Твердотельные фильтры с протяженными преобразователями поверхностных акустических волн

• Автор: Семенов, Геннадий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 132 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ФИЛЬТРЫ НА ПАВ ОБЗОР

1.1 Теория ВШП. Модельное представление ВШП

1.2 Анализ вторичных эффектов.

1.3 Методы взвешивания ПАВ

1.4 Факторы, влияющие на ирямоугольность передаточной

характеристики фильтров

1.5 Синтез преобразователей методом прямой свертки

1.6 Выводы

2 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ФИЛЬТРОВ С МАЛЫМ УРОВНЕМ ДИФРАКЦИОННЫХ ПОТЕРЬ.

2.1 Методы учета дифракционных потерь в фильтрах на ПАВ.
2.2 Методы компенсации дифракционных искажений
2.3 Синтез фильтра с малым уровнем дифракционных потерь по
заданной амплитудночастотной характеристике.
2.4 Экспериментальная проверка предложенной методики
2.5 Выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ФИЛЬТРОВ С ВЫСОКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПРЯМОУГОЛЬНОСТИ
3.1 Конструкции преобразователей и фильтров на ПАВ с емкостным
взвешиванием электродов
3.2 Расчет фильтра на ПАВ с аподизованным ВШП с высокой
прямоугольностыо передаточной характеристики.
3.3 Определение геометрии преобразователей с емкостным
взвешиванием электродов
3.4 Экспериментальное исследование фильтров с емкостным
взвешиванием электродов
3.5 Выводы
4 РАЗРАБОТКА АКУСТОЭЛЕКТРОННЫХ РАДИОКОМПОНЕНТОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ.
4.1 Топологическое проектирование ПАВфильтров с протяженными ВШП
4.2 Импедансные фильтры для систем идентификации объектов
4.3 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Это обеспечивает широкое применение фильтров на ПАВ в спутниковой, тропосферной и радиорелейной линиях связи, магистральной радиосвязи, системах мобильной связи, телевизионной техники в составе блоков УПЧ, блоках синхронизации приема и передачи информации [8, , ]. Настоящее время характеризуется увеличением видов различных радиоэлектронных устройств, появлением новых и специфических устройств повышенной сложности с использованием более высоких частот до 3 ГГц и выше [-]. Поэтому становится необходимым синтез качественных высокоизбирательных фильтров. Одним из наиболее важных требований при синтезе высоко избирательных фильтров на ПАВ является требование высокой прямоугольности амплитудно-частотной характеристики []. Теория ВШП. Основными элементами фильтра на ПАВ являются встречно-штыревые преобразователи (ВШП), служащие излучателями или приемниками ПАВ. ВШП. На рис. Рис. Пьезозвукопровод , 2. Суммирующие шины, 3. ВШП изготавливается методом фотолитографии из тонкой металлической пленки (~А°), напыляемой в вакууме на поверхность пластины из пьезоматериала (пьезозвукопровода). Электроды ВШП (3) присоединены к суммирующим шинам (2) с переменной полярностью, как показано на рис. Если на суммирующие шины (2) подать переменный электрический потенциал, то каждый электрод начнет излучать ПАВ. В случае, если задержка ПАВ между соседними электродами равна половине периода возбуждающего сигнала, амплитуды всех ПАВ, излучаемых отдельными электродами складываются синфазно, и происходит эффективное возбуждение волны. Частота, при которой это возбуждение имеет место, называется центральной частотой ВШП или частотой синхронизма. Если на ВШП падает ПАВ, то происходит обратное преобразование из акустического сигнала в электрический. Поверхностный характер волны обусловливает высокую эффективность взаимного преобразования энергии с помощью ВШП. Данная эффективность зависит от частоты возбуждающего сигнала, от скорости ПАВ и от расстояния между электродами. Частотно-селективные свойства ВШП позволяют с помощью двух последовательных преобразований электрического сигнала, в ПАВ и обратно в электрический сигнал, создавать многоотводные линии задержки, резонаторы, полосовые и согласованные фильтры на ПАВ []. Для определения распределения амплитуды упругих волн на поверхности подложки достаточно найти распределение механических напряжений, возникающих при приложении разности потенциалов к системе поверхностных электродов []. В случае пьезоэлектрических подложек механические напряжения на поверхности полностью, определяются распределением заряда на электродах. Рассмотрим часто встречающийся случай, когда можно считать, что возбуждающие электроды имеют вид бесконечно длинных параллельных полос. Ео и еп находят из нормировки тангенциальной составляющей электрического поля Ех по заданному потенциалу на электродах; ап и Ъп — координаты левого и правого края п-го электрода. Отметим, что впервые формула (1. Формула (1. Такое приближение называют электростатическим приближением или приближением заданных зарядов. В работе [] установлено, что строгий учет обратного влияния упругих волн приводит к интегральному уравнению для распределения заряда на электродах. Таким образом, определение распределения заряда на электродах является весьма сложной вычислительной задачей даже при малом числе электродов. Рисунок 1. Для инженерных расчетов используют различные упрощающие предположения о распределении зарядов (или электрического поля) на электродах. Ф)~ЧЧ(х-а)(х-Ь) (1. Ь—координаты краев электрода. Дальнейшее упрощение (1. Ч(х)~ч[3(х-а) + 3(х— Ь)] (1. Ч (х)~ Яп8[х — (а + Ь)/2]. Здесь qn— заряд на п-м электроде, который связан с погонной емкостью пары электродов С формулой ак =(-1 УСАП0, где Ап — длина участка перекрытия электродов п-й пары; и0— разность потенциалов между электродами. Погонную емкость вычисляют либо по формуле для погонной емкости пары штырей в бесконечной периодической решетке С, =(? VI-к2 ;К(к)- полный эллиптический интеграл, либо по формуле для погонной емкости изолированной пары штырей С2 =0,5(?