用于N77频段的高优值S_(0)兰姆波声表面波谐振器仿真与制备

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作者 蔡乔 帅垚 +3 位作者 彭斌 吴传贵 潘忻强 张万里 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期209-214,共6页

N77频段对声表面波滤波器提出了大带宽、低损耗等要求,但使用低声速声学模态以及单层功能层衬底结构的谐振器无法同时实现高频、宽带的目标,因此提出了基于X-37°Y铌酸锂薄膜与SiO_(2)/Ta_(2)O_(5)布喇格反射层设计,并制备了固态装... N77频段对声表面波滤波器提出了大带宽、低损耗等要求,但使用低声速声学模态以及单层功能层衬底结构的谐振器无法同时实现高频、宽带的目标,因此提出了基于X-37°Y铌酸锂薄膜与SiO_(2)/Ta_(2)O_(5)布喇格反射层设计,并制备了固态装配型的声表面波谐振器。首先确定谐振器的工作模态为高相速度S_(0)兰姆波,通过仿真各层薄膜厚度对器件性能的影响,确定了谐振器中各层薄膜材料的厚度;然后基于该器件结构参数,针对N77频段制备了一组电极周期为1.40~1.86μm的谐振器并对其性能进行测试。结果表明,实测结果与仿真基本一致,实测谐振器具有大机电耦合系数(k^(2)>22%)和高品质因子(Q_(max)>900)的特性,且优值因子超过200,性能优于采用同种声学模式的其他谐振器,有望应用于N77等5G频段的滤波器。 展开更多

关键词 S_(0)兰姆波 声表面波谐振器 布喇格反射层 N77频段 高优值因子

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基于二氧化钒的可重构声表面波谐振器

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作者 宫傲 何伟 +3 位作者 郭乙龙 白焱 黄秋钦 黄文 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期203-208,共6页

仿真设计了一款新颖的可重构声表面波(SAW)谐振器。该设计将相变材料二氧化钒(VO_(2))与谐振器集成在同一芯片上,实现了紧凑的可重构谐振器。利用VO_(2)的相变特性,以VO_(2)替代SAW谐振器的部分电极。通过温度控制SAW谐振器中VO_(2)电... 仿真设计了一款新颖的可重构声表面波(SAW)谐振器。该设计将相变材料二氧化钒(VO_(2))与谐振器集成在同一芯片上,实现了紧凑的可重构谐振器。利用VO_(2)的相变特性,以VO_(2)替代SAW谐振器的部分电极。通过温度控制SAW谐振器中VO_(2)电极的工作状态,实现SAW谐振器频率在两种不同状态之间的调谐。设计的电极宽度为1.15μm(理论波长λ为4.6μm)的可重构谐振器,仿真结果显示其频率可在472 MHz和774 MHz两种状态下进行调谐,机电耦合系数分别为7.1%和5.6%,同时调谐范围高达302 MHz。为使设计的可重构谐振器具有更优的性能,对可重构谐振器的电极厚度进行参数化仿真,当电极厚度为0.12λ时,SAW谐振器的机电耦合系数最高,为后续可重构SAW滤波器提供了更大的带宽。同时还提出了基于VO_(2)的可重构SAW谐振器的工艺流程思路,这为设计应用于实际提供了指导。 展开更多

关键词 声表面波谐振器 二氧化钒 频率调谐 电极厚度 机电耦合系数

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声表面波谐振器无损测量多结构薄膜几何参数的仿真

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作者 刘卓 肖夏 +1 位作者 张晋菘 张立 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期465-473,共9页

