基于變跡加權(quán)設(shè)計(jì)的聲表面波溫度傳感器的構(gòu)建和研究.pdf

1、聲表面波溫度（Surface Acoustic Wave，SAW）傳感器具有尺寸小、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，并能輕松實(shí)現(xiàn)無線無源傳感，因此可廣泛應(yīng)用于新興的無線無源傳感領(lǐng)域。對于SAW傳感器而言，良好的頻率響應(yīng)特性可以增強(qiáng)器件回波的強(qiáng)度，使回波容易被檢測到。但是目前已有的SAW溫度傳感器的頻率響應(yīng)特性普遍表現(xiàn)一般，因此，有關(guān)提高器件的頻率響應(yīng)特性的研究成為關(guān)鍵問題。因此，本文擬通過改善器件頻率響應(yīng)特性來提高SAW溫度傳感器的傳感性能。主要工作如

2、下所述：
　　首先，對目前SAW器件常用的壓電晶體材料、器件原型結(jié)構(gòu)和反射柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，采用行列式值法的原理模擬得出不同壓電襯底的SAW速度，并利用模擬結(jié)果分別計(jì)算不同壓電襯底的機(jī)電耦合系數(shù)和頻率溫度系數(shù)等壓電性能指標(biāo)。在此模擬和計(jì)算的基礎(chǔ)上，針對無線無源溫度測量的實(shí)際需求，選擇具有良好壓電性能的64°YX切鈮酸鋰作為制作的SAW溫度傳感器的壓電襯底材料，選擇結(jié)構(gòu)簡單且信號傳輸性能良好的單端口諧振器型結(jié)構(gòu)作為傳感器的原型結(jié)構(gòu)。<

3、br>　　其次，通過采用不同的器件參數(shù)，設(shè)計(jì)了多種不同結(jié)構(gòu)的溫度傳感器件。主要采用變跡加權(quán)的方法對器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良以得到良好的器件頻率響應(yīng)特性。設(shè)計(jì)完成的器件借助于微電子加工中的光刻-剝離工藝技術(shù)進(jìn)行制作。由于變跡加權(quán)設(shè)計(jì)給器件的制作過程中的光學(xué)光刻 MASK的設(shè)計(jì)帶來的困難，本文開發(fā)了一種新型的基于MATLAB-cif-Ledit流程的版圖設(shè)計(jì)方法，這種方法能夠準(zhǔn)確而快速的生成版圖文件。
　　再次，借助網(wǎng)絡(luò)分析儀和相應(yīng)的溫度測試

4、平臺分別對SAW溫度傳感器件常溫下的頻率響應(yīng)特性以及設(shè)定的溫度區(qū)間內(nèi)器件的頻率-溫度特性進(jìn)行測試研究。
　　最后，根據(jù)這些研究結(jié)果，分析總結(jié)了器件參數(shù)的變化對聲表面波器件頻率特性的影響，概述如下：
　　（1）變跡加權(quán)設(shè)計(jì)能有效提高器件的旁瓣抑制能力,但是同時(shí)也會增加主瓣寬度；
　　（2）采用變跡加權(quán)設(shè)計(jì)時(shí)，若器件中取消假指則會使器件中聲表面波的波陣面發(fā)生畸變,但是相比有假指的器件,無假指器件具有更低的旁瓣電平；