1. 研究目的与意义
1．研究背景
声表面波（SAW）是英国物理学家瑞利在19世纪80年代研究地震波时发现的，是一种能量只集中在弹性体表面附近传播的波。声表面波技术是利用声表面波来处理信号的技术，是声学、电子学、材料学相结合的一门高新技术。声表面波器件就是基于声表面波技术制作而成的电子器件。声表面波器件主要由压电衬底材料和其表面的叉指换能器(IDT)所组成。其中IDT是声表面波器件的核心结构，它由成对、交叉的电极条构成，类似于手指交叉，可以高效激发和检测声表面波。声表面波器件的工作过程是接收端的IDT接收到外部激励电信号后，通过逆压电效应在压电衬底上激励SAW，SAW在压电衬底内部传播至输出端的IDT，并通过压电效应将SAW转换为电信号后输出。声表面波传输速度较慢，是电磁波的十万分之一，因此声表面波器件具有较低的传播速度。在同一频段上，声表面波器件的尺寸比相应的电磁波器件的尺寸小很多，可以大幅缩少器件的体积和重量，有利于电子器件的超小型化。
声表面波的基本仿真模型有d函数模型，等效电路模型，耦合模模型（COM）。
2. 研究内容与预期目标
叉指换能器可以激发声表面波，它的各个组成部分都会对声表面波器件有着很大的影响。声表面波器件的工作频率取决于IDT设计的参数。因此为提高SAW谐振器的性能和稳定性，降低插入损耗，将研究IDT的尺寸参数和结构参数对SAW谐振器电参数的影响,并将研究IDT几何参数与谐振频率的关系。
有限元法是一种数值技术，广泛用于解决由偏微分方程控制的边值问题。它将问题域划分为较小的部分和有限元，并应用变分技术来通过最小化残留误差来解决问题。有限元仿真精度高，利用有限元法可以精确快速的进行声表面波器件的仿真。压电材料是声表面波的传输载体，可以影响声表面波谐振器的性能。利用有限元法可以对压电材料进行瞬态，稳态，频域等分析。因此本课题将使用有限元法对声表面波器件进行仿真，提高声表面波器件仿真的精度，研究对压电材料的参数对声表面波谐振器的影响。
3. 研究方法与步骤
使用COMSOL软件建立仿真模型，设计IDT的结构。为降低插入损耗，为研究几何参数对谐振频率的影响，将控制IDT类型，调节IDT的电极宽度、电极厚度、电极间距。为研究IDT尺寸参数和结构参数和谐振器电参数之间的关系，将分析IDT的阻抗特性，脉冲响应，频响特性,以及分析谐振器的Q值与IDT的关系。
为提高声表面波谐振器的仿真精度，将使用有限元方法控制边界条件，对仿真模型不同的部分进行不同大小的网格划分。为研究压电材料参数的声表面波谐振器性能的影响，将并对压电材料的重要参数声表面波波速，传播损耗，机电耦合系数进行分析，得到声表面波的传播特性和衰减特性。通过频域分析得到输入输出导纳，得到阻抗特性。
4. 参考文献
[1]邱关源，罗先觉，电路第5版，高等教育出版社
[2]宋树祥，高频电子线路，北京大学出版社
[3] J.卡尔.约瑟夫，射频电路设计，科学出版社
5. 工作计划
| 2022年2月20日- 2022年3月6日 | 查阅资料，填写开题报告，完成外文资料的翻译。 |
| 2022年3月7日- 2022年3月20日 | 熟悉comsol环境。 |
| 2022年3月21日- 2022年3月31日 | 确定设计思想，按要求进行电路设计。 |
| 2022年4月1日- 2022年4月30日 | 电路结构与性能参数优化。 |
| 2022年5月1日- 2022年5月20日 | 调整并完善设计，资料收集，撰写论文提纲。 |
| 2022年5月21日- 2022年6月10日 | 整理设计文档，撰写毕业论文，准备论文答辩。 |
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
