一种环形无反射栅低插损声表滤波器的制作方法

本发明涉及声表面波滤波器领域，尤其涉及一种环形无反射栅低插损声表滤波器。

背景技术：

声表面波滤波器是现代通信系统中常用的一种滤波器，它有着小型、高稳定性、抗干扰能力强、高选择性等优点。设计声表滤波器主要有δ函数模型、等效电路模型、com模型等，其中，hashimoto-abbott的stw-com模型是一种较为精确的快速仿真模型。声表滤波器在低频处的性能表现不错，但是由于漏波的影响使其在高频时的插入损耗比较大，从而在高频逐渐被体声波滤波器所替代，但是体声波滤波器在制作工艺上要求比较高，因此，寻找一种高频低插损的声表滤波器结构将是未来声表滤波器领域研究的一个重点。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种环形无反射栅低插损声表滤波器能够将声波限制在叉指换能器端组成的环路中震荡。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种环形无反射栅低插损声表滤波器，所述环形无反射栅低插损声表滤波器为第一叉指换能器模块、第二叉指换能器模块、第三叉指换能器模块以及第四叉指换能器模块依次连接形成的环路；

所述第一叉指换能器模块、第二叉指换能器模块、第三叉指换能器模块以及第四叉指换能器模块均包括一个或若干个级联的叉指换能器idt；

所述第一叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p3声端口与所述第二叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第一叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p4声端口与所述第二叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p2声端口连接，所述第二叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p3声端口与所述第三叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第二叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p4声端口与所述第三叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p2声端口连接，所述第三叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p3声端口与所述第四叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第三叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p4声端口与所述第四叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第四叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p3声端口与所述第一叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第四叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p4声端口与所述第一叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p2声端口连接；

所述第一叉指换能器模块、第二叉指换能器模块、第三叉指换能器模块以及第四叉指换能器模块中，除第一个叉指换能器idt外的其余叉指换能器idt的p2声端口均与其级联的前一个叉指换能器idt的p4声端口连接，除第一个叉指换能器idt外的其余叉指换能器idt的p1声端口均与其级联的前一个叉指换能器idt的p3声端口连接。

进一步地，所述第一叉指换能器模块和第三叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p5电端口相连并连接输入端口；所述第一叉指换能器模块和第三叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p6电端口接地；

或所述第一叉指换能器模块和第三叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p6电端口相连并连接输入端口；所述第一叉指换能器模块和第三叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p5电端口接地。

再进一步地，所述第二叉指换能器模块和第四叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p6电端口相连并连接输出端口；所述第二叉指换能器模块和第四叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p5端口接地；

或所述第二叉指换能器模块和第四叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p5电端口相连并连接输出端口；所述第二叉指换能器模块和第四叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p6端口接地。

再进一步地，所述环形无反射栅低插损声表滤波器的形状为长方体或圆柱形。

再进一步地，所述长方体的环形无反射栅低插损声表滤波器中各叉指换能器idt上下竖方向的指交叉排列，且叉指换能器idt的输入端与输出端交叉排列。

再进一步进，所述圆柱形的环形无反射栅低插损声表滤波器中各叉指换能器idt上下竖方向的指交叉排列，且叉指换能器idt的输入端与输出端交叉排列。

本发明的有益效果：

本发明中环形无反射栅低插损声表滤波器，所述环形无反射栅低插损声表滤波器为第一叉指换能器模块、第二叉指换能器模块、第三叉指换能器模块以及第四叉指换能器模块依次连接形成的环路；所述第一叉指换能器模块、第二叉指换能器模块、第三叉指换能器模块以及第四叉指换能器模块均包括一个或若干个级联的叉指换能器idt；各叉指换能器idt的声端口连接，各叉指换能器idt的电端口连接或接地。本发明基于stw-com模型的y矩阵由两个声端口和一个电端口组成的背景，将声波的传播用y矩阵等效的思想，调用了ads中y3p模块，对3*3的y矩阵进行赋值，设计的一种环形声表滤波器，将声源限制在叉指换能器idt组成的环路中震荡，从而减少了能量的损耗、省略了反射栅，达到比传统结构声表滤波器更低的插损效果。

附图说明

图1为本发明中环形声表滤波器的结构示意图。

图2为本实施例中将输入输出idt进行环形连接组成滤波器。

图3为本发明中叉指换能器idt建模的模块图。

图4为本实施例中一个环形滤波器的输入idt结构示意图。

图5为本实施例中一个环形滤波器的输出idt结构示意图。

图6为设计在band3的滤波器的仿真结果示意图。

图7为本发明的形状示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例

本发明的目的是设计一种低插损声表滤波器，是基于stw-com模型的一种对声表滤波器结构的创新，利用stw-com中的p矩阵计算出对应的y矩阵之后进行模块化，并利用ads对y矩阵进行封装，从而完成对叉指换能器(idt)和反射栅的建模，再用电路将idt和反射栅进行拓扑结构的设计、连接，就可以得到相应结构的声表滤波器。传统的声表滤波器结构是，在idt的两端外加反射栅，即在idt延声波传播方向加两个反射栅。本发明基于stw-com模型的y矩阵由两个声端口和一个电端口组成的背景，将声波的传播用y矩阵等效的思想，调用了ads中y3p模块，对3*3的y矩阵进行赋值，设计的一种环形声表滤波器，将声源限制在叉指换能器idt组成的环路中震荡，从而减少了能量的损耗、省略了反射栅，达到比传统结构声表滤波器更低的插损效果。

