автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Конструктивно-технологические особенности создания пассивных акустоэлектронных приборов приемо-передающих устройств

На правах рукописи

БАГДАСАРЯН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

I

а

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ ПАССИВНЫХ АКУСТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ ПРИЕМО ПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Специальность 05.27.06 - Технология и оборудование для | производства полупроводников, материалов и приборов электронной

! техники

I

I

| Автореферат диссертации

! на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва, 2005 г.

Работа выполнена в лаборатории ионно-плазменных технологий и вакуумных процессов ОАО Центральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш» (Москва)

Научный руководитель - академик РАН,

профессор, Ю.В.Гуляев

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор А.Ю.Митягин

Защита диссертации состоится «30» ноября 2005 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 409.007.01 в ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш» по адресу 121108, г. Москва, ул. Ивана Франко, д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ЦНИТИ «Техномаш»

Автореферат разослан «29» октября 2005 г.

Отзывы просим направлять по адресу: 121108, г. Москва, ул. Ивана Франко, д.4, ОАО «ЦНИТИ «Техномаш», ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

доктор технических наук, профессор В.М.Елинсон

Ведущая организация: ОАО «Авангард»

г. Санкт-Петербург

доцент

2606-¥

3

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Благодаря классической работе Ю В.Гуляева и В.И.Пустовойта [1], в которой впервые указывалось на перспективное использование поверхностных акустических волн (ПАВ) для обработки сигналов, состоялось становление и началось активное развитие акустоэлектроники - нового направления электроники.

Среди всех акустоэлектронных устройств господствующее положение на рынке информационных систем занимают пассивные акустоэлектронные приборы приемопередающих устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ) [2] (свыше 12 млрд. долларов США в 2004 г.). Важнейшей особенностью, обеспечивающей постоянное и быстрое внедрение акустоэлектронных приборов в современные информационные системы, является отсутствие настройки и возможность совмещения процессов изготовления с микро и нано технологиями, высокая температурная стабильность, высокая надежность, малые массогабаритные характеристики.

Обработка в реальном масштабе времени, отсутствие настройки, совместимость с планарной микро- и наноэлектронной технологией изготовления, воспроизводимость характеристик и другие уникальные свойства акустоэлектронных приборов позволяют реализовать такие важные функции, как частотную селекцию, обработку в реальном масштабе времени, псевдослучайный поиск рабочих частот, эталонирование, стабилизацию частоты и др.

Вместе с тем, для ряда системных применений, таких как частотная селекция во входных трактах приемо-передающих устройств (ППУ), межсимвольная интерференция, плотность информационных каналов, высокая надежность, малые массогабаритные характеристики и низкая цена при крупносерийном производстве, требуется достижение предельных высокоизбирательных характеристик пассивных акустоэлектронных приборов ППУ по предельному уровню вносимого затухания, высокому коэффициенту прямоугольности и малым уровнем осцилляций в полосе пропускания, предельных характеристик по неравномерности группового времени запаздывания. Эти требования постоянно выдвигают необходимость разработки приборов на ПАВ новых поколений с достижением предельных характеристик нескольких одновременно основных функций. Решение этой важнейшей информационной задачи зависит:

• Во-вторых, от успехов в области фундаментальных и прикладных исследований, развития методов проектирования и разработки новых конструктивно-технологических решений.

Первый фактор реализуется за счет совершенствования специального технологического оборудования и пьезоэлектрических материалов. Перспективность

Во-первых, от достигнутого технологического уровня производства.

использования слоистых структур, включающих слои алмаза, A1N и ZnO для разработки пассивныз акустоэлектронных приборов новых поколений в частотном диапазоне 2-5 ГГц с использованием хорошо освоенной в промышленности фотолитографии очевидна из-за высокой скорости распространения ПАВ (более 10 км/с).

В России работы в области получения, исследования и применения алмазных пленок ведутся в Институте физической химии РАН, НИИ ядерной физики МГУ, Институте общей физики РАН, ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический инстшуг «Техномаш», Бурятском научном центре СО РАН, Институте кристаллографии РАН, Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН и др. организациях.

Второй фактор позволяет практически с использованием одного и того же парка оборудования, материалов и составляющих инфраструктуры акустоэлектроники, получить ощутимый выигрыш в улучшении основных характеристик и получении новых параметров недостижимых аналогами, а также создании новых классов приборов на ПАВ.

До недавнего времени применение этих приборов было ограничено только фильтрами ГГЧ. Это связано с тем, что стандартные конструктивно-технологические решения обеспечивали уровень вносимого затухания не менее 15 дБ. Тем не менее, такие устройства нашли широкое применение в технике средств связи благодаря возможности сложной частотно-селективной обработки сигналов. В частности, разработка телевизионных м ногостандартных фильтров для аналого-цифровых и цифровых телевизионных приемников, фильтров для спутниковой связи, режекторных фильтров для кабельных сетей, а также фильтров для профессиональной телевизионной аппаратуры, позволила существенно расширить границы и улучшить качество телевизионного вещания.

В России работы в области пассивной акустоэлектроники интенсивно ведутся в Институте радиотехники и электроники РАН, в высшей школе: МФТИ, МИФИ, МЭИ, РГУ, Нов.ГУ и др., отраслевых организациях: Санкт-Петербургском ОАО «Авангард», Московском и Ростовском НИИ радиосвязи, Омском НИИ приборостроения, Воронежском НИИ связи и др.

Несмотря на широкие перспективы использования приборов на ПАВ и значительный прогресс в разработке их моделей и конструкций, основным вопросом до недавнего времени оставались уровень вносимого затухания и расширение частотного диапазона. Уменьшение потерь в фильтре до 1-6 дБ увеличивает отношение сигнал/шум системы, позволяя использовать ПАВ-фильтр во входных цепях радиотракта, снижает уровень интермодуляционных искажений, уменьшает ее стоимость, габариты и потребление энергии за счет сокращения количества

компенсирующих потери усилителей В связи с этим становится актуальной задача разработки новых структур и приборов, в которых минимизированы потери на двунаправленность излучения ПАВ, и методов их расчета и компенсации, учитывающих основные искажающие факторы в расширенных частотных диапазонах.

Целью работы являлась разработка новых пассивных акустоэлектронных приборов с малым вносимым затуханием и конструктивно-технологических решений, обеспечивающих достижение предельных характеристик по вносимому затуханию и избирательности в расширенных частотных диапазонах.

Объектами исследований являлись различные ориентации пьезоэлектрических кристаллов, слоистые структуры, содержащие алмазные углеродные пленки (АУП), AIN и ZnO, а также, входящие в состав акустоэлектронных приборов, элементы на ПАВ. К последним относятся встречно-штыревые преобразователи (ВШП), различные отражательные структуры и многополосковые ответвители (МПО). К пассивными акустоэлектронным приборам ППУ относятся фильтры и радиочастотные метки (РМ) на ПАВ.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо было решить следующие основные задачи:

• проведение экспериментальных исследований многослойных структур АУП, AIN и ZnO с высокой скоростью ПАВ;

• проведение теоретических и экспериментальных исследований однонаправленных структур различных типов и приборов на ПАВ на их основе;

• поиск новых конструкций отражательных элементов и ВШП;

• исследование и разработка новых технологических маршрутов изготовления фильтров и РМ на ПАВ.

Научная новизна работы. При выполнении диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:

• Показана возможность использования слоистой структуры подложка/AlN(ZnO), (подложка - ситалл, сапфир, слой поликристаллического алмаза и др.) при изготовлении РМ на ПАВ.

• Впервые показано на возможность использования частоты антирезонанса ВШП при конструировании ПАВ-фильтров импедансного типа

• Проведены исследования различных конструкций ПАВ-фильтров импедансного типа. Осуществлен синтез высокоизбирательных характеристик и разработана методика расчета с использованием программного пакета MathCAD.

• Осуществлен синтез высокоизбирательных характеристик мостовых импедансных фильтров на ПАВ.

• Разработаны новые конструкции и методы расчета телевизионных канальных ПАВ-фильтров импедансного типа ФТТСП для метрового и дециметрового диапазонов частот Уровень подавления таких фильтров в полосе задержания более 20-30 дБ в большинстве случаев достаточен для того, чтобы обеспечить высокое качество изображения.

• Впервые разработаны и исследованы конструкции импедансного фильтра для селектора каналов гибридных телевизионных приемников.

• Разработан однонаправленный однофазный преобразователь на основе внутренних отражений поверхностных акустических волн.

Научные положения, выносимые на защиту:

• На частотах выше резонансной (центральной) реактивная составляющая проводимости ВШП носит индуктивный характер и существует частота антирезонанса, на которой она полностью компенсирует статическую емкость.

• Конструктивно-технологические решения высокоизбирательных фильтров на ПАЕ приемо-передающих устройств.

• Конструктивно-технологические решения в области применения магнетронного распыления для выращивания слоистых структуры АУП/АШ(гпО), пригодных для разработок микроминиатюрных радиочастотных меток на ПАВ в расширенных частотных диапазонах.

• Конструктивно-технологические решения микроминиатюрных радиочастотных меток на ПАВ и способ их кодирования в условиях крупносерийного производства.

Практическая ценность работы:

• Канальные фильтры на ПАВ импедансного типа являются перспективными для повышения помехозащищенности ТВ каналов и уменьшения взаимного влияния одного канала на другой. При этом, они имеют малые размеры, высокие воспроизводимость и надежность, малые вносимые потери (не более 4-5 дБ), полосу пропускания, равную 8 МГц для всех ТВ каналов, включая 1ый и 2ой каналы, неравномерность АЧХ в полосе пропускания не более 1 дБ, с тем, чтобы не искажать ТВ сигнал, уровень подавления в полосе задержания более 20 дБ.

• Разработана и внедрена в промышленность серия импедансных фильтров на ПАВ для основных трактов аппаратуры кабельного телевидения, в т.ч. для первого канала системы кабельного телевидения, позволяющая обеспечить высокие эксплуатационные характеристики аппаратуры по отечественному и европейскому стандартам.

• Разработан импедансный фильтр на приповерхностных акустических волнах для ТВЧ с малой неравномерностью АЧХ в полосе пропускания

• Разработаны рекомендации по величине допусков на основные технологические операции.

• Разработаны рекомендации по модернизации технологических процессов изготовления акустоэлектронных приборов ЮТУ.

• Разработаны оборудование и технологии магнетронного распыления, позволяющие формировать рентеноаморфные и выращивать при температурах <600 К на неориентирующих подложках пленки A1N и ZnO с упорядоченным строением кристаллической фазы, по внутреннему строению близких к монокристаллу и обладающих воспроизводимыми характеристиками; легировать при выращивании эти пленки различными примесями; изготавливать многослойные структуры с заданными функциональными характеристиками, необходимыми для создания устройств электронной техники.

• Технология ПАВ в радиочастотной идентификации (РЧИД) наиболее перспективна в микроволновом диапазоне частот и может с успехом реализовать системный подход в области контроля и учета движения объектов и товарных потоков (транспортные средства, контейнеры, мелкие товары, людской персонал, животные и т. п.), найти широкое применение: на транспорте (интермодальные перевозки, контроль, управление движением и определение местонахождения транспорта); в обеспечении безопасности (санкционированный доступ транспорта, персонала или объектов, а также системы поиска людей и объектов в завалах при возникновении кризисных ситуаций); в связи (идентификация средств связи); при производстве и доставке товаров, материально-техническом снабжении и торговле (логистическое управление ресурсами); в медицине (индивидуальные носимые информационные средства и рекомендации в кризисных ситуациях); в животноводстве (идентификация животных) и др

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях «Беспроводные системы телекоммуникаций», г. Воронеж, сентябрь 2000 г.; «Перспективные технологии в средствах передачи информации-ПТСПИ», г. Владимир, июль 2003 г.; «Моделирование и исследование сложных систем», г. Севастополь, сентябрь 2003 г.; «Информационные технологии в науке, технике и образовании», г Аланья, Турция, май 2004 г., «Информационные технологии в науке, технике и образовании», г. Севастополь, Украина, сентябрь 2004 г., «Современные телевизионные технологии. Состояние и перспективы развития», г. Москва, ноябрь 2004 г., «Информационные технологии в науке, технике и образовании», г. Хургада, Египет, март 2005 г.; на XI международной научно-

техничской конференции «Высокие технологии в промышленности России», ХУП Международном симпозиуме «Тонкие пленки в электронике», Москва, сентябрь 2005 г.

