автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Уменьшение вносимых потерь и расширение функциональных возможностей фильтров на поверхностных акустических волнах за счет конструктивно-топологической оптимизации

На правах рукописи

ДОБЕРШТЕЙН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

УМЕНЬШЕНИЕ ВНОСИМЫХ ПОТЕРЬ И РАСШИРЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ФИЛЬТРОВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ ЗА СЧЕТ КОНСТРУКТИВНО-ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0мск-2009

Работа выполнена в федеральном государственном унитарном предприятии «Ом ский научно-исследовательский институт приборостроения» (ФГУП «ОНИИП»),

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Аржанов В. А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Багдасарян А. С.

кандидат технических наук, Никонов И. В.

Ведущая организация:

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» (ГОУ ВПО «ГУАП») г. Санкт-Петербург.

Защита состоится «24» декабря 2009 г. в 16:00 часов на заседании диссертацион ного совета Д212.178.01 при Омском государственном техническом университет по адресу: 644050, г. Омск, пр. Мира 11, ауд. 8-421.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственног технического университета.

Автореферат разослан «. ¿3 »НСЯбГр<Я 2009г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью просим направлять по адресу: 644050, г. Омск, пр. Мира 11, Омский государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета Д212.178.01

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.178.01

доктор технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время ключевыми элементами современных систем связи, радионавигации, радиолокации и телевидения являются фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ), отличающиеся от своих аналогов меньшими габаритами, высокой надежностью, конструктивной и технологической совместимостью с изделиями микроэлектроники. Однако потенциальные характеристики фильтров на ПАВ до сих пор полностью не реализованы. В этой связи уменьшение вносимых потерь (ВП) и расширение функциональных возможностей, таких как: работа в балансном режиме, преобразование импедансов со входа на выход, самосогласование с одновременным выполнением заданной избирательности является актуальной задачей и отвечает новейшим мировым направлениям развития техники ПАВ. Снижение ВП фильтров на ПАВ позволяет расширить динамический диапазон аппаратуры приема, передачи и обработки информации (АПОИ). Балансное включение ПАВ-фильтров совмещает их без дифференциальных трансформаторов с современными балансными усилителями и смесителями. Преобразование импедансов дает возможность оптимально согласовывать через ПАВ-фильтры низкоомные антенны и усилители с высокоомными смесителями. Самосогласование фильтров на ПАВ с нагрузками без внешних согласующих элементов сокращает габариты АПОИ и повышает её технологичность.

Анализ материалов ежегодных международных конференций по технике ПАВ показывает, что над данной проблемой работает большое число ведущих специалистов во многих странах мира. Существующие фильтры на ПАВ с предельно малыми ВП (около 1 дБ) имеют ограниченный интервал реализуемых относительных полос пропускания (Д///0) и очень часто затрудняют самосогласование, балансное включение и преобразование импедансов. Бурное развитие ПАВ-фильтров с указанными расширенными возможностями основано на использовании сложных ре-зонаторных структур - трех- и пятипреобразовательных с отражательными решетками (ОР) и импедансных элементов, для которых известные подходы анализа и разработки затрудняют получение предельно малых ВП. Между тем, совершенно не заслуженно потерян интерес к ПАВ-фильтрам на более технологичных кольцевых структурах с отражательными многополосковыми; ответвителями (ОМПО) и однонаправленных преобразователях (ОП) с МПО. Проведение теоретических и экспериментальных исследований этих структур, их конструктивно-топологическая оптимизация дает возможность реализовать предельно малые ВП, самосогласование, балансное включение и преобразование импедансов. Предложенные подходы также позволят улучшить параметры известной трехпреобразова-тельной резонаторной структуры с ОР в широком интервале Д///0.

Исследования по теме диссертации проводились в рамках ряда важнейших НИОКР в период с 1986 по 2006 год, федеральных целевых программ (ФЦП) "Национальная технологическая база" в 2002, 2006 годах, «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» в 2008 году.

Цель работы: разработка фильтров на ПАВ с уменьшенными ВП и расширен- | ными функциональными возможностями в широком интервале А///0 и внедрение \

их в АПОИ различного назначения. В соответствии с целью в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Проанализированы причины появления ВП и способы их уменьшения в узкополосных кольцевых ПАВ-фильтрах, широкополосных трехпреобразовательных резонаторных ПАВ-фильтрах с ОР, ПАВ-фильтрах на ОП с МПО на различных срезах иМЬ03, ЫТаОз.

