一种双模声耦合表面波滤波器制造技术

本发明专利技术请求保护一种双模声耦合表面波滤波器，它是一种基于128

【技术实现步骤摘要】
一种双模声耦合表面波滤波器


[0001]本专利技术属于电子元件设计领域，尤其涉及到声表面波滤波器的设计。

技术介绍

[0002]目前声表面波滤波器(Surface Acoustic Wave Filter，SAWF)大量应用于相控阵雷达、卫星通信、移动通信领域，具有体积小、稳定性高、抗干扰能力强、选择性高等特点。
[0003]声表面波滤波器主要有两种类型，梯形声表面波滤波器(Ladder SAW)和双模耦合声表面波滤波器(Double Mode SAW,DMS)，其中DMS结构因为其带外抑制较高和体积比较小的特点而广泛应用于双工器和滤波器设计中。目前DMS滤波器主要采用LiNbO3和LiTaO3作为压电基底材料。在采用128
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X LiNbO3作为压电基底材料时，会在通带的左端出现一个肩峰。本文采用铜电极，并在滤波器的叉指电极上面覆盖一层SiO2膜的设计方法解决了其肩峰问题。通过参数优化，设计出一款中心频率为891MHz，最小插入损耗为
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1.29dB，1dB带宽为30MHz，带外抑制能够达到
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20dB，相对带宽为3.4％的单级DMS滤波器。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出一种双模声耦合表面波滤波器，其包括一个压电衬底、三个叉指换能器和两个反射栅：
[0005]其中，结构7表示128
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LiNbO3压电衬底，结构1表示第一叉指换能器、结构2表示第二叉指换能器、结构3第三叉指换能器，两个结构4表示两个反射栅，结构5表示一层覆盖在叉指换能器和反射栅上面的SiO2膜，结构6表示叉指换能器的铜电极。其中结构2作为需要滤波的信号输入端，并行排列在第结构2两端的结构1、结构3作为滤除杂波过后的信号输出端，同时在1、3的两端分别放置一个短路或者开路的结构4，结构4一般被用作于反射向外部辐射的能量，形成一个谐振腔，同时采用结构1作为产生声表面波的基底材料，结构6作为叉指电极材料，并在叉指换能器和反射栅上覆盖结构5，用于避免在通带左端出现肩峰；
[0006]滤波信号经由结构2输入，这时叉指换能器与压电衬底共同作用，将输入电信号转变为声表面波，声表面波由结构2向两侧的结构1、结构3进行传播，声表面波传播到结构2和3，与反射栅传播反射回来的波峰共同形成一个通带，在这个频率范围内的信号将被传输过去，其余频段的信号将被抑制，在结构2和3处，叉指电极将声表面波转换为电信号由输出端口向外传播，经此完成一个滤波过程。
[0007]进一步的，所述三个叉指换能器为结构1、2、3，三个叉指换能器并行排列，结构2放置在中心，1和3放置在结构2两端，两个反射栅并行放置在结构1、3的两端，形成谐振腔，用以反射叉指换能器向外辐射的能量；所有的叉指换能器和反射栅均被刻蚀在结构7的表面，SiO2薄膜覆盖在结构1、2、3、4表面。
[0008]进一步的，双模声耦合表面波滤波器的参数设计包括：输入输出叉指电极对数Input与Output、反射栅对数re、反射栅周期、输入输出叉指电极周期、输入输出叉指电极之间的距离ls、输出叉指电极与反射栅之间的距离lg、铜电极厚度h、反射栅指宽、输入输出叉
指电极指宽、孔径w。
[0009]进一步的，所述结构2的数目为28.5对，结构1和3的数目为16.5对，结构4的数目为35对，结构4的周期为2.15μm，结构1、2和3的周期为4.3μm，结构1和2之间的距离ls为0.005*λ，结构1和4的距离lg为0.25*λ，铜电极5厚度h为0.019*λ，结构4的指宽为0.125*λ，结构1、2、3和4指宽为0.24*λ，孔径为34*λ，λ为输入输出叉指电极周期。
[0010]本专利技术的优点及有益效果如下：
[0011]本专利技术结合温度补偿技术，使用SiO2薄膜解决了常规双模耦合结构在通带左端出现肩峰的问题，同时成功使用128
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LiNbO3作为压电衬底设计出DMS滤波器，其中心频率为891MHz，最小插入损耗为
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1.29dB，1dB带宽为30MHz，带外抑制能够达到
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20dB，相对带宽为3.4％。
[0012]传统的声表面波滤波器在64
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LiNbO3和41
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LiNbO3压电衬底表面设计DMS滤波器，128
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LiNbO3压电衬底一般被用作梯形声表面波滤波器的设计。如果直接采用传统的设计方法，即将叉指换能器和反射栅直接制备在压电128
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LiNbO3表面设计出的DMS滤波器，始终会在通带左端出现肩峰，并且插入损耗较大，往往超过了
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3dB，带宽也只有十几兆赫兹。因此采用常规方法在128
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LiNbO3设计DMS滤波器有着很大的弊端。
[0013]而基于铜电极并覆盖SiO2薄膜的双模声表面波滤波器设计模型，解决了采用常规的铝电极直接在压电衬底表面设计DMS滤波器会在通带左端出现肩峰的问题，并设计出一款性能良好的DMS滤波器。
[0014]本专利技术解决了传统的方法设计基于128
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LiNbO3压电衬底的DMS滤波器出现的问题，同时改进过后的优点共同如下所示：
[0015]1.64
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LiNbO3的一般被用于设计DMS滤波器，而128
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LiNbO3一般被用于梯形声表面波滤波器。在采用128
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LiNbO3设计DMS滤波器一般会在其通带左端出现一个肩峰，且其插入损耗普遍高于
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3dB，因此常常用来设计梯形声表面波滤波器。在DMS结构的滤波器中，由于受到压电材料本身布拉格频率的影响，会在其通带的边缘出现一个台阶，而且铌酸锂这种压电材料本身受温度的影响比较大，在常规的情况下，由于128
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LiNbO3会使得其本身的布拉格频率低于器件设计的频率，因此如果直接采用128
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LiNbO3设计DMS滤波器，会因为器件的布拉格频率低于器件设计频率，致使在通带的左端出现肩峰。因此为了改善128
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LiNbO3材料的布拉格频率，引入温度补偿技术中的正温度系数材料SiO2，来改善128
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LiNbO3的布拉格频率，从而设计出DMS滤波器。同时，为了改善滤波器的插入损耗，将常规的铝电极改为电导率更低的铜电极。
[0016]2.所提出的铜电极覆盖Si本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双模声耦合表面波滤波器，其特征在于，包括一个压电衬底7、三个叉指换能器和两个反射栅4：其中，结构7表示128
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LiNbO3压电衬底，结构1表示第一叉指换能器、结构2表示第二叉指换能器、结构3第三叉指换能器，两个结构4表示两个反射栅，结构5表示一层覆盖在叉指换能器和反射栅上面的SiO2膜，结构6表示叉指换能器的铜电极，其中结构2作为需要滤波的信号输入端，并行排列在第结构2两端的结构1、结构3作为滤除杂波过后的信号输出端，同时在1、3的两端分别放置一个短路或者开路的结构4，结构4一般被用作于反射向外部辐射的能量，形成一个谐振腔，同时采用结构1作为产生声表面波的基底材料，结构6作为叉指电极材料，并在叉指换能器和反射栅上覆盖结构5，用于避免在通带左端出现肩峰；滤波信号经由结构2输入，这时叉指换能器与压电衬底共同作用，将输入电信号转变为声表面波，声表面波由结构2向两侧的结构1、结构3进行传播，声表面波传播到结构2和3，与反射栅传播反射回来的波峰共同形成一个通带，在这个频率范围内的信号将被传输过去，其余频段的信号将被抑制，在结构2和3处，叉指电极将声表面波转换为电信号由输出端口向外传播，经此完成一个滤波过程。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，谭纪伟，王方，周杨春，王华东，滕洪菠，张迎，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：