一种用于测量反射栅的反射系数的装置的制作方法

1.本实用新型属于声表面波器件检测技术领域，尤其涉及一种用于测量反射栅的反射系数的装置。


背景技术：

2.声表面波(saw)技术在压电晶体表面利用叉指换能器(idt-interdigital transducer)有效地激发和检测声表面波。主要用于确定声表面波器件的反射系数，但是由于材料和器件本身具有一定缺陷和损耗等，理论得到的反射系数通常和实际值存在一定的偏差，特别是在目前5g时代的高频，高性能，极细线宽的新需求下，这种偏差造成了难以忽略的影响。
3.目前还没有专门设计的测量叉指换能器(idt)指条反射系数的装置，行业内传统的结构就是直接做成声表面波延迟线或者谐振器的经典通用器件结构，这种结构采用单个换能器或者两个换能器，这两种结构都无法实现指条反射系数的直接测量，其得到的信号包括idt多次反射，idt内部反射，电磁直通信号干扰等多种因素的叠加，无法实现反射系数的精确。另外传统的装置结构本身没有声波反射分量的提取设计，因此检测系统仪器也要求繁多，测试复杂。


技术实现要素：

4.为了克服背景技术中的缺陷，本实用新型提供一种具有高精度测量反射系数的器件装置，是通过如下技术方案实现的。
5.一种用于测量反射栅的反射系数的装置，包括压电基片、设置在压电基片上的多个叉指换能器和一个反射栅，所述叉指换能器为三个，其中，第一叉指换能器用于修正，第二叉指换能器为发射换能器,第三叉指换能器为接收换能器，所述第一叉指换能器、第二叉指换能器、第三叉指换能器和反射栅依次设置在压电基片上，所述测量装置还包括dip管座，所述第一叉指换能器、第二叉指换能器、第三叉指换能器分别通过引线于dip的管脚相连。
6.进一步的，所述第一叉指换能器、第二叉指换能器、第三叉指换能器采用1/8周期线宽的分裂指结构。
7.进一步的，所述第一叉指换能器、第二叉指换能器、第三叉指换能器和反射栅具有相同的指条周期，且金属化比均为0.5。
8.进一步的，所述压电基片是一种石英基片。
9.本实用新型的有益效果：该装置直接与网络分析仪配合，解决了传统测试装置涉及到的仪器比较多，包括脉冲发生器、功率信号发生器、脉冲调制器、放大器及示波器，操作也较复杂等问题。
10.配合网络分析仪，测量的反射系数更精确。本实用新型的装置采用了八分之一周期宽的指条，避免了传统结构中发射换能器本身反射的影响；采用了三个发射换能器的结
构，能有效地消除声表面波的传播损耗，环境问题的影响。
附图说明
11.图1是本实用新型实施例中的装置结构示意图。
12.图2是本实用新型实施例中的叉指换能器和反射栅排列结构示意图。
13.图3是本实用新型实施例中测试系统结构框图。
14.图4是本实用新型实施例的叉指换能器t1输入t3输出时域响应图。
15.图5是本实用新型实施例的叉指换能器t1输入t3输出时域响应图。
具体实施方式
16.以下结合实施例对本实用新型作进一步的阐述，所述的实施例仅为本实用新型一部分的实施例，这些实施例仅用于解释本实用新型，对本实用新型的范围并不构成任何限制。
17.如图1所示，一种用于测量反射栅的反射系数的装置，包括压电基片2、设置在压电基片上的多个叉指换能器3和一个反射栅4，所述叉指换能器为三个，所述第一叉指换能器用于修正，所述第二叉指换能器为发射换能器,所述第三叉指换能器为接收换能器，所述第一叉指换能器、第二叉指换能器、第三叉指换能器和反射栅依次设置在压电基片上。压电基片2设置在dip管座1的表面，换能器t1、t2和t3分别通过引线21与dip管座的管脚11相连。
18.如图1-2所示，在本实用新型实施例中，三个叉指换能器3从左往右依次被简称为t1、t2和t3，最右边是反射栅4，它有100根栅条。t2作为发射换能器，t3作为接收换能器，通过比较t2到t3的延迟线响应和来自于栅阵的反射信号来确定反射系数。因为声波通过t2时，有一部分能量转化成电讯号使入射声波衰减，所以设计了t1来修正。因为一般仪器的输入、输出阻抗都是50ω，可以先测量t2到t3的响应，然后t2接50ω负载，测量t1到t3的响应，比较两者就求出这一衰减。通过三个换能器的结构，取代现有技术中的单个换能器或者两个换能器，可以通过差分的方式来实现传播损耗的补偿和消除环境干扰。
