طراحی و شبیه سازی افزاره‌های امواج صوتی سطحی (SAW) بر بستر LiNbO3 با برش °-YX128

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تربیت مدرس-کارشناسی ارشد

2 دانشگاه تربیت مدرس

3 گروه الکترونیک، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این مقاله، اصول طراحی افزاره‌های امواج صوتی سطحی (SAW) بر بستر LiNbO3 با برش °-YX128 ارائه می‌شود. این نوع افزاره‌ها کاربردهای زیادی در زمینه حسگرهای گازی، دما، رطوبت، فشار، گشتاور و همچنین فیلترهای مخابراتی دارند. در این مقاله، شبیه‌سازی‌ها به صورت سه‌بعدی و به روش المان متناهی انجام می‌شود. دراین شبیه‌سازی‌ها، تاثیر پارامترهای گوناگون ساختار، مانند فاصله و تعداد الکترودها، دامنه و فرکانس سیگنال الکتریکی، میزان تلفات و همچنین ضخامت بستر بر موج SAW منتشر شده، بررسی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که فاصله الکترودها با عکس فرکانس و دامنه جابجایی اتم‌های سطحی با دامنه سیگنال اعمالی متناسب است. براساس نتایج حاصله، تعداد بهینه جفت الکترودها برای ولتاژ الکتریکی 50 ولت و تلفات بستر0.01 dB به ازای یک دوره تناوب، برابر با 34 جفت است. از طرف دیگر، برای اینکه موج ریلی با طول موج متناسب با دوره تناوب الکترودهای طراحی شده انتشار یابد، ضخامت بستر نباید از نصف دوره تناوب کمتر باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and simulation of surface acoustic wave (SAW) devices on 128° YX cut Lithium Niobate

نویسندگان [English]

  • Mohammad Mahdi Mehrnegar 1
  • Sara Darbari 2
  • Mohammad Kazem Moravvej 3
1 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tarbiat Modares University
2 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tarbiat Modares University
3 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tarbiat Modares Univeristy
چکیده [English]

In this paper, we investigate fundamental design principles of surface acoustic wave devices based on 128° YX cut lithium niobate. Surface acoustic wave devices have many applications in gas, temperature, humidity, pressure, torque sensing and also in RF filters. 3D FEM simulations have been done in this article and effect of various parameters like pitch size and the number of electrodes pairs, amplitude and frequency of applied electrical signal and thickness of the substrate on propagating acoustic wave has been investigated. The results show the frequency of the electrical signal is inversely proportional to electrodes pitch size and displacement of atoms are proportional to signal amplitude. Also, the optimum number of pairs of electrodes for electrical signal voltage of 50 V and substrate propagation loss of 0.01 dB per wavelength is equal to 34 pairs. On the other hand, for proper propagation of Rayleigh wave, substrate thickness must not be smaller than half of the pitch size.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rayleigh Wave
  • Acoustic
  • Surface Acoustic Waves
  • Piezoelectric
دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 33
شماره 32 و 33 بهار 1397
خرداد 1397
صفحه 67-72
  • تاریخ دریافت: 30 آبان 1396
  • تاریخ بازنگری: 21 شهریور 1397
  • تاریخ پذیرش: 22 شهریور 1397
  • تاریخ اولین انتشار: 22 شهریور 1397