Приборы на ПАВ на частотных гармониках. Особенности расчета параметров ПАВ методом конечных элементов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Работа посвящена вопросам расчета параметров поверхностных акустических волн (ПАВ) основной и кратных частотных гармоник с помощью метода конечных элементов. Рассмотрена методика и основные особенности анализа ПАВ численным методом. В качестве основной модели исследования выбраны простые тестовые ячейки в одну длину волны. Показано, что, используя данные параметры ПАВ в аналитической модифицированной модели связанных мод, можно предварительно рассчитывать амплитудно-частотные характеристики приборов на ПАВ с применением частотных гармоник высших порядков. Проведено сравнение результатов расчета с экспериментальными измерениями коэффициента передачи фильтра и линии задержки на ПАВ.

Об авторах

Алексей Сергеевич Койгеров

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

ORCID iD: 0000-0002-6602-0528
Scopus Author ID: 54583730600
Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. проф. Попова, д. 5

Список литературы

  1. Багдасарян А., Синицына Т., Машинин О., Иванов П., Егоров Р. Устройства частотной селекции на ПАВ в современных системах связи, радиолокации и телекоммуникации // Электроника : наука, технология, бизнес. 2013. № 8. C. 128–136.
  2. Туральчук П. А., Вендик И. Б. Синтез полосовых фильтров на объемных акустических волнах с учетом материальных параметров многослойной структуры резонаторов // Акустический журнал. 2022. Т. 68, № 6. С. 611–617. https://doi.org/10.31857/S0320791922050124
  3. Гуляев Ю. B., Сучков С. Г., Янкин С. С., Никитов С. А., Сучков Д. С., Плесский В. П. Радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах в диапазоне частот 6 ГГц // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60, № 4. С. 429–432. https://doi.org/10.7868/S0033849415040087
  4. Дорохов С. П. Многопараметрический транспондер на основе пассивной радиометки на поверхностных акустических волнах // Датчики и системы. 2018. № 11. С. 35–41.
  5. Анцев И. Г., Богословский С. В. Эволюция систем мониторинга на основе меток и датчиков на поверхностных акустических волнах // Инновации. 2015. № 12. С. 115–122.
  6. Елисеев Н. Перспективные ПАВ-датчики Transense / Honeywell // Электроника : Наука, Технология, Бизнес. 2008. № 1. С. 40–45.
  7. Лойко В. А., Добровольский А. А., Кочемасов В. Н., Сафин А. Р. Автогенераторы на поверхностных акустических волнах (обзор) // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, № 3. С. 6–21. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-3-6-21
  8. Веремеев И. В., Доберштейн С. А., Разгоняев В. К. Моделирование ПАВ-резонаторов и лестничных ПАВфильтров методом P-матриц // Техника радиосвязи. 2018. № 3 (38). С. 61–71.
  9. Дмитриев В. Ф. Вывод модифицированных уравнений связанных поверхностных акустических волн // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 54, № 9. C. 1134–1143.
  10. Койгеров А. С. Аналитический подход к расчету резонаторного комбинированного фильтра на поверхностных акустических волнах на основе модели связанных мод // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, № 2. С. 16–28. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-2-16-28
  11. Кузнецова И. Е., Смирнов А. В., Плеханова Ю. В., Решетилов А. Н., Ван Г.-Ц. Влияние апертуры встречноштыревого преобразователя на характеристики его выходного сигнала в пьезоэлектрической пластине // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84, № 6. С. 790–793. https://doi.org/10.31857/S0367676520060162
  12. Тимошенко П. Е., Широков В. Б., Калинчук В. В. Конечно-элементное моделирование характеристик ПАВфильтров на основе тонких пленок титаната бария стронция // Экологический вестник научных центров ЧЭС. 2020. Т. 17, № 4. C. 48–56. https://doi.org/10.31429/vestnik-17-4-48-56
  13. Квашнин Г. М., Сорокин Б. П., Бурков С. И. Анализ распространения СВЧ волн Лэмба в пьезоэлектрической слоистой структуре на основе алмаза // Акустический журнал. 2021. Т. 67, № 6. С. 595–602. https://doi.org/10.31857/S0320791921060058
  14. Campbell C. K. Obtaining the fundamental and harmonic radiation conductances of a reflective SAW interdigital transducer // 1998 IEEE Ultrasonics Symposium. Proceedings. 1998. Vol. 1. P. 169–173. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.1998.762124
  15. Asakawa S., Suzuki M., Kakio S., Tezuka A., Mizuno J. Resonance Properties of Leaky SAW Harmonics on Bonded Dissimilar-Material Structures // 2020 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). 2020. P. 1–3. https://doi.org/10.1109/IUS46767.2020.9251535
  16. Sato T., Otsuka S., Okajima H., Motegi R. Experimental investigation on the operation of SAW devices at harmonic frequencies with stepped-finger interdigital transducer // 1996 IEEE Ultrasonics Symposium. Proceedings. 1996. Vol. 1. P. 267–270. https://doi.org/10.1109/ULTSYM. 1996.583971
  17. Huegli R. GHz filters with third harmonic unidirectional transducers // IEEE Symposium on Ultrasonics. 1990. Vol. 1. P. 165–168. https://doi.org/10.1109/ULTSYM. 1990.171345
  18. Chen Y., Wu T., Chang K. A COM Analysis of SAW Tags Operating at Harmonic Frequencies // 2007 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings. 2007. P. 2347–2350. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2007.590
  19. Hikita M., Kato Y., Matsuda J., Watanabe T., Nakano A. Self-temperature-compensation characteristics at 1st- and 3rd-harmonic frequencies for SAW gas sensor used in sensor network // 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium. 2009. P. 2496–2499. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2009.5441984
  20. Chauhan V., Weigel R., Hagelauer A., Mayer M., Ruile W., Moellenbeck D., Ebner T., Wagner K. C., Bleyl I., Mayer E., Mayer A. A Nonlinear FEM Model to Calculate Third-Order Harmonic and Intermodulation in TC-SAW Devices // 2018 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). 2018. P. 1–9. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2018.8580153
  21. Койгеров А. С., Балышева О. Л. Быстрый численный расчет параметров поверхностных акустических волн Рэлея для модели связанных мод // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, № 5. С. 67–79. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-5-67-79
  22. Tikka A., Al-Sarawi S., Abbott D. Acoustic Wave Parameter Extraction with Application to Delay Line Modelling Using Finite Element Analysis // Sensors & Transducers J. 2008. Vol. 95, iss. 8. P. 26–39.
  23. Morgan D. Surface Acoustic Wave Filters With Applications to Electronic Communications and Signal Processing. Academic Press, 2010. 448 p.
  24. Аристархов Г. М., Гуляев Ю. В., Дмитриев В. Ф., Зайченко К. В., Комаров В. В., Воробьев А. В., Звездинов Н. В., Исаев В. М., Кабанов И. Н., Кац Б. М., Корчагин А. И., Мещанов В. П. Фильтрация и спектральный анализ радиосигналов. Алгоритмы. Структуры. Устройства / под ред. Ю. В. Гуляева. М. : Радиотехника, 2020. 504 с.
  25. Синицына Т. В. Методы моделирования высокоизбирательных устройств частотной селекции на поверхностных акустических волнах: автореф. … дис. д-ра техн. наук. М., 2019. 31 с.
  26. Liu Y., Cai Y., Zhang Y., Tovstopyat A., Liu S., Sun C. Materials, Design, and Characteristics of Bulk Acoustic Wave Resonator: A Review // Micromachines. 2020. Vol. 11. P. 630. https://doi.org/10.3390/mi11070630

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).