RU2481699C1 - Acoustic cavity resonator-based resonance structure - Google Patents

Acoustic cavity resonator-based resonance structure

Info

Publication number
RU2481699C1
RU2481699C1 RU2012100029A RU2012100029A RU2481699C1 RU 2481699 C1 RU2481699 C1 RU 2481699C1 RU 2012100029 A RU2012100029 A RU 2012100029A RU 2012100029 A RU2012100029 A RU 2012100029A RU 2481699 C1 RU2481699 C1 RU 2481699C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
resonant structure
characterized
structure according
metakondensatora
layer
Prior art date
Application number
RU2012100029A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Орест Генрихович Вендик
Ирина Борисовна Вендик
Дмитрий Викторович Холодняк
Павел Анатольевич Туральчук
Дмитрий Сергеевич Козлов
Евгения Юрьевна Замешаева
Юнг Ким Ки
Николай Николаевич Олюнин
Original Assignee
Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: resonance structure for wireless transmission or reception of energy includes a conducting frame and a high-Q capacitor which is a meta-capacitor formed by a thin layer of piezoelectric material enclosed between two electrodes, wherein said meta-capacitor lies between two layers of a dielectric substrate, the centre of which is etched, and the conducting frame lies on the top layer of the dielectric substrate.
EFFECT: design of a resonance structure for wireless transmission or reception of energy, having small dimensions and high Q-factor during operation at frequencies in the range of 1-100 MHz.
18 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а более конкретно - к системам беспроводной передачи энергии. Electroradio invention relates to the field, and more particularly - to wireless energy transfer.

Из уровня техники известны различные решения, касающиеся передачи энергии при помощи радиоволн, причем основные идеи восходят к работам Николы Тесла на рубеже XIX-XX веков (см. [1], [2]). The prior art discloses various solutions relating to power transmission using radio waves, the main ideas date back to the work of Nicola Tesla at the turn of the century XIX-XX (see. [1], [2]). В последующие годы для беспроводной передачи энергии было предложено использовать устройство, известное как «ректенна». In subsequent years, for wireless energy transfer was proposed to use a device known as a "rectenna". Ректенна - это выпрямляющая антенна, которая применяется для непосредственного преобразования СВЧ-энергии в электрическую энергию постоянного тока. Rectenna - a rectifying antenna, which is used to directly convert microwave energy into DC electric power. Для приема радиочастотных сигналов могут использоваться различные типы антенн (см. [3]-[6]). Various types of antennas may be used for receiving RF signals (see [3] -. [6]). Большинство подобных систем беспроводной передачи энергии работают в ГГц - частотном диапазоне. Most of such wireless power transmission systems operating in the GHz - frequency range. К недостаткам таких решений следует отнести тот факт, что данный диапазон небезопасен для здоровья человека. The disadvantages of such solutions should include the fact that this range is safe for human health.

Другой подход к беспроводной передаче энергии был предложен в работах [7]-[9]. Another approach to wireless energy transfer was proposed in [7] - [9]. Этот метод основан на хорошо известном принципе: две разнесенные катушки, настроенные на одинаковую резонансную частоту, формируют систему, в которой передача энергии может эффективно осуществляться за счет магнитного взаимодействия между рамками. This method is based on the well known principle: the two spaced coils tuned to the same resonant frequency, forming a system in which power transmission can be efficiently carried out due to the magnetic interaction between the frames. В то же время взаимодействие с другими нерезонансными объектами крайне мало. At the same time, the interaction with other non-resonant objects is extremely small. Подобные системы работают в МГц-частотном диапазоне, поэтому они могут использоваться в повседневной жизни. Similar systems operate in the MHz frequency range, so they can be used in everyday life.

