对比文件名称：2004-12-30_发明申请_US20040267134A1 Electric circuit for tuning a capacitive electrostatic transducer
目标专利名称：三端口压电超声换能器CN107107114B
本次调用模型名称：DeepSeek-R1
作为资深专利代理师，我将根据目标专利权利要求的技术特征划分，结合说明书内容，对对比文件进行逐一比对和公开性判断。
### 特征比对表格
| 技术特征描述及公开性判断 | 对比文件原文引用 | 公开性论述 |
| **技术特征A**：在第一时间段期间，响应于来自收发器电路的信号，借助于压电微机械超声换能器PMUT的第一电极发射第一超声信号。 | 对比文件第[0048]段描述了换能器的发射模式：“...an acoustic signal is generated by generating a signal from the signal generator 222, which signal is tuned as a result of the balancing reactance 224 and drives the capacitive electrostatic transducer 100, thereby creating the acoustic signal that emanates therefrom...” | **未直接或隐含公开**。对比文件公开了电容式静电换能器（cMUT）可以发射超声信号，但其换能原理（电容式）与目标专利的“压电微机械超声换能器（PMUT）”有本质区别。对比文件中的发射操作是针对电容式换能器，并未涉及PMUT或压电层堆叠。根据目标专利说明书[0004]、[0050]段，PMUT是基于压电效应的换能器，其发射机制（响应于电极间电压使压电层振动）与电容式换能器（基于极板间距变化的电容变化）不同。本领域技术人员无法从对比文件中毫无疑义地得出或合理推断出使用PMUT的第一电极发射信号的技术方案。 |
| **技术特征B**：所述PMUT包含安置于腔上方的膜片。 | 对比文件第[0038]段：“The capacitive microfabricated electrostatic transducer includes a substrate 110... Insulating supports 120... are formed over the lower conductive plate 170... so as to cause the membrane 130 to be in tension above a separation 150.” 图2也清楚显示了膜片130悬置于分离区（即空腔）150上方。 | **《直接公开》**。对比文件明确公开了电容式微加工静电换能器包含一个膜片（membrane 130），该膜片由绝缘支撑物120支撑，悬置于分离区（separation 150）上方，该分离区即相当于一个空腔。虽然换能器原理不同，但“安置于腔上方的膜片”这一机械结构特征已被对比文件直接公开，且作用相同：作为振动部件以发射和接收声波。 |
| **技术特征C**：所述膜片包含压电层堆叠。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。对比文件全文描述的均为“电容式静电（capacitive electrostatic）”或“电容式微加工（capacitive microfabricated）”换能器，其膜片结构包含导电层和绝缘支撑（参见[0038]段），其工作原理基于电容变化。目标专利的PMUT核心在于膜片包含“压电层堆叠”（[0004], [0048]段），利用压电效应。这是两种不同的换能原理和结构。本领域技术人员无法从对比文件中得出或推断出膜片包含压电层堆叠。 |
| **技术特征D**：所述压电层堆叠包含压电层、所述第一电极和第二电极。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。基于技术特征C的判断，对比文件未公开压电层堆叠，因此自然也未公开其包含压电层、第一电极和第二电极的组成。对比文件中的电极是构成平行板电容的上下极板（[0038]段中的160, 170），与目标专利中设置在压电层同一侧或两侧的多个电极在结构、位置和功能上均不同。 |
| **技术特征E**：所述第一电极与所述收发器电路的第一部分电耦合。 | 对比文件图3A-3C及相应描述（如[0040]段）显示了信号电极140连接到包含信号发生器222（发射部分）和前置放大器232（接收部分）的电路。图12更明确显示了“Transmit Circuit”和“Receive Circuit”分别连接到换能器的不同部分。 | **《隐含公开》**。虽然对比文件未明确使用“第一电极”和“收发器电路的第一部分”的表述，但其电路图（如图3A、12）和描述清楚表明，换能器的信号电极（或特定电极）需要连接到外部电路以实现信号传输。具体到发射功能，发射电极必然与发射电路部分电耦合。对于本领域技术人员而言，为了实现发射功能，将发射电极连接到发射电路（即收发器电路中负责发射信号的部分）是必然的、隐含的技术要求。 |
