声表面波温度传感器的仿真与设计

利用有限元软件COMSOL对声表面波温度传感器进行仿真。声表面波温度传感器基底材料为YX-切石英单晶,并在石英上镀ZnO薄膜,叉指换能器和反射栅采用铝电极。通过仿真研究了叉指换能器的高度、金属化率变化对声表面波温度传感器性能的影响,并根据仿真结果设计和制作了一种镀ZnO薄膜的SAW温度传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高(8.8kHz/℃),误差小,具备良好的温度-频率特性。     

基于Hamming函数变迹加权SAW温度传感器设计

选取特定切向的压电晶体,用Hamming函数对叉指换能器的电极长度进行变迹加权,制作了一个谐振频率为431.5 MHz的声表面波温度传感器,研究了Hamming加权函数对叉指换能器频率响应旁瓣的抑制效果,并进行了温度-频率特性测试实验,研究了传感器的灵敏度、精度等性能.仿真和测试结果表明:基于Hamming函数变迹加权...     

ZnO单晶声表面波谐振器传播特性的研究

基于有限元压电材料中表面波传播的有限元分析原理,利用有限元分析软件COMSOL对基于ZnO单晶材料的声表面波器件进行多物理域耦合建模与仿真,提取出了符合声表面波振型的对称模态变形图和反对称模态变形图。通过谐振频率分析,计算出了ZnO单晶的相速度和机电耦合系数;通过频率响应分析,得出谐振器输入导纳、阻抗与频率之间的关系图;最后讨论了叉指换能器的结构对谐振频率、反谐振频率的影响,得出输入、输出叉指换能器(IDT)的叉指电极对数越大,插入损耗值越大,信号衰减越小。     

一种用于图书档案库的小波加权式声表面波温度传感器的关键问题研究

本文提出把声表面波温度传感器用于图书档案库的温度控制系统中.当图书档案库中温度变化时,该温度传感器的输出频率与温度成线性关系,从而达到测量温度的目的.同时还提出将输入换能器变迹加权函数、换能器的指条数对声表面波功率的影响作为两个关键问题进行了研究,并且解决了这两个关键问题.在声表面波温度传感器的研究中,用小波函数对输入换能器进行变迹加权,导致于抑制了该温度传感器频率特性曲线的旁瓣.换能器的指条数越多,产生的体声波越弱(即换能器的指条数越多,产生的声表面波越强).只要换能器的指条数大于40条时,产生的体声波可以忽略,而产生的声表面波是很强的.并且对该温度传感器的设计、制作及实验进行了详细研究.     

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.     

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。     

叉指换能器新的等效电路模型及其PSPICE仿真

声表面波器件PSPICE仿真是包含声表面波器件电子系统设计的难点,文章提出了适于PSPICE仿真的叉指换能器新等效电路模型,它应用LC网络等效Mason等效电路模型的复阻抗,由Y导纳矩阵推导计算声表面波器件的二阶效应频率特性,根据电路理论综合出与Y矩阵得到的声表面波器件二阶特性相同的等效电路,并与主信号叉指换能器等效电路模型叠加,PSPICE仿真结果与实验结果在中心频率处插入损耗和带宽相符.     

声表面波薄膜叉指换能器静态电容的计算

本文提出薄膜叉指换能器叉指边界上的电位分布和电荷分布的解析函数模型。用该模型计算声表面波薄膜叉指换能器的静态电容在金属化比α取[1/16,13/16]时,其误差只有千分之几。     

一种采用IDT技术的新型高频声体波换能器

压电晶体一液体界面的叉指换能器在一定频率的电信号激励下将仅向液体介质中辐射声体波，可将这一效应用于高频声体波超声换能器的制作。通过分析与计算压电晶体一液体的界面有效介电常数虚部，可确定出叉指换能器仅向液体中辐射声体波的表面慢度。根据待激发声体波的频率和慢度，可得到叉指换能器仅向液体中辐射声体波时的周期。考虑到叉指换能器直接接触液体并向液体中辐射声体波，可在叉指换能器表面敷设一层SiO3薄膜以保护电极。该类换能器的最大优点是不需匹配层而直接向液体中辐射声波，其工作频率上限原则上只受声表面波工艺限制。设计并制作出频率为31．5MHz的声体波超声换能器，实测了频响，与理论相符。     

镜像阻抗连接叉指换能器制作低损耗声表面波滤波器浅探

介绍了镜像阻抗连接叉指换能器制作低损耗声表面波滤波器的基本原理，给出了研制的在同一种基片上采用不同的镜像阻抗连接叉指换能器制作的不同带宽的低损耗声表面波滤波器，并且可从结果中看到带内波动≤０．３ｄＢ。     

