不同晶体对称类的栅条反射系数的理论与实验研究

对四方4／mmm、六角6／mmm和三角3m等晶体栅条反射系数进行了详细理论分析,给出具体的数学表达式,不同于已有的立方m3m栅条反射系数理论计算公式。根据理论分析结果给出112°旋转X切Y传LiTaO3基片上的铝短路反射栅和沟槽的反射系数。用实验方法研究了112°LiTaO3基片上的沟槽填铝短路反射的反射特性,得到了内反射为零的条件。证明了在112°LiTaO3基片上可用沟槽填铝单指结构实现无内反射的结论。将上述结果应用于单指无内反射滤波器的研制,得到了中心频率255 MHz、带宽约10 MHz、带内畸变小于0.4 dB的带通滤波器。     

高Q值的嵌陷换能器SAW沟槽谐振器的研制

嵌陷叉指换能器沟槽谐振器,不但具有SAW沟槽谐振器的Q值高,老化性能好的优点,而且能够克服处于谐振腔中的叉指电极对SAW的反射干扰畸变,可以一次光刻成型、重复性好,制作方便,叉指电极不易被磨损,是制作高基频谐振器频率源和窄带滤波器的较理想结构. 本文阐述此种沟槽谐振器的研制.目前研制的器件中心频率为102MHz,其中最好的获得了在空气中的无载Q=24000,带外抑制28dB,插入损失6dB的结果.此外,我们还对沟槽刻蚀深度和叉指换能器嵌陷情况对器件性能的影响,进行了实验研究.     

换能器加权的均匀槽深沟槽反射栅脉冲压缩滤波器

本文研究了均匀槽深的沟槽反射栅脉冲压缩滤波器的幅度加权新方法——换能器加权。此时,在沟槽反射栅脉冲压缩滤波器中的输入和输出换能器构成一个用于加权目的的横向滤波器。此外,我们也讨论了槽宽加权,它可以作为一种加权辅助方法。 利用上述新方法,研制了两种器件,旁瓣抑制分别达到 31dB和32dB。这是在没有采取金属条相位补偿措施下获得的,此结果还是较满意的。     

Implementation of GHz SAW filters using quasi-harmonic interdigital transducers

本文利用准谐频设计方法,在常规光刻工艺水平上,成功地实现了GHz级声表面波(SAW)器件。准谐频叉指换能器(QHIDT)的优点为其指条宽与指间隙可以比一般的单指换能器宽,克服了单指换能器内指间的多次反射,并且又较好地解决了普通谐频叉指换能器基频抑制不好的缺点。本文给出了制作在ST石英基片上,工作频率1128MHz的声表面波滤波器的实验结果。     

声表面波耦合模模型参量的快速计算

根据分层介质理论精确求解压电基片和金属膜中的声波,计算了声表面波传播速度、机电耦合系数、静电容。结合陈-Haus理论,分析了短路栅阵的声表面波的传播特性,得到新的单电极栅阵栅条反射系数计算公式。计算了X-112°Y LiTaO_3上镀铝和ST石英上镀金两种情况下的耦合模模型参量,理论计算结果和国际上通用的Hashimoto程序计算结果吻合较好。实验测定了ST石英上镀金的反射系数,测试结果和理论结果更加符合。     

利用准谐频叉指换能器实现GHz高频SAW滤波器

本文利用准谐频设计方法,在常规光刻工艺水平上,成功地实现了ＧＨＺ级声表面波（ＳＡＷ）器件,准谐频叉指换能器（ＱＨＩＤＴ）的优点为：其指条宽与指间隙可以比一般的单指换能器宽,克服了单指换能器内指间的多次反射,并且又较好地解决了普通谐频叉指换能器基频抑制不好的缺点,本文给出了制作在ＳＴ石英基片上,工作频率１１２８ＭＨＺ的声表面波滤波器的实验结果。     

线性调频叉指换能器辐射声功率流的不对称分配

利用声波引起的光衍射现象检测叉指换能器激发的声场分布的简单光探针技术,对YZ-LiNbO_3晶体表面几种不同参量的等指长线性调频叉指换能器向两端辐射声功率流的不对称分配进行了实验研究。并利用Smith等效电路模型,考虑叉指电极引起表面阻抗不连续而产生的指间多次反射效应,对上述问题进行了数值计算。实验测量和理论计算的结果基本上符合,并由此得出了几点简单的结论。同时也提出了值得进一步深入研究和改进的问题。     

高频沟槽叉指体声波换能器

本文介绍了一种由压电晶体沟槽表面上的叉指换能器构成的新型体声波换能器。制作在X切LiNbO_3,表面的横波换能器在213MHz时的一次换能损耗为3.8dB.     

