声表面波器件的反射特性及性能
第30卷第12期2017年12月传感技术学报
CＨINESE JOURNAＬOF SENSORS AND ACTUATORS Vol．30 No．12Dec．2017
项目来源:国家自然科学基金项目(51505４99);江苏省自然科学基金项目(BK20150712)
收稿日期:2017－01－18 修改日期:2017－03－21
Reflection Property and Performance of Surface Acoustic Wave Devices ?
WANG Tianxian ，XIE Liqiang ?，XING Jianchun ，ZHU Xifeng (College of Defense Engineering ，Army Engineering University ，Nanjing 210007，China )
Abstract :In order to analyze the effect of the device parameters on the performance of the SAW(Surface Acoustic Wave)reflective device，COM(coupling of modes)model of SAW device was established by using COM and P matrix theory．Then，the reflective coefficients S 11of SAW device was deduced．Different parameters of SAW devices were de-signed and fabricated on 128?Y －X cut ＬiNbO 3piezoelectric wafer．The conclusions are as follows．Firstly，the measured S 11results of single inter-digital transducer(IDT)shows that the center frequency is 91．26MＨz and the am-plitude is －20．58dB，which matched well with the simulated results 91．４４MＨz and －19．21dB．Secondly，compared with single IDT device，the amplitude of the device with reflectors is greater 8．5dB at the center frequency，and more resonance peaks in frequency domain and sharp peaks in time domain are presented．Thirdly，for the device with small IDT finger pairs，more resonance peaks in frequency domain and clear sharp peaks，larger signal-to noise ratio in time domain can be observed．This shows that the IDT with more finger pairs has stronger reflection property．Fourthly，when the electrode numbers of reflectors decreased，the signal-to noise ratio is decreased and the ripple is increased．The above conclusion can help researchers to optimize device parameters when designing SAW devices．Key words :surface acoustic wave;inter-digital transducer;coupling of modes;reflective coefficient EEACC :7230 doi :10.3969/j.issn.1004-1699.2017.12.012
声表面波器件的反射特性及性能
?
王添仙，谢立强?，邢建春，朱玺峰(陆军工程大学国防工程学院，南京210007)摘 要:为了准确分析反射型声表面波器件参数对其性能的影响，基于耦合模理论和P 矩阵方法建立了器件的耦合模模型，分析得到器件的电反射特性即反射系数S 11曲线，并在128?Y －X ＬiNbO 3压电基片试制了频率为90MＨz 的多种参数的器件，分析与测试结果表明:单个叉指换能器器件的S 11中心频率为91．26MＨz，幅值为－20．58dB，与理论分析结果91．４４MＨz 和－19．21dB 相近;带有反射栅的器件比单个叉指换能器件在中心频率处S 11幅值增大约8．5dB，谐振峰增多，时域曲线有明显的反射峰信号，验证了反射栅的反射特性;叉指换能器叉指对数减小使器件中心频率处的S 11幅值减小，时域中的回波信号更尖锐，信噪比明显增大，表明对数较多的IDT 具有较强的反射特性，对回波信号干扰较大，过小的叉指对数对器件声电转换效率影响很大，会使器件性能下降;较大的反射栅指条
数对回波信号影响不大，但过小的指条数会降低反射栅反射系数，使得回波信号信噪比减小，纹波增多三关键词:声表面波;叉指换能器;耦合模;反射系数
中图分类号:TP212.3 文献标识码:A 文章编号:1004-1699(2017)12-1850-07
声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)技术作为声学二微波二通信二微电子二材料二微机电系统MEMS (Micro Electro Mechanical System)等领域交叉的新兴技术，自20世纪60年代起一直持续高速发展，相继出
现了大量性能优异二用途广泛的SAW 器件三SAW 器件
具有损耗低二稳定好二灵敏度高二抗干扰能力强二体积
小二易批量生产，以及无源无线工作等优点，使其应用
范围由传统的滤波器二卷积器二谐振器二延迟线等信号
处理器件拓展到传感器二射频识别标签二微驱动器等功能器件，可用于温湿度二压力和气体的感测以及物品的无源无线识别，并可制备成柔性器件用于生物医疗等领域［1－7］三目前应用于感知的无源无线SAW 器件可分为谐振型和延迟线型两种三谐振型SAW 器件由叉指换能器IDT(Inter-Digital Transducer)和左右两组反射栅组成，反射栅反射的信号相互叠加形成谐振腔，由IDT 输出谐振频率的变化实现对外界量的感知三延迟线型SAW 器件按声波传输路径的不同又可分为反射型和传输型三传输型延迟线由输入二输出两组IDT 组万方数据