專利名稱：用于表面波器件的空間諧波換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面波器件，特別涉及用于表面波器件的空間諧波換能器。這里用術(shù)語(yǔ)“表面波”來(lái)領(lǐng)會(huì)表面聲波，包括漏泄(leaky)SAW，掠過(guò)表面(skimming)體波，和類似的聲波，并在以下被簡(jiǎn)寫(xiě)為SAW?？臻g諧波換能器是一種交叉指型換能器(IDT)，其中許多電極具有一個(gè)預(yù)定的極性排序，該極性排序在沿該換能器長(zhǎng)度的多個(gè)周期上是重復(fù)的。
背景技術(shù)：
眾所周知，SAW器件在濾波和延遲應(yīng)用中，而特別是無(wú)線通信應(yīng)用系統(tǒng)中提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)如低成本，小尺寸和理想的濾波特性。然而，用于制作SAW器件的光刻技術(shù)的限制已使其難以在很高的頻率上提供具有理想工作特性的SAW器件，例如超過(guò)1GHz，特別在用于目前無(wú)線通信系統(tǒng)的約2GHz的頻率上。
例如，在一個(gè)28GHz的無(wú)線通信系統(tǒng)中，希望能提供低損FIR(有限脈沖響應(yīng))SAW器件濾波器用作在約2GHz的第一IF(中頻)的頻道選擇濾波器。能提供使用空間諧波換能器的SAW器件工作在2GHz，并有良好的選擇性，然而這樣的換能器是雙向的，并具有高的損耗(例如＞20dB)。SAW諧振器結(jié)構(gòu)能提供工作在該頻率上并具有很小損耗(例如＜5dB)的IIR(無(wú)限脈沖響應(yīng))的濾波器，但具有其他特性，例如形狀系數(shù)，帶寬，通帶幅度波紋，和群延遲，這些都使它們不適用于頻道選擇濾波器。SPUDT(單相位單方向換能器)SAW器件在較低頻率可產(chǎn)生良好的特性，但卻要求更高的分辨度以提供其更窄的電極，而且仍未實(shí)踐制作工作在約2GHz頻率上的SPUDT SAW器件。
在約2GHz的射頻(RF)工作的一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)中，人們知道提供前饋誤差校正，為此要求約130ns的延遲。該延遲一般由具有約40m長(zhǎng)的一根同軸電纜提供。特別考慮到成本和尺寸人們非常希望用在該RF上工作的一個(gè)SAW延遲器件去替代這根電纜，從而提供遍及其通帶的寬的相對(duì)帶寬，低的插入損耗，和線性的相位。
由此，需要提供在特別高頻率上工作的改善的SAW器件。
發(fā)明概述按照一個(gè)方面，本發(fā)明提供的一種SAW(表面波)器件包括在壓電材料基片上的一個(gè)交叉指型換能器，該換能器包括多個(gè)電極組，每個(gè)組的電極具有一種預(yù)定的極性排序(sequence)，這些組沿該換能器的長(zhǎng)度配置，以便在該換能器的一個(gè)信號(hào)頻率上對(duì)SAW進(jìn)行相干工作，該信號(hào)頻率對(duì)相應(yīng)于所說(shuō)電極的一個(gè)間距的頻率具有空間諧波關(guān)系，其中該換能器進(jìn)一步包括至少一個(gè)反射器，用于反射在該信號(hào)頻率上的SAW，該反射器相對(duì)于所說(shuō)電極組放置，以便在該信號(hào)頻率上在沿該換能器的長(zhǎng)度的一個(gè)方向上提供SAW的相長(zhǎng)的干涉，而在該信號(hào)頻率上在一個(gè)相反的方向上提供SAW的有害的干涉。
最好該反射器包括反射器電極，該反射器電極具有由在該信號(hào)頻率上的一個(gè)SAW波長(zhǎng)確定的一個(gè)間距，而所說(shuō)組的電極具有由在一個(gè)信號(hào)頻率在空間上諧波上與其相關(guān)的較低頻率上的一個(gè)SAW波長(zhǎng)確定的一個(gè)間距。希望每個(gè)電極具有至少約λ0/4的寬度，這里λ0是在該信號(hào)頻率上的SAW波長(zhǎng)。
以下描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電極組彼此相類似并具有相同的極性排序。每個(gè)電極組包括具有極性排序?yàn)?+--+-的五個(gè)電極，或具有極性排序?yàn)?+-+--+-的八個(gè)電極。該SAW器件能有利地包括兩個(gè)配置在其間傳播SAW的所說(shuō)換能器，對(duì)于每個(gè)換能器，用于在該信號(hào)頻率上相長(zhǎng)干涉SAW的所說(shuō)的一個(gè)方向朝向各自的另一換能器。在這種情況下，對(duì)于每個(gè)轉(zhuǎn)能器，電極組彼此可以全類似，具有相同的極性排序，以及對(duì)于相同的信號(hào)頻率，該兩個(gè)換能器可以具有不同的電極組和極性排序。