Другой подход к решению проблемы беспроводной передачи энергии демонстрирует патентная заявка США №20100123530 [10], где описано применение метаматериала, который образуется за счет введения в электрическое поле структуры металлизированных стержней и щелей, разрывающих ток в металлизированном покрытии и излучающих магнитное поле. Another approach to the problem of wireless energy transfer demonstrates US Patent Application №20100123530 [10], which describes the use of a metamaterial, which is formed by introducing into the electric field structure and metallized rods slits tearing the current in the metallized coating and emitting a magnetic field. Основой резонансной структуры служит объемный акустический резонатор, используемый в режиме конденсатора большой емкости. The basis of the resonance structure serves bulk acoustic resonator used in the large-capacity capacitor mode. Такой конденсатор получил название «метаконденсатор». Such a capacitor is called "metakondensator". Основой принципа действия метаконденсатора служит взаимодействие волновых процессов различной физической природы: объемных акустических волн и электромагнитных волн. Metakondensatora basis of the operation principle is the wave interaction process different physical nature: bulk acoustic waves and electromagnetic waves. Искусственно созданное взаимодействие физических процессов разной природы позволяет отнести полученные явление к явлениям в метаматериалах. Artificially created by the interaction of the physical processes of different nature can be attributed to a phenomenon resulting in phenomena in metamaterials. В решении [10] в качестве основного недостатка можно отметить тот факт, что в нем задействовано только магнитное поле, что снижает эффективность создаваемых на его основе устройств. The solution [10] as the main drawbacks can be mentioned the fact that it involves only a magnetic field that reduces the efficiency of its devices created on basis.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению признаками обладает объемный акустический резонатор, описанный в опубликованной международной заявке WO 2009/132011 [11]. The closest to the claimed invention has features bulk acoustic resonator disclosed in published international application WO 2009/132011 [11]. В указанной заявке авторы предлагают использовать акустический резонатор в сочетании с полупроводниковой интегральной схемой для включения в системы передачи информации LAN, WLAN, Bluetooth и т.п. In this application the authors propose the use of an acoustic resonator in combination with a semiconductor integrated circuit for incorporation into LAN data transmission system, WLAN, Bluetooth, etc. В решении [11] не рассматриваются специфические особенности поведения электромагнитного импеданса акустического резонатора на частотах 1-100 МГц. The solution [11] does not address the specific features of the behavior of the electromagnetic resonator acoustic impedance at frequencies of 1-100 MHz.

Теория акустических устройств такого типа, какие предложены в [11], в принципе была представлена еще в [12]. The theory of acoustic devices of the type which were proposed in [11], in principle has been presented already in [12]. Однако в настоящее время не существует аналогов приемопередающих резонансных устройств, состоящих из рамки и объемного акустического резонатора, использованного как высокодобротный конденсатор большой емкости. However, at present there are no analogues transceiver resonance devices, consisting of a frame and bulk acoustic resonator used as a high-Q super capacitor.

Задачей настоящего изобретения является создание резонансной структуры для беспроводной передачи или приема энергии, обладающей малыми размерами и высокой добротностью при работе в частотном диапазоне 1-100 МГц. The object of the present invention to provide a resonance structure for transmitting or receiving wireless power, having small dimensions and high quality factor when operating in the frequency range of 1-100 MHz.

Технический результат достигается за счет того, что предлагается резонансная структура для беспроводной передачи или приема энергии, включающая проводящую рамку и высокодобротный конденсатор, отличается тем, что высокодобротный конденсатор представляет собой метаконденсатор, образованный тонким слоем пьезоэлектрического материала, заключенного между двумя электродами, причем указанный метаконденсатор расположен между двумя слоями диэлектрической подложки, центральная часть которых подвергнута травлению, а проводящая рамка расп Technical result is achieved due to the fact that the proposed resonance structure for the wireless transmission or reception of energy, comprising a conductive frame and a high Q capacitor, characterized in that the high-Q capacitor is metakondensator formed by a thin layer of piezoelectric material sandwiched between two electrodes, said metakondensator located between two layers of the dielectric substrate, the central part of which is etched, and the conductive frame disintegrations ложена на верхнем слое диэлектрической подложки. lozhena on the upper layer of the dielectric substrate.

Проводящая рамка в заявляемой резонансной структуре выполнена в виде тонкого планарного проводника, толщина которого много меньше ширины. The conductive frame in the inventive resonant structure is in the form of a thin planar conductor whose thickness is much smaller than the width.

Диэлектрическая подложка в заявляемой резонансной структуре подвергнута травлению в центральной части таким образом, чтобы сформировать свободное пространство для акустической вибрации мембраны резонатора. The dielectric substrate in the inventive resonant structure etched in the central part so as to form the free space for vibration of the acoustic resonator membrane.

Толщина верхнего слоя диэлектрической подложки выбирается таким образом, чтобы минимизировать влияние паразитной емкости между проводящей рамкой и верхним электродом метаконденсатора. The thickness of the upper layer of the dielectric substrate is selected so as to minimize the effect of parasitic capacitance between the conductive frame and the upper electrode metakondensatora.

Толщина нижнего слоя диэлектрической подложки выбирается таким образом, чтобы обеспечивать механическую прочность структуры. The thickness of the lower dielectric substrate layer is selected so as to provide mechanical strength to the structure.

