GHz石英基片声表面横波谐振器和谐振滤波器

压电石英基片上激励的声表面波,具有一阶温度系数为0的特点。声表面横波器件,高品质因数Q值的谐振器在频率源中作为频率控制元件,窄带谐振滤波器可滤除信号近端的杂波,具有工作频率高,损耗小的特点。该文描述了采用声表面横波模式制作的吉赫兹谐振器,有载Q值可达3 813;频率达1GHz的窄带低损耗谐振滤波器,损耗仅为2.74dB。     

高Q值声表面波谐振器研究进展

声表面波(SAW)谐振器作为各类SAW器件的核心元件,其性能决定SAW器件的各项指标,其中以谐振器品质因数(Q)值最重要。该文介绍了影响SAW谐振器Q值的因素,指出目前高Q值SAW谐振器的衬底结构大多为异质声学层结构,且异质声学层结构本质为一维声子晶体。结果表明,通过在谐振器的多个位置构建声子晶体对SAW谐振器的声场能量可实现全三维约束,以提升谐振器Q值,最后展望了高Q值SAW谐振器的理想结构。     

闭腔法测量微波介质材料参数的研究

采用TE01δ模闭腔法,推导了介电常数和介质损耗的计算公式.制作了4种介质谐振器,分析了支撑物的材质及高度、耦合的结构及强弱、金属腔材质对所制介质谐振器的谐振频率和品质因数Q值的影响.结果表明:较高的聚四氟乙烯支撑使介质谐振器有较高的有载Q值,弱的耦合使有载Q值非常接近无载Q值,高Q值的金属腔利于介质材料Q值的精确测量...     

氮化铝Lamb波谐振器的能量损耗分析研究

本文介绍了工作频率为400 MHz和2 GHz氮化铝Lamb波谐振器的结构设计、微纳制造及测试表征，研究了锚点损耗和声子间相互作用损耗对Lamb波谐振器品质因数（Q值）的影响，并分析了不同工作频率的Lamb波谐振器的主要能量损耗来源.研究发现：对于低频谐振器，锚点损耗为其主要能量损耗来源，因此减小支撑轴宽度可减少通过支撑轴泄漏至衬底的能量，进而提高Q值；对于高频谐振器，声子间相互作用损耗为其主要能量损耗来源，因此相比于金（Au），采用铝（Al）作为叉指电极（IDT）材料的谐振器具有更高Q值.针对Lamb波谐振器的结构特点，设计了一套基于七步光刻工艺的微纳制程，成功制备了具有微型化释放腔体的Lamb波谐振器，并具备优异的性能.测试结果表明，工作频率为400 MHz和2 GHz的Al-IDT谐振器的串联品质因数（Qs）分别达到2 590和1 192.     

用于声光移频的声表面波谐振器

针对一种喇曼型声表面波声光器件的设计需求,设计制作出一种能够满足喇曼-奈斯衍射要求的、低损耗、高Q值声表面波谐振器。利用耦合模(COM)理论仿真谐振器的性能,建立谐振器的COM模型,求解COM方程,提取出COM参数。利用COM软件仿真设计谐振器的结构参数,设计的谐振器中心频率为78.028MHz,Q值为10 428,插入损耗为-6.153dB。利用微加工技术加工制作出声表面波谐振器,用矢量网络分析仪对其性能进行测试,得到谐振器实际中心频率为78.34MHz,插入损耗为-11.273dB,Q值为6 465.7,该谐振器能够满足喇曼型声表面波声光器件的应用需求。     

交叉耦合带通滤波器的优化研究及仿真

第五代移动通信技术对系统的滤波性能有着更高的要求,所以滤波器的优化是保障系统性能的关键所在。首先通过对滤波器函数多项式的损耗分析,推导出各项滤波指标与谐振器无载Q值之间的函数关系,并在一定的拓扑结构中进行仿真验证。然后对每个谐振器无载Q值进行补偿仿真,通过采用高Q值谐振器的方法,使通带边频点的损耗及响应曲线得到改善,最终实现滤波器优化设计的目标。     

高频声表面横波谐振器研制

声表面横波具有比瑞利波高1.6倍的波速,声表面横波谐振器具有一阶温度系数(TFC)为0,工作频率高,损耗小,耐功率能力强及振动灵敏度低等特点。该文叙述了声表面横波工作原理,研制出了频率达到1 439MHz、1 989MHz、2 491MHz的声表面横波谐振器。     

GHz频带声表面波谐振器的研究

本文叙述了GHz频带声表面波谐振器的设计、制造和试验结果.对两种不同模式的声表面波谐振器进行了研究,它们是瑞利波型谐振器和表面横波型谐振器.对两种波型谐振器的频率温度特性进行了比较.最后对表面横波(STW)谐振器在振荡器中的应用进行了研究.     

存在干扰模式时的微波谐振器Q值计算方法北大核心CSCD

谐振法测量介质介电常数时需要计算谐振器的无载Q值。当微波谐振器的工作模式受干扰模式影响时,会导致无载Q值的计算出现偏差。文章针对这种情况提出了一种存在干扰模式时计算微波谐振器无载Q值的迭代算法。该方法基于所提出的反向叠加和同相叠加两种等效电路模型,以传输系数模值平方之差在所有频点的平方之和作为目标函数,采用尺度变换最速下降法进行迭代。将圆柱形金属谐振腔的高Q值TE011模作为工作模式、简并的低Q值TM111模作为干扰模式,通过仿真和实测对该方法进行了验证。实测结果表明,当干扰模式较强时,3 dB法计算的工作模式Q值偏离真值14%,而所提出的迭代法的计算结果偏离真值不到1%。     

激光激发瑞利波测量铝合金焊接残余应力

根据声弹性原理提出了一种新的测量材料表面焊接应力的激光超声方法.利用Nd:YAG脉冲激光在材料表面激发高频率超声瑞利波,采用非线性激光干涉仪对检测焊接应力的超声瑞利波进行探测.探测点的位置保持不变,通过激发源的扫描来改变激发源和探测点之间的距离,干涉仪探测到一系列超声脉冲波形信号.采用波形相关技术计算相邻超声瑞利波的传播时间延迟,得出瑞利波的传播速度,进而根据声弹性理论计算出相应的应力值.通过激光源在焊缝附近的扫描,得到焊缝周围的应力分布.测量了铝焊接平板表面的残余应力,得到了样品表面的焊接应力分布.实验结果表明,这种方法可以实现样品表面焊接应力的快速扫描测量,使其在材料表面焊接应力分布无损检测领域具有一定的应用价值.     

圆管中激光激发表面瑞利波极性的有限元分析

用有限元方法数值模拟了脉冲线源激光作用于厚铝管时产生的温升以及由此温升而产生的表面声波的情况,得到了逆时针向探测点和波源之间角度从=5°到=180°范围内一系列表面法向位移的时域波形,并对相同厚度不同外径的铝管的表面波进行对比。数值结果表明表面声波中显著的波为掠面纵波、头波和瑞利波,第一个瑞利波脉冲的极性在传播过程中发生了倒转现象,逆时针向看探测点离波源的角度,当较小时瑞利波脉冲是单极性的(负的),随着角度的增大,瑞利波脉冲逐渐变为双极性的,且双极性中正向极性逐渐增大,到=90°时变为完全双极性(正向和负向对称)。随着角度的进一步增加,双极性中负向极性逐渐减小,到=180°时瑞利波脉冲又变为单极性(正的)。不考虑衍射效应时,圆管中第一个瑞利波脉冲的极性和试样的尺寸无关,仅和探测点离波源的角度相关。     

Surface Acoustic Wave Properties of Tantalum Pentoxide Thin Films on YX Quartz (Letters)

The properties of a Rayleigh surface wave propagating in tantalum oxide thin films on YX quartz are presented. Dispersion and acoustic wave loss measurements are made using the optical probe technique.     

A tsunami warning system using an ionospheric technique

Earthquakes generate Rayleigh waves which travel along the surface of the earth about 20 times faster than the potentially destructive tsunami (if one is also generated) and reach distant points several hours before the tsunami. The Rayleigh wave excites an upward-propagating acoustic wave which, because of the exponential decrease in air density with height, increases to a large amplitude at ionospheric heights and produces ionization density changes in the ionosphere proportional to the amplitude and form of the wave. HF radio signals reflected from the ionosphere are Doppler-shifted by these motions and can be processed to produce a record which is a faithful reproduction of the Rayleigh wave. By analyzing the ionospheric record and tracing the Rayleigh wave back to the earthquake's epicenter, the characteristics of the earthquake can be determined. This information can then be used to deduce the probability that the earthquake generated a tsunami Instrumentation for a tsunami warning system based on this method is simple and inexpensive.     

激光声表面波检测材料表面微缺陷数值研究

采用平面应变的有限元模型数值模拟了激光线源辐照铝板表面激发出的声表面波的时域波形,比较了不同接收位置得到的位移信号的模式组成;同时研究了激光线源辐照区域近场存在表面微缺陷时产生的时域波形。数值结果说明：当激光源靠近表面微缺陷时激发出的声表面波模式中掠面纵波与瑞利波的位移信号均由典型的单极性迅速转变为显著的双极性特征,且瑞利波的峰-峰值将增加两倍左右,位移信号强度的显著变化为利用扫描激光检测材料表面微缺陷提供了理论依据。     

单层和双层材料中的脉冲激光超声数值模拟

用有限元方法数值模拟激光热弹机制激发单层和双层材料中的超声波。分别建立激光在单层和双层材料中激发瞬态温度场和热弹机制激发超声波场的有限元模型，该模型考虑了激光作用过程中材料的热物理参数依赖于温度的特性。在单层铝板的厚度小于激光激发的超声波的中心波长时，数值模拟得到了兰姆波，主要是低频的非色散的对称模和色散的反对称模。随着铝板厚度的增加，更高阶的模式可以在板中传播，波形向表面波转化，得到了掠面纵波和瑞利波。进一步计算了Ni／Al和Al／Cu这两种双层材料中的不同接收距离处的垂直表面位移。由于表面波中的高频成分透入深度浅，在传播过程中受薄膜(涂层)的影响较大，而低频成分在传播过程中受基底的影响较大，因此在Ni／Al系统中得到了正常色散而在Al／Cu系统中得到了反常色散现象。     

A normal mode theory for the Rayleigh wave amplifier

A Rayleigh acoustic wave traveling on the surface of a semi-infinite piezoelectric medium may be amplified by interaction with drifting carriers in an adjacent semiconductor. The gain and frequency response of this interaction is determined here by using a normal mode expansion of the Rayleigh wave piezoelectric fields. The configuration which uses a thin semiconductor film supported by a semi-infinite dielectric and separated from the piezoelectric by a small air gap is described in detail and the results are expressed in a form that clearly shows the effect of piezoelectric, air gap, and semiconductor parameters. Comparisons with experimental data for the lithium niobate-silicon film configuration show that acoustic gains on the order of 100 dB/cm can be obtained in the frequency range above 0.1 GHz.     

Rayleigh wave suppression in reflection acoustic microscopy

Leaky Rayleigh waves, generated by an acoustic lens, may give rise to image artifacts in the reflection acoustic microscope. A new acoustic lens:transducer to suppress the Rayleigh wave excitation is proposed and demonstrated in experiments at 4 MHz.     

激光激发表面波测量表面缺陷深度的数值研究

为了研究声表面波与表面缺陷的作用机理,实现激光超声技术对表面微缺陷定量检测,本文采用有限元法首先分别研究了声表面波与缺陷前沿、缺陷后沿的作用,然后讨论了缺陷宽度的存在对缺陷前沿与声表面波作用的影响,最后通过分析矩形缺陷与声表面波的作用,给出了能定量表征表面缺陷的特征量。研究结果表明:RS波(特征点Q)后的振荡信号(特征点W、E)来源于透射表面波在缺陷后沿所产生的振荡。特征点Q的到达时间随表面缺陷深度或宽度增大都呈现微小的线性增长；特征点W、E的到达时间差随表面缺陷深度的增大呈线性增长,与缺陷宽度的变化无关。最后,根据特征点的到达时间实现了缺陷深度的定量计算。研究结果为表面缺陷的定量检测提供了理论依据。     

The grating array: A new surface acoustic wave transducer

A novel surface acoustic wave transducer, called the grating array, is described. Experimental results obtained at 9.2 MHz on PZT and 290 MHz on LiNbO3are presented which demonstrate the capability of this transducer to efficiently generate and detect Rayleigh waves on piezoelectric materials.