專利名稱：開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶通濾波器，具體涉及集成于壓電晶體片上的聲表面波濾波
助 益。
背景技術(shù)：
當電壓加載在具有壓電特性的基片材料(例如鈮酸鋰單晶材料)的電極上， 會在壓電晶體片的晶格中形成機械畸變。當電壓信號加載在壓電晶體片上，會 在壓電晶體片表面的晶格中形成聲表面波，該聲表面波是一種在壓電晶體材料 表面?zhèn)鞑?、振幅隨深入基片材料深度的增加而迅速減少的彈性機械波。
聲表面波濾波器具有帶通濾波器的特性。聲表面波濾波器帶通濾波功能的 實現(xiàn)便是基于上述晶格中形成的聲表面波。聲表面波濾波器的基本結(jié)構(gòu)是在具 有壓電特性的基片材料(例如鈮酸鋰單晶材料)的拋光面上制作一定厚度的鋁 膜，在鋁膜層上通過光刻工藝形成交叉成對的梳狀鋁電極結(jié)構(gòu)，在該梳狀電極 結(jié)構(gòu)上施加電信號，便在兩梳狀電極的叉指間形成聲表面波，因此該梳狀電極 結(jié)構(gòu)起著電聲換能器的作用，稱其為叉指換能器。兩梳狀電極的叉指間形成換 能器的激勵區(qū)域，兩梳狀電極的連接各叉指指條的梳柄部分稱為匯流條，信號 電壓施加于交叉梳狀電極的兩匯流條上，各匯流條通過電接點與外電路連接。 叉指換能器又分為輸入換能器及輸出換能器輸入換能器將電信號轉(zhuǎn)換成聲表 面波信號，沿晶體表面?zhèn)鞑?，輸出換能器再將聲表面波信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出。 所述輸入換能器與輸出換能器構(gòu)成聲表面波的傳輸通道，所述傳輸通道根據(jù)叉 指換能器的不同加權(quán)結(jié)構(gòu)，具有不同的聲表面波傳輸特性或帶通特性。
現(xiàn)有技術(shù)中，存在開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其可以將輸入端叉 指換能器的電極通過開關(guān)切換來實現(xiàn)其聲表面波傳輸通道不同的傳輸功能。如
參考文獻1992 IEEE發(fā)表的論文《開關(guān)型濾波器的設(shè)計和二階效應(yīng)的補償 "Design of Switchable Inline Filter and Compensation of Second Order Effects", 1992 IEEE ULTRASONICS SYMPOOSIUM-15》。該論文提出的一種設(shè)計 方法如圖1所示，首先將雙通道濾波器看成是兩個獨立的單通道濾波器A及Al
來設(shè)計。叉指換能器的聲波傳輸通道是由其交叉重疊部分的包絡(luò)線的外沿決定
的，如圖1中叉指換能器A的聲波傳輸通道為TDA，叉指換能器B的聲波傳輸 通道為TDB。兩個叉指換能器A和B的聲波傳輸通道TDA和TDB是完全分開的。 其中叉指換能器B是這樣設(shè)計的，首先分別設(shè)計兩個單通道的叉指換能器A和 Al，通過將兩個叉指換能器的脈沖技術(shù)指標相加或者相減，進行加權(quán)設(shè)計得到 叉指換能器B，如圖1所示，使得圖1中叉指換能器B的聲波傳輸通道TDB的 寬度(聲孔徑)小于叉指換能器A或A1的聲波傳輸通道的寬度(聲孔徑)。見 圖2，芯片的寬度主要決定于兩個聲波傳輸通道寬度TDA和TDB的和，如此就 能縮小芯片面積，降低成本。