Слои диэлектрической подложки в заявляемой резонансной структуре выполнены из диоксида кремния. The layers of the dielectric substrate in the inventive resonant structure made of silicon dioxide.

Проводящая рамка в заявляемой резонансной структуре соединена с верхним и нижним электродами метаконденсатора посредством металлизированных переходных отверстии или внешними соединительными проводниками. The conductive frame in the inventive resonant structure is connected to the upper and lower electrodes metakondensatora by metallized vias or external connection conductors.

Пьезоэлектрический слой метаконденсатора в заявляемой резонансной структуре выполнен из керамики, обладающей выраженным пьезоэффектом. Metakondensatora piezoelectric layer in the inventive resonant structure is made of ceramics having piezoelectric pronounced.

Пьезоэлектрический слой метаконденсатора в заявляемой резонансной структуре выполнен из монокристаллического материала с большой величиной коэффициента электромеханической связи и большой акустической добротностью при малых диэлектрических потерях. Metakondensatora piezoelectric layer in the inventive resonant structure is made of single crystal material having a large value of electromechanical coupling coefficient and high acoustic quality factor at low dielectric losses.

Пьезоэлектрический слой метаконденсатора в заявляемой резонансной структуре выполнен из цирконата-титаната свинца Pb(Zr x Ti 1-x )O 3 (PZT). Metakondensatora piezoelectric layer in the inventive resonant structure is made of lead zirconate titanate Pb (Zr x Ti 1-x) O 3 (PZT).

Предложенная резонансная структура представляет собой планарную многослойную структуру, изготавливаемую по пленочной технологии. The suggested resonant structure is a planar multilayer structure manufactured by film technology.

Предложенная резонансная структура имеет круглую форму или форму многоугольника с произвольным числом сторон. The suggested resonant structure has a circular shape or a polygonal shape with an arbitrary number of sides.

Значение диаметра заявляемой резонансной структуры значительно меньше длины электромагнитной волны (λ/100). The value of the diameter of the inventive resonant electromagnetic structure is much smaller than the wavelength (λ / 100).

Рабочая частота заявляемой резонансной структуры находится в диапазоне 1-100 МГц. Operating frequency inventive resonant structure is in the range of 1-100 MHz.

Толщина диэлектрического слоя заявляемой резонансной структуры выбрана таким образом, чтобы обеспечить резонанс колебаний поперечной волны на частоте выше рабочей частоты системы. The thickness of the dielectric layer the inventive resonant structure selected so as to provide resonance bending wave oscillations at a frequency above the operating frequency of the system.

Согласно предложенному варианту выполнения резонансной структуры метаконденсатор представляет собой акустический резонатор, внешний импеданс которого на рабочей частоте эквивалентен импедансу конденсатора с высоким значением емкости. According to the proposed embodiment of the resonant structure metakondensator represents an acoustic resonator whose external impedance at the operating frequency is equivalent to the impedance of the capacitor with a high capacitance value.

Согласно одному из практических вариантов выполнения резонансной структуры высокое значение емкости метаконденсатора в совокупности с малой индуктивностью проводящей рамки выбирают так, чтобы обеспечивать резонансный отклик резонансной структуры на выбранной рабочей частоте. In one practical embodiment of a resonant structure metakondensatora high value capacitance in conjunction with low inductance lead frame is selected so as to provide the resonant response of the resonant structure at a selected operating frequency.

Следует отметить, что в отличие от прототипа в заявляемом изобретении принцип действия метаконденсатора основан на взаимодействии волновых процессов различной физической природы, что существенно повышает эффективность устройств, выполненных на основе такого принципа. It should be noted that, unlike the prior art in the claimed invention, the principle of operation is based on the interaction metakondensatora wave processes of different physical nature, which greatly improves the efficiency of devices made on the basis of such a principle.

Для лучшего понимания заявляемого изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами. For a better understanding of the claimed invention, the following provides a detailed description with accompanying drawings.

Фиг.1. 1. Конструкция резонансной структуры на основе метаконденсатора и индуктивной рамки согласно изобретению. Design of resonant structures based metakondensatora inductive and scope of the invention.

Фиг.2. 2. Поперечное сечение резонансной структуры на основе метаконденсатора и индуктивной рамки согласно изобретению. The cross-section resonance structure based metakondensatora inductive and scope of the invention.

Фиг.3. 3. График зависимости эквивалентного входного импеданса метаконденсатора от частоты. A graph of the equivalent input impedance metakondensatora frequency.

