Расчёт узкополосного фильтра на ПАВ - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Изучение классификации фильтров на поверхностно-акустических волнах, их преимущества и сфера применения. Конструкция микросхем интеллектуального мониторинга на основе ПАВ-технологий. Расчет звукопровода узкополосного фильтра на акустических волнах.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИЭЛЕКТРОНИКИ
Тема: «Расчёт узкополосного фильтра на ПАВ»
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика
САПОИ - системы и аппаратуры передачи и обработки информации
ВШП - встречно-штыревой преобразователь
ПАВ - поверхностно-акустическая волна
1.1 Преимущества и недостатки фильтров на ПАВ
2. Применение фильтров на ПАВ. Области применения
2.1 Применение фильтров на ПАВ в САПОИ
2.2 Микросистемы интеллектуального мониторинга на основе
3. Технология изготовления фильтров на ПАВ
3.1 Конструирование и технология изготовления звукопроводов фильтров
3.2 Очистка и металлизация звукопроводов
5. Перспективы развития техники поверхностных акустических волн
5.1 Синтез фильтров ПАВ методом прямой свёртки с весовой функцией
5.2 Методика инженерного расчёта конструкций фильтров ПАВ с прямоугольным АЧХ методом прямой свёртки
5.3 Алгоритм расчёта на ЭВМ топологии фильтров ПАВ с несимметричным АЧХ
5.4 Синтез фильтров ПАВ с линейной и нелинейной фазой методом частотных выборок
Современный этап развития твердотельной электроники характеризуется широким внедрением акустоэлектронных устройств в системах связи и обработки информации. Важным классом акустоэлектронных устройств являются трансверсальные фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ), широко применяющиеся в телевидении, сотовой и мобильной связи, а также в системах обработки сигнала. Трансверсальные фильтры на ПАВ представляют собой акустоэлектронные фильтры, содержащие пространственно разнесенные встречно-штыревыми преобразователи (ВШП) на пьезоэлектрической подложке. ВШП являются частотно-зависимыми пассивными элементами и обеспечивают бегущий режим ПАВ.
Благодаря классической работе Ю.В. Гуляева и В.И. Пустовойта , в которой впервые указывалось на перспективное использование ПАВ для обработки сигналов, началось активное развитие акустоэлектроники, как нового направления в области твердотельной радиоэлектроники и радиоэлектронных компонентов. Среди всех акустоэлектронных устройств господствующее положение на рынке информационных телекоммуникаций занимают фильтры на ПАВ. Важнейшей особенностью, обеспечивающей постоянное и быстрое внедрение фильтров на ПАВ в современные информационные системы, является отсутствие настройки и возможность совмещения процессов изготовления с микро- и нано технологиями, высокая температурная стабильность, высокая надежность, малые массогабаритные характеристики.
микросхема звукопроводяще фильтр акустическая волна
1. Классификация фильтров на ПАВ
Устройства на ПАВ можно условно разделить на два класса: трансверсальные и резонаторные [3].
Трансверсальные устройства являются не минимально-фазовыми и позволяют при проектировании независимо задавать АЧХ и ФЧХ сложной формы, например, симметричную АЧХ и линейную фазу, или несимметричную АЧХ и нелинейную фазу.
К трансверсальным устройствам на ПАВ относятся: полосовые фильтры, взвешивающие фильтры, согласованные фильтры ЛЧМ, ФМ и ММС сигналов, линии задержки, дисперсионные линии задержки, дифференциаторы, частотные дискриминаторы , преобразователи Гильберта и т.д.
Модель, описывающая в первом приближении трансверсальное устройство на ПАВ, близка к модели цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой.
Резонаторные устройства являются минимально-фазовыми и могут быть описаны в первом приближении на основе классической теории цепей. К резонаторным устройствам относятся одно-входовые и двух-входовые резонаторы, полосовые лестничные и мостовые фильтры, полосовые фильтры на резонаторах с электрической или акустической связью, фильтры верхних и нижних частот, режекторные фильтры.
Фильтры на ПАВ имеют коммерческое применение на частотах от 30 МГц до 3 ГГц [4]. На низких частотах габариты фильтров становятся слишком большими, поэтому вместо них находят применение монолитные фильтры на объемных волнах, выполненные из пьезоэлектрической керамики. На частотах выше 3 ГГц разрешающая способность фотолитографического процесса не позволяет получить высокий процент выхода годных изделий, и цена таких фильтров становится неконкурентной по сравнению с другими решениями. На высоких частотах применяются электромагнитные фильтры на связанных полостях, выполненные из керамики.
