專利名稱：具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波濾波器組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可開關(guān)聲表面波濾波器組，特別是涉及一種應(yīng)用 于相控陣?yán)走_(dá)接收機(jī)中具有兩種信道帶寬的低損耗高阻帶抑制可開 關(guān)聲表面波濾波器組。
背景技術(shù)：
可實(shí)現(xiàn)程控功能的可開關(guān)聲表面波濾波器組是跳頻通信和捷變 頻雷達(dá)所需要的 一是在頻率合成器中選頻；二是在接收機(jī)中作抗干 擾濾波。在接收機(jī)的應(yīng)用中，接收信號一般很弱，為了保證系統(tǒng)的信 噪比，要求濾波器組有較低的插入損耗；為了抑制強(qiáng)的干擾信號，要 求單個(gè)濾波器有很窄的帶寬、陡的過渡帶和很高的阻帶抑制?，F(xiàn)有技術(shù)中尚且沒有具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波濾波 器組。現(xiàn)有技術(shù)中有一種用于捷變雷達(dá)接收機(jī)前端的16信道窄帶有 源可開關(guān)聲表面波濾波器組，圖1是該窄帶低損耗高阻帶抑制有源可 開關(guān)聲表面波濾波器組的原理框圖，它由兩組聲表面波濾波器3、四 組一刀多擲開關(guān)2、放大器4和控制器1組成，控制器l將外加四位 TTL信號變成16位驅(qū)動(dòng)信號，同時(shí)控制四組開關(guān)同時(shí)開關(guān)。某一時(shí) 刻只有其中一個(gè)通道被打開，其他通道被關(guān)閉，輸入信號的功率全部 被加在該通道上，所以不存在組合網(wǎng)絡(luò)的損耗。其中，聲表面波濾波 器的基片材料采用42°45'旋轉(zhuǎn)Y切害U、 X傳播(簡寫ST-X或ST)石 英，每個(gè)信道由兩個(gè)相同的聲表面波濾波器組成，由于采用了單相單 向換能器(SPUDT)結(jié)構(gòu)，單個(gè)濾波器的插入損耗約6dB;采用輸入、 輸出雙開關(guān)陣結(jié)構(gòu)，控制電路采用譯碼帶驅(qū)動(dòng)的方案，放大器放在兩 級濾波器組之間，減小了濾波器組插入損耗對輸入信號信噪比的影 響；單個(gè)信道3dB相對帶寬在0.28~0.33%，矩形系數(shù)(60dB/3dB)小于 3，增益約ldB，減去放大器的增益，相當(dāng)于插入損耗約13.5dB，遠(yuǎn) 端阻帶抑制大于70dB (窄帶低損耗高阻帶抑制有源可開關(guān)聲表面波 濾波器組，專利號01142718.3)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)中的具有兩種信 道帶寬、低矩形系數(shù)、低插損、高阻帶抑制的可開關(guān)無源聲表面波濾 波器組。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的具有兩種信道帶寬的可開關(guān) 聲表面波濾波器組，包括一刀多擲開關(guān)、控制器和多個(gè)聲表面波濾波 器；其特征在于，所述多個(gè)聲表面波濾波器至少組成一個(gè)窄帶信道和 一個(gè)寬帶信道；所述窄帶信道由兩只級連的聲表面波濾波器組成，所 述兩只聲表面波濾波器均采用制作在石英上的單相單向換能器結(jié)構(gòu)； 所述寬帶信道由級連的兩只結(jié)構(gòu)不同的聲表面波濾波器組成，其中前 級聲表面波濾波器采用縱向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)，后級聲表面波濾波 器采用扇形濾波器結(jié)構(gòu)；所述一刀多擲開關(guān)共有四組，其中兩組分別
與所有前級聲表面波濾波器的輸入端和輸出端一一對應(yīng)地連接，另外 兩組分別與所有后級聲表面波濾波器的輸入端和輸出端一一對應(yīng)地連接；所述控制器產(chǎn)生一組控制信號控制所述四組一刀多擲開關(guān)。上述技術(shù)方案中，所述的一刀多擲開關(guān)由多個(gè)一刀單擲開關(guān)的一 端并聯(lián)而成， 一刀單擲開關(guān)由分立元件PIN二極管電路組成；或者所述一刀多擲開關(guān)采用集成電路制成。上述技術(shù)方案中，所述的窄帶信道中的聲表面波濾波器，其壓電基片材料采用42°45'旋轉(zhuǎn)Y切割，X傳播的石英基片。上述技術(shù)方案中，所述的窄帶信道中的聲表面波濾波器由兩個(gè)叉指換能器和位于兩個(gè)叉指換能器之間的屏蔽條組成，所述兩個(gè)叉指換能器的加權(quán)都采用抽指加權(quán)；或者是一個(gè)采用切指加權(quán)，另一個(gè)采用抽指加權(quán)；或者是一個(gè)不加權(quán)，另一個(gè)采用切指加權(quán)；或者是一個(gè)不加權(quán)，另一個(gè)采用抽指加權(quán)。