Разработанные образцы импедансных фильтров на ПАВ демонстрировались на международных выставках «Связь-экспоком» г.Москва 2002, 2003.

Работа «Устройства приема и обработки телевизионных сигналов», отмечена 2-ой премией на Всероссийском КОНКУРСе ВНТО РЭС им. А.С.Попова научных работ аспирантов и студентов в области радиоэлектроники и связи за 2003г.

Работы по разработке пассивных акустоэлектронных приборов для радиочастотной идентификации легли в основу:

• проекта 05-07-08003-офи_п «Исследование вопросов проектирования и реализации средств обеспечения информационной безопасности, связанных с радиочастотной идентификацией, и изготовление лабораторного образца системы радиочастотной идентификации на основе современных акустоэлектронных технологий», одобренного Российским фондом фундаментальных исследований;

• инновационного проекта «Разработка и серийное освоение высокоточных систем радиочастотной идентификации и определения местонахождения объекта и информационных систем управления доступа на основе сверхминиатюрных высокостабильных акустоэлектронных устройств импедансного типа» - победителя программы «СТАРТ 05» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Публикация результатов работы

По результатам выполненных исследований опубликовано 28 научных работ, в том числе в 8 статьях, 5 патентах и 15 тезисах докладов международных конференций.

Экономический эффект и внедрение результатов работы

Экономический эффект от внедрения результатов работ за период 2000-2004 г превышает 450 тыс. рублей.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников. Диссертация содержит 146 страниц машинописного текста, из них 69. рисунков, 14 таблиц, ссылки на 122 библиографических источника.

Личный вклад автора

В диссертации изложены результаты работ, которые были выполнены автором лично и в соавторстве. В части работ, выполненных в соавторстве и включенных в диссертацию, автор является инициатором проведенных работ (выдвигал идею, формулировал задачу, намечал пути ее решения) и внес определяющий вклад в проведение экспериментов, разработку конструктивно-технологических решений и методик исследований, проведение теоретических и машинных расчетов. Кроме того,

автор осуществлял обработку, анализ и обобщение результатов Соавторы, принимавшие участие в исследованиях по отдельным направлениям, указаны в списке

основных публикаций по теме диссертации Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на чашиту. получены автором лично

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, обоснована тема диссертации, сформулированы цель и задачи работы

Первая глава посвящена проблемам проектирования фильтров на ПАВ с высокими селективными требованиями. Разделы 1.1, 1.2 являются в основном обзорными.

Полосовой фильтр на ПАВ (рис. 1) представляет собой пьезоэлектрическую подложку 1 с расположенными на ее поверхности встречно-штыревыми преобразователями 2, которые служат для взаимного преобразования электромагнитного сигнала в акустическую волну. Параметры полосовых фильтров на ПАВ определяются геометрией ВШП и электрофизическими свойствами материала подложки. Сложный характер распределения электрических полей и упругих смещений, возникающих при подаче на ВШП высокочастотного сигнала, делает трудной задачу построения строгой теории, пригодной для всех случаев расчета.

3 14 2

Рис. 1. Схематическое представление фильтра на ПАВ: 1 - пьезоэлектрическая подложка; 2 - ВШП; 3 - акустопоглотитель; 4 - электрический экран.

Для инженерных расчетов используют различные упрощенные модели, основанные на прямом соответствии между геометрией ВШП и электрическими характеристиками. В разделе 1.1 приводятся сведения о модельном представлении ВШП, дается сравнительный анализ методов расчета преобразователей и фильтров на их основе; обоснован выбор метода расчета проводимости ВШП на основе квазистатической теории. В данной работе в качестве основного метода синтеза принят метод частотных выборок, позволяющий получать произвольные АЧХ и ФЧХ фильтров.

Раздел 1.2 посвящен выбору материала подложки, элементов конструкции фильтров и анализу ВШП методом связанных мод.

Для расчета частотного коэффициента передачи использовалась теория связанных мод (соир1т§-о^пюс1е5-СОМ) [3,4], а именно представление ВШП в виде Р-матрицы (рис. 2). Акустические порты ВШП расположены на его краях и соответствуют входящим и выходящим волнам.

01

Ь1

аг

Ьг

Рис. 2. Представление ВШП в виде Р-матрицы

Р-матрица для однородного преобразователя имеет вид:

Рп Рп Ра «1

ьг = Рп РЦ Рп • «2

1 р, 1 р» Лз и

где ¿>, и а, - амплитуды входящих и выходящих волн, соответственно;

/ и I/— ток и напряжение на преобразователе; Коэффициенты Р-матрицы:

Р \\-Ргг= Л; Ръ\=Рп= ~2Р\ъ

Рп=Р21~ Т; Р7з=Рп;

Рп = /2; Р33 = С^т) +ууВ»+а);

где Л и Т- коэффициенты отражения и прохождения волны; Са(<в), ДХш), О - активная, реактивная составляющая проводимости и статическая емкость ВШП, для расчета которых применяются формулы расчета проводимости ВШП на основе квазистатической теории [2].

Для анализа работы фильтра с учетом внешних нагрузок использована электрическая эквивалентная схема четырехполюсника, включенного между генератором и нагрузкой (рис. 1). Частотный коэффициент передачи такого устройства является основной частотной характеристикой #(ю) фильтра:

Я(ш) = иьШ0

Используя полученные коэффициенты в матрице проводимости четырехполюсника для случаев короткого замыкания и холостого хода, получаем полную входную/выходную и передаточную проводимости фильтра.

У» ■ П + j<oCp-

у» = 2Лз" • Л? ехР( -J(a>. - jr ,)■<*)

Y 21 = К + jv Ср 4,

где Ср - паразитная емкость ВШП; d - расстояние между ВШП; ур - коэффициент затухания волны;

акЬ- индексы, соответствующие входному и выходному ВШП.

Рис. 3. Блок-схема программы синтеза высокоизбирательных ПАВ-фильтров

Таким образом, решена задача связи геометрических параметров ВШП с электрофизическими параметрами подложки.

Представленный комплексный метод проектирования фильтров на ПАВ является достаточно универсальным, поскольку пригоден для расчета ВШП взвешенных как

методом анодизации, так и другими методами, при сохранении эквидистантного распределения электродов ВШП

На основе полученных теоретических результатов разработана программа синтеза высокоизбирательных ПАВ-фильтров, блок-схема которой приведена на рис. 3 В программе учитываются параметры материала звукопровода (коэффициент связи, диэлектрическую проницаемость, коэффициент затухания ПАВ при распространении, эффективную скорость), электрические нагрузки и геометрические характеристики фильтра (число штырей в преобразователях, апертуру, коэффициент металлизации и расстояние между преобразователями, геометрию многополоскового ответвителя (МПО) - при необходимости).

Программа реализована в пакете MathCAD в среде Windows IBM PC и позволяет:

• проводить синтез преобразователей по требуемым характеристикам;

• использовать в конструкции фильтра как аподизованные, так и взвешенные другими методами ВШП; проводить анализ теоретических и экспериментальных данных с целью учета влияния вторичных эффектов [17] и технологии изготовления на выходные характеристики фильтров;

• осуществлять коррекцию преобразователей с учетом полученных экспериментальных данных;

• автоматизировать цикл проектирования от задания технических требований до получения файлов весов импульсной характеристики.

На рис. 4-6 представлены этапы синтеза и экспериментальные характеристики высокоизбиратсльного фильтра с веерными ВШП [9] (раздел 1.3.)

В, дБ

Р, МГц

Рис. 4. Расчетные АЧХ фильтра с учетом (кривая 1) и без учета (кривая 2) электрических нагрузок.

-1(В,дБ

25 30 35 40 45 Р,МГц

Рис. 5 Экспериментальная АЧХ фильтра и трафарет по заданным требованиям .

1 7х

1 Лг {Л/ лг \лЫ V Кл

■ \п V V Г\

К Т. НС

31 32 33 34 35 36 37 38 Рис. 6. Экспериментальная ГВЗ фильтра.

39

Т, МГц

Анализ приведенных экспериментальных характеристик показал, что фильтр на ПАВ с веерными ВШП может быть с успехом использован в составе селектора каналов гибридного аналого-цифрового телевизионного приемника

Проблему уменьшения уровня вносимого затухания кардинальным образом удается решить с использованием работы преобразователей ПАВ, в качестве аналогов ЬС-контуров (Раздел 1 4.). Из строгого рассмотрения задачи о возбуждении ПАВ[2] легко определить проводимость ВШП Увшп (рис.7), как сумму активной составляющей реактивной Ва(0 и электростатической емкости Ст в виде:

Увшп = Оа(/)+ДВа(/)+2 щСт]; (1)

Са(0 = 8Г0к2СтЫ

( зтЛГ

Ваф = 8Г0к2СТК-

V X &ш2Х-2Х

;(2) /-/о

; Х= 7ТЫ

гх* /0

СТ = 9.06(£П+1)ЬХ;(4)

;(3)

Рис. 7.

Условие резонанса: Ва(1У = 0; Оа(^) = в^СтИ; Условие антирезонанса: В,ф+2 я/ Сг=0, С,(0 = 0 N >

П

~4к2

Наличие активной составляющей проводимости излучения указывает на возбуждение ПАВ в подложку звукопровода. Реактивная составляющая проводимости указывает на обратный процесс преобразование возбужденных внутри ВШП ПАВ в электрический сигнал. Активная составляющая на резонансной (центральной частоте) имеет максимум, тогда как реактивная составляющая обращается в нуль На частотах выше резонансной реактивная составляющая, как видно из графика, носит индуктивный характер, и существует частота антирезонанса, на которой реактивная составляющая преобразователя полностью компенсирует статическую емкость, а активная составляющая обращается в нуль. Выбирая преобразователи с периодом акустического синхронизма на частотах резонанса и антирезонанса и выполняя

?

условия резонанса и антирезонанса реализованы конструкции импедансных фильтров на ПАВ По аналогии с ЬС-фильтрами из таких преобразователей можно собирать Г, П, Т звенья, соединять в многозвенные структуры, мостовые схемы Полученные экспериментальные характеристики синтезированных фильтров (см таблицу 1), находятся в хорошем согласии с расчетными и разработаны для профессиональной аппаратуры: подвижных средств связи [21], телевидения высокой четкости [15], режекторных фильтров для закрытия ТВ-каналов [16], узко- и широко-полосных фильтров [21].

