甚高频石英晶体谐振器参数的自动测量

本文叙述了甚高频石英晶体谐振器全部参数的自动精密测量方法。对整个测量系统,包括数据处理用的小型计算机在内,都已作了布置,并对125兆赫和175兆赫石英晶体谐振器进行了测量。测量结果表明,该系统可以作为一种精密测量甚高频晶体谐振器全部参数的装置。     

100MH_z带通晶体滤波器的试制

本文介绍了100MHz带通晶体滤波器的试制工作情况,包括滤波晶体谐振器的设计、制造和晶体滤波器的设计和调试。对晶体薄片自由式抛光和阳极氧化调频方法,也作了简要说明。最后给出了测试数据和图表。     

5MHz空气隙石英谐振器的研制

通常的高精密石英谐振器采用的是电极膜直接被在石英晶体谐振片上,玻璃壳火封或冷压焊封装结构。本文介绍一种结构全新的高精密石英谐振器的设计、工艺和性能。它的电极膜是被在靠近石英晶体谐振片的上下二个电容器上,电极膜与谐振片形成空气隙形状,所以称为空气隙石英谐振器或无电极石英谐振器。它的外壳采用了密封性能很好的金属化氢焊和电子束焊封接装技术,使产品提高Q值和改进老化。尤其是石英晶体谐振片采用了SC切型进一步提高了短期频率稳定度和加速度灵敏度。     

石英半球谐振子力流变抛光

为提升石英半球谐振子抛光加工的效率及表面质量,对其内外表面进行了力流变抛光实验。利用力流变抛光液的剪切增稠特性,使流变流体柔性把持游离磨粒与工件表面相对运动实现材料去除,通过控制抛光液流场及界面剪切应力实现半球谐振子内外表面柔性、高效抛光。实验过程石英半球谐振子外表面采用浸入式抛光方法,抛光30 min表面粗糙度Ra从135.5 nm降至6.6 nm,内表面采用切入式抛光方法,抛光15 h表面粗糙度Ra从128.2 nm降至9 nm。实验结果证明了力流变抛光方法在石英半球谐振子抛光领域的应用潜力。     

用激光加工在晶片上集成匹配阻抗的甚高频单片晶体滤波器

本文介绍在压电基片上集成薄膜匹配阻抗的甚高频单片晶体滤波器,以及设计和调整这种器件的独特方法。按照传统的方法,我们从单一谐振开始,其电极尺寸考虑到了未来滤波器的谐振器之间所需的间隙,然后用 YAG 激光将电极分开;谐振器之间间隙的调整,要同时考虑到滤波器的计算带宽和中心频率具有很好的精度。然后,用同一激光微调薄膜电阻,以达到正确的带内波动和需要的3db 带宽。按此方法,能得到对称性很好的通带。这种能够全自动化的加工方法,由于激光光点尺寸很小(约10微米)而很适用于甚高频单片晶体滤波器。而集成电阻降低了外壳和两个末端谐振器引线的寄生电容和电感的影响。最后,讨论了激光输出功率对一些典型参数的影响。     

SC切石英晶体谐振器在甚高频低噪声振荡器中的应用

晶体控制的甚高频振荡器广泛应用于具有优良短期频率稳定度和低相位噪声的信号发生器中。这种振荡器均采用工作在泛音模的 AT 切晶体。由于 AT 切晶体谐振器的幅频效应,使相位噪声难以进一步减小。双旋转切晶体(例如 SC 切晶体)的幅频效应较 AT 切的小得多。因此,可使 SC 切晶体工作在较 AT 切晶体所允许的更大的激励电流上。如果能使振荡器固有的相位起伏不随晶体电流的增大而显著增大,则采用 SC 切晶体元件可以改善晶体控制甚高频信号发生器的短期频率稳定度和噪声。曾用三次泛音 SC 切晶体(而不是用五次泛音 AT 切晶体)进行过100MHz 低噪声振荡器的实际可行性试验。对 SC 切和 AT 切晶体元件的相频特性进行了测量。测量结果表明,晶体元件的功耗能够比使用 AT 切晶体增加6-10dB。对用双极结型晶体管振荡器的噪声源的检查表明,二次及三次失真是造成实际振荡器呈现显著相位闪变的原因。从解凡得堡(微分)方程中出现的频率校正项可了解到减小频率闪变的要求。桥式 T 形振荡器适合于作 SC 切甚高频晶体振荡维持电路。曾研究过这种电路的噪声源(包括调幅闪变噪声的幅相变换),并得到了对上述振荡器所预期的 L(f)的估算值。对相同的一对振荡器进行了测量,预计的 L(f)和所测得的 L(f)很一致。结果表明,和 AT 切甚高频晶体控制振荡器相比较,SC 切晶体控制的甚高频振荡器的L(f)得到了显著改善。     

620千赫低频压控石英晶体的设计

本文介绍了620千赫低频压控石英晶体的设计与制造。对不同形状石英晶体片的压控灵敏度进行了测试比较。给出了频率温度特性、等效参数和耐振耐冲击耐辐射等特性的测试结果。     

