中国电子科技集团公司第二十六研究所李桦林团队在《压电与声光》期刊发表题为《低频率漂移极窄带声表面波滤波器》的论文。该研究针对保密通信系统对极窄带宽声表面波滤波器在极端环境下频率漂移严重、难以有效提取信号的核心痛点,通过对石英衬底滤波器频率温度特性的深入仿真与结构优化,成功研制出全温范围内频率漂移极低的S波段极窄带声表面波滤波器,为复杂环境下的高保真通信提供了关键元器件支撑。

随着现代移动通信与高端装备向小型化、轻量化发展,频谱资源日益紧张,电磁环境日趋复杂。在保密通信电台中,承载着关键指令的极窄带点频信号极易受到温度波动引起的频率漂移影响,导致信号失真或噪声抑制能力下降。传统声表面波滤波器多采用钽酸锂或铌酸锂材料,其频率温度系数较大,全温漂移量常超过3%,无法满足相对带宽≤1‰的极窄带应用需求。虽然石英材料具有一阶温度系数为零的优势,但其固有的二阶温度系数会导致频率-温度曲线呈抛物线形,拐点位置的选择成为决定器件稳定性的关键。
为此,研究团队建立了精确的有限元模型,系统分析了电极金属膜厚和金属化比对器件二阶温度特性拐点的调控规律。仿真结果表明,随着电极膜厚的增加,器件频率拐点温度向低温方向移动;而在固定膜厚下,增加金属化比同样会使拐点温度降低。基于这一规律,团队通过优化设计,将关键结构参数锁定在最佳区间,旨在使拐点温度处于工作环境中心,从而最小化全温范围内的频率漂移量。
在实验验证环节,团队制备了中心频率为2101.7 MHz、相对带宽仅为0.55‰的S波段滤波器。测试数据显示,该器件在-55℃至85℃的宽温域内表现出卓越的稳定性:频率随温度变化呈现先升后降的抛物线特征,在5℃附近达到峰值,全温区频率变化量仅为430 kHz,相对变化量低至约204 imes 10^{-6}。这一指标远优于传统材料体系,充分验证了通过结构参数调控实现低温漂设计的可行性。
该研究不仅揭示了电极微观结构对宏观温度特性的影响机制,更为高稳定、极窄带声表面波滤波器的工程化设计提供了理论依据与数据支撑。所研制的滤波器成功解决了保密通信系统在恶劣温变环境下信号提取难、近端噪声抑制差的难题,对提升我国高端射频元器件在国防与民用通信领域的自主可控能力具有重要意义。