声表面波器件的设计仿真及其应用研究

• 作 者: 徐鑫
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 声表面波器件 器件版图 有限元 传播特性 振荡器

针对目前器件的版图设计周期相对较长，设计的正确率也相对较低，并且尚未有系统的开发软件、系统或平台出现的这些问题，提出了利用MATLAB强大的运算功能，作图功能和其中的GUI技术实现基于多条耦合器的声表面波版图设计。通过控制参数的输入，输出器件的版图。使在设计阶段实现器件版图的直接观察、缩短器件设计周期、提高器件版图设计正确率、降低设计强度和费用。针对声表面波（SAW）器件模拟仿真模型复杂、计算量大的问题，提出了利用ANSYS软件进行SAW器件的建模与仿真。首先阐述了SAW器件的结构及其原理；然后利用ANSYS软件对SAW器件进行建模和仿真，完成模态分析和谐响应分析；最后根据仿真结果得出结论：SAW的能量主要集中在固体表面1~2个波长内；振幅随深入固体材料的深度增加而迅速减小；晶体基片表面发生的是周期性的弹性形变。这些结论与理论相符，为SAW器件的设计和研究提供了仿真依据。针对振荡器中声表面波器件存在的体声波干扰、电极反射及旁瓣过大问题，提出了一种新型声表面波振荡器系统的设计方案。该方案将多条耦合器用于分离体声波，分裂电极用于减弱电极反射问题，并采用了输入、输出换能器双加权的措施来降低旁瓣信号。通过中心频率为50.8MHz声表面波器件的实现和测试结果，说明了该设计方案在提高器件性能方面具有很好的作用。利用Agilent7032A示波器对使用该器件设计的声表面波振荡器进行测量，得到该新型声表面波振荡器系统的振荡频率为50.1MHz，与系统的设计值误差仅为1.3%，并且具有良好的周期性和稳定性。