| **技术特征F**：且所述第一电极和所述第二电极中的每一者安置于所述压电层的第一表面上或附近。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。该技术特征限定了第一和第二电极相对于“压电层”的特定位置关系。由于对比文件未公开任何“压电层”，因此该位置关系特征完全没有被公开，也无法从对比文件的其他内容中合理推断出来。 |
| **技术特征G**：所述第一表面与所述腔对置。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。该特征进一步限定了技术特征F中“第一表面”与“腔”的位置关系。由于技术特征F未被公开，且对比文件未描述电极与压电层的相对位置，该特征同样未被公开。 |
| **技术特征H**：和在第二时间段期间，借助于所述第二电极接收第二超声信号，所述第二电极与所述收发器电路的第二且不同的部分电耦合，其中所述第一时间段和所述第二时间段至少部分地重叠。 | 对比文件第[0048]段描述了接收模式：“...the receive signal... is supplied via at least one signal electrode 140 to the preamplifier 232.” 图12展示了一种拓扑结构，其中发射电路和接收电路分别连接到换能器的不同电极（“one electrode”和“the opposing electrode”）。说明书第[0061]段指出：“...a circuit topology whereby the large transmit signal is applied to one electrode of the capacitive transducer and the receive signal is detected from the opposing electrode.” | **《隐含公开》**。对比文件明确公开了使用不同的电极分别进行发射和接收（图12及[0061]段）。这隐含了第二电极与接收电路（收发器电路的第二且不同的部分）电耦合。关于时间段“至少部分地重叠”，对比文件虽然没有明确声明同时发射和接收，但其在[0061]段提出该拓扑结构的一个优点是“保护接收电路无需高压电子器件”，因为大部分发射电压降落在换能器本身。这种设计暗示了发射和接收操作可以在时间上更紧密地结合，甚至可能同时进行，以避免复杂的切换和保护电路。本领域技术人员基于该教导，为了简化电路、提高效率，有动机将发射和接收时间段设置为至少部分重叠，从而合理推断出该特征。 |
| **技术特征I**：其进一步包括同时地借助于所述第一电极发射所述第一超声信号并借助于所述第二电极接收所述第二超声信号。 | 未发现明确描述同时发射和接收的语句。 | **未直接或隐含公开**。虽然技术特征H被判断为隐含公开了时间段至少部分重叠，但“同时”发射和接收是更严格的时间要求。对比文件主要描述了脉冲回波（pulse-echo）操作模式（[0008]段），这通常意味着发射和接收在时间上是分开的。图12及[0061]段所述的拓扑结构主要目的是电路保护，并未明确教导或暗示可以实现物理上的完全同时发射和接收。本领域技术人员无法从对比文件中毫无疑义地得出或合理推断出完全同时操作的技术方案。 |
| **技术特征J**：其中所述第一电极安置于所述膜片的内部部分中，且所述第二电极安置于所述膜片的外部部分中，所述外部部分接近于所述腔的壁且处在所述壁与所述第一电极之间。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。对比文件中的电极配置是平行板电容结构（上电极160和下电极170，见图2），或者是图12、14B所示的在膜片同一侧或不同侧设置的不同电极，但并未描述电极在膜片平面上的具体布局（如内部部分、外部部分），也未描述第二电极“接近于腔的壁且处在所述壁与所述第一电极之间”这种特定的空间位置关系。该特征未被公开。 |
| **技术特征K**：其中所述第二电极的一部分延伸超出所述腔的所述壁。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。对比文件完全没有涉及电极相对于腔壁的延伸关系。该特征未被公开。 |
