文摘选辑

(一)声表面波技术106 日本的SAW材料与器件——(柴山乾夫)《Ferroelectrics》421—4(1982)153—9介绍目前用于SAW器件的材料,包括石英、LiNbO_3、LiTaO_3,陶瓷和层状结构,以及这些材料在各种滤波器结构中的应用.还介绍了不同频率下叉指换能器的体波和表面波激励性能的全息显示.(宗)107 GaAs SAW延迟温度系数——(Webster K.T.)《1981 Ultras.Symp.Proc.》360—3     

文摘选辑

(一)声表面波技术168 在Si片上产主SAW的最佳换能器设计——(Ghijsen W.J.)《Sens. Actuators》 31(1982)51—62介绍一种在多层介质/Si上产生SAW均匀叉指换能器的最佳设计方法.通过从源到换能器最大平均功率变换的匹配条件导出的简单关系获得叉指换能器的几何形状.这种设计程序已经应用到一些ZnO/SiO_2/Si和CdS/SiO_2/Si层状介质的换能器结构上.     

ZnO—SiO2—Si层状结构中叉指换能器的声体波激励研究

当叉指换能器在基片上激励声表面波模式时，同时伴随有声体波的激励。文章根据已有的叉指换能器声体波激励理论，对层状结构ＺｎＯ－ＳｉＯ２－Ｓｉ中叉指换能器的声体波激励进行了研究，通过计算表面有效介电常数εｅｆ（ｓ）的虚部，得到了声体波的激励强度与层状结构参数之间的定量关系。文中所采用的分析方法，适用于其他层状结构中叉指换能器的声体波激励研究     

利用声体波反射效应的液体密度声传感器

研究了一种新型的液体密度声传感器，其结构为压电基片－液体层－各向同性固体板。在特定取向压电基片的背离液体层的表面上有两个叉指换能器，选择恰当的叉指换能器激励频率，可得到较强的声体波响应。叉指换能器激励的声体波在传感器对应的层状结构中来回反射，液体层密度的变化，将从输出叉指换能器的相位或群延时中得到反映。实验结果表明，对于蒸馏水溶液，当其密度相对变化为１０－６时能予以分辨。     

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-LiNbO₃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-LiTaO₃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 Δ f/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.     

千兆赫声表面波石英横向滤波器

本文叙述千兆赫声表面波(SAW)石英横向滤波器的制作权限和具体性能。首先研究了铝金属化石英上SAW超精细叉指换能器的制作极限,这种叉指换能器用普通光刻法即光投影复印和接触复印法制作。利用电掩模图象复制器,获得了0.50微米线宽的叉指换能器图案。利用光传递函数进行理论估计表明,叉指换能器的最小线宽可达0.5—0.4微米。叉指换能器光刻胶浮雕图案的扫描电子显微镜(SEM)照片说明,曝光时的驻波干涉会妨碍对图案形成的精确控制,但可以用反射率低的较薄的铝膜来消除。本文还讨论了铝膜叉指换能器对千兆赫SAW石英横向滤波器性能的影响,从实验扣理论上阐明了蒸发时叉指换能器导电铝膜最小厚度与基片温度参数的关系,叉指换能器指条的电阻越大,滤波器的插入损耗也越大,典型的结果是:基片温度为80℃时,为了使叉插换能器在千兆赫下正常工作,铝的金属化厚度需在20毫米以上。本文也讨论了铝膜叉指换能器与千兆赫SAW石英横向滤波器温度特性之间的关系。     

由具有正、负反射系数的反射元构成的新型SAW反射器和谐振器

本文叙述由具有正、负反射系数的反射元构成的新型反射器.这类反射器具有反射率大、阻带宽、体波模转换小的优点.叙述了实现有效反射的工作原理和可采用的结构,给出了常用的几种SAW基片的有用的设计数据.对机械负载反射器的辐射体波模的转换特性进行了理论研究;用金属条反射栅作的实验结果表明,这种新型反射器具有很强的反射性能.此外,采用新式反射栅结构的实验性100MHz单端对谐振器由于存在聚能模而具有无假响应的清晰的谐振响应.制作在SiO_2/128°Y-X LiNbO_3层状基片上的谐振器还具有很小的电容比(=30),其一阶温度频率系数为零.     

