1.本发明涉及温度传感器领域，尤其涉及一种可自由组合的双谐振声表面波温度传感器。
背景技术：2.声表面波温度传感器具有本质无源、可靠性高、寿命长、可耐受高电压、大电流、强磁场等苛刻工况的优点，基于上述独特的优势，声表面波温度传感器在一些特殊行业，尤其是电力行业有着无可替代的作用。
3.为消除外界干扰，提高测温精度，声表面波温度传感器的感温芯片(以下简称感温芯片)通常采用双谐振器的差动结构。
4.为达到差动效果，常规的感温芯片内部封装集成有两个谐振器芯片，其中一个谐振器芯片的温度系数高，即变化单位温度时谐振器芯片的谐振频率变化较大，称之为感温谐振器芯片；另一个谐振器芯片的温度系数低，即变化单位温度时谐振器芯片的谐振频率变化较小，称为参考谐振器芯片。常规的做法，是将两个谐振器芯片通过键合(常用金丝或铝丝)的方法，键合在同一个底板的焊盘上，封装成一个感温芯片内，封装后的感温芯片加上天线，印制板底板，外壳等组成一个声表面波温度传感器。
5.声表面波温度传感器的感温芯片，核心部件是两个谐振器芯片。为适应实际使用的需求，对用作感温芯片的谐振器芯片的要求极高，至少需要满足以下四个条件，一是q值要求高，不得低于13000，否则作用距离不满足要求；二是带外抑制要求高，否则容易激发寄生谐振，导致感温芯片无法正常工作或者给相邻频段的其他感温芯片造成干扰；三是频率精确度要求高，否则升降温时谐振频率容易偏出设定的工作频率范围，不仅自身不能正常工作，还有可能对相邻频段的感温芯片造成干扰；四是同一种谐振器的温度-频率特性参数必须一致，否则每个感温芯片的工作系数不相同，参数不匹配，不能相互替换、无法规模量产。
6.谐振器芯片加工后，只能在某个固定的温度条件下用芯片探针测试台测试谐振器芯片的q值、带外抑制、谐振频率等参数，而温度-频率特性参数需要在不同温度条件(通常是-20℃～130℃，间隔10℃)下测试谐振器芯片的谐振频率才能获得。这是芯片探针测试台(设备体积很大，且非常昂贵，需要在无尘车间使用)不可能实现的。现有的做法是挑选满足前三个要求的谐振器芯片，通过键合的方法将两种谐振器芯片随机组合，集成封装为一个声表面波感温芯片。
7.由于是随机组合，两个谐振器的温度-频率特性参数容易出现不匹配的情况，导致该感温芯片不可用，降低了产品的成品率。
8.另外，由于两种谐振器芯片通过键合的方法封装在同一个感温芯片内，当感温谐振器芯片和参考谐振器芯片之间的阻抗不匹配时，不可能在压焊的金丝(或铝丝)上做阻抗匹配，也没办法在感温芯片封装底板的焊盘上做阻抗匹配，最终出现单个谐振器芯片的都指标合格，键合后组合成的感温芯片不合格的现象，进一步降低了成品率。
9.现有技术的这种做法，无法在组合前获知感温谐振器芯片和参考谐振器芯片的温度-频率特性，只能将二者随机组合,可能导致组合后的感温芯片的温度-频率特性参数与预设标准值出现较大偏差而致使产品不合格，另外当组合成感温芯片的感温谐振器芯片和参考谐振器芯片阻抗不匹配时，现有做法不能对两个谐振器芯片做阻抗匹配，导致感温芯片的性能不合格，产品成品率低。
10.因此，本领域的技术人员致力于开发一种组合前获知并匹配感温谐振器芯片和参考谐振器芯片的温度-频率特性参数，并能进行特性参数配对和阻抗匹配的声表面波温度传感器。
技术实现要素：11.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是组合前无法获知感温谐振器芯片和参考谐振器芯片温度-频率特性参数，只能随机组合，导致组合后的感温芯片的温度-频率特性在不同温度条件下与预设标准值偏差较大，感温谐振器芯片和参考谐振器芯片特性参数不匹配，导致成品率低；两个谐振器之间无法做阻抗匹配，导致产品性能不合格，进一步减低了产品成品率。
12.为实现上述目的，本发明提供了一种可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，包括感温谐振器芯片，参考谐振器芯片，印制板，天线；
