[发明专利]SAW滤波器

说明书

本发明涉及具有增强带外抑制的RSPUDT(谐振型单相单向换能器)或DART(分布式声反射换能器)型的带有递归(recursive)特征的横向滤波器。

例如，从1995年的IEEE超声波会议论文集第39-50页上J.M.Hode等人的文章“基于SPUDT的滤波器：设计原理及优化”(J.M.Hode et al.，″SPUDT-Based Filter：Design Principles and Optimization″，1995IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM，pages 39-50)中知道RSPUDT型的换能器。RSPUDT换能器被用在横向滤波器中。使用这样的换能器的滤波器具有低插入损耗。

设计具有所期望的传递函数的RSPUDT滤波器需要对源和反射器在换能器的长度上的分布进行优化。选择压电基片材料来实现所期望的带宽，这取决于所述材料的耦合系数。三次渡越信号(triple transitsignal)的消除(suppression)和高带外抑制是与充分谐振的结构和换能器的长度有关的问题。

本发明的目标是以RSPUDT结构提供具有离散源分布的提高的准确性的滤波器，从而提高相对带外抑制的水平并且对所期望的传递函数建模。

这个问题通过根据权利要求1的横向滤波器来解决。在从属权利要求中给出了所述换能器的实施例。

发明人发现，没有反射器的任何变迹换能器(apodized transducer)的使用由于没有充分消除三次渡越信号而会产生过高的插入损耗。获得充分的三次渡越消除和小的插入损耗的唯一方法是使用声反射(acoustical reflection)。

所用的另一种方案是部分换能器(partial transducer)的串联连接，SAWTEK将其用于逼近(approximate)扇形加权，但是它对于非常长的换能器绝对不是好的方案而这种非常长的换能器对用于高带外抑制以及通带和阻带之间的陡变过渡的这种类型的滤波器是必需。

本发明的一个目的是解决由不能使用高反射结构(声腔)制造的相对大频带的滤波器所导致的问题，所述高反射结构更适合于小频带的滤波器(高选择性滤波器)。

另一个目的是提供结合低插入损耗与简单的抽指(withdrawal)的滤波器以在远离通带处实现优良的抑制水平。

另一个目的是结合由横向滤波器所给予的抑制性能来提供低损耗滤波器。

横向滤波器被提供，其包括：

-压电基片；

-形成在所述基片上的至少一个声通道(acoustic track)；

-被布置在每个通道上的至少一个SAW输入换能器和至少一个SAW输出换能器。输入换能器和输出换能器中的至少一个具有通过将激励的源分布在所述换能器的长度上而形成的分布式激励(distributed excitation)。源的分布形成具有主瓣(main lobe)和具有比所述主瓣的激励强度低的激励强度的至少一个尾瓣(tail lobe)的连续激励函数。通过相对所述主瓣的激励强度S减小所述尾瓣的激励强度G来限制(confine)激励的分布。优选的是S＝x×G，其中x是实数并且8≥x≥2。

减小所述尾瓣的激励强度G产生非常适合于理想地修改(adapt)所述传递函数的小权重的激励。

在优选实施例中，至少将每个通道的输入换能器划分成两个部分以提供主瓣子换能器和尾瓣子换能器。这通过将所述输入换能器的至少一个汇流条电分离成两个部分来完成。沿平行于声波的传播方向的纵轴布置这两个彼此邻接的子换能器。得到部分换能器或者子换能器的“分割”被完成使得所述激励的主瓣被分配给(assigned to)所述主瓣子换能器，所述至少一个尾瓣被分配给所述尾瓣子换能器。现在有可能用不同的电压或者不同的信号幅度来驱动所述子换能器以产生不同的激励强度。由此避免了所述换能器的变迹(apodization)并且因此避免了所述换能器的声孔径(acoustic aperture)的减小。因此，这样的换能器非常适合于应用在整个孔径上的反射结构的使用。这产生具有极低损耗(例如远低于10dB)的滤波器。

至少一个换能器是递归的(recursive)并且因此具有优选的波传播方向。可以使用SPUDT单元和/或RSPUDT单元来构造这样的换能器。所述至少一个递归换能器可以包括具有正、负或者零激励的单元。每个单元可以是或者可以不是反射性的，反射系数是正的、负的或者是零。反射被用于在所述换能器的内部形成谐振腔以延长响应并且获得具有非常小的过渡带的陡变信号。