AlN薄膜异质结构声波激发特性研究

该文分别开发了两种基于AlN压电材料和原子数分数为10%的Sc掺杂AlN压电材料的薄膜叠层异质谐振器。通过有限元仿真和实验对比分析了器件的频率温度性能和Sc掺杂对谐振器声激励的影响。结果表明,Sc掺杂可能会影响压电薄膜叠层谐振器所激励声波的谐振频率、机电耦合系数和对应的频率温度系数(TCF),且对所激励声波的正反谐振点的TCF影响不同。此研究在传感及滤波器件领域极具应用潜力。     

高隔离度声表面波双工器技术研究

随着5G通信技术的发展,通信频段的演进对于声学滤波器的性能指标、封装尺寸、集成度等要求越来越高。但在小尺寸的声表面波双工器中,隔离度指标是设计中的一个难点。该文针对如何提高双工器隔离度指标展开研究。基于耦合模模型与电磁仿真模型建立了双工器的仿真模型。通过采用拓扑结构的改进、共地电感与封装外壳的改进等方法,最终实现了在发射端(Tx)隔离度为-60.5 dB,接收端(Rx)隔离度为-50 dB,且具有小插入损耗特征的Band 5双工器设计,较之未改进前的双工器,其隔离度有明显改善。     

硅酸镓镧高温色散COM参数数据库建立

为了声表面波(SAW)器件设计的便捷和准确,该文利用耦合模(COM)模型在FEMSDA软件基础上添加了Mo、Pt、Ir 3种金属电极的材料参数,同时将硅酸镓镧(LGS)的材料参数随温度变化的关系式一起加入软件,以(0°,138.6°,26.7°)LGS压电基片为目标,建立了在700 K下不同金属、相对膜厚及占空比条件下的COM色散参数数据库。     

极端环境下声表面波压力传感器研究进展

声表面波压力传感器因具有无源无线、高精度可编码、易于多参数传感集成等优点,被广泛应用于各种极端环境下的压力测量.该文首先介绍了声表面波压力传感器的工作原理及其技术优势,然后分别介绍了声表面波压力传感器在高温和高压环境下的发展现状,并讨论了该类器件的设计难点及未来发展趋势.     

基于LiTaO3基片宽带声表面波滤波器设计方法

通讯系统传输效率的提升对滤波器带宽的要求越来越高,如果使用常规声表面波(SAW)滤波器设计技术,则将面临损耗大或带宽达不到要求的问题。该文根据系列宽带SAW滤波器产品开发结果,总结了采用特殊技术用LiTaO₃压电基片实现相对带宽8%以上的宽带SAW滤波器设计方法,其包括利用外围电感、电容增加SAW谐振器的谐振频率和反谐振频率的间隔,提高阻抗元滤波器带宽;利用多模式纵向耦合谐振滤波器结构增加滤波器带宽;利用双通带滤波器并联结构获得大带宽滤波器。上述方法各有优缺点,其均能获得约为9%的带宽。     

“先进滤波器”专题前言

<正>党的十八大以来,习近平总书记多次强调,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的,只有把关键核心技术掌握在自己手中,才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。在新一轮科技革命和产业变革重构全球创新版图、全球经济结构的大背景下,关键核心技术的突破与创新比以往任何时候都更为重要。目前我国5G标准必要专利(SEP)数量居全球第一。在5G通信技术的推动下,高速、低时延、广覆盖的网络时代已经到来。滤波器作为用于消除干扰和过滤杂散信号的器件,其在广播电视、移动通信终端、卫星导航、小基站、图像处理及计算机图形学等领域起着至关重要的作用。     

基于多模态扩频理论的压电振动能量采集系统

以同时提升多模态采集和增加带宽为研究方向,结合多模态扩频理论,建立了一套多模态宽频且能多方向工作的压电振动能量采集系统。该系统包含能量采集器和电源管理电路两个模块。其中,采集器包括4种谐振频率,组成了较宽的工作频带,保证了该采集器在低频振动工作环境下高效率地收集振动能量;电源管理电路将采集到的交流电转换为稳定的直流电,再对电容或电池等储能元件充电以供微电子器件使用。经过模态和谐响应分析后,搭建了实验平台并对采集系统进行实验测试。实验结果表明,在加速度6 m/s2 简谐力激励下,工作频带为16.1~27.8 Hz,输出电压最高可达35.75 V,阻抗匹配后最优阻值为200 kΩ,此时输出功率为115.85 μW。     

一种基于防震锤的新型压电复合能量收集方法

为了解决智能电网环境下输电线有害振动与工况检测传感器的供电及续航问题,该文设计了一种压电式振动与磁场复合能量收集的防震锤。防震锤的主压电梁收集输电线振动能量,副压电梁通过安装磁铁收集输电线电流产生的变化磁场能量,摆脱了传统收集磁场能量时线圈的使用。对收集器进行有限元仿真分析与实验测试。结果表明,收集器工作频带更宽,比传统的单梁输出高54%,主压电悬臂梁最大输出功率可达到874 μW,副压电梁最大功率可达到683 μW。     

基于COMSOL的小尺寸SAW滤波器仿真

针对基于钽酸锂压电基底的小尺寸边缘反射型声表面波（SAW）滤波器,该文采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对该SAW滤波器进行建模仿真,并进行了固体力学和静电学物理场的有限元仿真分析。同时讨论了电极材料、电极厚度对其导纳曲线谐振频率和反谐振频率的影响,证明了电极厚度能够影响器件导纳曲线的寄生谐振,且选定导纳曲线中寄生谐振最弱时的厚度为该电极的最佳厚度。最后选用厚度为1.6 μm的Al作为该小尺寸SAW滤波器的电极,并对不同基片端面位置下的传输响应进行仿真分析。常规的二维FEM仿真结果表明,当基片边缘端面距叉指换能器(IDT)边缘为0时,器件的中心频率为126.35 MHz,插入损耗为-2.57 dB,-3 dB带宽为3.3 MHz。该仿真结果与经COM模型模拟获得的响应结果具有较高的匹配度,从理论仿真角度进一步证明了大介电常数基片端面反射可以等效为一个强反射的反射条。