Дослідження фільтрів на пав

Вивчити призначення, конструкції і основи технології фільтрів на поверхневих акустичних хвилях (ПАР), а також їх основні характеристики. Дослід-вать амплітудно-частотні характеристики фільтрів для УПЧИ і УПЧЗ сучасних телевізорів, вплив температури на їх характеристики.

Короткі відомості з теорії

Одним з важливих напрямків функціональної електроніки є акустоелектроніка, де значне місце займають пристрої й е-менти на поверхневих акустичних хвилях (ПАР). До них можна віднести фільтри електричних сигналів, лінії затримки, резонатори, акус-тичні фазовращатели, атенюатори, генератори сигналів на ПАР, уст-ройства просторово-часової обробки сигналів і ін.

У всіх цих пристроях і елементах використовуються перетворювал-ли ПАР, службовці для перетворення електричних сигналів в акус-тичні і навпаки. Відомі перетворювачі ПАР, що використовують трансформацію об'ємних акустичних хвиль, і електродні, перетворювачі ПАР, причому останні більш технологічні і забезпечують можли-ність розширення частотного діапазону до сотень мегагерц - одиниць гігагерц.

Принцип роботи електродних перетворювачів ПАР заснований на пружною деформації ділянок п'єзоелектричного кристала під дією прикладається на електроди, що знаходяться на його поверхні, пере-ного напруги. В однофазному перетворювачі (рис. 1.1) період розташування електродів вибирається рівним довжині поверхневої акус-тичної хвилі

підкладці з заданого матеріалу, а ширина їх, зазвичай становить величину. Чим менше товщина підкладки, тим вище ефективність акустоелектричного перетворення. На практиці товщина підкладки зазвичай перевищує кілька одиниць . У двухфаз-ном перетворювачі електроди мають зустрічно-штирові геометрію.

Мал. 1.1. Однофазний (а) і двофазний (б) перетворювачі поверх-ностних акустичних хвиль; 1 - електроди; 2 - підкладка (звукопровод)

Робоча частота однофазного перетворювача при рівному періоді розташування електродів a вдвічі вище, ніж двухфазного. Слід зазначити також, що однофазний перетворювач може працювати при більш високих робочих напругах, ніж двофазний. Останній, одна-ко, має деякі конструкторсько-технологічні переваги.

Перетворювачі ПАР характеризуються електричної та акустичної добротністю:

де

, - коефіцієнт електромеханічного зв'язку звукопровода; п - число пар електродів двухфазного перетворювача.

Оптимальне значення n має місце при

, коли смуга пропускання узгоджувального електричного контура, в якому використовується послідовна індуктивність з метою компенсації статичної ємності зустрічно-штирьовий перетворювача, відповідає смузі акустичного тракту, тобто досягається електроакустичне узгодження і низький рівень відбитого сигналу.

Крім розглянутих існують також односпрямовані перетворювачі ПАР, які випромінюють і здатні приймати акустичну хвилю тільки в одному напрямку. Прикладом може служити перетворювач складається з двох зустрічно-штирьових структур, зсунутих від-носительно один одного по фазі на 90 ° або ж на відстань

, гдеm - ціле число. Поблизу резонансної частоти хвилі, що випромінюються в одному напрямку, складаються, а в іншому - компенсуються.

У лінії затримки на ПАР також є два перетворювача на підкладці -звукопроводе, відстань між якими задає величину затримки сигналу

де L - відстань між перетворювачами, яку долає хвилею по звукопроводу;

- швидкість поширення ПАР в даному матеріалі.

На практиці . З метою ослаблення відображень і придушення стоячих хвиль по обидва боки перетворювачів в лінії затримки наноситься поглинає покриття.

Велике практичне значення мають смугові фільтри на ПАР, при-змінювані в даний час, зокрема, в телевізійних приймачах в трактах УПЧИ і УПЧЗ. Вони відрізняються невеликими габаритами, малими втратами (10. 20 дБ), придушенням відбитих сигналів до рівня 30. 40 дБ, хорошою температурної і тимчасової стабільністю, високою відтворюваністю параметрів при використанні сучасних методів виробництва. Схематично найпростіший варіант фільтра на ПАР показаний на рис. 1.2. При такому симетричному розташуванні вихідних преобразо-ному до відношенню до вхідного використовуються обидві частини ПАР, випромі-очікувані за напрямками, показаним стрілками.

Мал. 1.2. Смуговий фільтр на ПАР

Обумовлена ​​перетворювачами смуга частот може змінюватися в деяких межах при використанні проміжних пасивних електродів. У відомих перетворювачах типу дифракційної решітки ряд пасивних електродів шириною

, розташованих з кроком (Рис. 1.3), відносна смуга частот за-висить від числа пасивних електродів. При цьому найчастіше поліпшується форма частотної характеристики.

Ріс1.3. Перетворювач ПАР типу дифракційної решітки

Крім того, для отримання заданої частотної характеристики може примі-няться метод анодізаціі структур із зустрічно-штирові перетворювачами, який полягає в зміні ступеня перекриття штирів, що досягається зраді-ням їх довжини. Розрізняють несиметричний-ву анодізацію, коли змінена довжина електродів лише однієї гребінки, і симетричну. При цьому відбувається амплітудна модуляція імпульсного відгуку, а також, як небажані явища, спостерігаються дифракція акустичної хвилі, випромінюваної участ-ками з малими перекриттями штирів, і фазові спотворення фронту хвилі.

З огляду на різноманітні можливості формування ПАР, неважко зрозуміти досить широке поширення інших елементів на ПАР: резонато-рів, смугових підсилювачів, генераторів, активних фільтрів, ответвителей та інших, про які згадувалося раніше.

Розглянемо тепер особливості конструкції і технології фільтрів УПЧИ і УПЧЗ сучасних телевізійних приймачів.

Так, основними елементами конструкції фільтрів є плати, з'єднані клейовим швом, і кришка (рис. 1.4). Плати виготовляються за типовими методам, широко використовуваним в мікроелектроніці. Іс-користуються, зокрема, технологічні процеси нанесення тонких плівок в вакуумі, фотолітографія, нанесення і вжигание паст, термокомпрессіі і ін. Крім того, велике місце в технології займають процеси прецизійної механічної обробки деталей малих розмірів.

п.1. клей струмопровідний

п.2. Клей ВТ-25-200, склад I,

наповнювач - нітрид бору

п.3. Сварка термокомпрессіонной