Синіцина Т. В., прапорщиків В. В. ТОВ «БУТІС-М», Москва – 123060, Росія Тел.: (095) 196-82-80; e-mail: Butis.M @ ru.net Багдасарян А. С . ЗАТ «НВП« ЕЛКО », Москва – 105275, Росія Тел.: (095) 995-01-64; e-mail: Butis.M@ru.net

Анотація – Наведено результати досліджень конструкцій резонаторних ПАР-фільтрів з малими втратами, призначених для використання у вхідних каскадах різних систем зв’язку. Практично реалізовані і серійно освоєні фільтри для широкого спектра смуг пропускання 0,5 … 10%.

I. Вступ

Частота, МГц

В даний час фільтри на поверхневих акустичних хвилях (ПАР) є одними з основних пристроїв, що здійснюють частотну селекцію в сучасних системах зв’язку: телекомунікаційних, стільникових і спецпризначення. Вони забезпечують високу стабільність параметрів систем, малі за розмірами і досить рентабельні, що пов’язано з груповою технологією їх виготовлення. Використання нових конструкцій, насамперед структур типу резонатора, і матеріалів дозволяє значно розширити область їх застосування, що зумовлено можливістю зниження рівня внесеного загасання в таких фільтрах до 1 … 6 дБ.

II. Основна частина

Рис. 1. Теоретична (суцільна лінія) та експериментальна (пунктирна лінія) характеристики ПАР-фільтрів на основі: а) поздовжньо-пов’язаних структур; в) U-образного відгалужувачі; с) реверсивного відгалужувачі. Fig. 1. Theoretical (continuous line) and experimental (dotted line) characteristics: a) LCRF; в) U-MSCF; c) RMSCF

У даній роботі були досліджені конструкції ПАР-фільтрів, принцип дії яких заснований на частковому відображенні ПАР від маса-електричних неоднорідностей на поверхні зву-копровода. Реалізація малого внесеного загасання в таких структурах забезпечується за рахунок об’єднання перетворювачів і відбивачів (або відгалужувачі) різними конструктивними способами. При розробці методів розрахунку використовувалися модифікована P-матриця, що зв’язує параметри вхідної та вихідної хвиль в кожному годину-тотно-виборчому елементі акустичного тракту, і основні параметри СОМ-теорії [1] (швидкість хвилі під електродної гратами, коефіцієнт відбиття від пари алюмінієвих електродів), отримані експериментальним шляхом. Програмне забезпечення виконано на основі стандартного пакета MathCAD.

ПАР-фільтри на основі поздовжньо-пов’язаних структур типу резонатора. Малий рівень внесеного загасання досягався за рахунок використання двостороннього прийому та додаткових відбивних грат по краях топології [2]. Для забезпечення високої вибірковості під внеполосной області (до 60 дБ) застосовувалося каскадування структур (2 … 4 каскаду). Практично реалізовані фільтри на частотний діапазон 100 … 800 МГц із смугою пропускання 0,5 … 7%, у тому числі гребінка фільтрів на 6 … 60 телевізійні ефірні канали (рис. 1а – амплітудно-частотна характеристика фільтру на 29 канал). В залежності від ширини смуги пропускання і необхідної вибірковості рівень внесеного загасання становив 0,8 … 5,0 дБ.

ПАР-фільтри на основі U-образного многополоскового відгалужувачі (МПО). Спрямованість випромінювання в даній конструкції забезпечується за рахунок просторового поєднання бічних перетворювачів і 3 дБ-МПО U-подібної форми [3]. На даному типі конструкції реалізовані фільтри на 4 і 5 (рис. 1 в) телевізійні канали зі смугою пропускання 10% і 8,5%, відповідно. Рівень внесеного загасання не перевищував 4,5 дБ.

ПАР-фільтр на основі реверсивного МПО є двоканальну конструкцію, яка містить вхідний і вихідний перетворювачі і два реверсивних МПО, розташованих по краях топології [4]. Перевагою конструкції є слабка чутливість характеристики фільтра до положення перетворювача всередині резонатора порожнини на відміну від резонаторних структур продольносвязанного типу, що використовують відбивні решітки. Крім того, двоканальне включення дозволяє виключити вплив об’ємних хвиль, що важливо для отримання високої вибірковості фільтрів під внеполосной області характеристики. Практично реалізовані фільтри на частотний діапазон 40 … 400 МГц із смугою пропускання 1 … 3% і рівнем внесеного загасання 2,0 … 5,0 дБ, рис. 1с.

Як матеріал звукопровода при виготовленні резонаторних ПАР-фільтрів використовувалися різні зрізи ниобата і танталата літію.

I. Висновок

В роботі досліджено конструктивні методи зниження рівня внесеного загасання фільтрів на поверхневих акустичних хвилях, що дозволило використовувати їх у вхідних каскадах сучасних систем зв’язку різного призначення. Розроблені гребінки фільтрів серійно освоєні на виробничих площах ТОВ «БУТІС-М». Сумарний обсяг випуску перевищує 120 тис. шт.

II. Список літератури

[1] Abbot В., Hartmann С., Malocha D. Transduction magnitude and phase for COM modeling of SAW devices – Trans, on Ultrason., Ferroel. and Freq. Cont., Vol.39,

№ 1, 1992, p. 54-60.

[2] Синіцина Т. В. Конструктивні особливості резонаторних фільтрів на ПАР з малими втратами – Матеріали Науково-технічної конференції «Актуальні проблеми електронного приладобудування», Саратов, 2003, С. 27.

