基于COMSOL的声表面波器件二维等效模型设计

利用COMSOL软件建立了声表面波(SAW)单端口谐振器和双端口滤波器的二维等效模型,基于有限元法通过该模型计算了完整的SAW谐振器和梯形滤波器结构的导纳和频率响应特性,并将该结果与通过COM耦合模型模拟的结果进行对比。结果表明,基于有限元法利用二维等效模型模拟SAW器件性能是可行的。同时研究了电极电阻和传播损耗对谐振器导纳的影响,为进一步研究SAW器件特性提供了理论依据。     

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。     

文摘选辑

一、声表面波技术 220相位噪声小振动敏感性弱的SAW谐振器的设计和生产——E.Sang,et al.:IEEE Ultrason.Symp.Proc.,1986:245—250 本文介绍设计和生产高性能石英SAW谐振器的最新技术。理论结果与实验设计结果很相符。为了使生产率和制作成本最优化,研究出一种自动检测SAW谐振器的新探测器。SAW谐振器的成品率达80％以上。描述SAW器件的陶瓷封装,并研究了振荡器结构的相位噪声和振动敏感性。 221 2GHz以上的低插损高QSAW谐振器——     

声表面波传感器中单端谐振器的匹配电路仿真

声表面波(SAW)传感器主要通过SAW延迟线及谐振器对各种物理量进行敏感。由于谐振器有很高的品质因数(Q),SAW谐振器特别适合无线无源测量。为了能有效地对无线信号进行应答,必须建立相应的匹配电路。基于SAW单端谐振器的等效电路,对单端谐振器的匹配电路进行仿真,并分析了匹配电路元件对谐振器频率特性的影响。仿真结果表明,在匹配电路中,电容对谐振频率的影响显著。     

声表面波谐振器传播状态的ANSYS仿真

为描述声表面波的传播状态,利用ANSYS软件对声表面波(SAW)谐振器进行了仿真。在对声表面波产生机理和SAW谐振器工作原理分析的基础上,建立了SAW谐振器仿真模型,讨论了网格划分不同对仿真结果精度的影响,得出了在每个SAW波长尺寸内划分30～40个网格可以得到较精确的仿真结果。对不同长度声孔径的声表面波谐振器进行了仿真分析,得出了声表面波只在固体表面1～2个波长深度范围内传播的仿真效果图,与理论分析有很好的一致性。最后对IDT/ZnO/金刚石/Si结构的声表面波器件进行了仿真,得出该结构声表面波器件SAW传播速度与ZnO的厚度成反比,其大小是IDT/ZnO结构器件SAW传播速度的2～3倍。     

I.H.P.SAW谐振器孔径对性能的影响

该文研究了在超高性能声表面波(I.H.P. SAW)衬底上,孔径总长对叉指末端具有能够抑制横向模态的小锤结构的谐振器性能。在衬底结构为Y 42°-钽酸锂(Y42°-LT)/SiO₂/多晶硅(Poly-Si)/Si上,通过建立对应的有限元三维仿真模型,初步得出在小锤结构下孔径总长的增大能够抑制横向模态杂散的结论。绘制了周期T为1.44μm、2μm、2.56μm下,孔径总长为7.5T、10T、15T、20T、25T、32.5T、40T的单端口谐振器版图并进行流片。通过实测结果表明,在不同周期下,随着孔径总长的不断增加,对谐振器横向模态的抑制会不断增强,机电耦合系数也不断增加,在孔径总长约为20T时阻抗比最高。仿真和实测结果体现了孔径总长对I.H.P. SAW谐振器的性能影响较大,为应用于I.H.P. SAW滤波器中的高性能谐振器提供了设计指导。     

基于新型声表面波单端对谐振器的生物传感器

该文设计并制作了一种基于新型声表面波(SAW)单端对谐振器的金黄色葡萄球菌生物传感器,该传感器采用了叉指电极中间内置敏感区域的谐振器结构。首先基于微扰理论分析了SAW生物传感器的响应机理。然后结合耦合模理论分析,得到了该谐振器的频率响应曲线。通过网络分析仪测量,实际制作的SAW谐振器的频率响应与仿真结果一致,且具有高品质因数的优点。实验中采用该结构对金黄色葡萄球菌进行初步检测,结果表明检测结果线性度较好,为下一步实现SAW传感器特异性实时检测金黄色葡萄球菌奠定了基础。     

文摘选辑

052 伪乐甫SAW谐振器滤波器的研究——山之内(?)彦:东北大学电通谈话会记录(日),1989:57(4)PP.235—236 SAW谐振器的谐振频率比体波谐振器高得多,且容易制作,因此获得了广泛应用,但人们期待着器件进一步小型化和高性能化。本文试制了采用伪乐甫SAW能阱型谐振器、IDT型谐振器和双端对滤波器,对它们的特性作了实验研究,结果表明,可获得休积极小的宽带谐振器。     

声表面波压力传感器的仿真与设计

该文设计了一种基于声表面波(SAW)传感原理的无源无线压力传感器。阐述了SAW单端谐振器的原理,对SAW压力传感器的原理进行了分析。选择了基于类似两端固定梁的敏感结构并利用ANSYS软件对其敏感结构进行仿真、分析。利用Mathcad软件对SAW压力传感器进行建模、仿真。并根据仿真结果设计和制作了SAW压力传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高,误差小,具备良好的压力频率特性。     

基于SAW谐振器无源无线传感器编码方法研究

为简化声表面波(SAW)传感器的编码过程,提出了一种基于SAW谐振器的编码方法,通过多个不同中心谐振频率的SAW谐振器分别连接不同的负载阻抗进行传感器的编码。设计了传感器的具体结构,建立了传感器的等效电路模型,利用ADS仿真软件对中心谐振频率分别为868MHz和915MHz的2个SAW谐振器组成的传感器进行仿真,结果表明,SAW谐振器外接1pF与4pF的阻抗,其谐振频率差可达200³00kHz。根据仿真结果,设计制作了不同编码的2个传感器,一个不外接阻抗,一个外接10pF的阻抗,测试谐振频率差别可达39.75300kHz。根据仿真结果,设计制作了不同编码的2个传感器,一个不外接阻抗,一个外接10pF的阻抗,测试谐振频率差别可达39.75⁴0.2kHz,因此,SAW谐振器外接不同阻抗时谐振频率的差异明显,基于SAW谐振器与外接阻抗的传感器编码方法是可行的。     

基于无线SAW压力传感器的FADS研究

嵌入式大气数据系统(FADS)是先进的大气数据系统.由于SAW压力传感器能进行无线测量,将无线SAW压力传感器应用于FADS,与MIMU相结合使之成为廉价的微型组合导航系统.研究了FADS的基本原理、无线双单端SAW谐振器压力传感器的基本原理以及相关应用电路模块,并利用HP Esoft软件和SAW谐振器等效电路对无线SAW压力传感器进行了仿真.研究表明,无线SAW传感器能应用到先进的大气数据系统,具有重要的应用价值.     

铌酸锂声表面波谐振滤波器

本文叙述了SAW单节谐振滤波器——双端对谐振器的设计.介绍了YZ-LiNbO_3基片上试验的SAW谐振器响应,并对结果作了分析.同时给出了用所研究的一种谐振器简单级联试作的多级耦合谐振滤波器的性能.     

超高频(UHF)声振荡器

100—1500兆赫声表面波(SAW)振荡器是实用的,并能以延迟线或谐振器形式构成.非压电基片上的高次谐波声体波谐振器工作频率为1—10千兆赫,Q值优于石英.两种SAW途径和高次谐波体波谐振器彼此作了比较,并一起与UHF和微波应用的、由5兆赫标准晶体谐振器倍频的振荡器作了比较.UHF声振荡器减小了尺寸、重量、成本和功耗.     

接近于1.5千兆赫的SAW谐振器

现在,SAW谐振器已经在1.5千兆赫附近工作。现在已经能生产频率比过去的高一个数量级的,稳定的基模振荡器和高Q滤波器。这些SAW器件,可以使现代通讯和雷达系统的分系统或组件变得比较小,简单,并降低功耗。在本文中将讨论工作于0.5—1.5千兆赫之间的SAW谐振器的基本结构,制作技术和特性及其应用。 最简单的声表面波(SAW)谐振器,等价于已广泛使用于振荡器和窄带滤波器的声体模式晶体谐振器。一个SAW谐振器,由表面上有两个分布式反射器和一个或几个电-声叉指换能器的压电晶片构成。反射器应构成一个能够约束表面波的谐振腔,而叉指换能器应能使能量进入并离开谐振腔。图1是一个SAW     

声表面波技术继续以优势占领1985年IEEE超声年会讲坛

1985年IEEE超声年会于10月16—18日在美国旧金山市举行,会议分成40个专题技术小组进行分组讨论,其中有15个小组专门讨沦SAW技术。这次会议共收到论文254篇,其中论述声表面波(SAW)和有关微波技术的论文约60篇,其内容包括SAW、声体波振荡器和谐振器、频率提高到千兆赫级的体波器件,以及新的SAW材料。10篇特约报告论述了SAW技术应用的发展前景并与其他高级技术,特别是与光信号处理技术的对比。 为数较多的专题论文论述了SAW谐振器、振荡揣和滤波揣及它们在近几年内的进展。休利特-帕卡德公司微波技术部的研究人员,论述了改用薄膜结构通过热处理降低SAW谐振器SSB相位噪声和提高工作频率有关的实验结果。该技术部的其     

SAW谐振器传播属性的有限元仿真

首先从理论上阐述了声表面波(SAW)谐振器传播属性的有限元分析(FEA)法;然后利用ANSYS软件,对ST切石英晶片的SAW谐振器进行模态分析和谐响应分析;最后处理仿真结果并得到结论:通过合成表面节点横向和纵向的模态位移得出SAW中质点的运动轨迹是椭圆,通过模态频率和对应的波长算出SAW在ST切石英晶片中的传播速度,通过分析纵向节点模态位移得出SAW的能量集中在距表面2个波长深度的范围内,通过幅频特性图得出谐振器在SAW频率处具有最大的频率响应。这些结论与理论基本一致,为设计SAW器件和研究SAW传感器提供了仿真依据。     

石英基片金属条反射栅双端对SAW谐振器

本文对如何在ST-X石英基片上解决SAW谐振器的单模式工作.横切模抑制及正确设计腔体作了详细讨论.导出了用基频横切模式轮廓加换能器的加权公式以及最佳反射器间隔、反射阵列单元数和阻抗不连续率三者之间的关系.对器件的设计和金属条带反射栅谐振器的实验结果也作了讨论.     

聚酰亚胺覆盖层对LGS声表面波谐振器的影响

该文在硅酸镓镧(LGS)声表面波(SAW)谐振器上沉积了不同厚度的聚酰亚胺薄膜,研究了聚酰亚胺覆盖层对LGS声表面波谐振器的影响。结果表明,SAW谐振器表面沉积了聚酰亚胺薄膜后,器件的谐振频率向低频移动,且随着聚酰亚胺层厚度的增加,谐振器的谐振频率下降越大。SAW谐振器的一阶频率温度系数绝对值随着聚酰亚胺层厚度的增加而增大,且温度转变点向低温偏移。研究结果表明,覆盖聚酰亚胺层薄膜可以提高SAW谐振器的温度灵敏度,从而可应用于温度传感器中。     

基于ZnO/Si结构的声表面波器件设计研究

微机电系统(MEMS)工艺已被广泛用于制造各种硅基薄膜器件.声表面波(SAW)器件是性能优良的MEMS器件.该文利用多物理耦合场软件COMSOL Multiphysics仿真了氧化锌/硅(ZnO/Si)结构SAW谐振器,并得到其S11参数.对应于仿真,该文制造了该种结构的SAW器件.实验所用的ZnO通过射频磁控溅射制备,所制备的ZnO具有良好的(002)取向.实验测得的ZnO/Si结构SAW器件的中心频率为111.6 MHz,与仿真结构接近.     

用于狭缝中的SAW应力传感器的设计与制作

为了对两曲面狭缝间的作用力进行监测,设计了一种基于声表面波（SAW）传感原理的无源无线应力传感器。首先,讨论了狭缝间作用力测量的传感技术方案,分析了弹性介质中力敏结构模型,进而确定了SAW谐振器的尺寸;其次,结合微机电系统(MEMS)加工工艺研究了该器件的制作工艺方案,包括SAW谐振器、支撑基底、传输线的制作。通过对SAW传感器设计与制作过程的探究,可为狭缝空间等极端环境中物理量的测量提供新的思路。