Учебное пособие 1283
.pdf
где T0 – период дисретизации.
При этом фазо-частотная характеристика находится из выражения
( ) arctg(I ( ) / R( ) .
Задание № 2. Определить импульcную характеристику аподизованного ВШП широкополосного фильтра с двумя одинаковыми аподизованными преобразователями.
Методические указания по выполнению второго задания При выполнении задания необходимо воспользоваться
зависимостью определяемой формулой (12) и учесть, что коэффициенты импульсной характеристики. Рассчитать коэффициенты импульсной характеристики аподизованного ВШП
|
|
|
sin |
(n 0.5N1)B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
1 nW |
|
NБ B 1 |
|
[1 ( |
(n 0.5N1) |
)m ] , (15) |
|
|
|
|
|
||||||
n |
|
(n |
0.5N1)B |
|
|
||||
|
|
|
|
|
0.5N1 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||
NБ B 1
В заготовку отчета занести расчетные значения импульсной характеристики аподизованного ВШП.
Задание № 3. Определить топологические параметры широкополосного фильтра с двумя одинаковыми аподизованными преобразователями, разделенные многополосковым ответвителем.
Методические указания по выполнению третьего задания
При выполнении задания следует учесть, что конструкция каждого канала широкополосного фильтра должна проектироваться таким образом, чтобы обеспечить уменьшение вторичных акустических эффектов /1-4/. Амплитудно-частотная характеристика одного канала искажается из-за влияния трехпролетного сигнала, паразитных
объемных волн |
и многократных переотражений. |
Для |
|
уменьшения |
многократных |
переотражений |
при |
39
проектировании устройств на ПАВ обычно выбирают такую структуру электродов ВШП, которая хотя бы частично уменьшала отраженные от электродов волны. Обычный ВШП имеет два электрода на период (рис. 2 а). Отраженные волны в такой структуре складываются в фазе. Наиболее распространенным типом ВШП, подавляющим паразитные переотражения, является преобразователь с расщепленными электродами, имеющий четыре электрода на период. Каждый электрод такого ВШП имеет ширину равную λ/8 (рис. 2 б).
а) |
б) |
Рис. 4. Конструкции ВШП с обычными (а) и |
|
расщепленными электродами (б) и (в) |
|
Эффект компенсации основан на |
том факте, что |
отраженные от электродов волны попарно складываются в противофазе. Такая структура аподизованного ВШП подавляет паразитные переотражения. Полупериод следования расщепленных электродов равен
р = ve |
/ (4 f0 ), |
|
(16) |
|
а ширина расщепленного электрода равна |
||||
d = ve |
/ (8 f0 ), |
|
(17) |
|
Нахождение топологических параметров надо начинать с |
||||
определения скорости под металлическим электродом и |
||||
расчета эффективной скорости. |
Далее определяем координаты |
|||
левого края электродов |
|
|||
xлn |
(n 1) |
|
, |
(18) |
|
||||
|
8 |
|
||
а затем координаты правого края электродов n=1, 2, 3,
…2N
40
xпn |
(n 1) |
|
|
|
. |
(19) |
|
8 |
|||||
|
8 |
|
|
|||
Расстояние между соседними электродами равно h=λ/8.
