RFID系統(tǒng)中的聲表面波
聲表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)是傳播于壓電晶體表面的機械波。利用聲表面波技術(shù)制造標(biāo)簽,始于20世紀(jì)80年代,近年來對聲表面波標(biāo)簽的研究已經(jīng)成為一個熱點。聲表面波標(biāo)簽不需要芯片,它應(yīng)用了電子學(xué)、聲學(xué)、雷達、半導(dǎo)體平面技術(shù)及信號處理技術(shù),是有別于IC芯片的另一種新型標(biāo)簽。
SAW器件是近代聲學(xué)中的表面波理論、壓電學(xué)研究成果和微電子技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物。所謂SAW,就是在壓電固體材料表面產(chǎn)生和傳播彈性波,該波振幅隨深入固體材料深度的增加而迅速減小。
SAW 與沿固體介質(zhì)內(nèi)部傳播的體聲波(BAW)比較,有兩個顯著的特點:其一是能量密度高,其中約90%的能量集中于厚度等于一個波長的表面薄層中;其二是傳播速度慢,約為縱波速度的45%,是橫波速度的90%,傳播衰耗很小。根據(jù)這兩個特性可以研制出具有不同功能的SAW器件,而且可使這些不同類型的無源器件既薄又輕。
SAW器件主要由具有壓電特性的基底材料和在該材料的拋光面上制作的叉指狀換能器(IDT)組成。如果在IDT電極的兩端加入高頻電信號,壓電材料的表面就會產(chǎn)生機械振動,同時激發(fā)出與外加電信號頻率相同的表面聲波,這種表面聲波會沿基板材料表面?zhèn)鞑?。電信號通過發(fā)射端的 IDT 轉(zhuǎn)換成聲信號(聲表面波),在介質(zhì)中傳播一定距離后到達接收端的 IDT,又轉(zhuǎn)換成電信號,從而得到對輸入電信號模擬處理的輸出電信號。
IDT是由相互交錯的金屬薄膜構(gòu)成的,IDT叉指狀金屬電極可以借助于半導(dǎo)體平面工藝技術(shù)制作。IDT的金屬條電極是鋁膜或金膜,通常用蒸發(fā)鍍膜設(shè)備鍍膜,并采用光刻方法制出所需圖形。兼作傳聲介質(zhì)和電聲換能材料的壓電基底材料有鈮酸鋰、石英、鍺酸鉍和鉭酸鋰等壓電單晶。
SAW器件是在壓電基片上采用微電子工藝技術(shù),制作各種聲表面波器件,利用基片材料的壓電效應(yīng),將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號,并局限在基片表面?zhèn)鞑?。聲表面波器件可以實現(xiàn)電-聲-電的變換過程,并完成對電信號的處理過程,以獲得具有各種用途的器件。聲表面波器件有多種類型,目前已發(fā)展到包括 SAW 濾波器、諧振器、延遲線、相關(guān)器、卷積器、移相器和存儲器等在內(nèi)的100余個品種。
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