文摘选辑

1 声表面波技术93127 液体传感器用ZnO/A1结构拉姆波器件——小池将一.电气学会电子回路研究会资料,1991,ECT—91(6～10):27～33论述了拉姆波器件,分析了A_0和S_0模式拉姆波的相位速度和机电耦合系数K~2.示出了ZnO和Al膜厚引起的各种模式的K~2的变化情况,给出了适宜各种模式激励的结构.此外,考察了这种器件的插损,给出了器件的试制结果,表明,可制成高灵敏液体传感器.(秦)     

AlN薄膜异质结构声波激发特性研究

该文分别开发了两种基于 AlN 压电材料和原子数分数为10%的Sc掺杂 AlN 压电材料的薄膜叠层异质谐振器。通过有限元仿真和实验对比分析了器件的频率温度性能和 Sc掺杂对谐振器声激励的影响。结果表明,Sc掺杂可能会影响压电薄膜叠层谐振器所激励声波的谐振频率、机电耦合系数和对应的频率温度系数(TCF), 且对所激励声波的正反谐振点的 TCF影响不同。此研究在传感及滤波器件领域极具应用潜力。     

低频小型化兰姆波谐振器的研究

针对低频声学器件的小型化、大带宽问题,该文基于Y切-铌酸锂压电薄膜激发了反对称A0兰姆波模式,并采用有限元法对A0模式进行了结构设计与理论分析。研究了铌酸锂切型、电极材料、金属化比及膜层厚度变化对声速和机电耦合系数等性能的影响。结果表明,特定结构下,与常规声表面波相比,A0模式兰姆波声速较小,机电耦合系数较大,有利于低频声学滤波器小型化设计。通过研究不同结构对谐振器A0模式兰姆波的横向模态的影响,实现了杂波抑制。     

横向场压电液相传感器测量方法的研究

研究了横向场压电液相传感器的串联谐振频率、动态电阻、机械品质因数等特性参数的测量方法.采用自动调制电容补偿技术对静态电容进行了有效补偿,保证了串联臂特性的检测;同时结合直接数字式频率合成器(DDS)技术,实现了半功率点法对机械品质因数的测试.实验结果表明,该方法测量的动态电阻范围大(达到5 kΩ),稳定性较高.     

耦合系数随时间变化的V-型三能级原子与单模场相互作用系统中熵的演化

在共振情况下,且原子-场耦合系数随时间线形变化时,研究了V-型三能级原子与单模场相互作用系统中熵的演化特性,分析了耦合系数变化的快慢和不同的初始光场对场(原子)熵的影响.结果表明:初始光场的统计性质的不同将导致系统的场(原子)熵演化发生很大的变化.当原子-场耦合系数变化缓慢时,原子进入统计混合态的速度被减缓;而当原子-场耦合系数变化较快时,则使场熵演化曲线的振荡频率加快.     

AlN/PZT复合压电薄膜层SAW激励与传播研究

该文在单晶硅基底上设计了AlN/PZT复合压电薄膜层声表面波(SAW)器件,采用有限元法(FEM)研究了复合压电材料厚度(PZT厚度h_PZT和AlN厚度h_AlN)对AlN/IDT/PZT/Si结构中零阶、一阶SAW的相速度、机电耦合系数和电极反射系数的影响,根据色散特性得到最优化薄膜厚度。结果表明,AlN/IDT/PZT/Si结构中,当h_PZT =0.025λ,h_AlN=λ时,零阶、一阶SAW都能取得最高相速度(分别为5 582 m/s和5 711 m/s),适用于高频器件设计;在h_PZT=0.2λ,h_AlN=0.1λ时,零阶SAW波的机电耦合系数最大(为21.55%),但此时相速度最小(仅为2 890 m/s),适用于移动通信领域宽带低损耗SAW滤波器和延迟线结构信号处理器件的设计。     

基于ScAlN/6H-SiC结构的声表面波传播特性

该文采用有限元法研究了基于ScAlN/6 H-SiC结构的声表面波传播特性,并分析了4种激励条件下,压电材料厚度变化对ScAlN/6 H-SiC结构中声表面波相速度和机电耦合系数的影响,通过改变电极厚度及金属化率再次对机电耦合系数进行优化.结果表明,IDT/ScAlN/6 H-SiC结构的机电耦合系数可达到5.4％,对...     

