摘要：发达的现代通信设备对时钟源器件提出了更高的要求,在保障频率信号稳定的同时还需要器件具备可集成、微型化等特点,微机电系统(MEMS)振荡器因其具备这些优势,已逐渐替代传统振荡器,成为电子设备中信号源的常用元器件。该文设计了一种MEMS振荡器并对其进行仿真测试,该振荡器的核心选频器件由Lamb波压电谐振器组成,在应用于振荡电路前,对设计的MEMS谐振器进行了仿真测试,并提出两种优化其寄生模态的方法,所得谐振器的品质因数(Q)为1357.5,串联谐振频率为70.384 MHz。将优化后谐振器应用于振荡电路后,对振荡器输出信号和相位噪声进行测试,结果表明,MEMS振荡器的输出载波频率为70.58 MHz,相位噪声为-64.299 dBc/Hz@1 Hz及-144.209 dBc/Hz@10 kHz。

摘要：基于有限元仿真研究了方环和圆环形谐振器的静态位移点,并分析了支撑轴位置对谐振器性能的影响,提出了优化设计方案:对于方环形谐振器,在对角处设置双端侧向支撑以降低其锚点损耗;对于圆环形谐振器,采用单端侧向支撑以及三端底部支撑相结合的器件结构,在保证电学信号引出的同时,提升器件的品质因数Q。针对所设计的器件结构特征,设计了一种基于七步光刻工艺的微纳制程,并成功实现器件的高成品率制备。测试结果表明:前者的Q值和机电耦合系数k_(eff)^(2)分别为1707.4和0.98%,后者的Q值和k_(eff)^(2)分别为1844.7和1.58%。相比于四端支撑环形谐振器,优化设计的支撑结构使得器件Q值得到大幅提升。此外,还分析研究了不同表面电极材料对环形谐振器的性能影响。

摘要：受环境因素的影响,压电谐振器的共振频率会发生漂移。调谐技术因采用特定的手段主动调节共振频率而得到广泛应用,但传统附加质量块、激光烧蚀等机械调谐技术费时费力,灵活性不好。针对方体压电谐振器该文提出了一种激励信号幅值调谐和直流调谐的电调谐方法,可精密调节谐振器的共振频率。设计了一种基于ZYNQ系列主控芯片的数字化测控电路,实现了振子扫频激励、输出信号的幅值相位检测,为激励信号幅值调谐和直流调谐提供了实验硬件平台。实验结果表明,激励信号幅值调谐的共振频率变化范围为347.850~348.000 kHz,直流调谐的调节范围为347.720~347.820 kHz。该技术为压电谐振器共振频率精密调节提供可靠的理论与实践途径。

摘要：基于氮化铝(aluminum nitride,AlN)压电薄膜的二维模态谐振器(two-dimensional-mode resonators,2DMR)由于其较高的有效机电耦合系数k^(2)_(eff)及其与集成电路工艺兼容等优势,引起了业内广泛的关注。然而,传统的2DMR只研究单谐振模态,难以满足多模无线通信系统的需求。针对该问题,提出一种应用于5G new radio(5GNR)频段为2.6~3.4 GHz的二维模态(2DM)双模谐振器,通过合理设计电极宽度和电极周期,使得2个模态的品质因数Q和k^(2)_(eff)相当,实现了S1模态和高阶S1模态的有效激励。通过有限元方法研究分析了压电材料厚度及梳齿电极结构对2DMR双模谐振频率和k^(2)_(eff)的影响,S1模态谐振频率主要受压电材料厚度影响,高阶S1模态谐振频率在受压电材料厚度影响的同时还易受金属电极宽度影响。基于Al N压电薄膜中d_(33)和d_(31)压电系数的共同作用,所设计的2DMR中2个模态的k^(2)_(eff)分别达到3.1%和3.6%。随后,基于S1模态和高阶S1模态谐振处无杂散和高机电耦合性能,设计了含有50Ω阻抗匹配网络的双频带通滤波器,通过增加阶数提高器件的带外抑制。滤波器的2个传输频带相邻,无带内波纹且陡峭滚降,中心频率分别位于2.852和3.082 GHz,插入损耗分别为2.0和1.9 dB,分数带宽分别为29和39 MHz。研究结果说明了这种2DMR双模结构设计在射频前端极具应用潜力。

摘要：压电谐振器振动不均匀性的研究徐从元毛一葳姜文华（南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京·２１００９３）１引言对压电谐振器已有过许多研究［１］，已经知道，某些晶体谐振器能工作在不同的振动模式。一般认为，通过仔细设计谐振器的形状可避免不同模式之间的...

摘要：本文综合运用有限元仿真和实验相结合的方法,研究分析了氮化铝兰姆(Lamb)波谐振器的支撑轴区域声反射结构对串联谐振品质因数(Q)的影响。对于频率约1.56 GHz的Lamb波谐振器,窄支撑和全支撑锚点结构的Q值基本相当;设置圆弧形和斜边形的声反射结构可减小支撑轴区域的位移幅值,进而降低锚点损耗;设置弧形沟槽有助于将声能限制在谐振腔区域,进而提升Q值;在衬底与支撑轴相邻区域沉积金属铝,可增加衬底与支撑轴的声阻抗失配程度,有利于声波反射回谐振腔。此外,基于6 in(1 in=2.54 cm)氮化铝工艺平台,成功制备了本文所设计的器件,且测试结果与模拟结果基本吻合,采用上述几种声反射结构均可提升Q值,其中斜边形反射结构对Q值的提升最为显著,Q值从2232.1提高到3256.5。

摘要：基于微机电(MEMS)兰姆波谐振器(LWR),设计了一种可在1μL液体中聚焦声波的压电声波执行器件,实现了皮升级液滴的生成和无喷嘴喷射。该压电声波执行器由8个谐振频率为247.6 MHz的LWR组成,通过物理场有限元仿真计算,设计了可在中心50μm区域内实现声波聚焦的器件结构。在实验中,通过制作的声波聚焦器件,观察到在1μL液体表面生成并喷射出皮升级小液滴现象。通过对输入功率的控制,可以实现单液滴喷射、多液滴连续喷射、以及局部沸腾多向喷射。液滴喷射系统利用声波聚焦产生的声流体效应实现无喷嘴的液滴喷射,在多个工程领域尤其是微流控方向有广阔的应用前景,如多向液滴喷射、细胞位置操控等。