利用锥型换能器的宽带低损耗声表面波滤波器设计

分析锥型换能器的基本原则是把换能器沿孔径方向划分成足够多的通道来进行近似,设计制作的关键是加权技术和数据处理技巧。由于SPUDT的特性,把EWC型的SPUDT引入到锥型换能器对制作宽带、低损耗器件是十分有用的;我们在Y128°LN基片上采用一般型和SPUDT型锥型换能器制作了相对带宽约15%的声表面波滤波器,一个换能器采用“块加权”,另一个换能器采用抽指加权。文中给出了两种器件的实验结果,SPUDT型声表面波滤波器的插损仅7.5dB。     

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。     

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。     

声表面波单指无内反射叉指换能器

在陈-Haus理论的基础上,本文首先从实验上研究了YZ-LiNbO_3上的短路金反射栅及ST-X石英上的沟槽填铝短路反射栅的反射特性,证明了这两种结构存在异常反射现象。同时,在实验中发现YZ-LiNbO_3上的短路金反射栅存在用改变栅条厚度无法消除的残余反射现象。我们将陈-Haus理论开拓到各向异性晶体的实际情况,从理论上解释了这一现象。 进而从耦合模理论出发讨论了叉指换能器的反射理论。在此基础上,本文着重从理论和实验上提出了利用异常反射现象实现单指无内反射换能器结构,具体分析和实现了两种无内反射叉指换能器结构:YZ-LiNbO_3上的金单指结构和ST-X石英上的沟槽填铝单指结构。在YZ-LiNbO_3上做出相对带宽14％,带内畸变小于±1dB的带通滤波器。与通常铝单指结构滤波器相比,带内畸变减小近10dB。在ST-X石英上做出了相对带宽0.9％,带内响应与理论设计要求完全相同的带通滤波器,而用通常铝单指结构,则滤波器的带内畸变将达到8dB。     

双色散声表面波脉冲压缩滤波器的加权修正

本文给出了双色散声表面波脉冲压缩滤波器的一种改进的设计方法.这方法是在利用计算机进行器件性能模拟的基础上,修正指长加权包络,得出简单易行的近似设计公式.按此设计公式设计制作了三种脉冲压缩滤波器,实验结果是主付瓣比最好达到37dB.     

声表面波空心叉指换能器

本文提出一种新的声表面波叉指换器结构——空心叉指换能器。对空心叉指换能器和普通叉指换能器(例如,双叉指换能器和单叉指换器)的性能进行了比较。给出了设计空心叉指换能器的数据。分析和实验结果证明,这种换能器与普通叉指换能器相比,其优点是:在相同的制造工艺和满足规定的指间反射的情况下,容易实现高的成品率和较高的工作频率。     

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。     

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。     

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。     

超导滤波器的研究

介绍了超导滤波器的原理、设计、制作和实验结果。利用YBCO超导薄膜制作出超导滤波器,在65K时,测试出滤波器的技术指标为中心频率1.18GHz,带宽196MHz,带内平坦,带内最小插损0.06dB。     

抽指加权宽带扇形叉指声表面波滤波器的等效电路分析

扇形换能器可以看成若干个沿孔径方向划分的均匀孔径换能器电端并联而成，根据梅森(Mason)等效电路模型以及由其延伸的混合场等效电路模型，推导出整个扇形换能器的导纳矩阵和频率响应，其中采用复阻抗模型考虑了叉指电极与自由表面的阻抗不连续的因素。本方法能够模拟指间反射、三次行程、指条寄生阻抗以及外围电路等对器件性能的影响；理论模拟与实验结果吻合。     

测量带宽对量子鬼成像的影响

利用自发参量下转换产生的信号光与闲置光光子对的动量关联特性可以实现量子鬼成像,有限的测量带宽限制了量子鬼成像的物像空间范围。本文利用飞秒脉冲泵浦I类非共线匹配的自发参量下转换过程产生关联光子对,从量子鬼成像出发,分析了实验过程中测量带宽对量子鬼成像所造成的影响,指出量子鬼成像的结果将受到测量所使用的滤波器线型的影响。最后,文章给出了利用滤波器线型归一化的修正方法,并给出了归一化修正后的量子鬼成像实验结果。     

交指型腔体滤波器设计

为抑制EAST装置现场的电磁信号对低杂波系统运行的干扰,设计了一个交指型腔体滤波器,其中心频率为2.45GHz,带宽为0.245GHz。介绍了交指型腔体滤波器的设计思路和方法,利用高频电磁仿真软件HFSS仿真提高了设计效率和精度。     