本發(fā)明的另一方面提供一種SAW(表面波)器件交叉指型換能器包括多個(gè)組，每q個(gè)相長(zhǎng)的電極具有一種預(yù)定的極性排序，每組沿該換能器具有長(zhǎng)度rλ0，用于在頻率f0轉(zhuǎn)換具有波長(zhǎng)λ0的SAW，這里q是大于2的一個(gè)正整數(shù)，而r是小于q但不等于q/2的一個(gè)正整數(shù)，這些組沿該換能器長(zhǎng)度配置，以便在該頻率f0為SAW相干工作，該換能器還包括至少一個(gè)反射器，用于反射頻率在f0的SAW，該反射器相對(duì)所說(shuō)組放置，以便在沿該換能器長(zhǎng)度一個(gè)方向提供頻率在f0的SAW的相長(zhǎng)干涉，而在相反方向提供頻率在f0的SAW的有害的干涉，該反射器包括一個(gè)或多個(gè)反射器電極，每個(gè)反射器電極和在反射器電極之間的每個(gè)間隔的寬度至少約λ0/4。
最好該反射器被配置在所說(shuō)電極組的兩個(gè)之間，并且具有等于整數(shù)波長(zhǎng)λ0的長(zhǎng)度；實(shí)際上，該反射器可具有rλ0的長(zhǎng)度或其整數(shù)倍。在以下描述的一個(gè)實(shí)施例中，q＝5和r＝3；在另一實(shí)施例中，q＝8和r＝5。
本發(fā)明還提供了一種SAW器件，包括兩個(gè)換能器，每個(gè)如上所述在壓電材料的一個(gè)基片上，該換能器被配置來(lái)在其之間傳播頻率在f0的SAW，具有所說(shuō)的一個(gè)方向的，用于相長(zhǎng)干涉有頻率f0的SAW的每個(gè)換能器朝向各自的另一換能器。
在下述這樣的一種SAW器件的一種形式中，對(duì)于每個(gè)換能器，所有電極組彼此類似，并具有相同的極性排序。在該SAW器件形式中，最好該兩個(gè)換能器之一的電極組和極性排序不同于該兩個(gè)換能器之另一個(gè)電極組和極性排序。例如，對(duì)于該換能器之一，q＝5和r＝3，而對(duì)于該換能器之另一個(gè)q＝8和r＝5。
本發(fā)明還提供了一種包括一個(gè)空間諧波換能器的SAW器件，該換能器在該換能器的一個(gè)空間諧波信號(hào)頻率上具備用于傳播SAW的優(yōu)選的方向，該換能器包括在所說(shuō)頻率上具有用于轉(zhuǎn)換SAW的一種預(yù)定極性排序的多個(gè)電極組，和在所說(shuō)頻率上用于反射SAW的至少一個(gè)反射器，該反射器相對(duì)于所說(shuō)電極組放置，以便在沿該換能器長(zhǎng)度的一個(gè)方向上提供相對(duì)相長(zhǎng)干涉在所說(shuō)頻率上的SAW，以及在相反的方向上提供相對(duì)有害干涉在所說(shuō)頻率上的SAW，該反射器包括一個(gè)或多個(gè)反射器電極，每個(gè)反射器電極和在反射器電極之間的每個(gè)間隔具有在所說(shuō)頻率上的SAW波長(zhǎng)的至少四分之一的寬度。
附圖簡(jiǎn)述根據(jù)下列參照其中示意地和當(dāng)作例子的附圖的說(shuō)明將進(jìn)一步理解本發(fā)明，圖1說(shuō)明用于SAW器件的一個(gè)已知的空間諧波換能器的電極圖形；圖2表示圖1換能器的理想化的頻率響應(yīng)；圖3說(shuō)明用于SAW器件的另一個(gè)已知的空間諧波換能器的電極圖形；圖4表示圖3換能器的理想化的頻率響應(yīng)；圖5說(shuō)明用于SAW器件的一個(gè)已知的SPUDT的電極圖形；圖6是說(shuō)明本發(fā)明原理的一個(gè)空間諧波換能器的圖7是使用本發(fā)明原理的另一個(gè)空間諧波換能器的圖；圖8更詳細(xì)地說(shuō)明按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的換能器的部分；圖9-14說(shuō)明圖8換能器的改變形式；圖15更詳細(xì)地說(shuō)明按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一換能器的部分；以及圖16說(shuō)明使用本發(fā)明的實(shí)施例的換能器SAW器件的一種形式。
詳細(xì)說(shuō)明參照附圖，包括圖1的不同


用于一個(gè)SAW器件的換能器的圖形，該換能器包括交叉指型或電極10，其從在由該附圖的平面所表示的一種壓電材料基片的表面上的平行導(dǎo)電軌跡12和14延伸。例如，一個(gè)信號(hào)可以加到軌跡12，而軌跡14可以接地，或一個(gè)差動(dòng)信號(hào)可加在該軌跡12和14之間。為簡(jiǎn)單性和說(shuō)明方便，連接到軌跡12的電極被認(rèn)為是有源電極并被分配一個(gè)正(+)信號(hào)極性，而連接到軌跡14的電極被認(rèn)為是接地電極并被分配一個(gè)負(fù)(-)信號(hào)極性。
