Разработка высокоизбирательных устройств фильтрации на поверхностных акустических волнах на основе преобразователей с нерегулярной электродной структурой

• Автор: Андреев, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 182 с. : ил.

1. ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА УСТРОЙСТВ ФИЛЬТРАЦИИ НА ПАВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Современные подходы при моделировании встречноштыревых преобразователей
1.2. Методы проектирования высокоизбирательных фильтров на ПАВ
1.3. Фильтры на ПАВ с веерными встречно-штыревыми преобразователями
1.4. Цель и задачи исследования
2. АНАЛИЗ ПАВ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕТОДА МАТРИЦ РАССЕЯНИЯ
2Л. Модели встречно-штыревых преобразователей и отражательных решеток
2.2. Определение компонент матрицы рассеяния одного электрода
2.3. Методика Т-параметров и передаточных характеристик фильтров на ПАВ
2.4. Основные выводы второй главы
3. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОИЗБИРАТЕЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ НА ПАВ
3.1. Повышение избирательности фильтра на ПАВ с несимметричной амплитудно-частотной характеристикой
3.2. Методы повышения избирательности узкополосных фильтров

на ПАВ
3.3. Подавление паразитных объемных волн в узкополосном фильтре на ПАВ
3.4. Основные выводы третьей главы

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ НА ПАВ С ВЫСОКОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОСТЬЮ И МАЛОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТЬЮ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВШП ВЕЕРНОГО ТИПА
4.1. Акустическое поле излучения веерного ВШП с прямыми электродами и влияние параметров его топологии на частотные характеристики
4.2. Методика расчета передаточных характеристик фильтров на ПАВ, содержащих встречно-штыревые преобразователи веерного типа
4.3. Повышение избирательности и прямоугольности фильтра
4.4. Режекторные фильтры на ПАВ с веерными
* преобразователями
4.5 Основные выводы четвертой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Устройства фильтрации на поверхностных акустических волнах (ПАВ), обладая высокими техническими характеристиками, в настоящее время используются в качестве полосовых фильтров радиочастот, согласованных фильтров для сжатия радиолокационных импульсов, для обработки сигналов с широким спектром в спутниковых системах связи, в качестве полосовых фильтров в пейджерах и в малогабаритных абонентских сотовых станциях, в телевизорах с цифровой обработкой сигналов и в системах кодирования и декодирования радиосигналов, а также в оптоволоконных устройствах передачи данных.
Проектированием, разработкой, исследованием, применением новых научных и технических решений занимается порядка 60 ведущих мировых компаний (SAWTEK, EPCOS, REM, MURATA, VECTRON, MOTOROLA, АЕС и др.), которые поставляют широкий спектр фильтров для телевидения и радиосвязи, сотовой и микросотовой телефонии, фильтры для восстановления поднесущих в системах космической связи, резонаторные фильтры для преселекторов, режекторные фильтры для кабельного телевидения и антенные дуплексеры.
Развитие аппаратуры передачи, обработки и приема информации нового поколения (GSM, CDMA, DCS, PCN, DECT), сотовых телефонов и телевидения высокой четкости, спутниковых систем связи ставит все более возрастающие требования к повышению избирательности устройств фильтрации на ПАВ, уменьшению их габаритов и стоимости, достижения предельных технических характеристик.
Однако наличие эффектов "второго порядка", связанных с дифракцией, многократными отражениями, многопролетными сигналами, краевыми эффектами и влиянием согласующих цепей приводит к искажению реальных частотных характеристик фильтров и снижению общей их избирательности. Поэтому усилия исследователей, с одной стороны, были направлены на раз-

Наличие дополнительного множителя/(со) снижает уровень подавления боковых лепестков и способствует повышению избирательности фильтра ПАВ, содержащего два ВШП. Формально взвешивание по дальности используется для фильтров с полосами 0,9^/7/о<1,5%. Однако, его можно использовать и для проектирования широкополосных фильтров.
Проведенный анализ показал, что существуют различные методы синтеза преобразователей, направленные на повышение избирательности фильтров на ПАВ. Для телевизионных фильтров с несимметричной характеристикой повышение избирательности связано обычно с применением двух аподи-зованных преобразователей разделенных многополосковым ответвителем. Однако такие структуры имели большие габариты. Применение одноканальной структуры, состоящей из одного аподизованного ВШП и другого ВШП с постоянной апертурой позволяет получить минимальные габариты, однако фильтр с такой структурой имеет невысокую избирательность. Для ее повышения неаподизованный преобразователь заменяют на многосекционный с емкостным взвешиванием. Для фильтров с симметричной АЧХ для повышения внеполосного подавления показана возможность применения селективного удаления электродов и изменения полярности. Вместе с тем расчеты базировались на использовании только простых моделей и не учитывали характер распределения зарядов на электродах, влияние краевых эффектов, что снижало точность расчетов для более широкополосных преобразователей. Уменьшение избирательности фильтра связано также с влиянием "вторичных акустических эффектов" [49, 55, 70], для компенсации которых в структуру ВШП вводят расщепленные электроды, добавляют холостые электроды для аподизованного ВШП, используют конструктивные методы компенсации дифракции, уменьшения влияния электромагнитной наводки и подавления многопролетных сигналов.