Сравнение основных аспектов современных подходов к разработке фильтров на поверхностных акустических волнах: модель связанных мод и метод конечных элементов
Автор: Койгеров А.С.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 2 т.25, 2022 года.
Бесплатный доступ
В настоящей статье рассмотрены основные вопросы проектирования фильтров на поверхностных акустических волнах. Представлен тип полосно-пропускающего фильтра на основе продольных резонансных мод. Рассмотрены особенности расчета на базе двух подходов: модель связанных мод и метод конечных элементов. Предложены практические рекомендации для сокращения времени расчета фильтров при численном моделировании. Приведены и сопоставлены результаты расчета и измерения коэффициента передачи фильтра на вытекающих поверхностных акустических волнах на подложке 36° YX-среза танталата лития. Выделены и проанализированы основные аспекты и направления, по которым можно сравнить рассмотренные в работе способы моделирования. Показано, что использование разных подходов моделирования позволяет повысить эффективность разработки, а быстрые аналитические модели необходимы для синтеза и оптимизации параметров фильтров.
Полосно-пропускающие фильтры, поверхностная акустическая волна, фильтр на пав, танталат лития, модель связанных мод, метод конечных элементов, пьезоэлектрическая подложка
Короткий адрес: https://sciup.org/140295104
IDR: 140295104 | DOI: 10.18469/1810-3189.2022.25.2.28-39
Список литературы Сравнение основных аспектов современных подходов к разработке фильтров на поверхностных акустических волнах: модель связанных мод и метод конечных элементов
- Фильтрация и спектральный анализ радиосигналов. Алгоритмы. Структуры. Устройства / Г.М. Аристархов [и др.]. М.: Радиотехника, 2020. 504 с.
- Фильтры на поверхностных акустических волнах (расчет, технология и применение); пер. с англ. / под ред. Г. Мэттьюза. М.: Радио и связь, 1981. 742 с.
- Yantchev V., Turner P., Plessky V. COMSOL modeling of SAW resonators // IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings. 2016. P. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2016.7728546
- Веремеев И.В. Доберштейн С.А., Разгоняев В.К. Моделирование ПАВ-резонаторов и лестничных ПАВ-фильтров методом P-матриц // Техника радиосвязи. 2018. № 3. С. 61–71.
- Plessky V., Koskela J. Coupling-of-modes analysis of SAW devices // International Journal of High Speed Electronics and Systems. 2000. Vol. 10, no. 4. P. 867–947. DOI: https://doi.org/10.1142/S0129156400000684
- Sveshnikov B. Discrete analysis of regular systems // IEEE International Ultrasonics Symposium. 2010. P. 1890–1893. DOI: https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2010.5935881
- Григорьевский В.И. Расчет характеристик устройств на поверхностных акустических волнах при наличии отражений из-за механической нагрузки в области электродов // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 54, № 3. С. 363–370.
- Дмитриев В.Ф. Вывод модифицированных уравнений связанных поверхностных акустических волн // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 54, № 9. C. 1134–1143.
- Fast GPU-Assisted FEM Simulations of 3D Periodic TCSAW, IHP, and XBAR Devices / J. Koskela [et al.] // IEEE International Ultrasonics Symposium. 2019. P. 181–184. DOI: https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2019.8926183
- Rapid 2D FEM simulation of advanced SAW device / J. Koskela [et al.] // IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS). 2017. P. 1484–1486. DOI: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2017.8058903
- Hong J., Lancaster M.J. Microstrip Filters for RF/Microwave Applications. Hoboken: John Wiley & Sons. Inc., 2001. 457 p.
- Automated COM parameter extraction for SiO2/LiNbO3 and SiO2/LiTaO3 substrates / S. Malocha [et al.] // IEEE International Ultrasonics Symposium. 2016. P. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2016.7728387
- Pastureaud T. Evaluation of the P-matrix parameters frequency variation using periodic FEM/BEM analysis // IEEE Ultrasonics Symposium. 2004. P. 80–84. DOI: https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2004.1417673
- Tikka A., Said A.-S., Abbott D. Acoustic wave parameter extraction with application to delay line modelling using finite element analysis // Sensors & Transducers Journal. 2008. Vol. 95, no. 8. P. 26–39. URL: https://www.sensorsportal.com/HTML/DIGEST/P_311.htm
- Koigerov A.S., Balysheva O.L. Numerical approach for extraction COM surface acoustic wave parameters from periodic structures analysis // Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). 2021. P. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/WECONF51603.2021.9470638
- Койгеров А.С. Лестничные фильтры на вытекающих поверхностных акустических волнах на подложке ниобата лития // Нано и микросистемная техника. 2021. Т. 23, № 3. С. 139–147. DOI: https://doi.org/10.17587/nmst.23.139-147
- Auld B.A. Acoustic Fields and Waves in Solids. New York: Wiley, 1973. 414 p.
- Свешников Б.В., Багдасарян А.С. Основные принципы формирования поперечных мод в многослойных волноводах поверхностных акустических волн // Известия Высших учебных заведений. Радиофизика. 2016. Т. 59, № 2. С. 108–123.
- Morgan D. Surface Acoustic Wave Filters with Applications to Electronic Communications and Signal Processing. Cambridge: Academic Press, 2010. 448 p.
- Improved material constants for LiNbO3/ and LiTaO3 / G. Kovacs [et al.] // IEEE Symposium on Ultrasonics. 1990. Vol. 1. P. 435–438. DOI: https://doi.org/10.1109/ULTSYM.1990.171403
