一種分裂指叉指換能器性能的計算方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001 ] 本發明涉及聲表面波器件。
【背景技術】
[0002]隨著聲表面波器件越來越廣泛的應用,對于它的分析得到了廣泛關注,作為聲表面波器件中核心部件的叉指換能器(interdigitaltransducer,簡記為IDT),它的準確分析模型則變得十分重要。IDT主要用于在壓電基片表面激勵和檢測聲表面波,從而實現電信號和聲表面波信號間的相互轉換,它具有聲電轉換效率高、設計靈活、容易制作等優點,因而被廣泛地應用于聲表面波器件中。普通單電極叉指換能器由于相鄰兩個電極反射的波會同相位加強,它的指邊緣反射相當明顯,從而在聲表面波器件中形成電極內反射干擾.為了盡量減小這種二階效應,可以采用分裂指叉指換能器。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種分裂指叉指換能器性能計算方法,可以準確反映分裂指IDT的特性變化。本發明的方案如下:
[0004]一種分裂指叉指換能器性能的計算方法,設一個周期性排列的電極結構的固定的周期為P、固定電極寬度為a、恒定的敷金比n = a/p和任意分布的電極電壓,基本電荷分布定義為一個電極接IV電壓,其余電極接地時整個電極結構的電荷分布,一個有恒定敷金比和任意電極電壓分布的IDT其電荷分布就是基本電荷分布與電極電壓分布的卷積。
[0005]由于本專利所采用的方法是從叉指換能器實質的電荷變化角度出發,所以可以準確反映分裂指IDT的特性變化,從基本公式出發使得計算量變小,也可以根據我們關心的特性只做那個特性的變化特性情況,更加具有針對性。
【附圖說明】
[0006]圖1單電極叉指換能器結構示意圖,
[0007]圖2分裂指叉指換能器結構示意圖
[0008]圖3周期性排列的叉指陣列示意圖
[0009]圖4上圖為基本電荷分布結構示意圖,下圖為與上圖相應的電荷分布示意圖
[0010]圖5(a)為加VO電壓時利用疊加法則求解電荷分布,上圖加VO電壓時電極結構,下圖為相應電荷分布;(b)加Vl電壓時利用疊加法則求解電荷分布,上圖加Vl電壓時電極結構,下圖為相應電荷分布;(c)為同時加VO和Vl電壓時利用疊加法則求解電荷分布,上圖同時加VO和Vl電壓時的電極結構,下圖為相應電荷分布
[0011 ] 圖6分裂指IDT的電極結構示意圖
[0012]圖7敷金比η = 0.5時分裂指IDT的電荷分布
[0013]圖8不同敷金比情況下分裂指IDT電導隨頻率的變化,(a) η = 0.3 ; (b) η = 0.5 ;(C) η = ο.7
[0014]圖中,I壓電基片2鋁電極3匯流電極4分裂指叉換能器的鋁電極【具體實施方式】:
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明進行說明。普通單電極IDT如圖1所示,由于相鄰兩個電極反射的波會同相位加強,所以會產生電極內反射等的二階效應。分裂指IDT的示意圖如圖2,它可以減小電極內反射干擾。通過解場理論方程得到分裂指IDT電荷分布函數,再通過對電荷分布函數進行傅里葉變換,得到頻域下分裂指IDT的響應。
[0016]一個周期性排列的電極結構如圖3所示,該結構有固定的周期p、固定電極寬度a、恒定的敷金比n = a/p和任意分布的電極電壓。基本電荷分布定義為一個電極接IV電壓,其余電極接地時整個電極結構的電荷分布,示意圖如圖4。一個有恒定敷金比和任意電極電壓分布的IDT其電荷分布就是基本電荷分布與電極電壓分布的卷積。舉個簡單的例子如圖5所示。
[0017]分裂指IDT的電極結構示意圖如圖6所示,由于任意電壓分布電極結構的電荷分布都可以寫成基本電荷分布函數與電壓分布函數的卷積形式。所以分裂指IDT的電荷分布便可以由基本電荷分布函數(圖4)和它的電壓分布函數的卷積得到,用MATLAB軟件仿真結果如圖7所不。
[0018]通過對于公式的不同變換可以得到我們想要得到的分裂指IDT的某個特性的變化情況,如圖8為不同敷金比η情況下,分裂指IDT電導隨頻率的變化。
【主權項】
1.一種分裂指叉指換能器性能的計算方法,設一個周期性排列的電極結構的固定的周期為P、固定電極寬度為a、恒定的敷金比n = a/p和任意分布的電極電壓,基本電荷分布定義為一個電極接IV電壓,其余電極接地時整個電極結構的電荷分布,一個有恒定敷金比和任意電極電壓分布的IDT其電荷分布就是基本電荷分布與電極電壓分布的卷積。
【專利摘要】本發明涉及一種分裂指叉指換能器性能的計算方法,設一個周期性排列的電極結構的固定的周期為p、固定電極寬度為a、恒定的敷金比η=a/p和任意分布的電極電壓,基本電荷分布定義為一個電極接1V電壓,其余電極接地時整個電極結構的電荷分布,一個有恒定敷金比和任意電極電壓分布的IDT其電荷分布就是基本電荷分布與電極電壓分布的卷積。本發明可以準確反映分裂指IDT的特性變化,從基本公式出發使得計算量變小,也可以根據我們關心的特性只做那個特性的變化特性情況,更加具有針對性。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104699970
【申請號】CN201510117511
【發明人】肖夏, 劉硯軍, 袁慶
【申請人】天津大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月17日