声表面波标签的设计、制作和测试

与IC标签相比,声表面波标签有其独特的优势.在仿真研究的基础上,对声表面波标签进行了设计、制作和测试.标签设计主要体现在压电基片材料选择、叉指换能器设计、反射栅设计3个方面;实际制作了6组结构各不相同的标签并进行了封装;通过网络分析仪对设计制作的标签进行了测试,包括特征频率测试、反射栅编码测试、叉指换能器激发效率测试3个部分.测试结果表明,标签特征频率与设计要求一致;通过对回波脉冲幅值的判别可实现对标签编码的识别;叉指换能器对数增多和孔径增大都会增加其激发效率.     

声表面波延迟线

声表面波延迟线是在雷达和通信系统中应用非常广泛的器件.文中结合实用声表面波延迟线器件的设计实例,介绍了折叠式固定延迟线结构原理和设计计算,克服了传统延迟线受基片材料长度和器件尺寸的限制,满足了雷达、通信等电子设备中对电信号的长延迟需求;同时还讨论了为满足超高频的应用需求和增加相对带宽,所采用的谐波和倒相换能器的设计方法.     

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。     

一种低损耗声表面波滤波器

本文从声表面波滤波器的基本原理出发，介绍了我们研制的低损耗声表面波滤波器，给出了实验结果，经实验证实有较好的频率特性。     

基于声表面波技术的数字微流体微加热器研究

设计了在128°旋转Y切割X传播方向LiNbO3基片上研制了数字微流体微加热器。它由压电基片上两个叉指换能器构成,当由功率放大器放大后的射频电信号加到叉指换能器时,其激发的声表面波经微流体后转化为径向表面波,并辐射入微流体达到加温效果。停止加电信号后,微流体能量向外界辐射迅速降温。采用2μL的甘油微液滴进行升温实验,结果表明:微流体温度变化由外加电信号强度和持续时间决定,在电信号强度为19V时,微流体的温度上升速率为1.5℃/s,与理论6.2℃/s结果基本相符。     

声表面波滤波器初析

介绍了声表面波滤波器的发展历史、工作原理、典型产品性能及发展方向。论述了改善声表面波滤波器高频、低损耗和窄带特性的措施。     

异型声表面波器件PSPICE仿真

提出了采用PSPICE仿真声表面波器件的方法,它将叉指换能器一个周期段Mason等效电路复阻抗采用LC串并联网络等效,并以子电路形式由叉指换能器等效电路调用,两换能器间声传播路径采用等延迟时间的无损耗传输线等效,同时考虑外电路影响,仿真得到的异型声表面波器件的幅度特性与实测结果基本相符。     

叉指换能器模型对声表面波滤波器的影响及其设计考虑

本文论述了叉指换能器(IDT)模型对声表面波滤波器(SAWF)综合设计的影响;指出了现有综合设计方法共同存在的问题;并提出了一种新的设计思想和方法。该方法能将IDT的物理模型直接纳入SAWF综合设计之中,并能消除现有方法不可避免存在的器件实际响应与设计目标响应之间的偏离,提高SAWF的设计精度。     

声表面波延迟线的优化设计

在现代雷达和通信系统中,声表面波延迟线是应用非常广泛的器件,与此同时,对该器件的技术要求也越发严格,以至于常规的声表面波延迟线很难满足。介绍了4种声表面波延迟线的优化设计方法,克服了传统延迟线受器件尺寸和基片材料长度、相对带宽及多路延迟的限制,满足了雷达、通信等电子设备中对电信号的长延迟需求,为声表面波延迟线设计提供了参考。     

基于COMSOL的声表面波器件三维结构仿真

基于铌酸锂基底的声表面波传感器电极材料设计,采用COMSOL Multiphysics仿真分析软件对声表面波传感器单对叉指进行三维建模,并进行固体力学和静电学物理场的有限元仿真分析。结果表明,不同电极材料和厚度对其反对称模态频率、对称模态频率、导纳特性曲线及阻抗特性曲线的影响较大,且通过改变电极材料的厚度有效抑制寄生谐振为进一步的研究提供了理论依据。     

