自由边缘反射型声表面波装置 本发明涉及利用SH型表面波的自由边缘反射型声表面波(以下称为表面波)装置，更具体地说涉及利用SH型漏波作为SH型表面波以便加宽频带的自由边缘反射型表面波谐振器。
已经提出了多种表面波谐振器作为用于MHz频带中的谐振器。一些利用SH型表面波的表面波谐振器正在作为具有宽频带的谐振器引起人们的注意。象BGS波和乐甫波(Love wave)那样，SH型表面波是这样一种表面波，其位移的主分量沿着垂直于表面波传播方向的方向。
利用BGS波的常规的自由边缘反射型表面波谐振器具有叉指换能器(以下称为“IDT”)，包括形成在由例如钛酸锆酸铅的压电陶瓷材料制成的压电衬底上的一对梳状电极。也已经提出了利用乐甫波的表面波谐振器，该谐振器具有由一对金制(Au)的梳状电极构成的IDT，梳状电极位于由LiNbO3地Y-切割X-传播的单晶体制成的压电衬底上。
然而，利用BGS波的表面波谐振器虽然具有宽频带，但是存在由于频率特性和晶粒大小的限制而引起的上限谐振频率为70MHz的问题。利用乐甫波的表面波谐振器也存在着问题，即由于成本较高和IDT形成技术方面的限制，Au制成的梳状电极不能做得具有足够的厚度。因此，这种作为宽频带谐振器的谐振器具有高于200MHz的谐振频率。
因此，利用SH型表面波的常规的表面波谐振器还没有一种适用于70至200MHz的频带。
本发明的最佳实施例提供一种适用于具有大约70至200MHz的频带范围的自由边缘反射型表面波谐振器，并呈现具有宽频带的谐振特性。
本发明的最佳实施例还提供了一种自由边缘反射型表面波谐振器，其中SH型表面波在压电衬底的两个相对的自由边缘之间反射，采用由LiNbO3的压电单晶体制成的41°Y-切割X-传播的压电衬底作为压电衬底，并且利用漏波作为SH型表面波。
更具体地说，本发明的最佳实施例提供一种利用SH型漏波的自由边缘反射型表面波谐振器，包括：由LiNbO3的压电单晶体制成的41°Y-切割X-传播的压电衬底，压电衬底具有两个相对的自由边缘和连接两个相对的自由边缘的一对主表面；以及位于压电衬底上的其中一个主表面上并具有一对梳状电极的叉指换能器，梳状电极具有一个以上的指形电极；其中梳状电极对的指形电极交叉放置，在表面波传播方向的两侧的指形电极的外缘沿压电衬底的自由边缘的长度方向在衬底的上主表面上延伸，当表面波的波长用λ表示时，两侧的指形电极的宽度基本等于表面波波长λ的1/8，其余指形电极的宽度基本等于表面波波长λ的1/4。
本发明的最佳实施例的自由边缘反射型表面波谐振器的一个特征是利用称为漏波的SH型表面波。漏波也称为衰减弹性表面波，它辐射能量，这样当它通过压电衬底传播时受到衰减。因此，据认为由于漏波在很大程度上衰减，所以不能用于表面波装置中。
本发明的最佳实施例的一个特征是利用迄今为止被认为不能用于表面装置的漏波。在自由边缘反射型表面波谐振器中，IDT位于连接两个相对的自由边缘的压电衬底的一个主表面上。在这种自由边缘反射型表面波谐振器中，整个表面波传播区允许通过激励产生表面波，该区域形成在连接两个相对的自由边缘的压电衬底的一个主表面上。因此，在驱动期间，几乎不存在由激励产生的表面波被衰减的区域部分。因此，即使利用由于能量辐射而大大衰减的漏波，也可以产生具有极好的谐振特性的谐振器，其峰与谷之比(即反谐振点处的阻抗值与谐振点处的阻抗值之比)令人满意。另一方面，由LiNbO3的41°Y-切割X-传播的压电单晶体在大约70至200MHz的频带范围内呈现大的机电耦合系数。然而，当压电衬底的表面被金属化时，传播损耗较高，达到0.044dB/λ，因此在表面上形成IDT产生具有上述传播损耗的漏波。基于这一理由，LiNbO3的41°Y-切割X-传播的压电单晶体制成的压电衬底迄今为止还未非常经常性地用于表面波装置，如表面波滤波器或表面波谐振器。