锗酸铋声表面波沟槽栅脉冲压缩滤波器

声表面波沟槽栅脉冲压缩滤波器(RAC器件)是一种优良的色散延迟线.它利用声表面波在沟槽栅阵上的反射,形成色散时延,具有时延长、带宽大、寄生信号小、可以内加权、脉冲压缩性能好等特点.制作在锗酸铋材料上的RAC器件除这些特点外,由于声表面波速度比一般材料约低一倍,因而更适于制作小体积、大时延     

声表面波四相单向叉指换能器

四相单向换能器与三相单向换能器及群型单向换能器相比具有最佳的单向性,适宜用来制作宽带低插损声表面波滤波器。四相换能器的等效电路、声辐射导、静态电容以及频率响应等,还给出了简便的四相移相电路,计算了移相电路对频响的影响,从而得到了较完整的四相换能器的设计理论。 用等指长不加权的四相换能器得到了插入损耗小于0.72dB的滤波器,在仪器分度为0.1dB的仪器上观察不到带内波纹。实测频响与理论频响符合良好。     

P波段高温超导超宽带短截线滤波器设计与调谐方法研究

本文通过改进1/4波长短截线滤波器的结构,大幅减小了滤波器的尺寸.采用改进后的结构设计并制作了通带为250~480MHz的14节高温超导滤波器.在未经调谐的情况下,带内插损小于0.3dB,反射损耗大于10.9dB,带外抑制超过100dB,矩形系数达到1.3.为了实现更高的带内性能,本文提出了针对短截线型滤波器的调谐方法,调谐后滤波器的带内反射损耗改善了2.6dB,验证了本文提出的调谐方法的有效性.     

板波声延迟线

实用的直列式声表面波超声延迟线由于适用基片大小的限制,其可达延时上限对LiNbO_3而言约为50μs,锗酸铋约为100μs。虽有其它改进结构能增加时延,但所用基片面积也成比例增大,实用中是不可取的。本文提出一种新型延迟线。其基本结构仍为表面声波技术中常用的叉指换能器和表面浅沟槽栅阵,但其主要工作模式为板波。其基本工作原理为沟槽栅阵处瑞利波和板波间的高效转换现象。本文主要从实验上表明,在相同大小的基片上,这种新结构可获得数倍于常规声表面延迟线的延时。同时以耦合模理论给出半定量的分析模型。     

高温超导滤波器的低温调谐技术

本文给出了高温超导滤波器的一种低温机械调谐方法,通过调谐滤波器的电场来达到优化性能的目的.此方法可以很好的改善滤波器的性能和提高产品的合格率,使基片厚度的不均匀性以及介电常数的误差对高温超导滤波器性能的影响降到最低,从而最大程度地使测试结果和计算机仿真结果相一致.文中以一个4节的高温超导微带滤波器为例,叙述了该方法的实现过程.其带宽为15MHz,中心频率为2.868GHz,带内插损为-0.04dB,反射损耗为-21dB.文中给出了带外抑制,带内特性等的调谐结果.制备完成的超导滤波器在调谐前的性能较设计结果有较大的偏差.主要表现在带内插入损耗、反射损耗特性和带外抑制的偏差.通过调谐,带内特性和带外抑制有明显的改善.带内插入损耗由调谐前的-0.44dB改善到-0.21dB;反射损耗由调谐前低端带边的-8.2dB改善到-14.27dB,但在高频端没有改善;带外抑制由实测的-28dB最大可以改善为-47dB.理论预测该调谐方法会使通带中心频率向低频端移动,我们也观察到了该现象,中心频率向低频端最大偏移了大约3.1MHz.综合各项参数,调谐后,整体性能更接近设计结果.     

应用于无线传感器的声表面波反射型延迟线的耦合模分析

基于耦合模理论对一种应用于无线传感器的声表面波(SAW)反射型延迟线的性能进行了优化模拟分析。结合混合等效电路模型推导出评价这种器件性能的时域反射系数S₁₁。典型的SAW反射型延迟线包含置于压电基片之上的一个换能器与沿声波传播方向设置的多个反射器。讨论了器件性能的各种结构性影响因素如换能器结构以及反射器类型等,并以此获得优化的器件设计参数。在理论优化分析的基础上,以41°YX LiNbO₃为压电基片,结合铝电极试验制作了采用单向单相换能器(SPUDT)与3个短路栅反射器的440 MHz SAW反射型延迟线器件,并与理论分析结果予以对比与评价分析。      

