10.7MHz压电陶瓷声表面波滤波器设计

本文叙述了调频广播接收机用压电陶瓷声表面波中频滤波器设计方法,进行了实验验证,器件性能达到了国外同类器件水平.     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力进的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料,基底灯英俊同各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系,结果表明,对于给定的材料参数和薄膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值。     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力时的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料、基底为横观各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系．研究结果表明,对于给定的材料参数和菁膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及薄膜结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力@刘华$西安交通大学工程力学系!710049,西安@王铁军$西安交通大学工程力学系!710049,西安@王子昆$西安交通大学工程力学系!710049,西安…     

多晶表面波材料—微晶PNM压电陶瓷及其应用

多晶表面波材料实际上是指用于表面波器件基片使用的压电陶瓷材料,它主要是采用各种金属氧化物作原料,经过混磨、予烧反应、干压成型后在高温下烧结成瓷,再经过直流极化处理而制成的一种具有压电性能的多晶陶瓷体.近年来,它随着表面波技术的发展而飞跃发展,特别是目前表面波器件已由军用大量扩大到民用器件时,为了降低器件的成本,就更显示出了它的优越性.在70年代后期,日本各大公司都争先恐后地发展研究它来制作表面波电视中频滤波器,以取代电视机中周,从而实现了电视机中放线路的“无调整化”.     

压电和声波理论及器件技术

正2015年全国压电和声波理论及器件技术研讨会(2015 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves,and Device Applications,SPAWDA2015)于2015年10月30日~11月2日在山东济南召开。会议由中国力学学会(CSTAM)、中国声学学会(ASC)和IEEE超声、铁电体与频率控制学会(UFFCs)主办,山东大学晶体材料国家重点实验室和物理学院联合承办。会议议题包括:压电和铁电材料(陶瓷、晶体、薄膜和微纳米等)、压电理论(包括微纳米压电理论)、声波理论(表面波和声体波等)、压电器件设计与分析(谐振器、传感器、换能器、MEMS/NEMS等压电器件)、超声学、压电器件的加工与制造技术(包括     

用声表面波器件实现二进小波变换的方法

根据声表面波传播的非线性特性 ,将变换信号用的小波作为声表面波器件的脉冲响应 ,从而提出了一种用声表面波模拟硬件实现小波变换的方法 ,并成功地用特种模拟器件实现了连续二进小波的快速变换 .由于实现方法简单 ,避免了复杂的算法和昂贵的制作过程 ,对于开发小波变换的优超性和小波变换的应用有重要的价值 .同时 ,还给出了小波变换在信号检测和信号滤波方面的应用例子 ,证明了用声表面波器件完全可以实现实时的信号小波变换 .     

用声表面波器件实现小波变换的方法

根据声表面波SAW（Surface Acoustic Wave)传播的非线性特性,将变换信号用的小波作为声表面波器件的脉冲响应,从而提出了一种用声表面波模拟硬件实现小波变换的方法,并成功地用特种模拟器件实现了连续二进小波的快速变换,由于实现方法简单,避免了复杂的算法和昂贵的制作过程,对于开发小波变换的优越性和小波变换的应用有重要的价值。同时,还给出了小波变换在检测信号和信号滤波方面的应用例子,证明了用声表面波器件完全可以实现实时的信号小波变换。     

压电晶体基片切割误差对SAWF中心频率的影响

压电晶体在旋转切割时存在的误差会导致压电参数的变化,进而引起压电基片的声表面波(SAW)速度发生改变,最终导致声表面波滤波器(SAWF)中心频率发生移动.     

声表面波瓦斯传感器高压电薄膜研究

我国煤矿瓦斯事故频发,造成大量人员伤亡和国有资源流失.声表面波瓦斯传感器体积小、工作稳定,能够有效提高煤矿瓦斯监、检能力,减少瓦斯事故.声表面波瓦斯传感器的灵敏度主要取决于压电薄膜的压电系数及机械品质因数,因而高压电系数、高机械品质因数的压电薄膜对于制备高性能声表面波瓦斯传感器具有重要意义.文中通过磁控溅射法沉积PMnN-PZT三元系铁电薄膜,所得薄膜具有高压电性及较高的机械品质因数,有望应用于声表面波瓦斯传感器制备.     

