單個(gè)的電極指形觸點(diǎn)組成，它們相互平行地排列在設(shè)定的、受表面波產(chǎn)生的頻率影響的網(wǎng)格中。對(duì)于普通指形觸點(diǎn)換能器，電極指形觸點(diǎn)交替地與不同的極化了的電流接觸器軌連接。此時(shí)，表面波在X位置的激勵(lì)強(qiáng)度，相當(dāng)于從不同電流接觸器軌引出的電極指形觸點(diǎn)對(duì)在X位置的重疊。換能器的總激勵(lì)由一臺(tái)換能器的全部指形觸點(diǎn)對(duì)的份額構(gòu)成，一臺(tái)換能器的指形觸點(diǎn)總數(shù)能有數(shù)百個(gè)。如果為不同的指形觸點(diǎn)選擇不同的激勵(lì)強(qiáng)度，則換能器中的傳輸功能能通過重疊加權(quán)來實(shí)現(xiàn)。除了重疊加權(quán)之外，激勵(lì)強(qiáng)度還能通過指形觸點(diǎn)的寬度、通過與設(shè)定網(wǎng)格的偏差(＝路通加權(quán)(Weglasswichtung))或通過單個(gè)指形觸點(diǎn)的極性轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)。
一個(gè)所希望的激勵(lì)功能例如遵從一個(gè)sin(x)/x-函數(shù)，該函數(shù)例如能通過重疊加權(quán)近似達(dá)到，此時(shí)換能器中有源指形觸點(diǎn)重疊的范圍能包括一個(gè)主波瓣和多個(gè)副瓣。對(duì)于在接近這種傳輸功能時(shí)所需要的小的重疊，就有規(guī)則地出現(xiàn)衍射效應(yīng)。此時(shí)，一部分表面波偏離設(shè)定的主傳播方向，橫向于電極指形觸點(diǎn)，這樣不僅有一部分能量丟失，還會(huì)造成在接收換能器中的信號(hào)失真，致使把另外一個(gè)信號(hào)形式當(dāng)作所希望的信號(hào)形式來保持。這對(duì)那些必須確保精確傳輸功能的換能器尤其有害，特別是在視頻-音頻-領(lǐng)域。因?yàn)檫@種加權(quán)換能器所應(yīng)用的表面波濾波器不得有失真出現(xiàn)，必須將由表面波衍射產(chǎn)生的失真補(bǔ)償。一般是借助于一個(gè)軟件來完成，在計(jì)算要傳輸?shù)男盘?hào)時(shí)考慮衍射效應(yīng)。
如果孔徑太小，對(duì)于未加權(quán)的叉指式換能器也保持有干擾型的衍射效應(yīng)。因此一直努力要使叉指式換能器有足夠大的孔徑。
根據(jù)本發(fā)明，此任務(wù)用權(quán)利要求1的叉指式換能器來解決。
本發(fā)明有利的擴(kuò)展形式由其它權(quán)利要求給出。
本發(fā)明建議，設(shè)置n個(gè)相互平行排列的分換能器，它們?cè)陔姎馍匣ハ噱e(cuò)接，它們的分孔徑Aj相加為所希望的總孔徑A，用以代替通常使用的、借助于重疊加權(quán)實(shí)現(xiàn)所希望激勵(lì)功能的叉指式換能器。為了達(dá)到所希望的效應(yīng)，要求至少有三個(gè)分換能器。
現(xiàn)在觀察到，用這樣一個(gè)按照本發(fā)明的叉指式換能器(總換能器)，其分換能器單獨(dú)顯示有較強(qiáng)的衍射，總起來能保持總換能器找平的、很大程度上平行的波前，干擾性的衍射效應(yīng)被大大排除?；趩蝹€(gè)換能器的“球形”波前，用本發(fā)明被轉(zhuǎn)成幾乎為直線形波前。該效應(yīng)(接收總換能器的衍射)隨著半軌(Teilspuren)上n數(shù)的增加而改善?？倱Q能器的衍射小于一個(gè)分換能器的衍射。
