声表面波器件原理及其应用

3000 2500 2000
YZ铌酸锂
128铌酸锂
112钽酸锂
ST石英
常用压电晶体的参数－机电耦合系数
6.00% 5.00% 4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00% 0.75% 0.11% YZ铌酸锂 128铌酸锂 112钽酸锂 ST石英 4.80% 机电 耦合 系数 5.40%
三次行程
输入换能器和输出换能器对信号分别反射一 次
L 三次行程延时T=3×L/V
固定延迟线（组）应用
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。
滤波器
0dB
插损 带内波动 Δ f-3dB
带外抑制 Δ f-40dB f0
常用压电晶体的参数－温度系数
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 91
Baidu Nhomakorabea
57
温度系数
18 0 ST石英
YZ铌酸锂 128铌酸锂 112钽酸锂
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。
如何计算指条线宽？
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
单指结构
波长＝声速/频率
指宽＝波长/4
波长
分裂指结构
波长＝声速/频率
指宽＝波长/8 波长
条带耦合器结构
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
膜厚影响频率的原因？
质量负载效应：金属膜的存在使声速
北京中讯四方科技股份有限公司
声表面波器件原理及应用简介
声表面波器件原理
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
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
关键：降低或消除双向损耗 措施：单向结构或谐振结构
单相单向换能器（SPUDT）
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
谐振结构
在换能器两旁放置反射栅阵，形成 谐振腔结构。
抽头延迟线（固定、可编程）
数字调制方式：BPSK，DPSK，MSK，QPSK BPSK：二相频移键控 1 0 1 1 0
叉指的编码
1
0
1
1
0
信号的相关
1 0 1 1 0
抽头延迟线相关指标
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
抽头延迟线应用
矩形系数＝ Δ f-40dB/ Δ f-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）
滤波器简单原理－非加权结构
叉指结构
时域响应
频域响应
滤波器简单原理－加权结构
叉指结构
通信用低插损滤波器简介
双向损耗：6dB
脉冲压缩前的雷达图象
脉冲压缩后的雷达图象
声表压控振荡器
结构：
SAW DL
放大器 移相器 输出
振荡条件：幅度，相位
声表压控振荡器优点
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
谢 谢 大 家
扩频信号的中频解扩 抗干扰、保密通信
色散延迟线
色散 频散
色散结构换能器
线性调频信号
调频信号的压缩
沟槽式色散线（RAC器件）
沟槽阵约1万条，槽深几百至几千埃。
色散线的相关技术指标
中心频率 带宽 色散时延 时间带宽积（时带积） 压缩比（35dB）
色散线的应用
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）
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
输入叉指换能器 输出叉指换能器
吸声材料
吸声材料
压电晶体基片
表面波传播区域
声表器件的基本结构
汇流条 屏蔽条
叉指换能器
晶体抛光面
晶体背面打毛或刻沟槽
常用压电晶体的参数－声速
4000 3500 3488 3295 3158 声速 3992
降低，导致频率降低。
增加膜厚→频率降低
减薄膜厚→频率升高
声表面波器件简介
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
固定延迟线（组）
L
T=L/V