文档介绍：分类号:U49
10710-2009132057

硕士学位论文

双声路声表面波传感器的设计

刘立

导师姓名职称巨永锋教授
申请学位级别硕士学科专业名称交通信息工程及控制
论文提交日期 2012 年 5 月 29 日论文答辩日期 2012 年 6 月 6 日
学位授予单位长安大学
Design of Dual-Path Surface Acoustic Wave Sensor

A Dissertation Submitted for the Degree of Master

Candidate: Liu Li

Supervisor: Prof. Ju Yongfeng

Chang’an University,Xi’an,China
摘要
声表面波技术是一门新兴科学技术领域,它是声学、电子学、光学、压电材料和半
导体平面工艺相结合的边缘学科。由于可以通过对声表面波器件本身参数的测量,从而
实现对如气体浓度、温度、质量等一些参量的间接测量,因此,目前表面波传感器成为
国际上器件研究的新热点之一,应用领域己渗入到国民经济的各个领域。
然而,目前声表面波传感器件在器件建模、设计、测试方面的理论和方案还不够成
熟和系统。本论文正是针对这些问题,从器件建模、设计、测试等方面进行了系统理论
研究和实验测试。
针对声表面波器件的性能涉及到基片材料的各种参数、膜厚等工艺等诸多因素,论
文将研究两个或多个电磁波模式间耦合的理论——耦合模理论用于声表面波器件的设
计和特性仿真中,着重分析了声表面波器件的内部结构以及性能,推算出了声表面波器
件的耦合模方程,求解该方程,得到了方程的解析解,使器件的各种仿真参数更加准确
和逼近实际测量结果。
在对设计的器件进行了制作、封装的基础上,使用 Agilent E5062A ENA-L 射频网
络分析仪对器件的各个参数进行了测量,并在此基础上设计了一款声表面波器件理论和
测量参数分析软件,软件将用耦合模理论得到的各种声表面波器件参数曲线图与使用网
络分析仪测量得到的参数曲线图在同一界面上进行了综合对比分析。利用所设计的器
件,制作了一个中心频率为的双声路声表面波传感器件,器件采用双声路
结构,一路做为参考声路,另一路做为测量声路,以补偿外界环境因素的影响,并用安
捷伦 MSO7032A 示波器对两声路分别做了对比测试。

关键词:声表面波器件,传感器,耦合模理论,双声路,振荡器

i
Abstract
The surface acoustic wave technology is a new field of science and technology, it is a
combinational interdisciplinary of acoustics, electronics, optics, piezoelectric materials and
semiconductor planar process. Some parameters, such as gas concentration, temperature,
quality, can be indirectly got by measuring the parameters of the surface acoustic wave device
itself, therefore, surface acoustic wave sensor currently es one of the new hot spot of
international devices and has been infiltrated into the sectors of national economies.
However, theories and programs of the surface acoustic wave sensor are not mature and
system enough at present. Focusing on these issues, this thesis conducts systematic
theoretical study and experimental test on device modeling, designing and testing.
Because the SAW dev