Квазиполевые методы расчета характеристик преобразования и распространения поверхностных акустических волн в кристаллах и слоистых структурах

• Автор: Сучков, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ ПАВ - поверхностная акустическая волна ф ВШП -встречно-штыревой преобразователь
ОАВ - объёмная акустическая волна СВЧ - сверхвысокие частоты (0.3 ГГЦ - 30 ГГц)
АЧХ -амплитудно-частотная характеристика
Обозначения ссылок:
[А.И] - ссылка на работу автора №И (см. Список работ автора)
[М] - обычная ссылка на литературный источник № М из списка цитированной литературы.

Глава 1. Квазиполевой метод расчета АЧХ и импеданса ВШП ПАВ
1.1. Полевые методы расчета ВШП и трудности их применения
1.2. Метод эквивалентных схем Мэзона и его ограничения для расчета 19 ВШП.
1.3. Полевой метод расчета объемного заряда ПАВ в слоистых 24 структурах.
1.4. Квазиполевая эквивалентная схема ВШП ПАВ
Выводы к главе 1
Глава 2. Исследование ВШП ПАВ с электродной структурой сложной
конфигурации
2.1. Преимущества расчетов по квазиполевой модели перед другими 53 методами
2.2. Исследования неапертурной аподизации и эффекты от ее 58 использования
2.3. Расчет АЧХ ВШП с неапертурной аподизацией по соотношению
«штырь/зазор»
2.4. Расчет АЧХ ВШП с произвольной формой и расположением штырей 71 Выводы к главе 2
Глава 3. Квазиполевой анализ нелинейности ПАВ в СВЧ диапазоне
3.1. Постановка нелинейной задачи о ПАВ в кристаллических 83 структурах
3.2. Решение нелинейной задачи распространения ПАВ
3.3. Результаты расчета нелинейных изменений скорости и затухания 89 ПАВ в кристаллах со свободной и металлизированной поверхностями
Выводы к главе 3
Выводы по диссертации
Заключение
Список литературы

Актуальность работы:
Устройства на ПАВ уже давно используются в промышленных приборах связи, радиолокации, военной технике [1,2,3], а в настоящее время нашли широкое применение и в бытовой аппаратуре, такой, например, как телевизоры и сотовые телефоны [4]. Эти устройства осуществляют аналоговую обработку информации, а в качестве объекта переноса информации используют акустические волны в кристаллах. Неотъемлемым элементом данных устройств является преобразователь электрического сигнала в акустическую волну, выполняющий также и обратное преобразование акустической волны в электрический сигнал. Конструкция преобразователя зависит от требований к его амплитудно-частотной характеристике (АЧХ), фазочастотной характеристике (ФЧХ), к уровню ложных сигналов, а также зависит от вида используемой волны (релеевской [5,6], Гуляева-Блюстейна [7], приповерхностных объемных акустических волн [8,9,10]), требований к температурной стабильности и других факторов. В случае, применения поверхностных волн на пьезоэлектрических кристаллических подложках наиболее удобно использовать встречно-штыревой преобразователь (ВШП) [11,12,13].
Обычно наиболее широко применяемое устройство - полосовой фильтр на ПАВ - состоит из входного ВШП, осуществляющего преобразование электрического сигнала в акустический и выходного ВШП, осуществляющего обратное преобразование (рис. В1).
Входной ВШП (неаподизованный)
Выходной ВШП (аподизованный)
Пьезоэлектрический кристалл
Рис. В1. Наиболее распространенная конструкция фильтра на ПАВ.
- суммарный импеданс (ІУ-1) секций ВШП, исключая п-ю секцию,
Тогда напряжение на шинах ВШП вычисляется, используя значение тока (1.4.5), по формуле £/г =/^£, а сопротивление излучения определяется известным соотношением
1 (1.4.6)
2РГ ’

где Рас~ Тх - поток энергии, приносимый ПАВ к ВШП, определяется по формуле (1.3.39). Для определения полного комплексного импеданса излучения
га(Л = ЫЛ+яа(Л, (1-4.7)
используют преобразование Гильберта [21], связывающее вещественную (Д0) и мнимую (Ха) части аналитической функции 1а:
ХЛЛ=-)¥^Г
(1.4.8)
где несобственный интеграл вычисляется численно в системе Мшке-таНса с введением малой мнимой добавки в знаменатель подынтегральной функции.
В соответствии с определением АЧХ ВШП вычисляется как отношение мощности выходного электрического сигнала РЕ к мощности входного акустического сигнала Рас, т.е.
£(/) =10%

V ас J
(1.4.9)