19.在本实用新型的实施例中，装置中的三个叉指换能器t1、t2和t3采用1/8周期线宽的分裂指结构，该结构可以有效避免叉指换能器3内部的对声表面波造成的反射，从而使得声表面波能量尽量多的达到反射栅4。
20.在本实用新型的实施例中，用于测量的声表面波周期/波长(λ)在80微米～2微米之间。
21.在本实用新型的实施例中，反射栅4指条为1/4周期宽度，材料可为铝，金，铝金复合结构，厚度为0.005～0.08周期之间。叉指换能器3的指条宽度为1/8周期。叉指换能器为λ/8宽度分裂指条为可实现声能与电能相互转换的电极指条，两相邻分裂指条的中心间隔为λ/4。叉指换能器和反射栅的孔径为40～80λ。
22.在本实用新型的实施例中，叉指换能器指条数为6～20根，反射栅指条数为4～200根条均由金属铝膜制作，金属铝膜厚度h在140～160nm之间，金属铝膜厚度h与波长λ的比值在0.0117～0.0134之间。
23.本实用新型的原理是：该结构主要用来测少数栅条的反射系数，可直接给出单根栅条的反射系数。激发的一个或几个电脉冲信号通过输入换能器，变为声表面波，沿压电基
片传播到输出叉指换能器，部分声波能量发生声电转换，得到延迟线响应信号t
11
或者t
21
，其余的声表面波继续传播，到达反射栅阵后被反射，反射后的声表面波通过输出换能器，得到反射信号t
12
或者t
22
。将反射波形的最大幅度和延迟线响应相比，得到反射系数。
24.实施例一
25.如图3所示，以石英基片为例，将测量装置通过电路与网络分析仪连接，以网络分析仪keysighte5071c为例说明，连接后构成回路。具体过程如下：
26.步骤一、设定网络分析仪测量器件的中心频率和频带宽度，点数；
27.步骤二、用转接头把网络分析仪的两个端口短接起来，进行连通校准。
28.步骤三、断开两个端口，对s
11
、s
22
(s为散射系数矩阵，s
11
，s
22
为回波反射系数)进行开路校准。
29.步骤四、插入本实用新型的装置，将dip管座对应输入输出口与网络分析仪相连，改变接线后，分别得到t1，t2输入时的频域脉冲响应波形，利用网络分析仪的时域功能显示时域响应。
30.本实施例中，压电基片为st-x石英，反射栅条与叉指换能器(idt)的金属膜采用金属金，金属膜厚度150nm。
31.具体参数如下：
32.声孔径
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
aper＝50λ＝1.57mm
33.频率
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f＝101mhz
34.输入输出换能器间距
ꢀꢀꢀꢀꢀ
l＝2.45mm
35.反射栅和输出换能器间距
ꢀꢀꢀꢀ
l1＝6.23mm
36.叉指换能器(idt)汇流条长度 l2n＝0.5mm
37.反射栅汇流条长度
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1.5711mm
38.汇流条宽度
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
w＝0.5mm
39.叉指换能器(idt)指条长度
ꢀꢀꢀ
3.1462mm
40.反射栅指条长度(共100根)3.158mm。
41.实施例的时域响应曲线，从图4-5中可以看出，用于存在两个明显的反射峰，分别代表到达t3延迟的延迟信号和经过反射栅反射回来到达t3的反射信号，两者之间的干扰峰是由于三次反射造成的。通过计算公式：反射系数＝t
22
*t
11
/(t
21
*t
21
)，计算得到所需要的反射系数数值。
42.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。