实用宽带高分辨率声表面波线性调频变换功率谱仪

声表面波(SAW)线性调频变换(CZT)技术是实时傅利叶变换处理的主要支持性技术之一。其实用化研究始于七十年代末。本文将介绍作者以射电天文望远镜为直接应用对象,所研制的SKP-1型宽带高分辨率SAW功率谱仪。其中着重介绍一种扩展CZT变换器固有50％有效工作周期的新方法。并给出谱仪实验室测量的详细性能。     

TEMPERATURE DEPENDENCE OF FREQUENCY MEASUREMENT WITH SAW CZT PROCESSOR

Usually,frequency measurement with SAW chirp Z transform processor is something temperature depen-dent because of performance changes of SAW chirp delay lines used in processor with temperature.Hence,afull knowledge of the temperature dependence is necessary for practical processor design and compensation.So far,as we know,no adequate quantitative analysis has been given.In this paper a theoretical model is setup for the analysis of temperature dependence of ferequency measurement with a SAW CZT processorbased on time scale principle.A closed form expression is given to formulate the deviation of the measuredfrequency from the actual input when the temperature changes.The deviation is not only related with SAWtime delay temperature coefficient of the substrate used in SAW device and the parameters of SAW chirp de-lay lines,but also with the input frequency.A good agreement between our experiment and theory is shownand a reasonable explanation is given to the discrepancy between Claude Lardat‘s theory a     

Charge sharing effect on 600 μm pitch pixelated CZT detector for imaging applications

We are currently investigating the spatial resolution of highly pixelated Cadmium Zinc Telluride(CZT)detector for imaging application. A 20 mm×20 mm×5 mm CZT substrate was fabricated with 600 μm pitch pixels(500 μm anode pixels with 100 μm gap) and coplanar cathode. Charge sharing between two pixels was studied using collimated a 122 keV gamma ray source. Experiments show a resolution of 125 μm FWHM for double-pixel charge sharing events when the 600 μm pixelated and 5 mm thick CZT detector biased at-1000V. In addition, we analyzed the energy response of the 600 μm pitch pixelated CZT detector.     

CdZnTe平面探测器对低能X/γ射线的光谱响应

基于3片不同条件下生长的CdZnTe晶片制备出平面电极(Planar)探测器CZT1、CZT2及CZT3.分析室温下3个探测器在不同场强作用下对低能X/γ射线的光谱响应,并结合相应晶体材料的载流子迁移特性和掺杂剂的浓度以及存在状态,归纳影响探测器分辨率的原因.掺杂In浓度高的探测器CZT1,由于材料中存在的深能级缺陷Cd2+i,作为电子的俘获中心,影响了载流子的收集效率,进而降低了探测器的能量分辨率;掺杂In浓度低的探测器CZT2对不同能量X/γ射线均具有较好的能量分辨率;而Al掺杂探测器CZT3,由于Al间隙原子Ali的存在作为电子的散射中心,最终影响了收集效率及能量分辨率.     

基于调频Z变换的均匀线列阵恒定束宽波束形成器设计

提出了基于调频Z变换(CZT)的宽带恒定束宽波束形成(CBB)方法:假设在每个子带内,各方位波束的权系数相同,推导得到:每个频率子带的权系数序列与参考频率的权系数序列的频谱相同,而在频率轴上满足比例伸缩关系,比例尺度为参考频率与相应频率子带的中心频率之比。依据此设计思想,给出有效孔径不变的CZT法(CZTIA)和有效孔径变化的CZT法(CZTVA)两种CBB实现方法。它们均是由参考频率的权系数序列,通过设定不同的参数值,采用CZT快速计算各个子带的权系数序列的频谱,然后通过傅里叶反变换便可得到相应频率子带的权系数序列。计算机仿真结果验证了理论分析的正确性。     

热声转换的声表面波电压传感机制

提出了一种基于热声转换的高灵敏声表面波(SAW)电压传感机制并开展实验验证。从传热角度以及微扰理论出发建立了基于热声转换机制的SAW电压传感理论模型,探索了结构参数以及环境因素对SAW电压传感器灵敏度的影响规律。为了验证理论模型,在Y切石英基底上同芯片集成设计MEMS微型加热器与200 MHz声表面波器件以制备SAW电压传感器件,并搭建电压测试平台对传感器件开展性能测试。实验结果表明所制备的SAW传感器件电压与频率响应之间具有二次线性关系且在室温(20℃)下具有与理论相近的电压灵敏度(22.4 kHz/V),此外实验获得的环境温度对电压灵敏度的影响规律与理论相符。基于热声转换机制的SAW电压传感器能够显著的提高电压检测灵敏度。     

Temporal pulsed x-ray response of CdZnTe:In detector

The temporal response of cadmium-zinc-telluride(CZT) crystals is evaluated at room temperature by using an ultrafast-pulsed x-ray source. The dynamics of carrier relaxation in a CZT single crystal is modeled at a microscopic level based on a multi-trapping effect. The effects of the irradiation flux and bias voltage on the amplitude and full width at half maximum(FWHM) of the transient currents are investigated. It is demonstrated that the temporal response process is affected by defect level occupation fraction. A fast photon current can be achieved under intense pulsed x-ray irradiation to be up to 2.78×10~9 photons mm~(-2)·s~(-1). Meanwhile, it is found that high bias voltage could enhance carrier detrapping by suppressing the capture of structure defects and thus improve the temporal response of CZT detectors.     

