基于Comsol的声表谐振器设计开题报告

 2022-12-16 21:42:44

1. 研究目的与意义

随着通信技术的飞速发展,手机通信标准迎来了跨越式的增长,由此而来的射频前端拥挤问题却日益严重。2015年,3G、4G的发展使手机出货量达到19亿部,智能手机从平均用3~4个射频滤波器发展到现在平均用几十个,对射频谐振器的需求呈现出爆发式增长。另外,随着车联网以及物联网、可穿戴设备的发展,通讯对射频谐振器的需求只会不断增长。

过去十几年,移动通信技术由最初的2G发展到3G再到4G,通信频谱资源日益紧张,频段分配越来越复杂,市场对谐振器性能的要求也越来越严格。而移动产品的尺寸一直减小,相应的干扰增多就要求接收灵敏度和抗干扰能力必须增强。为了保证每个产品能正常工作、互不影响,每个系统接收前端具有高性能谐振器显得必不可少。而声表面谐振器(SAW)体积小、低插损、高抑制的特点正好满足。因此,声表谐振器迎来了较好的发展机遇。

2. 研究内容与预期目标

本毕业设计了设计一款以LiNbO3为基底,叉指结构的单端口声表谐振器。对所设计的SAW谐振器进行有限元仿真,从基底晶体材料切型构造方面对基于LiNbO3的SAW谐振器进行优化设计。

目前无线通信的应用有很多,如蓝牙,WiFi,GPS。蓝牙和WiFi的工作频段是2.4GHz,GPS目前有四个工作频段L1:1.57542GHz、L2:1.22760GHz、L3:1.38105GHz、L4:1.84140GHz。因此,设计四种不同的谐振频率1.38GHz、1.58GHz、1.84GHz、2.4GHz,对比不同频率下的声表谐振器,来研究声表谐振器的性能。

高性能的声表谐振器需要通过开发高性能的压电材料和改进叉指换能器(IDT)来使插入损耗降低。希望通过本次研究可以设计制作出一款高性能的声表谐振器。

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3. 研究方法与步骤

本毕业设计将LiNbO3压电基片与声表面技术相结合,用COMSOL软件仿真,设计平行叉指结构的叉指换能器(IDT),结合声表面波在LiNbO3压电基片上的传播特性,对所设计的SAW谐振器进行有限元仿真,分析其模态、谐振等特性。

利用有限元软件COMSOL软件对声表谐振器进行仿真分析,通过有限元软件COMSOL的模态分析模块仿真研究声表谐振器的频率特性。

通过有限元仿真分析法,对声表面的物理场进行仿真分析,基于LiNbO3的IDT结构模型,设定材料物理属性,选定物理场的边界条件。根据器件模型需求,对基底的压电材料的不同部分进行网格化处理使得仿真结果更加精确。

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4. 参考文献

[1] 电路第5版,邱关源,罗先觉,高等教育出版社

[2]高频电子线路,宋树祥,北京大学出版社

[3] 射频电路设计,J.卡尔.约瑟夫,科学出版社

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5. 工作计划

1、3.1-3.15 查阅资料,完成开题报告,完成外文资料的翻译。

2、3.16-3.31 熟悉Comsol环境,收集查询资料。

3、4.1-4.10确定设计思想,按要求设计谐振器。

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