
【電】 surface acoustic wave device
surface; exterior; facade
【化】 surface
【醫】 superficies; surface
sound wave
【化】 sound wave
【醫】 sonic wave
device; apparatus; fitting; installation; setting; unit
【計】 blaster; U
【化】 equipment; set; set up; setting
【醫】 apparatus; device; fitting; installation; mounting; unit
【經】 equipment; installation
表面聲波裝置(Surface Acoustic Wave Device,簡稱SAW Device)是一種利用在固體表面傳播的聲波來實現特定電子功能的器件。其核心原理是通過壓電材料基片上的叉指換能器(Interdigital Transducer, IDT)将輸入的電信號轉換為沿基片表面傳播的聲波(即表面聲波),聲波在傳播過程中受到設計結構的調制(如反射栅、耦合器等),最終再由輸出端的IDT将聲波信號轉換回電信號輸出。這種能量轉換和傳播過程使其具備信號處理能力。
其主要特征和應用包括:
信號濾波
作為核心應用,SAW濾波器利用其固有的頻率選擇特性,廣泛應用于無線通信系統(如手機、基站、衛星通信)的射頻和中頻濾波器,實現特定頻帶信號的通過或抑制。其特點是體積小、帶外抑制好、通帶平坦度高,特别適合高頻應用(如MHz至GHz範圍)。
延遲線
SAW延遲線利用聲波傳播速度遠低于電磁波的特點(典型聲速約3000 m/s),可在微小尺寸内實現精确的、固定或可編程的時間延遲,用于雷達、電子對抗、測試儀器中的信號同步或時間控制。
傳感器
表面聲波的傳播特性(如速度、幅度、相位)對外部環境變化(如溫度、壓力、質量負載、粘度、電場、磁場)極為敏感。利用此特性可制成高靈敏度的物理、化學和生物傳感器,用于環境監測、工業過程控制、生物醫學檢測等領域。
振蕩器與諧振器
SAW諧振器可作為高Q值、高穩定性的頻率源,用于本地振蕩器、時鐘信號發生器等,其頻率穩定性和相位噪聲性能優異。
其他應用
還包括卷積器/相關器(用于信號處理)、标籤(無線無源傳感标籤)、觸摸屏中的位置傳感等。
關鍵組件與材料:
表面聲波裝置因其設計靈活、性能可靠、易于集成和批量制造,在現代電子系統中扮演着重要角色。
表面聲波裝置(Surface Acoustic Wave Device,SAW Device)是一種利用表面聲波特性實現信號處理或傳感功能的電子器件。以下是其詳細解釋:
表面聲波是一種沿介質(如壓電材料)表面傳播的機械波,其能量集中在介質表層,傳播速度較慢且衰減較小。表面聲波裝置通過電-聲信號轉換,實現對電信號的濾波、延遲、傳感等功能。
核心部件:包括壓電基體、叉指換能器(IDT)、反射條紋等。
工作流程:
輸入電信號→叉指換能器轉換為表面聲波→聲波在基體表面傳播(可能受外部介質影響)→接收換能器将聲波轉回電信號→輸出處理後的信號。
表面聲波傳感器的頻移($Delta f$)與質量變化($Delta m$)的關系可表示為:
$$
Delta f = K cdot frac{Delta m}{A}
$$
其中,$K$為材料常數,$A$為敏感區域面積。
如需進一步了解具體器件(如濾波器設計參數),可參考(維庫電子通)或(科普中國網)的完整内容。
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