Таблица 1

Основные характеристики импедансных ПАВ-фильтров для профессиональной аппаратуры

Параметры фильтра [21]псс [15] [16] [21]У [21]ш*

Номинальная частота, МГц 850 479,5 110 . 718 380 160

Вносимое затухание, дБ 1-2 6-7 40 5 3-4

Относительная полоса пропускания,% 5,9 5,6 0,1-1 0,07 31,2

Коэффициент прямоугольное™, К 40/3 2,0 1,8 - более 3 1,6

Неравномерность в полосе пропускания 0,4 0 Л - - 0,9

Уровень внеполосного затухания, не менее, дБ 45 38 1-2 35-40 45

Форма ГВЗ, не линейная ±2 линейная ±2 " линейная ±4 линейная ±5

Нагрузка Иг=Кн, Ом 50 50 75 75 75

Рабочая апертура ВШП в мкм 320 210 440 1020 40

Число электродов ВШП вход/выход 300 200 150 300 250 200 700 700 296 296

Размер электрода, мкм 1,35 2,39 5 1,0 2,63 6.25

Размер пьезоэлемента, мм2 1,0 х 0,5 1,6x0,5 2,0 х 0,8 3x3 4,0 х 0,8*

Температурный диапазон -10 +60 -10 +60 термо-стабилиз ация термо-стабилиза дня -10 . +60

* Примечание: Фильтр « диаметром 4мм и две индук г21]ш» также содержит симметричный трансформатор тивностисЬ=0.15 мкГн размером 5x2 мм2

Проведенные исследования показали' в импедансных фильтрах на ПАВ (ИФ) сочетаются преимущества ЬС-фильтров (малое вносимое затухание, малые пульсации АЧХ и ГВЗ, большая рассеиваемая мощность) с преимуществами ПАВ-устройств (высокая технологичность, воспроизводимость, малые габариты). Впервые обеспечены такие параметры, которые недостижимы в других фильтрах на ПАВ: вносимое затухание до 1 дБ на частотах свыше 800 МГц, пульсации ГВЗ до 2 не, до нескольких Вт мощности сигналов, подаваемые на вход ИФ. В ИФ реализованы одновременно предельные характеристики следующих аппаратных функций: вносимое затухание, межсимвольная интерференция, надежность, габариты, частотная селекция, рассеиваемая мощность при очень низкой стоимости в условиях крупносерийного производства.

Канальные телевизионные (ТВ) фильтры на ПАВ в связи с возросшим числом каналов в системах кабельного телевидения (СКТ) нашли широкое применение для повышения помехозащищенности ТВ каналов и уменьшения взаимного влияния одного канала на другой. ПАВ фильтры для ТВ каналов должны иметь малые вносимые потери (-4-5 дБ), полосу пропускания равную 8 МГц независимо от номера канала, неравномерность АЧХ в полосе пропускания не более 1 дБ, чтобы не искажать ТВ сигнал, а также подавлять остальные ТВ каналы вне полосы пропускания более чем на 20-30 дБ. Как показывает практика использования таких фильтров подавления более 20 дБ в большинстве случаев достаточно, чтобы существенно улучшить качество изображения. Однако выполнить это условие на соседнем канале, находящимся справа от того канала, который необходимо пропустить, очень сложно в сочетании с малыми потерями. Поэтому подавление более 20 дБ справа обеспечивается через один канал. Решить эту проблему удалось впервые с использованием канальных ИФ (раздел 1.5.) [13-14, 19-20]. Схема импедансного фильтра на ПАВ в качестве канального ТВ фильтра показана на рис. 8а.

ВШП1 С,

Рис.8 а Схема мостового ИФ с симметричным трансформатором.

ИФ представляет собой мостовую схему с симметричным трансформатором и содержит всего два обычных ВШП с малой апертурой (две длины ПАВ на частоте несущей изображения). Он также содержит две индуктивности и два ковденсатора, что позволяет получить потери около 3 дБ при полосе пропускания 8 МГц и достаточную

прямоугольность для подавления соседних каналов Трансформатор выполнен на кольце диаметром 5 мм из ВЧ феррита и содержит 8 витков провода диаметром 0,1 мм Индуктивности выполнены на половинках ферритового кольца и содержат по 16 витков провода диаметром 0,1 мм.

фильтра с симметричным трансформатором на первый канал СКТ

Как видно из рис. 8 б, характеристики фильтра выгодно отличаются от характеристик известных канальных фильтров, так как кроме обеспечения внеполосного подавления более 35 дБ во всем метровом ТВ диапазоне, его АЧХ имеет плоскую вершину во всей полосе пропускания, что недостижимо в канальных ПАВ фильтрах других конструкций. Неравномерность АЧХ в полосе пропускания не превышает 1 дБ. Эта неравномерность объясняется отражениями ПАВ внутри ВШП -резонатора, которое происходит вблизи частоты его акустического синхронизма. Поэтому пульсации АЧХ присутствуют лишь на краях полосы пропускания фильтра, так как ВШП настроены на крайние частоты 1-го канала СКТ. Таким образом выполнены фильтры 2, 6-12 и 15-25 ТВ каналы СКТ (раздел 1.6.) [13].

Схема ИФ для селектора каналов гибридных аналого-цифровых ТВ приемников показана на рис. 9 (раздел 1.6.). Все ВШП 1 - 4 имеют апертуру равную 290 мкм, а ВШП5 —250 мкм. Во вех ВШП число электродов равно 401. L1=L3=1,27 мкГн, L2=14=l,15 мкГн. С1=С2=СЗ=С4=20 пФ. R1=R3=13 Ом, R2=160 0m. Эти резисторы представляют собой 3-х децибельный аттенюатор для развязки звеньев. ВШП5 служит для увеличения

крутизны правого фронта АЧХ, а индуктивность Ь5 предназначена для выравнивания АЧХ в полосе пропускания. Для расчета фильтра был комплексный метод проектирования фильтров на ПАВ, учитывающий параметры материала, электрические нагрузки и геометрию ВШП, и описанный в разделе 1.1.

ВШП1 С, Ь, и С3 ВШПЗ

-сщнтц Я, Из т-/тСчн=з

тСШ—1—ЕШЬ

4

ВШР5

Рис. 9. Схема ИФ для селектора каналов гибридных телевизионных приемников.

В, дБ

28 00 32 00 36 00 40 00 44 00

¥, МГц

Рис. 10. АЧХ ИФ для селектора каналов гибридных телевизионных приемников.

На рис. 10 представлены типичная экспериментальная АЧХ фильтра. Неравномерность АЧХ в полосе пропускания не более 1 дБ. АЧХ соответствует стандарту, предъявляемым к гибридным ТВ приемникам..

Вторая глава посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям радиочастотных меток на ПАВ.

Частотный спектр на территории РФ (особенно на Европейской части) находится в полном насыщении, поэтому к ВШП, осуществляющему основную частотно-селективную функцию РМ на ПАВ, предъявляются жесткие требования, как по потерям ПАВ, так и увеличению рабочих частот. Технологическому решению задачи расширения частотного диапазона посвящена третья глава.

В разделе 2.1 рассмотрены принципы работы однонаправленных однофазных преобразователей на основе внутренних отражений поверхностных акустических волн [8]. Для разработки таких преобразователей ПАВ использованы пьезоматериалы с высоким коэффициентом электромеханической связи и слабым уровнем возбуждения объемных акустических волн (ОАВ), например, К¥7/128° ЫЫЬ03.

В разделе 2.2. описаны принципы организации радиочастотной идентификации с использованием акустоэлектронных технологий [22], а также конструктивные особенности радиочастотных меток и датчиков дистанционного контроля физических величин на основе однонаправленных преобразователей ПАВ [9-10,25].

Радиоволны

Антенна . . метки ВШП Импульсы ПАВ

Рис. 11.

Принцип действия РМ основан на использовании эффекта формирования модулированного сигнала линией задержки на поверхностных акустических волнах при ее возбуждении широкополосным сигналом. Электромагнитный сигнал, принятый антенной метки с помощью ВШП преобразуется в поверхностно акустическую волну (рис. 11). Далее волна распространяется по кристаллу до системы отражателей, которые находятся на различном расстоянии от ВШП, так что отраженные пакеты приходят на ВШП в различные моменты времени. Далее ВШП выполняет обратное преобразование ПАВ в электромагнитный сигнал, который и излучается антенной метки. Варьируя пространственное расположение отражателей, легко изменять временное положение отраженного пакета. Импульсный отклик РМ на ПАВ представлен на рис. 12[28]. На рис. 13 - топологический файл РМ [12].

Считываете е устоойстео

А, дБ

1, НС

Рис. 12.

В разделе 2.3 рассмотрены вопросы практической реализации РМ на ПАВ.

Проанализированы конструктивные

решения, обоснована целесообразность применения многоканальной РМ [26-29]. Проведен поиск наилучших

конструктивных решений по следующим направлениям

:- выбор однонаправленного ВШП, обеспечивающего минимальные потери;

- применение волноводного эффекта с целью снижения габаритных размеров РМ;

- снижение материалоемкости за счет уменьшения размера пьезоэлемента;

- оптимизация групповых технологических операций;

- разработка способа кодирования РМ;

- снижение себестоимости РМ на операциях сборки.

При расчетах конструкции РМ учитывалась разность скоростей распространения ПАВ для сильных пьезоэлектриков (таких как ниобат лития) в структурах с разным коэффициентом металлизации. С этой целью была применена модель волноводного распространения ПАВ в преобразователях в части использования дисперсионных соотношений.

Рис. 13.

Третья глава посвящена технологическим особенностям разработки и производства рассмотренных в предыдущих главах пассивных акустоэлектронных приборов ППУ • фильтров и РМ на ПАВ.

Раздел 3.1 носит в основном обзорный характер, в котором рассмотрены основные вопросы технологии изготовления ПАВ структур: методы фотолитографии, способы нанесения тонких пленок в вакууме, проблемы получения качественных фотошаблонов. Химическая активность ПАВ структур потребовала проведения модернизации технологического процесса в части фотолитографии [29, 30], а сравнительно низкая механическая прочность - изменение порядка рифления и резки пластин с целью снижения уровня паразитных ОАВ.

Разделы 3.2. и 3.3. посвящены конструктивно-технологическим особенностям специально разработанной установки магнетронного распыления (рис. 14) [31] и условиям формирования пленок A1N и ZnO с контролируемыми содержанием и строением кристаллической фазы, а также условиям получения и эксплуатационным характеристикам слоистых структур, включающих AIN, ZnO, алмаза и алмазоподобного углерода [32], при их применении в пассивных акустоэлектронных приборах [33].

.аД vti утл __ . „„„- '/

—/сСГгп^ 'й_ ,аваа А

Рис. 14. Конструкции вакуумных камер установки, кинематическая схема привода подложкодержателя и электрическая схема управления приводом подложкодержателя. 1 - контакт; 2 - изолятор; 3 - подложкодержатель; 4 - нагреватель; 5 - шиберный затвор; 6 - измерительный генератор; 7 - электромагнитный ввод 8 - держатели кварцев; 9 - магнетроны; 10 - асинхронный двигатель с внешним ротором; 11-магниты; У1-УЗ - электромагнитные муфты.

Преимущество структур алмаз(АУП)/АГЫ(2пО) при изготовлении СВЧ устройств на ПАВ по сравнению с другими звукопроводами (монокристаллы и слоистые структуры, не содержащие слой алмаза) связано с повышением в 1,5-3 раза частоты обработки сигнала при одинаковой геометрии ВШП. Устройства на ПАВ, изготовленные на структурах 81/алмаз/ВШШгпО; 81/алмаз/гпО/ВШП и \У(5!)/алмаз/А1ШЗШП, работают в частотном диапазоне 0,8-3,5 ГТц при ширине электродов ВШП 3-0,75 мкм [6-7]. Для звукопровода устройств на ПАВ пригодны слои поликристаллического алмаза и АУП, осажденные из водород-углеводородной газовой смеси, активированной любым из известных методов: дуговым, тлеющим; ВЧ и СВЧ разрядами, близкими к ЭЦР; методом нагретой нити; а также методами распыления графитовой мишени ионным пучком, ВЧ и на постоянном токе магнетронным распылением и др. Важно применять метод, обеспечивающий формирование беспористых углеродных слоев с гладкой поверхностью. Последнее условие выполняется только при формировании рентгеноаморфных пленок алмазоподобного углерода. Строение слоистой структуры алмаз/2пО, использованной при изготовлении линий задержки, показано на рис. 15

<0002)2)0

1« 20 9, гр»Д.