基于声表面波传感器的洗涤剂残留量检测

该文建立了声表面波传感器的液体传感模型,分析了水平剪切声表面波(SH-SAW)对洗涤剂残留量的敏感机理,通过洗涤剂浓度变化引起液体特征参数变化并导致声表面波传播参数的变化来实现检测功能.设计并制作了包括自由化通道、金属化通道的双通道传感器,以及与之配套的液槽面板和测试板.实验测试结果表明,可通过对传感器自由化通道谐振频...     

基于COMSOL的复合膜结构中SAW传播特性分析

该文以金刚石/氮化铝/二氧化硅复合膜结构中声表面波的传播特性为研究对象,利用COMSOL软件建立复合膜有限元模型并进行模拟仿真,根据仿真结果计算得出复合膜结构中声表面波的相速度色散曲线和积淀耦合系数曲线,分析了氮化铝、二氧化硅和铝电极膜厚对声表面波传播特性的影响。     

基于声表面波技术数字微流体微混合器研究

报道了在128°旋转Y切割X传播方向LiNbO3基片上研制了数字微流体微混合器.它由压电基片上叉指换能器和反射栅组成,当由功率放大器放大后的射频电信号加到叉指换能器时,它激发的声表面波经微流体后转化为径向表面波驱动微流体,使其与同一路径上的另一微流体合并,在反射栅反射回的声表面波共同作用下,加速微流体内分子扩散运动,提高了微流体混合效率.采用1 μL的水和1 μL红墨水以及1 μL的红墨水和1 μL甘油各自进行混合实验,结果表明:在声表面波作用下,微混合器能快速混合微流体.为片上实验室提供了廉价、易集成的微混合单元,具有潜在的应用价值.     

手持式声表面波射频识别系统

针对脉冲时延结合相位编码的声表面波标签,设计了相应的射频识别系统,阅读器接收链路采用零中频正交解调方案。实际制作了编码容量接近300万的标签和采用4层印制电路板(PCB)结构的小型化阅读器硬件电路。通过对硬件电路、陶瓷天线、液晶屏的一体化布局,搭建了一款手持式声表面波射频识别系统,并测试了阅读器的发射、接收链路及陶瓷天线的回波损耗。手持式系统的识别距离可达50 cm,液晶屏不仅能显示识别结果,还能显示图像信息以实时调试系统。     

声表面波器件PSPICE仿真研究

声表面波(SAW)器件难以直接采用PSPICE仿真,对设计包含SAW器件的电子系统带来障碍,该文研究了应用PSPICE仿真SAW器件的原理,它将叉指换能器1个周期段等效电路的复阻抗采用LC串并联网络等效,应用阻抗理论推导LC串并联网络各L、C值,将各周期段等效电路声学端级联、电端并联,结合输入和输出叉指换能器电端外围连接特性,同时考虑压电基片自由表面SAW损耗小特点导出了自行研制的Y型SAW器件的宏等效电路模型,并给出了PSPICE仿真电路描述语句,该器件幅度特性仿真结果与实测结果基本相近。     

基于延迟线理论的无源声表面波气体传感器

针对单输入、单输出及双输入、双输出换能器构成的声表面波(SAW)气体传感器存在的缺陷,研究一种无线无源、温度可测的气体传感器。基于声表面波的延迟线理论,利用叉指换能器的转换能量原理,对叉指换能器及反射器进行合理布局,并使3个反射器之间互为参考反射器,获得一种新型的声表面波气体传感器。该设计减少了传感器中信号间及环境温度等因素对测量的干扰,提高了传感器的灵敏度和测量准确度。该传感器具有结构简单、无线无源等特点,适合在不宜接触的复杂工程环境下工作。