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声表面波器件是一种新型的模拟信号处理器件。由于信号处理理论的发展,需要高速高性能的处理器件,同时伴随半导体平面工艺的不断改进,也促使了SAW器件,特别是SAW滤波器性能的不断提高,其工作频率从10MHz延伸到了3GHz的范围。因此SAW器件在RF信号处理中得到了越来越广泛的重视,其中尤指声表面波滤波器(Surface Acoustic Wave Filter,SAWF)在移动通信、无线寻呼、CATV有线电视网等领域中已取得了成功的应用。 SAW滤波器可以实现所需任意精度的幅频特性和相频特性的滤波,这是其它滤波器所难以实现的。正因为这样,才使SAW滤波器在电子信息领域中得到了越来越广泛的应用,特别是应用于高频端RF射频信号滤波。同时由于用SAW滤波器构成的设备、系统的功能复杂化,器件数量增多,使用环境十分严酷,所以发生滤波器性能退化、失效是相当普遍的。此外由于某些信号处理领域的特殊要求也对SAW滤波器的频率稳定性和器件的可靠性提出了更高的要求。因此研究和分析SAW滤波器的失效机理及其频率稳定性和敏感度具有十分积极的现实意义和应用价值。 在国外,失效机理的研究已从定性分析转向定量建模和计算机模拟。在可靠性设计与预测技术方面,电路设计的可靠性最优化分析与仿真,以及基于各种失效机理模型的计算机辅助可靠性预测已逐步向应用方面发展。 在我国,可靠性物理及应用技术研究与国际相比差距较大,估计综合差距约10—15年。就SAW器件而言,这方面的研究在国内差距就更大。而SAW器件在军事通信、电子侦察及民用电子信息领域中都占有一定的位置,通过针对SAW滤波器的可靠性物理及应用技术的研究,有利于全面提高我国SAW器件的设计和制造水平以及提高SAW器件的可靠性。 为了更好的分析SAW滤波器的频率稳定性问题,首先用了一定的篇幅来研究SAW滤波器的设计实现,虽然SAW滤波器是模拟的信号处理器件,但是可以借鉴FIR数字滤波器的切比雪夫最佳一致逼近理论和Remez交换算法来设计SAW滤波器。 鉴于此,本论文主要从事了以下几个方面的研究工作: 1.研究了SAW滤波器的数字设计实现,为进一步探讨SAW滤波器的频率稳定性问题奠定一定的基础; 2.研究了影响SAW滤波器频率稳定性的物理参数及作用机理,并采用敏感度方法进行了理论分析,同时进行了计算机仿真模拟对比; 3.研究了SAW滤波器中叉指换能器IDT金属膜退化的物理机理及其引起的参数变化,并就金属膜氧化与断指两种情况对SAWF频率稳定性,包括幅频特性和相频特性的影响进行了计算机仿真与实验分析; 4.主要从SAW滤波器的设计、加工及生产、使用等的角度初步探索了提高SAW滤波器可靠性的技术途径。