SAW-IDT波传播分析

分析了声表面波（SAW）叉指换能器（IDT）中波的传播问题。从产生SAW的静电荷分布出发，结合压电材料的各向异性，推导出了叉指上SAW的电势分布及波角谱表达式，引入了波传播损耗因子与修正脉冲响应函数。对具带通频率响应的加权SAW-IDT进行了模拟计算，包括波传播损耗因子与叉指声孔径大小及相互间距离的关系，修正脉冲响应及其频率响应，波传播对等效电路模型参数的影响。最后得到结论。

基于IDTs电极分层布局结构的瑞利波器件特性研究

现代科技的发展对高频声表面波(SAW)器件的需求不断增加,对其工作频率也提出了更高的要求。为了提高SAW器件的频率,该文构建了一种IDTs电极分层布局的器件模型,即IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构,并采用有限元法分析其声学性能,包括导纳、相速度、机电耦合系数等。结果表明,IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构可激发出瑞利波,且当AlN压电薄膜厚度h_(AlN)=0.4λ(λ为器件周期),水平中心距P_(b)=4μm时,其工作频率为692 MHz,传统的IDTs/AlN/R-sapphire结构器件提高了近1倍(356 MHz),而此时机电耦合系数K^(2)为0.3%,比传统结构高。另外,通过优化IDTs电极的结构参数可进一步改善、调制瑞利波器件的性能。当IDTs的上层铜电极和下层铝电极厚度之比Δh=1.2,P_(b)=4μm,h_(AlN)/λ=0.5时,瑞利波器件的谐振频率为657.9 MHz,K^(2)=1.27%;当P b=6μm时,瑞利波的工作频率为461 MHz,机电耦合系数达到最大(K^(2)_(max)=1.34%),较传统IDTs单层布局结构瑞利波器件分别提升了30%和300%。结果表明,IDTs电极分层布局结构不仅可有效地提高SAW器件的工作频率和机电耦合系数,也可以降低高频SAW器件的制备难度。

低幅相畸变SAW滤波器技术研究

介绍了一种用于相控阵雷达的高相位一致性声表面波(SAW)滤波器,该种滤波器采用谐振型5换能器结构,基片材料为42°Y-X切型LiTaO3。通过对结构优化,提高了矩形系数,改善了群延时波动。制作出一款频率为500MHz,插入损耗1.2dB的滤波器,并该设计满足了相控阵雷达对声表面波滤波器高幅相一致性的要求,生产成品率提高。

剥离工艺制作SAW滤波器IDT的研究

研究了用于声表面波滤波器的微米尺度的叉指换能器的制作工艺。利用剥离工艺,分别采用铝和铬金两种金属制作了叉指换能器的电极,分析了剥离工艺制作叉指电极时的工艺特性。对加工样品的测量分析结果表明,利用剥离工艺制备的叉指换能器电极线条光滑、陡直、清晰,但是成品率较低。对比分析了采用铝和铬金制作的叉指换能器样品结构,结果表明两种金属材料在剥离液中的腐蚀时间不同,铝材料需要较长的剥离时间;两种材料制作的电极图形质量也有差异,铝材料制作的电极更为陡直、精细。

基于延迟线理论的新型无源声表面波传感器研究

基于声表面波的延迟线理论,设计出一款新型的无线无源SAW温度和压力混合传感器。该传感器中温度对信号的影响掺杂在检测压力变化的信号中,通过引入权重因子,把压力信号从温度和压力共同影响的混合信号中分离出来,从而达到温度和压力同时检测的目的。此设计充分利用了IDT的转换能量,减少了信号之间的干扰,并对IDT及反射器进行优化设计,提高了传感器的灵敏度。此传感器具有无线无源等特点,适合在复杂环境下工作。

声表面波谐振器传播状态的ANSYS仿真

为描述声表面波的传播状态,利用ANSYS软件对声表面波(SAW)谐振器进行了仿真。在对声表面波产生机理和SAW谐振器工作原理分析的基础上,建立了SAW谐振器仿真模型,讨论了网格划分不同对仿真结果精度的影响,得出了在每个SAW波长尺寸内划分30～40个网格可以得到较精确的仿真结果。对不同长度声孔径的声表面波谐振器进行了仿真分析,得出了声表面波只在固体表面1～2个波长深度范围内传播的仿真效果图,与理论分析有很好的一致性。最后对IDT/ZnO/金刚石/Si结构的声表面波器件进行了仿真,得出该结构声表面波器件SAW传播速度与ZnO的厚度成反比,其大小是IDT/ZnO结构器件SAW传播速度的2～3倍。