薄膜体声波谐振器Mason模型参数的提取方法

为了正确分析和设计薄膜体声波谐振器(FBAR)器件,需要对谐振器Mason模型中的仿真参数(如机电耦合系数、介电常数及粘滞系数等)进行准确提取.通过简谐近似,在Mason模型中引入了厚度方向位移的横向分量,提高了参数提取的准确性.使用谐振器开路和短路图形的散射参数,提取了探针及测试焊盘的等效电路参数,对谐振器进行去嵌....     

ZnO/蓝宝石结构声表面波滤波器试验研究

该文从理论上计算得到了ZnO(a面)/蓝宝石(r面)结构的声表面波相速度和机电耦合系数色散曲线。依据该色散曲线设计了ZnO(a面)/蓝宝石(r面)结构声表面波滤波器。采用在蓝宝石衬底上先制备ZnO薄膜然后再制作芯片结构的方案研制出了声表面波器件样品。研制过程中生长出了a面结构的ZnO薄膜,其中厚膜样品测试得到了3种声波模式,即模式0、1及2,模式0、1和2的频率分别为1 073.79 MHz,1 290.63 MHz和1 572.3 MHz,因此,间接测得了模式0、1和2的相速度分别为3 865.67m/s,4 646.25m/s和5 660.27m/s。     

ZnO/蓝宝石结构声表面波滤波器试验研究

该文从理论上计算得到了ZnO(a面)/蓝宝石(r面)结构的声表面波相速度和机电耦合系数色散曲线。依据该色散曲线设计了ZnO(a面)/蓝宝石(r面)结构声表面波滤波器。采用在蓝宝石衬底上先制备ZnO薄膜然后再制作芯片结构的方案研制出了声表面波器件样品。研制过程中生长出了a面结构的ZnO薄膜,其中厚膜样品测试得到了3种声波模式,即模式0、1及2,模式0、1和2的频率分别为1 073.79 MHz,1 290.63 MHz和1 572.3 MHz, 因此,间接测得了模式0、1和2的相速度分别为3 865.67 m/s, 4 646.25 m/s和5 660.27 m/s。     

静电场对压电薄膜中声表面波传播的影响

该文介绍了声表面波(SAW)在压电薄膜中传播时静电场的影响机理。首先给出了静电场作用下压电薄膜中的初始应力和初始电位移,然后通过求解含有初始应力和初始电位移的压电介质耦合波动方程,得到SAW在静电场影响下的相速度变化和频散曲线,最后仿真分析了ZnO和AlN两种压电薄膜材料中SAW的传播特性。结果表明,SAW的相速度与静电场成正比,与波数成反比。     

Electro-acoustic Lateral Waves in a Hot Plasma†

This paper considers the possibility of excitation of lateral waves in a compressible plasma in contact with conducting boundaries. The present investigation demonstrates the existence of a peculiar type of lateral wave which travels a certain distance along the conducting surface with the phase velocity of light in a cold plasma and is then reflected back at the critical angle into the compressible plasma in which the wave propagates with the phase velocity of acoustic waves. These electro-acoustic lateral waves ore the contribution to the pressure field integral from the integration around the branch cut which depends on both the velocity of light and the adiabatic sound velocity in plasma-electrons.     

