声表面波谐振器的时域响应特性研究

由于电磁波的速度比声表面波的速度快得多,叉指换能器在进行电声转换的同时,也降低了信号能量流的速度,在一定时间内蓄积了电磁能量,所以当电磁激励结束后的一定时间内,声表面波器件仍然有瞬态输出,这是声表器件实现无源无线传感的物理基础。该文通过推导声表面波谐振器各部分的冲激响应函数,得到谐振器的冲激响应,据此分析研究声表面波谐振器在各种激励下的响应波形和特征。分析表明声表面波谐振器的瞬态响应完全反映了器件的性能参数。

基于声表面波谐振器的无源扭矩传感器研究

提出一种基于声表面波(SAW)技术的扭矩测量方法。分析了工作原理,推导出扭矩与谐振频率的数学关系模型,并通过实验验证了该测量方法的可行性。利用射频技术激发传感器,并接收回波信号进行检测,从而实现对转轴扭矩的实时监控。

声表面波谐振器无源无线传感虚拟仪器系统

分析了在通用硬件平台上结合软件设计的声表面波谐振器无源无线传感虚拟仪器系统。该系统通过设计虚拟仪器实现部分硬件功能,控制闭环系统实现自动检测,并采用数字信号处理方法提高检测系统的精度,从而避免了通常的复杂硬件系统,降低硬件成本,并使检测更灵活。本文介绍了设计原理和系统构成,并对系统的误差进行了分析。实验表明:该仪器系统能够达到5m的无线检测距离。

基于声表面波谐振器和延迟线的编码型无源无线阵列传感器

提出了一种新型延迟编码式谐振声表面波无源无线传感系统。该传感单元由单端口谐振器和延迟线组成 ,激励信号采用间歇正弦脉冲串信号。响应为一变化的振荡波形 ,该信号的频率与声表面波器件固有频率相等。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器不仅有谐振式无源无线传感器距离远的优点 ,而且 ,还具有延迟型大规模编码的优势。该方法提高了传感系统遥感测量的距离、灵敏度和信噪比 。

采用双本振源激励的声表面波谐振器无线测量系统

在声表面波无线传感的实际应用中,针对以差动形式同时出现的两个声表面波谐振器设计了一种采用双本振源激励的阅读器,每次产生包括两个载波频率的激励信号,使两个谐振器同时响应。实际搭建了无线测量系统,对阅读器的发射和接收链路进行了测试,并通过上位机实时显示谐振频率,测量结果表明了系统的可靠性。最后,实验分析了系统在不同载波频率激励信号下的差动频率测量结果和最远测量距离。

无源声表面波谐振器的无线温度传感系统

介绍了一种基于声表面波谐振器的无源无线温度传感系统。作为传感器的谐振器受到正弦脉冲串的无线激励。因激励信号的中心频率不同于谐振器的谐振频率 ,所以回波信号是一调幅信号 ,其包络的主频就是谐振器的谐振频率和激励信号中心频率的差频。给出了传感系统的电路设计以及信号处理方法。

应用于气体传感器的具有铝/金电极的单模式两端对声表面波谐振器

为改善气体传感器性能，通过器件优化设计获得了一种应用于气体传感器的具有低损耗、高品质因子（Q）的单模式两端对声表面波（SAW）谐振器。该谐振器由两个换能器、分置于换能器两边的短路栅反射器以及在换能器之间分布的用于敏感膜镀膜的约2．5mm金属薄层构成。谐振器采用铝／金双层电极以降低测试气体环境的腐蚀影响。利用经典耦合模（COM）理论对器件性能进行了仿真以提取优化的结构设计参数。基于仿真结果，实验研制了基于300MHz频率的新型铝／金电极SAW两端对谐振器，测试结果显示所研制器件具有较低损耗（〈7dB），较高Q值（-3000）以及单一谐振模式的特点，并且，以所研制的新型谐振器为频率控制单元的谐振器型振荡器表现出良好的频率稳定度（t15Hz／h），这对于改善气体传感器的检测下限及稳定性等性能指标具有重要意义。