Фиг.4. 4. График зависимости мнимой части импеданса рамки и метаконденсатора от частоты. A plot of the imaginary part of the impedance and metakondensatora frame frequency.

Конструкция предлагаемой резонансной структуры на основе метаконденсатора, представляющая собой планарную многослойную структуру, состоящую из проводящей рамки 1, выполненной в одном слое, и многослойного метаконденсатора, образованного несколькими слоями 4, 5, 6, представлена на Фиг.1. The design of the proposed structure based on resonance metakondensatora representing a planar multilayer structure composed of the lead frame 1 formed in a single layer and multilayer metakondensatora formed by several layers 4, 5, 6, represented in Figure 1. Метаконденсатор представляет собой объемный акустический резонатор (ОАР), внешний импеданс которого на рабочей частоте эквивалентен импедансу конденсатора с высоким значением емкости. Metakondensator is a bulk acoustic resonator (UAR), which external impedance at the operating frequency is equivalent to the impedance of the capacitor with a high capacitance value.

Метаконденсатор состоит из тонкого слоя пьезоэлектрического материала 4, находящегося между тонкими металлическими электродами: верхним электродом 5 и нижним электродом 6 (Фиг.1, 2). Metakondensator consists of a thin layer 4 of piezoelectric material located between the thin metal electrodes: an upper electrode 5 and the lower electrode 6 (Figures 1, 2). Электроды 5, 6 представляют собой тонкую металлическую пленку, нанесенную с двух сторон на пьезоэлектрический слой 4. Пьезоэлектрический слой 4 изготавливается из качественной керамики, обладающей выраженным пьезоэффектом, или из монокристаллического материала, подобного титанату-цирконату свинца Pb(Zr x Ti 1-x )O 3 (PZT), с большой величиной коэффициента электромеханической связи и большой акустической добротностью при малых диэлектрических потерях. Electrodes 5, 6 are of a thin metal film deposited on both sides of the piezoelectric layer 4. The piezoelectric layer 4 is made of high quality ceramics having piezoelectric expressed, or from a monocrystalline material, such titanate-lead zirconate Pb (Zr x Ti 1-x) O 3 (PZT), with a large value of electromechanical coupling coefficient and high acoustic quality factor at low dielectric losses.

Проводящая рамка 1 выполнена в виде тонкого планарного проводника, толщина которого значительно меньше ее ширины. The conductive frame 1 is formed as a thin planar conductor whose thickness is much smaller than its width. Рамка размещается над верхним электродом 5 метаконденсатора и отделена от него верхним слоем 2 диэлектрика. The frame is placed above the upper electrode 5 metakondensatora and separated therefrom by a dielectric top layer 2. Толщина верхнего слоя 2 диэлектрика выбирается таким образом, чтобы минимизировать влияние паразитной емкости между проводником рамки 1 и верхним электродом 5 метаконденсатора на характеристики устройства. Thickness of the upper dielectric layer 2 is selected so as to minimize the effect of stray capacitance between the conductor frame 1 and the upper electrode 5 metakondensatora on device characteristics.

Структура метаконденсатора расположена на диэлектрической подложке 3, толщина которой выбирается из соображений обеспечения механической прочности структуры. Structure metakondensatora disposed on the dielectric substrate 3, the thickness of which is chosen for reasons of providing mechanical strength of the structure.

Соединение рамки 1 с верхним электродом 5 и нижним электродом 6 метаконденсатора реализуется с использованием металлизированных переходных отверстий 7 и 8 соответственно. Compound frame 1 with the upper electrode 5 and the lower electrode 6 metakondensatora implemented using metallized vias 7 and 8, respectively.

