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微型体声波振荡器的噪声分析

张翊  孙宏明  包达群  郭航  
【摘要】:压电振荡器已广泛应用于通信、导航、雷达、精密仪器仪表与测试设备中。在航天、航空等恶劣环境中,对压电振荡器的可靠性、相位噪声、体积等提出了更高的要求。随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,具有体积小、可靠性高、温度特性好、相位噪声低、易于批量生产的微型压电振荡器有望在这些恶劣环境条件中取代传统压电振荡器。然而,压电振荡器机械结构尺寸的减小,其信噪比也将相应降低,因此,机械噪声将是影响压电振荡器可靠性和稳定性的重要因素。由于微制造的压电谐振器是微型体声波振荡器机械噪声的主要来源,本文在研究微型压电谐振器工作原理与噪声来源的基础上,采用与微型机械结构相对应的等效电路模型的方法运用PSPICE软件来定量分析微型体声波压电振荡器的机械结构及特性参数对噪声的影响。通过计算,分析了整个振荡器的谐振频率特性,进而得到了谐振器压电薄膜的压电特性、弹性特性及其厚度、经体硅工艺减薄后的硅衬底厚度、长度及宽度对振荡器噪声的影响,在此基础上对微型体声波压电振荡器进行了优化设计,为进一步的微制造提供了依据。

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