基于COM参数提取技术设计SAW梯形滤波器

与耦合谐振滤波器(CRF)相比,声表面波(SAW)梯形滤波器具有插入损耗小,功率容量大和芯片尺寸小的优点。该文从COM参数提取出发,结合COM模型和P矩阵级联的方法,设计出一个中心频率约为350MHz,插入损耗仅有1.5 dB的三极SAW梯形滤波器。从样品的测试结果发现,这种基于COM模型的阻抗元滤波器(IEF)的设计思路是正确可行的。     

考虑封装的SAW谐振式传感器仿真研究

针对小体积射频声表面波(SAW)传感器性能受封装影响大的问题,该文提出了耦合模(COM)模型与三维电磁分析结合的仿真方法。利用COM模型计算出芯片的单端口S参数;使用三维电磁场仿真软件HFSS对表面贴装的陶瓷封装结构进行建模,仿真计算出封装的S参数;对芯片及封装结构S参数在电路仿真软件ADS中进行结合,得出考虑封装的SAW谐振式传感器仿真结果。实验制作了工作在428.5 MHz的SAW单端谐振传感器,采用该文所述方法仿真的理论结果与实验测量结果更接近,验证了上述方法的可行性。     

小型化双通带声表滤波器设计研究

针对小型化双通带声表面波(SAW)滤波器的需求背景,对两端口、两通带的SAW滤波器的设计技术展开研究。通过搭建包含两组耦合模（COM）参数的双通带SAW滤波器声电协同仿真平台,分析优化滤波器性能,成功研制出CSP2520封装的双通带SAW滤波器,其中心频率分别为1 995 MHz和2 185 MHz,通带带宽均为40 MHz,插入损耗小于3 dB,通带间隔离度大于30 dB。测试与仿真结果基本一致。     

单端口声表面波谐振器在片去嵌方法分析

为了准确地设计声表滤波器,需要从参考声表面波(SAW)谐振器的测量值中提取精确的材料参数。测量SAW谐振器时,单个谐振器无法直接进行测试,需要引出传输线并使用GSG或GS探针进行测量,消除传输线影响的去嵌入过程对于SAW谐振器材料参数的准确提取非常重要。该文介绍了几种声表面波谐振器的去嵌入技术,包括Open-Short算法、电磁仿真方法、分段等效电路模型方法、集总参数等效电路法。通过实例验证了几种常用的去嵌方法并对其进行了分析。     

基于HCT-FEM和3D电磁模型的SAW滤波器性能仿真系统

该文基于分层级联有限元(HCT-FEM)和三维电磁模型构建了一套声表面波(SAW)滤波器性能仿真系统。采用Matlab协同COMSOL建立的HCT-FEM模型计算声学元件导纳,用ANSYS建立的三维电磁模型计算含芯片走线、引线/金属球、封装外壳及测试电路的外部电磁S参数,并在ADS软件中对SAW滤波器频率响应进行复原。将该系统应用于一款芯片级封装(CSP)的普通SAW滤波器和一款表贴封装(SMD)的单晶薄膜SAW滤波器电性能仿真,仿真与实测结果吻合较好。     

基于有限元法和色散COM模型的声表面波滤波器联合仿真

针对任意复杂膜系结构和电路拓扑结构的声表面波(SAW)滤波器的精确快速设计问题,该文基于声/电/磁多物理场耦合全波仿真平台,结合基因遗传优化算法和通用图形处理器(GPGPU)加速技术,利用有限元分层级联精确模型(HCT)优化设计梯形谐振器,色散COM模型优化设计纵向耦合谐振器,实现了任意复杂膜系结构和电路拓扑结构的SAW滤波器的正向设计与优化。通过42°Y-XLiTaO₃常规SAW滤波器的优化设计与研制,设计优化结果与实验结果吻合较好,验证了该方法的有效性和可行性。     

低损耗射频SAW滤波器的设计

采用42°Y-XLiTaO3基片,利用耦合模(COM)模型和P矩阵级联的方法对低损耗声表面波(SAW)梯形滤波器进行仿真设计。通过分析SiO2厚度对滤波器中心频率偏移的影响、建立等效电路模型对封装进行仿真,成功地设计制作了一款中心频率为1 575MHz,带外抑制大于20dB,最低插入损耗为-1.2dB的四级SAW梯形滤波器,测试结果与仿真结果相吻合。     

基于分层级联技术的梯形声表面波滤波器正向设计

针对任意复杂拓扑结构的梯形声表面波(SAW)滤波器的精确快速设计问题,基于声/电/磁多物理场耦合全波仿真平台,结合基因遗传优化算法和通用图形处理器(GPGPU)加速技术,利用有限元分层级联精确模型(HCT)代替COM模型进行SAW滤波器的设计与优化,计算速度和优化速度与COM模型相当。通过42°Y-X LiTaO₃常规SAW滤波器的优化设计与研制,插入损耗为0.67 dB,2 dB相对带宽为3.85%,验证了该方法的有效性和可行性。     