Wave Properties of A Free Elliptical Helix Slow-Wave Structure with Arbitrary Eccentricity

This paper gives the investigations of the fundamental wave of a free elliptical helix slow-wave structure (SWS) with arbitrary eccentricity. The wave properties including the phase velocity characteristics, interaction impedance and the longitudinal electric field distribution of this mode has been fully studied. It is found that, when the eccentricity increases, the interaction impedance and the operating frequency of such SWS will be improved, which allows to have a higher gain and operating in a higher frequency band. Furthermore, the field configuration is different from that of a round helix; the azimuthal distribution of the E-field follows with the angular Mathieu function of the first kind, even with mode of zero. In radial, E-field is elliptical surface wave. When the eccentricity tends to zero, all the characteristics will be smoothly degenerates to the case of round helix correspondingly.     

Variable-velocity MHD induction generator with rotating-machine internal electrical efficiency

A traveling-wave, MHD induction generator with varying fluid velocity between inlet and exit can have the same internal electrical efficiency as a rotating induction generator. The fraction of electric retarding work converted to electric output at each station in the flow channel is (1 + s)^-1, where s is the local slip (U - Us)/Us, between the velocity of the fluid U and the velocity of the zero crossing of the magnetic field wave Us. To produce the rotating-machine efficiency, the product of magnetic field amplitude, wave velocity, and flow channel width is held constant from inlet to exit. The local slip can be freely chosen for maximum electric output from the fluid in the presence of friction, and the inlet magnetic field can be selected for maximum output after winding and end losses. An efficiency of 0.63 is found possible with a 325-kW lithium generator.     

SiO2/W反射叠层的分布电容对体波谐振器的影响

该文使用SiO₂和金属材料钨（W）构造布喇格反射叠层,将其应用于由横向电场激励体声波谐振器（XBAR）,并分析了金属层对谐振器性能的影响。所设计的谐振器以128°YX-切铌酸锂为压电层,Al为电极,SiO₂和W为周期层叠结构,单晶硅作为衬底的固态装配型谐振器（SMR）,利用叉指电极换能器（IDT）激发出A1模式。首先计算声阻抗层厚度对SiO₂/W叠层传输系数的影响,得到中心频率为3.7 GHz的布喇格阻带。横波（主模）在经过叠层时被反射,纵波（杂模）则部分地泄露到衬底。由于钨具有电导性,致使IDT与钨之间形成并联分布电容,改变了原有的电场分布,导致谐振器的耦合系数下降。通过实验测试谐振器的实际性能,获得耦合系数为12%。虽然W具有高声阻抗,但分布电容的影响恶化了电气参数。     

On internal higher order mode coupling in slot arrays

Internal higher-order mode coupling between adjacent longitudinal radiating slots cut in a broad wall of a rectangular waveguide is examined rigorously. Method-of-moments solutions to pertinent coupled integral equations are investigated. Higher-order mode coupling effects on the amplitude and phase of the aperture electric field are studied as a function of waveguide and slot parameters. It is shown that higher-order mode coupling effects are accounted for, to a substantial extent in standard-height waveguides and almost completely in reduced-height waveguides, by including the TE₂₀ mode coupling in the analysis     

Surface-acoustic-wave phase shifter using electrical depolarisation

An electrically variable phase shifter employing surface acoustic waves is described that uses electrical depolarisation of a poled PZT ceramic. Phase shifting occurs in a depoling region in which an electric field of variable strength opposes the remanent ferroelectric moment, causing a change in the piezoelectric coupling and surface-wave velocity.     

铌酸锂光波导中的共振声光耦合和它在表面声波相速测定中的作用

报道了在质子交换的铌酸锂波导中出现的在静态模转换和动态模转换之间的一种耦合现象，提出了这一现象初步的定性解释，并且应用这一现象来测定表面声波的相速及其色散，获得了与其他测试方法相一致的结果。     

声表面波在空心圆柱体中的传播特性分析

空心圆柱体管道类的声表面波检测是目前工程检测领域常见的问题.通过势函数和位移假设,建立了声表面波在空心圆柱体内传播的频散方程.数值计算结果表明在空心圆柱体内传播的声表面波与平板中传播的兰姆波存在类似,位移表现为对称和反对称模态.随着频率的增加,低阶模态的相速度逐渐趋于声表面波波速,同时空心圆柱体的壁厚对声表面波相速度的...