中等容量和大容量声表面波标签研究

声表面波标签因其自身固有生产工艺的缺点及容量有限而限制了其应用和发展。从实际生产的角度出发,以脉冲位置编码声表面波标签为基础,提出了中等容量和大容量声表面波标签的设计方案,在提高容量的同时可降低生产成本。该文核心内容为大容量声表面波标签的设计,其基于相关叉指换能器和排列组合原理,与之对应的两种阅读器结构方案也展开了讨论。

基于声表面波油包水微液滴分裂研究

提出了声表面波(SAW)实现油包水微液滴的分裂方法,并在128°YX-LiNbO3基片上研制了分裂油包水微液滴的微器件。在压电基片上采用微电子工艺制作叉指换能器,其激发的SAW部分作用于油包水微液滴,瞬间降低电信号幅度,油相内水微液滴在惯性力作用下发生分裂,油相微液滴由于较大的表面张力发生形变而不分裂。以石蜡油包裹蓝色水相微液滴为研究对象,进行了油包水微液滴分裂实验和理论分析,结果表明,当电信号从功率为12.3dBm瞬间关断时,可实现油相内水微液滴分裂。

光电集成加速度计中声光波导相位调制器的研究

提出一种新型声光波导相位调制技术 ,用于光电集成M -Z光波导干涉型加速度计的信号调制。相位调制器工作在溅射有K8缓冲层的硅基底上 ,工作波长为 1 3μm。主要对声光调制器的特性参数进行了理论分析和优化设计 ,结果为 :氧化锌薄膜尺寸 5× 0 8× 0 0 0 3mm ,叉指换能器叉指对数N =17,中心距l=2 7 19μm ,中心频率f0=4 8MHz,中心指长L0 =4 4 6mm。

镜像阻抗连接叉指换能器制作低损耗声表面波滤波器浅探

介绍了镜像阻抗连接叉指换能器制作低损耗声表面波滤波器的基本原理，给出了研制的在同一种基片上采用不同的镜像阻抗连接叉指换能器制作的不同带宽的低损耗声表面波滤波器，并且可从结果中看到带内波动≤０．３ｄＢ。

金刚石SAW滤波器的设计和制作

通信系统向高频的发展趋势使声表面波(SAW)滤波器技术面临着越来越多的挑战。利用传统材料制作SAW滤波器的中心频率很难达到GHz频段,因此探索在高声速材料基础上制作SAW滤波器成为一种必然趋势。基于高声速材料金刚石设计了IDT/ZnO/金刚石结构的薄膜SAW滤波器,设计了镜像阻抗连接IDT的结构参数,并采用ADS软件对该结构进行了建模仿真。然后,通过ZnO薄膜制备工艺和IDT电极制备工艺,获得了金刚石SAW滤波器样品。最后,采用RF探针台对所制得的样品进行了性能测试和数据分析。测试结果表明,在金刚石厚膜衬底上获得了频率超过1 GHz的SAW滤波器样品。

声表面波器件叉指换能器的制作技术

声表面波器件的制造关键在于如何制作叉指换能器 ,特别对于 GHz频率以上的器件 ,亚微米线宽如何控制是声表器件能否制作成功的关键。

微机械叉指换能器声表面波陀螺

回顾了声表面波(SAW)陀螺发展史,总结了声表面波陀螺设计思想的变迁,重点介绍了一种新型微机械-叉指换能器(MEMS-IDT)声表面波陀螺。它具有适合标准IC工艺生产的简单二维结构,具备体积小、成本低、便于批量生产以及不用真空封装的特点。由于没有普通微机械陀螺的悬浮机构,抗冲击及振动的能力较普通微机械陀螺显著提高。同时,提出了一些迫待解决的问题。