声表面波谐振器在高频无线电遥控电路中的应用

本文介绍了声表面波谐振器的基本原理和主要技术特点 ,提出了声表面波谐振器在高频无线电遥控电路中的应用方法 ,解决了采用LC振荡方式的无线电遥控电路中存在的频率稳定度较差的问题。

声表面波谐振器稳频的无线数字通信模块设计

介绍了一种利用声表面波谐振器稳频发射,晶振稳频接收的无线数字通信模块的设计、制作及调试。该模块可以使用单片机串口完成多机无线通信,具有占用单片机接口线少、节约程序空间的优点。

基于纵漏表面波的高频声表面波谐振器研究

移动通信网络的发展使得声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)滤波需要更高的频率和更大的带宽。更高的频率使得传统瑞利波(Rayleigh SAW,RSAW)器件需要更小尺寸,带来制造技术的难题。因此,采用更高波速的纵漏表面波(Longitudinal Leaky SAW,LLSAW)进行高频SAW滤波器的设计。实验表明,相同条件下,LLSAW模式获得达RSAW模式1.8倍的频率,同时也有更高的带宽。还研究了改变质量负载的电极金属化率与厚度对器件工作频率和带宽的影响,结果表明电极金属化率和厚度的增加会降低中心频率,但金属化率过小也会使中心频率下降。同时带宽会受金属化率的影响,而几乎不随电极厚度变化。

超小型声表面波谐振器

传统声表面波谐振器中的指条反射阵占据了器件的大部分尺寸。由于剪切横波(SH wave)在材料基片的自由端面反射时不产生模式转换,因此可望利用自由端面来代替SH型声表面波谐振器中的指条反射阵,实现超小型低损耗的新型声表面波谐振器。本文首先用COM理论对新结构的谐振器进行了讨论,并且在实验上实现了120MHz至440MHz的几个单端谐振器(ST36°石英基片),其插入损耗从0.87dB至1.29dB,面积缩小到传统谐振器的50％至25％。

高阶兰姆波MEMS声表面波谐振器仿真研究

以有限元法为基础,对高阶兰姆波型微机电系统(MEMS)声表面波谐振器进行了仿真。研究了压电材料及其厚度、Si基底厚度对高阶兰姆波声速的影响规律,结果表明,AlN压电薄膜器件的高阶兰姆波的声速比ZnO和LiNbO3器件更大。压电材料较薄时传播兰姆波,太厚时则传播瑞利波。高阶兰姆波的声速随着硅基底厚度增加而逐渐降低,并趋于一个稳定值。在此基础上,提出了在电极上方加载一层压电薄膜来提高兰姆波声速的器件结构,仿真结果表明,通过增加一层AlN薄膜,可提高高阶兰姆波的声速,进而提高器件的谐振频率。

基于频域相位信息的声表面波谐振器回波频率估计

提出一种基于频域相位信息的频率估计算法,利用正弦信号傅里叶变换相位谱中相位与频率的关系实现对声表面波谐振器回波频率的估计,并采用自相关运算消除回波信号初相位对估计结果的影响。通过无线测试系统和仿真回波信号对该算法进行了验证,表明算法的频率估计精度不受激励信号频率变化的影响,并且在整个声表面波谐振器的谐振频率变化范围内都具有较高的精度和稳定性。

基于ScAlN/FeGa结构的磁电声表面波谐振器

该文研究基于磁致伸缩FeGa合金衬底的磁电声表面波(SAW)谐振器。首先,在FeGa磁致伸缩衬底上溅射沉积了ScAlN压电薄膜,完成了单端口声表面波谐振器的制备;其次,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对ScAlN薄膜进行结构分析;最后,采用矢量网络分析仪和微波探针台测试S参数和群时延。结果表明,ScAlN薄膜晶粒呈柱状生长且具有高度(002)取向,薄膜表面粗糙度在2.36nm左右;当ScAlN压电薄膜厚为0.7μm,波长为15.74μm时,SAW谐振器的谐振频率为218.75 MHz,相速度为3 443m/s,机电耦合系数为0.06%,与COMSOL仿真计算结果较吻合。

GHz频带声表面波谐振器的研究

本文叙述了GHz频带声表面波谐振器的设计、制造和试验结果.对两种不同模式的声表面波谐振器进行了研究,它们是瑞利波型谐振器和表面横波型谐振器.对两种波型谐振器的频率温度特性进行了比较.最后对表面横波(STW)谐振器在振荡器中的应用进行了研究.