基片开槽抑制SAW滤波器体声波的工艺研究

当叉指换能器在基片上激励声表面波模式时，同时伴随着体声波的激励。文章根据叉指换能器的激励原理，采取对压电基片背面开槽抑制叉指换能器体声波进行了实验研究。分别在ST、LT、LN压电基片上背面开槽并制作了中心频率为28MHz、70MHz、71MHz、120MHz声表面波滤波器。实验观察了体声波的抑制情况，并得出了具体实验数据。     

一种新型的无源无线SAW温度传感器的研究

该文介绍了一种新型的无源无线声表面波温度传感器,传感器的能量来自外界的无线电磁波。通过利用多条耦合器及位于不同声路的两条反射栅,实现了在消除体声波(BAW)干扰的同时,利用两条声表面波(SAW)传输路径差引入相应的声传播延迟,用以提高测温精度。该声表面波温度传感器可采用小波函数包络加权叉指换能器,从而抑制了频率响应曲线中的旁瓣,提高了品质因数。此外,通过使用一个叉指换能器的单端输入、单端输出的结构,可有效减小传感器的体积,使其具有广泛的应用范围。     

声表面波器件体波效应抑制理论研究

针对声表面波器件中体波效应的影响,介绍了叉指换能器激发声体波的机理。根据声体波在基片上的不同传播方式,提出了不同的抑制方法。对在基片表面传播的声体波,利用声体波与声表面波有不同的能量传播角改变接收叉指换能器的位置来抑制体波效应。对在基片体内传播的声体波,则根据其传播和反射原理确定接收叉指换能器的位置来抑制。结果对声表面波器件的设计和工作性能提高具有指导意义。     

抽指加权叉指换能器PSPICE仿真

为了能够采用EDA工具设计含高性能声表面波器件的电子系统,研究了直接应用PSPICE仿真抽指加权叉指换能器的仿真方法.它根据抽指加权叉指换能器抽指位置,结合抽指后的相邻指条特点,推导了不同抽指方式下指对等效电路模型,并与其余指对等效电路进行声学端级联、电端并联得到抽指加权叉指换能器总的等效电路模型,仿真结果与实测结果基本相近.     

基于COMSOL的声表面波标签仿真

以有限元法为基础,利用有限元软件COMSOL对声表面波标签进行仿真。声表面波标签的基片材料为铌酸锂压电单晶,叉指换能器与反射栅采用金属铝电极。通过频率特性仿真,提取了标签的谐振频率和反谐振频率,分析了叉指换能器金属电极对谐振频率的影响,获得了标签的幅频特性曲线。通过回波特性仿真,研究了不同反射栅编码对应的回波脉冲,分析了反射栅金属电极对回波脉冲的影响。     

声表面波式指宽变长小波变换处理器的设计

为消除声表面波式小波变换处理器压电基片对频率特性的影响,以及输出换能器的指条数对带宽的影响和解决衍射问题,研制了声表面波式指宽变长小波变换处理器。该处理器选取机电耦合系数为0.64%的X-112°Y LiTaO_3压电基片,输出换能器指条数为36,输入换能器采用指宽变长且声孔径均匀的叉指换能器。设计和制作了尺度2-2声表面波式指宽变长小波变换处理器样品。实验结果表明,声表面波式指宽变长小波变换处理器频率特性曲线光滑,-3dB实验带宽为1.072 MHz,与理论带宽值一致,且不存在衍射问题。     

用声表面波器件实现小波变换的研究

当声表面波叉指换能器的指条重叠包络按照小波函数的包络设计时,得到的声表面波叉指换能器脉冲响应函数等于小波函数,从而制造出了声表面波式小波变换器件。本文提出了利用两只声表面波式小波变换器件构造小波变换重构器件的新方法。对器件误差的来源作了分析,提出减小误差的方法。     

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。     

抑制基波及其他谐波的 SAWF

采用声表面波滤波器的发射和接收 2 个叉指换能器的异频异结构设计,合理选择声表面波滤波器的主信号通带在需要的谐波频率处,错开 2 个叉指换能器的基波和其他谐波,从而达到抑制无用的基波和其他谐波通带.在相同的设备和工艺条件下,这种谐波工作的声表面波滤波器工作频率能提高1～2 倍.文中分析了发射和接收叉指换能器采用异频异结构设计方案的可行性,用计算机模拟出了预期结果,找到了异频异结构的精确设计方法.设计制作了 620 MHz 等声表面波滤波器.观察 0～1 GHz 宽扫频范围,远、近带外阻带抑制一致性很好.     

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。