本发明的最佳实施例的自由边缘反射型表面波谐振器有效地利用了上述漏波。由于压电衬底具有高的机电耦合系数，所以这种最好由LiNbO3的压电单晶体制成的41°Y-切割X-传播的压电衬底形成的谐振器可以具有大约70至200MHz的宽频带。例如从下面将要描述的最佳实施例中可以清楚地看到，已经肯定本发明提供的谐振器具有宽频带，在大约70至200MHz的频带中相对带宽大约为6.5％。
因此，本发明的最佳实施例可以提供适用于大约70至200MHz频带的谐振器，并且该谐振器具有宽频带。
为了说明本发明，图中表示了几种最佳的形式，但是应懂得，本发明不限于此。
图1是本发明的一个最佳实施例的自由边缘反射型表面波谐振器的透视图。
图2是本最佳实施例的自由边缘反射型表面波谐振器的谐振特性的一个例子。
现在参照附图描述最佳实施例。
图1是本发明的一个实施例的自由边缘反射型表面波谐振器的透视图。
参照图1，自由边缘反射型表面波谐振器是采用基本矩形的压电衬底2形成的。压电衬底2最好由LiNbO3的41°Y-切割X-传播的压电单晶体制成。通过一对梳状电极3、4形成位于压电衬底2的上表面2a上的IDT。梳状电极3、4分别具有多个指形电极3a至3c和4a至4c。
指形电极3a至3c和指形电极4a至4c交叉放置。多个指形电极3a至4c之间的间隔最好基本等于被激励的漏波的波长λ的1/4。位于表示表面波传播方向的双箭头两边的指形电极3c、4a的宽度基本等于漏波波长λ的1/8，其余指形电极3a、3b、4b和4c的宽度基本等于漏波波长λ的1/4。
沿自由边缘2c、2b的长度方向形成指形电极3c、4a的外缘，以便在上表面2a上延伸。
在自由边缘反射型表面波谐振器1中，从梳状电极3、4施加交流电压通过激励产生沿图1中的双箭头X的方向传播的漏波。这些波被压电衬底2的两个相对的自由边缘反射。
因此，在压电衬底2的上表面2a上的整个表面波传播区是激励区。换句话说，不存在表面波只按双箭头X的方向传播的区域。因此，可以在几乎没有衰减效应的情况下利用由采用漏波引起的自由边缘反射型表面波谐振器1的谐振特性。
现在描述一次实验的具体结果。通过采用由LiNbO3的Y-切割X-传播的压电单晶体制成并且大小为2.0mm×1.0mm的压电衬底2，制备端表面反射型表面波谐振器1，其中通过激励产生波长λ为60μm的漏波。通过铝淀积和图案成形在压电衬底2上形成一对梳状电极3、4，其指形电极具有15.5的对数N(apair number N of 15.5)。得到的表面波谐振器的谐振特性示于图2。
从图2可以清楚地看出，谐振频率fr是73.4MHz，反谐振频率fa是78.2MHz，于是Δf＝fa-fr＝4.8(MHz)，因此谐振器具有宽频带。还可以清楚地看到，峰与谷之比，即反谐振点fa处的阻抗值与谐振点fr处的阻抗值之比大，大约是60dB。
采用上述相同类型的压电衬底2制备另一个自由边缘反射型表面波谐振器。在这一谐振器中，指形电极的对数N是15.5，但是通过激励产生的漏波的波长λ是39μm。谐振频率fr是112.5MHz，反谐振频率和谐振频率之差Δf是7.3MHz，因此该谐振器呈现具有宽频带的谐振特性。这一谐振器也具有60dB的大的峰谷之比，证明几乎没有漏波的衰减效应。
虽然公开了本发明的最佳实施例，但是在以下权利要求书的范围内可进行各种修改。因此，应懂得本发明的范围只受权利要求书的限制。