Верхний слой 2 и нижний слой 3 диэлектрика выполнены из оксида кремния (SiO 2 ). The upper layer 2 and a lower dielectric layer 3 made of silicon oxide (SiO 2). С обеих сторон метаконденсатора центральная часть диэлектрических слоев 2 и 3 подвергнута травлению с целью обеспечения акустически свободных граничных условий, т.е. On both sides of the central portion metakondensatora dielectric layers 2 and 3 are etched to provide acoustic boundary conditions available, i.e. для формирования свободно колеблющейся мембраны. to form a freely vibrating membrane. При этом метаконденсатор обеспечивает высокодобротный резонанс поперечных объемных акустических волн, возбуждаемых между двумя электродами. Thus metakondensator provides high-Q resonance shear bulk acoustic waves excited between two electrodes. Акустические резонансы ОАР возбуждаются на частотах выше требуемой рабочей частоты. Acoustic resonances UAR excited at frequencies above the desired operating frequency. На рабочей частоте эквивалентный входной импеданс метаконденсатора носит емкостный характер, что соответствует конденсатору с большим номиналом. At the operating frequency the equivalent input impedance is capacitive metakondensatora character that corresponds to a capacitor with a large denomination. Высокий номинал емкости метаконденсатора одновременно с малой индуктивностью рамки обеспечивают резонансный отклик резонансной структуры на заданной рабочей частоте в МГц диапазоне. High nominal capacity metakondensatora simultaneously with low inductance framework provides resonant response of the resonant structure at a predetermined operating frequency in the MHz range. Предлагаемая резонансная структура имеет размер существенно меньше длины электромагнитной волны на данной частоте (<λ/100) и высокую добротность. The proposed structure has a resonance size substantially smaller than the electromagnetic wavelength at a given frequency (<λ / 100) and a high Q factor. Устройство способно работать в частотном диапазоне 1-100 МГц. The apparatus is capable of operating in the frequency range of 1-100 MHz.

Толщина пьезоэлектрического слоя должна обеспечивать резонанс колебаний поперечной волны на определенной частоте, которая должна быть несколько выше рабочей частоты системы (Фиг.3). The thickness of the piezoelectric layer should provide resonance bending wave vibrations at a certain frequency, which must be somewhat greater than the operating frequency of the system (3). Входной импеданс структуры объемного акустического резонатора был описан в [12]. The input impedance of the bulk acoustic resonator structure has been described in [12]. На рабочей частоте импеданс метаконденсатора носит емкостный характер и отвечает большому значению емкости. At the operating frequency impedance metakondensatora is capacitive in nature and meets the high value container. В соответствии с Фиг.4 высокое значение емкости метаконденсатора в совокупности с малой индуктивностью рамки обеспечивает резонансный отклик заявляемой конструкции резонатора на выбранной рабочей частоте, что соответствует нулю реактивной части входного импеданса резонансной структуры на основе рамки и ОАР. In accordance with Figure 4 metakondensatora high value capacitance in conjunction with low inductance resonant response frame enables the inventive resonator structure at a selected operating frequency, which corresponds to zero reactive part of the input impedance of the resonant structure based on a framework and UAR.

Предложенная резонансная структура может быть изготовлена по пленочной технологии. The suggested resonant structure can be manufactured by film technology.

Предложенная резонансная структура выполняется в виде круга или в виде многоугольника с произвольным числом сторон. The suggested resonant structure is made as a circle or as a polygon with an arbitrary number of sides.

Разработанная резонансная структура может применяться в беспроводных портативных зарядных устройствах во многих электронных устройствах, в том числе и компактных. Designed resonance structure may be used in the wireless portable charger in many electronic devices, including compact. Бытовое использование устройств такого типа представлено, например, зарядным устройством для мобильных телефонов. Domestic use of devices of this type is represented, for example, charger for mobile phones. В медицине разработанная структура может использоваться в кардиостимуляторах или любых других электронных устройствах. In medicine, developed the structure can be used as a pacemaker or any other electronic devices.

Следует заметить, что рассмотренный выше вариант реализации изобретения приведен лишь в качестве примера, поэтому для специалистов должно быть ясно, что возможны и другие модификации заявляемого изобретения, не выходящие за рамки представленного описания и формулы изобретения как с точки зрения буквы, так и существа изобретения. It should be noted that the embodiment discussed above the invention is given merely by way of example, however to those skilled be appreciated that other modifications of the present disclosure without departing from the scope of the present description and claims, both in terms of the letter and spirit of the invention.

Источники информации Information sources

1. JJO'Neill, Prodigal Genius - the Life of Nikola Tesla, New York: Washbum, 1944. 1. JJO'Neill, Prodigal Genius - the Life of Nikola Tesla, New York: Washbum, 1944.

2. M.Cheney, Tesla, Man Out of Time, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1981. 2. M.Cheney, Tesla, Man Out of Time, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1981.

3. J.Theeuwes, Simultaneous Wireless Transmission of Power and Data Using a Rectenna, Eindhoven University of Technology, the Netherlands, 2006. 3. J.Theeuwes, Simultaneous Wireless Transmission of Power and Data Using a Rectenna, Eindhoven University of Technology, the Netherlands, in 2006.

