« ВПЛИВ ПЕРЕТВОРЕННЯ ПАРАМЕТРІВ РОЗКЛАДАННЯ ТЕЛЕВІЗІЙНОГО ЗОБРАЖЕННЯ НА ЙОГО | Главная | ГЕНЕРАТОР ТЕЛЕВІЗІЙНИХ ВИПРОБУВАЛЬНИХ СИГНАЛІВ »
АКУСТОЕЛЕКТРОННІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ
Автор: admin | 17 марта 2010
АКУСТОЕЛЕКТРОННІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ
Черненко Д.В.
Керівник: Жовнір М.Ф.
Кафедра електронних приладів та пристроїв
дизайн проект поможет сделать вам ваш дом уютным и не неповторимым
Сучасні досягнення акустоелектроніки знайшли своє використання в багатьох приладах. Так, незамінним елементом кожної системи бездротового зв’язку є фільтри на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ). За призначенням пристрої на ПАХ можна поділити на декілька класів: смугові фільтри, лінії затримки, резонатори, фільтри з малими втратами для вхідних ланцюгів приймачів, антенні дуплексори для приймачів, в тому числі, систем AMPS, GSM, CDMA. Більшість переваг ПАХ – пристроїв зумовлено безпосередньо їх фізичною структурою: малою вагою та габаритами, лінійністю фазочастотної характеристики (ФЧХ), високою прямокутністю та ефективним подавленням бічних пелюстків амплітудно-частотної характеристики (АЧХ), температурною стабільністю. Оскільки центральна частота та форма АЧХ визначаються топологією, вони не потребують складного налаштування в апаратурі і не можуть розстроюватись в процесі експлуатації. Технологія виготовлення узгоджується з напівпровідниковим виробництвом, дозволяє випускати їх у великих об’ємах з високою відтворюваністю. За своїми характеристиками вони майже не мають собі рівних в широкому діапазоні частот від 10 МГц до 3 ГГц. [1]
Сучасні фільтри на ПАХ представляють собою акустоелектронні пристрої, що служать для виділення певного діапазону частот із всього частотного спектру. Принцип роботи цього пристрою засновано на частотно – залежному перетворенні вхідного електромагнітного сигналу в акустичний у вхідному зустрічно – штировому перетворювачі (ЗШП) і його зворотному перетворенні в електромагнітний сигнал у вихідному ЗШП. [2]
В порівнянні з іншими типами фільтрів, наприклад, електричними LC- або RC-типу, фільтри на ПАХ мають наступні переваги:
- можливість реалізації різноманітних достатньо складних за формою АЧХ та ФЧХ при високій точності заданих параметрів;
- технологічність виготовлення, можливість застосування стандартних технологічних процесів мікроелектроніки;
- висока стабільність параметрів в процесі експлуатації та надійність роботи, що пояснюється тим, що фільтри на ПАХ представляють собою монолітний твердотільний прилад;
- добра узгоджуваність з блоками мікроелектронної апаратури ;
- малі габарити та вага.
Проектування сучасних фільтрів на ПАХ достатньо складна задача, особливо враховуючи вимоги до них, що за останні роки значно зросли.
Характеристики пристроїв на ПАХ сильно залежать від конструктивних особливостей зустрічно-штирових перетворювачів. Очевидно, що якщо певним чином змінити довжини електродів і відстань між ними, то можна одержати будь-яку форму відгуку перетворювача. Така зміна довжини електродів називається аподизацією. Наприклад, при однаковій відстані між електродами, якщо їхня довжина змінюється пропорційно , а полярність електрода залежить від знаку функції , то повний заряд на електроді буде змінюватися як . Вихідним сигналом перетворювача буде Фур'є-образ сигналу збудження електродів, унаслідок чого частотна характеристика буде прямокутною. Складність, звичайно, полягає в тому, що теоретично довжина перетворювача повинна бути нескінченною.
Досить часто розробляється фільтр типу «косинус на п'єдесталі», для якого функцію аподизації беруть у вигляді функції Хеммінгу (Рис. 1.) [3]: , де - повна тривалість імпульсного відгуку. Параметри k і m можуть бути різними, однак найчастіше беруть і .
Рис. 1. Частотна характеристика ЗШП з аподизацією по Хеммінгу
В докладі представлено результати розробки алгоритму для проектування фільтрів на ПАХ. Даний алгоритм реалізовано в програмі MathCAD, що дозволяє автоматично проводити розрахунки топології фільтру, ввівши лише вхідні характеристики. До таких характеристик належить центральна частота , смуга пропускання (або відносна смуга пропускання) та матеріал звукопроводу (через швидкість ПАВ в цьому матеріалі). Особливістю даного алгоритму є можливість врахування функції аподизації вихідного ЗШП. Це дозволяє розробляти фільтри з різноманітними АЧХ та ФЧХ.
Алгоритм дозволяє проводити розрахунки наступних величин:
- Параметри топології вхідного неаподизованого ЗШП (кількість штирів, відстань між ними, апертура, товщина електродів).
- Параметри топології вихідного аподизованого ЗШП (кількість штирів, відстані між ними, функція аподизації електродів, товщина електродів).
- Габаритні розміри фільтра, що проектується (довжина вхідного та вихідного перетворювача; довжин, ширина та товщина звукопроводу).
Висновки
Розроблений алгоритм дозволяє швидко та в автоматичному режимі проводити розрахунки топології фільтрів на ПАХ. Використання різноманітних функцій аподизації дозволяє створювати фільтри з необхідними частотними характеристиками.
Література:
- Орлов В. С., Бондаренко В. С. Фильтры на поверхностных акустических волнах. ‑ М.: Радио и связь, 1984. – 272 с.
- Yatsuda H. Design Technique for SAW Filters Using Slanted Finger Interdigital Transducers. – IEEE Trans. on UFFC, V. 44, No. 2, March 1997.
- Фильтры на поверхностных акустических волнах : расчёт, технология, и применение / Под ред. Г. Мэттьюза. ‑ М.: Радио и связь, 1981. – 472 с.
Темы: Акустика | Комментариев нет