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声表面波器件的模拟与仿真

作　者: 朱树众
导　师: 杨保和
学　校: 天津理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 声表面波 有限元 多层膜 克里斯托夫方程 谐振器
分类号: TN65
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


SAW滤波器与其它滤波器相比，具有抗干扰强、体积小、一致性好、适合大规模生产等特点，在通信、电子战、电视中得到广泛的应用。SAW器件以其优异的特性和广泛的应用受到研究者的广泛关注。精确建模是设计高性能声表面波器件的关键。本文重点对声表面波器件的模拟与仿真进行研究，旨在为声表面波器件的制作提供高精度的仿真模型。本文内容包括SAW的基本理论、SAW的基本仿真模型、声表面波谐振器及COM模型、（100）AlN/（111）Diamond多层膜结构的频散效应、声表面波器件的有限元仿真等内容。其主要工作包括：在深入理解声表面波COM模型的基础上，采用该模型分析了铌酸锂晶体双端口谐振器的频率响应特性，并用Matlab编写了相应的仿真代码。通过谐振器的频率响应曲线，我们可以观察到:双端口谐振器谐振时有很窄的尖峰出现。（100）AlN/（111）Diamond多层膜具有频散效应，声表面波的相速受（100）AlN膜厚影响很大，在设计多层膜结构声表面波器件前，必须精确估算多层膜结构的声表面波相速。我们通过声表面波的克里斯托夫（Christoffel）方程及多层膜的边界条件，构建了多层膜的克里斯托夫（Christoffel）方程，通过求解该方程，得到了多层膜结构的频散效应曲线。此外，我们还详细介绍了（100）AlN和（111）Diamond材料常数的计算。借助Comsol软件，我们模拟仿真了压电晶体单端口谐振器、多层膜结构单端口谐振器和多层膜结构双端口谐振器。通过声表面波的有限元模型，重点对声表面波器件的特征频率和频率响应特性进行了分析。通过特征频率分析，可以计算声表面波的相速度，观察声表面波在YZ-LiNbO3和（100）AlN/（111）Diamond中的传播特性和衰减特性。通过频率响应分析，模拟了YZ-LiNbO3和（100）AlN/（111）Diamond声表面波器件的输入导纳。输入导纳分析对设计无线声表面波器件的阻抗匹配有重要意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 声表面波技术  9-10
  1.2 声表面波的发展概况及仿真技术研究现状  10-12
    1.2.1 声表面波的发展概况  10
    1.2.2 声表面波仿真技术及研究现状  10-11
    1.2.3 多层膜声表面波仿真技术及研究现状  11-12
  1.3 选题的依据及研究内容  12-14
    1.3.1 选题的依据  12-13
    1.3.2 研究的内容  13-14
第二章 声表面波的基本仿真模型  14-22
  2.1 δ函数模型  14-15
  2.2 脉冲响应模型  15
  2.3 等效电路模型  15-20
  2.4 P 矩阵模型  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 声表面波谐振器及 COM 模型  22-33
  3.1 声表面波谐振器  22-26
    3.1.1 单端口谐振器  22-24
    3.1.2 双端口谐振器  24-26
  3.2 COM 模型  26-32
    3.2.1 金属反射栅传输矩阵[ G ]  27-28
    3.2.2 叉指电极传输矩阵[T ]  28-30
    3.2.3 延迟距离传输矩阵[ D ]  30
    3.2.4 双端口声表面波谐振器的传输矩阵  30-32
  3.3 本章小结  32-33
第四章 (100)AlN/(111)Diamond 多层膜结构的频散效应  33-47
  4.1 材料常数的计算  33-38
    4.1.1 (111)Diamond 材料常数的计算  33-34
    4.1.2 (100)AlN 材料常数的确定  34-36
    4.1.3 (100)AlN 与(111)Diamond 的材料常数  36-38
  4.2 (100)AlN/(111)Diamond 多层膜结构的频散效应  38-46
    4.2.1 多层膜的克里斯托夫（Christoffel）方程及边界条件  38-39
    4.2.2 (100)AlN/(111)Diamond 多层膜结构的频散效应  39-46
  4.3 本章小结  46-47
第五章 声表面波器件的有限元仿真  47-63
  5.1 YZ-LiNbO_3压电晶体的有限元仿真  47-56
  5.2 多层膜结构谐振器的有限元仿真  56-62
  5.3 本章小结  62-63
第六章 全文总结及展望  63-64
  6.1 全文总结  63
  6.2 展望  63-64
参考文献  64-68
发表论文和科研情况说明  68-69
致谢  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 电子元件、组件 > 声光器件
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