4. J.Heikkinen and M.Kivikoski, "Low-profile circularly polarized rectifying antenna for wireless power transmission at 5.8 GHz", IEEE Microwave and Wireless Comp. 4. J.Heikkinen and M.Kivikoski, "Low-profile circularly polarized rectifying antenna for wireless power transmission at 5.8 GHz", IEEE Microwave and Wireless Comp. Lett., Vol.14, 2004. Lett., Vol.14, 2004.

5. J.Heikkinen, P.Salonen and M.Kivikoski, "Planar rectennas for 2.45 GHz wireless power transfer", IEEE Radio and Wireless Conference RAWCON 2000. 5. J.Heikkinen, P.Salonen and M.Kivikoski, "Planar rectennas for 2.45 GHz wireless power transfer", IEEE Radio and Wireless Conference RAWCON 2000.

6. M.Ali, G.Yang and R.Dougal, "A new circularly polarized rectenna for wireless power transmission and data communication", IEEE Antennas and Wireless Propag. 6. M.Ali, G.Yang and R.Dougal, "A new circularly polarized rectenna for wireless power transmission and data communication", IEEE Antennas and Wireless Propag. Lett., Vol.4, 2005. Lett., Vol.4, 2005.

7. A.Kurs, A.Karalis, R.Moffatt, JDJoannopoulus, P.Fisher, and M.Soljacic, "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances", Science, vol.317, July 2007, p.83-86. 7. A.Kurs, A.Karalis, R.Moffatt, JDJoannopoulus, P.Fisher, and M.Soljacic, "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances", Science, vol.317, July 2007, p.83-86 .

8. Patent 649621 N.Tesia "Apparatus for Transmission of Electrical Energy", 1900. 8. Patent 649,621 N.Tesia "Apparatus for Transmission of Electrical Energy", 1900.

9. APSample, DTMayer and JRSmith "Analysis, Experimental Results, and Range Adaptation of Magnetically Coupled Resonators for Wireless Power Transfer", IEEE trans. 9. APSample, DTMayer and JRSmith "Analysis, Experimental Results, and Range Adaptation of Magnetically Coupled Resonators for Wireless Power Transfer", IEEE trans. on Industrial Electronics, vol.58, iss.2, Feb. on Industrial Electronics, vol.58, iss.2, Feb. 2011, p.544-554. 2011, p.544-554.

10. US Patent Appl. 10. US Patent Appl. Publ. Publ. No.: US 2010/0123530 A1, Pub. No .: US 2010/0123530 A1, Pub. Date: May 20, 2010. Date: May 20, 2010.

11. Internal. 11. Internal. Publ. Publ. No. No. WO 2009/132011 A2, Internal. WO 2009/132011 A2, Internal. Publ. Publ. Date: Oct 29, 2009. Date: Oct 29, 2009.

12. DABerlincourt, DRCurran and H.Jaffe, in "Physical Acoustics", edited by W.Mason, Vol.1, Part A "Methods and Devices", Academic Press, New York, 1964 [Mir, Moscow, 1966, p.204-326. 12. DABerlincourt, DRCurran and H.Jaffe, in "Physical Acoustics", edited by W.Mason, Vol.1, Part A "Methods and Devices", Academic Press, New York, 1964. [Mir, Moscow, 1966, p. 204-326.

Claims (18)

