一种用于实现小波变换的宽带低插损声表面波滤波器组

摘要

本发明提供了一种用于实现小波变换的宽带低插损声表面波滤波器组，其特征在于：由N通道宽带低插损声表面波滤波器构成，N≥1，每个宽带低插损声表面波滤波器均为线性相位滤波器，它们具有相等的延时时间，各个宽带低插损声表面波滤波器的Q值相同，它们的中心频率之间呈固定倍数递增，并且各个宽带低插损声表面波滤波器在3dB带宽处相交。本发明解决了用声表面波滤波器组来实现小波变换存在的难以实现实时处理或要求信号处理电路具有固定的延时时间的问题，每个通道的滤波器均为线性相位和相同的群延时，并具有宽带、低插入损耗，适应于通信系统中频模拟信号处理的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于实现小波变换的宽带低插损声表面波滤波器组，属于通信信号处 理领域。

背景技术

小波变换是正在发展中的新的数学分支，同时作为一种信号处理方法，在工程应用领 域，已经成为科技工作者的一个重要的数学工具，在许多工程应用中取得了显著的效果。 同传统的傅立叶变换信号处理方法相比，由于它克服了窗口傅立叶变换时频分辨力差的缺 点，具有多分辨率分析功能，因此广泛地应用于通信信号处理等领域。

小波变换算法复杂，在工程应用中一般都要求可对信号进行实时处理或要求信号处理 电路具有固定的延时时间，因此难度较大。现有采用声表面波器件实现小波变换的技术中， 要实现小波变换，各个尺度的声表面波器件之间延时时间互不相同，造成了信号处理时的 不同步现象，这必须要通过对该尺度的声表面波器件进行延时电路补偿才能消除，使得整 体体积变大难以实用。而且，现有技术采用双向换能器-双向换能器结构(BDT-BDT结构)， 如图1所示，使得声表面波器件的插入损耗较大，严重制约了其在通信系统信号处理中的 应用。另外，早期的实现小波变换的器件带宽窄(相对带宽1.5％)，也无法适应大带宽的 应用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现小波变换的声表面波滤波器组，该声表面波滤波器 组能够实现实时处理或信号处理电路具有固定的延时时间的需要，同时具有大宽带和低损 耗的特征。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种用于实现小波变换的宽带低插损 声表面波滤波器组，其特征在于：由N通道宽带低插损声表面波滤波器构成，N≥1，每个 宽带低插损声表面波滤波器均为线性相位滤波器，它们具有相等的延时时间，各个宽带低 插损声表面波滤波器的Q值相同，它们的中心频率之间呈固定倍数递增，并且各个宽带低 插损声表面波滤波器在3dB带宽处相交，其中，每个宽带低插损声表面波滤波器包括一压 电基片，在压电基片上沿声表面波传播方向放置有输入单相单向换能器及输出单相单向换 能器。

优选地，对于每个宽带低插损声表面波滤波器中的输入单相单向换能器及输出单相单 向换能器而言，或者其中的任意一个的反射电极采用切趾加权，另一个的反射电极不加权； 或者其中的任意一个的反射电极采用切趾加权，另一个的反射电极采用抽指加权；或者两 个的反射电极都采用抽指加权；或者其中的任意一个的采用抽指加权，另一个的反射电极 不加权。

优选地，所述各个通道的宽带低插损声表面波滤波器对应不同的压电基片。

优选地，所述不同的压电基片采用相同的压电材料制作。

本发明提出采用声表面波滤波器组实现小波变换充分利用声表面波器件的体积小、灵 敏度高、重复性好、稳定性高、无源且可与数字技术兼容等优点，可实现对信号进行实时 处理或信号处理电路具有固定的延时时间的需要。

本发明提供了一种可应用于通信系统的宽带(相对带宽大于3％)、低插损(小于12dB)、 较高的阻带抑制(大于45dB)的声表面波小波变换滤波器组。由于采用了以上技术方案， 本发明与现有实现小波变换的技术相比，具有以下优点和积极效果：本发明解决了用声表 面波滤波器组来实现小波变换存在的难以实现实时处理或要求信号处理电路具有固定的 延时时间的问题，每个通道的滤波器均为线性相位和相同的群延时，并具有宽带、低插入 损耗，适应于通信系统中频模拟信号处理的特点。

