發(fā)布時(shí)間：2020-10-20 08:30

　　 石英晶體諧振器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成的一種聲波器件,大量應(yīng)用于飛機(jī)通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)以及航空儀表等設(shè)備中。隨著機(jī)載電子設(shè)備亟需向小型化、高頻化,低功耗的方向發(fā)展,對(duì)諧振器的性能要求不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。本文針對(duì)目前研究的石英晶體諧振器的電極形狀進(jìn)行了多邊形的推廣,然后研究了其在厚度剪切模態(tài)下的振動(dòng)特性。本文主要研究AT切石英晶體諧振器,并且分別考慮上下表面電極為正多邊形和同倫正多邊形的情況。本文主要通過理論計(jì)算和有限元仿真兩種方法來分析石英晶體諧振器的厚度剪切振動(dòng)。在理論計(jì)算中,本文基于Tiersten推導(dǎo)的二維標(biāo)量微分方程,通過里茲法構(gòu)造了包含二重三角級(jí)數(shù)的位移解假設(shè),利用高斯積分公式處理方程中復(fù)雜的積分問題,在矩陣計(jì)算時(shí)遇到的條件數(shù)問題通過Tikhonov正則化方法來解決,最終得到石英諧振器的一階厚度剪切模態(tài)的諧振頻率及其相應(yīng)的振動(dòng)模態(tài)。對(duì)于有限元仿真,本文通過有限元軟件COMSOL的PDE模塊,同樣基于二維標(biāo)量微分方程,對(duì)石英晶體諧振器進(jìn)行仿真分析,得到其一階厚度剪切模態(tài)的諧振頻率及振型。從兩種方法得到的振型分布可以看出正多邊形和同倫正多邊形AT切石英晶體諧振器的厚度剪切振動(dòng)基本集中于電極區(qū)域,這種現(xiàn)象被稱為能陷現(xiàn)象。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算與有限元仿真的結(jié)果基本相同,驗(yàn)證了兩種方法的正確性。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V243
【部分圖文】：

第二章 石英與石英晶體諧振與逆壓電效應(yīng)被用于制造諧振器。盡管聲波諧振器（FBAR）之類有著更優(yōu)性舊在各個(gè)領(lǐng)域占據(jù)重要地位。只有更好造出性能優(yōu)良的石英晶體諧振器。下面就應(yīng)英晶體板是由石英制作而成。石英是自然氧化硅構(gòu)成，主要有兩種存在形態(tài)：三3 攝氏度時(shí)， 石英可以轉(zhuǎn)換為 石英。

圖 2.2 石英晶體坐標(biāo)軸示意圖都是不同的。當(dāng)在石英晶體的位移對(duì)應(yīng)的電場或電勢，這個(gè)會(huì)對(duì)應(yīng)地出現(xiàn)機(jī)械位移，這個(gè)，石英晶體可以被制作成為如關(guān)于石英晶體諧振器的理論分加工中采用不同的角度對(duì)石英性，因此不同切型的石英晶體系數(shù)均有較大的差異，因此在解得到的諧振頻率和模態(tài)也有諧振器設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的一個(gè)代表繞單一坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的切割

生與施加應(yīng)力位移對(duì)應(yīng)的電場或電勢，這個(gè)現(xiàn)象被稱為壓場，機(jī)械軸則會(huì)對(duì)應(yīng)地出現(xiàn)機(jī)械位移，這個(gè)現(xiàn)象被稱為逆電耦合的性質(zhì)，石英晶體可以被制作成為如諧振器之類的耦合的性質(zhì)使關(guān)于石英晶體諧振器的理論分析具有一定復(fù)切型型是指在生產(chǎn)加工中采用不同的角度對(duì)石英晶體進(jìn)行切割特有的各向異性，因此不同切型的石英晶體板有著截然不電系數(shù)和介電系數(shù)均有較大的差異，因此在進(jìn)行理論分析進(jìn)一步的，求解得到的諧振頻率和模態(tài)也有著程度不一樣型是石英晶體諧振器設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的一個(gè)重要準(zhǔn)則。按雙旋切，分別代表繞單一坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的切割方法以及先后研究的諧振器主要采用各項(xiàng)性質(zhì)更為穩(wěn)定的單旋切法。是 AT 切石英晶體諧振器，如圖 2.3 所示，其切割時(shí)繞 z 軸即為 AT 切石英晶體板，它具有切型簡單，加工方便的工
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