SAW谐振器谐振频率微秒级快速检测方法

针对高速旋转环境下的谐振式声表面波(SAW)传感器信号快速检测,提出基于回波损耗测量原理的SAW谐振器谐振频率微妙级快速检测方法.对SAW谐振器进行线性扫频激励的过程中,将反射信号经功率检波与比较器转换为数字脉冲信号,使用计时器实时计算脉冲信号中心对应频率快速求得SAW传感器谐振频率.在8000 r/min转速范围内对...     

声表面波Chirp滤波器及卷积器组成的信号谱分析系统

本文报告了两种声表面波(SAW)器件组成的频谱分析系统及其实验结果.使用SAW Chirp滤波器与SAW卷积器组成两种类似的实验系统,进行了连续波信号、调制脉冲信号、以及上述两种信号同时输入的谱分析,还进行了信号加窄带干扰的谱分析.两种系统获得一致的结果.实验表明,这些系统具有8MHz带宽,可分析10μs时宽的信号,其等效滤波器数目等于80.文内给出一些实验照片. 由SAW器件组成的谱分析系统是一种模拟信号处理系统.它具有结构简单、实时、时带积大、体积小、重量轻及功耗低等优点,是七十年代发展起来的,颇受人们的重视.我们在国内首次实现了由SAW Chirp滤波器或/和卷积器组成的两类系统.     

基于反射型延迟线结构的无线无源声表面波测温系统

从传感器核心元件及无线测温雷达的优化设计出发,研制了一种集成电子标签的高性能声表面波(SAW)无线无源测温系统。基于耦合模(COM)理论对作为传感元件的反射型SAW延迟线进行了优化设计,基于仿真结果,实验研制了采用YZ LiNbO_3石英基片的434 MHz反射型SAW延迟线,该器件是由一个换能器与8个反射器构成的反射型延迟线,其中3个反射器用于温度检测,另外5个反射器则用于采用相位编码的电子标签。测试结果显示所研制的反射型SAW延迟线具有良好的时域特性与较高的信噪比,并与理论仿真结果极为吻合。设计并研制了采用步进调频(FSCW)模式的测温雷达,利用高精度高低温箱对所研制的无线无源SAW测温系统进行了无线测试,系统表现出良好的线性特性,测温准确度达到了士1℃以内。      

表征超大规模集成电路互连纳米薄膜硬度特性的声表面波的频散特性

利用声表面波(SAW)的频散特性来表征超大规模集成电路(ULSI)互连系统中低介电常数(k)薄膜的物性具有准确、快速、对材料无损伤等突出优点.研究了Si(100)衬底上淀积低k薄膜的分层结构中，SAW沿任意方向传播的色散关系.引入坐标变换后，单层薄膜特征矩阵从9阶降到6阶，双层薄膜特征矩阵从15阶降到10阶，大幅度提高了计算速度，有利于生产ULSI过程中的在线监测. 关键词： 超大规模集成电路 声表面波 传输方向 频散特性     

Investigation of titanium nitride coating by broadband laser ultrasonic spectroscopy

We present a laser ultrasonic method to investigate a titanium nitride(TiN) coating specimen.The technique is based on the principle of surface acoustic wave (SAW) dispersion during acoustic propagation on a half-space with the presence of a thin layer.Due to the high efficiency of laser line-source excitation,we have been able to generate and detect a SAW with an excellent signal-to-noise ratio in a wide frequency band.An inverse fitting algorithm was employed to extract simultaneously the thickness and the elastic parameters of the TiN coating from the experimental SAW velocity dispersion curve.     

THE DETECTION OF SAW FIELD IN PULSE COMPRESSOR BY LASER SCANNING PROBE

The theory of acousto-optic interaction for the SAW field with metal strip reflective arrays(MSRA)onthe piezoelectric substrate is presented.The original optical probe system is improved to detect and displaythe SAW distribution in the pulse compressor with MSRA deposited on the surface of YZ-LiNbO_3,and theresults are analysed and discussed briefly.     

