Проектирование фильтров на поверхностно-акустических волнах. Чернышова Т.И. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 2. Схема фильтра на поверхностных акустических волнах
Между смежными электродами приемного преобразователя вследствие обратного пьезоэффекта механи-
ческие колебания ПАВ обуславливают появление электрического напряжения, которое и является выходным
сигналом.
С целью устранения нежелательных отражений ПАВ от торцов подложки, а также с целью ослабления
других типов акустических волн, которые могут быть возбуждены излучающим преобразователем ПАВ, все
нерабочие грани и ее торцы покрываются специальным звукопоглощающим покрытием 4.
Для уменьшения вносимого затухания фильтра часто применяют специальные согласующие цепи, которые
включаются между источником сигнала и излучающим преобразователем, а также между приемным преобра-
зователем и нагрузкой (на рис. 2 согласующие цепи не показаны).
Подложка с преобразователями и согласующие цепи при необходимости помещаются в общий корпус, в
качестве которого обычно используется один из унифицированных корпусов микросхем. Характеристики
фильтра на ПАВ в основном определяются частотно-избирательными процессами преобразования электриче-
ского сигнала в акустические волны и обратно, т.е. зависят от топологии преобразователей ПАВ, а именно: от
количества, геометрических размеров и взаимного расположения электродов в преобразователе, от протяжен-
ности зон перекрытия смежных электродов (протяженности зазоров), от очередности подсоединения электро-
дов к общим суммирующим шинам. Применяя ту или иную топологию преобразователей, можно реализовать
фильтры с самыми разнообразными характеристиками
По сравнению с другими типами фильтров, например, электрическими LC- или RC-типа, фильтры на ПАВ
обладают следующими достоинствами:
– возможностью реализаций различных достаточно сложных по форме АЧХ и ФЧХ при высокой точности
обеспечения заданных параметров;
– технологичностью изготовления, возможностью применения стандартных технологических процессов
микроэлектроники;
– высокой стабильностью параметров в процессе эксплуатации и надежностью работы, объясняющиеся
тем, что фильтр на ПАВ представляет собой монолитное твердотельное устройство;
– хорошей сопрягаемостью с блоками микроэлектронной аппаратуры;
– малыми габаритами и весом.
К недостаткам фильтров на ПАВ относятся:
– повышенная стоимость, так как они строятся, как правило, на монокристаллической пьезоподложке;
– повышенный уровень вносимых потерь, так как их преобразователи обычно обладают двунаправленным
излучением и приемом ПАВ, и поэтому менее одной четверти отдаваемой источником сигнала мощности дос-
тигает нагрузки.
Рис. 3. Диапазон возможных параметров фильтров на ПАВ
Удачный набор достоинств фильтров на ПАВ в значительной мере компенсирует их недостатки, поэтому в
настоящее время фильтры на ПАВ практически не имеют конкурентов в широком диапазоне частот.
На рис. 3 показан диапазон возможных параметров фильтров на ПАВ.
1. ЭТАПЫ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИЛЬТРОВ НА ПОВЕРХНОСТНО-АКУСТИЧЕСКИХ
ВОЛНАХ
Основные этапы процесса проектирования фильтров ПАВ можно показать в виде схемы, представленной
на рис. 4.
Первый этап содержит составление требований на фильтр ПАВ, которые чаще всего задаются в частотной
области. Поэтому в первый этап включаются требования к параметрам АЧХ (отклонение от заданной формы в
полосе частот f
н
< f < f
в
и др.).
На первом этапе, кроме параметров АЧХ и ФЧХ, обычно задаются другие необходимые параметры, такие,
как сопротивления генератора R
г
и нагрузки R
н
, между которыми будут работать фильтры, уровень сигнала и
вх
,
интервал рабочих температур, габариты, масса, стоимость и т.п. (в нашем случае не задаются).
На втором этапе производится выбор материала звукопровода, поскольку последним определяются основ-
ные параметры фильтра: средняя частота, вносимое затухание, затухание в полосе заграждения, уровень лож-
ных сигналов, температурная и временная стабильность, стоимость и т.п. Требования к материалу звукопровода,
одновременно отвечающему перечисленным параметрам, достаточно противоречивы, поэтому, прежде всего,
необходимо определить, какой набор характеристик материала является решающим для реализации конкретно-
100
10
1
0,1
0,01
0 10 100 1000 10 000
f
0
, МГц
∆f / f
0
, %

Страницы