RU1815795C

RU1815795C - Фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с малыми вносимыми потер ми

Info

Publication number: RU1815795C
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Давидович Кац; Александр Борисович Финкельштейн; Владимир Николаевич Банков
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1993-05-15

Abstract

Изобретение относитс к радиоэлектронике и может использоватьс в частотно-избирательных системах. Целью изобретени вл етс улучшение избирательности за счет увеличени затухани в полосе задерживани . Фильтр на ПАВ содержит пьезоэлектрическую подложку, входную и выходную секционированные встречно- штыревые структуры. Кажда из секций содержит m активных и п пассивных штырей (тип- нечетные) шириной Я0/4. Активные штыри каждой секции, наход щиес справа и слева от центрального штыр , сдвинуты относительно него соответственно вправо и влево на определенное рассто ние . Пассивные штыри каждой секции наход тс на соответствующем рассто нии от центрального активного штыр секции. В фильтре осуществл етс однонаправленный режим работы. Затухание в полосе задерживани фильтра более чем на 15 дБ превышает затухание в полосе задерживани известных аналогичных фильтров. 3 ил. ел С

Description

Изобретение относитс к области радиоэлектроники и может использоватьс в частотно-избирательных системах.

Целью изобретени вл етс повышение избирательности фильтра за счет увели- чени затухани сигнала в полосе задерживани , при сохранении режима однонаправленности излучени ПАВ.

На фиг.1показана топологическа структура фильтра на ПАВ. Он состоит из пьезоэлектрической подложки 1, входной 2 и выходной 3 секционированных ВШС, кажда секци ВШС состоит из группы m активных штырей 4 шириной А0/4 каждый, подсоединенных поочередно к ширинам разной пол рности 5, 6 и группы п пассивных штырей 7 шириной Я0/4 каждый, не подсоединенных к шинам (как показано на

чертеже) или подсоединенных к шине одной пол рности (не показано). В группе активных штырей, а также в группе пассивных штырей может быть любое нечетное число штырей больше 1. В каждой 1-й секции центры активных штырей, расположенных справа и слева от среднего активного штыр , смещены, соответственно, вправо и влево от центра среднего активного штыр на рассто ние

АО . АО

.2...

2 + 2л arccosA| т -1

00 СП

VI ю

(Л

а центр группы пассивных штырей в 1-ой секции смещен относительно центра среднего активного штыр на рассто ние

(т+п+2)

2 . 1 + ( m - 1 ) cos ( 2 arccos Ai i .1 -f atcsm-- ---- p-------g

где Ло - длина ПАВ на частоте синхронизации ,

АГ- весовой коэффициент i-ой секции, определ емый конкретной функцией взвешивани и числом секций в ВШС.

ПАВ-фил ьтр работает следующим образом ,

ВШС, на основе которых построен описываемый ПАВ-фильтр относитс к встречно-штыревым преобразовател м с внутренними отражающими структурами {ВШС ВОС). Работу ВШП ВОС можно рассматривать использу пон тие центры возбуждени и центры отражени , причем за центры возбуждени можно прин ть центры активных штырей, а за центры отражени - центры пассивных (холостых) штырей. Легко видеть, что работу ВШП ВОС секционированной структуры можно описать , объединив каждую группу активных штырей в один источник ПАВ, а каждую группу пассивных штырей в один отражатель . При этом центры возбуждени будут совпадать с центрами симметрии групп активных штырей (центрами средних штырей при нечетном числе активных штырей в группе), центры отражени - с центрами симметрии групп пассивных штырей. Поскольку полоса пропускани каждой группы гораздо шире, чем всего ВШП ВОС в целом, то частотно-избирательными свойствами каждой группы можно пренебречь при расчете амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ВШП ВОС в целом. Следует отметить, что, если взвешивать активные группы штырей за счет взаимного расположени штырей в группах таким образом, чтобы центры симметрии групп активных штырей располагались эквидистантно, то расчет расположени групп пассивных штырей, обеспечивающий однонаправленный режим работы ВШП ВОС, может быть выполнен следующим образом.

