声表面波和声表面波器件的概况
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部造成部分振荡，即RSPUDT，一部分叉 指的单向性是反向的，正向的部分多于反 向的部分。换能器总体而言仍是单向的。 单位长度的平均单向性减弱，带宽减小， 换取脉冲响应增长，形状因子变好。
双迹RSPUDT
双迹RSPUDT
• 利用双迹来增加变量增加灵活性，但无模 型可利用，关系复杂，只能用多变量优化
用 • 一切相互作用都是线性的
COM模型的基本方程
• 可有三种形式
R x
jkR
jk S
exp(2
jk0 x)
jau exp(
jk0 x)
S x
jk
Re xp(2 jk0x)
jkS
ja u exp( jk0x)
i x
2
ja
Re xp(
jk0x) 2
ja S
exp(
jk0x)
jCu
k0
2
由COM方程得到的色散曲线 求解短路栅格对波的反射和透射
II COM模型
短路栅格的反射系数和透射系数 禁带的讨论 开路栅格阵的讨论 • 有源情况下非齐次方程的解 有源情况下非齐次方程的特解 有源情况下非齐次方程的全解 换能器的激发
II COM模型
指间多次反射效应对双向性换能器激发的 影响 换能器的单向性 • COM模型的参量及参量提取 • COM模型的P矩阵表示
声表面波和声表面波器件的概 况(I)及其COM模型(II)
向26所同志学习
为我国的声表面波事业共同努力
(I)声表面波和声表面波器件的概况
• 简要历史回顾 • 模型要求 • 二十世纪九十年代以后的要求 • （1）提高频率 • （2）低损耗
单相单向换能器（SPUDT） • （3）小尺寸
(I)声表面波和声表面波器件的概况
谐振器的致命缺点
• 谐振腔的长度决定了多个共振峰的间距。 长度越长间距越远。
• 保持反射栅和换能器同步是改进性能的重 要措施。
• 简单单模谐振器的带宽很窄，要求宽带时 采用多模耦合，最常用的是双模谐振器 （DMS）。
• DMS的最新发展是EPCOS的专利。
EPCOS专利
• DMS结构示意图
EPCOS专利
• 用于CDMA
Recursive Z-迹滤波器
Tapered RSPUDT
谐振器
用谐振器构成滤波器
双端对或多端对 梯状滤波器或阻抗元滤波器
SPUDT和谐振器的根本区别
• 换能器之间紧密联系或相互基本独立 • 源内阻对输出阻抗的影响或负载对输入阻
抗的影响 • 外加调谐匹配电路与否 • 谐振器损耗小 • 谐振器阻带抑制差
p
，
k
k0
COM模型的基本方程
• 假设
R(x) R0(x) exp[ j(t kx)]
S(x) S0(x) exp[ j(t kx)]
精确模拟减小实验上的反复试验大大降 低设计成本
II COM模型
COM模型的基本假设
• 周期性微扰 • 只存在左右两方向的波R(x)和S(x) • R和S之间通过周期性微扰互相耦合 • 电极之间外加电压u，汇流条上有电流i(x) • U和i通过压电基体的反压电作用激发R和S • R和S也通过基体的压电作用与U和i相互作
声和电磁的混合模型是很重要的
（2）低损耗
• 单相单向换能器—中频 • 谐振器—RF，中频 • RF，双工器—特别强调低损耗、功率承受
能力 • 中频—线性相位、带外抑制
单相单向换能器（SPUDT）
• 单向 每周期多指条 如电极宽度控制（EWC） 线条细，不宜用于RF 天然单向性 换能器的有限长度导致有限单向性 调谐匹配引入匹配损耗、非单向损耗
二十世纪九十年代以后的要求
• 低损耗 • 小尺寸 • 高频率 • 解决途径—将指间多次反射效应从弱的二
阶效应变为强的主要作用机制 • 模型—脉冲响应模型要相应地变为COM模
型或等效电路模型
Fra Baidu bibliotek
(1)提高频率
• 新波动模式 YZ-LiNbO3上漏纵波 在适当的电极厚度、金属化比下 耦合强 传播损耗小
YZ-LiNbO3上漏纵波谐振器
不同的a
SPUDT换能器的拓朴加权
• SPUDT换能器的拓朴加权的结果 • 优点：k值更高，1.8% 5%
