RU2731367C1 - ПАВ-генератор с двойным термостатом - Google Patents
ПАВ-генератор с двойным термостатом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731367C1 RU2731367C1 RU2019124696A RU2019124696A RU2731367C1 RU 2731367 C1 RU2731367 C1 RU 2731367C1 RU 2019124696 A RU2019124696 A RU 2019124696A RU 2019124696 A RU2019124696 A RU 2019124696A RU 2731367 C1 RU2731367 C1 RU 2731367C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermostat
- saw
- temperature
- external
- internal
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 34
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
- H03B5/326—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator the resonator being an acoustic wave device, e.g. SAW or BAW device
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в обеспечении температурной стабильности частоты формируемого СВЧ сигнала при сокращении времени выхода на рабочий режим. ПАВ-генератор с двойным термостатом, характеризующийся тем, что он включает узел формирования и управления СВЧ сигналом, состоящий из расположенного на керамической подложке ПАВ-резонатора с крышкой и звукопроводом, внутреннего термостата и внешнего термостата, при этом на обратной поверхности звукопровода размещен управляемый тонкопленочный нагреватель внутреннего термостата, а внешний термостат расположен вокруг замкнутого термостатируемого объема, включающего в себя ПАВ-резонатор с управляемым тонкопленочным нагревателем, его схемой управления и усилителем. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для улучшения температурной стабильности частоты, уменьшения времени выхода на рабочий режим и создания высокочастотных генераторов на поверхностно-акустических волнах (ПАВ).
Генераторы на поверхностно-акустических волнах используются в качестве опорных генераторов стабильных колебаний и применяются без дополнительного умножения частоты, что является преимуществом перед широко используемыми генераторами на объемных акустических волнах. Однако ПАВ-генераторы, имеют недостаточную температурную стабильность выходного высокочастотного колебания в широком интервале температур.
Создание температурно-зависимого управляющего воздействия для уменьшения отклонения частоты генератора от заданного значения является одним из распространенных методов стабилизации частоты.
Для поддержания высокой температурной стабильности частоты формируемого сигнала в широком диапазоне температур окружающей среды (-60…+70ºС) в генераторах с резонаторами на ПАВ широко применяются различного рода термостаты. Наряду с требованиями высокой стабильности частоты формируемого сигнала немаловажным требованием, предъявляемым к термостатированным генераторам, является минимизация времени выхода на рабочий режим (минимизация времени прогрева термостата при включении в диапазоне рабочих температур, что особенно актуально при включении генератора при низких температурах окружающей среды).
Известны различные ПАВ-генераторы с температурной стабилизацией, обеспечивающейся различными конструктивными приемами и описанные в следующих патентных источниках: JPH08274541, JPS639209, JPS5974709, US5721515, US2003090333, US2006279367, JP2000114873, JP2000124736, JP2006074096, JP2007067787, JP2009224865, JP2015032889, JP2015228551, JPH0870232, JPH0897636, JPS6184907, JPS61125207, NL7701797, US4489289, US2007096839.
Известен также генератор с температурной компенсацией, описанный в патентном документе Японии JPH 0897636. Генератор включает преобразователь постоянного напряжения, колебательный контур, содержащий элемент на основе ПАВ, пьезоэлектрический элемент и периферийную плату, блок определения температуры и блок управления напряжением. Элемент на основе ПАВ расположен на пьезоэлектрическом элементе. При подаче низкого напряжения на генератор с температурной компенсацией от низковольтного источника питания, колебательный контур колеблется с резонансной частотой характерной для элемента на основе ПАВ. Преобразователь постоянного напряжения регистрирует температуру окружающей среды с помощью термистора, являющегося частью блока определения температуры, повышает напряжение, подаваемое от низковольтного источника питания, и выводит его на пьезоэлектрический элемент. Поскольку пьезоэлектрический элемент расширяется и сжимается в соответствии с величиной напряжения, получаемого от преобразователя, расстояние между электродами встречно-штырьевого преобразователя, связанными с пьезоэлектрическим элементом, также изменяется. Соответственно изменяется частота колебаний. Таким образом осуществляется управление частотой колебаний посредством напряжения, соответствующего температуре.
Известен также ПАВ-генератор, описанный в патенте на изобретение JPH 09298420. ПАВ-генератор состоит из ПАВ-резонатора, схемы преобразования резонансной частоты в напряжение и схемы температурной компенсации с датчиком определения температуры. Управление генератором осуществляется путем определения температуры самого ПАВ-резонатора, температурная компенсация для подавления колебаний выходной частоты обеспечивается даже при внезапном изменении температуры.