Большинство преимуществ ПАВ-устройств обусловлено непосредственно их физической структурой: малым весом и габаритами; линейной (или определяемой требованиями) фазой; фактором формы, приближающимся к единице (очень высокая прямоугольность); исключительным внеполосным подавлением; температурной стабильностью. Поскольку центральная частота и форма частотной характеристики определяются топологией, они не требуют сложной настройки в аппаратуре и не могут расстроиться в процессе эксплуатации. Технология изготовления, совместимая с полупроводниковым производством, позволяет выпускать их в большом объеме с высокой воспроизводимостью.
1.1 Преимущества и недостатки фильтров на ПАВ
· - чрезвычайно малые габариты (на 2-3 порядка по сравнению с электро- магнитными аналогами);
· - высокая температурная стабильность (0,5-1,0)Ч10-6 ед/оС для кварцевых подложек; (18-35)Ч10 -6 ед/ о С для танталат литиевых подложек; (50-90)Ч10 -6 ед/ о С для ниобат литиевых подложек;
· - широкий диапазон рабочих частот (1,0 МГц - 15 ГГц);
· - малые вносимые потери 1,0-3,0 дБ при полосах пропускания 1-3 %;
· - высокая надежность (50-100 тыс. чипов), т.к. число соединений составляет 6-8 вместо нескольких сотен, например, в LC и ФСС;
· - высокая повторяемость параметров и низкая стоимость серийном производстве;
· - простота регулировки или отсутствие необходимости регулировки вообще.
· - малая рассеиваемая мощность (типичная 20-50 мВт, максимальная 1,0-1,5 ВТ);
· - высокие вносимые потери для трансверсальных устройств (10-20 дБ);
· - чувствительность к электростатическому разряду.
По относительной величине полосы ФПАВ классифицируют на:
· ? сверхузкополосные (0,01 % < Дf/f0 < 0,1 %);
· ? узкополосные (0,1 % < Дf/f < 1 %);
· ? среднеполосные (7 % < Дf/f < 10 %);
· ? широкополосные (10 % <Дf/f < 50 %);
· ? сверхширокополосные (50 % <Дf/f < 100 %).
2. Применение фильтров на ПАВ . Облас ти применения фильтров на ПАВ
· - Радиотелефоны и базовые станции систем связи стандартов GSM, AMPS, CD, IS-59, PHS, PCS, CDMA, W-CDMA, радио удлинители стандартов DECT,WLAN и других (в каждом из 95% радиотелефонов используются 4-5 фильтров и резонаторов на ПАВ);
· - мобильные системы связи (персональные и автомобильные радиостанции полиции, диспетчеров, военных);
· - приемо-передатчики систем навигации GPS и GLONASS;
· - устройства формирования и обработки сложных сигналов в РЛС дальнего и ближнего обнаружения; систем наведения на цель и сопровождения цели; управления воздушным движением;
· - бортовая и наземная аппаратура спутниковых систем связи;
· - системы телевидения, включая спутниковое и кабельное (канальные фильтры, фильтры для телевизоров, тюнеров, передатчиков, модуляторов);
· - устройства дистанционного радиоуправления (замки, взрыватели и т.д.);
· - устройства охраны, включая автомобильную сигнализацию;
· - датчики давления, влаги, температуры, ускорения, парциального давления газов.