提出了一种基于铌酸锂(LiNbO3)的便携式单端口声表面波(SAW)谐振器无损检测多种结构薄膜几何特征的新方法,测量的薄膜结构包括单层金属薄膜、双层薄膜和大马士革结构薄膜。采用有限元法进行仿真得到S参数曲线,再拟合得到一定范围内的SA... 提出了一种基于铌酸锂(LiNbO3)的便携式单端口声表面波(SAW)谐振器无损检测多种结构薄膜几何特征的新方法,测量的薄膜结构包括单层金属薄膜、双层薄膜和大马士革结构薄膜。采用有限元法进行仿真得到S参数曲线,再拟合得到一定范围内的SAW谐振器谐振频率与相应几何参数的关系曲线,并用三阶多项式表示。结果表明,拟合曲线可决系数R2均大于0.999 0,说明所得拟合多项式能较为准确地表征几何特征与谐振器谐振频率的关系。通过所提方法测量未知几何尺寸样片的谐振频率后代入相应关系式,即可计算出对应的样片几何尺寸。验证了SAW谐振器在薄膜几何特征的快速无损检测方面具有较大潜力。 展开更多

关键词 无损检测 声表面波谐振器 有限元法 薄膜 大马士革结构

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声表面波谐振器的时域响应特性研究 被引量：13

4

作者 李平 文玉梅 +1 位作者 王军峰 黄尚廉 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2003年第2期87-90,97,共5页

由于电磁波的速度比声表面波的速度快得多,叉指换能器在进行电声转换的同时,也降低了信号能量流的速度,在一定时间内蓄积了电磁能量,所以当电磁激励结束后的一定时间内,声表面波器件仍然有瞬态输出,这是声表器件实现无源无线传感的物理... 由于电磁波的速度比声表面波的速度快得多,叉指换能器在进行电声转换的同时,也降低了信号能量流的速度,在一定时间内蓄积了电磁能量,所以当电磁激励结束后的一定时间内,声表面波器件仍然有瞬态输出,这是声表器件实现无源无线传感的物理基础。该文通过推导声表面波谐振器各部分的冲激响应函数,得到谐振器的冲激响应,据此分析研究声表面波谐振器在各种激励下的响应波形和特征。分析表明声表面波谐振器的瞬态响应完全反映了器件的性能参数。 展开更多

关键词 声表面波 声表面波器件 声表面波谐振器 时域分析

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基于声表面波谐振器的无源扭矩传感器研究 被引量：4

5

作者 陈磊 徐春广 +1 位作者 郝娟 肖定国 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第10期73-75,共3页

提出一种基于声表面波(SAW)技术的扭矩测量方法。分析了工作原理,推导出扭矩与谐振频率的数学关系模型,并通过实验验证了该测量方法的可行性。利用射频技术激发传感器,并接收回波信号进行检测,从而实现对转轴扭矩的实时监控。

关键词 声表面波谐振器 扭矩检测 射频激励

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声表面波谐振器无源无线传感虚拟仪器系统 被引量：3

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作者 郑敏 李平 +1 位作者 文玉梅 杨进 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第11期86-88,共3页

分析了在通用硬件平台上结合软件设计的声表面波谐振器无源无线传感虚拟仪器系统。该系统通过设计虚拟仪器实现部分硬件功能,控制闭环系统实现自动检测,并采用数字信号处理方法提高检测系统的精度,从而避免了通常的复杂硬件系统,降低硬... 分析了在通用硬件平台上结合软件设计的声表面波谐振器无源无线传感虚拟仪器系统。该系统通过设计虚拟仪器实现部分硬件功能,控制闭环系统实现自动检测,并采用数字信号处理方法提高检测系统的精度,从而避免了通常的复杂硬件系统,降低硬件成本,并使检测更灵活。本文介绍了设计原理和系统构成,并对系统的误差进行了分析。实验表明:该仪器系统能够达到5m的无线检测距离。 展开更多

关键词 虚拟仪器系统 无源 声表面波谐振器 无线 硬件平台 通用 传感 数字信号处理 功能 系统构成

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采用双本振源激励的声表面波谐振器无线测量系统 被引量：2

7

作者 陈赵兴 陈智军 +2 位作者 李庆亮 陈涛 赵文玉 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期708-711,共4页