13.所述感温谐振器芯片、参考谐振器芯片各自单独封装，封装形式相同，分别按温度-频率特性参数分类，并按同等级原则配对使用，配对组合成一个感温芯片；
14.所述印制板设置有第一焊盘、第二焊盘和微带线组成的wilkinson二合一功率分配器，所述wilkinson二合一功率分配器的合路端接所述天线，所述wilkinson二合一功率分配器的两个分支端分别接第一匹配电路和第二匹配电路，所述第一匹配电路的引出端连接所述第一焊盘、所述第二匹配电路的引出端连接所述第二焊盘；
15.所述感温谐振器芯片、参考谐振器芯片分别焊接在所述第一焊盘或第二焊盘上。
16.优选的，所述感温谐振器芯片按温度-频率特性参数进行分类的标准为：以设计的参数为基准，向上浮动1％以内为a类，向上浮动1％～2％为b类，向下浮动1％以内为c类，向下浮动1％～2％为d类。
17.优选的，所述参考谐振器芯片按温度-频率特性参数进行分类的标准为：以设计的参数为基准，向上浮动1％以内为a类，向上浮动1％～2％为b类，向下浮动1％以内为c类，向下浮动1％～2％为d类。
18.优选的，所述第一焊盘和第二焊盘尺寸相同。
19.优选的，所述感温谐振器芯片、参考谐振器芯片封装形式为标准封装，规格为3
×3×
1.5mm，6引脚的表贴封装。
20.优选的，所述wilkinson二合一功率分配器，输入输出阻抗为50ω，隔离电阻为100ω。
21.优选的，所述第一匹配电路包括依次连接的第一电容、第一电感和第二电容；所述第二匹配电路包括依次连接的第三电容、第二电感和第四电容。
22.优选的，所述天线为弹簧天线，焊接在所述wilkinson二合一功率分配器的合路馈线上。
23.优选的，所述印制板为fr-4板材，厚度0.4mm。
24.优选的，表面波温度传感器还包括金属底板，所述金属地板材质为铜，所述印制板焊接在所述金属底板上。
25.本发明的有益效果是：
26.1、本发明通过对感温谐振器和参考谐振器各自单独封装，提取每个谐振器的温度-频率特性参数进行分类后配对安装，解决了传统做法在将感温谐振器和参考谐振器组合成一个感温芯片之前，无法获知二者温度-频率特性、只能随机组合，导致的成品率低的问题。
27.2：本发明通过将感温谐振器和参考谐振器在印制板上通过微带线wilkinson二合一功率分配器相连，并且在微带线上加入匹配电路，可提高两个谐振器的阻抗匹配程度，解决了传统做法通过压焊将两个谐振器焊接在同一个芯片焊盘上，无法改善谐振器之间的匹配特性而导致感温芯片性能降低。
28.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
29.图1是本发明的一个较佳实施例的双谐振声表面波温度传感器组成框图；
30.图2是本发明的一个较佳实施例的印制板及匹配电路布局图；
31.图3是本发明的另一个较佳实施例的印制板及匹配电路布局图。
32.图中：1、感温谐振器芯片；2、参考谐振器芯片；3、印制板；3-1、第一电容；3-2、第二电容；3-3、第一电感；3-4、第三电容；3-5、第四电容；3-6、第二电感；3-7、隔离电阻；3-8、合路端；3-9、标准型wilkinson二合一功率分配器；3-10、改进型wilkinson二合一功率分配器；4、金属底板；5、天线；6、外罩。
具体实施方式
33.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
34.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
35.如图1所示，本发明的一个实施例涉及一种双谐振声表面波温度传感器，包括感温谐振器芯片1，参考谐振器芯片2，印制板3和天线5，具体地说，感温谐振器芯片1、参考谐振器芯片2，封装形式相同，目的在于组装时可以原位互换，增强通用性，提高组装效率。在组装以前感温谐振器芯片1、参考谐振器芯片2分别按温度-频率特性参数分类，并按同等级原则配对使用，例如将感温谐振器芯片1和参考谐振器芯片2分别分为a、b、c类，则a类的感温谐振器芯片1与a类的参考谐振器芯片2配对组合成一个感温芯片。