相位差保证 45o 可以得到宽带5-8% • 缺点：线条更细，只适用于中频 与一般SPUDT一样，形状因子和旁
瓣不够好
RSPUDT结构
• RSPUDT结构示意
(3)小尺寸
• 小的形状因子要求长的脉冲响应 • 为了加长SPUDT的脉冲响应，在换能器内
谐振器参量
• 压电体材料： YZ-LiNbO3 • 电极材料：铝 • 换能器和栅格周期：2.132微米 • 电极厚度：8%x波长=17微米 • 电极宽度：0.7微米 • 换能器指条数：301 • 反射栅指条数：20x2
电磁影响
频率进入千兆赫频段，电磁分布参量、 电磁直通等因素不可忽略，设计中建立
简要历史回顾
• 二十世纪六、七十年代的需求 雷达—脉冲压缩 保密通讯—编码及解压缩 射频振荡器 电子对抗—扫频
• 二十世纪九十年代和二十一世纪的需求 滤波器、辨识标签、传感器
模型要求
• 二十世纪六--八十年代 脉冲响应模型+二阶效应修正 特点：损耗与带内波纹相关（来自双向 性） 器件图形尺寸与脉冲响应、频率响 应相关
SPUDT结构
• SPUDT结构示例
SPUDT结构分析
• 换能中心和反射中心
SPUDT结构分析
两个方向反射的干涉叠加
p s11 2d 2n p s11 2d 2n
SPUDT换能器的加权
• 常用加权：切趾、抽指 • 切趾—引入切趾损耗 • 抽指—不适用于宽带 • 拓朴加权—利用不同几何结构，可以得到
• DMS结构的周期变化
EPCOS专利
• EPCOS专利
器件的模型和模拟
• P矩阵级联—速度快、不精确 计算用的COM参量由周期格林函数计算确 定
• 有限指条的格林函数模拟—慢、精确 • 实际设计中两者结合起来进行优化
设计优化和精确模拟的重要性
SAW器件市场竞争激烈，设计优化和模 型创新保证竞争获胜。
• RSPUDT • 双迹RSPUDT • Recursive Z-迹滤波器 • Tapered RSPUDT • 谐振器 • SPUDT和谐振器的根本区别 • 器件的模型和模拟
II COM模型
• COM模型的基本假设 • COM模型的基本方程 • COM模型的参量 • COM模型方程的解 • 无源情况下齐次方程的通解
双迹RSPUDT
双迹RSPUDT
• 利用双迹来增加变量增加灵活性，但无模 型可利用，关系复杂，只能用多变量优化
用 • 一切相互作用都是线性的
COM模型的基本方程
• 可有三种形式
R x
jkR
jk S
exp(2
jk0 x)
jau exp(
jk0 x)
S x
jk
Re xp(2 jk0x)
jkS
ja u exp( jk0x)
i x
2
ja
Re xp(
jk0x) 2
ja S
exp(
jk0x)
jCu
k0
2
由COM方程得到的色散曲线 求解短路栅格对波的反射和透射
II COM模型
短路栅格的反射系数和透射系数 禁带的讨论 开路栅格阵的讨论 • 有源情况下非齐次方程的解 有源情况下非齐次方程的特解 有源情况下非齐次方程的全解 换能器的激发
II COM模型
指间多次反射效应对双向性换能器激发的 影响 换能器的单向性 • COM模型的参量及参量提取 • COM模型的P矩阵表示
声表面波和声表面波器件的概 况(I)及其COM模型(II)
向26所同志学习
为我国的声表面波事业共同努力
(I)声表面波和声表面波器件的概况
• 简要历史回顾 • 模型要求 • 二十世纪九十年代以后的要求 • （1）提高频率 • （2）低损耗
单相单向换能器（SPUDT） • （3）小尺寸
(I)声表面波和声表面波器件的概况
谐振器的致命缺点
• 谐振腔的长度决定了多个共振峰的间距。 长度越长间距越远。
• 保持反射栅和换能器同步是改进性能的重 要措施。
• 简单单模谐振器的带宽很窄，要求宽带时 采用多模耦合，最常用的是双模谐振器 （DMS）。
• DMS的最新发展是EPCOS的专利。
EPCOS专利
• DMS结构示意图
EPCOS专利
• 用于CDMA
Recursive Z-迹滤波器
Tapered RSPUDT