Аппаратура передачи и обработки информации
Спутниковые, тропосферные и радиорелейные линии связи
Автоматизированные средства радио контроля РИА
Спутниковое, цифровое, кабельное ТВ
1. Вносимое затухание, частотная селекция, рассеиваемая мощность, надёжность, габариты, стоимость
2. Частотная селекция, БФП, надёжность, массогабариты
3. Частотная селекция, вносимое затухание, надёжность, габариты, стоимость
1. Полосовые фильтры (микрополосковые и LC-фильтры)
Полосовые фильтры с ЕВ, импедансные полосовые фильтры, многоканальные фильтры для параллельных ФП
Полосовые фильтры с ЕВ, импедансные полосовые и режекторные фильтры, многоканальные фильтры для параллельных ФП
3. Полосовые фильтры, ДЛЗ, ФП, ПАВ-резонаторы
Полосовые фильтры с ЕВ, импедансные полосовые и режекторные фильтры, многоканальные фильтры
4. Фильтры для ТВ приёмников, передатчиков, ретрансляторов, СКТ, ТВЧ, спутникового ТВ
ТВ фильтры с ЕВ, импедансные полосовые и режекторные ТВ фильтры, в т.ч. для цифрового ТВ
2.1 При менение фильтров на ПАВ в САПОИ
Фильтры ПЧ, полосовые, узкополосные фильтры с емкостным взвешиванием, ДЛЗ с характеристиками, по крайней мере, не уступающими зарубежным аналогам успешно эксплуатируются в составе соответствующих блоков спутниковых ретрансляторов, радиорелейных линий связи. Фильтры для систем и комплексов цифрового телевизионного вещания, разработанные в ИРЭ и серийно освоены в промышленности. Сравнение характеристик фирмы Epcos, и разработанных в ИРЭ ПАВ фильтров импедансного типа показывает, что неравномерность ГВЗ улучшена более, чем на порядок. Это принципиальное достижение с использованием ПАВ- фильтров импедансного типа, поскольку в этом случае нет т.н. трехзаходного сигнала, повинного в относительно высоком уровне неравномерности ГВЗ для обычных конструкций ПАВ- фильтров (Epcos). В ИРЭ разработаны также импедансные фильтры на ПАВ, серийно освоены в промышленности, для: мобильных систем связи, в качестве режекторных фильтров закрытия ТВ-каналов, в качестве канальных фильтров систем кабельного телевидения.
2.2 Микросистемы интеллектуального монитори нга на основе ПАВ-технологий
Одним из перспективных направлений в разработке новейших систем интеллектуального мониторинга является использование инновационных решений в области акустоэлектронных нанотехнологий . Акустоэлектронные нанотехнологии существенно отличаются от других применяемых сегодня в народном хозяйстве технологий, как по функциональным параметрам, так и по ценовым характеристикам. Главное отличие - возможность приема сигнала без использования механических и электрических соединений, позволяющих «снимать» полезную информацию в режиме «онлайн». При этом оператор или пользователь может находиться на некотором расстоянии от контролируемого объекта. Кроме того, новая технология допускает обработку данных множества объектов с помощью вычислительных и программных средств. Так, конструктивные и технологические решения, предлагаемые в настоящей работе, позволяют проводить мониторинг в экстремальных условиях, например в условиях повышенной радиации или в реактивных средах. Эти отличительные особенности нанотехнологии с использованием техники поверхностных акустических волна (ПАВ) позволяют применять данные системы для решения задач обеспечения безопасности объектов и населения. Так, например, использование в системах интеллектуального мониторинга сенсоров или датчиков на ПАВ (ПАВ-датчиков) позволяют создавать системы, наиболее полно отвечающие современным требованиям обеспечения безопасности объектов и населения. Рассматриваемая система в ближайшее время может стать ключевым направлением развития индустрии мониторинга и безопасности. Она имеет широкий спектр применения и открывает новые возможности для существенного повышения (в десятки раз) тактикотехнических характеристик систем мониторинга и безопасности. По своей сути варианты ее исполнения являются инновационными, поскольку направлены на создание, главным образом, новой продукции, востребованной рынком систем мониторинга и безопасности. Принцип действия известных прототипов датчиков на ПАВ основан на изменении условий распространения ПАВ при воздействии внешних факторов на подложку. При механическом воздействии на подложку ее поверхность определенным образом деформируется. При этом могут изменяться как линейные размеры звукопровода, так и его упругость и плотность. В результате изменяются скорость ПАВ и время прохождения сигнала от входного встречно-штыревого преобразователя (ВШП) до выходного. Кроме того, между этими преобразователями можно нанести пленку, способную селективно поглощать те или иные вещества из окружающей среды, что также влияет на скорость ПАВ. Как известно, скорость ПАВ зависит и от температуры подложки. Таким образом, принципиальная возможность измерения таких физических параметров, как сила.