圖1表示被認(rèn)為是SE5換能器的均勻空間諧波換能器的電極10的圖形，其中在該換能器長(zhǎng)度上，每五個(gè)連續(xù)的電極10的周期組被連接到軌跡12和14，以便為圖1中所示的每五個(gè)電極一組的三個(gè)組的中間的一個(gè)組提供如圖1中所示的重復(fù)的極性排序++-+-。具有該極性排序的每五個(gè)連續(xù)的電極組被稱為是一個(gè)SE單元或一個(gè)SE5單元。如圖1所示，在該情況下電極10具有等于λ/4的均勻?qū)挾群烷g隔，雖然這種需要并非是必需的情況，這里λ是由該換能器結(jié)構(gòu)確定的波長(zhǎng)。
圖2說(shuō)明一個(gè)具有圖1電極圖形無(wú)限長(zhǎng)換能器的理想化的頻率響應(yīng)，包括在頻率1.2f處的上邊帶和在頻率0.8f處的下邊帶，這里f是等于SAW速度被該換能器結(jié)構(gòu)波長(zhǎng)λ除的頻率。
類似地，圖3表示稱為SE8換能器的空間諧波換能器的電極10的圖形，其中在該換能器的長(zhǎng)度上每八個(gè)連續(xù)電極10的周期組連接到軌跡12和14，以便提供如圖3中所示的重復(fù)的極性排序++-+--+-，用于圖3中所示的每八個(gè)電極一組的兩組的左邊的一個(gè)。在該情況中，具有這種極性排列的每八個(gè)連續(xù)電極組稱為一個(gè)SE單元或一個(gè)SE8單元。此外，如圖3所示，該電極10具有λ/4的均勻的寬度和間隔，這里λ是該換能器的結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)。
圖4說(shuō)明具有圖3電極圖形的無(wú)限長(zhǎng)換能器的理想化的頻率響應(yīng)，包括在頻率1.25f處的上邊帶和頻率0.75f處的下邊帶。這里f是等于SAW速度被該換能器結(jié)構(gòu)波長(zhǎng)λ除的頻率。
人們已知或可設(shè)計(jì)其他形式的空間諧波換能器，上述SE5和SE8換能器是作為例子給出的。為提供一個(gè)只是帶通的濾波器，人們知道使用不同極性排序的諧波換能器用于一個(gè)SAW器件的發(fā)送和接收換能器，例如匹配它們的上邊帶頻率，使得它們的下邊帶處在不同的頻率上而因此受到抑制。
上述空間諧波換能器是雙向換能器，即，轉(zhuǎn)換的SAW是按沿該換能器長(zhǎng)度的兩個(gè)方向傳播或從兩個(gè)方向接收，使得當(dāng)使用這樣的換能器時(shí)，上述SAW器件具有高的插入損耗，其使它們不適合用作為頻道選擇濾波器和RF信號(hào)延遲線。
相反地，使用SPUDT的SAW器件(單相位單方向換能器)可提供相對(duì)低的插入損耗。圖5說(shuō)明一個(gè)已知SPUDT形式的電極圖形，其中具有IR-EWC(改善反射性電極寬度控制)結(jié)構(gòu)(也稱為DART或分布式聲反射換能器)。該結(jié)構(gòu)每波長(zhǎng)具有三個(gè)電極一個(gè)有源電極16，連接到軌跡12，寬度λ/8，和提供一個(gè)轉(zhuǎn)換中心；一個(gè)接地指18，連接到軌跡14，寬度也為λ/8；以及一個(gè)反射電極20，也連接到軌跡14，寬度為3λ/8，和提供一個(gè)反射中心；相鄰電極間的縫隙均為λ/8。該SPUDT基本上是單方向的；轉(zhuǎn)換的SAW最好傳播到圖5所示的結(jié)構(gòu)的右邊。
該SPUDT的電極寬度和間隔一般是上述空間諧波換能器寬度和間隔λ/4之半，即λ/8。因此，對(duì)于使用SPUDT的SAW器件的上限頻率(由用于制造的光刻技術(shù)的分辨極限確定)僅約為空間諧波換能器之半，這樣，如上所述它對(duì)于制造工作在約2GHz的頻率的SPUDT SAW器件已不是實(shí)際的。
圖6是說(shuō)明本發(fā)明原理的一個(gè)空間諧波換能器的圖。如圖6所示，該換能器可考慮成和例如如上所述的一個(gè)已知空間諧波換能器中那樣包括多個(gè)SE單元，至少在m個(gè)SE單元長(zhǎng)度上其中延長(zhǎng)的一部分由一個(gè)反射器30取代。例如，如圖6中所示，存在m個(gè)SE單元長(zhǎng)度的一個(gè)反射器30，在其左邊具有K個(gè)SE單元32，和在其右邊為n個(gè)SE單元34。k或n可以是零，即，反射器可提供在一系列SE單元的左或右端，但最好k和n都是正整數(shù)。雖然在圖6中僅表示一個(gè)反射器30，但是該換能器可類似地替代為包括多個(gè)反射器30，具有更多的SE單元在相繼的反射器之間。
