Поверхностные акустические волны фильтра

1. Регулировка импеданса [ редактировать | Изменить исходный код ]
2. Приложения [ редактировать | Изменить исходный код ]

Акустические фильтры поверхностных волн , короткие фильтры SAW или фильтры SAW (от английский поверхностные акустические волны ) называются полосовой фильтр для электрических сигналов ниже 3 гигагерц с маленьким ширина полосы нескольких мегагерц. На акустические поверхностные волны основанные фильтры являются одними из механические фильтры ,

С ней центральные частоты может быть намного выше, чем обычный кварц - и керамические вибраторы, они находят применение в качестве частотно-определяющих компонент во многих приемниках и передатчиках в диапазоне нескольких сотен мегагерц (например, в диапазоне 433 МГц). ISM полоса ) работают до нескольких гигагерц, з. Б. в радиопередаче данных, таких как Fi или мобильный ,

в телевизионные приемники и в мобильные телефоны AOW фильтры также называются фильтр промежуточной частоты используется. в пульты дистанционного управления из автомобильных ключей эта техника также распространена.

AOW фильтры основаны на интерференция разных сигналов время работы поняла с пьезоэлектрический эффект , На пьезоэлектрическом монокристалл две пары гребнеобразной блокировки электроды (также называемые пальцами ) существующие преобразователи ( встречный преобразователь ИДТ для краткости). Из-за пьезоэффекта и получающихся на пальцах электрическое поле нижележащий кристалл искажается вблизи поверхности. Результирующие отклонения кристаллической решетки могут при соответствующей частоте возбуждения конструктивное вмешательство наложение на поверхностные волны. Двойное расстояние каждого пальца соответствует длина волны λ {\ displaystyle \ lambda} (Лямбда) поверхностной акустической волны с требуемой частотой передачи (также центральной частотой) f 0 {\ displaystyle f_ {0}} на кристалле. Вместе с зависимой от кристалла скоростью v 0 {\ displaystyle v_ {0}} поверхностной волны можно измерить частоту передачи с помощью f 0 = v 0 λ {\ displaystyle f_ {0} = {\ frac {v_ {0}} {\ lambda}}} определить.

Сгенерированная поверхностная волна преобразуется вторым преобразователем обратно в электрический сигнал.

Конструкция образует одно КИХ-фильтр , Таким образом, размеры кристалла и структура пальцев (расстояние, форма, длина, ...) частотный отклик фильтра почти произвольно.

При разработке SAW-фильтра необходимо также следить за тем, чтобы электроды передатчика и приемника не индуктивный более емкостный связаны. Еще одним недостатком является температурная чувствительность.

Наиболее важные типы конструкций пальцев включают в себя так называемые Дартс клетки «И» Hunsinger клеток ».

отражатель предпочтительнее, если фильтр низкий вставка должен иметь (вставка потери). Отражатель и его положение должны быть настроены на центральную частоту, чтобы отраженная и излучаемая волны не подавлялись на центральной частоте, а добавлялись. Таким образом, потери при преобразовании электрических сигналов в акустические практически снижаются за счет «рециркуляции».

Потери при вставке SAW-фильтра зависят от полосы пропускания. Фильтры AOW с очень малой пропускной способностью достигают вносимых потерь около 0,5-3 децибел ; широкополосный только около 5-9 дБ. Это связано с тем, что пропускная способность ведет себя обратно пропорционально количеству пальцев: большая пропускная способность → несколько пальцев и наоборот. Чем меньше доступно пальцев, тем меньше мощность электрического сигнала может быть включена или выключена.

Фильтры AOW построены фотолитографически на поверхности пьезоэлектрических монокристаллов. В качестве кристаллического материала использовали з. B. ниобата лития (LiNbO3) или кварц (SiO 2). Форму и форму существующих пальцев металлического слоя можно рассчитать или смоделировать для реализации конкретной передаточной функции с помощью мощных компьютерных программ.

Важными особенностями фильтра ПАВ являются вставка и добротность , Другие эффекты включают в себя, например, зависимость от производственного процесса, нежелательную генерацию гармоник, а также гармоника упоминается. Они вызваны, например, большими амплитудами сигналов, механическими неточностями (адгезия, металлические кромки, контактирование) и нелинейными свойствами материала.