Рис. 15. а) Фотография линии задержки на ПАВ на слоистом звукопроводе 51/алмаз/2пО. б) Штрихрентгенограмма (Си ка излучение) от слоистой структуры \У/алмаз/гпО{0001}. в) Дифрактограмма качания отражения (0002) 2пО.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан комплексный метод проектирования на основе квазистатической теории и Р-матричной модели ВШП, увеличивающий точность расчета ПАВ-фильтра. Разработана программа синтеза высокоизбирательных фильтров на ПАВ, учитывающая параметры материала, электрические нагрузки и геометрию преобразователей.

2. Предложены и разработаны типовые конструкции высокоизбирательных импедансных фильтров на ПАВ ППУ с вносимыми потерями 1-6 дБ и относительной полосой пропускания 0,07-31%, обеспечивающая значительное

улучшение частотной селекции 40-60 дБ, неравномерности ГВЗ до 2 не и высокую технологичность.

3 Практически реализованы высокоселективные фильтры для профессиональной аппаратуры селекторов каналов гибридных аналого-цифровых телевизионных приемников, подвижных средств связи, телевидения высокой четкости, режекторных фильтров для закрытия ТВ-каналов, узкополосных и широкополосных фильтров.

4. Разработаны и внедрены в производство телевизионные канальные фильтры на 1-2S эфирные каналы.

5. Впервые предложены и разработаны радиочастотные метки различных конструкций, в т.ч. многоканальные с волноводным распространением ПАВ и однонаправленным преобразователем, для систем радиочастотной идентификации и систем управления доступом..

6. Проведена модернизация технологических процессов изготовления пассивных акустоэлектронных приборов ППУ.

7. Разработаны конструктивно-технологические решения в области применения магнетронного распыления для выращивания слоистых структуры Ayn/AlN(ZnO), пригодных для разработок микроминиатюрных радиочастотных меток на ПАВ в расширенных частотных диапазонах.

8 . Впервые предложен способ кодирования радиочастотных меток на ПАВ в условиях крупносерийного производства.

Литература

1. Ю.В.Гуляев, В.И.Пустовойт. Усиление поверхностных волн в полупроводниках // ЖЭТФ. 1964.Т.47. С.2251-2253.

2. Ю.В.Гуляев. Акустоэлектроника - Российский приоритет // Радиоэлектроника и управление». 2002. 2-3. С.55-61.

3. C.S.Hartmann. A fast accurate method for calculating the SAW and bulk wave radiation admittance of a SAW transducer// Proc. IEEE Ultrason. Symp. 1988. P.39-46.

4. B.Abbott, C.Hartmann, D.Malocha. Transduction magnitude and phase for COM modeling of SAW devices, IEEE Trans, on Ultrason., Ferroel. and Freq. Cont. Vol.39. №1. 1992, P.54-60.

5. Акустические кристаллы Под ред. М.П.Шаскольской. М.: Наука. 1982. 632 с.

6. A.F.Belyanin, A.N.Blaut-Blachev, L.L.Bouilov, B.V.Spitsyn. Growth of AIN Films and diamond/AIN layer system application in acoustoelectronics // Journal of Chemical Vapour Deposition. 1997. V. 5. № 3. P.267-272.

7. S.Shikata, H.Nakahata, K.Higaki, S.Fujii, A.Hachigo, N.Fujimori. 2,5 GHz SAW bandpass filter using polycrystalline diamond // Advances in New Diamond Science and Technology. MYU. Tokyo. 1994. P.697-700.

Основные положения отражены в следующих публикациях:

8. С.А.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян, Н.А.Нефедова. Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн // Патент на изобретение 2195069. М. Гос. реестр изобретений РФ Бюл. №35 20.12.2002.

9. С.А.Багдасарян, С.С.Громов, Г.Я.Карапетьян, О.В.Машинин, В.В.Семенов. Устройство на поверхностных акустических волнах // Патент на изобретение 2242838. М. Гос. реестр изобретений РФ Бюл. №35. 20.12.2004.

10. С.А.Багдасарян, Ю.В.Гуляев, А.С.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян. Датчик дистанционного контроля физической величины на поверхностных акустических волнах // Заявка на изобретение № 2004126502 с приоритетом от 03.09.2004.

11 С.А.Багдасарян, Ю.В.Гуляев, А.С.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян. Устройство идентификации на поверхностных акустических волнах // Заявка на изобретение № 2005105835 с приоритетам от 03.03.2005.

12. С.А.Багдасарян, Ю.В.Гуляев, А.С.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян. Устройство идентификации на поверхностных акустических волнах // Заявка на изобретение № 2005127344 с приоритетом от 31.08.2005.

13. С А.Багдасарян, Ю.В.Гуляев, О.В.Машинин. Импедансные фильтры для систем кабельного телевидения // Тезисы докладов 5-ой международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации-ПТСПИ. Владимир. 2003.С.149-150.

14. С.А.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян. Импедансные фильтры на поверхностных акустических волнах для первого канала системы кабельного телевидения // Труды международной научно-технической конференции «Моделирование и исследование сложных систем». Севастополь. 2003. T.I. С.3-6.

15. С.А.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян, О.В.Машинин. ПАВ-фильтры для телевидения высокой четкости // Тезисы докладов 5-ой международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации-ПТСПИ. Владимир. 2003.С.152-154.

16. С.А.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян, О.В.Машинин. Режекторные импедансные фильтры для защиты от несанкционированного доступа.// Тезисы докладов 5-ой международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации-ПТСПИ. Владимир. 2003. С. 152-154

17. С.А.Багдасарян, Е.Ю.Шермагина. Расчетный метод компенсации вторичных эффектов высокоизбирательных фильтров на поверхностных акустических волнах // Труды международной научно-технической конференции «Моделирование электронных приборов и аппаратуры». Севастополь. .2003. T.l. С.24-27.

18. Ю.В.Гуляев, С.А.Багдасарян, О.В.Машинин. Импедансные фильтры на ПАВ для систем кабельного телевидения // Тезисы докладов 5-ой международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации ПТСПИ 2003». 2003. Владимир. С. 199.

19. С.А.Багдасарян, О.В.Машинин. ПАВ-технологии в системах кабельного телевидения // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Современные телевизионные технологии. Состояние и развитие» 2004. М. МНИТИ. С.56-58.

20. С.А.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян Импелансные фильтры на поверхностных акустических волнах лестничного типа на подложках из ниобата и танталата лития // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2005. Вып.1, С.37-38.

21. S.A.Bagdasarian, A S.Bagdasarian, G.Ya.Karapetyan, G A.Semyenov. Power Capture Acoustic Electronic Units for Telecommunication networks // International Conference "Wireless Telecommunication Systems". 2000. Voronezh. P.98-101.

22. С.А.Багдасарян, А.С.Багдасарян, А.И.Бурди, С.С.Громов. Технические средства идентификации автомобилей на основе акустоэлектронных устройств // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. М. 2000. .Вып.1. С.63-69.

23. С.А.Багдасарян. ПАВ-Технологии в системах радиочастотной идентификации // Труды международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образованию). 2004. Аланья. Севастополь. Т.Н. С.41-42.

24. С.А.Багдасарян. Системы контроля и управления доступом на основе акустоэлектронных элементов // Труды международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании». 2004. Аланья. Севастополь. Т.Н. С.37-40.

25. С.А.Багдасарян, Г.Я.Карапетьян. Использование линий задержки на ПАВ для дистанционного контроля различных физических параметров (температуры, давления, влажности, радиационного фона) // Труды международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании». 2004. Аланья. Севастополь. Т.Н. С.65-66.

26. С.А.Багдасарян. ПАВ-Технологии в системах радиочастотной идентификации // Электронная промышленность. 2004 .3. С. 170-171.

27. С.А.Багдасарян, Ю.В.Гуляев. Радиочастотная идентификация с использованием технологии ПАВ // Chip-news. Инженерная микроэлектроника 2005. №3 (96). С.46-48.

28. С.А.Багдасарян, Ю.В.Гуляев. Технологии ПАВ в радиочастотной идентификации // Наука и технологии в промышленности. 2005. №1. С.54-60.

29. С.А.Багдасарян, В.Г.Днепровский. Очистка подложек при изготовлении устройств на поверхностных акустических волнах // Труды международной научно-технической конференции «Моделирование и исследование сложных систем». 2003. Севастополь. С.21-23.

30. С.А.Багдасарян, В.Г.Днепровский. Подгонка частоты резонаторов на поверхностных акустических волнах // Труды международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании» 2004. Аланья. Севастополь. T.III. С. 123-124.

31. П.В.Пащенко, Г.Е.Адамов, С.А.Багдасарян, А.Ф.Белянин, М.И.Самойлович. Установки для получения пьезоэлектрических пленок на основе формирования многослойных структур, содержащих пленки бактериородопсина // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2004. №1,2. С 58-63.

32. А.Ф.Белянин, М.И.Самойлович, П.В.Пащенко, С.А.Багдасарян. Слоистые структуры алмазоподобный yrnepoji/AlN(ZnO) в устройствах на поверхностных

акустических волнах // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. №1,2. 2004. С.64-70.

33. А.Ф.Белянин, М.И.Самойлович, К А.Ковальский, П.В.Пащенко, С.А.Багдасарян, К.Ю.Петухов. Наноструктурированные пленки A1N и ZnO в электронной технике // Наука и технологии в промышленности. 2005. №2. С.46-57.

34. 34. А.Ф.Белянин, М.И.Самойлович, К.А.Ковальский, П.В.Пащенко, М.А.Тимофеев, С.А.Багдасарян, К.Ю.Петухов. Пленки A1N и ZnO: получение, строение и применение в электронной технике // Труды XI международной конференции «Высокие технологии в промышленности России». 2005. С.416-435.

35. А.Ф.Белянин, П.В.Пащенко, Н.В.Суетин, С.А.Багдасарян, Л.В.Павлушкин. Устройство импульсного напуска газа для установок магнетронного распыления // Труды XI международной конференции «Высокие технологии в промышленности России». 2005. С.534-536.

БАГДАСАРЯН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ ПАССИВНЫХ АКУСТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ ПРИЕМО ПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Лицензия ПЛД №53-472 от 30.07.99 Подписано в печать 12.10.2005. Формат 64x84/16 Бумага офсетная. Усл.печ.л.1,0. Тираж 100 экз. Заказ 3314 Отпечано в ОАО «ЦНИТИ «Техномаш». 121108 Москва, ул.Ив.Франко,4

«119 9 95

РНБ Русский фонд

2006-4 22787

Введение

1. Пассивные высокоизбирательные акустоэлектронные приборы частотной селекции с малым уровнем вносимого затухания.

1.1. Методы расчета высокоизбирательных акустоэлектронных приборов частотной селекции на ПАВ.

1.2. Анализ встречно-штыревых преобразователей ПАВ методом связанных мод.

1.3. Пассивные высокоизбирательные акустоэлектронные приборы частотной селекции с веерными преобразователями.

1.4. Пассивные высокоизбирательные акустоэлектронные приборы частотной селекции импедансного типа с малым уровнем вносимого затухания.

1.5. Импедансные канальные фильтры на ПАВ для систем кабельного телевидения.

1.6. Импедансные фильтры ПАВ в качестве фильтров для селекторов каналов гибридных аналого - цифровых телевизионных приемников.

1.7. Выводы.

П1. Физические основы работы импедансных фильтров.

2. Пассивные акустоэлектронные приборы радиочастотной идентификации с малым уровнем вносимого затухания. Введение

2.1. Однонаправленный однофазный преобразователь на основе внутренних отражений поверхностных акустических волн.

2.2. Радиочастотная идентификация с использованием технологии ПАВ.

2.2.1. Анализ принципов формирования кодовых последовательностей РМ на ПАВ.