[3] Багдасарян А. С., Синіцина Т. В., Машінін О. В. ПАР-фільтри з малими втратами на основі LJ-образного відгалужувачі – Науково-технічний журнал «Електрозв’язок», № 2, 2004, С. 32-33.

[4] Синіцина Т. В., Багдасарян А. С., Кузнєцов М. В. Резонаторні ПАР-фільтри на основі реверсивного МПО – Науково-технічний журнал «Системи та засоби зв’язку, телебачення та радіомовлення »,

№ 1,2, 2003, С. 15-20.

SAW RESONATOR FILTERS FOR COMMUNICATIONS SYSTEMS

Sinitsyna Т. V., Praporchtshikov V. V.

«BUTIS-М», Ltd.

Moscow – 123060, Russia Phone: (095) 196-82-80; e-mail: Butis.M@ru.net Bagdasarian A. S.

«ELKO», Ltd., Moscow – 105275, Russia Phone: (095) 995-01-64; e-mail: Bagdassarian@mail.ru

Abstract – The results of researches of designs of low-loss resonator SAW filters, intended for usage in input cascades of different communications systems are presented. The filters for a wide spectrum of passbands 0,5 … 10 % are practically realized.

I.  Introduction

Now filters on surface acoustic waves (SAW) is one of the basic devices executing frequency selection in modern communications systems. They provide high parameter stability of systems and have small sizes and effective enough cost. Use of new designs and materials considerably allows expanding area of their application that is caused by an opportunity of a decrease of the insertion attenuation level up to 1 … 6 dB in such filters.

II.  Main part

In this work the designs of SAW filters which principle of operation is based on partial reflection of the wave from weight

–  electrical heterogeneities on a surface plate were investigated. By development of computational methods a modified P-matrix and main specifications of the COM – theory [1] obtained by an experimental way were used. The software is executed on the MathCAD base.

Longitudinally-coupled resonator filters (LCRF). The small level of an insertion loss was achieved due to use bilateral reception and additional reflection gratings on edges of topology [2]. The cascading method (2 … 4 cascades) was applied to maintenance of high out-of-band selectivity (up to 60 dB). Filters on frequency band 100 … 800 MHz with passband width 0.5 … 7 % including SAW filters on 6 … 60 television ethereal channels are practically realized (Fig. 1a – amplitude-frequency characteristic of the 29 channel filter). Depending on bandwidth and required selectivity the level of insertion attenuation is 0.8 … 5.0 dB.

SAW filters exploiting U-shaped multistrip couplers (U- MSCF). The directivity of radiation in this design is provided due to spatial overlapping of the lateral transducers and 3 dB-MSCs

[3]    . The filters on 4 and 5 (Fig. 1b) television channels with passband 10 % and 8,5 % accordingly are realized on the given type of a design. The level of insertion attenuation did not exceed 4.5 dB.

SAW resonator filters exploiting reversive multistrip couplers (RMSCF) represents the two-channel design containing input and output transducers and two RMSC arranged on the topology edges [4]. Advantage of a design is the weak sensitivity of a filter response to the transducer position. Except this the two-channel inclusion allows to exclude influence of volumetric waves that is important for obtaining high selectivity of filters in out-of-band area of the characteristic. Filters on frequency range 40 … 400 MHz with passband 1 … 3 % and level of an insertion attenuation 2,0 … 5,0 dB are practically realized, Fig. 1c.

III. Conclusion

The design methods of decrease of the insertion attenuation level of SAW filters are investigated. That has allowed use them in input cascades of modern communications systems of different purpose.

Анотація – На основі суворої електродинамічної теорії з урахуванням порушуваних закритичних мод виконано дослідження впливу геометричних параметрів на смугові властивості фільтру у вигляді відрізка круглого періодично гофрованого хвилеводу.

I. Вступ

В роботі [1] на основі методу перетворення координат запропонована сувора електродинамічна теорія збудження азимутально-симетричних Eoi хвиль нерегулярного гофрованого хвилеводу.

В роботі [2] на основі рівнянь [1] запропоновано модель для розрахунку фільтра у вигляді відрізка періодично гофрованого, циліндричного хвилеводу загороджувальному Е01 хвилю. Виконано розрахунки його параметрів і амплітудно-частотних характеристик на основі спрощених моделей без урахування порушуваних закритичних хвиль.

В даній роботі на основі сталого методу блочної матричної прогонки [3] виконано розрахунки фільтра [2] з урахуванням закритичних хвиль, які показали зокрема, що помилка їх усікання може досягати від 2% до 50%.

Геометрія фільтра

Схема роботи і геометрія фільтра представлені на малюнку 1.

Рис. 1. Fig. 1

Всі геометричні параметри наведені в одиницях с / ю0, З0 – Обрана при обезразмеріва-

нии опорна частота, с – швидкість світла.

Внутрішній радіус гофра задавався у вигляді:

РОЗРАХУНОК ФІЛЬТРА Е01-ХВИЛІ На відрізку Гофрований ХВИЛЕВІД

Кураєв А. А., Лущіцкая І. В., Синіцин А. К. Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки вул. П. Бровки, 6, Мінськ – 220027, Білорусь Тел.: +3 (7517) 239-84-98, e-mail: kurayev@bsuir.unibel.by, sinitsyn@bsuir.unibel.by

AV – кількість хвиль гофра на довжині L фільтра, dr=L/nr– Період гофра. Внутрішній радіус Ьп

фільтра пов’язаний з регулярним одномодовим хвилеводом: 2,403 <