晶体滤波器的目前趋势

本文评述了晶体滤波器最近的和预定的研制情况。主要发展方面是:甚高频(VHF)和超高频(UHF)滤波器、数据传输滤波器、线性度、封装以及降低成本。     

5.2兆赫宽带晶体滤波器的试制

一、概述随着通讯和频率控制技术的迅速发展,滤波器的应用范围越来越广。对滤波器,不仅在稳定性和选择性方面提出了越来越高的要求,而且在带外防卫度方面也提出了严格的要求。滤波器的种类很多,早先是传统的LC滤波器,后来又出现了多种新型滤波器,诸如晶体滤波器、陶瓷滤波器、有源滤波器和数字滤波器等。这里介绍一种5.2兆赫晶体宽带滤波器。主要讨论其带宽的控制和阻带寄生衰减的抑制,并简要介绍滤波器的设计和调试的全过程。分立式晶体宽带滤波器,是由石英谐振器,电容器及电感线圈等分立元件组成。其滤波特性,除了取决于石英谐振器的等效参数以外,还与展宽线圈的关系甚大。晶体滤波器的带宽,取决于石英谐振器的串并谐振和反谐振之间的间隔,即取决于滤波晶体的等效电路的静电容C_0与动态电容C_s之比r,即r=C_0/C_(so)如采用狭带     

传输法测试系统用于晶体滤波器特性的测量

介绍了在现有石英晶体谐振器传输法测试系统2100的基础上,扩展其功能用以测试晶体滤波器特性及晶体谐振器寄生响应等的原理和方法,并给出了部分产品的测试结果。     

ST切石英的抗拉断强度

在各种实验条件下,总共对83块ST切单晶石英圓片的抗拉断强度进行了测量。这项研究的重点是,比较包括天然级和三个人造级(光学级,优质Q级和电子级)的四种不同类型石英的抗拉断强度。由于断裂强度通常与表面光洁度有关,因此,还对两种不同的抛光技术进行了评价。一种技术是从粗磨的表面开始采用Syton抛光。第二种技术是短暂的Syton抛光之后,随即进行精密机械抛光。采用双轴扭曲试验法测量了直径为1英寸,标称厚度为0.1英寸的石英片的抗拉断强度。经拋光的试样平均断裂强度为21,400磅/英寸~2,其标准偏差为±6.000磅/英寸~2。对于四种类型石英和两种不同的拋光技术来说,断裂强度的差别很小。两种类型的平均断裂强度之间的差别正好在标准偏差之内。我们对5块未经抛光的石英片也作了实验,发现其平均断裂强度为8900±800磅/英寸~2。很清楚,抛光的表面会使断裂强度提高两倍多。为了改变石英片表面的性质,还研究了两种特殊的技术。据报道,对很薄的石英片进行了化学腐蚀,就能够有效地提高断裂强度。为了试验化学腐蚀对薄石英片的影响,还折断了经化学腐蚀的10块试样。但是,许多经腐蚀的试样出现了很多腐蚀坑或腐蚀沟,它们的平均断裂强度明显低于抛光的石英片。有些试样少有或没有腐蚀坑或腐蚀沟,它们的断裂强度与抛光过的试样不相上下。另外7个试样在离子刻蚀的抛光表面上有1600个浅槽(～1000A深)。这些试样在平均断裂强度方面没有大的变化。除上述参数外,还发现其他因素,诸如相对温度、Q值(根据红外测量)和试样厚度与断裂强度无关。     

宽带石英晶体滤波器

一、引言宽带石英晶体滤波器的相对带宽超过1％。为了实现这样宽的通带,就必须在晶体滤波器电路中加展宽线圈。展宽线圈电感是组成宽带石英晶体滤波器的重要部分。使用基频晶体的宽带滤波电路,大都在电路中加并联展宽线圈,而使用泛音晶体的宽带滤波电路,大都在电路中加串联展宽线圈。本文介绍我们研制的中心频率2.4MHz、3dB带宽70kHz宽带通石英晶体滤波器。在火箭,     

低温下工作的石英晶体振荡器

本文介绍石英晶体谐振器在低温下工作的性能试验结果及其在高稳定振荡器中的应用。已经对两种不同型号的晶体谐振器进行了测试:BVA_2型设计(无电极设计)的5MHz谐振器和常规设计的5MHz、五次泛音 AT 切谐振器。在4.2K 时 Q 值大约增加了一个数量级。低于4.2K 时所测出的上述每一种谐振器的 Q 值均无明显的增加。对于这两种型号的晶体,各取一只样品,在靠近2K 时的温度系数和4.2K 时的数值相比较是显著降低了。BVA_2型样品在靠近2K 时的温度系数为3×10~(-10)/K。同一只晶体在靠近2K 时所得到的幅频效应表明,在10~(-7)瓦以上时频率随晶体耗散功率的变化是很大的。本文给出了采用在低温下工作的石英晶体谐振器来稳定振荡器系统的某些结果。     