一個(gè)按照本發(fā)明的叉指式換能器至少要擁有五個(gè)分換能器才有好處，它們分別表示總換能器的一個(gè)半軌。
可能的分換能器n數(shù)的上限，完全受所應(yīng)用的加工技術(shù)限制。按照本發(fā)明的叉指式換能器，也能擁有多個(gè)分換能器，以致總起來相加間隙(＝指形觸點(diǎn)端到相對(duì)應(yīng)的電流接觸器軌的距離)的大小大于有效的重疊。對(duì)于按照本發(fā)明叉指式換能器的半軌個(gè)數(shù)，一個(gè)合理的且加工技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)的上限目前約為15，但是用其它加工方法也能高些，例如到30。
如上所述，分換能器是相互平行排列的，這里每?jī)蓚€(gè)相鄰的分換能器能將它們之間的電流接觸器軌作為共用電流接觸器軌使用。分換能器電氣上相互錯(cuò)接，錯(cuò)接方法或者是所有分換能器并聯(lián)，或者所有分換能器串聯(lián)。
還有可能的是，一部分分換能器電氣上串聯(lián)，其余分換能器則是并聯(lián)錯(cuò)接。用這種方式，有可能將本發(fā)明的叉指式換能器的阻抗調(diào)到所希望的數(shù)值。此時(shí)適用的規(guī)則是，阻抗，即換能器的波阻抗隨著串聯(lián)錯(cuò)接分換能器的個(gè)數(shù)增加而升高。
在本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)中，選擇不同的半軌孔徑，此時(shí)孔徑Aj之和等于總孔徑A也適用。不同孔徑半軌的優(yōu)先排列方式是，基于與表面波傳播方向平行的中間軸對(duì)稱分布。對(duì)于這種對(duì)稱排列，最大的分孔徑Aj的半軌能處于中央，其它較小分孔徑的就位于邊緣。也有可能使具有最小分孔徑的半軌排列于總換能器的中央，而具有最大分孔徑的半軌在邊緣。
激勵(lì)功能的加權(quán)能在重疊加權(quán)時(shí)這樣形成，致使有一個(gè)傾斜。對(duì)于加權(quán)的這種結(jié)構(gòu)，一條跟隨有效重疊重心之后的線不與中間軸平行，而是與它成一個(gè)角度。
按照本發(fā)明的叉指式換能器，也能在所有的分換能器中顯示有帶傾斜的重疊加權(quán)。此時(shí)也有可能的是，傾斜的校準(zhǔn)在分換能器中不同。例如并排排列的半軌能顯示有交替的傾斜校準(zhǔn)，這樣在表面波傳播方向上看傾斜在一個(gè)半軌中是“上升的”，在下一個(gè)中是“下降的”，然后又是“上升的”。
還有可能的是，傾斜在一組并排排列的分換能器中是“上升的”，在另一組中相反是“下降的”。此時(shí)能成為優(yōu)點(diǎn)，如果傾斜校準(zhǔn)通過本發(fā)明的叉指式換能器看平行于所說的換能器中間軸的話，這樣大約相同大小的組與相同的傾斜校準(zhǔn)彼此對(duì)立。
屬于分換能器的聲學(xué)半軌是平行并列排列的，優(yōu)先的是相鄰分換能器的相鄰電流接觸器軌有電接觸，尤其是對(duì)于兩個(gè)分換能器利用一個(gè)共同的中間電流接觸器軌情況。
與分換能器對(duì)總換能器的錯(cuò)接有關(guān)，各個(gè)分換能器或許被反映在平行于表面波傳播方向的X-軸上，這樣所有換能器同相位激勵(lì)，且在激勵(lì)時(shí)有統(tǒng)一的波前。以此方式均勻的波傳播得以確保，衍射受到抑制。