四边型弯张换能器特性研究及宽带设计

四边型弯张换能器通常工作带宽较窄,为了提高带宽性能,对四边型弯张换能器振动及辐射特性进行了研究,重点分析壳体结构参数对换能器发送电压响应的影响。根据分析结果提出了拓宽换能器工作带宽的方法,利用有限元软件进行了仿真计算并制作了四边型弯张换能器样机。测量得到在2.4~5 kHz的频率范围内,换能器的最大发送电压响应值达到140 dB,带内起伏4 dB,有限元仿真结果与实验结果吻合较好。研究结果表明设计的四边型弯张换能器不仅能够低频工作,并且可以在小尺寸下实现大功率发射,同时还具备宽带发射特性。      

声表面波指间多次反射效应的复阻抗理论

对于声表面波的指间多次反射效应,从阻抗不连续的假设出发,提出了复阻抗理论,把指条等效为具有复数阻抗和复数传输相位的传输线,从而反映出指间多次反射效应。引入这样两个复变参量之后,指间多次反射效应就可以用很简明的解析式表达出来。这样,不仅对于等间距换能器的频响和均匀栅格的反射系数,而且对于抽指栅格的反射系数和色散换能器的频响,都可以用解析表达式来表述。与通常使用的矩阵连乘的数值计算方法相比,既可以讨论结果与参量之间的关系,又可以节省数值计算的时间。     

叉指换能器激发表面声波的生长特性

本文利用暗场法和光探针技术对叉指换能器,特别是线性调频叉指换能器,激发表面声波的生长特性进行了观察和测量。并且利用有关的理论进行了计算。实验和理论结果一致表明在共振激发指对的中心位置,声强极小;离开中心位置,声强迅速增长。对于周期性叉指换能器,向两侧增长是对称的;而对于线性调频叉指换能器,向两侧增长是不对称的,向高频端的增长比向低频端的更强,因而形成线性调频叉指换能器向两端辐射的不对称性。但是在实验结果与理论结果的比较中,也出现一些问题,我们对此进行了初步的讨论。     

基于沙漏形人工表面等离激元和交指电容结构的双频滤波器设计

本文提出了一种在共面波导(coplanar waveguide,CPW)上加载沙漏形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)和交指电容结构的双通带滤波器.首先,在共面波导传输线上引入了沙漏形SSPP单元结构和交指电容结构,以获得高分数带宽、低插损的通带特性.然后,通过加载交指电容环路谐振器激发陷波,形成双通带滤波器.仿真结果表明,所提出的双通带滤波器具有良好的上边带抑制和双通带滤波性能.两个通带的相对带宽分别为46.8%(1.49—2.40 GHz)和15.1%(2.98—3.63 GHz),可在4.77—7.48 GHz的范围内实现超过—40 dB的抑制,且可通过改变相应的结构参数独立调控两个通带的上、下截止频率.为深入了解双通带滤波器的工作原理,给出了相应的色散曲线和电场分布、LC等效电路分析.最后,根据优化后参数数值,加工出滤波器原型实物.实验结果与仿真结果吻合良好,由此表明提出的双通带滤波器在微波频率的集成电路应用中具有重要意义.     

镶嵌型宽波束换能器

本文描述了一种用于水下运载体上的宽波束换能器的设计方法和实验结果。分析了影响波束开角的因素及变化趋势。所建立的模型可以设计不同工作频率的宽波束换能器。     

新型交叉指型低频宽阻带超导滤波器研究

本文提出了一种用于低频宽阻带滤波器设计的新型交叉指型谐振器(Interdigital Resonator,IDR),该谐振器具有结构紧凑、实现较强耦合、显著推高寄生通带等优异性能.文中设计和制作了中心频率为360MHz、相对带宽为4%的12节高温超导滤波器,实测结果表明,从通带到1.27GHz的阻带抑制超过80dB,第一寄生通带与基频通带频率比超过3.5.测试结果与设计结果符合得很好.     

半穿孔结构宽频带夹心换能器的理论分析

为了增加超声处理用的夹心换能器的频带宽度,我们曾研制出一种新型的半穿孔结构宽频带夹心换能器。为研究这种换能器增大带宽的原理,本文提出了一种理论分析模型,并给出全等效网络。计算了有水负载时换能器输入电导纳的频率特性对孔参数的依赖关系。关于带宽的理论计算结果和实验测量结果符合较好。同时还计算了换能器“变换段”输入力阻抗的频率特性与孔参数的关系,计算结果表明:半穿孔结构具有增加带宽的特性。此外,本文并应用复变数映象理论分析了多孔结构辐射块孔参数对带宽以及对负载敏感性的影响。这个分析方法也可用于其它超声振动系统的分析。