Проектирование фильтров на поверхностно-акустических волнах. Чернышова Т.И. - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

увеличивающихся до а
б
= (15…20) дБ при расстройке на 8 − 10 полос. Взвешивание селективным удалением
электродов точнее аппроксимирует заданную импульсную характеристику при увеличении числа электродов.
Поэтому метод лучше подходит для реализации узких полос пропускания.
Значительно расширить полосу пропускания по сравнению с эквидистантными ВШП возможно путем
взвешивания пространственного периода электродов вдоль или поперек направления распространения ПАВ
(табл. 1, преобразователи 16 − 20). Реализация заданных передаточных функций неэквидистантного ВШП со
взвешиванием периода вдоль направления распространения ПАВ аналогична получению спектра сигнала с
комбинацией частотной и широтно-импульсной модуляцией. Вследствие френелевских пульсаций АЧХ такого
ВШП сильно изрезана. Кроме того, при несимметричном взвешивании ФЧХ преобразователя нелинейна и так-
же пульсирует. Снизить пульсации АЧХ и ФЧХ возможно путем дополнительного амплитудного взвешивания
(табл. 1, преобразователь 18), приводящего к ухудшению прямоугольности. Реализация сравнительно узких
полос пропускания (менее 5…10 %) с помощью неэквидистантных ВШП затруднена, так как при этом требует-
ся высокая разрешающая способность технологического оборудования для обеспечения малых отличий сосед-
них периодов.
В веерных ВШП со взвешиванием периода электродов поперек направления распространения все электро-
ды наклонены на малый угол Θ, который равен нулю в центре и возрастает до Θ
макс
на краях преобразователя.
Вследствие расхождения пучка ПАВ, вызывающего провал в АЧХ, угол Θ
макс
ограничен 3…5°. Веерные преоб-
разователи позволяют реализовать взвешивание sin x
/
x, что определяет высокую прямоугольность их АЧХ. С
целью увеличения избирательности возможно использование дополнительного слабого амплитудного взвеши-
вания изменением длины электродов. К недостаткам веерных ВШП следует отнести увеличение отражений при
полосах пропускания менее 3 %.
Обеспечить сравнительно плоский фронт излучаемой ПАВ при взвешивании амплитуд парциальных волн
можно путем изменения напряжения, подаваемого на электроды. Наиболее просто изменять напряжение на
излучающих электродах в основном ряду можно с помощью емкостного делителя, подобного аподизованному
ВШП, но работающего на другой частоте. Перекрытие электродов в дополнительном ряду емкостного делителя
полностью определяют потенциалы на нижнем электроде в основном раду (табл. 1, преобразователь 21). Благо-
даря плоскому излучаемому фронту возможно использование в фильтре ПАВ двух ВШП с емкостным взвеши-
ванием с целью повышения избирательности. Недостатком подобных ВШП является трудность реализации
сложных форм АЧХ и ФЧХ.
Другим вариантом взвешивания по напряжению является деление каждого отвода, образованного парой
противофазных электродов на несколько элементов (табл. 1, преобразователь 22). Элементы электрически свя-
заны последовательно, обеспечивая деление напряжения на отводах. Когда расстояние между отводами боль-
шое, напряжение в зазоре пропорционально числу отрезков в отводе. Из этого следует, что может быть реали-
зовано только дискретное множество амплитудных весовых функций. Метод последовательного взвешивания,
по сравнению со взвешиванием селективным удалением электродов, позволяет более точно воспроизвести за-
данную импульсную характеристику, в частности, при малых амплитудах. Это позволяет использовать в одном
ВШП комбинацию последовательного взвешивания для реализации малых амплитуд и изменение длины элек-
тродов для больших амплитуд.
Применение тех или иных конструкций ВШП с различными методами взвешивания определяется кругом
требований к параметрам фильтра ПАВ. Типичные параметры, реализуемые ВШП, наиболее часто используе-
мых конструкций сведены в табл. П1.
Представленные в табл. 1 и П1 сведения могут служить руководством при выборе типа ВШП для проекти-
руемого фильтра ПАВ по конкретным требованиям.
3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРОВ НА ПОВЕРХНОСТНО-АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
3.1. Конструирование и технология изготовления звукопроводов фильтров
Наиболее распространенная общая схема изготовления фильтров ПАВ включает в себя следующие основ-
ные технологические операции: изготовление пьезоэлектрического звукопровода, изготовление фотооригинала
и фотошаблона, металлизация звукопровода, формирование встречно-штыревых структур преобразователей и
контактных шин, монтаж, сборка и герметизация фильтра.
Основные параметры фильтров ПАВ: рабочая частота, полоса пропускания, вносимое затухание, темпера-
турная стабильность, искажения из-за эффектов второго порядка и т.п. – определяются, в первую очередь, ха-
рактеристиками материала звукопровода. Поэтому для каждой конструкции выбор материала звукопровода
необходимо проводить, исходя из конкретных заданных характеристик фильтра. Для звукопровода могут быть
использованы как монокристаллические, так и поликристаллические (пьезокерамические) материалы. Моно-
кристаллы отличаются совершенством структуры, обеспечивающей малые потери на распространение ПАВ
(около 0,1...0,5 дБ/см
на частотах до 2 ГГц). Кроме того, они стабильны во времени, при серийном изготовлении
имеют высокую воспроизводимость параметров.
В фильтрах с полосой до ∆f
3
/
f
0
= 2…5 % наиболее широко используется кварц SiO
2
различных срезов, так
как малый коэффициент электромеханической связи позволяет получить низкий уровень отраженных сигналов
даже при числе электродов более 200 – 300. Кроме того, кварц отличается высокой температурной стабильно-
стью, и поэтому могут быть получены кристаллы, позволяющие создать звукопроводы длиной 100...200 мм.

Страницы