基于SOI衬底的宽带低损耗声表面波滤波器研究

使用结构为42°Y-X LiTaO₃(600 nm)/SiO₂(500 nm)/Si的SOI衬底，通过抑制横向模式等优化设计，研制了单端谐振器和声表面波滤波器。经测试，谐振器的谐振频率为1.5 GHz，品质因数(Q)值高达4 000；滤波器的中心频率为1 370 MHz，插入损耗为-1.2 dB，1 dB带宽为74 MHz，相对带宽达到5.4%，阻带抑制大于40 dB，且温度系数在-55~+85 ℃时优于-9×10^-6/℃。该产品具有高频、宽带、低损耗、低温漂、高阻带抑制的特点，其性能指标优异，具有很好的实用性。     

掺钪AlN材料特性及HBAR器件性能研究

该文基于掺钪AlN薄膜制备了高次谐波体声波谐振器(HBAR),研究了钪(Sc)掺杂浓度对AlN压电薄膜材料特性及器件性能的影响。研究表明,当掺入Sc的摩尔分数从0增加到25%时,压电应力系数e₃₃增加、刚度 下降,导致Al₁-_xSc_xN压电薄膜的机电耦合系数 从5.6%提升至15.8%,从而使HBAR器件的有效机电耦合系数 提升了3倍。同时,当Sc掺杂摩尔分数达25%时,Al₁-_xSc_xN(x为Sc掺杂摩尔分数)压电薄膜的声速下降13%,声学损耗提高,导致HBAR器件的谐振频率和品质因数降低。     

偏场下薄膜体声波谐振器频率偏移的摄动分析

为准确预测测量力、热场的薄膜体声波谐振器(FBAR)传感器的灵敏度,采用叠加于有限偏场之上的小增量场理论描述,提出一种摄动与有限元联合求解方法。该方法利用COMSOL有限元软件计算FBAR传感器受外界载荷下其压电层AlN的平均偏置应力,进一步在COMSOL中计算FBAR的谐振频率与相应的振型,将有限元的计算数据代入摄动积分公式中,得到FBAR传感器的频率灵敏度。并以一个圆膜片FBAR为案例,介绍该方法用于计算圆膜片FBAR频率-集中力灵敏度的详细过程。采用摄动与有限元联合求解方法得到的频率灵敏度为41.3 MHz/N,与文献报道的实验结果 50 MHz/N接近,验证了方法的可行性。     

微型晶体谐振器预封定位装置动作时序优化研究

针对微型晶体谐振器预封定位装置结构复杂、动作时序难以规划的问题,对微型晶体谐振器预封定位装置的动作时序,及其有限状态机模型仿真优化进行了研究。基于预封定位装置的结构,结合工艺流程要求,分析了预封定位装置各执行元件的动作、动作顺序与位置,提出了预封定位装置的性能指标;以预封定位装置传感器的状态参数和执行元件的位置为依据,设计了其动作时序;基于有限状态机理论,利用Simulink/Stateflow建立了预封定位装置的动作时序模型;依据模型仿真结果,对预封定位装置动作时序进行了优化,确定了最终动作时序;利用样机试验对预封定位装置动作时序进行了验证。研究结果表明:优化后的动作时序满足预封定位装置性能指标要求。     

用于射频滤波器的LN单晶薄膜XBAR的性能研究

基于铌酸锂(LN)薄膜的横向激发体声波谐振器(XBAR)能够兼具大机电耦合系数(K²)和高谐振频率(f)特性，有望满足5G应用的频段要求。然而，常规LN薄膜单层XBAR结构的温度稳定性较差，频率温度系数(TCF)较低。该文提出一种具有SiO₂温度补偿层的SiO₂/LN双层结构XBAR，并建立了精确分析层状结构XBAR的有限元模型。理论分析表明，该双层结构XBAR上激励的主模式是一阶反对称(A1)兰姆波。通过合理优化结构参数配置，能够获得高谐振频率(f~4.75 GHz)和大机电耦合系数(K²~8%)，同时其温度稳定性也得到显著改善(TCF~-36.1×10^-6/℃)，相较于单层XBAR结构提高了近70×10^-6/℃，这为研制温补型高频、大带宽声学滤波器提供了理论基础。     

基于微带三模谐振器的超宽带带通滤波器设计

提出一种基于微带三模谐振器的超宽带带通滤波器设计.该滤波器由一个中心加载阶跃阻抗开路枝节的三模谐振器,及两组用于抑制谐波的新型哑铃型缺陷地结构组成.使用交指型馈电方式及在馈电处的地板开槽实现超宽带需要的的强耦合,利用缺陷地结构抑制高次谐波实现良好的阻带特性.仿真结果表明,所设计的滤波器通带3 dB相对带宽达到80％(4.06～9.48 GHz),通带内插入损耗小于0.58 dB,回波损耗大24 dB,通带外10 dB阻带覆盖到30 GHz,通带两侧附近均有一个传输零点,获得了陡峭的通带边缘,较好地实现了美国联邦通信委员会(FCC)授权的超宽带通信系统的频谱使用要求.该滤波器结构简单,谐振器自身尺寸小于中心频率下0.5λg×0.5λg.最小带线和最小缝隙宽度均不小于0.1 mm,易于低成本加工,具有较高的实用价值.     

智能电表用晶体谐振器选用及注意事项

近10年来智能电表得到了广泛的普及推广,晶体谐振器作为智能电表中的一个关键器件,在计量和时钟等线路中发挥着不可或缺的作用,其应用和品质日益受到国家电网以及电表生产厂家的重视。由于压电器件是一个较为冷门的学科,整机设计人员对此了解较少。笔者根据20多年和电表生产企业配套的经验,针对智能电表用的晶体谐振器的选用及注意事项进行一些总结和归纳,以作为相关人员的参考。     

大功率介质腔滤波器设计

针对腔体滤波器在低气压环境下容易发生功率击穿的难题,提出了一种高Q值介质腔滤波器的设计方法,可以有效地提高滤波器低气压功率放电的阈值,按照此方法,设计了一款TM模介质腔滤波器,使用CST、Ansoft Designer软件进行仿真和优化,使用矢量网络分析仪对制作的产品进行了性能测试,测试曲线和仿真曲线完全吻合,此滤波器能够在低气压(13~101 000 Pa)环境中通过20 W的功率信号,且滤波器Q值高,体积小。     

基于S-SCRLHs谐振器的四陷波特性超宽带天线设计

提出了一种基于双开口简化复合左右手(Splited Simplified Composite Right/Left-Handed,S-SCRLHs)谐振器的四陷波特性单极子天线。天线包括切割型圆形贴片、微带馈电线、带有梯形缺口的矩形地板和两个S-SCRLH谐振器,它具有四个谐振点,将S-SCRLHs谐振器耦合在新型单极子超宽带天线附近,实现四阻带功能。仿真和测量结果表明,该天线在超宽带范围内存在四个阻带,它们分别是3.6~3.8 GHz Wi Max band、4.5~4.9 GHz C band、5.6~6.0 GHz WLAN band、7.2~7.6 GHz X band。通过尺寸优化,最终尺寸定于25 mm×20 mm×1.6 mm,测量结果和仿真结果匹配较好。和其他天线相比,该天线具有尺寸小、多阻带、选择性好等特点。