Везде
Применение метода конечных элементов для расчета параметров поверхностных акустических волн и устройств на их основе
Оглавление
Аннотация Оценить Содержание публикации
Библиография Комментарии
Поделиться
QR
Метрика
Применение метода конечных элементов для расчета параметров поверхностных акустических волн и устройств на их основе
Аннотация
Код статьи
S0544126924020036-1
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Койгеров А. С.  
Аффилиация: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)
Выпуск
Том 53 Номер выпуска 2
Страницы
142-155
Аннотация
Описывается ряд моделей на основе метода конечных элементов (МКЭ) для анализа параметров поверхностных акустических волн (ПАВ) и устройств на их основе. В обобщенной форме излагается компьютерный метод формирования моделей в программе COMSOL Multiphysics. Описывается и графически иллюстрируется работа в трех основных решателях в среде COMSOL: стационарный режим, область собственных частот, частотная область. Проведен анализ свойств волн Рэлея и вытекающих ПАВ. Представлена визуализация ряда характеристик. Рассмотрен анализ таких параметров как фазовая скорость волны, коэффициент электромеханической связи, статическая емкость преобразователя. В примерах рассмотрены эквидистантный преобразователь, преобразователь с расщепленными электродами и однонаправленный преобразователь типа DART. Предложены способы анализа гармоник на ПАВ и волноводного эффекта. Показано, что модель справедлива как для монокристаллических подложек, так и для слоистых структур. Рассмотрен анализ температурного коэффициента частоты для таких структур, как TCSAW и I.H.P.SAW. Представлена модель для расчета амплитудно-частотных характеристик устройств. Показано, что данные, полученные в результате численного анализа, соответствуют экспериментальным данным и известным литературным источникам.
Ключевые слова
акустоэлектроника поверхностные акустические волны встречно-штыревой преобразователь фильтр на ПАВ метод конечных элементов COMSOL TCSAW I.H.P. гармоники ПАВ
Классификатор
Получено
31.08.2024
Всего подписок
0
Всего просмотров
11
Оценка читателей
0.0 (0 голосов)
Цитировать   Скачать pdf

Библиография

1. Аристархов Г.М., Гуляев Ю.В., Дмитриев В.Ф. и др. Фильтрация и спектральный анализ радиосигналов. Алгоритмы. Структуры. Устройства. М.: Радиотехника, 2020. 504 с.

2. 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.

3. Крышталь Р.Г., Медведь А.В. Применение резонаторов на поверхностных акустических волнах для измерений сверхмалых изменений температуры // Известия РАН. Серия физическая. 2016. Т. 80. С. 1357–1362.

4. Анцев И.Г., Богословский С.В., Сапожников Г.А., Жгун С.А., Жежерин А.Р., Трофимов А.Н., Швецов А.С. Пассивные беспроводные датчики и радиометки на принципах функциональной электроники. М.: Наука, 2021. 518 с.

5. Анисимкин В.И., Кузнецова И.Е. Селективное детектирование температуры микропроб жидкостей акустическими волнами поверхностного типа // РЭ. 2019. Т. 64. № 8. С. 831–834.

6. Койгеров А.С. Достижение критических и предельных параметров в микроприборах на поверхностных акустических волнах // Нано- и микросистемная техника. 2022. Т. 24. № 4. C. 199–207. DOI: 10.17587/nmst.24.199–207.

7. Забеньков И.И., Исаакович Н.Н., Жданов С.Л. и др. Проектирование цифровых приемных устройств // Докл. Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2006. № 1. С. 44–54.

8. Бельчиков С. Фазовый шум: как спуститься ниже –120 дБн/Гц на отстройке 10 кГц в диапазоне частот до 14 ГГц, или Борьба за децибелы // Компоненты и технологии. 2009. № 5 (94). С 139–146.

9. Дмитриев В.Ф., Носков А.Н. Теоретическое и экспериментальное исследование резонаторов на квазиповерхностных акустических волнах // Акуст. журнал. 2010. Т. 56. № 4. С. 472–478.

10. 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.

11. Дьельсеан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. Применение для обработки сигналов. Пер. с франц. / Под ред. В. В. Леманова. М.: Наука, 1982. 424 с.

12. Койгеров А.С., Корляков А.В. Моделирование методом конечных элементов устройств на поверхностных акустических волнах с использованием пакета COMSOL // Микроэлектроника. 2022. Т. 51. № 4. С. 272–282.

13. 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.

14. Sveshnikov B. Discrete analysis of regular systems // IEEE Intern. Ultroson. Symp. San Diego, USA. 11–14 Oct. 2010. P. 1890–1893. DOI: 10.1109/ULTSYM.2010.5935881.

15. Осетров А.В., Нгуен В.Ш. Расчет параметров поверхностных акустических волн в пьезоэлектриках методом конечных элементов // Вычислительная механика сплошных сред. 2011. Т. 4. № 4. С. 71–80.

16. Sun X., Zhou S., Cheng J., Lin D., Liu W. Full extraction of the COM parameters for Rayleigh type surface acoustic wave. AIP Adv. 2022. № 12. Р. 025007.

17. Malocha S., Abbott B.P., Naumenko N. Numerical Modeling of One-Port Resonators Based on Harmonic Admittance // IEEE Ultrasonics Symposium. 2004. Montreal, QC, Canada. V. 3. P. 2027–2030. DOI:101109/ULTSYM.2004.1418233.

18. Wallner P., Ruile W., Weigel R. Theoretical Studies on Leaky-SAW Properties Influenced by Layers on Anisotropic Piezoelectric Crystals // IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr. 2000. V. 47. № 5. P. 1235–1240.

19. Abbott B.P., Hartmann C.S. An efficient evaluation of the electrostatic fields in IDT’s with periodic electrode sequences // in Proc. 1993 IEEE Ultrason. Symp. P. 157–160.

20. Benetti M., Cannat`a D., Di Pietrantonio F., Verona E. Growth of AlN Piezoelectric Film on Diamond for High-Frequency Surface Acoustic Wave Devices // IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr. 2005. V. 52. № 10. P. 1806–1811.

21. Zhang Q., Chen Z., Chen Y., Dong J., Tang P., Fu S., Wu H., Ma J., Zhao X. Periodic Analysis of Surface Acoustic Wave Resonator with Dimensionally Reduced PDE Model Using COMSOL Code. Micromachines. 2021. 12(2):141.

22. Hickernell F.S. // Advances in Surface Acoustic Wave Technology, Systems and Applications. V.1. Eds. Ruppel C. C. W., Fieldly T. A. Singapore: World Scientific, 2001.

23. Takai T., Iwamoto H., Takamine Y., Fuyutsume T., Nakao T., Hiramoto M., Toi T., Koshino M. I.H.P. SAW technology and its application to microacoustic components (Invited) // In Proceedings of the IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). Washington, DC, USA. 6–9 September 2017. P. 1–8.

24. Lilhare Y., Sinha S. Performance analysis of SAW TCRFs through multiphysics simulation // 2020 IEEE International Conference on Electronics, Computing and Communication Technologies (CONECCT). Bangalore, India. 2020. P. 1–5.

25. 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.

26. Тимошенко П.Е., Широков В.Б., Калинчук В.В. Конечно-элементное моделирование характеристик ПАВ-фильтров на основе тонких пленок титаната бария стронция // Экологический вестник научных центров ЧЭС. 2020. Т. 17. № 4. C. 48–56.

27. Кузнецова И.Е., Смирнов А.В., Плеханова Ю.В., Решетилов А.Н., Ван Г.-Ц. Влияние апертуры встречно-штыревого преобразователя на характеристики его выходного сигнала в пьезоэлектрической пластине // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 6. С. 790–793.

28. Zhgoon S., Tsimbal D., Shvetsov A., Bhattacharjee K. 3D Finite Element Modeling of Real Size SAW Devices and Experimental Validation // 2008 IEEE International Ultrasonics Symposium. Beijing, China. 2008. P. 1932–1935.

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв
Перевести