氮化铝薄膜及复合体波谐振器

为了在超高频范围内对基模振荡器进行控制和运用滤波器,开展了对于小型体波谐振器的基本材料和器件特性的研究。本文报道了氮化铝(ALN)在构成复合谐振器几何形状和边缘支撑型晶片结构方面的性能。 ALN薄膜是在直流平板磁控管溅镀装置中,用中间电极溅射出来的AL和等离子气体中的N_2之间的等离子体反应生成的。一般溅镀条件是:溅镀压力=1×10~(-3)毛,空气含氮量=99.999％基片温度=200℃,直流功率-225瓦,溅镀率=1.2微米/小时。ALN薄膜的品质用扫描式电子显微镜(SEM)、X射线衍射法和奥格(Auger)电子分光镜进行鉴定。检测结果说明,溅镀的ALN薄膜具有严格的晶向结构,其C轴垂直于Si(硅)基片表面。对于由1.7微米ALN薄膜和8微米Si基片组成的谐振器,测出的基频串联谐振频率为328.53兆赫,基频并联谐振频率为328.61兆赫。这种规格谐振器的Q值约有7500,它在-20℃至+120℃范围内的实测温度系数约为-4×10~(-8)/℃。对于具有1.7微米ALN薄膜和6微米Si基片的谐振器,实测的温度系数是-6×10~(-6)/℃。这种规格谐振器的Q值约为5000,它的基频串联谐振频率是524.11兆赫,而基频并联谐振频率是524.45兆赫。应用微电子半导体加工技术,已经制成了边缘支撑型ALN晶片。晶片厚度为1.0至7微米,面积约为300平方微米。这种晶片是边缘支撑型的,这与以前报道的底膜支撑型薄膜是不相同的。厚度为6.5微米的典型ALN晶片在790兆赫附近产生基模谐振,耦合系数为10.3％。在-20℃至120℃范围内测得的温度系数可达到-20.5×10~(-6)/℃。目前,已按外延特性制造出具有水平C轴的氧化锌ZnO晶片。这种晶片显示出切变波谐振特性,这意味着晶片有很高的谐振Q和比较简单的模式结构。     

怎样减小振动对SC切石英晶体振荡器的影响

要给现代化通讯、导航及雷达系统提供必要的频谱纯度,就必须减小石英谐振器的加速灵敏度(γ),例如从γ=10~(-10)/g 减小到γ=10~(-12)/g。为了实现这一目的,当前正在研究几种(仅与谐振器有关的)无源法。专门设计的单谐振器和双谐振器是无源法应用的两个实例。应用电子线路的有源法已经进行了研究,它能进一步使振动影响减到1/50。然而,用来实现这种方法的变容二极管的非线性限制了可能达到的最终减小量。本文介绍一种可供使用的有源法。这种方法的原理是应用 SC 切晶体的线性电压～频率特性,而要点在于把相位适当的振动模拟信号电压直接加在晶体电极上。用几块不同的SC 切晶体所做的一系列试验都确认了这种有源法的效果。把晶体振荡器略加修改,是为了加入补偿电压,而不会改变振荡器的电路原理。补偿测试范围:加速度1至14g,振动频率50至500Hz;补偿电压大小取决于γ的初值,可从-20至+20V(峰-峰值)。初步实验结果表明,在不连续的频率上γ值几乎能降低三个数量级,在50到500Hz 连续频率范围能降低一个数量级。     

关于小型化战术晶体振荡器的更新方案

关于小型化战术晶体振荡器(TMXO)及其最重要的设计特点,作者从前发表的文章已有论述。本文将介绍早期TMXO样机的工作性能。此外,还谈到一些足以反映采用SC切晶体的最新组件的运用结果,并着重讨论了改变结构能改善内部结构特性问题。最后介绍一种很有用的测试振荡器,用它鉴别晶体质量。概括地说,有关初期TMXO样机的若干鉴定结果表明:样机的几种主要性能指标已经实现。针对尚未达到预定性能的那些指标,已经采取了提高样机性能的改善措施。最近研制的一些样机,均有具体改进,证明了改变结构是行之有效的。     