上述設(shè)計方法的缺點是單獨設(shè)計的輸入端叉指換能器A及Al都是中間 部分叉指的交叉重疊長度較大(如圖1中的DA和DA1)，而兩端交叉重疊長度 較小。由于第二個通道B是經(jīng)過將兩個單獨設(shè)計的輸入端叉指換能器通過脈沖 技術(shù)指標相加或者相減得到的，為了減小芯片的面積，必須使第二通道的寬度 TDB盡可能地小，如此進行加權(quán)設(shè)計時的補償空間狹小，變得異常困難，甚至無 法達到設(shè)計要求，使濾波器性能變壞。為了達到設(shè)計要求，只能加大第二通道 B的寬度，這又使芯片面積增加，成本增加。 發(fā)明的內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器的上述缺點，提供另一 種開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其占用的芯片面積更小，并且更容易實 現(xiàn)加權(quán)設(shè)計的補償。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，包括集成于壓電晶體片上的兩 個輸入端叉指換能器、共用的輸出端叉指換能器以及兩者之間的屏蔽條，所述 兩個輸入端叉指換能器分別設(shè)置叉指匯流條；第一個輸入端叉指換能器的包絡(luò) 線從其聲表面波傳輸通道的中心開始，沿著一側(cè)叉指匯流條向兩端傾斜延伸，
第二個輸入端叉指換能器的包絡(luò)線的傾斜延伸方法與第一個輸入端叉指換能 器的傾斜延伸方法一致；第一個輸入端叉指換能器在其聲表面波傳輸通道中心
的叉指重疊區(qū)域要大于向兩端傾斜延伸的叉指重疊區(qū)域；第二個輸入端叉指換 能器在其聲表面波傳輸通道中心的叉指重疊區(qū)域可能不是最大的，其向兩端傾
斜延伸的叉指重疊區(qū)域重疊于第一個輸入端叉指換能器的聲表面波傳輸通道
內(nèi)。
所述兩個輸入端叉指換能器中，第一個輸入端叉指換能器的兩匯流條分別 連接輸入信號源以及接地，始終處于工作狀態(tài)；第二個輸入端叉指換能器的兩 匯流條與設(shè)置于外電路的切換開關(guān)連接，切換開關(guān)分別連接輸入信號源以及接 地，使第二個輸入端叉指換能器處于工作或不工作狀態(tài)，使得聲表面波濾波器 實現(xiàn)不同的功能。
其進一步的技術(shù)方案是
所述兩個輸入端叉指換能器可以共用中間的一根匯流條，也可以將各自處
于中間的匯流條電連接；所述兩個輸入端叉指換能器之間共用的匯流條是曲折 或者傾斜的，其利用部分指條以及進行分段連接構(gòu)成；或者所述兩個輸入端叉 指換能器的共用匯流條靠近輸出叉指換能器的一端，可以分開成兩根傾斜或者 彎曲的匯流條，分別靠近兩個輸入端叉指換能器的包絡(luò)線，該兩根傾斜或者曲 折的匯流條之間的叉指與該兩根所述匯流條斷開并接地；所述第二個輸入端叉 指換能器一側(cè)的匯流條靠近輸出叉指換能器的傾斜或者曲折的一端盡可能地 靠近其包絡(luò)線，并將所述匯流條該端以外的叉指與所述匯流條該端斷開并接 地；
在輸入端叉指換能器和輸出叉指換能器之間設(shè)置有傾斜于叉指電極的金 屬屏蔽條D，該金屬屏蔽條D通過外電極接地；至少有一個輸入端叉指換能器
的其中一根匯流條與所述金屬屏蔽條D電連接并接地； 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
由于第二個輸入端叉指換能器在其聲表面波傳輸通道中心的叉指重疊區(qū) 域可能不是最大的，其向兩端傾斜延伸的叉指重疊區(qū)域重疊于第一個輸入端叉 指換能器的聲表面波傳輸通道內(nèi)，從而可以使本發(fā)明的芯片面積進一步縮小。 而且可以將第二個輸入端叉指換能器遞減出的區(qū)域的叉指條與其匯流條斷開
并與屏蔽條D連接，如此使得叉指換能器B2在進行加權(quán)設(shè)計時，補償?shù)目臻g
變得很大，可以很容易地達到濾波器的帶通特性要求。


圖1為參考文獻的聲表面波濾波器設(shè)計方法的示意圖，即叉指換能器A與 叉指換能器A1的電學特性相加或者相減，得到叉指換能器B的示意圖。 圖2為按圖1設(shè)計方法得到的雙通道聲表面波濾波器的平面示意圖。 圖3為本發(fā)明的平面示意圖，圖中本發(fā)明處于第一個傳輸功能工作狀態(tài)。 圖4為本發(fā)明中兩個輸入端叉指換能器的聲波傳輸通道TDA和TDB相重疊 的示意圖。
圖5為本發(fā)明處于第二個傳輸功能工作狀態(tài)的示意圖。 圖6為本發(fā)明實現(xiàn)第一個傳輸功能時，帶寬為7.0MHz的帶通濾波器的頻 譜曲線圖。
圖7為本發(fā)明實現(xiàn)第二個傳輸功能時，帶寬為8.0MHz的帶通濾波器的頻 譜曲線圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。
圖3為本發(fā)明的平面示意圖。見圖3，本發(fā)明包括集成于壓電晶體片1上 的兩個輸入端叉指換能器A2及B2、其共用的輸出端叉指換能器C2以及輸入端 叉指換能器與輸出端叉指換能器之間的屏蔽條D，叉指換能器A2由匯流條2、 匯流條3分別連接不同極性的叉指電極構(gòu)成，叉指換能器B2由匯流條3、匯流 條4分別連接不同極性的叉指電極構(gòu)成。所述兩個輸入端叉指換能器A2及B2 可以共用一個梳狀電極，兩個輸入端叉指換能器的各一側(cè)以及共用梳狀電極的 中部分別設(shè)置叉指匯流條2、 4、 3;兩個輸入端叉指換能器A2及B2也可以分 別有兩根匯流條，將兩個輸入端叉指換能器A2及B2各自處于中間位置的匯流 條進行電連接，代替上述匯流條3。
第一個輸入端叉指換能器A2的包絡(luò)線5、 6從其聲表面波傳輸通道的中心 開始沿著一側(cè)叉指匯流條2向兩端傾斜延伸，第二個輸入端叉指換能器B2的 包絡(luò)線的傾斜延伸方法與第一個輸入端叉指換能器A2的傾斜延伸方法一致； 第一個輸入端叉指換能器A2在其聲表面波傳輸通道中心的叉指重疊區(qū)域9大 于向兩端傾斜延伸的叉指重疊區(qū)域；第二個輸入端叉指換能器B2在其聲表面 波傳輸通道中心的叉指重疊區(qū)域10可能不是最大的，其向兩端傾斜延伸的叉 指重疊區(qū)域重疊于第一個輸入端叉指換能器A2的聲表面波傳輸通道(聲孔徑) 內(nèi)。此時，芯片的寬度己不再決定于兩個傳輸通道寬度的和，而僅僅決定于兩 個叉指換能器A2和B2中心部分的傳輸通道寬度之和，而叉指換能器B2中心 部分的傳輸通道寬度遠遠小于它的聲波傳輸通道TDB (聲孔徑)的寬度，因此 芯片寬度可以進一步縮小，如圖4所示。
第二個輸入端叉指換能器B2 —側(cè)的匯流條4靠近輸出叉指換能器C2的傾 斜或者曲折的一端盡可能地靠近其包絡(luò)線7、 8，并將所述匯流條4該端以外的 叉指11與所述匯流條4該端斷開，并與金屬屏蔽條D連接及接地，這樣在匯 流條4該端以外的區(qū)域就留出很大的空間，該部分空間可以留給叉指換能器B2 作加權(quán)設(shè)計時進行補償使用。
圖3中，兩個輸入端叉指換能器之間共用的匯流條3是曲折或者傾斜的， 匯流條3進行分段連接時需利用部分指條。
圖3中兩個輸入端叉指換能器的共用匯流條3靠近輸出叉指換能器C2的 一端，可以分開成兩根傾斜或者彎曲的匯流條(圖中未畫出)，分別靠近兩個 輸入端叉指換能器A2、 B2的包絡(luò)線5、 6及7、 8，該兩根傾斜或者曲折的匯流 條之間的叉指與該兩根傾斜或者曲折的匯流條斷開，并與金屬屏蔽條D連接及 接地，如此可以提高兩個輸入端叉指換能器與共用輸出端換能器C2之間的屏 蔽隔離性能。
輸入端叉指換能器A2的匯流條2、 3分別通過接點42、 43與外電極連接。 5、 6為輸入端叉指換能器A2的叉指重疊部分的包絡(luò)線，7、 8為輸入端叉指換 能器B2的交叉重疊部分的包絡(luò)線，聲表面波由兩根包絡(luò)線內(nèi)的交叉重疊的叉 指電極所激發(fā)，包絡(luò)線以外的叉指不激發(fā)聲表面波。輸入端叉指換能器B2的 匯流條3、 4通過接點43、 44與外電極連接。C2為輸出叉指換能器，由匯流 條12、 13分別連接不同的叉指電極，并通過接點45、 46與外電極連接。見圖 3，在輸入端叉指換能器和輸出叉指換能器之間設(shè)置有傾斜于叉指電極的金屬 屏蔽條D，該金屬屏蔽條D通過外電極接地，至少有一個輸入端叉指換能器的 其中一根匯流條與所述金屬屏蔽條D電連接并接地，圖3中匯流條2與所述金 屬屏蔽條D電連接并接地。
如圖3所示，由于匯流條2與屏蔽條D連接并接地，當輸入信號同時接入 接點43、 44時，輸入端叉指換能器B2的兩根匯流條4、 3具有相同的電位， 輸入端叉指換能器B2不激發(fā)聲表面波，處于不工作狀態(tài)。輸入端叉指換能器 A2的兩根匯流條2、 3具有不同的電位(接點42接地)，激發(fā)聲表面波，處于 工作狀態(tài)。接收(輸出)換能器C2接收到來自叉指換能器A2的聲表面波，并 轉(zhuǎn)換為電信號輸出，實現(xiàn)第一個傳輸功能。
如圖5所示，當輸入信號接入接點43，而接點42、 44分別接地時，輸入
端叉指換能器B2的兩根匯流條4、 3具有不同的電位，輸入端叉指換能器B2 激發(fā)聲表面波，處于工作狀態(tài)。同時，輸入端叉指換能器A的兩根匯流條2、 3 也具有不同的電位，激發(fā)聲表面波，處于工作狀態(tài)。接收(輸出)換能器C2 同時接收到來自叉指換能器A2和輸入端叉指換能器B2的聲表面波，并轉(zhuǎn)換為 電信號輸出，實現(xiàn)第二個傳輸功能。
上述兩個輸入端叉指換能器中，第一個輸入端叉指換能器A2的兩匯流條 分別連接輸入信號源以及接地，始終處于工作狀態(tài)；第二個輸入端叉指換能器 B2的兩匯流條可以與設(shè)置于外電路的切換開關(guān)連接，切換開關(guān)分別連接輸入信 號源以及接地，使第二個輸入端叉指換能器處于工作或不工作狀態(tài)，使得聲表 面波濾波器實現(xiàn)不同的功能。
以下是本發(fā)明的一個實施例本發(fā)明實施例為數(shù)字電視接收機的聲表面波中頻濾波器，其中心頻率為 36. 0MHz。實現(xiàn)的兩個傳輸功能分別為帶寬7. 0MHz、 8. 0MHz的兩個帶通濾波器。
如圖3所示，當輸入信號同時接入接點43， 44時，輸入端叉指換能器B2 的兩根匯流條4和3具有相同的電位，輸入端叉指換能器B2不激發(fā)聲表面波， 處于不工作狀態(tài)。輸入端叉指換能器A2的兩根匯流條2和3具有不同的電位 (接點42接地)，激發(fā)聲表面波，處于工作狀態(tài)。接收(輸出)換能器C2接 收到來自叉指換能器A2的聲表面波，并轉(zhuǎn)換為電信號輸出，實現(xiàn)第一個傳輸 功能，即帶寬為7.0MHz的帶通濾波器，其帶通特性圖如圖6所示。
如圖5所示，當輸入信號接入43，而接點44、 42接地時，輸入端叉指換 能器B2的兩根匯流條4和3具有不同的電位，輸入端叉指換能器B2激發(fā)聲表 面波，處于工作狀態(tài)。同時，輸入端叉指換能器A2的兩根匯流條2和3也具 有不同的電位，激發(fā)聲表面波，處于工作狀態(tài)，接收(輸出)換能器C2同時 接收到來自叉指換能器A2和輸入端叉指換能器B2的聲表面波，并轉(zhuǎn)換為電信 號輸出，實現(xiàn)第二個傳輸功能，即帶寬為8. OMHz的帶通濾波器，其帶通特性 圖如圖7所示。
本發(fā)明實施例的兩個輸入端叉指換能器的指條數(shù)同為260根，公用的輸出 (接收)換能器的指條數(shù)為19根，芯片面積為11x2.2mm。圖4中，TDA為 0. 85mm， TDB為1. 12mm, TDA與TDB重疊部分為0. 65腿.也就是說，通過本發(fā)明， 可以減少近30%的面積。