高Q值声表面波谐振器研究进展

声表面波(SAW)谐振器作为各类SAW器件的核心元件,其性能决定SAW器件的各项指标,其中以谐振器品质因数(Q)值最重要。该文介绍了影响SAW谐振器Q值的因素,指出目前高Q值SAW谐振器的衬底结构大多为异质声学层结构,且异质声学层结构本质为一维声子晶体。结果表明,通过在谐振器的多个位置构建声子晶体对SAW谐振器的声场能量可实现全三维约束,以提升谐振器Q值,最后展望了高Q值SAW谐振器的理想结构。

基于钽酸锂薄膜衬底的声表面波谐振器

在5G通信时代,声表面波(SAW)滤波器作为射频前端滤波器的一种重要解决方案,面临着频率提升和带宽拓展的双重困难,其性能优劣直接影响整个通信系统的质量.近年来,随着离子切片技术的成熟,压电单晶薄膜技术给SAW滤波器带来了新转机.与传统的42°Y切钽酸锂(LiTaO3)衬底相比,基于离子切片技术的同切型钽酸锂-二氧化硅-硅(42°Y-cut LiTaO3-on-insulator,42-LTOI)衬底能有效提升器件的性能.通过研究基于42-LTOI衬底的SAW谐振器的设计参数与其各性能指标(性能系数、机电耦合系数、寄生模式抑制)之间的关系,可以为进一步设计满足5G通信频段要求的SAW滤波器提供指导.通过理论分析、有限元仿真与实验测试相对比的方法,在谐振器优化设计方面得到以下结论:增加谐振器的电极对数或者电极孔径,能够有效提升器件的性能系数,其中增加电极对数的作用更为明显;在具有相同静态电容的谐振器中,电极孔径与电极对数的比值越小(即谐振器的形状在声波传播方向上越狭长),器件的性能系数越高;谐振器的机电耦合系数随电极周期增加呈现先增大后减小的趋势,在本实验使用的衬底参数下,当电极周期为1.8μm时,具有10.8%的理论最大值;谐振器的寄生模式响应会随电极对数的增加而逐渐增强,采用赝电极结构可以有效抑制寄生响应.

石英基声表面波谐振器的设计与制作

针对石英基声表面波双端谐振器,进行理论分析、结构设计和加工制作,最后完成谐振器样机性能测试分析。利用耦合模(COM)理论模拟谐振器的性能,建立叉指换能器(IDT)的COM方程,利用FEMSDA软件得到石英基片中声表面波的色散曲线,提取出COM参数。利用COM软件仿真谐振器的结构参数对其性能的影响,确定谐振器的结构参数。利用传统光刻和腐蚀工艺制作出声表面波谐振器样机,最后用矢量网络分析仪对制作的声表面波谐振器性能进行测试,得到谐振器中心频率为78.34 MHz,插入损耗为-11.273 dB,Q值为6 465.7,该谐振器能够满足实际的应用需求。

声表面波谐振器应用与市场

一、前言 声表面波(SAW)谐振器作为频率源器件,在高频电路应用中具有独特的优势,应用领域十分广阔。SAW谐振器是一种高新器件,许多电路工程师对其不热悉,给推广应用带来了一定的困难,需要通过应用开发,引导和培育市场,从而形成规模市场。 二、SAW谐振器基本原理、性能及等效电路 1.基本原理 声表面波是传播在压电晶体表面的机械波,其声速仪为电磁波速的十万分之一,故采用微电子技术制作的声表面波器件体积小重量轻,易于规模生产。