Реферат: Проектирование и конструирование фильтров на поверхностных акустических волнах - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Проектирование и конструирование фильтров на поверхностных акустических волнах

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 507 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы


Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

“Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники”

кафедра ЭВС






РЕФЕРАТ

На тему:

"ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ"













МИНСК, 2008


Согласование преобразователей. При проектировании и конструировании фильтров на ПАВ необходимо решить ряд вопросов: согласование входной и выходной цепей с акустической частью, учет влияния погрешностей изготовления на характеристики фильтра, учет вторичных эффектов, выбор материалов звукопровода, штырей и корпусов и др.

Выше работа фильтра на ПАВ идеализировалась. Считали, что энергия, поступающая из внешней цепи, без потерь превращается в энергию электрического поля штырей преобразователя, которая, в свою очередь, переходит в энергию акустической волны. Затем энергия акустической волны вновь переходит в энергию электрического поля, которая превращается в энергию сигнала, действующего на выходе фильтра. Для того чтобы эти преобразования происходили без отражений и значительных потерь энергии, необходимо выполнить согласование.

Для сигнала, поступающего из внешней цепи, преобразователь представляет последовательное соединение емкости преобразователя Cпр и сопротивления (сопротивление излучения) Rа(?0). Эквивалентная схема приведена не рис.1. Существует вариант эквивалентной схемы параллельного соединения емкости и сопротивления. Ограничимся последовательным соединением.

Особенно важно согласование внешней цепи и преобразователя для случая, когда входной сигнал поступает по высокочастотному кабелю, волновое сопротивление которого обычно находится в пределах 50…300 Ом. При отсутствии согласования энергия будет отражаться от перехода кабель ? преобразователь. Для устранения этого необходимо исключить влияние емкости, для чего следует использовать компенсирующую индуктивность Lк и обеспечить такое соотношение между активным сопротивлением излучения Rа(?0) и волновым сопротивлением кабеля ?к, когда

где ?0 ? частота квазирезонанса.

?к= Rа(?0),

(1)

Расчет компенсирующей индуктивности Lк проводится по формуле


Lк = 1/(Cпр ?02).

(2)


Рис.1.

Емкость преобразователя на единицу длины каждой пары штырей (пФ/см) может быть найдена как емкость двух плоских проводников шириной а, находящихся друг от друга на расстоянии h, по приближенной формуле

С1=(? + 1) 0,09 lg [1 + 2a/h + a2/h2],

(3)

где ? ? диэлектрическая проницаемость материала подложки; а ? ширина штыря; h ? расстояние между штырями. Емкость пары штырей будет равна C1W, где W ? апертура (см. Рис.6.23). Емкость преобразователя

Спр= C1WN,

(4)

где N ? количество пар штырей.

Для расчета емкости и компенсирующей индуктивности нужно знать W и N. Апертура W определяется из условий согласования ?к и Rа(?0). Активное сопротивление Rа(?0) отражает потери в электрической цепи из-за излучения и распространения по звукопроводу акустической энергии. Сопротивление Rа(?0) определяется выражением

Rа(?0) =4kм2 / (??0C1W),

(5)

где kм ? коэффициент электромеханической связи.

Для обеспечения согласования ?к=Rа(?0) необходимо варьировать значением апертуры W, так как частота ?0 задается при расчете фильтра, емкость C1 определяется топологией преобразователя, коэффициент kм ? выбранным материалом.

Из (5) определим значение апертуры при согласовании ?к и Rа(?0), т.е. при согласовании параметров входной электрической цепи и электрических параметров преобразователя:

Wсогл=4kм2 / (??0C1 ?к).

(6)

Однако, определяя Wсогл из условия согласования, следует иметь в виду, что апертура W определяется и рядом других факторов, а именно работой фильтра в первой зоне Френеля. Для этого требуется, чтобы

W ? ?lз?пов.

(7)

Согласование излучателя и акустического канала, по которому распространяется акустическая волна, определяется из условия равенства добротности акустического канала Qа и добротности электрического излучателя Qэ. поскольку полоса ?fп=f0/N и связь ?fп и f0 определяется добротностью Qа, то

Qа=N.

(8)

Добротность Qэ зависит от сопротивления излучения и реактивного сопротивления, определяемого емкостью преобразователя:

Qэ=1/ ?0C1WNRа(?0) =?/4kм2 N.