按照本發(fā)明的叉指式換能器，在其分換能器中除了重疊加權(quán)外，還能顯示另外的加權(quán)，所有分換能器中的激勵(lì)功能相同或至少近似相同在此也適用，這樣已有的加權(quán)方法在所有的分換能器上均勻地得以利用。這些另外的加權(quán)可從路通加權(quán)、位置加權(quán)和指形觸點(diǎn)寬度加權(quán)中選擇。借助于這些加權(quán)方法有可能去設(shè)計(jì)一個(gè)遞歸的換能器，這種換能器的激勵(lì)和反射的中心相互錯(cuò)位。其結(jié)果是，表面波的反射部分只在傳播方向上有益于與相同方向激勵(lì)的表面波重疊；在其它傳播方向反射的波部分相反，導(dǎo)致在相同方向發(fā)射的、直接激勵(lì)的波部分的釋放。這種換能器有個(gè)優(yōu)先的射束方向，并能在極端情況成為單向換能器，即所謂的Spudt換能器。本發(fā)明的叉指式換能器作為遞歸的換能器也有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檠苌湓诖艘彩艿揭种魄也恍枰o這種現(xiàn)象補(bǔ)償。
因?yàn)樵谕ǔ５牟嬷甘綋Q能器中，補(bǔ)償衍射要求造成激勵(lì)的重疊功能的改變配合，這同時(shí)有這樣的后果，即有效得到的重疊功能即使對(duì)于本來對(duì)稱激勵(lì)的重疊功能也不再是對(duì)稱的。因?yàn)楸景l(fā)明的叉指式換能器能不用補(bǔ)償運(yùn)行，用本發(fā)明的換能器就可100％地實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的重疊功能。


圖1是一個(gè)加權(quán)換能器的圖示表示。
圖2是一個(gè)本發(fā)明的叉指式換能器的圖示表示。
圖3是本發(fā)明的另一個(gè)叉指式換能器，其分換能器在傾斜校準(zhǔn)上有區(qū)別。
圖4是本發(fā)明的另一個(gè)叉指式換能器，其分換能器有不同的孔徑。
圖5是一個(gè)具有分換能器串聯(lián)錯(cuò)接的本發(fā)明的叉指式換能器。
圖6是一個(gè)具有半軌并聯(lián)錯(cuò)接的本發(fā)明的叉指式換能器。
圖7是一個(gè)具有分換能器部分串聯(lián)和部分并聯(lián)錯(cuò)接的叉指式換能器。
圖8是一個(gè)表面波濾波器，它帶有三個(gè)叉指式換能器和一個(gè)作為中央換能器的本發(fā)明的叉指式換能器。
如果n個(gè)這種加權(quán)的叉指式換能器平行比鄰排列，且它們的半軌要減少到使由單個(gè)孔徑A1至An之和得出的總孔徑A與本來所希望的總換能器的孔徑相當(dāng)，則就有多重平行的叉指式換能器MPW。本發(fā)明的叉指式換能器MPW以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)表明有完全相同的分換能器TW1至TWn，它們有相同的孔徑Aj。
與圖2不同，圖3展示的又是由n個(gè)(例如n＝6)分換能器TW組成的本發(fā)明的叉指式換能器。與圖2不同是反映了一部分分換能器，這可以在圖示中從給傾斜S象征性地表現(xiàn)的線的校準(zhǔn)看出。將本發(fā)明的叉指式換能器劃分為“本來的”和“反映的”分換能器TW，主要是對(duì)稱，例如在圖3中所示。
圖4是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)形式，與圖2中最簡(jiǎn)單情況的差別在于分換能器TW的孔徑Aj不同。圖中例如中間的換能器TW3孔徑最大，而第一個(gè)分換能器TW1以及最下面的分換能器TWn的孔徑最小。如在圖3時(shí)適用的那樣，通過反射或傾斜S的校準(zhǔn)以及孔徑的改變，分換能器的激勵(lì)功能沒有本質(zhì)的變化。