2.3 Требования к фильтрам на ПАВ
В зависимости от области применения к фильтрам предъявляют такие требования:
- минимальное искажение в полосе пропускания;
- малые потери и пульсации АЧХ в полосе
- высокий уровень подавления сигнала за полосой
Рисунок 2.1- Базовая конструкция фильтра на ПАВ
На рисунке 2.1 приведена широко распространенная конструкция полосового фильтра на ПАВ. Фильтр состоит из пьезоэлектрической подложки и двух преобразователей. Заземленный электрод служит для уменьшения прямой электромагнитной наводки. В качестве преобразователей обычно используются наиболее эффективные встречно-штыревые системы электродов. Недостатком ВШП является то, что возбуждаемые ими поверхностные волны распространяются в обе стороны, что приводит к увеличению потерь и искажению амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) фильтра. Для устранения волн, распространяющихся в нежелательном направлении, служат поглотители, располагаемые на концах пьезоэлектрической подложки.
АЧХ фильтра полностью определяется характеристиками преобразователей, так как пьезоэлектрическая подложка частотно-зависимыми свойствами обычно не обладает. АЧХ ВШП однозначно связано с числом, расположением и взаимным перекрытием излучающих электродов. Изменяя топологию преобразователей, можно формировать разнообразные АЧХ. Изменение степени перекрытия электродов преобразователя называется аподизацией; ВШП с одинаковым расстоянием между штырями - эквидистантными, с неодинаковым расстоянием - неэквидистантными преобразователями.
3. Технология изготовления фильтров на п оверхностно-акустических волнах
3.1 Конструирование и технология изготовления звукопроводов фильтров
Наиболее распространенная общая схема изготовления фильтров ПАВ включает в себя следующие основные 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, температурная стабильность, искажения из-за эффектов второго порядка и т.п. - определяются, в первую очередь, характеристиками 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. Монокристаллы 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 /f = 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 стабильностью, и поэтому могут быть получены кристаллы, позволяющие создать звукопроводы длиной 100...200 мм.
Для звукопроводов фильтров с полосой до ?f /f 0 = 50…60 % применяется в основном ниобат лития LiNbO 3 , который благодаря большому коэффициенту электромеханической связи k s позволяет уменьшить затухание в фильтре при числе электродов не более 10. Из монокристаллических материалов к числу перспективных для использования в фильтрах ПАВ можно отнести тантала тлития LiTaO 3 , германат висмута Bi 13 GeО 20 , парателлурид ТеО 2 , селен Se, а также пленки окиси цинка ZnO и нитрида алюминия AlN на сапфире и некоторые другие. Танталат лития LiTaO 3 является пока единственным материалом, в котором высокая пьезоэлектрическая активность сочетается с хорошей термостабильностью. Поэтому LiТаО 3 в первую очередь представляет интерес для термостабильных фильтров. Германат висмута Bi 2 GeO 20 является подходящим материалом для линий задержки на большие длительности из-за очень низкой скорости распространения ПАВ и для фильтров со сложной встречно штыревой структурой благодаря относительно большим размерам выпускаемых кристаллов. Недостатком Bi 2 GeO 20 является высокий ТКЗ. Сочетание низкой скорости и хорошей термостабильности парателлурита ТеО 2 делает его перспективным материалом для малогабаритных термостабильных устройств на ПАВ. Интересным для использования в устройствах, управляемых светом, является селен Se, который наряду с высокими пьезоэлектрическими свойствами обладает полупроводниковыми свойствами и фотопроводимостью. Пленки окиси цинка ZnO и нитрида алюминия AlN н асапфире дают возможность использовать не пьезоэлектрическийматериал (сапфир) как в качестве собственно звукопровода фильтра, так и подложки для формирования структуры усилительных каскадов, например, в частотно избирательных микросборках на основе фильтров ПАВ. Благодаря высокой скорости ПАВ пленки AlN перспективны для высокочастотных фильтров.
Кроме монокристаллических пьезоэлектриков, для изготовления звукопроводов фильтров ПАВ могут найти применение поликристаллические материалы. Пьезокерамики почти на порядок дешевле монокристаллов, их свойства легко управляются путем изменения химического состава и введения модификаторов. Кроме того, из пьезокерамики возможно изготовление заготовок для звукопроводов различной конфигурации, в том числе и крупногабаритных.