谐振器
用谐振器构成滤波器
双端对或多端对 梯状滤波器或阻抗元滤波器
SPUDT和谐振器的根本区别
• 换能器之间紧密联系或相互基本独立 • 源内阻对输出阻抗的影响或负载对输入阻
抗的影响 • 外加调谐匹配电路与否 • 谐振器损耗小 • 谐振器阻带抑制差
p
，
k
k0
COM模型的基本方程
• 假设
R(x) R0(x) exp[ j(t kx)]
S(x) S0(x) exp[ j(t kx)]
精确模拟减小实验上的反复试验大大降 低设计成本
II COM模型
COM模型的基本假设
• 周期性微扰 • 只存在左右两方向的波R(x)和S(x) • R和S之间通过周期性微扰互相耦合 • 电极之间外加电压u，汇流条上有电流i(x) • U和i通过压电基体的反压电作用激发R和S • R和S也通过基体的压电作用与U和i相互作
声和电磁的混合模型是很重要的
（2）低损耗
• 单相单向换能器—中频 • 谐振器—RF，中频 • RF，双工器—特别强调低损耗、功率承受
能力 • 中频—线性相位、带外抑制
单相单向换能器（SPUDT）
• 单向 每周期多指条 如电极宽度控制（EWC） 线条细，不宜用于RF 天然单向性 换能器的有限长度导致有限单向性 调谐匹配引入匹配损耗、非单向损耗
二十世纪九十年代以后的要求
• 低损耗 • 小尺寸 • 高频率 • 解决途径—将指间多次反射效应从弱的二
阶效应变为强的主要作用机制 • 模型—脉冲响应模型要相应地变为COM模
型或等效电路模型
Fra Baidu bibliotek
(1)提高频率
• 新波动模式 YZ-LiNbO3上漏纵波 在适当的电极厚度、金属化比下 耦合强 传播损耗小
YZ-LiNbO3上漏纵波谐振器
不同的a
SPUDT换能器的拓朴加权
• SPUDT换能器的拓朴加权的结果 • 优点：k值更高，1.8% 5%
相位差保证 45o 可以得到宽带5-8% • 缺点：线条更细，只适用于中频 与一般SPUDT一样，形状因子和旁
瓣不够好
RSPUDT结构
• RSPUDT结构示意
(3)小尺寸
• 小的形状因子要求长的脉冲响应 • 为了加长SPUDT的脉冲响应，在换能器内
谐振器参量
• 压电体材料： YZ-LiNbO3 • 电极材料：铝 • 换能器和栅格周期：2.132微米 • 电极厚度：8%x波长=17微米 • 电极宽度：0.7微米 • 换能器指条数：301 • 反射栅指条数：20x2
电磁影响
频率进入千兆赫频段，电磁分布参量、 电磁直通等因素不可忽略，设计中建立
简要历史回顾
• 二十世纪六、七十年代的需求 雷达—脉冲压缩 保密通讯—编码及解压缩 射频振荡器 电子对抗—扫频
• 二十世纪九十年代和二十一世纪的需求 滤波器、辨识标签、传感器
模型要求
• 二十世纪六--八十年代 脉冲响应模型+二阶效应修正 特点：损耗与带内波纹相关（来自双向 性） 器件图形尺寸与脉冲响应、频率响 应相关
SPUDT结构
• SPUDT结构示例
SPUDT结构分析
• 换能中心和反射中心
SPUDT结构分析
两个方向反射的干涉叠加
p s11 2d 2n p s11 2d 2n
SPUDT换能器的加权
• 常用加权：切趾、抽指 • 切趾—引入切趾损耗 • 抽指—不适用于宽带 • 拓朴加权—利用不同几何结构，可以得到
• DMS结构的周期变化
EPCOS专利
• EPCOS专利
器件的模型和模拟
• P矩阵级联—速度快、不精确 计算用的COM参量由周期格林函数计算确 定
• 有限指条的格林函数模拟—慢、精确 • 实际设计中两者结合起来进行优化
设计优化和精确模拟的重要性
SAW器件市场竞争激烈，设计优化和模 型创新保证竞争获胜。
• RSPUDT • 双迹RSPUDT • Recursive Z-迹滤波器 • Tapered RSPUDT • 谐振器 • SPUDT和谐振器的根本区别 • 器件的模型和模拟
II COM模型
• COM模型的基本假设 • COM模型的基本方程 • COM模型的参量 • COM模型方程的解 • 无源情况下齐次方程的通解