在声表面波无线传感的实际应用中,针对以差动形式同时出现的两个声表面波谐振器设计了一种采用双本振源激励的阅读器,每次产生包括两个载波频率的激励信号,使两个谐振器同时响应。实际搭建了无线测量系统,对阅读器的发射和接收链路进行... 在声表面波无线传感的实际应用中,针对以差动形式同时出现的两个声表面波谐振器设计了一种采用双本振源激励的阅读器,每次产生包括两个载波频率的激励信号,使两个谐振器同时响应。实际搭建了无线测量系统,对阅读器的发射和接收链路进行了测试,并通过上位机实时显示谐振频率,测量结果表明了系统的可靠性。最后,实验分析了系统在不同载波频率激励信号下的差动频率测量结果和最远测量距离。 展开更多

关键词 计量学 声表面波谐振器 谐振频率 无线测量系统 双本振源

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基于声表面波谐振器和延迟线的编码型无源无线阵列传感器 被引量：1

8

作者 李平 文玉梅 +2 位作者 王军峰 刘双临 黄尚廉 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2003年第2期15-16,共2页

提出了一种新型延迟编码式谐振声表面波无源无线传感系统。该传感单元由单端口谐振器和延迟线组成 ,激励信号采用间歇正弦脉冲串信号。响应为一变化的振荡波形 ,该信号的频率与声表面波器件固有频率相等。该传感阵列系统利用不同延迟线... 提出了一种新型延迟编码式谐振声表面波无源无线传感系统。该传感单元由单端口谐振器和延迟线组成 ,激励信号采用间歇正弦脉冲串信号。响应为一变化的振荡波形 ,该信号的频率与声表面波器件固有频率相等。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器不仅有谐振式无源无线传感器距离远的优点 ,而且 ,还具有延迟型大规模编码的优势。该方法提高了传感系统遥感测量的距离、灵敏度和信噪比 。 展开更多

关键词 声表面波谐振器 无源无线编码传感器阵列 延迟线

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无源声表面波谐振器的无线温度传感系统 被引量：1

9

作者 刘双临 李平 文玉梅 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第4期22-24,27,共4页

介绍了一种基于声表面波谐振器的无源无线温度传感系统。作为传感器的谐振器受到正弦脉冲串的无线激励。因激励信号的中心频率不同于谐振器的谐振频率 ,所以回波信号是一调幅信号 ,其包络的主频就是谐振器的谐振频率和激励信号中心频率... 介绍了一种基于声表面波谐振器的无源无线温度传感系统。作为传感器的谐振器受到正弦脉冲串的无线激励。因激励信号的中心频率不同于谐振器的谐振频率 ,所以回波信号是一调幅信号 ,其包络的主频就是谐振器的谐振频率和激励信号中心频率的差频。给出了传感系统的电路设计以及信号处理方法。 展开更多

关键词 无源声表面波谐振器 无线温度传感系统 传感器

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超小型声表面波谐振器 被引量：3

10

作者 仇钢 章德 何小悦 《应用声学》 CSCD 北大核心 2003年第6期1-5,共5页

传统声表面波谐振器中的指条反射阵占据了器件的大部分尺寸。由于剪切横波(SH wave)在材料基片的自由端面反射时不产生模式转换,因此可望利用自由端面来代替SH型声表面波谐振器中的指条反射阵,实现超小型低损耗的新型声表面波谐振器。... 传统声表面波谐振器中的指条反射阵占据了器件的大部分尺寸。由于剪切横波(SH wave)在材料基片的自由端面反射时不产生模式转换,因此可望利用自由端面来代替SH型声表面波谐振器中的指条反射阵,实现超小型低损耗的新型声表面波谐振器。本文首先用COM理论对新结构的谐振器进行了讨论,并且在实验上实现了120MHz至440MHz的几个单端谐振器(ST36°石英基片),其插入损耗从0.87dB至1.29dB,面积缩小到传统谐振器的50％至25％。 展开更多

关键词 声表面波谐振器 指条反射阵 剪切横波 COM理论 滤波器 通信系统

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高阶兰姆波MEMS声表面波谐振器仿真研究 被引量：1

11

作者 陈鹏 张万里 +3 位作者 彭斌 李川 舒琳 王瑜 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第6期876-879,共4页