双凯塞尔加权的声表面波带通滤波器

仅对表面波滤波器一个换能器加权(辛克函数乘凯塞尔窗口,以下简称单加权)可控制整个频响。根据此原理,我们制作了单加权声表面波滤波器。在其基础上,用两换能器都进行幅度加权,中间加一多条耦合器结构(以下简称双加权),制成了中心频率f_0=30—70MHz,相对带宽△f_зdB=(11％—40％)f_0,带内波纹(相邻峰值)△b=±0.2—±0.4dB;旁瓣抑制SS≥42—49dB,矩形系数K_0.01=1.36—1.45的几种规格的带通滤波器。     

声表面波透过理想化线性调频声栅后的Raman-Nath衍射特性

本文将声表面波声栅上的Raman-Nath衍射现象研究发展到其周期的空间频率为线性变化的声栅情形。在理论上,首先将声栅的调制函数理想化为正弦函数,然后将声栅出射平面上相应区域作为无穷障板上有限孔径内的场分布,采用光学中熟知的Kirchhoff衍射积分公式来求透射区的衍射场。给出了物理概念清晰的分析结果。表明声栅同时起两个作用:一是相当于一个等周期声栅作Raman-Nath衍射;二是对各衍射级声波又同时是具各自不同周期变化率的Fresnel透镜,实验上采用特殊结构叉指换能器来模拟上述理论要求的出射波阵面。实验结果良好地证实了上述理论分析结果。     

应用于气体传感器的具有铝/金电极的单模式两端对声表面波谐振器

为改善气体传感器性能,通过器件优化设计获得了一种应用于气体传感器的具有低损耗、高品质因子(Q)的单模式两端对声表面波(SAW)谐振器。该谐振器由两个换能器、分置于换能器两边的短路栅反射器以及在换能器之间分布的用于敏感膜镀膜的约2.5mm金属薄层构成。谐振器采用铝/金双层电极以降低测试气体环境的腐蚀影响。利用经典耦合模(COM)理论对器件性能进行了仿真以提取优化的结构设计参数。基于仿真结果,实验研制了基于300MHz频率的新型铝/金电极SAW两端对谐振器,测试结果显示所研制器件具有较低损耗(〈7dB),较高Q值(-3000)以及单一谐振模式的特点,并且,以所研制的新型谐振器为频率控制单元的谐振器型振荡器表现出良好的频率稳定度(t15Hz/h),这对于改善气体传感器的检测下限及稳定性等性能指标具有重要意义。      

LB膜在SAW ILRAC及RAC相位修正中的应用

声表面波反射栅脉冲压缩器件(RAC)及直列式反射栅脉冲压缩器件(ILRAC),在脉冲压缩雷达及其他一些系统中用作匹配滤波,是一种重要的模拟信号处理器件。声表面波在器件基片上的各处速度的轻微差别将会影响器件的性能。器件中的金属膜结构(叉指换能器;金属栅条,点阵等)会改变表面波速度,因而镀膜,光刻等工艺的误差将对器件的参数产生影响,最终表现为对于到达输出换能器的声表面波的相位导致误差,降低脉冲压缩输出的主副瓣比。     

移动通信GSM系统用前向耦合型高温超导滤波器

本文设计并研制了一种GSM180 0移动通信基站接收机前端用高温超导滤波器 .滤波器选用集成度、性能均很好的前向耦合型微带结构 ,中心频率 1732 .5MHz ,通带带宽 4 5MHz .测试结果表明 :该滤波器具有很好的频率响应特性 ,与设计结果符合得很好 .在温度T =30K时 ,该滤波器的带内最大插损 <0 .5dB ,带内纹波 <0 .4dB ,反射损耗好于 10dB .文中也给出了不同温度下滤波器的频率响应特性 .     

适用于3G移动通讯的高温超导窄带滤波器

研制了一种适用于3G移动通讯基站接收机的高温超导窄带带通滤波器.其中心频率为1949.85兆赫兹,带宽为9.7兆赫兹.为了实现极高性能,理论设计了12阶准椭圆(quasi-elliptic)函数型滤波器,引入了3对传输零点.滤波器的计算机仿真是用Sonnet软件完成的.此滤波器是在直径为2英寸、厚度约为0.5毫米的氧化镁双面超导薄膜上制作的.实测表明,达到了极高的性能要求:相对带宽0.49%,带边陡度>150dB/MHZ,带外抑制>60dB,插入损耗<0.2dB,反射损耗<-14dB.