[发明专利]单相单向声表面波换能器和改进的反射器

说明书

本申请是申请号为200480029431.5、申请日为2004年10月8日、名称为“单相单向声表面波换能器和改进的反射器”的发明专利申请的分案申请。

相关专利申请的相互参考

本专利申请要求2003年10月8日提交的、题目为“A SinglePhase Unidirectional SAW Transducer”的、与本发明共同转让的、美国临时专利申请序列号No.60/509,693的权利，该专利申请在此引用以供参考。

技术领域

本发明总的涉及声表面波(SAW)器件，更具体地，涉及用于SAW器件的单相单向声表面波换能器和改进的反射器。

背景技术

永无止境的趋于更小的电子器件的趋势不断地增加开发更小的和更有效的元件的压力。例如，无线通信系统不断需要被使用于信号处理的无源元件的增强的性能，特别是工作在1GHz以上频率的那些元件。在SAW滤波器的情形下，典型地要求的特性包括低插入损耗、低通带波纹(ripple)、高相位线性度和高选择性。为了满足这些要求，经常使用单相单向换能器(SPUDT)。SPUDT器件也可被使用于SAW传感器和SAW射频识别标签。

SPUDT结构要求这样地放置反射器和换能器，以使得在每个单元内换能的中心相对于反射的中心进行移位。理想地，这个相移应当等于±π的一半(±π/2)。在大多数SPUDT结构中，八分之一瑞利SAW波长宽的电极和从四分之一到八分之三波长宽的反射器被使用来得到无反射的换能。在大多数情形下，电极是八分之一波长或更窄。因此，在GHz的范围，电极的临界尺寸超出对于基于光刻的大规模制作技术的可实现性的极限范围。

对于工作在2GHz和更高的频率的SAW器件，波长约为2μm。因此，八分之一波长宽的电极具有0.25μm的绝对宽度。对于从2％到10％的波长的厚度，电极的绝对高度约为40-200nm。对于电极的这个小的铝截面使得电阻损耗变为高到无法接受。为此，SPUDT换能器很少使用于1GHz以上。

因此，本领域所需要的是可以通过利用基于光刻的大规模制造技术生产的、工作在高于1GHz频率的基片上的低损耗单向换能器。

另外，本领域所需要的是使用于SAW射频识别标签的更好的反射器结构。在SAW识别标签的情形下，重要的是，响应于换能器生成的询问脉冲，尽可能多地获取反射的能量。如果位于基片上的铝反射器是与换能器相同的尺寸并且如果反射器是直的并且基本上垂直于询问脉冲，则在反射脉冲中将不包括大量由换能器生成的能量。这是因为由换能器生成的一部分能量，由于该能量在远离换能器向SAW标签面行进时尺寸扩大，所以不影响反射器。

因此，本领域所需要的是具有获取更多的询问脉冲能量以便返回更强有力的反射信号到换能器的能力的、在SAW标签上使用的更好的反射器。

发明内容

为了解决现有技术的上述的缺陷，本发明提供用于SAW器件的单向换能器。在一个实施例中，器件包括(1)在其上有垂直于SAW传播方向的开路反射器的压电基片上的规定的区域；以及(2)位于规定的区域内并被连接到相反的总线条的一对低反射率换能器电极，电极垂直于SAW传播方向，并被放置成该对电极的激励中心位于离反射器在SAW的中心频率下约八分之七瑞利波长。

因此，本发明提供一种把SAW的能量集中在SAW基片上一个方向的换能器。这样的器件在这样的SAW器件作为SAW识别标签的情形下是有利的。对于SAW RFID标签，希望只处理一组反射信号。另外，本发明提供更强有力的询问脉冲，因为否则会被丢弃的由换能器生成的能量被加到SAW询问脉冲的能量。

在一个实施例中，本发明提供规定的区域，其距离约等于在SAW的中心频率下约两倍瑞利波长加上在SAW的中心频率下的波长乘以正整数减1。在另一个实施例中，换能器电极间隔开为在SAW的中心频率下约一半的瑞利波长的距离。在再一个实施例中，换能器电极每个具有在SAW的中心频率下约四分之一的瑞利波长的宽度。

为了制造方便起见，有利的是使用铝用于反射器和换能器电极。本发明的实施例提供具有低的总反射率的电极。在本发明的一个实施例中，电极具有约等于在SAW的中心频率下十分之一的瑞利波长的厚度。本发明的有利的实施例提供具有压电基片的器件，使得该对电极与反射器的机械反射率与反射率的电的部分相比较具有相反的符号。这样的压电基片是128⁰LiNbO₃。

在又一个实施例中，电极的宽度小于四分之一波长。在再一个实施例中，反射器的波长是在0.3波长与0.5波长之间。