用弯曲指换能器改进宽带线性相位SAW滤波器的造型

验证了弯曲指叉指换能器(IDT's)在宽带线性相位SAW滤波器中的作用。一种以综合脉冲响应模型为其形式的改进的造型技术用于此形式的相等输入和输出IDT's。发现指条弯曲参数P=-1/2适合于补偿带宽为50％的滤波器的通带振幅响应,而抑制了输入IDT上的电路系数负载效应,所以省掉了以前报导的倾斜指IDT结构所需的外补偿网络。介绍了70MHz50％帝宽YZ-LiNbO_3滤波器的实验结果,结果表明,弯曲指结构的响应优于采用倾斜指IDT结构的响应。     

光衍射栅导出的通用SAW滤波器组

利用普通光衍射栅输出聚焦面上的探测器阵列,可构成滤光器组.从这个原理出发,设计了几种具有相同声学功能的SAW叉指换能器结构,并且表明,这些结构的效率和相对带宽与制作在给定压电基片上的普通SAW器件的相同.本质上,这类器件是:(1)传播方向与频率有关(k矢量)的输入换能器阵列的组合;(2)主要由其倾斜角选择的多个大孔径输出换能器的组合.这种结构已在～100MHz的中心频率下在LiNbO_3上进行了成功的试验,得到了单信道带宽～1MHz的小型高效的32信道滤波器组.试验还表明,利用SAW基片的二维性和叉指换能器极大的设计灵活性,可根据这些基本结构设计出具有许多潜在应用的其他各种结构,这些应用包括信道化接收机和频谱分析,多路传输-信号分离操作,并可用作匹配滤波器组.本文择要介绍了这类器件的一些结果.     

文摘选辑

111 多叉指换能器型高频低插损SAW滤波器的设计——H.Ohnuki:Jpn.J.Appl.Phys.Suppl.,1989:(28—2)pp.217—220 借助等效电路分析法,描述了多叉指换能器型SAW滤波器的正确设计方法。用换能器的三端对导纳矩阵和SAW传输路径的双端对矩阵构成了四端对导纳矩阵,计算了设计参数。计算结果表明,与LiNbO_3的实验结果较一致,但实验得到的带隙电平略低于计算值,插入损耗略高2—3dB。     

沿两种材料间的Zno膜传播的界面声波

本文介绍了沿夹于两种材料之间的ZnO膜传播的界面声波(BAW)的理论和实验结果。从理论上获得了其传播速度、机电耦合系数(K~2)和其位移与ZnO膜标称厚度之间的色散曲线。也计算出了其延时温度系数(TCD),它在一特定膜厚时变为零。当三种材料的材秆参数都能满足本研究所获得的特定条件时,则只存在界面声波。这种波存在的范围比作者另外介绍的斯通利波存在的范围大些。为了验证存在界面波的理论预言,对SiO_2/ZnO/SiO_2结构进行了实验研究。通过溅射技术在熔融石英基片上制备了一层ZnO膜和一层较厚的SiO_2层。然后用叉指换能器激励和接收沿ZnO层传播的界面声波。其传播损耗实际上与瑞利波的值一样,表明了该系统的固有模式。由这些结果我们可以预期将来制作的SAW器件可不用任何外壳封装。     

采用聚能相控阵换能器的SAW RF频谱分析仪/信道机

用声表面波(SAW)验证了波衍射引起的傅里叶变换原理。输入RF信号驱动—SAW叉指换能器相控阵列,换能器用作弯曲衍射栅,使产生的声波聚焦并随频率进行角度色散。输出换能器阵列将色散信号频谱分入邻接的窄带内。这种新方法有许多重要的特点。器件是无源线性双向器件,并保持相位信息。旁瓣和假信号可通过将输入换能器单元进行幅度加权及采用模式选择输出换能器来抑制。制成了一些LiNbO_3实验器件,并用扫描激光探针估价了这些实验器件的电性能。     

