4. Осциллограф для измерения линии задержки.
5. Импульсный генератор.
6. Частотомер.
Содержание отсчета
1. Титульный лист.
2. Краткое изложение цели работы.
3. Схемы экспериментальных установок.
4. АЧХ фильтров с согласованием и без согласования.
5. Топологический чертеж преобразователя с указанными размерами.
6. Таблица данных по линии задержки.
7. Вывод
Контрольные вопросы
1. Классификация и параметры фильтров и линии задержки.
2. Частотные характеристики фильтров нижних частот, верхних частот, полосовых и заграждающих.
3. Типы ПАВ и их особенности.
4. Конструкция фазовых решеток, применяемых для построения функциональных устройств на ПАВ.
5. Линии задержки ПАВ. Их конструкция и особенности.
6. Полосовые фильтры на ПАВ. Конструкции и характеристики.
7. Усилители на ПАВ. Конструкции, особенности построения и работы.
8. Материалы, применяемых для звукопроводов устройств на ПАВ, и их основные характеристики.
Л и т е р а т у р а
1. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. - М; Наука,1981.
2. Поверхностные акустические волны/ Под ред. А. Одинера. М; Мир 1981.
3. Речецкий В.И. Акустоэлектронные компоненты. М: Сов. радио, 1980.
4. Морозов А.И. , Проклов В.В. , Станковский В. А. Пьезоэлектрические преобразователи для радиоэлектронных устройств. М.: Радио и связь, 1981.
5. Фильтры на поверхностных акустических волнах/ Под ред. Г. Меттьюза. М.: Радио и связь, 1981.
6. Каринский С.С. Устройства обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах. М.: Сов. радио, 1975.
7. Дьелесан Э. , Руайе Г. Упругие волны в твердых телах. М.: Наука, 1982.
8. Дворников А.А, Огурцов В.И., Уткин Г.М. Стабильные генераторы с фильтрами на поверхностных акустических волнах. - М.: Радио и связь, 1983.
Приложение
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН
В РЭА широкое применение находят элементы селекции, обработки и преобразования сигналов (фильтры, линии задержки, фазовращатели и т. д), которые классическими методами построения еще не удалось микроминиатюризировать в интегральном исполнении в широком частотном диапазоне. В настоящее время эти устройства микроминиатюризируют, используют такие явления, как поверхностные акустические волны (ПАВ).
Поверхностные акустические волны, обладая малой скоростью распространения, малыми потерями при распространении и высокой концентрацией энергии в приповерхностном слое, позволяют создавать малогабаритные компоненты электронных устройств в диапазоне от 10 МГц до единиц ГГц, которые находят применение в аппаратуре наряду с обычными компонентами.
Скорость распространения ПАВ в твердых телах приблизительно на пять порядков меньше скорости распространения электромагнитных волн, и, следовательно, элементы и устройства какой-то фиксированной частоты, работающие на волновом принципе (резонаторы, шлейфы и т.д.), будут для поверхностных волн в несколько раз меньше, чем для электромагнитной волны той же частоты.
При распространении поверхностной волны в однородном пьезодиэлектрическом анизотропном твердом теле возникают упругие колебания кристаллической решетки и одновременно электромагнитные колебания вследствие их связи с упругими колебаниями через константы пьезодиэлектрического взаимодействия.
Параметры акустических волн (фазовая скорость распространения, константа затухания по глубине, амплитуда и т.д.) зависят от упругих, пьеэлектрических, диэлектрических свойств среды, в которой акустические волны возбуждаются и распространяются.
Механические смещения основных типов поверхностных волн экспоненциально затухают с увеличением глубины. Практически вся упругая энергия волны сосредоточена, в поверхностном слое толщиной, равной длине волны λ, что на частотах более 100 МГц соответствует глубине в несколько микрон.
Скорости распространения ПАВ для основных материалов, используемых для построения функциональных устройств, лежат в диапазоне (1,6–4)3103 м/с (для электромагнитных волн - 33108 м/с). Величины скоростей для некоторых материалов приведены в табл. 5.
Таблица 5
|
Материал |
Срез и направление распространения ПАВ |
Скорость ПАВ, |
Коэффициент электромеханической связи |
|
Сульфид кадмия |
┴С6 |
1,72 |
|
|
Германат висмута |
001,110 |
1,68 |
0,07 |
|
Кварц |
Y,X |
3,26 |
0,09 |
|
Ниобат лития |
Y,Z |
3,48 |
0,24 |
|
Пьезокерамика РZТ-4 |
┴P |
2,21 |
0,215 |
Простейшее функциональное устройство, использующее поверхностные волны, состоит из пьезодиэлектрической подложки, вдоль полированной поверхности которой распространяется волна, и двух преобразователей (входного и выходного), расположенных на поверхности и служащих для преобразования подводимой ВЧ энергии в механические колебания решетки и обратно.
КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
В функциональных высокочастотных устройствах, изготовленных по тонкопленочной и полупроводниковой планарной технологиям, используются в основном ПАВ Рэлея и Лява.
Волны Рэлея, распространяющиеся вблизи свободной поверхности твердого изотропного тела, имеют два компонента смещения частиц: продольный (в направлении распространения волны) и нормальный (в направлении нормали к поверхности твердого тела).
Волны Лява распространяются в неоднородных (анизотропных) структурах типа "тонкая пленка на поверхности твердого тела" и имеют только сдвиговый компонент смещения частиц, направленный вдоль поверхности перпендикулярно распространению волны.
Основные элементы устройств на ПАВ –пьезодиэлектрические преобразователи. Они осуществляют преобразование энергии электрических колебаний ВЧ в энергию упругих колебаний кристаллической решетки и обратно. Наибольшую эффективность и широкополосность имеют преобразователи типа "фазовая решетка".
1. Конструкция фазовой решетки для ПАВ
|
Структура электрического поля, создаваемого преобразователем |
Рис.4, а. Однофазный преобразователь (синфазный)
В преобразователе-возбудителе
переменный электрический сигнал создает в подложке переменные силы
(поверхностные акустические волны) за счет обратного пьезоэффекта. Для
повышения эффективности преобразования в качестве решеток используют
периодические структуры с N парами полосок. В таких
преобразователях возбуждаемая ПАВ усиливается по мере продвижения в решетке
(синфазное сложение упругих колебаний). Максимальное сложение достигается при
условии акустического синхронизма: пространственный
период возбуждаемого электрического поля совпадает с периодом решетки. Для
однофазного преобразователя это условие имеет вид
для
двухфазного - 
. Ширину металлической
полоски обычно выбирают из условия 
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