关于无源铷频标中光漂移和缓冲气体漂移问题

本文报道了无源铷频标中光漂移和缓冲气体漂移的计算和测量结果。光漂移是以两种接法,即分立滤光器法和集成滤光器法进行测量的。文章介绍一种能够恰如其份地描述所得结果的唯象分析方法,报道了不同的纯净缓冲气体或混合缓冲气体引起的频率漂移的测量结果,评述了频率与温度的非线性关系,将所得结果跟从前发表的数据做了比较,并且利用二次温度方程式进行简明分析,以进一步对这些结果加以说明。     

压控晶振的噪声特性与锁相环的相位抖动

本文引述了晶振短期频率稳定度的定义、表征及时域、频域表征之间的换算给,出了压控晶振的噪声模型的表达式S_(φO)=S_(φA)[1+(v_o/2Q_ef)~2],同时指出了改善压控晶振噪声特性的途径:优选高品质因数、小频差的石英谐振器作为稳频元件;通常的主振级电路参数最佳化;高的有载品质因数Q_e的振荡系统和低的放大器相位噪声S_(φA)的良好折衷及优良辅助电路的配合。本文还建立了以压控晶振幂律谱噪声模型的参数和锁相环参数(ω、ω_n、B_L)表征的环路相位抖动,以及相位抖动和呵仑(Allan)方差之间的关系。本文为锁相环设计方案的论证和环路多数的选择提供了依据,亦为低噪声晶的研制提供了有益的启示和参考电路。     

低插入损耗宽带模拟信号处理滤波用超导抽头延迟线

横向波滤波器已经用微型超导抽头延迟线实现。由于超导体的损耗低,这就有可能采用小型带状线结构在微波频段提供有效延迟。抽头延迟线是以回波耦合器或以阻抗间断形式来实现的。Chirp(线性调频滤波器)是用这样一些耦合器级联起来增加长度的办法组成的。在2.6GHz带宽内做了脉冲展宽和压缩实验。通过给这些抽头加权,可使旁边电平的减小,比峰值输出低26dB。应用耦合模的分析来预测这种滤波器的响应特性,其分析结果与实验非常符合。分析还表明,如果加强耦合使插入损耗减小约10dB,就会产生明显相位畸变,旁边的电平同时成比例地减小。已经提出一种计算方法,根据它来调整抽头的位置,以便用补偿抽头重加权引起的畸变来预先修正相位响应。对经预先修正的器件的进一步分析表明,在插入损耗为3dB的汉明(Hamming)加权滤波器中,旁边的相对电平能够达到41dB。这种技术可用于声波滤波器和光栅滤波器。     

静磁波振荡器的现状

当前在增加带宽和提高工作频率方面,要求不断提高现代雷达相通讯系统的性能,这就需要研究关于模拟信号处理的新技术和新工艺。实际上,用于上述目的的声表面波(SAW)器件,已经得到广泛应用,成效显著;但是对于要求中心频率高于1GHz的雷达和通讯系统,声表面波器件在制造上已经接近实际工艺的物理极限。本文介绍一种新工艺,能得到更高频率。这种工艺是以在外延铁淦氧膜(类似钇铁柘榴石[YIG])中传播的静磁波(MSW)为基础的。静磁波用于器件,使它能在0.5到30GHz微波中心频率上提供高达2.2GHz瞬时带宽。这种静磁波信号处理工艺,是在声表面波采用的横向滤波概念的基础上建立的,已经广泛研究了十年之久。本文首先研究静磁波的物理性质和极限,讨论它与声表面波的异同点。其次,讨论静磁波谐振器,并介绍静磁波振荡器的理论及现状。     

对微处理机控制的可驯频标的分析

本文根据一种可生产的新型可驯晶体频标的研制计划,概要地论述了设计思想、实验研究和若干结论。六十年代后期发表的一篇文章,提出了一些新颖的想法,用三阶锁相坏(PLL)系统如实地矫正有漂移的频率源。本文进而在PLL(锁相环)没有参考输入或者在惯性运行时,描述被矫正频率源的特性,指出采用三阶控制能够有效地消除大部分漂移。Austron公司应用这些成果研制出2010B型可驯频标。本文目标是,按目前最高技术要求,利用微处理机的威力和多种功能来实现同样目的。