Смещение штырей относительно центра симметрии в активной группе

±(Дх+т ),

тЦ,2...,фазовый угол , соответствующий смещению Ах, равен #Д х, где# 2л/Ло Если вес невзвешенной группы равен 1, то вес взвешенной смещением группы равен . тогда

arccosA

(D

Смещение центра пассивной группы относительно центра активной группы, обес

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

печивающее синфазное сложение излученных и отраженных волн в одном направлении и противофазное их сложение в противоположном направлении (режим однонаправленности ), можно определить из фиг.2 и фиг.З. На фиг.2 показана векторна диаграмма отраженных акустических волн, падающих слева и справа на произвольную секцию (см.фиг. 1) . На этой диаграмме векторами (т) и Кл(п) соответствуют волны , отраженные влево от центра группы активных штырей и центра группы пассивных штырей .соответствен но (фиг.2а). Векторам Rn(m) и Кп(п) соответствуют волны, отраженные вправо от центра активной группы и от центра пассивной группы (рис.26). Суммарные значени этих пар векторов обозначены через Кл(т.п) и Щт.п). Из фиг.2 видно, что необходимое положение векторов обеспечиваетс при смещении вправо центра группы пассивных штырей (с точностью до целого числа полуволн) относительно центра группы активных штырей на величину

т+ту«- тШ

(2)

На фи.З показано положение векторов n(m,n) с учетом дополнительного

Здесь R(m) и R(n) - модули коэффициентов отражени от активной и пассивной групп.

На фиЈ.1 R(m,n) и Rn(i поворота на угол п /2. Необходимость дополнительного поворота обусловлена потерей полуволны при отражении от ближнего кра штыр и заменой отражени от двух краев штыр на отражение от центра штыр . Из фиг.З видно, что волны, распростран ющиес слева направо, ослабл ютс , а волны, распростран ющиес справа налево, усиливаютс , т.е. осуществл етс режим однонаправленности .

Учитыва расположение штырей в 1-й секции получим:.

Ri(m)r.t1+(m-1).cos(2arccosAi) (3)

Ri(nK n(4)

Ri(m,n)r n cosx x arcsln 1+(™-Ocos(2arccosA,) }

(5)

здесь г - коэффициент отражени от активного либо пассивного штыр секции (см. (4)).

Таким образом, дл создани однонаправленного режима ВШП в 1-ой секции центр группы пассивных штырей должен быть расположен на рассто нии

( m+n+2)± 1+|arcslnx 1 + (m - 1 ) cos ( 2 arccos AI )

(6)

от середины центрального штыр 1-ой секции (знак + или - определ ет направление преимущественного излучени ПАВ). Пассивные штыри в группе должны находитьс на рассто нии До/4 друг от друга.

Пример. Фильтр на ПАВ с малыми вносимыми потер ми был изготовлен на подложке ST-среза кварца. В соответствии с прин тыми выше обозначени ми ВШС фильтра имели следующие топологические параметры:

в первом ВШС -

во втором ВШС - .

Основные параметры характеристик фильтра: относительна ширина полосы пропускани по трем децибелам - 0,4%,

уровень пульсаций в полосе пропускани - менее 0,5 дБ,

вносимые потери - 6.5 дБ, КПр , подавление боковых лепестков - более 55 дБ, коэффициент направленности на одну ВШС - более 15 дБ.

Claims

Формула изобретени

Фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с малыми вносимыми потер ми , содержащий пьезоэлектрическую подложку и расположенные на ее рабочей грани входную и выходную секционированные встречно-штыревые структуры (ВШС), кажда из которых состоит из нечетного числа (т) активных штырей, шириной Де/4

каждый, подсоединенных поочередно к шинам разной пол рности, и нечетного числа (п) пассивных штырей, шириной До /4 каждый , не подсоединенных к шинам или подсоединенных к шинам, или подсоединенных к шинам одной пол рности, отличающий- с тем. что, с целью повышени избирательности за счет увеличени затухани в полосе задержани при сохранении режима однонаправленности излучени ПАВ. центры активных штырей i-й секции, расположенных справа и слева от среднего активного штыр , смещены соответственно вправо и влево от центра среднего активного штыр на рассто ние

До

arccosAi+m

2 ,2,...(m-1)/2,

До 2

а центр группы пассивных штырей в 1-й секции смещен относительно центра среднего активного штыр на рассто ние

(m+n+2 f±4fx

гц.21 + ( m - 1 )cos (2 arccos AI ) . li+ xarcsin n j

где До длина ПАВ на частоте синхронизма;

AI - весовой коэффициент i-й секции, определ емый функцией взвешивани и числом секций в ВШС.

Q)

F)

R(n) A

Я/ , Я0

№

)

Ј.0)

W

)

Фиг. 2

)

Фиг.З