电磁寄生参数在高频SAW滤波器设计中的应用

在设计高频声表面波(SAW)滤波器的过程中,若只考虑封装壳和键合线的电磁寄生参数而忽略汇流条的电磁寄生参数,则SAW滤波器的实际性能易受汇流条寄生参数影响而出现通带波动和驻波增大等问题。该文拟用电声-电磁联合仿真方法设计高频SAW滤波器以解决汇流条寄生参数对SAW滤波器性能的影响。通过此方法研制的滤波器通带插入损耗小于1 dB,波动0.5 dB,通带内驻波最大值2.1,-1.5 dB带宽75.7 MHz,-3 dB带宽84 MHz (相对带宽为4.8%),-30 dB带宽112 MHz,BW_{-3 dB}/BW_{-30 dB}矩形系数1.33。包含封装壳、键合线及汇流条的寄生参数的理论仿真结果与实验测试结果吻合较好,表明了采用此模型设计高频SAW滤波器的可行性。     

《压电与声光》2008年第30卷总索引

题名作者(期-页)声表面波技术SAW在短路金属栅中传播时的衰减特性……………………………………………………………………徐方迁,何世堂(1-1)基于COM参数提取技术设计SAW梯形滤波器…………………………………………………聂广琳,程红亚,汤劲松(1-3)声表面波传感器中单端谐振器     

基于有限长FEM/BEM提取COM参量

介绍了一种理论提取耦合模式模型(COM)参量的方法。利用有限长有限法/边界元法(FEM/BEM)计算声表面波同步单端对谐振器的导纳曲线,根据导纳曲线与表面波色散特性相关的特征量,通过解析计算、单变量拟合、再次单变量拟合及两变量拟合4个步骤依次提取出全部COM参量。与传统方法相比,该方法简单、稳定、可靠。根据得到的COM参量对一种混合结构的滤波器进行了模拟,与直接使用FEM/BEM得到的结果符合较好,验证了所提取的COM参量的准确性。     

声表面波－阶耦合模微分方程的推证

从一阶波动方程出发，详细推证了声表面波一阶耦合模微分方程，得到一个对任何声表面波器件普适的一阶耦合模方程，并阐明了方程中各参数及变量的物理意义，为精确分析和设计低损耗声表面波器件提供了最基础的理论依据。     

用于声光移频的声表面波谐振器

针对一种喇曼型声表面波声光器件的设计需求,设计制作出一种能够满足喇曼-奈斯衍射要求的、低损耗、高Q值声表面波谐振器。利用耦合模(COM)理论仿真谐振器的性能,建立谐振器的COM模型,求解COM方程,提取出COM参数。利用COM软件仿真设计谐振器的结构参数,设计的谐振器中心频率为78.028MHz,Q值为10 428,插入损耗为-6.153dB。利用微加工技术加工制作出声表面波谐振器,用矢量网络分析仪对其性能进行测试,得到谐振器实际中心频率为78.34MHz,插入损耗为-11.273dB,Q值为6 465.7,该谐振器能够满足喇曼型声表面波声光器件的应用需求。     

基于声表面波的喇曼型声光移频器的研究

A Raman acousto-optic frequency shifter （AOFS） based on surface acoustic wave （SAW） is presented. It consists of a double-ended SAW resonator and optical waveguide system. The structure parameters of the SAW resonator are optimized using COM software and the optical waveguide system is designed using an effective index method. The AOFS prototype fabricated using MEMS technology is detected. The optical beat signals su- perimposed by ± 1st-order and ±2nd-order diffracted beams are detected. The frequency shift of 78.2201 MHz related to the 1 st-order diffracted beams and 156.2306 MHz related to the 2nd-order diffracted beams are obtained respectively.     

TC-SAW滤波器仿真与设计技术

该文介绍了温度补偿滤波器的设计方法。通过研究温度补偿结构的材料,在性能和温度系数之间求取最佳的层间参数搭配。在此基础上提取三维耦合模式模型(COM)参数数据库,并置于设计仿真软件中,最终可以实现高温稳定型声表面波(TC-SAW)滤波器的设计优化。根据指标要求设计目标函数,设计出满足要求的低损耗TC-SAW滤波器。利用多层FEM/BEM软件对性能进行精确验证,实验结果与仿真结果吻合良好。     

基于COMSOL的声表面波器件二维等效模型设计

利用COMSOL软件建立了声表面波(SAW)单端口谐振器和双端口滤波器的二维等效模型,基于有限元法通过该模型计算了完整的SAW谐振器和梯形滤波器结构的导纳和频率响应特性,并将该结果与通过COM耦合模型模拟的结果进行对比。结果表明,基于有限元法利用二维等效模型模拟SAW器件性能是可行的。同时研究了电极电阻和传播损耗对谐振器导纳的影响,为进一步研究SAW器件特性提供了理论依据。