В зависимости от типа фильтра внешне возбужденные гармоники могут быть желательными или нежелательными. Таким образом, многополосные фильтры генерируют путем многократного наложения сигнала на гармоничный из f 0 {\ displaystyle f_ {0}} несколько максимумов, передающих ту же энергию сигнала, что и основной, при f 0 {\ displaystyle f_ {0}} , Нежелательно такое поведение с частотными фильтрами z. Б. из мобильные телефоны в котором только в узкой части (из сетевые операторы арендованные) полоса частот могут быть отправлены и получены.

AOW фильтры отличные полосовой фильтр потому что они имеют очень сильное подавление ниже и выше соответствующих частот среза. В последние годы они пережили бурное развитие, в результате чего вы можете практически любой ширина полосы Центральная частота и демпфирование может производить.

Высокая мощность сигнала (> 10 Вт / + 40 дБм ) не может передаваться через фильтр AOW. В этом случае необходимо использовать обычные фильтры, дискретно построенные из емкостей и индуктивностей, линейных цепей или резонаторов резонатора.

В полосе пропускания рябь (рябь) характерна для передаточной функции, которая тем выше, чем круче края полосы пропускания. Причины принципиальны и проистекают из суперпозиций волн различной частоты в фильтре. Они могут быть уменьшены благодаря все более изощренной конструкции, но в дополнение к полосе пропускания и затуханию затвора являются ключевой характеристикой для характеристики и, следовательно, указаны в спецификациях производителя.

Фильтры SAW демонстрируют нелинейные эффекты, особенно в случае больших амплитуд сигналов, которые приводят к генерации нежелательных частот или гармоник. На эти нелинейные эффекты отчасти технологически влияет точное производство, если они используются. Б. основано на адгезии и краевых неточностях. Они могут быть электрическими или механическими по своей природе.

Регулировка импеданса [ редактировать | Изменить исходный код ]

AOW фильтры требуют использования импеданса регулировка изменить спецификации (вносимые потери, ввод и вывод) выход отражения Передаточная функция). Это связано с тем, что фильтры SAW, а также кварцевые и керамические генераторы содержат емкостную составляющую во входном и выходном импедансе, которая должна компенсироваться рабочей частотой.

Адаптация осуществляется с помощью пассивных компонентов, таких как шпуля и конденсаторы или через заглушки , Кроме того, действительная часть входного и выходного импеданса фильтра SAW обычно отклоняется от импеданса цепи, в которой он работает - входное и выходное сопротивление относительно высокое.

Регулировка импеданса может быть достигнута z. B. с π- фильтром, емкость которого определяется внутренней входной и выходной емкостью фильтра. С π- фильтрами отклонения реальных компонентов импедансов могут быть согласованы друг с другом путем изменения отношения емкостей.

Другая схема согласования показана на следующем рисунке; Здесь параллель к входной / выходной катушке компенсирует часть входной / выходной емкости фильтра.

Чаще всего встречаются согласующие цепи с последовательно соединенной катушкой и параллельным конденсатором.

Приложения [ редактировать | Изменить исходный код ]

Наиболее распространенные приложения фильтр промежуточной частоты в радиоприемниках (мобильные телефоны, радио, телевидение, спутниковый ресивер и видеомагнитофон). Таким образом, в телевизионных приемниках (даже в видеомагнитофонах) Найквиста - Кривая клапана (фильтр боковой полосы с частотно-зависимым затуханием) реализована. В случае голосового радио с их помощью может быть реализована узкая, насколько это возможно, прямоугольная кривая передачи (ширина полосы, например, 9 кГц) между каналами приема. Для однополосной модуляции ( ОБП ) с их помощью может быть реализовано необходимое на передатчиках и приемниках резкое разделение.

дисперсионный AOW элементы были в Синтетический радар апертуры Устройства для генерации чириканье и используется для сжатия импульсов. В современных устройствах становятся преимущественно КИХ-фильтр используется в качестве программного решения.

• Дэвид Морган: Поверхностные акустические волновые фильтры. 2-е издание. Elsevier, Оксфорд, Лондон, Берлингтон 2007, ISBN 978-0-12-372537-0 ,
• Франц Кубат: Теоретические и экспериментальные исследования энергетической устойчивости поверхностных акустических фильтров. Cuvillier, Göttingen 2004, ISBN 3-86537-309-7 (Диссертация на факультете прикладных наук Университета им. Альберта-Людвига в Фрайбурге-им-Брайсгау).

Похожие

Комментарии