以有限元法为基础,对高阶兰姆波型微机电系统(MEMS)声表面波谐振器进行了仿真。研究了压电材料及其厚度、Si基底厚度对高阶兰姆波声速的影响规律,结果表明,AlN压电薄膜器件的高阶兰姆波的声速比ZnO和LiNbO3器件更大。压电材料较薄时传... 以有限元法为基础,对高阶兰姆波型微机电系统(MEMS)声表面波谐振器进行了仿真。研究了压电材料及其厚度、Si基底厚度对高阶兰姆波声速的影响规律,结果表明,AlN压电薄膜器件的高阶兰姆波的声速比ZnO和LiNbO3器件更大。压电材料较薄时传播兰姆波,太厚时则传播瑞利波。高阶兰姆波的声速随着硅基底厚度增加而逐渐降低,并趋于一个稳定值。在此基础上,提出了在电极上方加载一层压电薄膜来提高兰姆波声速的器件结构,仿真结果表明,通过增加一层AlN薄膜,可提高高阶兰姆波的声速,进而提高器件的谐振频率。 展开更多

关键词 有限元法 声速 声表面波谐振器 高阶兰姆波 压电薄膜

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基于频域相位信息的声表面波谐振器回波频率估计 被引量：3

12

作者 李亚飞 陈智军 +2 位作者 朱卫俊 黄鸿伟 熊志强 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第7期848-851,共4页

提出一种基于频域相位信息的频率估计算法,利用正弦信号傅里叶变换相位谱中相位与频率的关系实现对声表面波谐振器回波频率的估计,并采用自相关运算消除回波信号初相位对估计结果的影响。通过无线测试系统和仿真回波信号对该算法进行了... 提出一种基于频域相位信息的频率估计算法,利用正弦信号傅里叶变换相位谱中相位与频率的关系实现对声表面波谐振器回波频率的估计,并采用自相关运算消除回波信号初相位对估计结果的影响。通过无线测试系统和仿真回波信号对该算法进行了验证,表明算法的频率估计精度不受激励信号频率变化的影响,并且在整个声表面波谐振器的谐振频率变化范围内都具有较高的精度和稳定性。 展开更多

关键词 计量学 频率估计 相位谱 回波信号 自相关运算 声表面波谐振器

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高Q值声表面波谐振器研究进展 被引量：4

13

作者 赵钊 高杨 张树民 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第6期841-846,共6页

声表面波(SAW)谐振器作为各类SAW器件的核心元件,其性能决定SAW器件的各项指标,其中以谐振器品质因数(Q)值最重要。该文介绍了影响SAW谐振器Q值的因素,指出目前高Q值SAW谐振器的衬底结构大多为异质声学层结构,且异质声学层结构本质为一... 声表面波(SAW)谐振器作为各类SAW器件的核心元件,其性能决定SAW器件的各项指标,其中以谐振器品质因数(Q)值最重要。该文介绍了影响SAW谐振器Q值的因素,指出目前高Q值SAW谐振器的衬底结构大多为异质声学层结构,且异质声学层结构本质为一维声子晶体。结果表明,通过在谐振器的多个位置构建声子晶体对SAW谐振器的声场能量可实现全三维约束,以提升谐振器Q值,最后展望了高Q值SAW谐振器的理想结构。 展开更多

关键词 声表面波谐振器 品质因数 异质声学层 声子晶体 声场能量

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基于钽酸锂薄膜衬底的声表面波谐振器 被引量：3

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作者 杨清瑞 王志超 +3 位作者 宋学毅 王昭勋 陈雪娇 张师斌 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1093-1100,共8页