Однако в описанных выше конструкциях ПАВ-генераторов диапазона перестройки может не хватать для компенсации температурных уходов частоты в широком диапазоне температур, которые могут быть значительно больше обеспечиваемой перестройки. Кроме того, температурная зависимость частоты ПАВ-генератора носит сильно нелинейный характер, что значительно усложняет схемное решение компенсации.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является конструкция модуля ПАВ-генератора, описанная в патентной заявке КR на изобретение №20010076621. ПАВ-генератор включает в себя керамическую подложку с размещенными на ней матрицей пассивных элементов и переключателем, ПАВ-резонатор на низкотемпературной керамической подложке со схемой термокомпенсации, микросхему с реализацией функций управления массивом пассивных элементов, генерации и управления температурной компенсацией.
Недостатком наиболее близкого аналога является ступенчатое переключение цепей коррекции частоты, что неизбежно приводит к скачкам частоты ПАВ-резонатора при изменении внешней температуры и сложной схемной реализации с использованием процессора, множества электронных переключателей, набора дискретных корректирующих емкостей и индуктивностей.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение температурной стабильности частоты формируемого СВЧ сигнала при сокращении времени выхода на рабочий режим и повышении устойчивости к тепловым ударам.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что ПАВ-генератор с двойным термостатом включает узел формирования и управления СВЧ сигналом, состоящий из расположенного на керамической подложке ПАВ-резонатора с крышкой и звукопроводом, внутреннего термостата и внешнего термостата, при этом на обратной поверхности звукопровода размещен управляемый тонкопленочный нагреватель внутреннего термостата.
Заявляется также ПАВ-генератор, в котором наряду с вышеописанными признаками узел формирования и управления СВЧ сигналом дополнительно включает усилитель и буферный каскад.
Кроме того, заявляется также техническое решение, в котором внутренний термостат дополнительно включает датчик температуры и блок управления.
Заявляется также конструкция ПАВ-генератора, в которой внешний термостат включает металлический корпус с размещенными на нем нагревателями, датчик температуры и блок управления.
Кроме того, в заявляемом изобретении наряду с вышеописанными признаками управляемый тонкопленочный нагреватель внутреннего термостата выполнен из титана, а в качестве нагревателей внешнего термостата – полевые транзисторы.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в следующем.
Повысить температурную стабильность частоты формируемого СВЧ сигнала, сокращение времени выхода на рабочий режим и стойкости к тепловым ударом удалось благодаря применению двойной системы термостатирования, представленной внешним и внутренним термостатом. Внутренний термостат, выполненный миниатюрным и прецизионным за счет использования в его составе управляемого тонкопленочного нагревателя, нанесенного на обратную поверхность звукопровода ПАВ-резонатора, и внешний термостат, в виде металлического корпуса с размещенными на нем нагревательными элементами, расположенный вокруг замкнутого термостатируемого объёма, включающего в себя ПАВ-резонатор с управляемым тонкопленочным нагревателем, схемой управления тонкопленочным нагревателем и усилителем.
Выбор в пользу полевых транзисторов был сделан в связи с их большим запасом по тепловой мощности в корпусе малых размеров, что обеспечивает большие возможности по регулированию стартовой мощности термостатирования и высокую надежность.
Заявляемое техническое решение поясняется с помощью Фиг., на которой изображена схема построения ПАВ-генератора с двойным термостатом и позициями 1-11 обозначены:
1 – ПАВ-резонатор,
2 – управляемый тонкопленочный нагреватель,
3 – датчик температуры,
4 – схема управления тонкопленочным нагревателем,
5 – блок управления внутренним термостатом,
6 – металлический корпус внешнего термостата,
7 – нагреватели внешнего термостата,
8 – датчик температуры,
9 – блок управления внешним термостатом,
10 – усилитель,
11 – буферный каскад,
Uвых – выходное СВЧ напряжение ПАВ-генератора.
На металлическом основании, выполненном, например, из дюрали, расположен узел формирования и управления СВЧ сигналом. На основании сформирована керамическая подложка, повторяющая форму металлического основания, на которой размещен ПАВ-резонатор 1 с крышкой и звукопроводом. На обратной поверхности звукопровода расположен управляемый тонкоплёночный нагреватель 2 внутреннего термостата. К поверхности управляемого тонкоплёночного нагревателя 2 приклеен датчик температуры 3, например, в виде терморезистора. Управляемый тонкоплёночный нагреватель 2 может быть выполнен из титана. На поверхности керамической подложке по ее краям размещена также схема управления 4 нагревателем 2, включающая транзисторы. Работа внутреннего термостата регулируется блоком управления 5 в зависимости от заданного температурного режима. Внешний термостат имеет симметричный металлический корпус 6, выполненный преимущественно из дюрали, в который помещен узел формирования и управления СВЧ сигналом и основные элементы внутреннего термостата. На металлическом корпусе 6 расположены нагреватели 7, например, в виде полевых транзисторов, имеющих стандартный корпус КТ-89, D-pak или аналогичный с массивным теплоотводящим электродом. Кроме того, на металлическом корпусе 6 расположен датчик температуры 8, который соединен с блоком управления внешним термостатом. Рабочие температуры термостатов выбираются с разницей в 5-7 градусов. При этом температура термостатирования выбирается на 10-15 градусов выше, чем максимально возможная рабочая температура окружающей среды для данного ПАВ-генератора с целью исключения перегрева за счёт внутреннего статического нагрева остальных узлов конструкции: усилитель 10, буферный каскад 11.
При включении заявляемого ПАВ-генератора тепловой поток от внешнего термостата распространяется по узлу формирования и управления СВЧ сигналом. Благодаря высокой теплопроводности металлического корпуса внешнего термостата 6 обеспечивается равномерный прогрев с минимальными потерями энергии. Кроме того, равномерный прогрев конструкции обеспечивает высокую точность стабилизации температуры. Одновременно начинает работать внутренний термостат с обеспечением разогрева ПАВ-резонатора 1 равномерно по его объему, что значительно снижает время выхода на рабочий режим. К тому моменту, когда тепловой поток от внешнего термостата достигает внутреннего, он уже прогрет до рабочей температуры. В дальнейшем ток внутреннего термостата начинает снижаться в соответствии с ростом температуры внешнего термостата и в итоге стабилизируется при достижении теплового равновесия системы ПАВ-генератора. Кроме того, благодаря большой теплоемкости металлического корпуса внешнего термостата 6 и большого запаса мощности нагревательных элементов внешнего термостата 7, а также внутреннему термостату с меньшей теплоемкостью, чувствительному к малейшим колебаниям температуры, конструкция нечувствительна к тепловым ударам, и значительно улучшает температурную стабильность частоты.
Заявляемая конструкция ПАВ-генератора с двойным термостатом изготовлена и опробована на предприятии в качестве опытного образца. В ходе испытаний опытного образца при изменении внешней температуры в течение нескольких секунд от +70ºС до -60ºС не наблюдалось скачков частоты генерируемого СВЧ сигнала, температурная стабильность характеризовалась значениями 0,5…1 ppm, а время выхода на рабочий режим составило ~ 180 секунд при температуре окружающей среды -60ºС, что является приоритетным показателем в сравнении с известными аналогами.
Claims (6)
1. ПАВ-генератор с двойным термостатом, характеризующийся тем, что он включает узел формирования и управления СВЧ сигналом, состоящий из расположенного на керамической подложке ПАВ-резонатора с крышкой и звукопроводом, внутреннего термостата и внешнего термостата, при этом на обратной поверхности звукопровода размещен управляемый тонкопленочный нагреватель внутреннего термостата, а внешний термостат расположен вокруг замкнутого термостатируемого объема, включающего в себя ПАВ-резонатор с управляемым тонкопленочным нагревателем, его схемой управления и усилителем.
2. ПАВ-генератор по п.1, характеризующийся тем, что узел формирования и управления СВЧ сигналом дополнительно включает усилитель и буферный каскад.
3. ПАВ-генератор по п.1, характеризующийся тем, что внутренний термостат дополнительно включает датчик температуры и блок управления.
4. ПАВ-генератор по п.1, характеризующийся тем, что внешний термостат включает металлический корпус с размещенными на нем нагревателями, датчик температуры и блок управления.
5. ПАВ-генератор по п.3, характеризующийся тем, что управляемый тонкопленочный нагреватель внутреннего термостата выполнен из титана.
