一种小型低插损单尺度声表面波小波变换器件

摘要

本发明提供了一种小型低插损单尺度声表面波小波变换器件，包括一压电基片，其特征在于：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，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，或者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采用抽指加权。本发明具有小型化、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

本发明涉及一种小型低插损单尺度声表面波小波变换器件，属于通信信号处理领域。

背景技术

小波变换能够根据频率的高低自动调节时频分析窗口的大小，是一种自适应的时频分 析方法。随着小波变换应用的日益广泛，目前已经有多种方法研究如何实现小波变换，例 如采用软件程序或硬件技术实现。由于小波变换的算法复杂，采用软件程序实现时其执行 效率受到计算机CPU(Central Processing Unit)和内存容量等硬件的限制，因此有时会 难以满足实时处理的需要。目前，采用硬件技术实现小波变换越来越受到重视，正成为一 个研究热点。例如，采用数字集成电路VLSI技术实现，模拟集成电路技术实现，optical  devices实现和SAW器件实现。采用SAW器件实现小波变换最早是由朱长存、卢文科、魏 培永等人首先提出来的，由于声表面波器件具有体积小、灵敏度高、重复性好、稳定性高、 无源且可与数字技术兼容等特点，因此具有良好的实用价值。但是鉴于在早期研究的单尺 度声表面波小波变换器件中，小波变换是采用普通两换能器BDT-BDT结构来实现的。这种 BDT-BDT结构的叉指换能器是双向损耗，整个器件的损耗较大，故对于要求体积小、重量 轻、低功耗的移动通信设备，特别是作为接收机前端滤波器是不能接受的。同时，早期器 件的体积受到叉指换能器指对数和指条宽度的限制，体积较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种插损和体积均较小的单尺度声表面波小波变换器件。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种小型低插损单尺度声表面波小波 变换器件，包括一压电基片，其特征在于：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，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，或者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采用抽指加权。

优选地，所述压电基片采用机电耦合系数为0.055的压电材料Y128°X-LiNbO₃制作。

本发明提供的小型低插损单尺度声表面波小波变换器件采用单相单向换能器-单相单 向换能器结构(以下简称为SPUDT-SPUDT结构)，其输入换能器接收的是电信号，经过输 入换能器之后输出的是声信号，声信号在压电基片上传播，通过输出换能器再将声信号转 变为电信号，最后单尺度输出的是电信号。其输出频响为输入换能器和输出换能器频响的 乘积。

由于采用了以上技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：本发 明具有小型化、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为现有技术中叉指换能器加权技术示意图，其中左边叉指换能器为抽指加权，右 边叉指换能器为切趾加权示意图；

图2为本发明的具体实施方式中所公开的小型低插损单尺度声表面波小波变换器件结 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。

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。

本发明提供了一种小型低插损单尺度声表面波小波变换器件，该器件采用 SPUDT-SPUDT结构，包括输入单相单向换能器及输出单相单向换能器，并且输入单相单向 换能器及输出单相单向换能器分别采用抽指加权和切趾加权技术，即输入换能器采用抽指 加权，输出换能器采用切趾加权，或者输入换能器采用切趾加权，输出换能器采用抽指加 权。压电基片采用机电耦合系数为0.055的压电材料Y128°X-LiNbO₃。输入单相单向换能器 输入的是要处理的带噪中频模拟信号，经过输入换能器之后输出的是声信号，声信号在压 电基片上传播，通过输出换能器再将声信号转变为电信号，最后由输出单相单向换能器输 出经过小波变换之后的信号，输出频响为输入换能器和输出换能器频响的乘积。本发明具 有小型化、低插入损耗，适应于通信系统中频模拟信号处理的特点。

本发明的一种具体实施方式如图2所示，在图2中，虚线部分表示抽指，抽指的原则 是按照器件的总输出频响为输入换能器和输出换能器频响的乘积，即输入换能器通过抽指 加权所得到的脉响包络函数和输出换能器通过切趾加权所得到脉响包络函数相卷积的结 果为小波函数。

图2中的单尺度声表面波小波变换器件适用于任意尺度的小波变换器件，抽指和切趾 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。

采用本发明的方法所实现的一种中心频率为68MHz的小型低插损单尺度声表面波小波 变换器件的中心频率约为68.1MHz，最小插损约为6dB。与早期实现的一种中心频率为68MHz 的声表面波小波变换器件的最小插损16dB相比，本发明的方法具有明显的优势。另外， 早期实现的一种中心频率为68MHz的声表面波小波变换器件的输入换能器指对数为100 对，输出换能器指对数为24对，叉指电极宽度为12μm，而采用本发明实现的一种中心频 率为68MHz的小型低插损单尺度声表面波小波变换器件的输入换能器指对数为52对，输 出换能器指对数为58对，叉指电极宽度为7μm。经过对比，本发明的方法可以实现声表 面波小波变换器件的小型化。

图2中器件的中心频率受到指条宽度和指条间隙宽度的共同作用，在声表面波波速一 定的条件下，中心频率与指条宽度和指条间隙宽度成反比关系。正因为本发明中的指条宽 度和指条间隙宽度均小于早期声表面波小波变换器件的指条宽度和指条间隙宽度，故器件 得以实现小型化。