在5G通信时代,声表面波(SAW)滤波器作为射频前端滤波器的一种重要解决方案,面临着频率提升和带宽拓展的双重困难,其性能优劣直接影响整个通信系统的质量.近年来,随着离子切片技术的成熟,压电单晶薄膜技术给SAW滤波器带来了新转机.与传统... 在5G通信时代,声表面波(SAW)滤波器作为射频前端滤波器的一种重要解决方案,面临着频率提升和带宽拓展的双重困难,其性能优劣直接影响整个通信系统的质量.近年来,随着离子切片技术的成熟,压电单晶薄膜技术给SAW滤波器带来了新转机.与传统的42°Y切钽酸锂(LiTaO3)衬底相比,基于离子切片技术的同切型钽酸锂-二氧化硅-硅(42°Y-cut LiTaO3-on-insulator,42-LTOI)衬底能有效提升器件的性能.通过研究基于42-LTOI衬底的SAW谐振器的设计参数与其各性能指标(性能系数、机电耦合系数、寄生模式抑制)之间的关系,可以为进一步设计满足5G通信频段要求的SAW滤波器提供指导.通过理论分析、有限元仿真与实验测试相对比的方法,在谐振器优化设计方面得到以下结论:增加谐振器的电极对数或者电极孔径,能够有效提升器件的性能系数,其中增加电极对数的作用更为明显;在具有相同静态电容的谐振器中,电极孔径与电极对数的比值越小(即谐振器的形状在声波传播方向上越狭长),器件的性能系数越高;谐振器的机电耦合系数随电极周期增加呈现先增大后减小的趋势,在本实验使用的衬底参数下,当电极周期为1.8μm时,具有10.8%的理论最大值;谐振器的寄生模式响应会随电极对数的增加而逐渐增强,采用赝电极结构可以有效抑制寄生响应. 展开更多

关键词 钽酸锂薄膜衬底 声表面波谐振器 性能系数 机电耦合系数 寄生模式抑制

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基于ScAlN/FeGa结构的磁电声表面波谐振器 被引量：3

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作者 姜建利 杨雪梅 +1 位作者 刘婉 白飞明 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第1期4-8,共5页

该文研究基于磁致伸缩FeGa合金衬底的磁电声表面波(SAW)谐振器。首先,在FeGa磁致伸缩衬底上溅射沉积了ScAlN压电薄膜,完成了单端口声表面波谐振器的制备;其次,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对ScAl... 该文研究基于磁致伸缩FeGa合金衬底的磁电声表面波(SAW)谐振器。首先,在FeGa磁致伸缩衬底上溅射沉积了ScAlN压电薄膜,完成了单端口声表面波谐振器的制备;其次,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对ScAlN薄膜进行结构分析;最后,采用矢量网络分析仪和微波探针台测试S参数和群时延。结果表明,ScAlN薄膜晶粒呈柱状生长且具有高度(002)取向,薄膜表面粗糙度在2.36nm左右;当ScAlN压电薄膜厚为0.7μm,波长为15.74μm时,SAW谐振器的谐振频率为218.75 MHz,相速度为3 443m/s,机电耦合系数为0.06%,与COMSOL仿真计算结果较吻合。 展开更多

关键词 FeGa合金衬底 磁致伸缩效应 ScAlN薄膜 磁电效应 声表面波谐振器

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GHz频带声表面波谐振器的研究 被引量：3

16

作者 范子坤 葛惟昆 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期908-911,共4页

　本文叙述了GHz频带声表面波谐振器的设计、制造和试验结果.对两种不同模式的声表面波谐振器进行了研究,它们是瑞利波型谐振器和表面横波型谐振器.对两种波型谐振器的频率温度特性进行了比较.最后对表面横波(STW)谐振器在振荡器中的应... 　本文叙述了GHz频带声表面波谐振器的设计、制造和试验结果.对两种不同模式的声表面波谐振器进行了研究,它们是瑞利波型谐振器和表面横波型谐振器.对两种波型谐振器的频率温度特性进行了比较.最后对表面横波(STW)谐振器在振荡器中的应用进行了研究. 展开更多

关键词 声表面波谐振器 瑞利波 表面横波

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低损耗高Q值声表面波谐振器

17

作者 周卫 《电讯技术》 北大核心 2004年第5期128-131,共4页

介绍了低损耗高Q值声表面瑞利波和声表面横波谐振器的原理、结构、制作和关键的设计参数,以及实验结果。其中双端声表面瑞利波谐振器的有载Q值可达5000以上,无载Q值可达20000以上。