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。      

用声表面波技术实现扩展频谱通信有效的MSK信号

本文描述了扩展频谱通信有效的MSK信号的特点和性质,及用声表面波(SAW)技术调制/产生这种信号的工作原理、方法和结构。是一种较理想的技术。给出了用SAW技术实现MSK信号的各种方法和结构的实验结果,结果是优良的。 文中我们提出了MSK-SAW发生器的一种新结构。     

声表面波器件用在卫星通讯中

据报道,“交响乐”卫星上成功地使用了某些声表面波(SAW)器件来进行电视电话和语言通信.早在1975年,用SAW延迟线做成两种不同的解调器,在巴黎与日内瓦之间进行了通信实验.随后,于1976年又用于巴黎的联合国教科文组织总部与当时在肯尼     

Development of a surface acoustic wave wireless and passive temperature sensor incorporating reflective delay line

based on optimal design on the core element of the sensor,a wireless and passive surface acoustic wave(SAW)temperature sensor integrated with ID Tag was presented.A reflective delay line,which consists of a transducer and eight reflectors on YZ LiNbO3 substrate.Was fabricated as the sensor element,in which,three reflectors were used for temperature sensing,and the other five were for the ID Tag using phase encoding.Single phase unidirectional transducers(SPUDTs)and shorted grating were used to structure the sAW device,leading to excellent signal to noise ratio(SNR).The performance of the SAW device was simulated by the coupling of modes(COM)prior to fabrication.Using the network analyzer,the response in time domain of the fabricated 434 MHz SAW sensor was characterized,the measured S11 agrees well with the simulated one,sharp reflection peaks,high signal/noise,and low spurious noise between the reflection peaks were observed.Using the radar system based on FSCW as the reader unit.the developed SAW temperature sensors were evaluated wirelessly.Excellent1 inearity and good resolution of士1℃ were observed.     

快速傅里叶变换与线性调频Z变换联合算法在光纤法布里-珀罗传感器解调中的应用

将快速傅里叶变换(FFT)与线性调频Z变换(CZT)联合变换的方法应用到法布里-珀罗(F-P)腔传感器的解调中,从理论上分析了该方法的解调原理及误差.模拟计算得出,该联合算法解调出的腔长的相对误差达到0.01%,腔长的最大绝对误差小于0.05 μm.在对测量范围为O～3 MPa的F-P腔微机电系统(MEMS)压力传感器进行的解调试验中,该算法可以辨别0.01 MPa的压力,腔长与压力数据的拟合度为0.99316,测量压力与实际压力的标准偏差小于0.005 MPa.实验结果表明,FFT与CZT联合解调的方法可以在较少计算量的基础上达到较高的精度,满足实际需求.     

ZnO薄膜和薄膜声表面波器件

由Solie和Kino等人提出的薄膜SAW器件,实际上是一种包括覆盖在非压电基片上的压电薄膜在内的层状结构。适当选择压电薄膜和基片材料,可实现强压电耦合和高温度稳定性,氧化锌(ZnO)薄膜由于它有较高的机电耦合系数(K:(?)0.28)、较好的温度稳定性以     

电镀法在氧化铟锡上制备铜锌锡硫薄膜的光谱特征（英文）

低成本、环境友好的铜锌锡硫替代含贵金属和有毒金属的铜铟镓硒,是薄膜太阳能电池的最佳选择。电镀法是一种无需真空设备和靶材的低成本方法。一种更简单的制膜方法是在水溶液中共电镀沉积Cu-Zn-Sn(CZT)合金于FTO衬底上。采用氩气保护气氛下在550℃硫化电镀法制得的CZT合金前驱体,成功制备了CZTS薄膜。采用三电极体系将CZT合金前驱体电镀在FTO上,其中FTO作为工作电极,铂(Pt)网和Ag/AgCl分别作为对电极和参比电极。电解质由CuSO_4, ZnSO_4, SnSO_4,络合剂-三乙醇胺(TEA)和柠檬酸钠组成。前驱体在氩气保护气氛下550℃硫化得到CZTS薄膜。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光光谱仪和光电化学测量(PEC)等方法,表征了CZTS薄膜的结构、形貌、成分和光谱学性质。XRD和拉曼光谱证明了550℃硫化后的CZTS薄膜具有锌黄锡矿结构。一个Raman主峰位于342 cm~(-1),两个Raman次强峰分别位于289和370 cm~(-1),这些峰位与锌黄锡矿CZTS的峰位相吻合。SEM结果证明优化后CZTS薄膜成分接近CZTS的理想化学计量比, CZTS薄膜中Cu/(Zn+Sn)和S/(Zn+Sn+Cu)分别为0.52和1.01,这表明CZTS薄膜中S的含量非常合适。PEC结果证实,采用前照射或后照射FTO/CZTS均产生光电流,并且两种照射下产生的光电流方向一致。通过紫外可见光光谱测量并由此计算出的CZTS能隙为1.45 eV。通过上述分析证明制备的CZTS薄膜具有高品质,可用于制备CZTS薄膜太阳能电池。