按對(duì)于SPUDT是已知的一種方式，通過(guò)綜合單個(gè)電極的響應(yīng)能確定用于每個(gè)SE單元的一個(gè)形成(generation)或轉(zhuǎn)換中心，和能確定該反射器30的一個(gè)反射中心RC。每個(gè)SE單元的長(zhǎng)度是由該SE單元轉(zhuǎn)換的信號(hào)的頻率的波長(zhǎng)的整數(shù)(信號(hào)頻率，例如上邊帶頻率)使得相鄰的SE單元相干工作和全部能認(rèn)為是具有一個(gè)單一的公共的轉(zhuǎn)換中心。對(duì)于在圖6中的K個(gè)SE單元32被表示為T(mén)C。
類似地，能認(rèn)為圖6中的n個(gè)SE單元34為具有一個(gè)單一的公共的轉(zhuǎn)換中心，并表示為T(mén)Cn。選擇值m使TCn偏離TC的間隔為該信號(hào)頻率波長(zhǎng)的一個(gè)整數(shù)，從而使SE單位32和34都相干地工作。習(xí)慣上，m是正整數(shù)，但不必是這種情況。例如，如上所述，一個(gè)SE5換能器結(jié)構(gòu)波長(zhǎng)是1.2倍該換能器上邊帶信號(hào)頻率的波長(zhǎng)，使得5個(gè)電極的每個(gè)SE5單元的長(zhǎng)度為該信號(hào)頻率的5(1.2)/2＝3個(gè)波長(zhǎng)，而在該情況下能提供該SE單元32和34的相干工作，如果m是1/3的整倍數(shù)。
如圖6所示，在該換能器的長(zhǎng)度方向反射器30的RC是間離該K個(gè)SE單元32一距離L。
作為以下描述的例子，該反射器30設(shè)計(jì)來(lái)反射該信號(hào)頻率，指定其波長(zhǎng)為λ0。例如，該反射器可包括多個(gè)電極，其可連接到軌跡12，或可連接到軌跡14，或可電浮動(dòng)，每個(gè)寬度為λ0/4，相鄰電極間的間隔為λ0/4。
選擇距離L以提供具有方向性的整個(gè)換能器，使得通過(guò)沿該換能器長(zhǎng)度在一個(gè)方向提供產(chǎn)生的和反射的波的相長(zhǎng)的干涉和在相反方向提供產(chǎn)生的和反射的波的有害的干涉使在該信號(hào)頻率上的一個(gè)SAW最好如所要求的那樣朝右邊或左邊傳播。
為此，為朝向右邊的最大方向性選擇距離L等于(λ0/8)+(pλ0/2)，而為朝向左邊的最大方向性選擇L等于(3λ0/8)+(pλ0/2)，這里每種情況p為零或一個(gè)正整數(shù)。
因此可以看到，該反射器30具有將一個(gè)雙方向空間諧波換能器轉(zhuǎn)換到單一相位單方向空間諧波換能器的效能，和使用至少λ0/4的電極寬度和間隔就能做到，由此避免了使用λ/8的電極寬度和間隔的普通SPUDT的分辨度限制。這樣，對(duì)于相同的分辨度，圖6的換能器能具有兩倍于普通SPUDT的信號(hào)頻率，而其插入損耗能通過(guò)選擇距離L以使該換能器基本單方向而明顯降低。對(duì)相同分辨率可進(jìn)一步成倍信號(hào)頻率到例如2.4倍于該信號(hào)頻率，只要通過(guò)如以下將進(jìn)一步描述的在反射器30中使用更寬的電極。
圖7以類似圖6方式的使用本發(fā)明原理說(shuō)明另一種空間諧波換能器。如圖7所示，相應(yīng)的一個(gè)反射器30提供在多個(gè)SE單元的每端，如上所述，它們的反射中心RC偏離該SE單元的換能中心TC的間隔(例如L)被確定為對(duì)該整個(gè)換能器的最佳方向性。
從圖6和7可理解到，換能器能備有提供在該換能器端和/或該換能器之間的一個(gè)或多個(gè)反射器，以便在該信號(hào)頻率提供理想的反射并因此提供期望的單方向的或優(yōu)選的方向特性，和該反射器如所要求的那樣可以是彼此類似的或不相同的。因此，按照本發(fā)明，該換能器可包括如圖7中那樣的單串聯(lián)的SE單元，如圖6那樣的雙串聯(lián)的如單元32和34，或在另外的換能器配置中多于兩個(gè)串聯(lián)這樣的單元。
圖8更詳細(xì)地說(shuō)明按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)SE5空間諧波換能器的部分，表示圖6的反射器30具有一個(gè)(m＝1)SE5單元長(zhǎng)度，和在該反射器30的每邊上的一個(gè)相鄰的SE5單元。
如圖8中說(shuō)明的，每個(gè)SE5單元如上所述具有五個(gè)極性排序++-+-的電極，相等的電極寬度和間隔(50％的金屬化比值)，每個(gè)為1.2λ0/4。如上所述，這樣的一種結(jié)構(gòu)將激勵(lì)具有1.2倍于相應(yīng)于該結(jié)構(gòu)間距(pitch)的上邊帶的SAW，而因此在相應(yīng)于該SAW波長(zhǎng)λ0的頻率f0的頻率。在該情況下，該反射器30具有相同的長(zhǎng)度3λ0作為每個(gè)SE5單元，使得對(duì)在頻率f0上激勵(lì)的SAW該SE5單元相干工作。
在圖8的換能器中的反射器30包括四個(gè)電極36，在該情況下全部連接到軌跡12，以及在該情況下具有相等的電極寬度和間隔λ0/4。這樣這些電極按已知方式起對(duì)在頻率f0激勵(lì)的SAW的一個(gè)反射器的作用。
圖8還說(shuō)明反射器30左邊SE5單元的轉(zhuǎn)換中心TC，和如上所述由距離L間隔的反射電極36的反射中心RC。如圖8中所說(shuō)明，距離L＝11λ0/8，這使得該換能器在左邊具有最大的方向性。換言之，如所說(shuō)明的那樣，用該換能器，在頻率f0對(duì)于由SE5單元產(chǎn)生而向左邊傳播的SAW與由反射器30向左邊反射的SAW存在著最大的相長(zhǎng)干涉，而在該頻率上對(duì)向右傳播和向右反射的SAW存在最大的有害干涉。如上所解釋的，這種相逆轉(zhuǎn)換可以通過(guò)將該距L改變?chǔ)?/4量來(lái)達(dá)到，由此使該換能器的方向性可以通過(guò)調(diào)節(jié)該距離L來(lái)加以控制。
兩者擇一地觀察，可以確定，對(duì)于圖8的換能器，當(dāng)在相鄰電極10的最邊緣和36之間的間隔或距離D等于(0.55+p/2)λ0時(shí)將提供右向最大的方向性，而當(dāng)該距離D等于(0.3+p/2)λ0時(shí)將提供左向最大的方向性，這里，對(duì)每一情況p為零或正整數(shù)。如圖8所說(shuō)明的，該距離D等于(0.3+1/2)λ0。
圖9說(shuō)明圖8換能器的另一形式，其中反射電極36由更少數(shù)量的但更寬的反射器電極40取代。如圖9所示，該反射器30包括兩個(gè)反射器電極40，每個(gè)寬度為3λ0/8，在這些電極40之間的間隔為5λ0/8。為按已知方式反射SAW，可選擇使用其他的數(shù)目，寬度，和間隔的反射器電極。使用這種更寬的反射器電極能減少到原量的1/1.2(SE5單元的結(jié)構(gòu)波長(zhǎng)與被激勵(lì)的SAW的波長(zhǎng)之比值)，制造一種SAW器件要求的分辨度使用這種換能器；因此，對(duì)于相同的分辨度能進(jìn)一步增加該SAW器件的頻率f0。
圖10說(shuō)明圖8的換能器的另一種形式，其中反射器電極36的數(shù)量增加，而不是所有的都連接到軌跡72，反射器電極36均電浮動(dòng)。
圖11仍說(shuō)明圖8換能器的另一種形式，其中反射器30在m＝2的SE5單元的增加的距離上延長(zhǎng)，由此如所說(shuō)明的反射器30可具有更大數(shù)量的反射器電極36，并能提供一個(gè)更大的反射系數(shù)?？梢岳斫怆Sm值增加，反射系數(shù)增加，而產(chǎn)生的激勵(lì)的SAW將減少，這是因?yàn)?，?duì)于給定的換能器長(zhǎng)度，將取代更多的SE5單元。由此，可選擇值m和反射器電極36的數(shù)量，以便在該被激勵(lì)的SAW頻率的產(chǎn)生和反射之間提供理想的平衡。
如上所指，m值不需要為整數(shù)；可選擇非整數(shù)的m值，只要它適于不同的相干工作的SE單元。這樣，對(duì)于一個(gè)SE5換能器的情況，在每個(gè)SE5單元的長(zhǎng)度等于3λ0的情況下，m可選擇為1/3的任何整數(shù)倍。例如，圖12和13說(shuō)明圖8的不同形式的換能器，其中m分別選擇為4/3和2/3，反射器電極36數(shù)目分別增加和減少?？衫斫猓瑢?duì)每種情況反射器30的長(zhǎng)度是波長(zhǎng)λ0的一個(gè)整數(shù)(分別4和2)，使得每一情況遍及該換能器的該SE5單元對(duì)激勵(lì)的SAW頻率f0相干工作。
圖14說(shuō)明圖8換能器的另一變型形式，其中反射器電極36數(shù)量增加，這些反射器電極連接到軌跡14而不是軌跡12。
可以按不同組合方式使用以上參照?qǐng)D6-14所描述的各種可供選擇的辦法，和當(dāng)描述它們與一個(gè)SE5換能器相關(guān)時(shí)，應(yīng)理解相同原理可應(yīng)用到其他形式的諧波換能器。例如在這方面，圖15以類似于圖8一種方式說(shuō)明按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)SE8空間諧波換能器的一種形式的部分。
類似于圖8，圖15說(shuō)明圖6的反射器30，具有一(m＝1)個(gè)SE8單元的長(zhǎng)度，和一個(gè)相鄰SE8單元在該反射器30的每邊上。每個(gè)SE8單元如上所述具有極性排序++-+--+-的八個(gè)電極，具有相等的電極寬度和間隔(50％金屬化比值)，每個(gè)為1.25λ0/4。如上所述，這樣的一種結(jié)構(gòu)將激勵(lì)具有在1.25倍于相應(yīng)于該結(jié)構(gòu)間距的上邊帶的SAW，而因此再次在相應(yīng)于該SAW波長(zhǎng)λ0的頻率f0的一個(gè)頻率。在該情況下，反射器30具有和每個(gè)SE8單元一樣的長(zhǎng)度，5λ0。為該SE8單元的相干工作，對(duì)于在頻率f0激勵(lì)的SAW，反射器30的長(zhǎng)度可再次為波長(zhǎng)λ0的正整數(shù)。
在圖15的換能器中的反射器30包括七個(gè)電極36，在該情況下全部電浮動(dòng)和具有λ0/4的相等的電極寬度和間距。再者，這些電極36按已知的方式對(duì)在頻率f0激勵(lì)的SAW起一個(gè)反射器作用。
圖15還說(shuō)明該反射器30左邊的SE8單元的一個(gè)轉(zhuǎn)換中心TC，以及如上所述間隔距離L的反射器電極36的一個(gè)反射中心RC。如在圖15中說(shuō)明的，該距離L等于9λ0/8，因此該換能器具有最大右向方向性。換言之，如說(shuō)明的，使用該換能器，在頻率f0，對(duì)于由該SE8單元產(chǎn)生并右向傳播的SAW與由該反射器30右向反射的SAW存在最大的相長(zhǎng)干涉，而在該頻率對(duì)于左向傳播和反射的SAW存在有害的干擾。如上所解釋，可以通過(guò)距離L改變?chǔ)?/4提供相反的轉(zhuǎn)換，使得能通過(guò)調(diào)節(jié)距離L再次控制該換能器的方向性。
所有參照?qǐng)D9-14并與圖5的SE5換能器要關(guān)的上述可選用的辦法也可應(yīng)用到圖15的SE8換能器。
在以上說(shuō)明中，假定在相同換能器中的所有SE單元是相似的，例如它們?nèi)渴荢E5或全部SE8換能器單元。但是，這并非是必要的情況，而可想象地，不同類型的SE單元可使用在相同換能器的不同部分中。例如，在具有圖6中所示的形式的一個(gè)換能器中，在兩個(gè)串聯(lián)的SE單元32和34之間具有一個(gè)反射器30，可想象地，在匹配的上邊帶頻率(信號(hào)頻率)情況下，SE單元32可以是SE5單元，而SE單元34可以是SE8單元。在該情況下，反射器30的長(zhǎng)度可再次為使得對(duì)在該信號(hào)頻率的SAW，SE5和SE8單元相干工作。
雖然以上每種情況的說(shuō)明與上邊帶的頻率f0相關(guān)，但類似的說(shuō)明在很大程度上將應(yīng)用到下邊帶頻率的SAW。例如，如上所述，對(duì)于一個(gè)SE5換能器，在該上邊帶頻率f0，m＝1的SE5單元的一個(gè)反射器的長(zhǎng)度等于三個(gè)SAW波長(zhǎng)，而在下邊帶頻率其等于兩個(gè)SAW波長(zhǎng)。
為了提供只具有一單一通帶的SAW器件，可考慮使用兩個(gè)不同的空間諧波換能器作為發(fā)送和接收換能器，從而匹配該換能器的上(最好，對(duì)于最高頻率工作)邊帶的頻率，使得下邊帶的頻率是不同的。用于耦合信號(hào)到該換能器和從其耦合信號(hào)的匹配網(wǎng)絡(luò)也可調(diào)諧以優(yōu)先于該下邊帶使上邊帶最大。可想像地還可選擇該換能器的反射器30的長(zhǎng)度使得對(duì)于上邊帶頻率相干工作而對(duì)于下邊帶頻率不相干工作。
兩個(gè)不同的空間諧波換能器彼此排成一條直線。同時(shí)彼此朝向它們優(yōu)選的方向，以便在它們之間傳播在其匹配的上邊帶頻率f0激勵(lì)的SAW，例如，如圖16中說(shuō)明的，用于包括一個(gè)SE5換能器和一個(gè)SE8換能器的一個(gè)SAW器件。
參照?qǐng)D16，在那里表示的SAW器件包括一個(gè)壓電材料的基片42，在其上提供一個(gè)SE8換能器44，例如參照上述圖15的那樣，和一個(gè)SE5換能器46，例如參照上述圖8的那樣，如上所述，兩個(gè)換能器的上邊帶頻率為f0。在如圖16中說(shuō)明的左邊的SE8換能器44包括SE8單元和一個(gè)反射器R8，以便為SAW在右邊傳播提供一個(gè)優(yōu)選方向，如由一個(gè)箭頭所說(shuō)明的。相反地，在如圖16中說(shuō)明的右邊的SE5換能器46包括SE5單元和一個(gè)反射器R5，以便為SAW在左邊傳播提供一個(gè)優(yōu)選方向，如由一個(gè)箭頭所說(shuō)明的。這樣，頻率f0的從SE8換能器傳播到右邊的一個(gè)SAW由該SE5換能器接收，而且反過(guò)來(lái)也一樣。
可以理解在圖16的配置中可以使用空間諧波換能器的其他組合，而且每個(gè)換能器可具有任何上述的形式。
從以上說(shuō)明可看出，本發(fā)明益于提供單向的或具有優(yōu)選傳播方向的空間諧波換能器。因此使用這樣的換能器基本降低該換能器和SAW器件的插入損耗。此外，不使用小于在信號(hào)頻率f0的SAW波長(zhǎng)λ0的四分之一的電極寬度獲得該換能器的方向性，并且可選擇地用至少1.2λ0/4的電極寬度和空間，使得該信號(hào)頻率f0可以是兩倍于，或可選擇地2.4倍于具有相同光刻分辨度極限的普通的SPUDT的信號(hào)頻率。
由此，本發(fā)明益于提供可工作在頻率2GHz量級(jí)頻率的低插入損耗SAW器件，其特別適于用作工作在這樣一個(gè)頻率上的頻道選擇濾波器和延遲線。對(duì)于用作延遲線，可理解在具有圖16中說(shuō)明的形式的一個(gè)SAW器件中，選擇換能器44和46的間隔以提供理想的延遲。
雖然如上所述，為方便和簡(jiǎn)明起見(jiàn)該反射器30在每種情況都是在相鄰SE單元的邊界之間，例如在圖15中，反射器30具有緊靠其左邊的一個(gè)完整的SE8單元和緊靠其右邊的另一個(gè)完整的SE8單元，但這并非是必須需要的情況。而代之以，或每個(gè)反射器可提供在沿該換能器長(zhǎng)度的任何位置，或者在SE單元的邊界之間，只要如上所述，在該激勵(lì)的SAW的要求的頻率f0上維持沿該換能器的長(zhǎng)度SE單元的相干工作。
此外，雖然如上所述該反射器間距(電極寬度和間隔)是基于該SAW波長(zhǎng)λ0，這并非準(zhǔn)確必需的并代之以該反射器間距可以基于稍不同于波長(zhǎng)，只要相應(yīng)于SAW波長(zhǎng)λ0的信號(hào)頻率f0是在該反射器30的帶寬之內(nèi)。
這樣，雖然以上詳細(xì)地描述了本發(fā)明的特定的實(shí)施例，可以理解這些和許多其他修改，變化，和自適應(yīng)性可以在如權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種SAW(表面波)器件，包括在壓電材料基片上的一個(gè)交叉指型換能器，該換能器包括多個(gè)電極組，每個(gè)組的電極具有預(yù)定的極性排序，這些組沿該換能器的長(zhǎng)度配置，以便供在該換能器一個(gè)信號(hào)頻率上的SAW相干工作，該信號(hào)頻率對(duì)相應(yīng)于所說(shuō)電極的一個(gè)間距的頻率具有空間諧波關(guān)系，其中該換能器還包括至少一個(gè)反射器，用于反射在該信號(hào)頻率的SAW，該反射器相對(duì)于所說(shuō)電極組放置，以便在沿該換能器長(zhǎng)度的一個(gè)方向提供在該信號(hào)頻率上的SAW的相長(zhǎng)干涉，而在相反方向提供在該信號(hào)頻率上的SAW的有害干涉。
2.如權(quán)利要求1的SAW器件，其中該反射器包括具有由在該信號(hào)頻率的一個(gè)SAW波長(zhǎng)確定的一個(gè)間距的反射器電極，和所說(shuō)組的電極具有由在一個(gè)較低頻率上的一個(gè)SAW波長(zhǎng)確定的一個(gè)間距，該信號(hào)頻率與該較低頻率空間諧波相關(guān)。
3.如權(quán)利要求2的SAW器件，其中每個(gè)電極具有至少約λ0/4的寬度，這里λ0是在該信號(hào)頻率的SAW波長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求1的SAW器件，其中該電極組彼此都類似并具有相同的極性排序。
5.如權(quán)利要求4的SAW器件，其中每個(gè)電極組包括極性排序++-+-的五個(gè)電極。
6.如權(quán)利要求4的SAW器件，其中每個(gè)電極組包括極性排序++-+---+--的八個(gè)電極。
7.如權(quán)利要求1的SAW器件，包括兩個(gè)所說(shuō)換能器，配置來(lái)用于傳播在它們之間的SAW，所說(shuō)的一個(gè)方向，用于相長(zhǎng)干涉在該信號(hào)頻率上的SAW，適合于每個(gè)換能器朝向相應(yīng)的另一換能器。
8.如權(quán)利要求7的SAW器件，其中，對(duì)每個(gè)換能器，該電極組都彼此類似并具有相同的極性排序。
9.如權(quán)利要求8的SAW器件，其中該兩個(gè)換能器對(duì)相同信號(hào)頻率具有不同的電極組和極性排序。
10.如權(quán)利要求9的SAW器件，其中換能器之一具有極性排序++-+-的五個(gè)電極組，而另一個(gè)換能器具有極性排序++--+--+--的八個(gè)電極組。
11.一種SAW(表面波)器件交叉指型換能器包括多個(gè)組，每q個(gè)連續(xù)電極具有一個(gè)預(yù)定的極性排序，每組沿該換能器具有rλ0的長(zhǎng)度，用于轉(zhuǎn)換在頻率f0的波長(zhǎng)λ0的SAW。這里q是大于2的一個(gè)正整數(shù)，和r是小于q同時(shí)不等于q/2的一個(gè)正整數(shù)，這些組沿該換能器的長(zhǎng)度配置，以便供在頻率f0上的SAW相干工作，該換能器還至少包括一個(gè)反射器，用于反射在頻率f0上的SAW，該反射器相對(duì)于所說(shuō)組放置，以便在沿該換能器的長(zhǎng)度的一個(gè)方向提供在頻率f0的SAW的相長(zhǎng)干涉，和在相反方向提供在頻率f0的SAW的有害干涉，該反射器包括一個(gè)或多個(gè)反射器電極，每個(gè)反射器電極和在反射器電極間的每個(gè)間隔具有至少約λ0/4的一個(gè)寬度。
12.如權(quán)利要求11的SAW器件換能器，其中該反射器配置在兩個(gè)所說(shuō)電極組之間，和具有等于波長(zhǎng)λ0的一個(gè)整數(shù)的長(zhǎng)度。
13.如權(quán)利要求12的SAW器件換能器，其中該反射器具有rλ0的長(zhǎng)度或其整數(shù)倍。
14.如權(quán)利要求11的SAW器件換能器，其中q＝5和r＝3。
15.如權(quán)利要求11的SAW器件換能器，其中q＝8和r＝5。
16.一種SAW器件包括兩個(gè)換能器，每個(gè)如權(quán)利要求11那樣在壓電材料的基片上，該換能器配置來(lái)用于在其間傳播在頻率f0的SAW，每個(gè)換能器具有所說(shuō)一個(gè)方向，用于相長(zhǎng)干涉在頻率f0的SAW，朝向相應(yīng)的另一換能器。
17.如權(quán)利要求16的SAW器件，其中，對(duì)于每個(gè)換能器，所有電極組彼此類似并具有相同的極性排序。
18.如權(quán)利要求17的SAW器件，其中該兩個(gè)換能器之一的電極組和極性排序不同于該兩個(gè)換能器之另一個(gè)的電極組和極性排序。
19.如權(quán)利要求18的SAW器件，其中對(duì)于該換能器之一q＝5和r＝3，而對(duì)于該換能器的另一q＝8和r＝5。
20.一種SAW器件，包括空間諧波換能器，該換能器具有一個(gè)優(yōu)選方向，用于傳播在該換能器的一個(gè)空間諧波信號(hào)頻率上的SAW，該換能器包括多個(gè)電極組，該多個(gè)電極組具有一個(gè)預(yù)定的極性排序，用于轉(zhuǎn)換在所說(shuō)頻率上的SAW，和至少一個(gè)反射器，用于反射在所說(shuō)頻率上的SAW，該反射器相對(duì)所說(shuō)電極組放置，以便在沿該換能器的長(zhǎng)度的一個(gè)方向上提供在所說(shuō)頻率上的SAW的相對(duì)相長(zhǎng)的干涉，和在一個(gè)相反方向提供在所說(shuō)頻率上的SAW的相對(duì)有害的干涉，該反射器包括一個(gè)或多個(gè)反射器電極，每個(gè)反射器電極和在反射器電極之間的每個(gè)間隔具有至少約在所說(shuō)頻率的一個(gè)SAW波長(zhǎng)的四分之一寬度。
全文摘要
由反射SAW的一個(gè)反射器在換能器的一個(gè)空間諧波信號(hào)頻率上制作一個(gè)專門(mén)用于在那個(gè)頻率上的SAW的SAW器件的空間諧波換能器。該換能器包括重復(fù)的連續(xù)的電極組，它們具有一個(gè)預(yù)定的極性排序，其放置來(lái)為SAW在該信號(hào)頻率上相干運(yùn)行。該反射器包括反射器電極，在該信號(hào)頻率上具有至少四分之一波長(zhǎng)的電極寬度和間隔，以便在相反的SAW方向產(chǎn)生相長(zhǎng)的或有害的干涉。一種具有使用不同極性排序的兩個(gè)這樣的空間諧波SPUDT的SAW器件能夠在約2GHz的頻率上為濾波器和延遲提供理想的特性。
文檔編號(hào)H03H9/145GK1526198SQ02813712
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2002年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月15日
發(fā)明者C·-Y·簡(jiǎn), S·A·貝奧丁, C·F·格拉頓, C -Y 簡(jiǎn), 格拉頓, 貝奧丁 申請(qǐng)人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司