2.2.2. Дальность действия пассивной РМ микроволновой системы РЧИД

2.3. Конструктивные и топологические решения радиочастотных меток на поверхностных акустических волнах.

2.3.1. Многоканальная радиочастотная метка на поверхностных акустических волнах.

2.3.2. Активная радиочастотная метка на поверхностных акустических волнах с малым энергопотреблением.

2.3.3. Способ кодирования радиочастотной метки на поверхностных акустических волнах.

Выводы.

3. Технологические особенности разработки и производства акустоэлектронных приборов.

3.1. Установки для получения пьезоэлектрических пленок на основе формирования многослойных структур, содержащих пленки бактериородопсина.

3.1.1. Модернизированная установка магнетронного распыления.

3.1.2. Установка термического осаждения металлов.

3.2. Слоистые структуры алмазоподобный углерод/ AIN (ZnO) в устройствах на ПАВ.

3.2.1. Конструкция установки и параметры процесса формирования пленок.

3.2.2. Устройства на поверхностных акустических волнах на слоистых структурах.

3.3. Наноструктурированные пленки A1N и ZnO в приборах на поверхностных акустических волнах.

3.3.1. Формирование пленок.

3.3.2. Строение сформированных пленок.

3.3.3. Устройства на поверхностных акустических волнах.

3.4.Технологические особенности изготовления микроэлектронных структур акустоэлектронных приборов на поверхностных акустических волнах.

3.4.1. Очистка подложек при изготовлении акустоэлектронных приборов на поверхностных акустических волнах.

3.4.2. Подгонка частоты радиочастотных меток на поверхностных акустических волнах.

Выводы.

Актуальность темы.

Благодаря классической работе Гуляева Ю.В. и Пустовойта В.И. [1], в которой впервые указывалось на перспективное использование поверхностных акустических волн (ПАВ) для обработки сигналов, состоялось становление и началось активное развитие акустоэлектроники - нового направления электроники.

Среди всех акустоэлектронных устройств господствующее положение на рынке информационных систем занимают пассивные акустоэлектронные приборы приемо-передающих устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ) [2] (свыше 12 млрд. долларов США в 2004 г.). Важнейшей особенностью, обеспечивающей постоянное и быстрое внедрение акустоэлектронных приборов в современные информационные системы, является отсутствие настройки и возможность совмещения процессов изготовления с микро и нано технологиями, высокая температурная стабильность, высокая надежность, малые массогабаритные характеристики.

Обработка в реальном масштабе времени, отсутствие настройки, совместимость с планарной микро- и наноэлектронной технологией изготовления, воспроизводимость характеристик и другие уникальные свойства акустоэлектронных приборов позволяют реализовать такие! важные функции, как частотную селекцию, обработку в реальном масштабе времени, псевдослучайный поиск рабочих частот, эталонирование, стабилизацию частоты и др.

Вместе с тем, для ряда системных применений, таких как частотная селекция во входных трактах приемо-передающих устройств (ППУ), межсимвольная интерференция, плотность информационных каналов, высокая надежность, малые массогабаритные характеристики и низкая цена при крупносерийном производстве, требуется достижение предельных высокоизбирательных характеристик пассивных акустоэлектронных приборов ППУ по предельному уровню вносимого затухания, высокому коэффициенту прямоугольности и малым уровнем осцилляций в полосе пропускания, предельных характеристик по неравномерности группового времени запаздывания. Эти требования постоянно выдвигают необходимость разработки приборов на ПАВ новых поколений с достижением предельных характеристик нескольких одновременно основных функций. Решение этой важнейшей информационной задачи зависит:

• Во-первых от достигнутого технологического уровня производства.

• Во-вторых от успехов в области фундаментальных и прикладных исследований, развития методов проектирования и разработки новых конструктивно-технологических решений.

Первый фактор реализуется за счет совершенствования специального технологического оборудования и пьезоэлектрических материалов. Перспективность использования слоистых структур, включающих слои алмаза, A1N и ZnO для разработки пассивныз акустоэлектронных приборов новых поколений в частотном диапазоне 2-5 ГГц с использованием хорошо освоенной в промышленности фотолитографии очевидна из-за высокой скорости распространения ПАВ (более 10км/с).

В России работы в области получения, исследования и применения алмазных пленок ведутся в Институте физической химии РАН, НИИ ядерной физики МГУ, о

Институте общей физики РАН, ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш», Бурятском научном центре СО РАН, Институте кристаллографии РАН, Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН и др. организациях.

Второй фактор позволяет практически с использованием одного и того же парка оборудования, материалов и составляющих инфраструктуры акустоэлектроники, получить ощутимый выигрыш в улучшении основных характеристик и получении новых параметров недостижимых аналогами, а также создании новых классов приборов на ПАВ.

До недавнего времени применение этих приборов было ограничено только фильтрами ПЧ. Это связано с тем, что стандартные конструктивно-технологические решения обеспечивали уровень вносимого затухания не менее 15 дБ. Тем не менее, такие устройства нашли широкое применение в технике средств связи благодаря возможности сложной частотно-селективной обработки сигналов. В частности, разработка телевизионных многостандартных фильтров для аналого-цифровых и цифровых телевизионных приемников, фильтров для спутниковой связи, режекторных фильтров для кабельных сетей, а также фильтров для профессиональной телевизионной аппаратуры, позволила существенно расширить границы и улучшить качество телевизионного вещания.

В России работы в области пассивной акустоэлектроники интенсивно ведутся в Институте радиотехники и электроники РАН, в высшей школе: МФТИ, МИФИ, МЭИ, РГУ, Нов.ГУ и др., отраслевых организациях: Санкт-Петербургском ОАО «Авангард», Московском и Ростовском НИИ радиосвязи, Омском НИИ приборостроения, Воронежском НИИ связи и др.

Несмотря на широкие перспективы использования приборов на ПАВ и значительный прогресс в разработке их моделей и конструкций, основным вопросом до недавнего времени оставались уровень вносимого затухания и расширение частотного диапазона. Уменьшение потерь в фильтре до 1-6 дБ увеличивает отношение сигнал/шум системы, позволяя использовать ПАВ-фильтр во входных цепях радиотракта, снижает уровень интермодуляционных искажений, уменьшает ее стоимость, габариты и потребление энергии за счет сокращения количества компенсирующих потери усилителей. В связи с этим становится актуальной задача разработки новых структур и приборов, в которых минимизированы потери на двунаправленность излучения ПАВ, и методов их расчета и компенсации, учитывающих основные искажающие факторы в расширенных частотных диапазонах.

Цель работы. Целью работы являлась разработка новых пассивных акустоэлектронных приборов с малым вносимым затуханием и конструктивно-технологических решений, обеспечивающих достижение предельных характеристик по вносимому затуханию и избирательности в расширенных частотных диапазонах.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо было решить следующие основные задачи:

1. проведение экспериментальных исследований многослойных структур АУЛ, A1N и ZnO с высокой скоростью ПАВ;

2. проведение теоретических и экспериментальных исследований однонаправленных структур различных типов и приборов на ПАВ на их основе; S

3. поиск новых конструкций отражательных элементов и ВШП;

4. исследование и разработка новых технологических маршрутов изготовления фильтров и РМ на ПАВ;

Объекты исследований. Объектами исследований являлись различные ориентации пьезоэлектрических кристаллов, слоистые структуры, содержащие алмазные углеродные пленки (АУП), A1N и ZnO, а также, входящие в состав акустоэлекгронных приборов, элементы на ПАВ. К последним относятся встречно-штыревые преобразователи (ВШП), различные отражательные структуры и многополосковые ответвители (МПО). К пассивными акустоэлектронным приборам ППУ относятся фильтры и радиочастотные метки (РМ) на ПАВ.

Методы исследований. Для решения поставленных задач в диссертационной работе использованы следующие современные методы:

• В части получения структур алмаз(АУП)/А11Ч(2пО) - элекгронно-зондовые методы анализа в глубоком вакууме, включая Ожеэлектронную спектроскопию, вторично-ионную масс-спеюроскопию, растровую электронную и оптическую спектроскопию компьютеризованную профилометрию микрорельефа поверхности.

• В части синтеза характеристик акустоэлекгронных приборов - методы акустоэлектроники, теорию цепей, теорию функций с финитным спектром, численные методы и моделирование на ЭВМ.

Научная новизна работы. При выполнении диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:

1. Показана возможность использования слоистой структуры подложка/АМ^пО), (подложка - ситалл, сапфир, слой поликристаллического алмаза и др.) при изготовл ении РМ на ПАВ.

2. Впервые показано на возможность использования частоты антирезонанса ВШП при конструировании ПАВ- фильтров импедансного типа.

3. Проведены исследования различных конструкций ПАВ-фильтров импедансного типа. Осуществлен синтез высокоизбирательных характеристик и разработана методика расчета с использованием программного пакета MathCAD.

4. Осуществлен синтез высокоизбирательных характеристик мостовых импедансных фильтров на ПАВ.

5. Разработаны новые конструкции и методы расчета телевизионных канальных ПАВ-фильтров импедансного типа ФТКП для метрового и дециметрового диапазонов частот. Уровень подавления таких фильтров в полосе задержания . более 20-30 дБ в большинстве случаев достаточен для того, чтобы обеспечить высокое качество изображения.

6. Впервые разработаны и исследованы конструкции импедансного фильтра для селектора каналов гибридных телевизионных приемников.

7. Разработан однонаправленный однофазный преобразователь на основе внутренних отражений поверхностных акустических волн.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. На частотах выше резонансной (центральной) реактивная составляющая проводимости ВШП носит индуктивный характер и существует частота антирезонанса, на которой она полностью компенсирует статическую емкость.

•Ж1

2. Конструктивно-технологические решения высокоизбирательных фильтров на ПАВ приемо-передающих устройств.

3. Конструктивно-технологические решения в области применения магнетронного распыления для выращивания слоистых структуры АУШАМ^пО), пригодных для разработок микроминиатюрных радиочастотных меток на ПАВ в расширенных частотных диапазонах.

4. Конструктивно-технологические решения микроминиатюрных радиочастотных меток на ПАВ и способ их кодирования в условиях крупносерийного производства.

Практическая ценность работы:

1. Канальные фильтры на ПАВ импедансного типа являются перспективными для повышения помехозащищенности ТВ каналов и уменьшения взаимного влияния одного канала на другой. При этом, они имеют малые размеры, высокие воспроизводимость и надежность, малые вносимые потери (не более 4 - 5 дБ), полосу пропускания, равную 8 МГц для всех ТВ каналов,включая 1ый и 2ой каналы, неравномерность АЧХ в полосе пропускания не более 1 дБ, с тем, чтобы не искажать ТВ сигнал, уровень подавления в полосе задержания более 20 дБ.

Разработана и внедрена в промышленность серия импедансных фильтров на ПАВ для основных трактов аппаратуры кабельного телевидения, в т.ч. для первого канала системы кабельного телевидения, позволяющая обеспечить высокие эксплуатационные характеристики аппаратуры по отечественному и европейскому стандартам.

Разработан импедансный фильтр на приповерхностных акустических волнах для ТВЧ с малой неравномерностью АЧХ в полосе пропускания. Разработаны рекомендации по величине допусков на основные технологические операции.

Разработаны рекомендации по модернизации технологических процессов изготовления акустоэлектронных приборов ППУ.

Разработаны оборудование и технологии магнетронного распыления, позволяющие формировать рентеноаморфные и выращивать при температурах <600 К на неориентирующих подложках пленки A1N и ZnO с упорядоченным строением кристаллической фазы, по внутреннему строению близких к монокристаллу и обладающих воспроизводимыми характеристиками; легировать при выращивании эти пленки различными примесями; изготавливать многослойные структуры с заданными функциональными характеристиками, необходимыми для создания устройств электронной техники.

