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声表面波技术是一门同时涉及电子学、声学与信息科学等多学科领域的新兴技术。由于声表面波器件具有体积小、频率选择性好和性能可靠等特点,已被广泛应用于雷达、广播电视及通信电子领域。作为声表面波器件的主要构成部分,叉指换能器的研究有利于整个器件的设计与分析。然而,对于变迹加权叉指结构的器件,目前建模中存在对叉指电极分析不够全面的地方,无法准确表征器件的传输特性。另外,在器件的测试过程中,由于阻抗失配而导致存在较大回波损耗的问题。针对上述情况,提出了一种适用于变迹加权叉指结构器件的建模方案,并设计了包括输入与输出端无源负载阻抗匹配网络的匹配测试系统。 在器件建模方案中,对决定叉指结构的变迹加权函数与换能器孔径长度之间的关系进行了理论推导,用多个不同长度叉指电极产生的δ声源强度累加得到实际声表面波器件的脉冲响应。通过对压电基底材料为128°YX-LiNbO3,叉指换能器为Al电极,且输入为变迹加权叉指结构,输出为均匀叉指结构声表面波器件进行建模仿真实验。实验结果表明,由一定变迹加权函数确定的换能器孔径长度w随着叉指电极的坐标xi变化而变化,并在第49根叉指电极的中心位置处达到最长,数值为2μm。对比模拟仿真与实际测量的声表面波器件频率响应图,建模仿真得到的插入损耗值为-13.78dB,测量实际器件的插入损耗值为-11.89dB。 匹配测试系统方案由测试与阻抗匹配两大模块组成。测试模块能够远程完成各种类型声表面波器件的幅频、相频及Smith特性测试,并且保存测试图像与数据结果。阻抗匹配模块根据Smith阻抗测量结果,完成归一化计算、算法路径选择并给出输入和输出端匹配网络与对应的电路器件值。对中心频率为101.764MHz的声表面波器件进行实验,对比输入与输出端无源阻抗匹配网络前后的回波损耗。实验结果表明,匹配后器件在中心频率点处输入回波损耗和输出回波损耗分别为-49.36dB和-34.96dB,比匹配前分别减少了44.99dB和26.27dB。