上述技術(shù)方案中，所述的窄帶信道中的聲表面波濾波器，其單相單向換能器結(jié)構(gòu)中的反射電極的寬度為四分之一波長，反射電極的厚度與波長之比在1.2%~1.6%之間。上述技術(shù)方案中，所述的寬帶信道中的前級聲表面波濾波器，其芯片結(jié)構(gòu)是1-3模式縱向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)，或者是1-2模式縱向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)；或者是上述兩種結(jié)構(gòu)的兩級級聯(lián)、三級級聯(lián)或四級級聯(lián)。上述技術(shù)方案中，所述的寬帶信道中的前級聲表面波濾波器，其 壓電基片材料是Y36° LiTa03。
上述技術(shù)方案中，所述的寬帶信道中的后級聲表面波濾波器，其 扇形濾波器結(jié)構(gòu)中的反射電極的加權(quán)采用抽指加權(quán)，反射電極的寬度為四分之一波長，反射電極的厚度與波長之比在1.4% 1.8%之間。 上述技術(shù)方案中，所述的寬帶信道中的后級聲表面波濾波器由兩個(gè)換能器組成，所述兩個(gè)叉指換能器的加權(quán)都是抽指加權(quán)；或者是一個(gè)不加權(quán)，另一個(gè)抽指加權(quán)。上述技術(shù)方案中，所述的寬帶信道中的后級聲表面波濾波器，其壓電基片材料是Y112° LiTa03。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯著，由于窄帶信道聲表面波濾波器采用單相單 向換能器結(jié)構(gòu)，既可以實(shí)現(xiàn)低的插入損耗，又可以實(shí)現(xiàn)較低的矩形系 數(shù)；采用兩級濾波器組級連，容易實(shí)現(xiàn)高阻帶抑制。寬帶信道聲表面 波濾波器一只采用縱向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了低的插入損耗； 寬帶信道聲表面波濾波器的另一只采用扇形濾波器結(jié)構(gòu)，既實(shí)現(xiàn)了低 的插入損耗，又實(shí)現(xiàn)了低的矩形系數(shù)和通帶內(nèi)的幅度波動(dòng)；釆用縱向 耦合諧振濾波器與扇形濾波器級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了寬帶信道的高阻帶抑制和 低矩形系數(shù)，而且插入損耗與窄帶信道接近(可通過調(diào)整反射電極厚 度實(shí)現(xiàn))通過。采用輸入輸出雙開關(guān)陣結(jié)構(gòu)，減小了組合網(wǎng)絡(luò)的損耗。 在實(shí)施例中，聲表面波濾波器組窄帶信道的相對帶寬0.28%~0.33%， 寬帶信道得相對帶寬約1.8%，遠(yuǎn)阻帶抑制大于70dB。窄帶信道聲表 面波濾波器釆用單相單向換能器(SPUDT)結(jié)構(gòu)，插入損耗降至6dB; 寬帶信道的縱向耦合諧振濾波器插入損耗2dB，扇形濾波器插入損耗
低于lldB。組合網(wǎng)絡(luò)的損耗由雙開關(guān)陣結(jié)構(gòu)，即開關(guān)陣+濾波器+開關(guān)陣的結(jié)構(gòu)加以克服。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)窄帶低損耗高阻帶抑制有源可開關(guān)聲表面波濾波器組的原理框圖；圖2是本發(fā)明兩種信道帶寬低損耗高阻帶抑制可開關(guān)聲表面波 濾波器組的原理框圖；圖3是本發(fā)明中窄帶信道濾波器芯片結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例的示意圖；圖4是本發(fā)明中窄帶信道濾波器芯片結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)施例的示 意圖；圖5是本發(fā)明中窄帶信道濾波器芯片結(jié)構(gòu)的又一種實(shí)施例的示 意圖；圖6是本發(fā)明中窄帶信道濾波器芯片結(jié)構(gòu)的再一種實(shí)施例的示 意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例窄帶信道單個(gè)聲表面波濾波器的頻率響應(yīng) 曲線；圖8是本發(fā)明實(shí)施例寬帶信道中縱向耦合諧振器的芯片結(jié)構(gòu)示 意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例寬帶信道中縱向耦合諧振器的頻率響應(yīng)曲線；圖10是本發(fā)明實(shí)施例寬帶信道中扇形濾波器的芯片結(jié)構(gòu)示意
圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例寬帶信道中扇形濾波器的頻率響應(yīng)曲線； 圖12是本發(fā)明實(shí)施例可開關(guān)聲表面波濾波器組的頻率響應(yīng)曲附圖標(biāo)示I、 控制器3、聲表面波濾波器 5、壓電基片 7、抽指加權(quán)換能器 9、不加權(quán)換能器II、 反射柵陣13、扇形換能器反射電極2、 一刀多擲開關(guān) 4、放大器 6、切指加權(quán)換能器 8、反射電極10、四分之一波長不加權(quán)換能器 12、扇形換能器具體實(shí)施方式
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案在于它由兩級可開關(guān)聲表面波濾波器 組和控制電路組成，控制電路采用譯碼帶驅(qū)動(dòng)的方案；可開關(guān)聲表面 波濾波器組采用本申請人發(fā)明的輸入、輸出雙開關(guān)結(jié)構(gòu)(可參見專利 號為97109489.6的中國專利可開關(guān)聲表面波濾波器組)，即一組開 關(guān)將多個(gè)聲表面波濾波器的輸入端連在一起，另一組將輸出端連在一 起；四組開關(guān)陣(兩級濾波器組)由一組控制信號來控制；窄帶信道 由兩只相同的聲表面波濾波器組成，采用單相單向換能器結(jié)構(gòu)，基片 材料采用溫度特性好的ST石英；寬帶信道由兩只不同性能的聲表面 波濾波器組成， 一只采用Y36。LiTa03上的縱向耦合諧振濾波器設(shè)計(jì) 方案， 一只釆用Y112。LiTa03上的扇形濾波器設(shè)計(jì)方案。現(xiàn)在結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明 實(shí)施例1圖2是本發(fā)明兩種信道帶寬低損耗高阻帶抑制無源可開關(guān)聲表 面波濾波器組的原理框圖，它由兩組聲表面波濾波器3、四組一刀八 擲開關(guān)2和控制器1組成?？刂破?將外加三位TTL信號變成8位 驅(qū)動(dòng)信號，控制四組開關(guān)同時(shí)開關(guān)，在某一時(shí)刻只有其中一個(gè)通道被 打開，其他通道被關(guān)閉，輸入信號的功率全部被加在該通道上，所以 不存在組合網(wǎng)絡(luò)的損耗。本實(shí)施例中，所述的一刀八擲開關(guān)由八個(gè)一 刀單擲開關(guān)的一端并聯(lián)而成， 一刀單擲開關(guān)由分立元件PIN 二極管電 路組成，也可以采用集成電路制成。本實(shí)施例中，波濾波器組包含8個(gè)信道，其中6個(gè)窄帶信道，2 個(gè)寬帶信道窄帶信道，所述窄帶信道由級連的兩只相同的聲表面波濾 波器組成，該聲表面波濾波器采用制作在ST石英上的單相單向換能 器結(jié)構(gòu)；所述寬帶信道由級連的兩只不同的聲表面波濾波器組成，其 中前級聲表面波濾波器采用制作在Y36° LiTa03上的縱向耦合諧振濾 波器結(jié)構(gòu)，后級聲表面波濾波器采用制作在Y112。 LiTa03上的扇形濾 波器結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，單相單向換能器結(jié)構(gòu)的濾波器芯片如圖3所示，該 芯片由壓電基片5上的切指加權(quán)換能器6和抽指加權(quán)換能器7組成。 本實(shí)施例中，單相單向換能器反射電極8的寬度為1/4波長，它
和相鄰換能電極之間的間隔為3/16波長，其他換能電極的寬度和間 隔均為l/8波長。由于反射電極的引入，使聲波近似地只朝著另一個(gè) 換能器的方向輻射，因此降低了濾波器的插入損耗。反射信號的強(qiáng)度 通過改變反射電極的金屬柵條厚度來控制，其相對厚度(厚度與波長 之比)可在1.2% 1.6%之間，本實(shí)施例中取1.4% ，由此控制聲表面 波濾波器的插入損耗。圖7是圖6中實(shí)施例的幅頻響應(yīng)曲線，從圖中可以看出，窄帶信 道聲表面波濾波器的插入損耗小于6dB。圖8是圖2中寬帶信道中縱向耦合諧振器實(shí)施例的芯片結(jié)構(gòu)示意 圖，在本實(shí)施例中，芯片由壓電基片5上的四分之一波長不加權(quán)換能 器10和反射柵陣11組成，換能器和反射柵陣電極寬度和間隔均為 1/4波長;壓電基片4為Y36°LiTa03。圖9是圖8中實(shí)施例的幅頻響應(yīng)曲線，從圖中可以看出，縱向耦 合諧振器的插入損耗約2dB。圖10是圖2中寬帶信道中扇形換能器結(jié)構(gòu)濾波器實(shí)施例的芯片 結(jié)構(gòu)示意圖，在該實(shí)施例中，芯片由壓電基片5上的兩個(gè)扇形換能器 12，扇形換能器12為單相單向換能器，扇形換能器反射電極13的寬 度為1/4波長，它和相鄰換能電極之間的間隔為3/16波長，其他換能 電極的寬度和間隔均為1/8波長；壓電基片5為Y112° LiTa03;反 射信號的強(qiáng)度通過改變反射電極金屬柵條的厚度來控制，其相對厚度 (厚度與波長之比)1.4%~1.8%，本實(shí)施例中取1.5%，從而控制聲表面波濾波器的插入損耗。