Технология ПАВ в радиочастотной идентификации (РЧИД) наиболее перспективна в микроволновом диапазоне частот и может с успехом реализовать системный подход в области контроля и учета движения объектов и товарных потоков (транспортные средства, контейнеры, мелкие товары, людской персонал, животные и т. п.), найти широкое применение: на транспорте (интермодальные перевозки, контроль, управление движением и определение местонахождения транспорта); в обеспечении безопасности (санкционированный доступ транспорта, персонала или объектов, а также системы поиска людей и объектов в завалах при возникновении кризисных ситуаций); в связи (идентификация средств связи); при производстве и доставке товаров, материально-техническом снабжении и торговле (логистическое управление ресурсами); в медицине (индивидуальные носимые информационные средства и рекомендации в кризисных ситуациях); в животноводстве (идентификация животных) и др. Реализация и внедрение результатов.

Экономический эффект от внедрения результатов работ за период 2000.2005 г. превышает 450 тыс. рублей.

Полученные в диссертации результаты работ (патенты, конструкции, методы проектирования, алгоритмы и программы расчета высокоизбирательных импедансных фильтров на ПАВ, радиочастотных меток на ПАВ) использованы в ряде следующих НИОКР, проводимых в рамках Президентской программы «Национальная технологическая база» ИРЭ РАН, ЗАО «НПП «ЭЛКО», ОАО «Телеком», ВНИИС:

• «Разработка микроминиатюрных акустоэлектронных селективных устройств нового поколения для аппаратуры подвижной, спутниковой и радиорелейной связи в перспективных частотных диапазонах» (шифр Фильтр). Исполнители ИРЭ РАН, ЗАО «НПП «ЭЛКО»;

• «Разработка компонентов- на ПАВ для аппаратуры радиоканала» (шифр Кодокан). Исполнители ОАО «Телеком», ВНИИС, ЗАО «НПП «ЭЛКО»;

• «Разработка системного проекта и стандарта систем с кодовым разделением сигналов» (шифр Орион-1) . Исполнители ОАО «Телеком», ВНИИС, ЗАО «НПП «ЭЛКО»;

• «Создание приборно-технологического базиса производства устройств частотной селекции нового поколения», шифр «Каисса». Исполнители ИРЭ РАН, ЗАО «НПП «ЭЛКО». Результаты работы входили в число достижений РАН в 2003 г., 2004 г.;

• Конструкции (Патент № 2195069 на изобретение «Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн», приоритет от 08.04.2002 г.,

Патент № 2242838 на изобретейие «Устройство на поверхностных акустических волнах», приоритет от 15.05.2002 г.) и методы, разработанные С.А. Багдасаряном, приняты на предприятии ЗАО «НПП «ЭЛКО» в качестве базовых при проектирования высокоизбирательных пассивных акустоэлекгронных приборов приемо-передающих устройств.

• Научные и практические результаты диссертационной работы использованы при написании научно-технических отчетов по указанным выше работам.

• Конструкции, методы проектирования, алгоритмы и программы расчета высокоизбирательных импедансных фильтров на ПАВ, разработанные в диссертационной работе, приняты в качестве базовых в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах ООО «БУТИС-М». Экономический эффект от использования результатов работы в серийно выпускаемых фильтрах на ПАВ с малым вносимым затуханием в качестве канальных фильтров и фильтров специального назначения составил 450 тысяч рублей.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях:

1. «Беспроводные системы телекоммуникаций», г. Воронеж, сентябрь

2000 г.;

2. «Перспективные технологии в средствах передачи информации-ПТСПИ», г. Владимир, июль 2003 г.;

3. «Моделирование и исследование сложных систем», г. Севастополь, сентябрь 2003 г.;

4. «Информационные технологии в науке, технике и образовании», г. Аланья, Турция, май 2004 г.,

5. «Информационные технологии в науке, технике и образовании», г. Севастополь, Украина, сентябрь 2004 г.,

6. «Современные телевизионные технологии. Состояние и перспективы развития», г. Москва, ноябрь 2004 г.,

7. «Информационные технологии в науке, технике и образовании», г. Хургада, Египет, март 2005 г.;

8. XI международной научно-технической конференции «Высокие технологии в промышленности России», ХУП Международном симпозиуме «Тонкие пленки в электронике», Москва, сентябрь 2005 г.

Разработанные образцы импедансных фильтров на ПАВ демонстрировались на международных выставках «Связь-экспоком» г.Москва 2002, 2003.

Работа «Устройства приема и обработки телевизионных сигналов», отмечена 2-ой премией на Всероссийском КОНКУРСе ВНТО РЭС им. A.C. Попова научных работ аспирантов и студентов в области радиоэлектроники и связи за 2003г.

Работы по разработке пассивных акустоэлекгронных приборов для радиочастотной идентификации легли в основу:

1. проекта 05-07-08003-офип «Исследование вопросов проектирования и реализации средств обеспечения информационной безопасности, связанных с радиочастотной идентификацией, и изготовление лабораторного образца системы радиочастотной идентификации на основе современных акустоэлекгронных технологий», одобренного Российским фондом фундаментальных исследований;

2. инновационного проекта «Разработка и серийное освоение высокоточных систем радиочастотной идентификации и определения местонахождения объекта и информационных систем управления доступа на основе сверхминиатюрных высокостабильных акустоэлекгронных устройств импедансного типа» - победителя программы «СТАРТ 05» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Публикация результатов работы.

По результатам выполненных исследований опубликовано 28 научных работ, в том числе в 8 статьях, 5 патентах и 15 тезисах докладов международных конференций.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников. Диссертация содержит . страниц машинописного текста, из них . Рисунков, . таблиц, ссылки на 92 библиографических источника (на . листах). Личный вклад автора.

Выводы к главе 3.

• Проведена модернизация технологических процессов изготовления пассивных акустоэлектронных приборов ППУ.

• Разработаны конструктивно-технологические решения в области применения магнетронного распыления для выращивания слоистых структуры АУП/АШ^пО), пригодных для разработок микроминиатюрных радиочастотных меток на ПАВ в расширенных частотных диапазонах.

Заключение.

1. Разработан комплексный метод проектирования на основе квазистатической теории и Р-матричной модели ВШП, увеличивающий точность расчета ПАВ-фильтра. Разработана программа синтеза высокоизбирательных фильтров на ПАВ, учитывающая параметры материала, электрические нагрузки и геометрию преобразователей.

2. Предложены и разработаны типовые конструкции высокоизбирательных импедансных фильтров на ПАВ ППУ с вносимыми потерями 1-6 дБ и относительной полосой пропускания 0,07-31%, обеспечивающая значительное улучшение частотной селекции 40-60 дБ, неравномерности ГВЗ до 2 не и высокую технологичность.

3. Практически реализованы высокоселективные фильтры для профессиональной аппаратуры: селекторов каналов гибридных аналого-цифровых телевизионных приемников, подвижных средств связи, телевидения высокой четкости, режекторных фильтров для закрытия ТВ-каналов, узкополосных и широкополосных фильтров.

4. Разработаны и внедрены в производство телевизионные канальные фильтры на 1—25 эфирные каналы.

5. Впервые предложены и разработаны радиочастотные метки различных конструкций, в т.ч. многоканальные с волноводным распространением ПАВ и однонаправленным преобразователем, для систем радиочастотной идентификации и систем управления доступом.

6. Проведена модернизация технологических процессов изготовления пассивных акустоэлектронных приборов ППУ.

7. Разработаны конструктивно-технологические решения в области применения магнетронного распыления для выращивания слоистых структуры

АУП/АШ(2пО), пригодных для разработок микроминиатюрных радиочастотных меток на ПАВ в расширенных частотных диапазонах.

8. Впервые предложен способ кодирования радиочастотных меток на ПАВ в условиях крупносерийного производства.

1. Ю.В. Гуляев, В.И. Пустовойт Усиление поверхностных волн в полупроводниках //ЖЭТФ. Т.47 с.2251-2253, 1964

2. Ю.В Гуляев «Акустоэлектроника Российский приоритет» //Радиоэлектроника и управление», 2-3, с.55-61, 2002.

3. C.S. Hartmann A fast accurate method for calculating the SAW and bulk wave radiation admittance of a SAW transducer//Proc. IEEE Ultrason. Symp. 1988, p.39-46.

4. B. Abbott, C.Hartmann, D.Malocha, Transduction magnitude and phase for COM modeling of SAW devices, IEEE Trans, on Ultrason., Ferroel. and Freq. Cont., vol.39, №1, 1992, p.54-60

5. Акустические кристаллы. Под ред. М.П.Шаскольской. М.: Наука. 1982. 632 с.

6. A.F.Belyanin, A.N.Blaut-Blachev, L.L.Bouilov, B.V.Spitsyn. Growth of A1N Films and diamond/AIN layer system application in acoustoelectronics // Journal of Chemical Vapour Deposition. 1997. V. 5. № 3. P.267-272.

7. S.Shikata, H.Nakahata, K.Higaki, S.Fujii, A.Hachigo, N.Fujimori. 2,5 GHz SAW bandpass filter using polycrystalline diamond // Advances in New Diamond Science and Technology. MYU. Tokyo. 1994. P.697-700.1. Литература к главе 1.

8. Гуляев Ю.В. «Акустоэлектроника Российский приоритет», Радиоэлектроника и управление», 2-3, с.55-61, 2002.

9. Карпеев Д.В., Машинин О.В., Орлов М.М., Сингур Е.К., Синицына Т.В., Согласующие усилители для акустоэлектронных устройств частотной селекции, Электронная техника, сер. Радиодетали и радиокомпоненты, вып.1(66), 1987, с.51-55

10. Д.В.Карпеев, О.В.Машинин, М.М Орлов., Е.К Сингур., Т.В.Синицына, Частотно-избирательный микроблок с малым потреблением энергии, Электронная техника, сер. Радиодетали и радиокомпоненты, вып.3(68), 1987, стр.58-61

11. M.Hikita, T.Tubuchi, Low loss SAW filter for antenna duplexer, IEEE Ultrason.Symp., 1983, p.77-82

12. T.B. Синицына, Фильтры на поверхностных акустических волнах с малыми потерями, вып.3(108), ЦНИИ Электроника, депонированная рукопись, М., 1990, 47 с.

13. С.Н. Кондратьев, М.М Орлов, Е.К.Сингур, Т.В. Синицына, Пятиканальный частотно-избирательный микроблок, Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по микроэлектронике, Тбилиси, 1987, стр.96-97

14. С.А. Багдасарян, Г.Я. Карапетьян, H.A. Нефедова Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн//Патент на изобретение 2195069. М. Гос. реестр изобретений РФ Бюл.№35. 20.12.2002.

15. Комаяда, Исихара, Есикава Узкополосные фильтры на основе резонаторов для поверхностных акустических волн//ТИИЭР. Т.64.№5.1976.137-140.

16. A.C. Багдасарян, Г.Я. Карапетьян, С.Н. Кондратьев Устройство на поверхностных акустических волнах. Патент на изобретение №2242839 от 15.05.2002.

17. С.А. Багдасарян, Ю.В.Гуляев, A.C. Багдасарян, Г .Я. Карапетьян. Устройство идентификации на поверхностных акустических волнах.// Заявка на изобретение № 2005105835 с приоритетом от 03.03.2005.

18. С.А. Багдасарян, С.С.Громов, ГЛ. Карапетьян, О.В. Машинин, В.В.Семенов Устройство на поверхностных акустических волнах//Патент на изобретение 2242838. М. Гос. реестр изобретений РФ Бюл.№35. 20.12.2004.

19. С.А. Багдасарян, О.В. Машинин. ПАВ- технологии в системах кабельного телевидения.// Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Современные телевизионные технологии. Состояние и развитие».2004.М. МНИТИ. с.56-58.

