[发明专利]宽度扩张型谐振器

说明书

本发明涉及一种利用矩形片式振动器的宽度扩张型谐振器，特别是一种其结构能够有效地束缚宽度扩张模式振动的能量束缚型谐振器。

目前压电谐振器和压电滤波器可应用在各种频率范围，然而，基本上还没有一种压电谐振器能够在1～2MHz频率范围使用，尽管利用矩形片式压电元件的轮廊剪切振动的谐振器在此频率范围已用于商业领域中。

如上所述，一般来说在1～2MHz的频率范围内，还没有压电谐振器是有效的，而适合商业的利用轮廓剪切振动的压电谐振器由于它的这种振动模式，又必须用弹簧端支撑，因此，要采用这种压电谐振器，增大其尺寸是不可避免的。

为解决上述存在的问题，本发明人发现：通过利用矩形片式振动器的宽度扩张模式，可以获得能够在上述频率范围内使用的压电谐振器。这种宽度扩张模式的压电谐振器，目前在该领域还无人知晓，其矩形片式振动器的振动状态是在宽度模式和扩张模式振动之间进行振动，附图1A和1B分别为这种谐振器的平面图和正视图。

参见图1A和1B。该压电谐振器1包括以宽度扩张模式振动谐振的谐振部件2。谐振部件2包括一个沿其厚度均匀极化的压电陶瓷片3和形成在两个主表面上的电极4和5。在宽度扩张模式中，主表面的中心和压电谐振部件2的短边的中央部分形成了振动的节点。为此，支持部件6和7被分别连接到压电陶瓷片3的短边的中央部位。连接到振动节点处的支持部件6和7几乎不防碍上述宽度扩张模式的振动。另一方面，导电连接部件8a和8b形成在支持部件6和7的主表面上，并分别与电极4和5连接，导电部件8a和8b被电连接到位于固定部件9和10的主表面处的端电极11和12上，而固定部件9和10分别连接于支持部件6和7的外侧边缘。在图1A和1B所示的压电谐振器中，压电陶瓷板3、支持部件6和7、以及固定部件9和10是整体形成的。换言之，陶瓷板被加工成具有如图1A所示的平板形状，因此形成了压电陶瓷板3、支持部件6和7以及固定部件9和10。

当压电陶瓷板3的外形比例选定在适当范围内，并在上述利用宽度扩张模式的压电谐振器1的端电极11和12上施加一个交流电场时，具有矩形平板形状的压电谐振部件2就以宽度扩张模式被强烈激励。可以预见，这种压电谐振器1具有如图2所示的阻抗一频率特性，其相应部件用有限元方法进行分析所获得的位移分布如图3所示。

然而，在压电谐振器1的实际制造过程中，使得压电谐振部件2具有精确尺寸和精确形状是非常困难的。

如图4所示(其中省略了电极)，压电陶瓷板3的每个短边3a和3b可能偏离虚线所示的图形大约dx＝50μm。当形成支持部件6和7时，在矩形陶瓷板上的两侧边开槽的位置对不准时，这样的偏离很容易发生。

现已认识到，当压电陶瓷板3的短边3a和3b由于上述槽的位置未对准而偏离设计图形时，最终所获得的压电谐振器1的阻抗-频率特性是相当不规则的，如图5所示。换句话说，在宽度扩张模式的反谐振点fa的附近可以引起最大的寄生振动X。

根据有限元分析法的结果，可以发现，当压电陶瓷板3的短边3a和3b偏离所需形状时，寄生振动X的位移分布如图6所示。也就是人们已得知，由于在压电陶瓷板3的短边3a和3b偏离所需形状时，除宽度扩张模式以外还引起了不需要的模式，从而使得阻抗波形不规则。

因此，在利用宽度扩张模式的压电谐振器1中，只有使得压电陶瓷板的形成具有高精度，才有可能获得良好的谐振和滤波特性。

现有技术文件GB-2117968A公开了一种压电谐振器，它具有一个谐振部件，在谐振部件的相对两侧分别有两个支持部件。通过刻蚀来形成谐振器。在每一个支持部件上，都有一个凹进处或有一个孔。每个支持部件位于谐振部件与相应的安装部件之间(参见其图1A、1B)。孔用于防止激发的能量从谐振部件中泄露出。

本发明的一个目的是提供一种采用宽度扩张模式的谐振器，它能够可靠地抑制宽度扩张模式之外的其它不需要的模式，而且在制造该谐振部件的过程中不需要高精度，从而获得良好的振荡和过滤性能。

根据本发明的一个总的方案，是提供一种采用宽度扩张模式的谐振器，它包括一个采用矩形板的宽度扩张模式的谐振部件，一个其一端连接于谐振部件节点上的支持部件，和一个连接于支持部件另一端的动态阻尼器。