圖5是分換能器TW與本發(fā)明的多重平行叉指式換能器MTW電氣錯(cuò)接的最簡(jiǎn)單的可能性。此時(shí)所有在圖中用小方塊表示的分換能器TW是串聯(lián)錯(cuò)接的。這可用右圖以簡(jiǎn)單的方式表明，分換能器之間沒有距離直接并排排列，兩個(gè)相鄰的分換能器TW共用它們之間的電流接觸器軌。如果在多重平行叉指式換能器的最上端和最下端的電流接觸器軌上按上電接頭T1和T2，則在此配置中就自動(dòng)得到串聯(lián)錯(cuò)接。
也有可能如在圖6中所示，將分換能器電氣并聯(lián)錯(cuò)接。此情況或者能通過相互有距離的分換能器的相應(yīng)錯(cuò)接來完成，或者同樣以簡(jiǎn)單方式通過共同使用兩個(gè)相鄰分換能器的中間電流接觸器軌(相當(dāng)于圖中小方塊的相應(yīng)共用邊)。相互直接相鄰的分換能器的主要關(guān)系如同圖象和對(duì)映圖象，此時(shí)X軸表示對(duì)稱元件。這特別有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榫哂胁煌蛳喾礃O性的相互相鄰的分換能器與T1和T2的接線頭相連接，通過每個(gè)第二個(gè)分換能器的對(duì)映圖象布置去補(bǔ)償。
圖7是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)形式，此時(shí)一部分分換能器是串聯(lián)錯(cuò)接，而其余分換能器是并聯(lián)錯(cuò)接。圖示出的是分換能器1和2的一個(gè)串聯(lián)錯(cuò)接，在圖中用相應(yīng)的數(shù)字來象征。分換能器3、4和5是并聯(lián)錯(cuò)接的，分換能器2和3之間及分換能器4和5之間的共用電流接觸器軌相互連接，同樣分換能器3和4之間的共用電流接觸器軌與最外面的、圖中下面所示的分換能器5的電流接觸器軌連接。
整個(gè)本發(fā)明的多重并聯(lián)叉指式換能器又經(jīng)過兩個(gè)接線頭T1和T2連接起來。本發(fā)明的叉指式換能器中分換能器的混合并聯(lián)/串聯(lián)錯(cuò)接，也能顯示有其它的配置，例如并聯(lián)接線的分換能器塊相互串聯(lián)連接起來。還有可能的是，由相應(yīng)的串聯(lián)錯(cuò)接分換能器組成塊，將這些塊全部并聯(lián)錯(cuò)接。
圖8是本發(fā)明的叉指式換能器MPW在表面波濾波器中的應(yīng)用，例如圖示的是三個(gè)換能器的布置。加權(quán)的本發(fā)明的叉指式換能器MPW此時(shí)能表示為入口換能器，在兩側(cè)一般是短的出口換能器IDT1和IDT2。出口換能器此時(shí)未加權(quán)并顯示有一個(gè)與多重平行中央換能器MPW的總孔徑相當(dāng)?shù)目讖紸，它又是由分換能器TW的分孔徑Aj之和及所需要的電流接觸器軌得出。
如果加權(quán)的且作為本發(fā)明的叉指式換能器形成的入口換能器，是作為遞歸的換能器或不定向換能器的話，應(yīng)用第二個(gè)出口換能器就是多余了。為了將整個(gè)由入口換能器產(chǎn)生的聲波改變回來，從而達(dá)到無損耗傳輸在入口換能器處供給的信號(hào)，根據(jù)優(yōu)先或唯一的波傳播方向情況，一個(gè)出口換能器足夠。
為了能一目了然，只用幾個(gè)實(shí)例來說明本發(fā)明，但不局限于在圖中展示的實(shí)例。尤其是分換能器的結(jié)構(gòu)，特別是加權(quán)的方式，不受諸如在圖1中展示的帶傾斜的激勵(lì)功能的限制。同樣，對(duì)給分換能器選擇普通指形觸點(diǎn)排列，要求也不多。還有可能的是，單個(gè)或以組合形式附加為分換能器中的重疊方向進(jìn)行一個(gè)多頭-(Split-)指形觸點(diǎn)排列或稱為位置-或指形觸點(diǎn)寬度及路通加權(quán)。
