声表面波器件内连的主流工艺是硅铝丝超声键合，而跟部微损伤是该工艺最大的质量隐患。该文从超声键合原理和工艺技术出发，对造成跟部微损伤的影响因素进行了分析，并给出了相应的解决方案。该方案使声表面波器件的键合点跟部微损伤得到有效控制。

该文提出了基于钽酸锂漏波材料设计的扇形声表滤波器。钽酸锂在36°Y-X切向时，其机电耦合系数(ΔV/V)为2.4%、频率温度系数(TCF)为-32×10-6/℃。36°Y-X钽酸锂具有较强的压电耦合性和适中的温度稳定性，用它设计相对带宽5%~10%的滤波器可以实现较小的插入损耗和适中的温度稳定性，器件实测结果与仿真相符。

该文设计了一款用于电子不停车收费系统(ETC)的声表面波(SAW)滤波器。该款滤波器采用3-1-3分节的电容加权结构和电极宽度控制(EWC)的换能器单元结构，基片材料为128°Y-X铌酸锂。通过对滤波器外围匹配电感、换能器反射指结构和膜厚的优化，实现了滤波器小插入损耗和高阻带抑制，制作滤波器的中心频率为40 MHz，插入损耗为-7.5 dB。该文突破常规设计方法，采用在扇形结构中换能器全抽指加权SAW滤波器的设计手段，使器件最终满足ETC项目使用要求。

该文采用多物理场耦合的有限元模型, 探究了保护层Al2O3厚度对以LGS为压电基底、Pt为电极的声表面波(SAW)高温传感器中声波特性及器件性能的影响。结果表明, 随着Al2O3保护层厚度的增加, 声表面波在L波方向的振动位移增加, 在SH波和SV波方向的振动位移减弱, 当保护层归一化厚度为6.25%时, 其能量向衬底内部扩散; 当保护层归一化厚度为18.75%时, Rayleigh波消失, 此时为体波BAW模式; 增加Al2O3保护层, 波速v、机电耦合系数K2显著升高; 一阶频率温度系数τf, 1和转换温度随保护层厚度的增加而升高。利用Al2O3薄膜对SAW温度传感器进行结构优化, 为了获得良好的综合性能, 归一化厚度应该在0.94%附近。

该文研究了在超高性能声表面波(I.H.P. SAW)衬底上, 孔径总长对叉指末端具有能够抑制横向模态的小锤结构的谐振器性能。在衬底结构为Y 42°-钽酸锂(Y42°-LT)/SiO2/多晶硅(Poly-Si)/Si上, 通过建立对应的有限元三维仿真模型, 初步得出在小锤结构下孔径总长的增大能够抑制横向模态杂散的结论。绘制了周期T为1.44 μm、2 μm、2.56 μm下, 孔径总长为7.5T、10T、15T、20T、25T、32.5T、40T的单端口谐振器版图并进行流片。通过实测结果表明, 在不同周期下, 随着孔径总长的不断增加, 对谐振器横向模态的抑制会不断增强, 机电耦合系数也不断增加, 在孔径总长约为20T时阻抗比最高。仿真和实测结果体现了孔径总长对I.H.P. SAW谐振器的性能影响较大, 为应用于I.H.P. SAW滤波器中的高性能谐振器提供了设计指导。

为了准确地设计声表滤波器, 需要从参考声表面波(SAW)谐振器的测量值中提取精确的材料参数。测量SAW谐振器时, 单个谐振器无法直接进行测试, 需要引出传输线并使用GSG或GS探针进行测量, 消除传输线影响的去嵌入过程对于SAW谐振器材料参数的准确提取非常重要。该文介绍了几种声表面波谐振器的去嵌入技术, 包括Open-Short算法、电磁仿真方法、分段等效电路模型方法、集**数等效电路法。通过实例验证了几种常用的去嵌方法并对其进行了分析。

通过理论仿真, 该文研制了一种改进型的3IDT-LCR结构, 并基于该结构在42°Y-X LiTaO3压电基片上研制出一种低损耗、小矩形系数的SAW滤波器。滤波器标称频率为253.75 MHz, 实测插入损耗1.05 dB, 低端带外抑制接近80 dB, 高端带外抑制接近65 dB, -1 dB带宽10.52 MHz, -3 dB带宽12.54 MHz, -40 dB带宽16.68 MHz, 矩形系数1.33。实测结果表明, 该改进型3IDT-LCR结构的SAW滤波器具备低插入损耗、小矩形系数和高带外抑制的特点。

为了提高矩形系数, 该文针对混合结构的声表面波滤波器的设计展开研究。建立仿真模型, 采用纵向耦合结构级联单个谐振器或多个谐振器, 并在36°Y-X LiTaO3和41°Y-X LiNbO3压电材料上研制出两种声表面波滤波器。测试结果表明, 滤波器的矩形系数分别为1.7和2, 测试与仿真结果基本吻合。

由于声表面波(SAW)测温技术因具有无源无线的特点而备受研究人员的广泛关注。该技术可应用在电缆接头内部的温度测量中, 但因受电缆接头材料和结构的影响, 使SAW测温信号传递受阻, 严重影响了温度信号的检测。该文基于DWG-630A型电缆接头的结构和材料, 设计了一款可用于电缆接头内部测温的天线。通过其理论分析、仿真及试验验证, 证明该设计切实可行。结果表明, 穿过电缆接头可传递SAW温度信号, 并在工作频段内具有良好的增益和辐射效果。

针对任意复杂膜系结构和电路拓扑结构的声表面波(SAW)滤波器的精确快速设计问题, 该文基于声/电/磁多物理场耦合全波仿真平台, 结合基因遗传优化算法和通用图形处理器(GPGPU)加速技术, 利用有限元分层级联精确模型(HCT)优化设计梯形谐振器, 色散COM模型优化设计纵向耦合谐振器, 实现了任意复杂膜系结构和电路拓扑结构的SAW滤波器的正向设计与优化。通过42° Y-XLiTaO3常规SAW滤波器的优化设计与研制, 设计优化结果与实验结果吻合较好, 验证了该方法的有效性和可行性。