Принципиальными недостатками пьезокерамик, по сравнению с монокристаллами, является значительное затухание распространяющихся ПАВ, резко увеличивающееся счастотой, и пористость поверхности, приводящая к замыканию электродов преобразователей фильтра после металлизации фотолитографии. Оба эти недостатка объясняются зернистостью структуры пьезокерамик. Технологический процесс изготовления звукопроводов фильтров ПАВ в случае использования монокристаллических материалов состоит из следующих основных операций: ориентировки кристаллов и распиловки, предварительной шлифовки заготовок по контуру и по плоскости, точной шлифовки по плоскости, полировки рабочей плоскости. Звукопроводы из пьезокерамики перед распиловкой или шлифовкой поляризуются. При необходимости на нерабочей плоскости звукопроводов выполняются скосы, насечки, канавки и т.д., а торцевые ребра звукопроводов закругляются по радиусу или на них также наносятся насечки. Пазы, прорези, насечки выполняются алмазными дисками с внешней режущей кромкой или ультразвуком.
После ориентировки монокристаллы распиливаются сначала на параллельные секции, положения главных плоскостей которых относительно кристаллографических осей определяются необходимым направлением среза. Затем секции разрезаются на заготовки по габаритам, соответствующим отдельным звукопроводам. К качеству обработки рабочей поверхности звукопровода предъявляются высокие требования. Например, на ней должны отсутствовать царапины, сколы, раковины; чистота рабочей поверхности должна соответствоватьклассу?13 - ?14 при неплоскостности не более 0,1…0,5 мкм. Эти требования объясняются рядом причин. Хорошая плоскостность поверхности обеспечивает плотное прилегание фотошаблона в процессе фотолитографии. Это, в свою очередь, позволяет повысить воспроизводимость мелких деталей структур фильтров. Качество поверхности звукопровода не только определяет разрешающую способность при формировании структур фильтров посредством фотолитографии, но и существенно влияет на затухания ПАВ, особенно в пьезокерамических материалах, имеющих пористую структуру.
Толщина звукопровода выбирается около 20л пов для уменьшения влияния объемных волн.
3.2 Очистка и металлизация звукопроводов
Независимо от выбранного метода последующего формирования встречноштыревых структур преобразователей, на поверхность звукопроводов должно быть нанесено проводящее покрытие, к которому предъявляются требования минимального электрического сопротивления, высокой адгезии, однородности по структуре, составу, толщине, отсутствия проколов, наплывов, царапин и т.п., коррозионной стойкости, хорошей растворимости в травителе, технологичности, стабильности основных физико-химических свойств пленки от партии к партии и др. Дополнительными требованиями являются: малое различие акустических сопротивлений материала металлизации Zм и звукопровода Z , низкая удельная плотность во избежание сильных отражений и слабые дисперсионные свойства.
Для получения хорошей адгезии воспроизводимости электрофизических свойств нанесенных металлических пленок поверхность звукопровода должна быть хорошо очищена, причем способ очистки в большей степени зависит от метода последующей металлизации. Процедуру очистки можно разделить на этапы предварительной и окончательной очистки. Способ предварительной очистки зависит от характера загрязнений и химических свойств подложки. Основными загрязнениями обычно являются следы масел, жира, отпечатки пальцев, пушинки, разнообразные пылевые частицы. Последовательность операций предварительной очистки может изменяться в широких пределах, а для окончательной, наоборот, должна оставаться неизменной.
Химическая окончательная очистка предусматривает ультразвуковую мойку в горячей воде с растворенным в ней моющим средством, а затем длительное промывание в горячей воде наивысшей достижимой чистоты.
Наиболее широко при изготовлении фильтров ПАВ используются алюминий, серебро, золото, иногда медь с защитой никелем. Некоторые электрофизические, акустические и дисперсионные свойства материалов приведены в табл. П2. Учитывая, что алюминий дешев и позволяет получить сравнительно низкое сопротивление пленочных проводников, в фильтрах ПАВ как со звукопроводами из кварца, так и ниобата лития и пьезокерамики, наиболее часто используется алюминиевое покрытие. Медное или золотое покрытие с подслоем хрома хорошо сочетается с германатом висмута.
С целью получения хорошей электропроводности при незначительных дисперсионных искажениях и для надежности присоединения золотых проводников, например, методом сварки со сдвоенным электродом толщину пленки контактных шин следует выбирать в пределах 250…300 нм. Толщина электродов ВШП может быть уменьшена до 100…200 нм. Для улучшения адгезии алюминия целесообразно использовать подслой ванадия толщиной 30 нм, что позволяет обойтись одним травителем и проводить только одноэтапную фотолитографию.