  1. 1. Резонансная структура для беспроводной передачи или приема энергии, включающая проводящую рамку и высокодобротный конденсатор, отличающаяся тем, что высокодобротный конденсатор представляет собой метаконденсатор, образованный тонким слоем пьезоэлектрического материала, заключенного между двумя электродами, причем указанный метаконденсатор расположен между двумя слоями диэлектрической подложки, центральная часть которых подвергнута травлению, а проводящая рамка расположена на верхнем слое диэлектрической подложки. 1. The resonant structure for transmitting or receiving wireless power, comprising a conductive frame and a high Q capacitor, wherein the capacitor is a high-Q metakondensator formed by a thin layer of piezoelectric material sandwiched between two electrodes, said metakondensator located between two layers of the dielectric substrate, the central some of which are etched, and a conductive frame disposed on the upper layer of the dielectric substrate.
  2. 2. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что проводящая рамка выполнена в виде тонкого планарного проводника, толщина которого значительно меньше ширины. 2. The resonance structure according to claim 1, characterized in that the conductive frame is formed as a thin planar conductor, whose thickness is much smaller than the width.
  3. 3. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что проводящая рамка имеет кольцевую форму. 3. Resonant structure according to claim 1, wherein said conductive frame has an annular shape.
  4. 4. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что диэлектрическая подложка подвергнута травлению в центральной части таким образом, чтобы обеспечить формирование свободного пространства для акустической вибрации мембраны резонатора. 4. Resonant structure according to claim 1, characterized in that the dielectric substrate is etched in the central portion so as to ensure the formation of the free space for vibration of the acoustic resonator membrane.
  5. 5. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что толщина верхнего слоя диэлектрической подложки выбрана таким образом, чтобы минимизировать влияние паразитной емкости между проводящей рамкой и верхним электродом метаконденсатора. 5. The resonance structure according to claim 1, characterized in that the thickness of the upper dielectric layer of the substrate is chosen so as to minimize the effect of parasitic capacitance between the conductive frame and the upper electrode metakondensatora.
  6. 6. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что толщина нижнего слоя диэлектрической подложки выбрана таким образом, чтобы обеспечивать механическую прочность структуры. 6. The resonant structure according to claim 1, characterized in that the thickness of the lower dielectric substrate layer is selected so as to provide mechanical strength to the structure.
  7. 7. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что слои диэлектрической подложки выполнены из диоксида кремния. 7. A resonant structure according to claim 1, characterized in that the layers of the dielectric substrate are made of silicon dioxide.
  8. 8. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что проводящая рамка соединена с верхним и нижним электродами метаконденсатора посредством металлизированных переходных отверстий или внешними соединительными проводниками. 8. The resonant structure according to claim 1, characterized in that the conducting frame is connected to the upper and lower electrodes metakondensatora by metallized vias or external connection conductors.
  9. 9. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что пьезоэлектрический слой метаконденсатора выполнен из керамики, обладающей выраженным пьезоэффектом. 9. The resonant structure according to claim 1, characterized in that the piezoelectric layer metakondensatora made of ceramics having piezoelectric pronounced.
  10. 10. Резонансная структура по п.9, отличающаяся тем, что пьезоэлектрический слой метаконденсатора выполнен из цирконата-титаната свинца Pb(Zr x Ti 1-x )O 3 (PZT). 10. The resonant structure according to claim 9, characterized in that the piezoelectric layer metakondensatora made of lead zirconate titanate Pb (Zr x Ti 1-x) O 3 (PZT).
  11. 11. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что пьезоэлектрический слой метаконденсатора выполнен из монокристаллического материала с большой величиной коэффициента электромеханической связи и большой акустической добротностью при малых диэлектрических потерях. 11. The resonant structure according to claim 1, characterized in that the piezoelectric layer metakondensatora made of single crystal material with a large value of electromechanical coupling coefficient and high acoustic quality factor at low dielectric losses.
  12. 12. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что представляет собой планарную многослойную структуру, изготавливаемую по пленочной технологии. 12. The resonant structure according to claim 1, characterized in that it is a planar multilayer structure manufactured by film technology.
  13. 13. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что имеет круглую форму или форму многоугольника с произвольным числом сторон. 13. The resonant structure according to claim 1, characterized in that it has a circular shape or a polygonal shape with an arbitrary number of sides.
  14. 14. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что величина диаметра резонансной структуры много меньше длины электромагнитной волны (<λ/100). 14. The resonant structure according to claim 1, characterized in that the diameter value of the resonant structure is much smaller than the electromagnetic wavelength (<λ / 100).
  15. 15. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что рабочая частота резонансной структуры находится в диапазоне 1-100 МГц. 15. The resonant structure according to claim 1, characterized in that the operating frequency of the resonant structure is in the range of 1-100 MHz.
  16. 16. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что толщина диэлектрического слоя выбрана так, чтобы обеспечить резонанс акустических колебаний поперечной волны на частоте выше рабочей частоты системы. 16. The resonant structure according to claim 1, characterized in that the thickness of the dielectric layer is selected so as to provide resonance of the acoustic oscillations of the transverse wave at a frequency above the operating frequency of the system.
  17. 17. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что метаконденсатор представляет собой акустический резонатор, внешний импеданс которого на рабочей частоте эквивалентен импедансу конденсатора с высоким значением емкости. 17. The resonant structure according to claim 1, characterized in that metakondensator is an acoustic resonator whose external impedance at the operating frequency is equivalent to the impedance of the capacitor with a high capacitance value.
  18. 18. Резонансная структура по п.1, отличающаяся тем, что высокое значение емкости метаконденсатора в совокупности с малой индуктивностью проводящей рамки выбирают так, чтобы обеспечивать резонансный отклик резонансной структуры на выбранной рабочей частоте. 18. The resonant structure according to claim 1, characterized in that the high value metakondensatora capacitance in conjunction with low inductance lead frame is selected so as to provide the resonant response of the resonant structure at a selected operating frequency.
RU2012100029A 2012-01-10 2012-01-10 Acoustic cavity resonator-based resonance structure RU2481699C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012100029A RU2481699C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Acoustic cavity resonator-based resonance structure