36.所述印制板3优选为fr-4材质，厚度0.4mm，印制板3上设置有第一焊盘、第二焊盘和微带线组成的wilkinson二合一功率分配器，wilkinson二合一功率分配器的合路端接天
线5，接收天线5的信号作为输入信号，wilkinson二合一功率分配器的两个分支端分别接第一匹配电路和第二匹配电路，将输入信号等幅、同相位的分配到第一匹配电路和第二匹配电路。第一匹配电路的引出端连接所述第一焊盘，第二匹配电路的引出端连接所述第二焊盘；感温谐振器芯,1、参考谐振器芯片2分别焊接在所述第一焊盘或第二焊盘上，两个谐振器芯片的位置可以互换，不影响电路的功能。
37.在一个优选实施例中，感温谐振器芯片1按温度-频率特性参数进行分类的标准为：以设计的参数为基准，向上浮动1％以内为a类，向上浮动1％～2％为b类，向下浮动1％以内为c类，向下浮动1％～2％为d类，参考谐振器芯片2按温度-频率特性参数进行分类的标准为：以设计的参数为基准，向上浮动1％以内为a类，向上浮动1％～2％为b类，向下浮动1％以内为c类，向下浮动1％～2％为d类。
38.安装时，同一个双谐振声表面波温度传感器使用同等级的感温谐振器芯片和参考谐振器芯片匹配，这样做能最大程度上减少不同温度条件下与预设标准值之间的偏差，避免了现有技术中两个谐振器芯片随机组合导致的温度-频率特性参数不匹配的情况，比如一个比预设标准偏高，另一个比预设标准偏低，这两种谐振器芯片组合成一个感温芯片后，其温度-频率特性参数和预设的标准值相比出现严重偏差。
39.如图2所示，在本发明的一个优选实施例中，采用标准型wilkinson二合一功率分配器2-9，优选输入输出阻抗为50ω，隔离电阻3-7为100ω，印制板3上设置的第一焊盘和第二焊盘尺寸相同，感温谐振器芯片1、参考谐振器芯片2封装形式为标准封装，优选为规格3
×3×
1.5mm，6引脚的表贴封装，安装时可根据情况选择安装在第一焊盘或第二焊盘，且便于生产时自动化贴装。
40.第一匹配电路包括依次连接的第一电容3-1、第一电感3-3和第二电容3-2；第二匹配电路包括依次连接的第三电容3-4、第二电感3-6和第四电容3-5，所述第一电容3-1的位置可以放置电容，也可以放置电感，具体的容值和感值，可根据具体应用情况调整，其他位置也是同样情况，电容和电感，封装优选0603规格。
41.图2所示，第一匹配电路和第二匹配电路组成π型匹配电路，匹配元器件的容值和感值的选定，根据阻抗匹配计算方法，估算出大致值之后，借助网络分析仪的斯密斯圆图功能，在估算值附近挑选合适的容值或感值，直至在感温谐振器芯片和参考谐振器芯片带负载的情况下，wilkinson二合一功率分配器的合路端的驻波≤2。
42.如图3所示，在本发明的另一个优选实施例中，功率分配器采用改进型wilkinson二合一功率分配器3-10，优选输入输出阻抗为50ω，隔离电阻3-7为100ω。对功率分配器的简单改动不影响本发明的实质。
43.印制板3上设置有弹簧天线5，焊接在所述焊接在所述印制板上wilkinson二合一功率分配器的合路馈线上，天线5的中心工作频率为所述感温谐振器芯片1和参考谐振器芯片2常温谐振频率的平均值，工作带宽略宽于全温工作范围下所述感温谐振器芯片1和参考谐振器芯片2的谐振频率范围，工作频率优选3.5mhz。
44.印制板3焊接在金属底板4上，金属底板4优选铜材质，侧边开有两条缝，用于捆扎所述双谐振声表面波温度传感器，四角开有四个孔，用于安装外罩6，外罩6的材料优选pps，四角开有螺纹孔，用自攻螺丝从所述金属底板5所开固定孔将所述外罩6固定在所述金属底板5上。
45.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