權(quán)利要求
1.帶補(bǔ)償衍射的表面波-叉指式換能器(MPW)，其中-通過重疊加權(quán)實(shí)現(xiàn)的激勵(lì)功能，-通過n個(gè)電氣上相互錯(cuò)接的、孔徑(Aj)較小和有相應(yīng)衍射相對(duì)高的換能器(TW)，將叉指式換能器的聲軌分成n個(gè)相互平行排列的半軌，-此時(shí)分換能器有相應(yīng)的一個(gè)孔徑(Aj)，所有分換能器有相同的激勵(lì)功能，-此時(shí)適用于叉指式換能器的總孔徑(A)的是A=ΣniAj]]>-n為整數(shù)，n≥3-叉指式換能器(MPW)總起來有相對(duì)低的衍射。
2.如權(quán)利要求1的叉指式換能器，其中設(shè)定有n個(gè)相互錯(cuò)接的分換能器(TW)，并且30≥n≥5。
3.如權(quán)利要求1或2的叉指式換能器，其中所有n個(gè)分換能器(TW)電氣上并聯(lián)或全部串聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求1或2的叉指式換能器，其中n個(gè)分換能器(TW)電氣上部分串聯(lián)或部分并聯(lián)連接。
5.如權(quán)利要求1-4之一的叉指式換能器，其中分換能器(TWj)的孔徑(Aj)大小不同，不同大小孔徑的排列對(duì)稱于叉指式換能器的一個(gè)中間軸，該軸與表面波的傳播方向(X)平行。
6.如權(quán)利要求1-5之一的叉指式換能器，其中每個(gè)分換能器(TW)有個(gè)傾斜，對(duì)分換能器(TW)中間軸的傾斜校準(zhǔn)對(duì)于各個(gè)分換能器都是不同的。
7.如權(quán)利要求1-6的叉指式換能器，其中每?jī)蓚€(gè)相鄰分換能器(TW)之間布置的電流接觸器軌作為共同的電流接觸器軌使用。
8.如權(quán)利要求7的叉指式換能器，其中n個(gè)分換能器(TW)進(jìn)行相同相位激勵(lì)。
9.如權(quán)利要求1-8之一的叉指式換能器，其中分換能器(TW)除重疊加權(quán)外，至少有另外一個(gè)選自路通加權(quán)、位置加權(quán)和指形觸點(diǎn)寬度加權(quán)的加權(quán)。
10.如權(quán)利要求1-9之一的叉指式換能器，所述換能器是由遞歸的分換能器(TW)構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1-10之一的叉指式換能器，其中作為一個(gè)表面波濾波器的入口或出口換能器來形成，此時(shí)作為相應(yīng)的入口或出口換能器設(shè)置有一個(gè)孔徑A的單軌叉指式換能器(IDT1，IDT2)。
12.按照上述權(quán)利要求之一的叉指式換能器的使用方法，將叉指式換能器用于在一個(gè)橫向?yàn)V波器中以實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的傳輸功能。
全文摘要
降低了表面波衍射的叉指式換能器，對(duì)于表面波重疊加權(quán)的叉指式換能器，建議將加權(quán)換能器的聲軌劃分為n個(gè)平行排列的半軌，并為此設(shè)置平行排列的、電氣上錯(cuò)接的分換能器(TW)。分換能器的孔徑之和產(chǎn)生所希望的總換能器(MPW)的總孔徑。
文檔編號(hào)H03H9/02GK1419339SQ02149529
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月13日
發(fā)明者A·菲舍勞爾 申請(qǐng)人:埃普科斯股份有限公司