反应式离子刻蚀调节对石英声表面波谐振器电特性和温度特性的影响

近几年来,声表面波谐振器已经发展到在甚高频和超高频振荡器电路中使用的程度。与使用倍频电路的低频体波晶体相反,使振荡器工作在末级频率上的优点是众所周知的。如果要求用商用频率源复盖整个频带,就需要许多掩模,(因为一个掩模生产一个单一频率的谐振器)或一个有效的调节程序。为了减少所要求的掩模数,这个调节程序必须调节范围宽,对器件的其他特性影响小。对石英的反应式或离子刻蚀满足了这些原则。据文献报道,这种技术可以用来以隐埋的或者表面的换能器和以开槽反射器调节谐振器。我们的这些器件,是用镀铝表面换能器和反射器制成的。用CF_4和O_2等离子在平面反应器上刻蚀,结果在石英中刻蚀出了沟槽,并且对起掩模作用的铝模的影响极小。这些沟槽导致换能器和反射器组合中表面波速度较低,从而使频率向下偏移。以这样的速度同时产生的偏移可以用来在器件性能下降过大之前提供很大的调节范围。这样刻蚀可以影响器件的电特性和转折点温度。本文就甚高频频段的谐振器,研究这两种特性对器件的影响。还介绍了工作在194MHz上的谐振器的数据。     

原子层沉积纳米钝化层薄膜厚度测量技术研究

原子层沉积无机纳米薄膜技术广泛应用于军民领域。本文通过在原子层沉积系统加装原位石英晶体微天平测量系统，通过原位石英晶体微天平研究原子层沉积无机薄膜生长过程并进行薄膜厚度的在线测量。通过研究原子层沉积反应条件，实现原子层沉积无机薄膜厚度的石英晶体微天平在线测量结果替代薄膜厚度线下光学测量结果，解决各类复杂腔体内壁原子层沉积薄膜厚度无法精确测量的问题。     

石英玻璃的机械振动能量损耗特性

为研究石英玻璃的机械振动能量损耗特性，以石英半球谐振子为实验对象，考察了铣磨、抛光、刻蚀和退火对石英玻璃机械振动能量损耗大小的影响，并分析其作用机理。研究结果表明：对于机械加工成型的石英玻璃，表面损耗占主导作用，亚表面损伤是造成表面损耗的主要原因；退火可以消除机械应力，降低石英玻璃的“假想温度”，改善石英玻璃的结构稳定性，减小本征损耗。     

带有补片电极的矩形AT切石英片的厚度切变、厚度扭转和弯曲振动

本文研究了补片《矩形》电极尺寸和质量对镀膜矩形晶体片的振动和能陷的影响。文中采用晶体片振动的Mindlin二维近似方程来保留厚度切变、厚度扭转和弯曲的耦合膜。通过采用位移公式以有限元法获得数值解,此解满足晶体片的边缘静止条件和在晶体片镀膜与非镀膜交界处的应力和位移的连续条件。文內对位置对称的补片电极矩形AT切石英片进行了数值计算,获得了晶体片和电极不同尺寸和不同质量时的谐振频率及其相应的二维振动膜。Mindlin和Lee,Lee和Spencer及Tiersten把计算结果同现有的分析结果做了比较,而Curran和Koneval把计算结果与实验数据进行了比较。所得二维Bechmann数基本上取决于三个参数:电极长度与晶体片厚度之比;电极宽度与晶体片厚度之比;以及电极质量与晶体单位面积质量之比。     

《晶体滤波器》一书即将出版

由冯致礼、王之兴编著的《晶体滤波器》一书,宇航出版社将于1986年6月出版,新华书店发行。本书比较全面而系统地介绍了石英晶体滤波器的原理、设计、制作和应用诸问题,内容丰富,深度适宜,在工程设计上具有一定的实用价值。全书共十章,包括:滤波器的基础知识,石英晶体谐振器,带通晶体滤波器,带阻     

SC切10MHz高稳定度石英谐振器

为了满足航天技术对石英谐振器频率稳定性、幅频特性、辐照特性,以及耐高温和耐高加速度的要求,研制了 SC 切10MHz 三次泛音高稳定度晶体谐振器,介绍了在制作过程中某些关键工艺的解决途径。同时,也列出了此种谐振器的实际性能指标和用此谐振器组装的振荡器的稳定度指标。测试结果证明,SC 切晶体谐振器确实比 AT 切的具有更多的优点。同时,也指出了存在的问题.     

振动位移激光干涉测量系统的改进

石英晶体谐振器振动位移激光干涉测量系统的改进工作业已完成。在本文中作了如下的改进:在激光束上加上直流相位控制和偏移小的低频相位调制而得到数字形式的振动位移幅度。测量和数据处理是通过计算机系统来完成的。经改善的系统可用来测量低达5A的振动位移,在1MHz～10MHz频率范围内,其测量重复性为百分之几。使用这个系统,对平凸SC切石英晶体谐振器的详细振动位移分布进行了测量。