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，包括集成于壓電晶體片上的兩個輸入端叉指換能器、共用的輸出端叉指換能器以及兩者之間的屏蔽條，所述兩個輸入端叉指換能器分別設(shè)置叉指匯流條，其特征是第一個輸入端叉指換能器的包絡(luò)線從其聲表面波傳輸通道的中心開始，沿著一側(cè)叉指匯流條向兩端傾斜延伸，第二個輸入端叉指換能器的包絡(luò)線的傾斜延伸方法與第一個輸入端叉指換能器的傾斜延伸方法一致；第一個輸入端叉指換能器在其聲表面波傳輸通道中心的叉指重疊區(qū)域要大于向兩端傾斜延伸的叉指重疊區(qū)域；第二個輸入端叉指換能器在其聲表面波傳輸通道中心的叉指重疊區(qū)域可能不是最大的，其向兩端傾斜延伸的叉指重疊區(qū)域重疊于第一個輸入端叉指換能器的聲表面波傳輸通道內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其特征是所 述兩個輸入端叉指換能器中，第一個輸入端叉指換能器的兩匯流條分別連接輸 入信號源以及接地，始終處于工作狀態(tài)；第二個輸入端叉指換能器的兩匯流條 與設(shè)置于外電路的切換開關(guān)連接，切換開關(guān)分別連接輸入信號源以及接地，使 第二個輸入端叉指換能器處于工作或不工作狀態(tài)，使得聲表面波濾波器實現(xiàn)不 同的功能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其特征是所述兩個輸入端叉指換能器可以共用中間的一根匯流條，也可以將各自處于中 間的匯流條電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其特征是所述兩個輸入端叉指換能器之間共用的匯流條是曲折或者傾斜的，其利用部分指 條以及進行分段連接構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其特征是所 述兩個輸入端叉指換能器的共用匯流條靠近輸出叉指換能器的一端，可以分開 成兩根傾斜或者彎曲的匯流條，分別靠近兩個輸入端叉指換能器的包絡(luò)線，該 兩根傾斜或者曲折的匯流條之間的叉指與該兩根所述匯流條斷開并接地。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其特征是所 述第二個輸入端叉指換能器一側(cè)的匯流條靠近輸出叉指換能器的傾斜或者曲折 的一端盡可能地靠近其包絡(luò)線，并將所述匯流條該端以外的叉指與所述匯流條該端斷開并接地。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其特征是在 輸入端叉指換能器和輸出叉指換能器之間設(shè)置有傾斜于叉指電極的金屬屏蔽條D，該金屬屏蔽條D通過外電極接地。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，其特征是至 少有一個輸入端叉指換能器的其中一根匯流條與所述金屬屏蔽條D電連接并接地。
全文摘要
本發(fā)明為一種開關(guān)切換型雙通道聲表面波濾波器，包括集成于壓電晶體片上的兩個輸入端叉指換能器、共用的輸出端叉指換能器以及兩者之間的屏蔽條，兩個輸入端叉指換能器的包絡(luò)線分別從其聲表面波傳輸通道的中心開始沿著一側(cè)叉指匯流條向兩端傾斜延伸，第一個輸入端叉指換能器在其聲表面波傳輸通道中心的叉指重疊區(qū)域要大于向兩端傾斜延伸的叉指重疊區(qū)域；第二個輸入端叉指換能器在其聲表面波傳輸通道中心的叉指重疊區(qū)域可能不是最大的，其向兩端傾斜延伸的叉指重疊區(qū)域重疊于第一個輸入端叉指換能器的聲表面波傳輸通道內(nèi)。通過開關(guān)切換方式，使本發(fā)明實現(xiàn)不同的濾波器功能。本發(fā)明占用的芯片面積有效減小，并且加權(quán)設(shè)計時更加容易實現(xiàn)補償。
文檔編號H03H9/00GK101355348SQ20081019651
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者倪山林, 王為標 申請人:無錫市好達電子有限公司