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。     

宽带声表面波滤波器的匹配电路设计

1引言 近年来,无线通讯的发展高速发展对声表面波滤波器指标提出了越来越高的要求,诸如:体积、插入损耗、带内波纹等.与之相适应,声表面波器件涌现了多种创新性的结构,其中部分结构,例如单向单相结构,需要进行外围电路的匹配才能达到理想的设计结果.通常实验室的匹配是利用网络分析仪,通过改变匹配元件来实现.对于窄带滤波器,由于只需要对较窄的带宽进行匹配,采用上述方法能够匹配.但是对于宽带滤波器,为同时达到带内平坦,插入损耗小,这种实验的方法就很烦琐了.本文根据Smith圆图,选取匹配网络结构.并且通过自编软件(包括数据读取、转化、匹配)可以模拟硬件微调,快速得出了匹配参数.     

矩形晶格结构对二维压电声子晶体带隙的影响

通过计算二维压电声子晶体透射系数,研究了矩形晶格结构对声子晶体带隙的影响。为得到声子晶体的透射系数,构建叉指换能器(IDT)中间放置声子晶体的器件模型,IDT作为激发和接收端,声子晶体作为传输通道。通过有限元软件计算出模型的电学参数,分别结合IDT的混合矩阵(P矩阵)和声子晶体的散射矩阵,推导和计算出声表面波的透射系数,并找出带隙范围。该文在128°-YX铌酸锂基片上制作IDT和矩形晶格以圆孔为散射体的声子晶体。通过调整矩形晶格中y方向上晶格常数,理论和实验上均得到了2个方向上的带隙变化。结果表明,随着y方向上晶格常数的增大,x方向上的带隙逐渐分为两段,y方向上的带隙逐渐缩小,使y方向上的带隙夹在x方向两段带隙间。实验结果与计算结果较吻合。     

高质量灵敏度声波传感器

压电晶体声波器件具有灵敏度高,体积小,价格低等独特优点,因而在气体和液体检测领域的应用前景广.该文首先介绍了多种不同类型的声波传感器的结构和特性,重点给出了几种具有高质量灵敏度的声波传感器,并进行了相应实验验证.     

基于声发射和长短时记忆神经网络的端对端燃气高压调压器故障诊断

在燃气输配系统中燃气调压器处于关键位置,及时有效地诊断其故障类型具有重要意义。文章提出了一种基于声发射信号和长短时记忆神经网络的端到端故障诊断方法,直接利用时域声发射信号对调压器的运行状态进行诊断。首先,设计一个二阶巴特沃斯高通滤波器对采集的声发射信号进行预处理;其次,利用长短时记忆网络（LongShort Term Memory networks,LSTMs）的记忆特性,构建长短时记忆网络端到端（e2e-LSTM）故障诊断模型。实验结果表明,该模型根据输入的高压调压站采集的声发射信号,能够以端到端模式一次性地诊断五种高压调压器故障。     

表面横波生物传感器的灵敏度分析

分析了延迟线型表面横波(STW)生物传感器的灵敏度与栅阵材料、厚度的关系.给出了计算栅阵对表面横波束缚能力的方法,由STW的束缚能力可以直接得到传感器的灵敏度.从Auld微扰理论出发推导出表面横波传感器灵敏度的表达式.根据上述理论分析,以AT切割压电石英基片为例,分别计算金、银、铝三种栅阵材料在不同厚度时的传感器灵敏度,并给出对比分析结果.结果表明,在相同栅阵厚度时,采用金栅阵的传感器灵敏度最高,银次之,铝最小;传感器的灵敏度随着栅阵厚度的增加而增加.     

表面横波生物传感器的灵敏度分析

分析了延迟线型表面横波(STW)生物传感器的灵敏度与栅阵材料、厚度的关系。给出了计算栅阵对表面横波束缚能力的方法,由STW的束缚能力可以直接得到传感器的灵敏度。从Auld微扰理论出发推导出表面横波传感器灵敏度的表达式。根据上述理论分析,以AT切割压电石英基片为例,分别计算金、银、铝三种栅阵材料在不同厚度时的传感器灵敏度,并给出对比分析结果。结果表明,在相同栅阵厚度时,采用金栅阵的传感器灵敏度最高,银次之,铝最小;传感器的灵敏度随着栅阵厚度的增加而增加。     

考虑封装的SAW谐振式传感器仿真研究

针对小体积射频声表面波(SAW)传感器性能受封装影响大的问题,该文提出了耦合模(COM)模型与三维电磁分析结合的仿真方法。利用COM模型计算出芯片的单端口S参数;使用三维电磁场仿真软件HFSS对表面贴装的陶瓷封装结构进行建模,仿真计算出封装的S参数;对芯片及封装结构S参数在电路仿真软件ADS中进行结合,得出考虑封装的SAW谐振式传感器仿真结果。实验制作了工作在428.5 MHz的SAW单端谐振传感器,采用该文所述方法仿真的理论结果与实验测量结果更接近,验证了上述方法的可行性。     

一种基于奇异值分解的SAW传感器频率估计算法

在声表面波(SAW)谐振式无线传感器的频率估计中,该文提出了一种奇异值分解(SVD)与快速傅里叶变换(FFT)相结合的频率估计算法。首先采用重复采样的方法对无线SAW谐振器回波信号进行提取,然后在FFT之前利用SVD法去除回波信号中的白噪声,最后通过高斯曲线拟合法对FFT算出的频率进行校正。运用该算法得到的频率均方误差为1.53×103,而直接用FFT算法均方误差为2.38×10~3,均方误差减小了55%。可见,利用该SVD与FFT相结合的频率估计算法在准确度、稳定性方面都有很大改善,且该算法操作简单,易于实现。     

声表面波射频标签的快速有限元/边界元分析

改进了漏波近似体波格林函数的快速有限元/边界元法,并应用该声表面波射频标签的分析.Peach提出漏波近似体波格林函数的理论但其方法需要经验公式计算漏波参数,该文提出了不需要经验公式的改进方法.该方法根据不同衰减的漏波在空间域不同分布的原理,在空间域格林函数中区分出各漏波的贡献,然后采用数学拟合提取出漏波参数,最后以128°YX-LiNbO3基片为例计算证实了该方法的有效性.采用改进的快速有限元/边界元分析一种声表面波射频标签器件,仿真与实验吻合证明了该方法的精确性.