声表面波器件原理及其应用

声表面波器件原理及应用简介北京中讯四方科技股份有限公司发现：1885年瑞利，也称瑞利波表面波：在任何材料或切向上普遍存在应用：地震、勘探、探伤声表面波器件原理压电效应受到压力产生电荷＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－F逆压电效应加入电荷（电压）产生形变V声表面波的产业的开端1965年White和Voltmer发明叉指换能器60年代半导体平面工艺的成熟声表面波学科理论→技术→产业声表面波的有效激发压电晶体基片输入叉指换能器输出叉指换能器吸声材料吸声材料表面波传播区域声表器件的基本结构晶体抛光面汇流条屏蔽条叉指换能器晶体背面打毛或刻沟槽常用压电晶体的参数－声速348839923295315820002500300035004000YZ铌酸锂128铌酸锂112钽酸锂ST石英声速常用压电晶体的参数－机电耦合系数4.80%5.40%0.75%0.11%0.00%1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%YZ铌酸锂128铌酸锂112钽酸锂ST石英机电耦合系数常用压电晶体的参数－温度系数91571800102030405060708090100YZ铌酸锂128铌酸锂112钽酸锂ST石英温度系数不常用的压电晶体材料锗酸铋：声速慢，1500米/秒，适合做长时延的器件。缺点：硬度太小，易碎，易划伤。四硼酸锂：声速高，6000米/秒，适合做高频器件。缺点：水溶性晶体，工艺难度大。所用的晶体材料→查得声速判断换能器类型→单指还是分裂指如何计算指条线宽？单指结构波长＝声速/频率指宽＝波长/4波长波长波长＝声速/频率指宽＝波长/8分裂指结构波长＝声速/频率条带耦合器指宽≈分裂指宽×1.5≈波长×3/16条带耦合器条带耦合器结构质量负载效应：金属膜的存在使声速降低，导致频率降低。增加膜厚→频率降低减薄膜厚→频率升高膜厚影响频率的原因？基础：电子学、声学应用领域：电子学诸领域制造技术：半导体平面工艺功能：信号的延时、滤波、脉冲展宽/压缩、振荡/稳频、编码/相关、卷积等频率范围：10MHz－2~5GHz声表面波器件简介LT=L/V固定延迟线（组）L三次行程延时T=3×L/V三次行程输入换能器和输出换能器对信号分别反射一次DPSK扩频信号解扩，与抽头延迟线配合使用雷达系统的模拟、标定、维修。30微妙的延时，相当于雷达探测4.5公里远处的目标的延时。固定延迟线（组）应用滤波器插损带外抑制0dB带内波动Δf-3dBΔf-40dBf0矩形系数＝Δf-40dB/Δf-3dB滤波器应用功能：滤波，让需要的信号通过，滤除不需要的信号。应用：电视机，无绳电话，手机（每只手机中有声表滤波器3-5只）叉指结构时域响应频域响应滤波器简单原理－非加权结构叉指结构滤波器简单原理－加权结构双向损耗：6dB关键：降低或消除双向损耗措施：单向结构或谐振结构通信用低插损滤波器简介在换能器内部加入反射栅阵，使反射声波与辐射声波在需要方向上同相相加，在另一个方向上反相相消，使声波只向一个方向辐射。反向正向单相单向换能器（SPUDT）在换能器两旁放置反射栅阵，形成谐振腔结构。谐振结构数字调制方式：BPSK，DPSK，MSK，QPSKBPSK：二相频移键控10110抽头延迟线（固定、可编程）10110叉指的编码10110信号的相关中心频率码速率伪码长度：M序列，m序列，BARK序列信号调制类型：BPSK，DPSK，MSK，QPSK抽头延迟线相关指标扩频信号的中频解扩抗干扰、保密通信抽头延迟线应用色散频散色散结构换能器线性调频信号色散延迟线调频信号的压缩沟槽阵约1万条，槽深几百至几千埃。沟槽式色散线（RAC器件）中心频率带宽色散时延时间带宽积（时带积）压缩比（35dB）色散线的相关技术指标雷达，解决距离与分辨率的矛盾，既要看的远，又要看的清。高速跳频台的侦察与干扰，每秒500跳。实时，高频率分辨率（20KHz）色散线的应用脉冲压缩前的雷达图象脉冲压缩后的雷达图象结构：SAWDL移相器输出放大器振荡条件：幅度，相位声表压控振荡器和晶体振荡器相比，有较宽的压控范围，可达1－3%和LC振荡器相比，有良好的相位噪声。基频工作频率高声表压控振荡器优点谢谢大家