Фильтр на поверхностных акустических волнах

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ ELECTRICAL FACILITIES AND SYSTEMS

Зикий А.Н. Zikiy A.N.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Южного федерального университета, Россия, г. Таганрог

Зламан П.Н. Zlaman P.N.

ведущий инженер-конструктор Научно-конструкторского бюро моделирующих и управляющих систем Южного федерального университета, Россия, г. Таганрог

Власенко Д.В. Vlasenko D. V.

ассистент кафедры «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» Технологического института Южного федерального университета, Россия, г. Таганрог

УДК 621.396.6

ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Представлены результаты экспериментального исследования фильтра на поверхностных акустических волнах дециметрового диапазона частот. Показано, что потери в полосе пропускания не превышают 6 дБ, максимальные потери в полосе заграждения составляют около 68 дБ (730-780 МГц), потери на второй гармонике основной частоты равны 21 дБ. Форма АЧХ существенно отличается от традиционной для СВЧ-фильтров на микрополосковых линиях, а именно: вблизи полосы пропускания сверху и снизу имеются полосы затухания. Кроме того, на участках 790-1530 и 1630-3850 МГц прослеживается явная тенденция к уменьшению потерь. Если использовать фильтр в части полосы пропускания от 1574 до 1579 МГц, то потери составят менее 3,4 дБ.

Ключевые слова: ПАВ-фильтр, АЧХ, эксперимент.

SURFACE ACOUSTIC WAVE FILTER

The results of experimental research of SAW-filter for decimeter band are presented. It's shown that passband loses do not exceed 6 dB, maximal stopband loss is about 68 dB (at 730-780 MHz band), second harmonics loss is 21 dB. The response form of this filter is significantly different from traditional response form of microwave filters based on microstrip lines: these are two stopbands to left and right from passband. Moreover there is tendency of loses reduction at 790-1530 MHz band and 1630-3850 MHz band. Using of such filter will give loses less than 3,4 dB on 1574-1579 MHz band.

Key words: SAWfilter, amplitude-frequency characteristic, experiment.

Электротехнические комплексы и системы

В настоящее время имеется обширная литература, посвященная синтезу и анализу фильтров на ПАВ, их конструированию и изготовлению [1-8].

Однако в перечисленной литературе совершенно недостаточно сведений для выбора фильтра применительно к конкретной разработке. Более полные сведения содержатся в [9], однако и в них часто не указывают заграждение на второй, третьей и других гармониках полезного сигнала. Поэтому экспериментальное исследование серийных фильтров является актуальным.

В качестве объекта исследования выбран

фильтр марки TFS1575SD для работы на частоте 1575 МГц. Эта частота широко используется в GPS-навигации, поэтому результаты такого исследования представляют несомненный интерес.

Для испытаний фильтра на ПАВ был изготовлен макет, фото которого представлено на рисунке 1. Из этого рисунка видно, что макет представляет собой печатную плату из фольгированного стеклотекстолита размером 30 х 30 х 1 мм. На плате установлены три разных фильтра и два соединителя типа SMA, гнездо. Фильтр на ПАВ на рисунке верхний.

Рис. 1. Фото фильтров

Экспериментальное исследование АЧХ фильтра проводилось на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2. Из этого рисунка видно, что в качестве источника сигналов исполь-

зован генератор сигналов ВЧ типа E8267D фирмы AgilentTechnologies [10]. В качестве измерителя уровня выходного сигнала использован анализатор спектра 8564ЕС той же фирмы.

Рис. 2. Структурная схема измерительной установки

В первом эксперименте измерение АЧХ проводилось по точкам в диапазоне 430-1700 МГц с шагом 10 МГц. Результаты этого эксперимента отображены на рисунке 3.

Во втором эксперименте измерение АЧХ проводилось по точкам в диапазоне 1560-1589 МГц с шагом 1 МГц. Результаты второго эксперимента показаны на рисунке 4.

В третьем эксперименте проводилось измерение уровня заграждения на второй гармонике основной частоты 2f = 3150 МГц.

Выводы:

1. Потери в полосе пропускания 1575 ± 10 МГц не превышают 5 дБ, причем в эти потери включены потери двух кабелей.

2. АЧХ фильтра существенно несимметрична.

3. Заграждение при отстройке на ±100 МГц не превышает 30 дБ.

4. Заграждение на частоте 2f0 = 3150 МГц составляет 21 дБ.

6

Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 3 т. 9, 2013

Рис. 3. АЧХ ПАВ фильтра

Рис. 4. Вершина АЧХ ПАВ фильтра

Список литературы

1. Орлов ВС. Фильтры на ПАВ [Текст] / В.С. Орлов, В.С. Бондаренко. - М.: Радио и связь, 1984. -272 с.

2. Морган Д. Устройства обработки сигналов на ПАВ [Текст] / Д. Морган; пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1990. - 416 с.

3. Фильтры на ПАВ. Расчет, технология применения [Текст] / под ред. Г. Мэттьюза; пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1981. - 472 с.

4. Мостяев В.А. Российская пьезо-акусто-электроника. История развития и современное состояние [Текст] / В.А. Мостяев, П.Г. Поздняков. -М.: Радиотехника, 2008. - 328 с.

5. Речицкий В.И. Акустоэлектронные радиокомпоненты [Текст] / В.И. Речицкий. - М.: Сов. радио, 1980. - 264 с.

6. Речицкий В.И. Радиокомпоненты на ПАВ

[Текст] / В.И. Речицкий. - М.: Радио и связь, 1984. - 112 с.

7. Речицкий В.И. Акустоэлектронные радиокомпоненты. Схемы, топология, конструкция [Текст] / В.И. Речицкий. - М.: Радио и связь, 1987. - 192 с.

8. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах: материалы, технология, конструкция, применение [Текст] / И. Зеленка; пер. с чешского. - М.: Мир. 1990. - 594 с.

9. TFS1575D. Filter specification. Version 1.1 [Text]. - 08.11.2005. - 5 p.

10. Румянцев К.Е. Экспериментальное исследование генератора на поверхностных акустических волнах [Текст] / К.Е. Румянцев, А.Н. Зикий, П.Н. Зламан, С.Э. Додаев, М.Н. Шипулин // Электротехнические и информационные комплексы и системы, 2011. - Т. 7. - № 4. - С. 34-35.