Для осаждения пленок из алюминия, меди, золота, серебра наиболее часто используется термовакуумное напыление. Применение электроннолучевого испарения из тигля этих материалов, например алюминия, позволяет существенно улучшить адгезию к поверхности звукопровода и отказаться от адгезионного подслоя. Катодное и магнетронное распыление обычно используется для получения пленок тугоплавких металлов и диэлектриков. Химическое осаждение применяется, главным образом, для металлизации крупногабаритных звукопроводов длиной свыше 100…180 мм.
При термовакуумном напылении, например, алюминии янаниобат лития или кварц, очищенные звукопроводы сначала прогреваются при температуре 250 ±10°Свтечение 10 ±1 мин для удаления мономолекулярных загрязнений, а так же для снятия механических напряжений и выравнивания потенциального рельефа поверхности. Дл ябольшинства пьезокерамик недопустим перегрев выше 100…430 °С.
После этого звукопроводы охлаждаются до температуры 130 ±10 °С с целью получения малого удельного сопротивления на пыляемых слоев ванадия и алюминия и производится распыление указанных материалов.
Акустические фильтры (Ф) на поверхностных акустических волнах (ПАВ) служат для выделения или подавления сигнала в заданной полосе частот вследствие многократной интерференции ПАВ от большого числа отражателей имеющих разные размеры, геометрию и относительное взаимное расположение.
Принцип действия ФПАВ основан на генерировании и распространении и приеме ПАВ в звукопроводе (рисунок 4.1) с преобразователями и отражателями, размеры и геометрия которых подобраны так, чтобы достигалась необходимая частотная характеристика фильтра.
Рисунок 4.1 - Акустические фильтры на ПАВ
Обозначения: а , b - полосовые; c - заграждающие.
Для возбуждения и приема ПАВ обычно используются встречно-штыревые преобразователи, которые представляют собой периодическую структуру металлических электродов, нанесенных на пьезоэлектрический кристалл (рисунок 4.1). В качестве звукопроводов применяют пьезоэлектрические монокристаллы кварца, ниобата лития, германата висмута и др. Фильтры на ПАВ отличаются простотой устройства, технологичностью, воспроизводимостью характеристик, возможностью массового производства. Двумерный характер ПАВ позволяет создавать Ф с довольно сложными частотными характеристиками. Типичные внутренние потери в пределах полосы пропускания для фильтров на ПАВ - дБ и доли дБ, фазовые ошибки - несколько градусов, а подавление сигнала вне полосы и паразитного сигнала составляет около 60 дБ.
5. Перспективы развития техники п оверхностных акустических волн
Перспективами развития техники поверхностных акустических волн (ПАВ), являются [1]:
* повышение рабочих частот до 3-10 ГГц,
* улучшение температурной стабильности,
* создание «интеллектуальных» устройств на ПАВ с новыми возможностями.
По-прежнему полосовые фильтры на ПАВ будут составлять основу техники ПАВ. Однако это будут, в основном, фильтры с балансным входом и небалансным выходом, осуществляющие трансформацию импедансов. Полосовые фильтры на ПАВ будут компонентами дуплексоров и мультиплексеров.
В 2008 году Fujitsu объявила о создании фильтра на ПАВ с размером 0.6x0.8mm. Этот размер может быть уменьшен для фильтров на ПАВ в диапазоне рабочих частот до 3-10 ГГц. Использование волн утечки позволяет обойтись без корпусирования, защитив рабочую поверхность алмазоподобной пленкой. Эта идея описана для RFID на 2.45 ГГц.
В ближайшее время в мобильных телефонах будут использоваться режекторные фильтры на ПАВ для цифрового ТВ. Спецификации таких фильтров разработаны, как у нас, так и за рубежом (Kyocera).
Потенциально объём выпуска RFID значительно превысит в ближайшие годы объём выпуска фильтров на ПАВ.
Объединение RFID с различными датчиками приведёт к созданию «интеллектуальных» устройств на ПАВ с возможностью измерения давления, например, и радиопередачи сигнала с RFID, содержащего информацию о коде метки и давлении. Не следует забывать, что RFID сама по себе может также быть датчиком температуры, поскольку задержка импульсов RFID зависит от температуры.
Безусловно, революцией в технике ПАВ явилось бы создание биосенсоров для экспресс диагностик и таких опасных заболеваний, как ВИЧ, рак, птичий и свиной грипп, а так же других не менее опасных заболеваний. На это есть весомые предпосылки. Уже сейчас разработана технология нанесения на плёнку золота молекул ДНК, способных абсорбировать из крови или лимфы ДНК опасных вирусов. Таким образом, диагностика заболевания превращается в измерение массы плёнки. Эта проблема легко может быть решена с помощь ПАВ, измеряя разность частот резонатора до и после теста. Этот пример показывает, как устройства на ПАВ с характерными размерам и около одного микрона вместе с нанообъектами создадут новое качество.