(9)

Согласование излучателя и акустического канала будет при равенстве Qа= Qэ. При этом N= Nопт. Тогда оптимальное количество пар штырей

Nопт =??/4kм2.

(10)

Следовательно, для тех случаев, когда важны минимальные потери энергии, число штырей приходится выбирать из соображений согласования. Для наиболее характерных материалов звукопровода Nопт составляет от 5 до 20, т.е. полоса частот, достигаемая при максимальном согласовании, составляет от 5 до 20% несущей частоты. Если фильтр используется в УПЧ, то строгое согласование необязательно и количество штырей можно выбирать исходя из требования к полосе частот.

Влияние погрешностей изготовления преобразователей и нестабильности характеристик материалов на уменьшение выходного сопротивления. Все вышеуказанные зависимости справедливы при определенных допущениях, а именно в предположении, что все размеры фильтра выполнены с высокой точностью и согласованы со скоростью распространения поверхностной волны. При конструировании требуется, чтобы обязательно учитывалось влияние этих отклонений на работу фильтра.

Предположим, что имеются отклонения, которые приводят к нарушению согласования волн, создаваемыми разными парами штырей на время ??j. Это равнозначно рассогласованию между фазами волн на ??j:

??j=??j ?0=2?(??j/Т0); ??j/Т0=(1/2?) ??j,

(11)

где Т0=1/ f0 - период колебаний.

Тогда суммарная волна будет иметь значение, которое удобно выразить через напряжение на выходе выходного преобразователя u?(??) при наличии рассогласования по фазе парциальных волн, т.е. волн, возбуждаемых отдельными парами штырей:

u?(??) = ,

(12)

где Uj - амплитуда выходного сигнала при действии одной парциальной волны; j - номер пары штырей; ??j - рассогласование по фазе в j-й паре штырей; N ? число пар штырей.

После преобразования выражения получим

u?(??) ? .

(13)

При малых значениях ??j второй член в уравнении (6.35) много меньше первого. Тогда

u?(??) ? .

(14)

При одинаковой интенсивности излучения каждой пары имеет место равенство Uj= U1.

Рассматривая только амплитуду U?(??), получаем

U?(??) ? .

(15)

Разложим в ряд, пренебрегая первыми двумя членами ввиду малости ??j, и получим


U?(??) ? ? U1N ,

(16)

где U1N= Uн - амплитуда отклика при точном согласовании всех парциальных волн (номинальное напряжение на выходе). Видно, что амплитуда U?(??) зависит от того, как связаны между собой отклонения по фазе в разных номерах пар штырей. Рассмотрим два наиболее характерных случая.

1. Отклонения в каждой паре одинаковые, т.е. ??j =??1, и зависимые. Это будет иметь место при отклонении скорости распространения в звукопроводе от номинала за счет технологических отклонений при изготовлении звукопровода или при изменении скорости распространения под влиянием температуры за счет температурного коэффициента задержки (ТКЗ).

2. Отклонения в каждой паре случайны, одинаковы и независимы. Это будет наблюдаться при технологических отклонениях в положении и размерах штырей и промежутков между ними.

При одинаковых и зависимых отклонениях сдвиг по фазе с увеличением j нарастает. Тогда ??j = j ??1,

,

(17)

Сумма квадратов натурального ряда чисел приближенно выражается через N3/3. Тогда

,

(18)

где ??1 ? рассогласование по задержке на интервале длины волны.

Относительное отклонение результирующего напряжения

,

(19)

где ??пов - отклонение скорости поверхностной волны от номинальной; ??пов. н - номинальная скорость поверхностной волны.

Положим, что отклонение ??1 определяется отклонением задержки от номинального значения, для которого проведен расчет преобразователей. Если учитывать влияние на задержку только отклонений скорости поверхностной волны ??пов то

??12/T02 ? ??2пов/??2пов. н.

(20)

Как видно, влияние зависимых отклонений на потери в фильтре резко возрастает при увеличении числа пар штырей N. Зная отклонение скорости поверхностной волны от номинальной, просто найти уменьшение напряжения отклика. Например, при очень малом отклонении в скорости (??2пов/??2пов. н=10-6) получим

?U?(??) / Uн=0,06 при N=100;

?U?(??) / Uн=0, 6 при N=300.

(21)

Следовательно, отклонения в скорости распространения поверхностной волны и времени задержки в звукопроводе значительно влияют на отклик на выходе фильтра.

При случайных независимых отклонениях полагаем, что известно D1/2(??1) (оно одинаково для всех штырей). Тогда получим

;

.


(22)

(23)

Следовательно, при увеличении числа пар штырей случайная составляющая ?U?(??) / Uн уменьшается, устремляясь к нулю. Этот результат аналогичен полученному ранее для фильтров на ПЗС, где относительное влияние случайных независимых отклонений уменьшается с увеличением числа ячеек памяти. В фильтрах на ПАВ остается только незначительное среднее отклонение выходного напряжения, не зависящее от количества пар штырей. Например, при больших относительных отклонениях задержки [D1/2(??1) /Т0=0,01] уменьшение среднего значения составит 0,2%. Следовательно, можно допускать существенные случайные независимые отклонения при изготовлении штырей.

Конструирование преобразователей фильтров на ПАВ. При конструировании фильтров на ПАВ необходимо решить ряд вопросов, связанных с вторичными эффектами, к числу которых в первую очередь следует отнести эффекты отражения акустических волн от штырей преобразователей, от краев звукопровода и т.д. Наиболее существенное влияние оказывает отражение от штырей. Действительно, волна, распространяющаяся под штырями, с одной стороны, накапливает интенсивность, суммируясь с волнами других пар штырей, а с другой ? отражается от каждой последующей пары.

Нанесенные на поверхность звукопровода штыри изменяют условия и скорость движения волны. В них возбуждается электрическое напряжение, происходит вторичное излучение, т.е. отражение волн. Эффект этот тем больше, чем больше пар штырей и чем больше коэффициент электромеханической связи kм. Эффект отражения существенно ограничивает количество пар штырей и требует тщательного выбора материала звукопровода (в зависимости от требований к полосе частот). Заметим, что использование подобных отражений лежит в основе функционирования резонаторов на ПАВ.


В фильтрах на ПАВ эффект отражений стремятся уменьшить, для чего используют очень тонкие напыленные штыри, толщиной примерно 100 … 200 нм, а также подбирают соотношения между величинами a и h. Установлено, что целесообразно выбирать отношение a /(a+h), равное примерно 0,6 при материалах с небольшим значением kм и 0,7…0,8 - с большим kм.

Рис2

Характер отражения от других неоднородностей разнообразен. Для иллюстрации возможных причин отражений на рис.2 показаны ложные сигналы во временной области, возникающие при подаче ?-импульса на вход фильтра ПАВ. На рисунке: 1 - сигнал прямого распространения с практически нулевой задержкой; 2 - основной полезный сигнал ПАВ; 3 ? сигналы, многократно отраженные от штырей; 4 - сигналы, отраженные от поглотителей; 5 - сигнал, отраженный от левой кромки звукопровода; 6 - сигнал, отраженный от правой кромки звукопровода; ?0 ? время задержки основного сигнала при прохождении между ВШП.

При конструировании фильтров сначала в зависимости от требований к полосе и средней частоте выбирается материал звукопровода. Для звукопровода могут быть использованы как монокристаллические, так и поликристаллические (пьезокерамические) материалы. Монокристаллы обеспечивают малые потери на распространение ПАВ (около 0,1 … 0,5 дБ/см на частотах до 2 ГГц). Они стабильны во времени (для силиката висмута отклонение скорости волны от кристалла к кристаллу не превышает ±0,06%).

В фильтрах с соотношением ?fп/f0 до 0,05 … 0,06 наиболее широко используется кварц SiO2 различных срезов.


ЛИТЕРАТУРА


  1. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие для вузов. – СПб: Питер, 2003. – 512 с.

  2. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под. ред. О.П. Глудкина. М.: Горячая Линия – Телеком, 2002. – 768 с.

  3. Акимов Н.Н. и др. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. Мн.: Беларусь, 2005. – 591 с.


1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
— Если у тебя что-то не получается, просто ложись спать и надейся, что умрешь во сне.
— Я другого психолога поищу, знаете ли.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Проектирование и конструирование фильтров на поверхностных акустических волнах", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru