一種分裂指叉指換能器性能的計(jì)算方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及聲表面波器件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著聲表面波器件越來越廣泛的應(yīng)用，對于它的分析得到了廣泛關(guān)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(zhǔn)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(lì)和檢測聲表面波，從而實(shí)現(xiàn)電信號和聲表面波信號間的相互轉(zhuǎn)換，它具有聲電轉(zhuǎn)換效率高、設(shè)計(jì)靈活、容易制作等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)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(gè)電極反射的波會同相位加強(qiáng)，它的指邊緣反射相當(dāng)明顯，從而在聲表面波器件中形成電極內(nèi)反射干擾.為了盡量減小這種二階效應(yīng)，可以采用分裂指叉指換能器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種分裂指叉指換能器性能計(jì)算方法，可以準(zhǔn)確反映分裂指IDT的特性變化。本發(fā)明的方案如下:
[0004]一種分裂指叉指換能器性能的計(jì)算方法，設(shè)一個(gè)周期性排列的電極結(jié)構(gòu)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(gè)電極接IV電壓，其余電極接地時(shí)整個(gè)電極結(jié)構(gòu)的電荷分布，一個(gè)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(shí)質(zhì)的電荷變化角度出發(fā)，所以可以準(zhǔn)確反映分裂指IDT的特性變化，從基本公式出發(fā)使得計(jì)算量變小，也可以根據(jù)我們關(guān)心的特性只做那個(gè)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(jié)構(gòu)示意圖，
[0007]圖2分裂指叉指換能器結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖，下圖為與上圖相應(yīng)的電荷分布示意圖
[0010]圖5(a)為加VO電壓時(shí)利用疊加法則求解電荷分布，上圖加VO電壓時(shí)電極結(jié)構(gòu)，下圖為相應(yīng)電荷分布；(b)加Vl電壓時(shí)利用疊加法則求解電荷分布，上圖加Vl電壓時(shí)電極結(jié)構(gòu)，下圖為相應(yīng)電荷分布；(c)為同時(shí)加VO和Vl電壓時(shí)利用疊加法則求解電荷分布，上圖同時(shí)加VO和Vl電壓時(shí)的電極結(jié)構(gòu)，下圖為相應(yīng)電荷分布
[0011 ] 圖6分裂指IDT的電極結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖7敷金比η = 0.5時(shí)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(dǎo)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(shí)施方式】:
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。普通單電極IDT如圖1所示，由于相鄰兩個(gè)電極反射的波會同相位加強(qiáng)，所以會產(chǎn)生電極內(nèi)反射等的二階效應(yīng)。分裂指IDT的示意圖如圖2，它可以減小電極內(nèi)反射干擾。通過解場理論方程得到分裂指IDT電荷分布函數(shù)，再通過對電荷分布函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，得到頻域下分裂指IDT的響應(yīng)。
[0016]一個(gè)周期性排列的電極結(jié)構(gòu)如圖3所示，該結(jié)構(gòu)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?；倦姾煞植级x為一個(gè)電極接IV電壓，其余電極接地時(shí)整個(gè)電極結(jié)構(gòu)的電荷分布，示意圖如圖4。一個(gè)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(gè)簡單的例子如圖5所示。
[0017]分裂指IDT的電極結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，由于任意電壓分布電極結(jié)構(gòu)的電荷分布都可以寫成基本電荷分布函數(shù)與電壓分布函數(shù)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(shù)(圖4)和它的電壓分布函數(shù)的卷積得到，用MATLAB軟件仿真結(jié)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(gè)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(dǎo)隨頻率的變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分裂指叉指換能器性能的計(jì)算方法，設(shè)一個(gè)周期性排列的電極結(jié)構(gòu)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(gè)電極接IV電壓，其余電極接地時(shí)整個(gè)電極結(jié)構(gòu)的電荷分布，一個(gè)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(fā)明涉及一種分裂指叉指換能器性能的計(jì)算方法，設(shè)一個(gè)周期性排列的電極結(jié)構(gòu)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(gè)電極接1V電壓，其余電極接地時(shí)整個(gè)電極結(jié)構(gòu)的電荷分布，一個(gè)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(fā)明可以準(zhǔn)確反映分裂指IDT的特性變化，從基本公式出發(fā)使得計(jì)算量變小，也可以根據(jù)我們關(guān)心的特性只做那個(gè)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?zhí)枴緾N201510117511
【發(fā)明人】肖夏, 劉硯軍, 袁慶
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月17日