声表面波和声表面波器件的概况

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1、声表面波和声表面波器件的概况(I)及其COM模型(II)向26所同志学习为我国的声表面波事业共同努力(I)声表面波和声表面波器件的概况简要历史回顾模型要求二十世纪九十年代以后的要求（1）提高频率（2）低损耗单相单向换能器（SPUDT）（3）小尺寸(I)声表面波和声表面波器件的概况RSPUDT双迹RSPUDTRecursiveZ-迹滤波器TaperedRSPUDT谐振器SPUDT和谐振器的根本区别器件的模型和模拟IICOM模型COM模型的基本假设COM模型的基本方程COM模型的参量COM模型方程的解无源情况下齐次方程的通解由COM方程得到的色散曲线求解短路栅格对波的反射和透射IICOM模型短路栅

2、格的反射系数和透射系数禁带的讨论开路栅格阵的讨论有源情况下非齐次方程的解有源情况下非齐次方程的特解有源情况下非齐次方程的全解换能器的激发IICOM模型指间多次反射效应对双向性换能器激发的影响换能器的单向性COM模型的参量及参量提取COM模型的P矩阵表示简要历史回顾二十世纪六、七十年代的需求雷达—脉冲压缩保密通讯—编码及解压缩射频振荡器电子对抗—扫频二十世纪九十年代和二十一世纪的需求滤波器、辨识标签、传感器模型要求二十世纪六--八十年代脉冲响应模型+二阶效应修正特点：损耗与带内波纹相关（来自双向性）器件图形尺寸与脉冲响应、频率响应相关二十世纪九十年代以后的要求低损耗小尺寸高频率解决途径—将指间多

3、次反射效应从弱的二阶效应变为强的主要作用机制模型—脉冲响应模型要相应地变为COM模型或等效电路模型(1)提高频率新波动模式YZ-LiNbO3上漏纵波在适当的电极厚度、金属化比下耦合强传播损耗小YZ-LiNbO3上漏纵波谐振器谐振器参量压电体材料：YZ-LiNbO3电极材料：铝换能器和栅格周期：2.132微米电极厚度：8%x波长=17微米电极宽度：0.7微米换能器指条数：301反射栅指条数：20x2电磁影响频率进入千兆赫频段，电磁分布参量、电磁直通等因素不可忽略，设计中建立声和电磁的混合模型是很重要的（2）低损耗单相单向换能器—中频谐振器—RF，中频RF，双工器—特别强调低损耗、功率承受能力中频

4、—线性相位、带外抑制单相单向换能器（SPUDT）单向每周期多指条如电极宽度控制（EWC）线条细，不宜用于RF天然单向性换能器的有限长度导致有限单向性调谐匹配引入匹配损耗、非单向损耗SPUDT结构SPUDT结构示例SPUDT结构分析换能中心和反射中心SPUDT结构分析两个方向反射的干涉叠加SPUDT换能器的加权常用加权：切趾、抽指切趾—引入切趾损耗抽指—不适用于宽带拓朴加权—利用不同几何结构，可以得到不同的aSPUDT换能器的拓朴加权SPUDT换能器的拓朴加权的结果优点：k值更高，1.8%5%相位差保证可以得到宽带5-8%缺点：线条更细，只适用于中频与一般SPUDT一样，形状因子和旁瓣不够好RS

5、PUDT结构RSPUDT结构示意(3)小尺寸小的形状因子要求长的脉冲响应为了加长SPUDT的脉冲响应，在换能器内部造成部分振荡，即RSPUDT，一部分叉指的单向性是反向的，正向的部分多于反向的部分。换能器总体而言仍是单向的。单位长度的平均单向性减弱，带宽减小，换取脉冲响应增长，形状因子变好。双迹RSPUDT双迹RSPUDT利用双迹来增加变量增加灵活性，但无模型可利用，关系复杂，只能用多变量优化用于CDMARecursiveZ-迹滤波器TaperedRSPUDT谐振器用谐振器构成滤波器双端对或多端对梯状滤波器或阻抗元滤波器SPUDT和谐振器的根本区别换能器之间紧密联系或相互基本独立源内阻对输出阻

6、抗的影响或负载对输入阻抗的影响外加调谐匹配电路与否谐振器损耗小谐振器阻带抑制差谐振器的致命缺点谐振腔的长度决定了多个共振峰的间距。长度越长间距越远。保持反射栅和换能器同步是改进性能的重要措施。简单单模谐振器的带宽很窄，要求宽带时采用多模耦合，最常用的是双模谐振器（DMS）。DMS的最新发展是EPCOS的专利。EPCOS专利DMS结构示意图EPCOS专利DMS结构的周期变化EPCOS专利EPCOS专利器件的模型和模拟P矩阵级联—速度快、不精确计算用的COM参量由周期格林函数计算确定有限指条的格林函数模拟—慢、精确实际设计中两者结合起来进行优化设计优化和精确模拟的重要性SAW器件市场竞争激烈，设计

7、优化和模型创新保证竞争获胜。精确模拟减小实验上的反复试验大大降低设计成本IICOM模型COM模型的基本假设周期性微扰只存在左右两方向的波R(x)和S(x)R和S之间通过周期性微扰互相耦合电极之间外加电压u，汇流条上有电流i(x)U和i通过压电基体的反压电作用激发R和SR和S也通过基体的压电作用与U和i相互作用一切相互作用都是线性的COM模型的基本方程可有三种形式COM模型的基本方程假设COM模型的