Далее рассчитывается общая длина ВШП и затем находятся основные параметры топологии вдоль оси Y . Для эффективного подавления отраженных и многопролетных сигналов на края подложки наносится также акустопоглощающий материал на основе эпоксидной смолы,
смеси SiO2 и LiNbO3 с размерами частиц /2 и |
/4. |
При |
соединении двух каналов фильтр обеспечивает |
требуемую |
|
полосу f3дБ и уровень боковых лепестков, обычно |
по |
|
уровню f60дБ. Сильное влияние на избирательность фильтра оказывали паразитные сигналы, обусловленные паразитными объемными волнами. Эффективным методом снижения уровня пульсаций, связанных с объемными волнами является нанесение канавок лучом лазера или механическими насечками на нерабочую поверхность звукопровода между входным и выходным преобразователями с небольшой глубиной порядка 200 300 мкм под углом 45
к общей длине
фильтра. |
|
|
|
|
|
Задание |
№ |
4. |
Изучить |
расчет |
топологии |
многополоскового |
ответвителя, разделяющего |
ВШП, |
|||
формирующих |
|
заданную АЧХ фильтра. В заготовку отчета |
|||
занести основные |
соотношения |
для |
определения |
||
параметров |
топологии многополоскового ответвителя. |
||||
Методические указания по выполнению второго задания
При расчете топологии многополоскового ответвителя, учесть расстояние между ближайшими полосками. Отсчеты импульсной характеристики h1n многополоскового ответвителя определяются через длины yn электродов аподизованного преобразователя, отсчитанные от нижней контактной площадки :
41
yn = 2(1 + hn)W/2 + |
(20) |
где - минимальное расстояние между ВШП, hn – максимальное значение импульсной характеристики. Количество полосок N = 108, выбиралось их оптимального соотношения, а период следования электродов-полосок ответвителя равен:
р = ve |
/ (4 f0 ), |
(21) |
а ширина одной полоски равна |
|
|
d = ve |
/ (4 f0 ), |
(22) |
Опреление топологических параметров связано с нахождением эффективной скорости ve =2v0 vм /(vм +v0 ), где v0 - скорость на свободной поверхности и vм - скорость под металлическим электродом. Далее определяем координаты левого края электродов МПО
x лn |
(n 1) |
|
, |
(23) |
|
2 |
|||||
|
|
|
|
а затем координаты правого края электродов МПО, считая
n=1, 2, 3, …N, а |
|
|
|
|
v e |
2f0 |
||
|
|
|
|
|
||||
|
2 |
|
|
|
||||
xпn |
(n 1) |
|
|
|
|
. |
(24) |
|
|
4 |
|||||||
|
2 |
|
|
|
||||
Расстояние между соседними электродами равно h=λ/4. Далее рассчитывается общая длина МПО и затем
находятся основные параметры топологии. Для выбранной топологии выбирается металлокерамический корпус для размещения в нем проектируемого фильтра. Определить параметры топологии и результаты занести в отчет. Метод расчета электродной структуры по близости заданных и расчетных амплитудно-частотных характеристик позволяет разрабатывать компактные широкополосные фильтры на ПАВ с высоким коэффициентом прямоугольности.
42
Указания по оформлению отчета
Отчет оформляется в соответствии с требованиями, приведенными к лабораторной работе №1.
5. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
1. |
Как |
определяется |
передаточная |
характеристика |
|
отдельных преобразователей широкополосного фильтра? |
|||||
2. |
Охарактеризуйте топологию и общую передаточную |
||||
характеристику широкополосного |
с двумя преобразователями |
||||
и МПО. |
|
|
|
|
|
3. |
Как |
рассчитывается |
групповое |
время задержки |
|
фильтра?
4.Охарактеризуйте характеристику широкополосного фильтра во временной области.
5.Что предусматривается в конструкции широкополосного фильтра для уменьшения вторичных акустических эффектов?
6.Как задаются нули передаточной характеристики фильтра?
7.Как определяется суммарная передаточная характеристика фильтра и при разделении его на отдельные АЧХ для каждого ВШП?
8.От чего зависит коэффициент прямоугольности широконолосных фильтров?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Андреев, И.В. Устройства частотной селекции на поверхностных акустических волнах для беспроводных и мобильных технологий [Текст] : учебное пособие / И.В. Андреев, А.И. Андреев. – Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. – 168 с.
43
2.Орлов, В.С. Фильтры на поверхностных акустических волнах [Текст] / В.С. Орлов, В.С. Бондаренко. – М.: Радио и связь, 1984. – 272 с.
3.Морган, Д. Р. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах [Текст] / Д. Р. Морган. – М.: Радио и связь, 1990. – 416 с.
4.Балышева, О.Л. Материалы для акустоэлектронных устройств [Текст] / О.Л. Балышева. – СПб, 2005. – 53 с.
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Лабораторная работа №5 |
1 |
Лабораторная работа №6 |
25 |
Библиографический список |
43 |
44
ИССЛЕДОВАНИЕ УЗКОПОЛОСНЫХ И ШИРОКОПОЛОСНЫХ ФИЛЬТРОВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторных работ № 5, 6 по дисциплине «Проектирование акустоэлектронных устройств
имикроэлектромеханических систем по микронной
исубмикронной технологии» для студентов направления 11.04.03 «Конструирование и технология электронных
средств» (программа магистерской подготовки «Информационные технологии проектирования электронных средств, выполненных по субмикронной технологии»)
очной формы обучения
Составители: Андреев Игорь Викторович Андреев Александр Игоревич
В авторской редакции Подписано к изданию 30.11.2015. Уч.-изд. л. 2,6. "С"
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
394026 Воронеж, Московский просп., 14