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。     

声表面波谐振器应用与市场

一、前言 声表面波(SAW)谐振器作为频率源器件,在高频电路应用中具有独特的优势,应用领域十分广阔。SAW谐振器是一种高新器件,许多电路工程师对其不热悉,给推广应用带来了一定的困难,需要通过应用开发,引导和培育市场,从而形成规模市场。 二、SAW谐振器基本原理、性能及等效电路 1.基本原理 声表面波是传播在压电晶体表面的机械波,其声速仪为电磁波速的十万分之一,故采用微电子技术制作的声表面波器件体积小重量轻,易于规模生产。单端对声     

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。     

声表面波谐振器的时域响应特性研究

由于电磁波的速度比声表面波的速度快得多。叉指换能器在进行电声转换的同时．也降低了信号能量流的速度。在一定时间内蓄积了电磁能量。所以当电磁激励结束后的一定时间内，声表面波器件仍然有瞬态输出，这是声表器件实现无源无线传感的物理基础。该文通过推导声表面波谐振器各部分的冲激响应函数，得到谐振器的冲激响应。据此分析研究声表面波谐振器在各种激励下的响应波形和特征。分析表明声表面波谐振器的瞬态响应完全反映了器件的性能参数。     

TC-SAW滤波器仿真与设计技术

该文介绍了温度补偿滤波器的设计方法。通过研究温度补偿结构的材料,在性能和温度系数之间求取最佳的层间参数搭配。在此基础上提取三维耦合模式模型(COM)参数数据库,并置于设计仿真软件中,最终可以实现高温稳定型声表面波(TC-SAW)滤波器的设计优化。根据指标要求设计目标函数,设计出满足要求的低损耗TC-SAW滤波器。利用多层FEM/BEM软件对性能进行精确验证,实验结果与仿真结果吻合良好。     

低损耗高Q值声表面波谐振器

介绍了低损耗高Q值声表面瑞利波和声表面横波谐振器的原理、结构、制作和关键的设计参数,以及实验结果。其中双端声表面瑞利波谐振器的有载Q值可达5000以上,无载Q值可达20000以上。     

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。     

CMMB用滤波器的仿真设计

报道了一种具有宽带宽和高阻带抑制比的中国移动多媒体广播(CMMB)用滤波器.采用了梯形声表面波(SAW)陷波网络和LC高通滤波网络的综合设计结构,运用SAW谐振器的XTAL2等效模型和Murata电感元件构建原理电路,在ADS 2009中进行综合优化仿真得出滤波器的频响曲线,使滤波器的通带插损小于2.0 dB,阻带抑制大于43 dB,能很好地进行选频.     

基于层次级联模型的声表面波COM参数提取方法

该文研究了基于层次级联模型的耦合模(COM)参数提取方法。通过仿真42°Y-X LiTaO₃衬底的有限长声表面波(SAW)单端谐振器,提取COM参数及建立COM参数数据库,研制了一款1 200 MHz的三换能器混合结构的SAW滤波器。结果表明,实际制作器件响应和仿真幅频响应符合性好,验证了该文提取COM参数方法的可行性,可用于指导SAW滤波器设计。     

低损耗射频SAW滤波器的设计

采用42°Y-XLiTaO3基片,利用耦合模(COM)模型和P矩阵级联的方法对低损耗声表面波(SAW)梯形滤波器进行仿真设计。通过分析SiO2厚度对滤波器中心频率偏移的影响、建立等效电路模型对封装进行仿真,成功地设计制作了一款中心频率为1 575MHz,带外抑制大于20dB,最低插入损耗为-1.2dB的四级SAW梯形滤波器,测试结果与仿真结果相吻合。     

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。     

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.     

声表面波器件PSPICE仿真研究

声表面波(SAW)器件难以直接采用PSPICE仿真,对设计包含SAW器件的电子系统带来障碍,该文研究了应用PSPICE仿真SAW器件的原理,它将叉指换能器1个周期段等效电路的复阻抗采用LC串并联网络等效,应用阻抗理论推导LC串并联网络各L、C值,将各周期段等效电路声学端级联、电端并联,结合输入和输出叉指换能器电端外围连接特性,同时考虑压电基片自由表面SAW损耗小特点导出了自行研制的Y型SAW器件的宏等效电路模型,并给出了PSPICE仿真电路描述语句,该器件幅度特性仿真结果与实测结果基本相近。     

千兆赫表面横波振荡器

介绍一种用于雷达的小型表面横波振荡器。其重量仅１８ｇ，频率１．０９０ＧＨｚ     

薄膜体声波谐振器有限元仿真与设计

为了抑制薄膜体声波谐振器的寄生谐振,建立了薄膜体声波谐振器的二、三维有限元模型。通过频率响应仿真,分析了不同电极结构的谐振器在中心频率处的振动位移分布情况和频率响应曲线,评估了不同电极结构对谐振器寄生振动的影响,并完成谐振器电极结构的优化设计,实现了谐振器寄生振动抑制。根据仿真优化结果表明,设计并制作了工作频率在1.873GHz的薄膜体声波谐振器,谐振器插入损耗0.7dB,无明显寄生谐振,对设计进行了验证。     

声表面波器件二阶效应PSPICE仿真

提出了声表面波器件二阶效应的等效电路模型,它应用P矩阵法从理论上推导了声表面波器件二阶效应表达式,得到表征二阶效应的电特性参数,应用电网络理论综合出具有相同电特性的等效电路模型,PSPICE仿真结果与P矩阵理论结果在通带内吻合很好,并与实验结果相符,验证了所提出等效电路模型的正确性。     

2.4GHz石英窄带低损耗声表面横波谐振滤波器

该文描述了一种工作频率在S波段的低损耗极窄带声表面横波谐振滤波器,解决了整机系统在高频率S波段载波近端的杂波抑制。采用一阶温度系数为0的石英基片及比瑞利型声表面波波速高1.6倍的声表面横波,制作出3dB带宽大于1‰的低损耗窄带谐振滤波器,其工作频率达2.4GHz,损耗为5.77dB,3dB带宽为3.0 MHz,在50Ω测试系统中测试,偏离中心频率±7 MHz的阻带抑制为25dB;在-40~+85℃内,频率漂移仅为705kHz。     

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。     

体声波谐振器MASON模型改进的方法

为了更精确的模拟薄膜体声波谐振器(FBAR)特性,提出了一种改进FBAR Mason模型的方法。首先采用有限元仿真法将FBAR压电层的机械损耗和介质损耗考虑在内进行仿真。得到的导纳曲线数据利用等效介电常数法导入FBAR的电磁模型中,可以模拟FBAR电极的欧姆损耗和引线损耗等,仿真得到FBAR的阻抗曲线。通过阻抗曲线拟合的方式提取MBVD模型参数。借鉴MBVD模型参数改进FBAR的Mason模型。对比拟合结果发现,FBAR电磁模型的仿真结果在串联谐振点处向左偏移。推测是由于电磁模型中引入寄生参数,故在改进的Mason模型中加入寄生电感参数后仿真,此时仿真所得的FBAR阻抗特性曲线与电磁模型仿真结果曲线吻合,验证了猜想,且得到了较精确的FBAR Mason模型。