20. Хохлов Б.Н. Особенности радиоканала отечественного гибридного аналого-цифрового телевизора. № 10, с. 41-42,2003.

21. Гуляев Ю.В., Багдасарян А.С. «Фильтры на поверхностных акустических волнах. Состояние и перспективы развития», Радиотехника, 8, с. 15-25, 2003.

22. Milsom R.F., Reilly N.H.C., Redwood М. Analysis of generation and detection of surface and bulk acoustic waves by interdigital transducers, IEEE Trans., SU-24, №3, 147166, 1977.

23. Hartmann C.S., Bell D.T., Rosenfeld R.S. Impulse model design of acoustic surface wave filters. IEEE Trans., MTT-21, № 4, p. 162-175, 1973.

24. Танкрилл P., Холланд M. Фильтры на поверхностных акустических волнах ТИИЭР, 59, № 3, с. 62-80, 1971.

25. Smith W.R., Gerard Н.М., Collins J.H., Reeder T.M., Shaw H.J. Analysis of interdigital surface wave transducers by use of an equivalent circuit model. IEEE Trans., MTT-17, № 11, p. 856-864, 1969.

26. Engan H. Excitation of elastic surface waves by spatial harmonics of interdigital transducer. IEEE Trans., v. ED-16, № 12, p. 1014-1017, 1969.

27. Морган Д., Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах, Радио и связь, Москва, 1990, 414 с.

28. Morgan D.P. Admittance Calculations for Non-reflective SAW Transducers. Proc. IEEE Ulrtason. Symp., p.131-135, 1996.

29. Daniel M.R., de Klerk J. Acoustic radiation measurements and calculations for three surface wave filter design. Proc. Ulrtasonics Symp., 449-455, 1973.

30. Гоулд Б., Рэйзер Ч. Цифровая обработка сигналов. Сов. Радио, М.,1973.

31. Рабинер Д., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов, М., Мир, 1978.

32. Parks T.W., McClellan Chebyshev approximation for non-recursive digital filters with linear phase. IEEE Trans. Circuit Theory, 19, 189-194,1972.

33. Rabiner L.R. Techniques for designing finite duration impulse-response digital filters. IEEE Trans. Commun. Tech., 19, 188-195, 1971.

34. Фельдштейн A.JI., Явич JI.P. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М., Связь, 1971,388с.

35. Моле Д.Х. Расчет электрических фильтров для аппаратуры связи. М., Госэнергоиздат, 1963, 332с.

36. Ю.В. Гуляев «Акустоэлектроника Российский приоритет», Радиоэлектроника и управление», 2-3, с.55-61, 2002.

37. C.S. Hartmann A fast accurate method for calculating the SAW and bulk wave radiation admittance of a SAW transducer //Proc. IEEE Ultrason. Symp. 1988, p.39-46.

38. P.V. Wright, A new generalized modeling of SAW transducers and gratings// Proc. 43rd Annual Symp. Freq. Control, 1989, p.596-605

39. В. Abbott, C.Hartmann, D.Malocha, Transduction magnitude and phase for COM modeling of SAW devices, IEEE Trans, on Ultrason., Ferroel. and Freq. Cont., vol.39, №1, 1992, p.54-60

40. V.P. Plessky, A simple two parameter coupling-of-modes model for shear SAW propagating in periodic gratings, Proc. IEEE Ultrason. Symp. 1993, p.63-67

41. V.P. Plessky, A two parameter coupling-of-modes model for shear horizontal type SAW propagation in periodic gratings, Proc. IEEE Ultrason. Symp. 1993, p.68-72

42. V.P. Plessky, SAW impedance elements, Proc. IEEE Ultrason. Symp. 1994, p.98-104

43. T.B. Синицына. Автореферат кандидатской диссертации. М.2003.

44. K.Yamanouchi, Н. Furuyashiki Low-loss SAW filter using internal reflection types of singl phase unidirectional transducers. Electronics Letters v.20, №20, 1984,p 819-821.

45. В.Б. Швец, B.C. Орлов, B.M. Макаров. Однонаправленный преобразова-тель поверхностных акустических волн. Заявка на изобретение РФ № 9711553 от 23.09.97.

46. Д. Морган. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. М. "Радио и связь", 1990, с.212.

47. Авторское свидетельство №743539, кл. Н03Н9/00, 1980 г.

48. S.A. Bagdasarian, A.S.Bagdasarian, G.Ya.,Karapetyan, G.A. Semyenov. Power Capture Acoustic Electronic Units for Telecommunication networks.//International Conference "Wireless Telecommunication Systems".2000. Voronezh, p. 98-101

49. ОКР «Фильтр-Э» Разработка микроминиатюрных акустоэлектронных селективных устройств нового поколения для аппаратуры подвижной, спутниковой и радиорелейной связи в перспективных частотных диапазонах.//2002.м.

50. ОКР «Каисса» Создание приборно-технологического базиса производства устройств частотной селекции нового поколения//2004.М.

51. ОКР «Мельпомена» Создание приборно-технологического базиса производства акустоэлектронных устройств и фильтров промежуточной частоты нового поколения//2004.М.

52. Ю. Амосов Абсолютная метка. "Эксперт", февраль 2003 г.

53. Проект "ЭСКОР-РАДИОМЕТКА". Электронная презентация. СПб.: "ОПФ ПИК", 2001 г.

54. Комплекс оборудования "ЭСКОР". Техническое описание. СПб.: "ОПФ ПИК", 2001 г.

55. Комплекс радиочастотной идентификации "ЭСКОР-М". Структурные схемы. -СПб.: "ОПФ ПИК", 2001 г.

56. Colin Kydd Campbell. Publications for period from 1953 TO 2004.

57. P. J. Edmonson Ltd., and С. K. Campbell Consulting, "Dual Track Surface Acoustic Wave RFID/Sensor," Application Number: 20030231107, Filing Date: March 28, 2003.

58. P. J. Edmonson Ltd., and С. K. Campbell Consulting, "Encoded SAW RFID Tags and Sensors (Phase Modulation)," Application Number: 10/323,827, Filing Date: December 20, 2002.

59. ISO 18000-1 общие параметры беспроводных интерфейсов.

60. ISO/IEC/JTC 1/SC31/WG2 "Структура данных";

61. CEN/TC278 "Автомобильный транспорт и управление движением";

62. C.S. Hartmann, "Future high volume applications of SAW devices," Proceedings of 1985 IEEE Ultrasonics Symposium, vol. 1, pp. 64-73, 1985.

63. Colin K. Campbell "Applications of Surface Acoustic and Shallow Bulk Acoustic Wave Devices." October 1989. Proceedings of the IEEE.

64. RFID Equipment and System, Press Release, VD Corporation, 2000.14. ТИИЭР, №8, 1965.

65. Colin K. Campbell, Surface Acoustic Wave Devices for Mobile and Wireless Communications. Academic Press: Boston, 633 pages, 1998.(ISBN Number 0-12-1573400).

66. Д.М. Сазонов "Антенны и устройства СВЧ", М., Высшая школа, 1988г.

67. Ю.В. Гуляев, С.А. Багдасарян Технологии ПАВ в радиочастотной идентификации. // Наука и промышленность, 2005, №1, с.54-60.

68. Ю.В. Гуляев, С.А. Багдасарян Высокоэффективные методы модуляции в ПАВ RFID. // Микроэлектроника (Chip news), 2005, №2. с. 46-48.

69. В.А. Морозов, Б.А. Хаджи Помехоустойчивость приема кодированных ортогональных сигналов в канале множественного доступа при 2-х уровневом квантовании. //Радиотехника и электроника, 2001, т.46, №7, с.840-855.

70. В.А. Морозов, Б.А. Хаджи О выборе наилучшей группы кодированных ортогональных сигналов в канале множественного доступа при 2-уровневом квантовании. //Радиотехника и электроника, 2002, т.47, №10, с.1212-1218.

71. В.А. Морозов, Б.А. Хаджи Вероятность ошибки приема в канале с кодовым разделением абонентов и бинарным квантованием входных сигналов при неравенстве мощности сигналов абонентов.// Радиотехника и электроника, 2004, т.49, №12 , с.1463-1467

72. В.А. Морозов, С.О. Старков, Б.А Хаджи Потенциальная помехо-устойчивость прямохаотической передачи информации в условиях многолучевого распространения радиоволн. //Радиотехника и электроника, 2005, т.50, №1 , с.42-49.

73. В.А. Морозов, С.О. Старков, Б.А Хаджи Оценка точности синхронизации по пачке шумовых импульсов. //Радиотехника и электроника, 2005, т.50, №4 .

74. С.А. Багдасарян «ПАВ-Технологии в системах радиочастотной идентификации» //Электронная промышленность, 3, с. 170-171, 2004.

75. С.А. Багдасарян «ПАВ-Технологии в системах радиочастотной идентификации» //Труды международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании» май, сентябрь 2004. Аланья, Севастополь. Т.Н. с. 41-42

76. С.А. Багдасарян Системы контроля и управления доступом на основе акустоэлектронных элементов //Труды международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании» 2004 Аланья, Севастопольт.П. с. 37-40.

77. С.А. Багдасарян, А.С. Багдасарян, А.И. Бурди, С.С. Громов «Технические средства идентификации автомобилей на основе акустоэлектронных устройств» //Системы и средства связи, телевидения и радиовещания, М. Вып.1, с.63-69, 2000.

78. С.А. Багдасарян, Г.Я. Карапетьян, Н.А. Нефедова Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн//Патент на изобретение 2195069. М. Гос. реестр изобретений РФ Бюл.№35. 20.12.2002.

79. K.Yamanouchi, Н Furushki Low-loss SAW filter using internal reflection types of single phase unidirectional transducers.- electronics Letters v.20, №20, 1984, p.819-821/

80. В.Б. Швец, B.C. Орлов, B.M. М.акаров Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн.- Заявка на изобретение РФ №9711553 от 23.09.07. (RU2117383 G1, опубл. 10.08.1998).

81. СЛ. Багдасарян, Ю.В. Гуляев, A.C. Багдасарян, Г.Я. Карапетьян. Устройство идентификации на поверхностных акустических волнах.// Заявка на изобретение № 2005105835 с приоритетом от 03.03.2005.

82. Устройство идентификации на поверхностных акустических волнах

83. С.А. Багдасарян, Ю.В. Гуляев, A.C. Багдасарян, Г .Я. Карапетьян Датчик дистанционного контроля физической величины на поверхностных акустических волнах.// Заявка на изобретение № 2004126502 с приоритетом от 03.09.2004.

84. П.Е. Кандыба, С.Н. Кондратьев, Т.В. Синицына, Фильтры на ПАВ, имеющие структуру волноводного канала,- Тезисы докладов конференции Актуальные проблемы электронного приборостроения, Новосибирск, 1990, стр.130

85. С.Н. Кондратьев, Т.В. Синицына, Фильтры на поверхностных акустических волнах, имеющих структуру волноводного канала, Тезисы докладов Всесоюзной конференции Акустоэлектронные устройства обработки информации на ПАВ, Черкассы, 1990, с. 135-136

86. П.Е. Кандыба, С.Н.Кондратьев, Т.В. Синицына, Research and design of small-aperture SAW pass-band filter, Proc. Intern. Symp., Russia, St. Petersburg, 1993, p.l61-162.

87. C.A. Багдасарян, Ю.В. Гуляев, A.C. Багдасарян, Г.Я. Карапетьян Устройство идентификации на поверхностных акустических волнах.// Заявка на изобретение № 2005127344 с приоритетом от 31.08.2005.1. Литература к главе 3.

88. Проспект фирмы ALCATEL. SCM650. From development to production of thin films. Creation Agena Annecy 09/85.

89. Публикация фирмы BALZERS. Электроннолучевой испаритель EVM 052 фирмы BALZERS. Перевод ГПНТБ 1978.

90. Холлэнд Л. Пленочная электроника. М.: МИР. 1968. 366 с.

91. М.Х. Джонс Электроника практический курс. М.: Постмаркет. 2003. 528 с.

92. Публикация фирмы EDWARDS. Цифровое устройство типа FTM3 контроля толщины пленки с индикатором скорости осаждения пленки и оконечным блоком. Перевод ГПНТБ 76/79827. 1976.

93. V.A.Shubin, W.Kim, V.P.Safonov, A.K.Sarychev, R.L.Amstrong, V.M.Shalaev. Surface-Plasmon Enhanced Radiation Effects in Confined Photonic Systems // Journal of Lightwave Technology. 1999. V. 17. P.2183-2190.

94. E.Yablonovitch. Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. № 20. P.2059-2062.

95. S.John. Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. № 23. P.2486-2489.

96. А.Ф.Белянин, М.И.Самойлович, C.A. Багдасарян, П.В.Пащенко Слоистые структуры алмазоподобный углерод / ALN(ZnO) в устройствах на поверхностных акустических волнах // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. М.2004. №1-2. с.58-64.

97. T.Nakahara. From business to future dream of new diamond // Advances in New Diamond Science and Technology. MYU. Tokyo. 1994. P.9.

98. А.Ф.Белянин, Б.В.Спицын. Строение и применение в электронике пленок алмаза, выращенных методом дугового разряда // Алмаз в технике и электронике на пороге III тысячелетия. М.: ПОЛЯРОН. 2001. С.50-67.

99. А.И.Морозов, В.В.Проклов, Б.А.Станковский. Пьезоэлектрические преобразователи для радиоэлектронных устройств. М.: Радио и связь. 1981. 183 с.

100. H.J.McSkimin, W.Z.Bond. // Phys. Rev. 1957. V. 105. № 1. P.l 16.

101. S.Shikata, H.Nakahata, K.Higaki, S.Fujii, A.Hachigo, N.Fujimori. 2,5 GHz SAW bandpass filter using polycrystalline diamond // Advances in New Diamond Science and Technology. MYU. Tokyo. 1994. P.697-700.

102. A.Hachigo, H.Nakahata, K.Higaki, S.Fujii, S.Shikata. Heteroepitaxial growth ofZnO films on diamond (111) plane by magnetron sputtering // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 65(20). P.2556-2558.

103. S.Shikata, H.Nakahata, A.Hachigo, N.Fujimori. High frequency bandpass filter using polycrystalline diamond // Diamond and Related Materials. 1993. V. 2. P.l 197-1202.

104. H.Nakahata, K.Higaki, A.Hachigo, S.Shikata, N.Fujimori, Y.Takahashi, T.Kajihara, Y.Yamamoto. High frequency surface acoustic wave filter using ZnO/Diamond/Si structure // Jap. J. Appl. Phys. 1994. V. 33. P.324-328.

105. H.Nakahata, K.Higaki, A.Hachigo, S.Shikata, N.Fujimori, Y.Takahashi, R.Kajihara, N.Sakairi, Y.Yamamoto. High-frequency surface acoustic wave filter using

106. ZnO/diamond/Si structure I I 2nd International Conference on the Applications of Diamond Films and Related Materials. MYU. Tokyo. 1993. P.361-364.

107. M.Ishihara, T.Nakamuram, F.Kokai, Y.Koga. Preparation of A1N and LiNbC^ thin films on diamond substrates by sputtering method // Diamond and Related Materials. 2002. №11. P.408-412.

108. S.Zhgoon, Q.Zhang, S.F.Yoon, A.Revkov, J.Ahn. Surface acoustic wave reflection from diamond-like carbon thin film reflecting arrays on LiNb03 substrates // IEEE. 2001.

109. H.Okano, N.Tanaka, Y.Takahashi, T.Tanaka, K.Shibata. Preperation of aluminum nitride thin films by reactive sputtering and their applications to GHz-band surface acoustic wave devices // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 64. № 2. P. 166-168.

110. S.Shikata, H.Nakahata, K.Higaki. SAW filters based on diamond // Applications of Diamond Films and Related Materials: Third Int. Conf. USA. 1995. P.29-36.

111. V.M.Polushkin, S.N.Polyakov, A.T.Rakhimov, N.V.Suetin, M.A.Timofeev, V.A.Tugarev. Diamond film deposition by downstream DC glow discharge plasma chemical vapor deposition // Diamond and Related Materials. 1994. V. 3. P.531-533.

112. Collins J.L. Diamond-like carbon (DLC) — a review // Industrial diamond review. 1998. V. 58. №578. P.90-92.

113. А.Ф.Белянин, В.Ф.Волянский, Г.Г.Кессених. Совершенствование процесса выращивания пленок нитрида алюминия // Сегнето- и пьезоэлеюгрики в ускорении научно-технического прогресса. М.: МДНТП. 1987. С.51-55.

114. Э.Дьелесан, Д.Руайе. Упругие волны в твердых телах. М.: Наука. 1982. 424 с.

115. Поверхностные акустические волны. Под ред. А.Олинера. М.: Мир. 1981. 390 с.

116. А.Ф.Белянин, В.Д.Житковский, П.В.Пащенко. Пленки нитрида алюминия: получение, строение и применение в устройствах электронной техники // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. М.: ЭКОС. 1998. Вып. 1. С.29-37.

117. А.Ф.Белянин, М.И.Самойлович, К.А.Ковальский, П.В.Пащенко, С.А.Багдасарян, К.Ю.Петухов. Наноструюгурированные пленки A1N и ZnO вэлектронной технике.// Наука и технологии в промышленности. 2005. №2. С.57-66.

118. M.C.Benjamin, C.Wang, R.F.Davis, RJ.Nemanish. Observation of a negative electron affinity for heteroepitaxial A1N on a-(6H)-SiC(0001) // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 64. № 24. P.3288-3290.

119. I.Ziman. Electronic components conference to spotlight advances in matherials // Electronics. 1984. V. 57. №9. P.134-136.

120. Акустические кристаллы. Под ред. М.П.Шаскольской. М.: Наука. 1982. 632 с.

121. B.V.Spitsyn, V.V.Zhirnov, A.N.Blaut-Blachev, L.V.Bormatova, A.F.Belyanin, P.V.Pashchenko, L.L.Bouilov, E.IGivargizov. Field emitters based on Si tips with A1N coating // Diamond and Related Materials. 1998. № 7. P.692-694.

122. S.Shikata, H.Nakahata, K.Higaki, S.Fujii, A.Hachigo, N.Fujimori. 2,5 GHz SAW bandpass filter using polycrystalline diamond // Advances in New Diamond Science and Technology. MYU. Tokyo. 1994. P.697-700.

123. А.А.Чернов. Теория устойчивости гранных форм роста кристаллов.// Кристаллография. 1971. Т. 16. Вып. 4. С.842-863.

124. A.F.Belyanin, L.L.Bouilov, V.V.Zhirnov, A.LKamenev, K.A.Kovalskij, B.V.Spitsyn. Application of aluminum nitride films for electronic devices // Diamond and Related Materials. 1999. V. 8. P.369-372.

125. А.Ф.Белянин, П.В.Пащенко, Е.С.Солдатов, Н.В.Суетин, А.С.Трифонов. Исследование автоэмиссионных свойств сильнолегированных пленок A1N // Вопросы атомной науки и техники. 1998. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники. Вып. 6(7), 7(8). С.235-236.

126. М.И.Самойлович, С.М.Клещева, А.Ф.Белянин, В.Д.Житковский. Трехмерные нанокомпозиты на основе упорядоченных упаковок наносфер кремнезема. Части 1-3 // Микросистемная техника. 2004. № 6-8.

127. А.Ф.Белянин, М.И.Самойлович, В.Д.Житковский. 3D слоистые структуры в качестве основы ненакаливаемых катодов и активных элементов фотодиодов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2005. № 1. С.31-35.

128. M.Ishihara, T.Nakamuram, F.Kokai, Y.Koga. Preparation of A1N and LiNb03 thin films on diamond substrates by sputtering method // Diamond and Related Materials. 2002. №11. P.408-412.

129. Поверхностные акустические волны. Под ред. А.Олинера. М.: Мир. 1981. 390 с.

130. С.А. Багдасарян, Ю.В. Гуляев. Радиочастотная идентификация с использованием технологии ПАВ//Наука и технологии в промышленности.2005. №1. С.54-60.

131. A.B. Мокеев, A.C. Романов Химическая обработка и фотолитография в производстве полупроводниковых приборов и микросхем. // М., «Высшая школа», 1979.

132. И.А. Малышева Технология производства интегральных схем. // М., «Радио и связь», 1991.

133. JI.H. Дерюгин, В.И. Аникин, А.И. Гудзенко, В.Г. Днепровский, В.Ф Теричев. Акустооптическое взаимодействие в планарных волноводах среднего ИК диапазона. // Письма в ЖТФ, т. 6, вып. 7, с. 425 427, 12 апреля 1980 г.

134. В.Н. Банков, В.Г. Днепровский, H.H. Днепровская, О.И. Подопригорина Авторское Свидетельство // Способ изготовления тонкопленочных элементов на подложках из CdS, N 1 455 945, (СССР)

135. В.Г. Буткевич, Ю.А. Глебов, Е.Р. Глобус, Н.Ю. Зверева, О.Г. Ревзина, Ю.А. Алмазов. Интерференционные покрытия конструктивных узлов и элементов фотоприемников. // Прикладная физика, № 2, 1999 г.

136. У. Моро, Микролитография, Москва, изд. "Мир", 1990, 606 с.

137. З.Ю. Готра, Технология микроэлектронных устройств, Москва, Радио и связь, 1991,528 с.

138. УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор \ ООО «БУХИС-М»внедрения диссертации С.А. Багдасаряна

139. Настоящий акт составлен в том, что научные и практические результаты диссертационной работы

140. Экономический эффект от использования результатов работы только в серийно выпускаемых фильтрах на ПАВ с малым вносимым затуханием в качестве канальных фильтров и фильтров специального назначения составил 450 тысяч рублей в год.

141. Заместитель по научной работе , лауреат Государственнойк.т.н., с.н.с.

142. УТВЕРЖДАЮ Главный инженер §УЭ «НПП «ЭЛКО»1. Ю.З. Анненков 2005 г.о внедрении научных результатов кандидатской диссертации Багдасаряна С.А.

143. Разработка микроминиатюрных акустоэлектронных селективных устройств нового поколения для аппаратуры подвижной, спутниковой и радиорелейной связи в перспективных частотных диапазонах» (шифр Фильтр-Элко);

144. Разработка компонентов на ПАВ для аппаратуры радиоканала» (шифр Кодокан-Элко);

145. Разработка системного проекта и стандарта систем с кодовым разделением сигналов» (шифр Орион-1), в которых он являлся ответственным исполнителем.

146. Создание приборно-технологического базиса производства устройств частотной селекции нового поколения», шифр «Каисса»;

147. Научные и практические результаты диссертационной работы отражены в научных публикациях и использованы при написании научно-технических отчетов по указанным выше работам.1. Начальник отделенияфункциональной электроникиз.Н .еГг.1. А.Д. Моисеев

148. ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО1. Шл^Ш^У^Ш «Научно1. ЩуК^^ производственноеобъединение

149. Московский радиотехнический завод"121357, Россия, г. Москва, ул. Верейская, 29 Тел. (095) 444-97-77, факс (095) 443-71-40

150. Телетайп 111813 «Бутон» • URL: www.mrtz.ru • E-mail: mrtz@rol.ru

151. Генеральному директору Фонда содействия развитию

152. На №-1-от--малых форм предприятий1 в научно-технической сфере1. Профессору И.М. Бортнику

153. Генеральный директор / Бочков1. Исполнено,- В дело №1. Исх. дата Подпись