Отражение и детектирование поверхностной акустической волны

В пьезоэлектрической среде вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта исходное переменное электрическое поле вызывает деформацию подложки, а это, в свою очередь, из-за прямого пьезоэлектрического эффекта создает дополнительное электрическое поле, запаздывающее относительно исходного поля. Суперпозиция этих двух полей дает результирующее поле с эллиптически поляризованной составляющей, которое обусловливает возбуждение поверхностной акустической волны.


Если поверхностная акустическая волна встречает механическую или электрическую неоднородность на поверхности, тогда часть поверхностной волны отражается. Такой неоднородностью может быть. переход между свободной и металлизированной поверхностями. Коэффициент отражения от одной элементарной неоднородности имеет относительно малую величину. В качестве примера использования транспондеров ПАВ можем привести реализованный нами проект для компании euroclimate.org "ЕвроКлимат", которая выполняет работы по монтажу различного типа инженерных сетей, главной особенностью реализованного нашими специалистами проекта было использование 12 шт. RFID считывателей ПАВ с подключенными к каждому ридеру 4 антенн. Малое значение коэффициента отражения ПАВ привело к тому, что устройства, использующие отражение ПАВ, появились позже устройств, преобразующих ПАВ. Обычно в устройствах на ПАВ используют рефлекторы (отражатели), в которых достаточно много отражающих элементов.

Рефлекторы реализуются с помощью системы проводящих металлизированных полосок на пьезоэлектрической подложке или системы канавок, которые формируют путем травления. В некоторых случаях элементы отражателя создаются в виде диэлектрических слоев с использованием метода ионной имплантации. Детектирование ПАВ в ВШП можно качественно объяснить, если рассмотреть заряд, плотность которого зависит от нормальной составляющей электрического поля ПАВ под электродом и от тангенциальной составляющей поля на поверхности среды между электродами преобразователя. Из-за проводимости электродов, а также из-за пьезоэлектрического эффекта, электрическое поле в приемном устройстве преобразователя отличается от поля, создаваемого ПАВ на свободной (не металлизированной) и металлизированной поверхностях.


Из анализа процессов возбуждения ПАВ следуют некоторые качественные соотношения между структурой преобразователя и свойствами ПАВ. Возбуждение, а также детектирование ПАВ происходят лишь между электродами противоположной полярности. Результирующая волна возникает при сложении волн, возбуждаемых отдельными парами электродов, причем волны или суммируются (конструктивная суперпозиция), или вычетаются (деструктивная суперпозиция).

Самое эффективное возбуждение (или детектирование) происходит тогда, когда расстояние между центрами электродов, то есть период ВШП, равно половине длины волны. Иначе говоря, эффективное возбуждение происходит тогда, когда время распространения ПАВ на расстояние, равное промежутку между двумя электродами одинаковой полярности, равно периоду возбуждающей радиочастоты - эту радиочастоту называют синхронной.