声表面波器件体波效应抑制理论研究

针对声表面波器件中体波效应的影响，介绍了叉指换能器激发声体波的机理。根据声体波在基片上的不同传播方式，提出了不同的抑制方法。对在基片表面传播的声体波，利用声体波与声表面波有不同的能量传播角改变接收叉指换能器的位置来抑制体波效应二对在基片体内传播的声体波，则根据其传播和反射原理确定接收叉指换能器的位置来抑制。结果对声表面波器件的设计和工作性能的提高具有指导意义。

新型声表面波式小波变换器件插入损耗的研究

小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较大的基片(如YZ-L iNbO3基片)时,其频率特性曲线不光滑,但插入损耗小;小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较小的基片(如X 112°Y-L iTaO3基片)时,其频率特性曲线光滑,但插入损耗大.声表面波器件的指条对数N越少,其带宽Δf/f越大,插入损耗越大,所以,指条对数N要取的合适,不宜过少.在声表面波式小波变换器件中,发射叉指换能器的条对数N取57,接收叉指换能器的指条对数是57的四分之一到三分之一之间.

基于ANSYS的声表面波器件仿真研究

随着声表面波器件的发展,器件的制作也越来越复杂,随之就更好的性能和模型的预测也提出了越来越多的要求。用ANSYS完成了声表面波器件的模拟与仿真,并与具体的试验结果进行了比较,结果比较吻合。

单片式ZnO—SiO_2—Si结构西沙瓦波卷积器

本文简述了单片式ZnO—SiO_2—Si结构西沙瓦波卷积器的原理、结构、设计、制作和实验结果,以及该器件的优点和应用前景。最后讨论了Si衬底切割和传播方向的最佳选择及增大带宽的途径。

新型抗腐蚀结构声表面波湿度传感器的研究

为解决声表面波(SAW)湿度传感器存在易被污染、不易清洁、稳定性差等问题,提出了一种新的基于改进的单端口SAW谐振器结构用于湿度检测。在此结构中,在ITO材料制作的叉指换能器和反射阵上溅射厚度为5pm Si3N4层以屏蔽各种腐蚀性物质如酸性、碱性等腐蚀性气体对SAW谐振器电极的侵蚀。相比常规谐振器,新结构加大了谐振器叉指换能器与一个反射阵之间距用于涂敷湿敏材料,同时在石英基片背面布设ITO材料脱湿电路。给出了基于此类结构SAW湿度传感器的制作工艺、感湿实验测试结果。实验验证了该结构SAW湿度传感器的可清洁性、耐腐蚀性及该结构的有效性。

ZnO/IDT/金刚石结构SAW滤波器的设计和制作

传统材料制备的声表面波(SAW)滤波器的中心频率f大多位于较低的频段(f<500 MHz),但是无线通信频段逐渐向着高频化的方向发展,因此在SAW器件领域中引入高声速材料如金刚石以提高中心频率成为一种必然趋势。基于金刚石材料、采用ZnO/IDT/金刚石新型结构,设计了交错叉指结构和镜像阻抗连接结构的叉指换能器(IDT)参数。通过优化的工艺制备流程,获得了金刚石SAW滤波器样品。最后采用RF探针台对样品进行了性能测试和数据分析。测试结果表明制备的SAW滤波器样品的测试结果与理论值比较符合,交错叉指结构滤波器获得了很低的插损,镜像阻抗连接结构滤波器有效地提高了带外抑制度。样品IDT指宽2μm,SAW滤波器中心频率可达0.775 GHz。

声光可调谐滤波器中声波导的制作及性能测试

以LiNbO3晶体为基底,SiO2/In2O3为镀膜材料,设计并制作了用于准共线型声光可调谐滤波器（AOTF）的声波导及其叉指换能器（IDT）,研究了制作工艺,实验测量了该声波导的传输性能。实验结果表明：在未加声吸收胶的声波导中,声表面波（SAW）来回反射,形成驻波,使能量叠加,影响了传输;而在加了声吸收胶的声波导中,SAW具有良好的传输特性,即射频频率在165-185MHz时,声波导传输的效率达到最高,符合AOTF滤波的中心频率范围。测试结果表明：该声波导能够满足声光滤波的要求,而且制作工艺简单、设计灵活,性能更高。