Моделирование устройства на основе поверхностных волн

Устройство на основе поверхностных волн состоит из пьезоэлектрического материала или пленки и встречно-штыревого преобразователя. Акустические поверхностные волны создаются путем приложения напряжения и наоборот. Устройства на основе поверхностных волн широко используются как аналоговые электрические фильтры в диапазоне частот от 10 MГц до 2.5 ГГц и применяются в коммуникационных технологиях и других отраслях. В статье представлено моделирование такого устройства с использованием метода конечных элементов на основе функций Лагранжа второго порядка. Модель позволяет описать изменение отклика устройства с произвольной ориентацией элементарной кристаллографической ячейки. Модель используется для определения резонансной частоты различных устройств. Результаты расчетов МКЭ сравниваются с полученными независимо аналитическими результатами для двух вариантов приложения напряжения. Для того чтобы получить значительное возбуждение устройства, предпочтительно прикладывать электроды в направлении вдоль оси [110] кристалла. Характеристики амплитуд нормального смещения в зависимости от угла поворота между осями кристалла и электродами подтверждают, что сильное возбуждение устройства имеет место для угла поворота около 45 градусов, соответствующего направлению [110]. Обсуждаются результаты расчетов для различных собственных мод волн и Рэлея и Лэмба.