圖11是圖10中實(shí)施例的幅頻響應(yīng)曲線，從圖中可以看出，扇形換能器結(jié)構(gòu)濾波器的插入損耗小于lldB。圖12是圖2實(shí)施例的幅頻響應(yīng)曲線。從圖中可見，有六個(gè)窄帶 信道、兩個(gè)寬帶信道；窄帶信道0.5dB帶寬大于0.3MHz， 60dB帶寬 小于3.3MHz;寬帶信道ldB帶寬3.6 4.1MHz， 60dB帶寬7.8 8.3函z; 插入損耗約13dB，遠(yuǎn)阻帶抑制大于70dB。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1相比，其窄帶信道中采用的單相單向換能器 的結(jié)構(gòu)有所不同。本實(shí)施例中，單相單向換能器結(jié)構(gòu)的濾波器芯片如 圖4所示，芯片由壓電基片5上的兩個(gè)抽指加權(quán)換能器7組成。本實(shí)施例中，窄帶信道中單相單向換能器結(jié)構(gòu)濾波器的反射電極 金屬柵條厚度與波長之比為1.2% 。本實(shí)施例中，寬帶信道中扇形換能器結(jié)構(gòu)濾波器的反射電極厚度 與波長之比為1.4% 。本實(shí)施例中的其余部分與實(shí)施例1完全一致。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例1相比，其窄帶信道中采用的單相單向換能器 的結(jié)構(gòu)有所不同。本實(shí)施例中，單相單向換能器結(jié)構(gòu)的濾波器芯片如 圖5所示，在該實(shí)施例中，芯片由壓電基片5上的切指加權(quán)換能器6 和不加權(quán)換能器9組成。
本實(shí)施例中，窄帶信道中單相單向換能器結(jié)構(gòu)濾波器的反射電極 厚度與波長之比為1.6% 。本實(shí)施例中，寬帶信道中扇形換能器結(jié)構(gòu)濾波器的反射電極厚度與波長之比為1.8% 。本實(shí)施例中的其余部分與實(shí)施例1完全一致。實(shí)施例4本實(shí)施例與實(shí)施例1相比，其窄帶信道中采用的單相單向換能器 的結(jié)構(gòu)有所不同。本實(shí)施例中，單相單向換能器結(jié)構(gòu)的濾波器芯片如 圖6所示，在該實(shí)施例中，芯片由壓電基片5上的不加權(quán)換能器9和 抽指加權(quán)換能器7組成。本實(shí)施例中的其余部分與實(shí)施例1完全一致。
權(quán)利要求
1. 一種具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波濾波器組，包括一刀多擲開關(guān)、控制器和多個(gè)聲表面波濾波器；其特征在于，所述多個(gè)聲表面波濾波器至少組成一個(gè)窄帶信道和一個(gè)寬帶信道；所述窄帶信道由兩只級連的聲表面波濾波器組成，所述兩只聲表面波濾波器均采用制作在石英上的單相單向換能器結(jié)構(gòu)；所述寬帶信道由級連的兩只結(jié)構(gòu)不同的聲表面波濾波器組成，其中前級聲表面波濾波器采用縱向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)，后級聲表面波濾波器采用扇形濾波器結(jié)構(gòu)；所述一刀多擲開關(guān)共有四組，其中兩組分別與所有前級聲表面波濾波器的輸入端和輸出端一一對應(yīng)地連接，另外兩組分別與所有后級聲表面波濾波器的輸入端和輸出端一一對應(yīng)地連接；所述控制器產(chǎn)生一組控制信號控制所述四組一刀多擲開關(guān)。
2、 按權(quán)利要求1所述的具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波 濾波器組，其特征在于，所述的一刀多擲開關(guān)由多個(gè)一刀單擲開關(guān)的 一端并聯(lián)而成， 一刀單擲開關(guān)由分立元件PIN二極管電路組成；或者 所述一刀多擲開關(guān)采用集成電路制成。
3、 按權(quán)利要求1所述的具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波 濾波器組，其特征在于，所述的窄帶信道中的聲表面波濾波器，其壓 電基片材料采用42°45'旋轉(zhuǎn)Y切割，X傳播的石英基片。
