Modelado FEM de No Linealidades Electroacústicas en Dispositivos de Ondas Acústicas Superficiales: Una Revisión Metodológica
Autores: Mayer, Andreas P.; Mayer, Elena A.; Mayer, Markus; Ruile, Werner; Chauhan, Vikrant; Forster, Thomas; Wagner, Karl C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Artes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
En el marco de la teoría de electroelasticidad y el método de elementos finitos (FEM), se establece un modelo para el cálculo de cantidades en dispositivos de ondas acústicas superficiales (SAW) teniendo en cuenta efectos no lineales. Estos incluyen intermodulaciones de segundo y tercer orden, generación de armónicos de segundo y tercer orden y la influencia de la no linealidad electroacústica en las características de frecuencia de los resonadores SAW. El modelo se basa en la teoría de perturbaciones y requiere constantes materiales de entrada, por ejemplo, los módulos elásticos hasta el cuarto orden para todos los materiales involucrados. El modelo es bidimensional, correspondiente a una apertura infinita, pero se tienen en cuenta los tres componentes cartesianas del desplazamiento y los campos eléctricos. La primera versión del modelo se refiere a un arreglo periódico infinito de electrodos. Posteriormente, se generaliza a sistemas con un número finito de electrodos. Para esta última versión, se presenta un algoritmo recursivo que está relacionado con el esquema en cascada de Plessky y Koskela y reduce significativamente el tiempo de cálculo y los requisitos de memoria. El modelo se aplica a sistemas TC-SAW con electrodos de cobre enterrados en una película de óxido sobre un sustrato de LiNbO. Se presentan resultados de cálculos para la corriente eléctrica debida a intermodulaciones de tercer orden y el campo de desplazamiento asociado con el segundo armónico y las intermodulaciones de segundo orden, generadas por tonos de entrada monocromáticos. El alcance de esta revisión se limita a aspectos metodológicos con el objetivo de permitir cálculos de cantidades no lineales en dispositivos SAW en plataformas de computación económicas y fácilmente accesibles.
Descripción
En el marco de la teoría de electroelasticidad y el método de elementos finitos (FEM), se establece un modelo para el cálculo de cantidades en dispositivos de ondas acústicas superficiales (SAW) teniendo en cuenta efectos no lineales. Estos incluyen intermodulaciones de segundo y tercer orden, generación de armónicos de segundo y tercer orden y la influencia de la no linealidad electroacústica en las características de frecuencia de los resonadores SAW. El modelo se basa en la teoría de perturbaciones y requiere constantes materiales de entrada, por ejemplo, los módulos elásticos hasta el cuarto orden para todos los materiales involucrados. El modelo es bidimensional, correspondiente a una apertura infinita, pero se tienen en cuenta los tres componentes cartesianas del desplazamiento y los campos eléctricos. La primera versión del modelo se refiere a un arreglo periódico infinito de electrodos. Posteriormente, se generaliza a sistemas con un número finito de electrodos. Para esta última versión, se presenta un algoritmo recursivo que está relacionado con el esquema en cascada de Plessky y Koskela y reduce significativamente el tiempo de cálculo y los requisitos de memoria. El modelo se aplica a sistemas TC-SAW con electrodos de cobre enterrados en una película de óxido sobre un sustrato de LiNbO. Se presentan resultados de cálculos para la corriente eléctrica debida a intermodulaciones de tercer orden y el campo de desplazamiento asociado con el segundo armónico y las intermodulaciones de segundo orden, generadas por tonos de entrada monocromáticos. El alcance de esta revisión se limita a aspectos metodológicos con el objetivo de permitir cálculos de cantidades no lineales en dispositivos SAW en plataformas de computación económicas y fácilmente accesibles.