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012100029A RU2481699C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Acoustic cavity resonator-based resonance structure
KR20130002905A KR20130082120A (en) 2012-01-10 2013-01-10 Resonant apparatus for wireless power transfer
US13738064 US9508488B2 (en) 2012-01-10 2013-01-10 Resonant apparatus for wireless power transfer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2481699C1 true RU2481699C1 (en) 2013-05-10

Family

ID=48789631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012100029A RU2481699C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Acoustic cavity resonator-based resonance structure

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20130082120A (en)
RU (1) RU2481699C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0115658A1 (en) * 1983-01-06 1984-08-15 Philips Electronics N.V. Method and system of transmitting digital information in a transmission ring
RU2047268C1 (en) * 1991-11-04 1995-10-27 Омский научно-технический филиал РИТЦ СО РАН Monolithic piezoelectric filter
US20050012570A1 (en) * 2003-04-30 2005-01-20 Christian Korden Component functioning with bulk acoustic waves having coupled resonators
WO2009132011A2 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Skyworks Solutions, Inc. Bulk acoustic wave resonator
US20100327995A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Commissariat a L'Energie Atomique at aux Energies Alternatives Guided Acoustic Wave Resonant Device and Method for Producing the Device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0115658A1 (en) * 1983-01-06 1984-08-15 Philips Electronics N.V. Method and system of transmitting digital information in a transmission ring
RU2047268C1 (en) * 1991-11-04 1995-10-27 Омский научно-технический филиал РИТЦ СО РАН Monolithic piezoelectric filter
US20050012570A1 (en) * 2003-04-30 2005-01-20 Christian Korden Component functioning with bulk acoustic waves having coupled resonators
WO2009132011A2 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Skyworks Solutions, Inc. Bulk acoustic wave resonator
US20100327995A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Commissariat a L'Energie Atomique at aux Energies Alternatives Guided Acoustic Wave Resonant Device and Method for Producing the Device

Also Published As

Publication number Publication date Type
KR20130082120A (en) 2013-07-18 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hashimoto RF bulk acoustic wave filters for communications
Lakin Bulk acoustic wave coupled resonator filters
US5495259A (en) Compact parametric antenna
US20130038408A1 (en) Bulk acoustic wave resonator device comprising an acoustic reflector and a bridge
US20040095289A1 (en) Multi-band helical antenna
Lakin Thin film resonator technology
US20120218059A1 (en) Stacked bulk acoustic resonator comprising a bridge and an acoustic reflector along a perimeter of the resonator
US8330325B1 (en) Bulk acoustic resonator comprising non-piezoelectric layer
WO1999037023A1 (en) Thin film pietoelectric element
US20100171667A1 (en) Miniature patch antenna
US20130187475A1 (en) Reasonant apparatus for wireless power transfer
US6016091A (en) Dielectric resonator device comprising a dielectric resonator and thin film electrode layers formed thereon
JP2008147763A (en) Ebg structure
WO2007000929A1 (en) Piezoelectric resonator, piezoelectric filter, resonator and communication device using the same
WO2001006647A1 (en) Resonator structure and a filter comprising such a resonator structure
US20050012571A1 (en) Film bulk acoustic resonator having supports and manufacturing method therefore
US20020166218A1 (en) Method for self alignment of patterned layers in thin film acoustic devices
US20090267453A1 (en) Bulk acoustic wave resonator with controlled thickness region having controlled electromechanical coupling
US20110204997A1 (en) Bulk acoustic resonator structures comprising a single material acoustic coupling layer comprising inhomogeneous acoustic property
US6995733B2 (en) Frequency selective surface and method of manufacture
WO2004001964A1 (en) Thin film piezoelectric oscillator, thin film piezoelectric device, and manufacturing method thereof
CN1661855A (en) Wireless device having antenna
US20070279149A1 (en) Rf telemetry for an active medical device such as an implant or programmer for an implant
JP2004221285A (en) Device
US20060274476A1 (en) Low loss thin film capacitor and methods of manufacturing the same