基于SAW技术的压力传感器设计研究

将声表面波(SAW)传感原理引入无源无线压力传感器设计,以新型材料硅酸镓镧作为压电基片材料,将2个反射栅的相位差作为压力传感器的输出信号,从而部分消除了环境温度变化带来的影响.设计较高的声表器件中心频率(433.92 MHz附近),从而提高了传感器的灵敏度.叉指换能器(IDT)的叉指对数设计既满足抑制旁瓣的要求,又满足声表面波激发能量的要求.对SAW压力传感器件的结构进行理论分析,采用计算机软件进行了建模和仿真.实验结果表明:以新型材料作为基片,以相位差作为输出信号,以433.92 MHz作为中心频率,并选择合适的叉指对数设计的压力传感器具有温度性能好、灵敏度高、测量误差小和压力相位差特性好的优点.     

声表面波器件及其应用

介绍了声表面波器件的原理及其特点,分析了声表面波器件的应用领域,并预测了其发展前景。     

压电半无限空间中的一组表面波精确解

本文用普遍的压电耦合波动方程,详细研究了6mm类晶体半空间中的表面波问题。当弧矢面与c轴垂直时,获得了一对新的准声表面波的解析解,并证明其中之一是Bleustein—Gyulaev波的精确解。     

氮化铝声表面波器件表面微液滴的声表面波操控研究

声学操控是实现芯片级微流体操控的重要方法之一,如何实现在新型压电器件表面用声表面波有效驱动操控微升量级流体是该方法中一个非常关键的问题。通过在氮化铝薄膜声表面波器件表面滴放不同体积微液滴,在微尺度下利用高速摄相机和红外热像仪研究分析了声表面波操控雷诺数较小的液滴流体力学特征和声波热效应。结果显示在较低加载功率条件下观察到声波激发液滴内粒子流场轨迹呈现出典型稳定的双涡旋蝶形结构;而加载功率继续增大时,液滴定向输运过程中输运速率随加载功率增加而增大,进一步在较高功率下液滴出现了喷射现象,进而从理论上讨论了上述特征中的耦合操控机理。同时,观察到微液滴操控过程中的声波加热效应,液滴温度变化量随加载功率呈正比线性增大趋势,但在较高功率时出现偏离。对比分析了器件表面特定位置滴放微液滴前后器件表面温度和液滴温度变化量分别随加载功率线性增大的特点,提出液滴内热量的来源以液滴内的声波因克服流体粘滞阻力做功产生的贡献占主导。     

声表面波谐振型气体传感器的研究

分析和设计了声表面波谐振型气体传感器的叉指换能器和反射栅的最佳结构,研制了ST切石英基底的双端对声表面波谐振型气体传感器,研制了一种高稳定性的振荡器电路。用所研制的ST切石英基底,谐振频率148.5 MHz,敏感薄膜为酞菁铜的双端对声表面波谐振型气体传感器进行了NO_2气体传感检测实验,检测了传感器声表面波振幅的变化,其优点是传感器的声表面波振幅的温度波动远小于通常传感器所检测的声速,提高检测温度稳定性。实验结果证明了所研制的器件具有很好的实用性。     

常用材料的COM理论参数

材料的COM (耦合模 )理论参数是用COM理论研究、设计纵向耦合谐振器、横向耦合谐振器以及其他SAW (表面波 )器件的基础 .从理论出发给出了常用压电材料 (如 12 8°YZLiNbO3,4 1°LiNbO3,112°LiTaO3,34°ST石英等 )的COM理论参数 .并利用这些参数设计了谐振器与双工器 ,得到了与实验符合得非常好的结果 .     

基于多条耦合器声表面波式小波重构器件的延时补偿方案

针对基于多条耦合器声表面波式小波重构器件中各个尺度器件之间时间不同步的问题，提出了补偿多条耦合器和输出叉指换能器之间距离来实现时间同步的延时补偿方案．该方案利用声表面波在晶体基片表面的延时特性，通过在声表面波器件内部进行延时补偿，确保了各个尺度重构器件在同一触发信号作用下具有相同的响应时间，解决了由于时间不同步造成的重构误差问题，避免了由于利用外部延时电路而增加器件的体积和功耗．对一个具有三尺度、基于多条耦合器声表面波式小波重构器件的延时补偿实验结果表明，该方案能够有效地解决不同尺度小波重构器件之间的时间不同步问题．     

基于AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波传播特性

金刚石材料具有最高的声速,与压电薄膜相结合可获得高声速的声表面波器件。该文以改进的传输矩阵计算方法系统研究了12种不同边界条件下AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波波速和耦合系数与AlN和LiNbO3厚度的关系。结果表明:AlN/LiNbO3/diamond的一阶声表面波在一定范围内可保持约9km/s的波速而不随LiNbO3和AlN的厚度而变化;其中4种结构的一阶声表面波耦合系数均可达到8%以上,且可在多种厚度组合下获得。结果显示:AlN/LiNbO3/diamond叠层结构兼具AlN/diamond结构的高声速和LiNbO3/diamond结构高耦合系数的特点,而其一阶波模的稳定波速的特点可克服现有AlN/diamond和LiNbO3/diamond结构的波速与膜厚强关联的缺点,在未来的高频率、高速率无线通信系统中具有潜在的应用价值。     

基于多条耦合器声表面波器件的小波重构

提出了一种基于多条耦合器声表面波器件实现小波重构的新方案．利用基于多条耦合器声表面波器件的传递函数等于输入与输出加权换能器传递函数之积的关系，对输入、输出叉指换能器分别进行小波和重构小波加权，在单块器件上实现了小波重构功能，避免了二次插入损耗的产生．利用多条耦合器和双声路对称结构，将沿晶体表面传播的体声波进行了分离和消除，抑制了三次渡越信号，降低了接收损耗，使器件的响应特性得到了改善．实验结果表明，用新方案实现的小波重构器件比用早期方案实现的小波重构器件在插入损耗、体声波抑制、通带波纹和接收损耗方面均有明显的改善．     

小波变换式铁磁材料表面探伤

由于铁磁性材料的表面缺陷和励磁磁场相互作用可产生漏磁场,采用霍尔元件测量漏磁场以实现铁磁性材料表面探伤.研究表明,可通过选用线性度良好的霍尔元件、真有效值AC/DC电压转换器、高稳定度的直流恒流源电路和高稳定度的交流高频恒流源电路来提高测量精度.另外,为了消除干扰信号,将声表面波式小波反变换处理器件应用于铁磁性材料表面探伤中.理论和试验结果表明,声表面波式小波反变换处理器能够有效地消除干扰信号     

声表面波声子晶体中的能带结构及带隙类型

声表面波声子晶体对于实现声表面波的精确操控有着非常重要的应用价值.针对两大类最为主要的声表面波声子晶体的结构类型,即:"凹陷"孔洞阵列型和"凸起"柱体阵列型,采用三维有限元方法,数值计算并获得了基于压电铌酸锂基底的声表面波声子晶体的能带结构,同时验证了声子晶体中所具有的声表面波带隙,并进一步分析了这两大类声表面波声子晶体中的各种本征模式所呈现的特征.结果表明,在这两大类声表面波声子晶体中,均可以存在由于带边布拉格散射导致的声表面波的部分(方向)带隙甚至全(方向)带隙;在"凸起"型声表面波声子晶体中,更是存在由于"凸起"结构中的局域共振而导致的局域共振带隙.局域共振带隙的频率可以远小于布拉格带隙所具有的频率,同时,其频率范围仅由局域共振体本身的几何形貌及声学参数决定,而与声子晶体整体的晶格常数或对称性无关.