附图说明

图1为现有技术中的采用声表面波器件实现小波变换所采用的BDT-BDT结构示意图；

图2为本发明的具体实施方式中用于实现小波变换的宽带低插损声表面波滤波器组结 构示意图；

图3为图2中一个通道的滤波器结构示意图，采用SPUDT-SPUDT结构，并且左边叉指 换能器为抽指加权，右边叉指换能器为切趾加权；

图4为图2中一个通道的滤波器结构示意图，采用SPUDT-SPUDT结构，并且左右两边 叉指换能器均为抽指加权；

图5为图2中一个通道的滤波器结构示意图，采用SPUDT-SPUDT结构，并且左边叉指 换能器为切趾加权，右边叉指换能器不加权；

图6为图2中一个通道的滤波器结构示意图，采用SPUDT-SPUDT结构，并且左边叉指 换能器为抽指加权，右边叉指换能器不加权。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图2所示，本实施例所公开的一种用于实现小波变换的宽带低插损声表面波滤波器 组，由多通道宽带低插损声表面波滤波器构成。滤波器组的外部输入为中频模拟信号，输 出为多通道的小波变换信号，即每一个通道的输出就是一路经过该尺度的小波变换之后的 信号。每个通道的宽带低插损声表面波滤波器分别制作在各自的压电基片上，并采用单相 单向换能器(以下简称SPUDT)结构以降低插入损耗。各个通道的滤波器分别设计制作在 多个基片上，使得各个通道的滤波器封装在各自的外壳内，然后把它们组合起来，构成一 个整体，是一种多片式滤波器组，这样即使在使用中有某一通道损坏时，其它通道仍然能 够正常工作。

每个通道的宽带低插损声表面波滤波器具有如下特征：1)均为线性相位，且滤波器 组中各个滤波器的群延时相同，适应于通信系统中频模拟信号处理。2)均为等延时的， 从而能够实现对模拟信号的同步处理和并行处理，消除了各个通道处理信号时的不同步。 3)各个滤波器为恒Q值滤波器，即各个滤波器的相对带宽相同，但各个滤波器的中心频 率不同，所以各个滤波器的3dB绝对带宽不同。4)中心频率呈固定倍数递增，并且各个 滤波器在3dB带宽处相交，滤波器组的3dB频带连续，故可实现对某一宽频段中频模拟信 号的处理，而不会对该需要处理的频段的模拟信号漏检。

本发明提供了一种可应用于通信系统的宽带(相对带宽大于3％)、低插损(小于12dB)、 较高的阻带抑制(大于45dB)的声表面波小波变换滤波器组。本发明解决了用声表面波滤 波器组来实现小波变换存在的难以实现实时处理或要求信号处理电路具有固定的延时时 间的问题，每个通道的滤波器均为线性相位和相同的群延时，并具有宽带、低插入损耗， 适应于通信系统中频模拟信号处理的特点。

图2中的每一个单通道的宽带低插损声表面波滤波器实现某一特定尺度下的小波变 换，这里以其中一个单通道滤波器为例，此时该通道的小波变换滤波器的相对带宽为3％， 在中心频率65MHz时，3dB带宽为1.95MHz。滤波器通带波纹光滑(小于0.5dB)，非线 性相位偏移小(小于10度)，通带内的群时延小(550ns)。通道之间的插损落差小(小于 0.25dB)。在本实施例中，每个宽带低插损声表面波滤波器可采用单相单向换能器-单相 单向换能器结构(简称为SPUDT-SPUDT结构)，包括输入单相单向换能器和输出单相单 向换能器。两个换能器可以选择一个切趾加权，另一个不加权；或一个切趾加权，另一个 抽指加权；或两个都抽指加权；或一个抽指加权，另一个不加权。如图2至图5所示，给 出了不同的实现结构。

在如图3所示的宽带低插损声表面波滤波器中，输入单相单向换能器的反射电极采用 抽指加权，输出单相单向换能器的反射电极采用切趾加权，并已经采用假指进行填充。指 条数受到该图大小的局限，只是画出局部的示意。而在实际的设计中，输入换能器和输出 换能器的指条数将很多。

在如图4所示的宽带低插损声表面波滤波器中，输入单相单向换能器及输出单相单向 换能器的反射电极均采用抽指加权，并已经采用假指进行填充。指条数受到该图大小的局 限，只是画出局部的示意。而在实际的设计中，输入换能器和输出换能器的指条数将很多。

在如图5所示的宽带低插损声表面波滤波器中，输入单相单向换能器的反射电极采用 切趾加权，输出单相单向换能器的反射电极不加权，并已经采用假指进行填充。指条数受 到该图大小的局限，只是画出局部的示意。而在实际的设计中，输入换能器和输出换能器 的指条数将很多。

在如图6所示的宽带低插损声表面波滤波器中，输入单相单向换能器的反射电极采用 抽指加权，输出单相单向换能器的反射电极不加权，并已经采用假指进行填充。指条数受 到该图大小的局限，只是画出局部的示意。而在实际的设计中，输入换能器和输出换能器 的指条数将很多。