关键词 Q值 声表面波谐振器 低损耗 原理 实验结果 高Q 横波

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具有布喇格反射层谐振器带内横模抑制结构设计

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作者 李磊 帅垚 +5 位作者 李金晔 范维 吴达豪 罗文博 吴传贵 张万里 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期262-267,共6页

研究了基于X切铌酸锂材料且具有布喇格反射层结构的谐振器,通过有限元(FEM)仿真模拟计算了面内旋转角和Al电极厚度对机电耦合系数、相速度和阻抗比的影响。搭建三维有限元(3D FEM)结构探究了谐振器带内的横向模式与半周期的关系,并对比... 研究了基于X切铌酸锂材料且具有布喇格反射层结构的谐振器,通过有限元(FEM)仿真模拟计算了面内旋转角和Al电极厚度对机电耦合系数、相速度和阻抗比的影响。搭建三维有限元(3D FEM)结构探究了谐振器带内的横向模式与半周期的关系,并对比了两种小锤结构对横向模式的抑制作用,小锤结构无法对SMR谐振器的横向模式进行有效抑制。设计了3种加权谐振器结构,分别是加权无假指、加权有假指和加权有小锤。实验对比了普通谐振器与3种加权谐振器的性能。结果表明,3种加权谐振器的机电耦合系数(K^(2))都超过了15%,阻抗比约为60 dB,均对带内横向模式有明显的抑制作用。 展开更多

关键词 声表面波谐振器 S_(0)模态 X切LN 横向模式抑制 加权结构

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倾斜小锤结构对SAW谐振器性能的影响研究

19

作者 李强 帅垚 +2 位作者 吴传贵 罗文博 张万里 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期484-489,共6页

为了提升5G时代高频滤波器的性能,研究了基于X-37°Y LiNbO3为压电衬底的固态装配型谐振器(SMR)结构的声表面波(SAW)谐振器。通过二维和三维有限元仿真,研究了谐振器结构参数对其性能的影响,并通过流片验证了仿真结果。结果表明,该... 为了提升5G时代高频滤波器的性能,研究了基于X-37°Y LiNbO3为压电衬底的固态装配型谐振器(SMR)结构的声表面波(SAW)谐振器。通过二维和三维有限元仿真,研究了谐振器结构参数对其性能的影响,并通过流片验证了仿真结果。结果表明,该结构下旋转角37°时谐振器性能最优,且倾斜角度的增加可增强对横向模态杂散的抑制效果,当倾斜角度超过18°后效果减弱并引入新的杂散。倾斜小锤结构在一定程度上能提高谐振器的品质因数(Q)值,由此确定其最佳倾斜角度为15°~18°,且能在抑制杂散和保持Q值间取得平衡,这为高频SAW滤波器提供了设计指导。 展开更多

关键词 固态装配型谐振器(SMR) 声表面波谐振器 有限元仿真 倾斜小锤结构 品质因数

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新型声表面波谐振式压力传感器的研制

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作者 范东远 陈明 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1998年第1期7-10,22,共5页

本文介绍了一种新型的声表面波谐振式压力传感器，压力敏感元件为声表面波谐振器，并组成差动电路形式进行温度补偿。敏感膜片采用全石英一体化封装技术，消除了传统粘贴式封装结构所带来的迟滞、重复性等误差，极大的提高了压力测量的... 本文介绍了一种新型的声表面波谐振式压力传感器，压力敏感元件为声表面波谐振器，并组成差动电路形式进行温度补偿。敏感膜片采用全石英一体化封装技术，消除了传统粘贴式封装结构所带来的迟滞、重复性等误差，极大的提高了压力测量的精度。由于声表面波器件采用半导体工艺制作，易于批量生产，降低了成本，具有极大的实际应用价值和意义。文中介绍了该传感器的工作原理，并给出了具体的性能指标。 展开更多

关键词 声表面波谐振器 传感器 压力传感器

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