Функциональные устройства на основе ПАВ структур для приемо-передающей аппаратуры КВ и УКВ диапазонов радиочастот

• Автор: Никонова, Галина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ (ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ)

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТОК ФИЛЬТРОВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ (ПАВ)

1.1 ПАВ фильтры для аппаратуры радиосвязи. Частотный диапазон применения. Классические методы расчета топологии и частотных характеристик преобразователей ПАВ фильтров
1.2 Модифицированные методы расчета топологии и частотных характеристик преобразователей ПАВ фильтров
1.3 Характеристики современных ПАВ фильтров для аппаратуры связи. Проблемы при разработке ПАВ фильтров для генераторов с требуемыми частотными и температурными характеристиками
1.4 Выводы
2 ПРИНЦИПЫ АНАЛИЗА И СХЕМОТЕХНИКИ ГЕНЕРАТОРОВ. ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ НА ТРАДИЦИОННЫХ РАДИОКОМПОНЕНТАХ И НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

2.1 Обобщенная структурная схема генератора. Принципы анализа

схем генераторов

2.2 Схемотехника генераторов на традиционных радиокомпонентах и генераторов с устройствами на поверхностных акустических
волнах
2.3 Характеристики современных генераторов с различными радиокомпонентами для аппаратуры связи. Основные проблемы при разработке ПАВ генераторов с требуемыми частотными и температурными характеристиками
2.4 Выводы
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОПОЛОГИИ ПАВ-ФИЛЬТРОВ С УМЕНЬШЕННЫМИ ПОТЕРЯМИ И ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОДНОЧАСТОТНЫХ РЕЖИМОВ ГЕНЕРАТОРОВ. ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРАБОТАННЫХ ПАВ ФИЛЬТРОВ
3.1 Алгоритмы проектирования топологии ПАВ фильтров с уменьшенными потерями и для обеспечения одночастотного
режима работы генератора
3.2 Узкополосные ПАВ фильтры генераторов
3.3 Широкополосные ПАВ фильтры с веерными преобразователями
3.4 Анализ эквивалентной добротности ПАВ ЛЗ
3.5 Температурные характеристики ПАВ фильтров для радиочастотных трактов
3.6 Выводы

4 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНЫХ И ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ ОДНОЧАСТОТНЫХ ПАВ ГЕНЕРАТОРОВ. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРАБОТАННЫХ ПАВ ГЕНЕРАТОРОВ
4.1 Принципы схемотехники современных ПАВ генераторов.
Алгоритмы проектирования схем и анализа характеристик ПАВ генераторов
4.2 Сравнительный анализ кратковременной нестабильности частоты генераторов с различными частотно-избирательными радиокомпонентами. Одночастотный режим работы ПАВ генератора
4.3 Разработка генераторов с кольцевыми и резонаторными ПАВ фильтрами. Исследование их характеристик
4.4 Разработка генераторов с ПАВ резонаторами. Исследование их характеристик
4.5 Разработка перестраиваемых по частоте ПАВ генераторов.
Исследование их характеристик
4.6 Методы повышения температурной стабильности частоты ПАВ генераторов
4.7 Температурная компенсация частоты ПАВ генератора с применением специальной топологии встречно-штыревых преобразователей
4.8 Выводы
5 ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ПАВ ФИЛЬТРОВ И ПАВ-ГЕНЕРАТОРОВ В СОВРЕМЕННОЙ АППАРАТУРЕ РАДИОСВЯЗИ
5.1 Узкополосный модуль приема-передачи с акустоэлектронными
ПАВ фильтрами
5.2 ПАВ фильтры для тракта ПЧ узкополосного модуля приемопередающей аппаратуры
5.3 Характеристики разработанного ПАВ генератора для узкополосного приемо-передающего модуля
5.4 Устройство для измерения параметров физических величин
5.5 Система радиочастотной идентификации
5.6 Выводы
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Современные приемо-передающие радиотехнические устройства, системы и сети связи проектируются в настоящее время для работы на радиочастотах от долей герц до десятков гигагерц, а также для работы в оптическом и инфракрасном диапазонах электромагнитных колебаний. Но по-прежнему востребованными для различных систем служебной связи остаются коротковолновый (КВ) и ультракоротковолновый (УКВ) диапазоны радиочастот.
В настоящее время для связной радиоаппаратуры коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов радиочастот разрабатывают и применяют как аналоговые, так и цифровые функциональные узлы, в зависимости от того, какой из вариантов схемной реализации более эффективно обеспечивает заданные при проектировании требования. Однако очень важные функциональные узлы радиоаппаратуры, в частности, фильтры радиочастот и промежуточных частот, опорные и управляемые генераторы, пока еще имеют существенно лучшие характеристики при их выполнении в аналоговом виде.
Известно, что характеристики фильтров для преселекторов, фильтров тракта промежуточной частоты, а также характеристики опорных и управляемых генераторов во многом определяют качество приемо-передающей радиоаппаратуры в целом [1-4]. В течение длительного периода времени фильтры и управляемые генераторы достаточно успешно разрабатывались на ЬС-контурах, а опорные генераторы - с использованием резонаторов на объемных акустических волнах (ОАВ). Такие радиотехнические устройства на данном этапе развития радиотехники являются недостаточно технологичными и, кроме того, при применении этих функциональных узлов не всегда возможно обеспечить заданные при проектировании требования по надежности, по устойчивости к внешним воздействиям, по кратковременной, температурной и долговременной стабильности,

2.2 Схемотехника генераторов на традиционных радиокомпонентах и генераторов с устройствами на поверхностных акустических волнах
На современном этапе развития радиотехники в большинстве случаев для радиоаппаратуры КВ и УКВ диапазонов разрабатываются и применяются транзисторные генераторы, у которых усилитель, компенсирующий потери, выполняется на биполярных или полевых транзисторах (корпусных или безкорпусных). Туннельные диоды в современных генераторах этого частотного диапазона практически перестали применяться из-за существенного изменения их характеристик при старении. При проектировании новых или при анализе уже разработанных схем транзисторных генераторов необходимо знать основные особенности типовых схем включения транзисторов и типовых цепей обратной связи, чтобы прогнозировать условия самовозбуждения.
Так, теоретические фазовые сдвиги между выходным и входным напряжениями для типовых схем включения транзисторов ((рк) следующие:
- у схемы "общий эмиттер" и "общий исток" : (рк = п(радиан);
-у схемы "общая база" и "общий затвор" : <рк = 0(радиан);
- у схемы "общий коллектор" и "общий" сток : (рк=0(радиан).
Для последней схемы включения при ее применении в генераторе необходимо предусматривать трансформатор, повышающий напряжение, так как без этого не будет происходить усиления напряжения.
Теоретические фазовые сдвиги между выходным и входным напряжениями для некоторых типовых цепей обратной связи генераторов следующие:
- последовательный колебательный контур имеет на частоте резонанса напряжений (рр = 0(радиан)-,
- параллельный колебательный контур первого вида имеет на частоте резонанса токов (рр = 0(радиан);