如图1所示，本发明公开了一种环形无反射栅低插损声表滤波器，所述环形无反射栅低插损声表滤波器为第一叉指换能器模块、第二叉指换能器模块、第三叉指换能器模块以及第四叉指换能器模块依次连接形成的环路；所述第一叉指换能器模块、第二叉指换能器模块、第三叉指换能器模块以及第四叉指换能器模块均包括一个或若干个级联的叉指换能器idt；所述第一叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p3声端口与所述第二叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第一叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p4声端口与所述第二叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p2声端口连接，所述第二叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p3声端口与所述第三叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第二叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p4声端口与所述第三叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p2声端口连接，所述第三叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p3声端口与所述第四叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第三叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p4声端口与所述第四叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第四叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p3声端口与所述第一叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p1声端口连接，所述第四叉指换能器模块中最后一个叉指换能器idt的p4声端口与所述第一叉指换能器模块中第一个叉指换能器idt的p2声端口连接；所述第一叉指换能器模块、第二叉指换能器模块、第三叉指换能器模块以及第四叉指换能器模块中，除第一个叉指换能器idt外的其余叉指换能器idt的p2声端口均与其级联的前一个叉指换能器idt的p4声端口连接，除第一个叉指换能器idt外的其余叉指换能器idt的p1声端口均与其级联的前一个叉指换能器idt的p3声端口连接。

所述第一叉指换能器模块和第三叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p5电端口相连并连接输入端口；所述第一叉指换能器模块和第三叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p6电端口接地；或所述第一叉指换能器模块和第三叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p6电端口相连并连接输入端口；所述第一叉指换能器模块和第三叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p5电端口接地。

所述第二叉指换能器模块和第四叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p6电端口相连并连接输出端口；所述第二叉指换能器模块和第四叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p5端口接地；或所述第二叉指换能器模块和第四叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p5电端口相连并连接输出端口；所述第二叉指换能器模块和第四叉指换能器模块中各叉指换能器idt的p6端口接地。

所述环形无反射栅低插损声表滤波器的形状为长方体或圆柱形。所述长方体的环形无反射栅低插损声表滤波器中各叉指换能器idt上下竖方向的指交叉排列，且叉指换能器idt的输入端与输出端交叉排列。所述圆柱形的环形无反射栅低插损声表滤波器中各叉指换能器idt上下竖方向的指交叉排列，且叉指换能器idt的输入端与输出端交叉排列。

本实施例中，如图1所示，图1为环形声表滤波器的基本结构，上下左右各一个idt，idt之间p1与p3连接，p2与p4连接，其物理含义为声端口的互联。输入端口(num＝1)连接上下idt的p5端口，输出端口(num＝2)连接左右idt的p6端口。p5、p6端口的物理含义是电端口，且其不限于上述连接。

本实施例中，如图2所示，图2为本发明的一个优先实施例，将输入输出idt进行环形连接组成滤波器，左边环路上下两个idt为输入idt，左右两个idt为输出idt，输入和输出idt交叉放置。左右两个环路结构相同，但极性相反，即在右边环路中，输入idt与左边环路输出idt相同，输出idt与左边环路输入idt相同，两个环路串联是为了增强其带外抑制，在滤波器的输出端串联了1nh电感进行匹配。

本实施例中，如图3所示，图3为叉指换能器idt建模的模块图，p1、p2、p3、p4是其两个声端口，p5、p6是其两个电端口，可以输入idt的叉指对数(n)、结构周期(p)、孔径的大小(w)以及一个设定极性的参数(nsum)。

如图4所示，图4为一个环形滤波器的输入idt，所述叉指换能器模块idt的输入可以由三个idt组成，其两侧的idt相同，结构分别为2根指、电周期1.892微米，中间的idt结构为16根指，电周期2.184微米。可见其声端口(p1、p2、p3、p4)相互连接，其物理意义为声波在其之间传播，电端口p5接地，p6为信号的输入端。

本实施例中，所述叉指换能器模块idt的输入不限于由三个idt组成。

如图5所示，图5为一个环形滤波器的输出idt，所述叉指换能器模块idt的输出由三个idt组成，两侧的idt相同，结构分别为14根指，电周期2.147微米，中间的idt结构为8根指，电周期1.159微米。电端口p5接信号的输出端，p6接地。

本实施例中，所述叉指换能器模块idt的输出不限于由三个idt组成。

本实施例中，图4和图5中叉指换能器模块idt的金属化率为50％，两个idt边缘处相邻指的极性相同，孔径统一为135.5微米，idt边缘声端口连接的是相邻idt的声端口。

本实施例中，如图6所示，图6是设计在band3的滤波器的仿真结果，q值较高，插损较低，若使用单个环路，可以得到更低的插损和更佳的平坦度。

本实施例中，如图7所示，所述环形无反射栅低插损声表滤波器的形状为矩形或圆柱形。如图所示，在长方体的内壁四个面上，有着四个叉指换能器模块idt，上下两个面的输入(或输出)叉指换能器模块idt相同，左右两个面的输出(或输入)叉指换能器模块idt相同。声波在内壁上传播形成一个环路，两个输入叉指换能器模块idt电端口相连，两个输出叉指换能器模块idt电端口相连。圆柱型的类似，它们共同的特点是输入与输出叉指换能器模块idt交叉排列。

本实施例中，所述环形无反射栅低插损声表滤波器不限于上述的结构和参数。