К этой проблеме тесно примыкает задача детектирования различных газов и химических веществ (искусственный нос). Метод построения этих сенсоров также может быть основан на микро-взвешивании, как и биосенсор.
Если говорить о создании «интеллектуальных » устройств на ПАВ с новыми возможностями, нельзя не упомянуть и о микросборках, в которых устройство на ПАВ - фильтр, метка или сенсор, является частью прибора осуществляющего обработку сигналов.
Motorola уже стала использовать такие микросборки в мобильных телефонах. Эти микросборки содержат только усилители, фильтры на ПАВ и смесители. Заметна тенденция к усложнению таких микросборок. Задача построения беспроводных высокотемпературных датчиков также является актуальной проблемой для многих практических применений, а именно в таких областях, как:
1. Полупроводниковая промышленость;
3. В автоматизированных системах управления и контроля двигателей кораблей и самолетов и так далее.
На наш взгляд, наилучшим решением задачи построения беспроводных высокотемпературных датчиков является использование ПАВ. К сожалению, выбор пьезо материалов, серийно выпускаемых промышленностью, весьма ограничен. Это - кварц, ниобат и танталат лития, и, недавно открытое семейство кристаллов, включающее в себя лангасит (LGS) и ланганат (LGT) . Из этого списка в первую очередь мы обязаны исключить кварц и танталат лития, потому что температура фазового перехода кварца (573°С ), прикоторойЬ- кварцпревращаетсявв- кварц, и температура Кюри танталата лития (665°С ) низки, и эти материалы не могут быть использованы для построения высокотемпературных датчиков. Температура Кюри ниобата лития (1165°С) велика и, на первый взгляд, этот кристалл может быть использован для высокотемпературных измерений. Однако, для использования ниобата лития имеется одно существенное ограничение - это значительная собственная проводимость при температурах свыше 600°С. Эта проводимость приводит к закорачиванию электрических полей в пьезоэлектрическомзвукоповодеикдеградациихарактеристикустройства. Единственной возможностью, по-видимому, является использование кристаллов лангасита и лангатата, которые имеют высокую температуру плавления и хорошие пьезосвойства до 1000°С.
Очень важным являются технологические исследования, направленные на повышение технологического уровня по всем аспектам, начиная от подготовки материалов для роста кристаллов формообразования пластин и кристаллических элементов, прецизионного напыления и фотолитографии и кончая - корпусированием ПАВ элементов. Российские специалисты знают о существовании CSP и LTCC (многослойный корпус из низкотемпературной керамики содержащий фазосдвигающие цепочки индуктивности для согласования устройств), к сожалению, только из статей опубликованных на западе. «Планируемое» технологическое отставание может привести и к отставанию в теории создании физических моделей, поскольку посл
Расчёт узкополосного фильтра на ПАВ курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Самостоятельные Контрольные Работы По Математике Четвертый
Реферат: Оперативное и перспективное планирование
Мотивация Реферат
Сочинение По Картине Портрет Милы Презентация
Курсовая работа: Юридическое лицо как субъект преступления
Реферат по теме Религиозная трагедия Л.Н. Толстого
Реферат Профилактика Инфекционных Заболеваний Скачать Бесплатно
Контрольная работа по теме Особенности процесса снабжения
Эссе Безбарьерная Среда Ресурсы Ограничены
Реферат: Тарифная политика в сфере жилищно-коммунального хозяйства
Дипломная работа по теме Методика обучения двигательным действиям
Шпаргалки На Тему Прокариотные Микроорганизмы
Бюджетное Финансирование Жкх Курсовая Работа
Доклад по теме Женщина при должности
Дипломная работа по теме Правовое регулирование территориальных вопросов
Реферат Понятие И Свойства Информации
Отчет По Практике Вожатого
Сочинение Прав Без Обязанностей Не Бывает
Сочинение Про Школу Употребляя Существительные 1 Склонения
Новиков А М Докторская Диссертация
Учет расчетов дебиторской и кредиторской задолженности - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Аффинность антител и кинетика реакций - Биология и естествознание контрольная работа
Учет затрат на оплату труда в управленческом учете - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа