專利名稱：一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組，屬于通信信號處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
小波變換是正在發(fā)展中的新的數(shù)學(xué)分支，同時作為一種信號處理方法，在工程應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)成為科技工作者的一個重要的數(shù)學(xué)工具，在許多工程應(yīng)用中取得了顯著的效果。同傳統(tǒng)的傅立葉變換信號處理方法相比，由于它克服了窗口傅立葉變換時頻分辨力差的缺點，具有多分辨率分析功能，因此廣泛地應(yīng)用于通信信號處理等領(lǐng)域。小波變換算法復(fù)雜，在工程應(yīng)用中一般都要求可對信號進(jìn)行實時處理或要求信號處理電路具有固定的延時時間，因此難度較大?，F(xiàn)有采用聲表面波器件實現(xiàn)小波變換的技術(shù)中，要實現(xiàn)小波變換，各個尺度的聲表面波器件之間延時時間互不相同，造成了信號處理時的不同步現(xiàn)象，這必須要通過對該尺度的聲表面波器件進(jìn)行延時電路補償才能消除，使得整體體積變大難以實用。而且，現(xiàn)有技術(shù)采用雙向換能器-雙向換能器結(jié)構(gòu)(BDT-BDT結(jié)構(gòu))，如圖1所示，使得聲表面波器件的插入損耗較大，嚴(yán)重制約了其在通信系統(tǒng)信號處理中的應(yīng)用。另外，早期的實現(xiàn)小波變換的器件帶寬窄(相對帶寬1.5%)，也無法適應(yīng)大帶寬的應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小波變換的聲表面波濾波器組，該聲表面波濾波器組能夠?qū)崿F(xiàn)實時處理或信號處理電路具有固定的延時時間的需要，同時具有大寬帶和低損耗的特征。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組，其特征在于由N通道寬帶低插損聲表面波濾波器構(gòu)成，N > 1，每個寬帶低插損聲表面波濾波器均為線性相位濾波器，它們具有相等的延時時間，各個寬帶低插損聲表面波濾波器的Q值相同，它們的中心頻率之間呈固定倍數(shù)遞增，并且各個寬帶低插損聲表面波濾波器在3dB帶寬處相交，其中，每個寬帶低插損聲表面波濾波器包括一壓電基片，在壓電基片上沿聲表面波傳播方向放置有輸入單相單向換能器及輸出單相單向換能器。優(yōu)選地，對于每個寬帶低插損聲表面波濾波器中的輸入單相單向換能器及輸出單相單向換能器而言，或者其中的任意一個的反射電極采用切趾加權(quán)，另一個的反射電極不加權(quán)；或者其中的任意一個的反射電極采用切趾加權(quán)，另一個的反射電極采用抽指加權(quán)； 或者兩個的反射電極都采用抽指加權(quán)；或者其中的任意一個的采用抽指加權(quán)，另一個的反射電極不加權(quán)。優(yōu)選地，所述各個通道的寬帶低插損聲表面波濾波器對應(yīng)不同的壓電基片。優(yōu)選地，所述不同的壓電基片采用相同的壓電材料制作。
本發(fā)明提出采用聲表面波濾波器組實現(xiàn)小波變換充分利用聲表面波器件的體積小、靈敏度高、重復(fù)性好、穩(wěn)定性高、無源且可與數(shù)字技術(shù)兼容等優(yōu)點，可實現(xiàn)對信號進(jìn)行實時處理或信號處理電路具有固定的延時時間的需要。本發(fā)明提供了一種可應(yīng)用于通信系統(tǒng)的寬帶(相對帶寬大于3% )、低插損(小于 12dB)、較高的阻帶抑制(大于45dB)的聲表面波小波變換濾波器組。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有實現(xiàn)小波變換的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和積極效果本發(fā)明解決了用聲表面波濾波器組來實現(xiàn)小波變換存在的難以實現(xiàn)實時處理或要求信號處理電路具有固定的延時時間的問題，每個通道的濾波器均為線性相位和相同的群延時，并具有寬帶、低插入損耗，適應(yīng)于通信系統(tǒng)中頻模擬信號處理的特點。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的采用聲表面波器件實現(xiàn)小波變換所采用的BDT-BDT結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的具體實施方式
中用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中一個通道的濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，采用SPUDT-SPUDT結(jié)構(gòu)，并且左邊叉指換能器為抽指加權(quán)，右邊叉指換能器為切趾加權(quán)；圖4為圖2中一個通道的濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，采用SPUDT-SPUDT結(jié)構(gòu)，并且左右兩邊叉指換能器均為抽指加權(quán)；圖5為圖2中一個通道的濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，采用SPUDT-SPUDT結(jié)構(gòu)，并且左邊叉指換能器為切趾加權(quán)，右邊叉指換能器不加權(quán)；圖6為圖2中一個通道的濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，采用SPUDT-SPUDT結(jié)構(gòu)，并且左邊叉指換能器為抽指加權(quán)，右邊叉指換能器不加權(quán)。
具體實施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。如圖2所示，本實施例所公開的一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組，由多通道寬帶低插損聲表面波濾波器構(gòu)成。濾波器組的外部輸入為中頻模擬信號， 輸出為多通道的小波變換信號，即每一個通道的輸出就是一路經(jīng)過該尺度的小波變換之后的信號。每個通道的寬帶低插損聲表面波濾波器分別制作在各自的壓電基片上，并采用單相單向換能器(以下簡稱SPUDT)結(jié)構(gòu)以降低插入損耗。各個通道的濾波器分別設(shè)計制作在多個基片上，使得各個通道的濾波器封裝在各自的外殼內(nèi)，然后把它們組合起來，構(gòu)成一個整體，是一種多片式濾波器組，這樣即使在使用中有某一通道損壞時，其它通道仍然能夠正常工作。每個通道的寬帶低插損聲表面波濾波器具有如下特征1)均為線性相位，且濾波器組中各個濾波器的群延時相同，適應(yīng)于通信系統(tǒng)中頻模擬信號處理?；镁鶠榈妊訒r的，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對模擬信號的同步處理和并行處理，消除了各個通道處理信號時的不同步。3) 各個濾波器為恒Q值濾波器，即各個濾波器的相對帶寬相同，但各個濾波器的中心頻率不同，所以各個濾波器的3dB絕對帶寬不同。4)中心頻率呈固定倍數(shù)遞增，并且各個濾波器在3dB帶寬處相交，濾波器組的3dB頻帶連續(xù)，故可實現(xiàn)對某一寬頻段中頻模擬信號的處理， 而不會對該需要處理的頻段的模擬信號漏檢。本發(fā)明提供了一種可應(yīng)用于通信系統(tǒng)的寬帶(相對帶寬大于3% )、低插損(小于 12dB)、較高的阻帶抑制(大于45dB)的聲表面波小波變換濾波器組。本發(fā)明解決了用聲表面波濾波器組來實現(xiàn)小波變換存在的難以實現(xiàn)實時處理或要求信號處理電路具有固定的延時時間的問題，每個通道的濾波器均為線性相位和相同的群延時，并具有寬帶、低插入損耗，適應(yīng)于通信系統(tǒng)中頻模擬信號處理的特點。圖2中的每一個單通道的寬帶低插損聲表面波濾波器實現(xiàn)某一特定尺度下的小波變換，這里以其中一個單通道濾波器為例，此時該通道的小波變換濾波器的相對帶寬為 3%，在中心頻率65MHz時，3dB帶寬為1.95MHz。濾波器通帶波紋光滑(小于0. 5dB)，非線性相位偏移小(小于10度)，通帶內(nèi)的群時延小(550ns)。通道之間的插損落差小(小于 0. 25dB)。在本實施例中，每個寬帶低插損聲表面波濾波器可采用單相單向換能器-單相單向換能器結(jié)構(gòu)(簡稱為SPUDT-SPUDT結(jié)構(gòu))，包括輸入單相單向換能器和輸出單相單向換能器。兩個換能器可以選擇一個切趾加權(quán)，另一個不加權(quán)；或一個切趾加權(quán)，另一個抽指加權(quán)； 或兩個都抽指加權(quán)；或一個抽指加權(quán)，另一個不加權(quán)。如圖2至圖5所示，給出了不同的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。在如圖3所示的寬帶低插損聲表面波濾波器中，輸入單相單向換能器的反射電極采用抽指加權(quán)，輸出單相單向換能器的反射電極采用切趾加權(quán)，并已經(jīng)采用假指進(jìn)行填充。 指條數(shù)受到該圖大小的局限，只是畫出局部的示意。而在實際的設(shè)計中，輸入換能器和輸出換能器的指條數(shù)將很多。在如圖4所示的寬帶低插損聲表面波濾波器中，輸入單相單向換能器及輸出單相單向換能器的反射電極均采用抽指加權(quán)，并已經(jīng)采用假指進(jìn)行填充。指條數(shù)受到該圖大小的局限，只是畫出局部的示意。而在實際的設(shè)計中，輸入換能器和輸出換能器的指條數(shù)將很
^^ ο在如圖5所示的寬帶低插損聲表面波濾波器中，輸入單相單向換能器的反射電極采用切趾加權(quán)，輸出單相單向換能器的反射電極不加權(quán)，并已經(jīng)采用假指進(jìn)行填充。指條數(shù)受到該圖大小的局限，只是畫出局部的示意。而在實際的設(shè)計中，輸入換能器和輸出換能器的指條數(shù)將很多。在如圖6所示的寬帶低插損聲表面波濾波器中，輸入單相單向換能器的反射電極采用抽指加權(quán)，輸出單相單向換能器的反射電極不加權(quán)，并已經(jīng)采用假指進(jìn)行填充。指條數(shù)受到該圖大小的局限，只是畫出局部的示意。而在實際的設(shè)計中，輸入換能器和輸出換能器的指條數(shù)將很多。
權(quán)利要求
1.一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組，其特征在于由N通道寬帶低插損聲表面波濾波器構(gòu)成，N > 1，每個寬帶低插損聲表面波濾波器均為線性相位濾波器，它們具有相等的延時時間，各個寬帶低插損聲表面波濾波器的Q值相同，它們的中心頻率之間呈固定倍數(shù)遞增，并且各個寬帶低插損聲表面波濾波器在3dB帶寬處相交，其中，每個寬帶低插損聲表面波濾波器包括一壓電基片，在壓電基片上沿聲表面波傳播方向放置有輸入單相單向換能器及輸出單相單向換能器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組，其特征在于對于每個寬帶低插損聲表面波濾波器中的輸入單相單向換能器及輸出單相單向換能器而言，或者其中的任意一個的反射電極采用切趾加權(quán)，另一個的反射電極不加權(quán)；或者其中的任意一個的反射電極采用切趾加權(quán)，另一個的反射電極采用抽指加權(quán)；或者兩個的反射電極都采用抽指加權(quán)；或者其中的任意一個的采用抽指加權(quán)，另一個的反射電極不加權(quán)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組，其特征在于所述各個通道的寬帶低插損聲表面波濾波器對應(yīng)不同的壓電基片。
4.如權(quán)利要求2所述的一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組，其特征在于所述不同的壓電基片采用相同的壓電材料制作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于實現(xiàn)小波變換的寬帶低插損聲表面波濾波器組，其特征在于由N通道寬帶低插損聲表面波濾波器構(gòu)成，N≥1，每個寬帶低插損聲表面波濾波器均為線性相位濾波器，它們具有相等的延時時間，各個寬帶低插損聲表面波濾波器的Q值相同，它們的中心頻率之間呈固定倍數(shù)遞增，并且各個寬帶低插損聲表面波濾波器在3dB帶寬處相交。本發(fā)明解決了用聲表面波濾波器組來實現(xiàn)小波變換存在的難以實現(xiàn)實時處理或要求信號處理電路具有固定的延時時間的問題，每個通道的濾波器均為線性相位和相同的群延時，并具有寬帶、低插入損耗，適應(yīng)于通信系統(tǒng)中頻模擬信號處理的特點。
文檔編號H03H9/64GK102571031SQ20121001983
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月21日
發(fā)明者盧文科, 徐晨, 章國安, 蔣華, 謝正光 申請人:東華大學(xué)