6. ПАВ-генератор по п.4, характеризующийся тем, что в качестве нагревателей внешнего термостата – полевые транзисторы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124696A RU2731367C1 (ru) | 2019-08-04 | 2019-08-04 | ПАВ-генератор с двойным термостатом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124696A RU2731367C1 (ru) | 2019-08-04 | 2019-08-04 | ПАВ-генератор с двойным термостатом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2731367C1 true RU2731367C1 (ru) | 2020-09-02 |
Family
ID=72421703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019124696A RU2731367C1 (ru) | 2019-08-04 | 2019-08-04 | ПАВ-генератор с двойным термостатом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2731367C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU212368U1 (ru) * | 2022-04-22 | 2022-07-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Миг Трейдинг" | Генератор на пав с термостатированием и фазовой автоподстройкой частоты |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010076621A (ko) * | 2000-01-27 | 2001-08-16 | 오길록 | 저온소성 세라믹 기판을 이용한 표면 탄성파 발진기 모듈 |
WO2006135537A2 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Cts Corporation | Voltage controlled surface acoustic wave oscillator module |
RU104798U1 (ru) * | 2011-01-11 | 2011-05-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Генератор пав |
RU2429561C1 (ru) * | 2010-07-05 | 2011-09-20 | Открытое акционерное общество "МОРИОН" | Термостатированный кварцевый генератор с малым временем готовности |
RU144346U1 (ru) * | 2013-12-24 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Генератор на пав с дискретной температурной компенсацией и коррекцией частоты |
-
2019
- 2019-08-04 RU RU2019124696A patent/RU2731367C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010076621A (ko) * | 2000-01-27 | 2001-08-16 | 오길록 | 저온소성 세라믹 기판을 이용한 표면 탄성파 발진기 모듈 |
WO2006135537A2 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Cts Corporation | Voltage controlled surface acoustic wave oscillator module |
RU2429561C1 (ru) * | 2010-07-05 | 2011-09-20 | Открытое акционерное общество "МОРИОН" | Термостатированный кварцевый генератор с малым временем готовности |
RU104798U1 (ru) * | 2011-01-11 | 2011-05-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Генератор пав |
RU144346U1 (ru) * | 2013-12-24 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Генератор на пав с дискретной температурной компенсацией и коррекцией частоты |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU212368U1 (ru) * | 2022-04-22 | 2022-07-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Миг Трейдинг" | Генератор на пав с термостатированием и фазовой автоподстройкой частоты |
RU212699U1 (ru) * | 2022-05-23 | 2022-08-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Миг Трейдинг" | Миниатюрный прецизионный термостат для термостабилизации пав-резонатора в составе генератора на пав |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105827203A (zh) | 半导体电路装置、振荡器、电子设备以及移动体 | |
TW201131977A (en) | Piezoelectric oscillator | |
CN105827204A (zh) | 半导体电路装置、振荡器、电子设备以及移动体 | |
JP5218169B2 (ja) | 圧電発振器及びこの圧電発振器の周囲温度測定方法 | |
JP2014197751A (ja) | 発振器、電子機器及び移動体 | |
JP6123979B2 (ja) | 発振装置及び電子機器 | |
JP2003309432A (ja) | 高安定圧電発振器 | |
JP2004048686A (ja) | 高安定圧電発振器 | |
JP5218372B2 (ja) | 圧電発振器、及び圧電発振器の周波数制御方法 | |
JP5381162B2 (ja) | 温度補償型発振器 | |
JP2018133816A (ja) | 発振器、電子機器及び移動体 | |
KR101204766B1 (ko) | 캐패시턴스에 의해 전자 경음기의 구동 신호 주파수를 조절하는 방법 및 회로 | |
RU2731367C1 (ru) | ПАВ-генератор с двойным термостатом | |
JP6377192B2 (ja) | 温度補償型水晶発振器 | |
JP5970275B2 (ja) | 高安定度の発振器 | |
RU2726170C1 (ru) | Генератор с динамическим разогревом термостата ПАВ-резонатора | |
JP2014175981A (ja) | 発振器 | |
JP2002135051A (ja) | 圧電発振器 | |
JP4805706B2 (ja) | 恒温型の水晶発振器 | |
JP2016143965A (ja) | 発振器、電子機器および移動体 | |
JP2009246648A (ja) | 温度補償型圧電発振器の調整方法およびその方法により調整された温度補償型圧電発振器 | |
JPH02203605A (ja) | 温度補償水晶発振器 | |
JPH0832348A (ja) | Scカットの水晶振動子を用いた発振器 | |
JPH1141032A (ja) | 水晶発振子の温度制御装置 | |
RU193491U1 (ru) | Генератор |