یک موج سطحی صوتی 1 SAW یک نوع حرکت موج مکانیکی می باشد که در طول سـطح یـک مـاده
جامد حرکت می کند. این موج در سال 1885 به وسیله لرد رایلی کشف شد و پـس ازآن بـه ایـن نـام
نامیده شد. رایلی نشان داد که امواج SAW می توانند مؤلفه ای از سیگنال مرتعش مربوط بـه زلزلـه را
به خوبی توصیف کنند. امروزه این امواج صوتی اغلب در دستگاه های الکترونیکی استفاده می شـوند. در
نگاه اول استفاده از یک موج صوتی در کاربردهای الکترونیکی عجیب به نظر می رسد؛ اما امـواج صـوتی
مشخصات ویژه ای دارند که آنها را برای کاربردهای خاصی مناسب می سازند. این امواج اسـتفاده هـای
متعارفی دارند. دربسیاری از ساعت های مچی از کریستال به عنوان یـک رزونـاتور صـوتی بـرای تولیـد
فرکانس صحیح استفاده می شود، اگر چه دراین رزوناتور از امواج صوتی bulk بیشتر از امـواج سـطحی
استفاده می شود.
یــک دســتگاه SAW ابتــدایی در شــکل 1-1 نــشان داده شــده اســت کــه شــامل 2 ترانــسدیوسر
اینتردیجیتــالIDT 2 بــر روی یــک زیــر لایــه3 فیزوالکتریــک ( ( Piezoelectric هماننــد کــوارتزمی
باشد. IDT شامل الکترودهای فلزی تو در تو است که برای ارسال1 و دریافت امواج استفاده مـی شـوند
به طوری که یک سیگنال الکتریکی به یک موج صوتی و سپس به الکتریکـی تبـدیل مـی شـود. مزیـت
عمده ای که این امواج نسبت به سایر امواج دارند این است کـه بـسیار آرام حرکـت مـی کننـد ( مـثلاً
300m / s )، چنان که تاخیرهای بزرگی را می توانند ایجاد کنند. از آن جـایی کـه شـکل IDT قابلیـت
تغییرات بسیارزیادی را دارد، در نتیجه دستگاه های متنوعی را مـی تـوان بـا اسـتفاده از ایـن خاصـیت
ساخت. اوایل سـال 1970 دسـتگاه هـای SAW بـه منظـور فـشرده سـازی پـالس رادار، اسـیلاتورها و
فیلترهای میان گذر در تلویزیون هـای خـانگی و رادیوهـای حرفـه ای تولیـد شـدند. فیلترهـای جدیـد
SAWبا کارآیی بالا وارد بازار شده اند و تعداد بسیار زیادی (حدود 3 بیلیون در سال) نیز در حال تولید
می باشند.
شکل .1-1 دستگاه SAW مبنا
شکل 2-1 حرکت امواج SAW در طول سطح یک ماده جامد1 را نشان می دهد. هنگامی که موج
SAW از این سطح عبور می کند، هریک از اتم های ماده یک مسیر بیضی شکلی را طی می کند، در
حالی که این مسیر برای هر دوره از حرکت موج تکرار می شود. هر چه قدر به عمق نفوذ می کنیم اتم
های کمتری از سطح جا به جا می شوند. بنابراین، این موج در امتداد سطح هدایت می شود. در ساده
ترین حالت (یک ماده ایزوتروپیک)، اتم ها در سطحی معروف به صفحه جهتی2 حرکت می کنند.
صفحه جهتی، صفحه ای معمولی است که انتشار در آن در جهت مشخصی می باشد.
شکل.2-1 حرکت موج سطحی در طول سطح
2-1 پدیده Piezoelectricity
در دستگاه های الکترونیکی، لازم است که موج های SAW را از یک سیگنال الکتریکـی ورودی تولیـد
کنیم و سپس ازاین موج SAW برای تولید سیگنال الکتریکـی خروجـی اسـتفاده کنـیم. عمـل تغییـر
الکتریکی به صوتی یا صوتی به الکتریکی تبدیل1 نامیده می شود. به منظور توصیف این پروسه، در ابتدا
باید خاصیت Piezoelectricity را شرح دهیم که مشخصه بسیاری از مواد جامد می باشد. در یـک مـاده
فیزوالکتریک مکانیزمی وجود دارد که بین اختلالات الکتریکـی و مکـانیکی نـوعی تطبیـق و همـاهنگی
ایجاد می کند. از این رو استفاده از میدان الکتریکی، نیروها و کشش هـای مکـانیکی ایجـاد مـی کنـد.
برعکس، یک تغییر مکانیکی، به عنوان مثال تغییر در فشار، میدان الکتریکی و در نتیجه ولتاژ ایجاد می
کند.
پدیده Piezoelectricity در بسیاری از مواد اتفاق می افتد، اما این ماده بایـد 2 anisotropic باشـد، بـه
طوری که مشخصه های آن به جهت قرارگیری اتم ها در داخل ماده بستگی دارد. معمولاً این به معنای
آن است که از مواد کریستالی باید استفاده شود. مواد تشکیل دهنده متداول SAW ها کریستال هـای
کوارتز، لیتیم نیوبیت یا لیتیم تانتالیت است که همگی فیزوالکتریک مـی باشـند. در ایـن کریـستال هـا
حرکت موج SAW مشابه حرکت موج درحالت ایزوتروپیک می باشد با این تفاوت کـه همـراه بـا مـوج
2 این ماده دارای مشخصات فیزیکی مختلف در سطوح مختلف اندازه گیری می باشد.
فصل اول: آشنایی با فیلتر SAW ٨
یک میدان الکتریکی نیز وجود دارد. از طرف دیگرچون ماده ناهمـسانگرد مـی باشـد؛ یعنـی مشخـصات
SAW به جهتی که در آن زیر لایه از ماده اصلی برش داده شده بستگی دارد؛ بنابراین جهت برش باید
مشخص شود. نمونه ای از این برش ها در شکل 3-1 نشان داده شده است.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