叉指对数对阶梯形叉指换能器的频响特性研究

阶梯形叉指换能器具有频响性能好,设计简单等特点,为了能在实际应用中对阶梯形叉指换能器进行灵活设计,首次采用改进的δ函数模型对阶梯型叉指换能器进行建模,并通过Matlab软件进行仿真分析,研究了叉指对数对阶梯形叉指换能器频响特性的影响。分析结果表明,阶梯形结构在叉指换能器中所占比例越大,叉指换能器的主峰曲线越好,旁瓣抑制程度也越好。该研究结果对高性能声表面波器件的设计研究具有很强的实用意义。     

第二讲 声表面波叉指换能器(二)

三、叉指换能器结构形式 1.色散叉指换能器 色散叉指换能器是不等指宽(或间隔)叉指换能器的通称。前面提到的换能器均是等指宽和等间隔的,也就是声波和电压之间的相位与频率呈线性关系。在色散叉指换能器中,两者呈非线性关系。如果群延迟(相位对频率的一阶导数)与频     

基于CIDT的声表面波标签防碰撞编码设计

在分析相关叉指换能器的防碰撞原理基础上,通过相关函数,以编码的自相关、互相关特性为指标,基于伪随机码Gold序列与Walsh序列搜索获得了两组各包含8个序列的相位编码。建立了相关叉指换能器的δ函数模型以仿真其传递函数,对采用两组相位编码的相关叉指换能器的声表面波响应信号进行了分析。研究表明,基于Walsh序列编码的相关叉指换能器具有更好的防碰撞性能,与自相关相比,编码的互相关对防碰撞性能起着更关键的作用。     

应用P矩阵法分析S型声表面波器件特性

在128°Y切割X传播方向上的LiNbO3基片上设计并研制了S型声表面波器件。它将输入叉指换能器激发的声表面波中心对称分成两路并由各自输出叉指换能器检测输出。采用P矩阵法分析推导了输入叉指换能器加电信号,一输出叉指换能器检测输出时的一次时延信号、三次渡越反射信号和五次渡越反射信号与所加电信号的关系式。采用网络分析仪测量了S型声表面波器件的幅度特性,同时,由门函数处理后获得其三次和五次渡越反射信号的幅度特性以验证理论推导的正确性。     

低损耗梳状声表面波延迟线的耦合模分析

梳状换能器可看成若干叉指单元电端并联,声端首尾串联而成的网络,采用单向结构可降低采用这种结构的声表面波延迟线的损耗。根据耦合模(COM)理论推导出整个换能器的混合矩阵(P矩阵)并结合等效电路模型得到了整个延迟线二端网络的导纳矩阵以及延迟线的幅频及相频响应。本方法能模拟指间反射、三次行程、指条寄生阻抗以及外围电路对器件的影响;理论模拟与实验结构吻合。     

国外简讯

过去报导的SAW化学传感器,都是以吸收(或吸附)被测物而引起质量负载变化为传感机理的。美国桑迪亚实验室最近首次报导了一种利用薄膜导电率变化的气体传感器,其结构如图1所示。 LiNbO_3基片上的4个叉指换能器组成两个独立的声延迟线,一个用于传感,另一个用于温度和压力补偿。传感延迟线的声道上覆盖了一块PbPc(酞花青铅)薄     

Ta2O5压电薄膜声表面波性能的测量

根据叉指换能器等效电路模型,用阻抗法测量了五氧化二钽(Ta_2O_5)压电薄膜的声表面波(SAW)机电耦合系数和速度,用电压法测量了频率温度系数,并对其测量误差进行了分析。     

利用声体波反射效应的流体密度声传感器

研究了一种新型的流体密度声传感器，其结构为压电基片－液体层－各向同性固体板。在特定取向压电基片的背离液体层的表面上有两个叉指数换能器，选择恰当的叉指换能器激励频率，可得到较强的声体波呼应。叉指换能器激励的声体波在传感器对应的层状结构中来回反射，液体层密度的变化，将从输出叉指换能器的相位或群延时中得到反映。实验结果表明，对于蒸馏水溶液，当其密度相对变化为１０＾－６时能予以分辨。