技术特征：1.一种可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，包括感温谐振器芯片，参考谐振器芯片，印制板，天线；所述感温谐振器芯片、参考谐振器芯片各自单独封装，封装形式相同，分别按温度-频率特性参数分类，并按同等级原则配对使用，配对组合成一个感温芯片；所述印制板设置有第一焊盘、第二焊盘和微带线组成的wilkinson二合一功率分配器，所述wilkinson二合一功率分配器的合路端接所述天线，所述wilkinson二合一功率分配器的两个分支端分别接第一匹配电路和第二匹配电路，所述第一匹配电路的引出端连接所述第一焊盘、所述第二匹配电路的引出端连接所述第二焊盘；所述感温谐振器芯片、参考谐振器芯片分别焊接在所述第一焊盘或第二焊盘上。2.如权利要求1所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述感温谐振器芯片按温度-频率特性参数进行分类的标准为：以设计的参数为基准，向上浮动1％以内为a类，向上浮动1％～2％为b类，向下浮动1％以内为c类，向下浮动1％～2％为d类。3.如权利要求2所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述参考谐振器芯片按温度-频率特性参数进行分类的标准为：以设计的参数为基准，向上浮动1％以内为a类，向上浮动1％～2％为b类，向下浮动1％以内为c类，向下浮动1％～2％为d类。4.如权利要求1所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述第一焊盘和第二焊盘尺寸相同。5.如权利要求1所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述感温谐振器芯片、参考谐振器芯片封装形式为标准封装，规格为3
×3×
1.5mm，6引脚的表贴封装。6.如权利要求1所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述wilkinson二合一功率分配器，输入输出阻抗为50ω，隔离电阻为100ω。7.如权利要求1所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述第一匹配电路包括依次连接的第一电容、第一电感和第二电容；所述第二匹配电路包括依次连接的第三电容、第二电感和第四电容。8.如权利要求1所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述天线为弹簧天线，焊接在所述wilkinson二合一功率分配器的合路馈线上。9.如权利要求1所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述印制板为fr-4板材，厚度0.4mm。10.如权利要求1～9任一项所述的可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，其特征在于，所述表面波温度传感器还包括金属底板，所述金属底板材质为铜，所述印制板焊接在所述金属底板上。
技术总结本发明公开了一种可自由组合的双谐振声表面波温度传感器，涉及温度传感器领域，包括感温谐振器芯片，参考谐振器芯片，印制板，天线；所述感温谐振器芯片、参考谐振器芯片各自单独封装，封装形式相同，分别按温度-频率特性参数分类，并按同等级原则配对使用，配对组合成一个感温芯片；所述印制板设置有第一焊盘、第二焊盘和Wilkinson二合一功率分配器，分配器的合路端接天线，两个分支端分别接第一匹配电路和第二匹配电路，所述第一匹配电路的引出端连接第一焊盘、所述第二匹配电路的引出端连接第二焊盘。本发明实现了一种组合前获知并匹配感温谐振器芯片和参考谐振器芯片的温度-频率特性参数，并能进行特性参数配对和阻抗匹配的声表面波温度传感器。的声表面波温度传感器。的声表面波温度传感器。
技术研发人员：张鹏飞 刘婷
受保护的技术使用者：苏州光声纳米科技有限公司
技术研发日：2022.05.20
技术公布日：2022/7/5