4、 按權(quán)利要求1所述的具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波 濾波器組，其特征在于，所述的窄帶信道中的聲表面波濾波器由兩個(gè)叉指換能器和位于兩個(gè)叉指換能器之間的屏蔽條組成，所述兩個(gè)叉指 換能器的加權(quán)都采用抽指加權(quán)；或者是一個(gè)采用切指加權(quán)，另一個(gè)采 用抽指加權(quán)；或者是一個(gè)不加權(quán)，另一個(gè)釆用切指加權(quán)；或者是一個(gè) 不加權(quán)，另一個(gè)采用抽指加權(quán)。
5、 按權(quán)利要求1所述的具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波 濾波器組，其特征在于，所述的窄帶信道中的聲表面波濾波器，其單 相單向換能器結(jié)構(gòu)中的反射電極的寬度為四分之一波長，反射電極的 厚度與波長之比在1.2%~1.6%之間。
6、 按權(quán)利要求1所述的具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波 濾波器組，其特征在于，所述的寬帶信道中的前級聲表面波濾波器， 其芯片結(jié)構(gòu)是1-3模式縱向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)，或者是1-2模式縱 向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)；或者是上述兩種結(jié)構(gòu)的兩級級聯(lián)、三級級聯(lián) 或四級級聯(lián)。
7、 按權(quán)利要求1所述的具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波 濾波器組，其特征在于，所述的寬帶信道中的前級聲表面波濾波器， 其壓電基片材料是Y36° LiTa03。
8、 按權(quán)利要求1所述的具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波 濾波器組，其特征在于，所述的寬帶信道中的后級聲表面波濾波器， 其扇形濾波器結(jié)構(gòu)中的反射電極的加權(quán)采用抽指加權(quán)，反射電極的寬 度為四分之一波長，反射電極的厚度與波長之比在1.4°/ 1.8%之間。
9、 依據(jù)權(quán)利要求1所述的可開關(guān)聲表面波濾波器組，其特征 在于，所述的寬帶信道中的后級聲表面波濾波器由兩個(gè)換能器組成，所述兩個(gè)叉指換能器的加權(quán)都是抽指加權(quán)；或者是一個(gè)不加權(quán)，另一 個(gè)抽指加權(quán)。
10、按權(quán)利要求1所述的具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波 濾波器組，其特征在于，所述的寬帶信道中的后級聲表面波濾波器， 其壓電基片材料是Y112°LiTa03。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有兩種信道帶寬的可開關(guān)聲表面波濾波器組，包括一刀多擲開關(guān)、控制器和多個(gè)聲表面波濾波器；其特征在于，所述多個(gè)聲表面波濾波器至少組成一個(gè)窄帶信道和一個(gè)寬帶信道；所述窄帶信道由兩只級連的聲表面波濾波器組成，所述兩只聲表面波濾波器均采用制作在石英上的單相單向換能器結(jié)構(gòu)；所述寬帶信道由級連的兩只不同的聲表面波濾波器組成，其中前級聲表面波濾波器采用縱向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)，后級聲表面波濾波器采用扇形濾波器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明既可以在窄帶信道中實(shí)現(xiàn)低的插入損耗，又可以實(shí)現(xiàn)較低的矩形系數(shù)；同時(shí)在寬帶信道中實(shí)現(xiàn)低的插入損耗，高阻帶抑制和低矩形系數(shù)，而且插入損耗與窄帶信道接近通過。
文檔編號H03H9/00GK101212210SQ20061017164
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月31日
發(fā)明者何世堂, 劉久玲, 劉建生, 李順洲 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所