| **技术特征L**：其中所述膜片包含第三电极，所述第三电极安置于所述压电层与所述腔之间。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。对比文件未公开压电层，也未公开设置在压电层与腔之间的第三电极。其电容式换能器通常只有两个主要电极构成电容。该特征未被公开。 |
| **技术特征M**：其中所述第三电极被配置为与所述第一电极和所述第二电极中的每一者一样的参考电极。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。由于技术特征L未被公开，且对比文件中没有提及用作公共参考的第三电极，该特征未被公开。 |
| **技术特征N**：其中所述参考电极的电压箝位到接地或其它参考电压。 | 对比文件图2显示了“Lower Conductive Plate 170”，在电路图中（如图3A），该下电极通常连接到偏置电压源210。然而，在电子电路中，将电路中的一个节点（尤其是像下电极这样的公共节点）接地或钳位到参考电压是常见做法。 | **《隐含公开》**。虽然对比文件未明确将下电极描述为“参考电极”并将其电压“箝位到接地”，但其电路图（如图3A）显示下电极连接到一个DC偏置电压源210。在电路设计中，为了建立稳定的工作点，将这样的偏置源的一端接地或连接到稳定的参考电位是常规技术手段。本领域技术人员可以合理推断，为了实现电路的正常工作和信号参考，该下电极的电压可以被设置并维持在接地或某个参考电压。 |
| **技术特征O**：其中所述膜片受锚定结构支撑并在所述腔上方延伸，所述膜片经配置以在所述PMUT接收或发射超声信号时，经历挠曲运动和振动中的一者或两者并在第一挠曲模式中操作。 | 对比文件第[0038]段描述了膜片由绝缘支撑物（insulating supports）120支撑在分离区150上方。第[0048]段描述了在接收模式下，膜片因声压而振动（“vibration of the membrane 130”），导致电容变化。 | **《直接公开》**。对比文件直接公开了膜片由支撑结构（绝缘支撑120）支撑并在空腔（分离区150）上方延伸。同时，也明确公开了膜片在发射和接收声波时会经历振动。虽然未明确提及“第一挠曲模式”，但作为悬置膜片，其最基本的振动模式就是某种挠曲模式。因此，该技术特征已被对比文件实质公开，且作用相同：使膜片振动以进行声电转换。 |
| **技术特征P**：其中，在所述第一挠曲模式中，所述第一电极和所述第二电极中的每一者经历包含拉伸和压缩应力的交替周期的相应的第一振荡负载循环和第二振荡负载循环。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。该特征描述了压电换能器特有的工作机理：压电材料在应力（拉伸/压缩）作用下产生电荷（接收模式），或在电场作用下产生应力（发射模式）。对比文件涉及的是电容式换能器，其工作原理是极板间距变化引起电容改变，不依赖于压电材料内部的应力循环。因此，该特征未被公开。 |
| **技术特征Q**：其中所述第一振荡负载循环和所述第二振荡负载循环大致同相。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。该特征是对技术特征P中应力循环相位关系的进一步限定。由于技术特征P未被公开，该特征自然也未被公开。 |
| **技术特征R**：其中所述第一振荡负载循环和所述第二振荡负载循环异相。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。理由同技术特征Q。 |
| **技术特征S**：其中所述第一振荡负载循环和所述第二振荡负载循环异相180°。 | 未发现相关描述。 | **未直接或隐含公开**。理由同技术特征Q。 |
| **技术特征T**：其中所述第二电极经配置以在所述第一时间段期间处于发射模式中且在所述第二时间段期间处于接收模式中。 | 对比文件图12展示了一种拓扑，其中一个电极用于发射，另一个电极用于接收。但并未明确描述同一个电极在不同时间段切换模式。然而，对比文件[0008]段提到了典型的探头以“脉冲回波”方式工作，同一路径用于发射和接收，这暗示了可能使用切换。图3A-3C中的开关块226用于切换整个电路路径。 | **《隐含公开》**。对比文件虽然没有明确描述“第二电极”本身被配置为可切换模式，但其整体系统（[0008]段）和电路（图3A-3C）教导了在发射和接收模式之间进行切换的必要性。本领域技术人员在阅读对比文件后，为了优化电路设计或适应不同的电极配置（如图14B所示的同一侧有发射和接收电极），完全有可能且容易想到将某个电极（例如第二电极）通过开关电路配置为既可在第一时间段连接至发射电路（处于发射模式），又可在第二时间段连接至接收电路（处于接收模式）。这是一种合理的、常规的电路设计选择。 |
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