2. Проведен анализ способов расширения функциональных возможностей таких ПАВ-фильтров.

3. Разработаны модели для расчета коэффициента передачи, входного и выходного сопротивления (частотных характеристик) данных типов ПАВ-фильтров на основе Р-матриц смешанных пграметров и А-матриц.

4. Проведен теоретический анализ согласования указанных ПАВ-фильтров.

5. Для проверки адекватности теоретических моделей проведены экспериментальные исследования разработанных ПАВ-фильтров.

6. Разработаны и внедрены ПАВ-фильтры с уменьшенными ВП и расширенными функциональными возможностями.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием численных методов моделирования на основе разработанных компьютерных программ, описываемых моделями Р-матриц смешанных параметров, преобразованных в А-матрицы. Построение моделей фильтров на ПАВ основано на использовании физических параметров элементов ПАВ-структур: скорость ПАВ на металлизированной Ут и на свободной Уа поверхности, относительная разность импедансов на свободной и металлизированной поверхности, коэффициент электромеханической связи, удельная емкость пары электродов, число электродов в преобразователях, ОР и МПО, ширина электродов, апертура преобразователей и', расстояние между преобразователями и ОР, потери на распространение, коэффициент отражения ОР, нагрузки по входу и выходу.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Известное представление ПАВ-фильтров в виде модели Р-матриц смешанных параметров расширено для моделирования балансных ПАВ-фильтров с преобразованием импедансов путем замены исходных шестиполюсников или восьмиполюсников, эквивалентных элементам акустического и электрических трактов, линейным четырехполюсником — А-матрицей. При этом частотные характеристики фильтра рассчитывались по известным выражениям для А-матрицы четырехполюсника, что сократило трудоемкость расчетов и обеспечило их высокую достоверность.

2. На основе предложенных моделей установлена взаимосвязь между топологией и частотными характеристиками исследуемых ПАВ-фильтров, что позволило существенно снизить трудоемкость при их разработке.

3. Решена важная задача согласования кольцевых, трехпреобразовательных резонаторных ПАВ-фильтров с ОР, ПАВ-фильтров на ОП с МПО в балансном включении и с преобразованием импедансов без согласующих элементов и балансных трансформаторов, что позволило получить минимальные ВП и неравномерность АЧХ в широком интервале Д///0.

4. Разработаны новые конструкции самосогласованных ПАВ-фильтров, позволяющих снизить ВП до 3 дБ в балансном включении с преобразованием импедан-сов 1:4 и избирательностью >60 дБ в широком интервале Д///0 = 1,5+8%.

5. Достоверность новизны принятых технических решений подтверждена четырьмя патентами РФ.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработаны теоретические основы и методика проектирования новых разнообразных ПАВ-фильтров с уменьшенными ВП и расширенными функциональными возможностями в широком интервале Д///0= 1,5+3% на различных срезах LiNb03, LiTa03;

- разработана и внедрена широкая номенклатура фильтров на ПАВ (более 200 типов) с ВП 1-4 дБ в диапазоне частот 30+500 МГц с Д///0 = 1,5+8%.

- разработана и внедрена широкая номенклатура (более 30 типов) ПАВ-модулей: интегральных устройств с ПАВ-фильтрами и усилителем в одном SMD корпусе в диапазоне частот 120+500 МГц с А///0 = 2+7%.

Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены в серийное производство с 1999 года на ОАО "НПП "Эталон" (г. Омск) согласно лицензионному договору, а также в ФГУП Омский НИИ приборостроения при проведении ряда НИР, ОКР по разработке различных устройств на ПАВ: "Клен-1" (1991 г.), "Вега-91" (1991 г.), "Элион-Герц" (1992 г.), "ИГРА-Ф", "ИГРА-ПШ" (2002 г.), "Мельпо-мена-О" (2002 г.), "Т-стабилизация" (2006 г.), "Гамма-Т" (2007 г.).

Основные положения, выносимые на защиту;

1. Модели ПАВ-фильтров на основе Р-матриц смешанных параметров и А-матриц для расчета частотных характеристик.

2. Методика разработки самосогласованных узкополосных кольцевых, широкополосных трехпреобразовательных ПАВ-фильтров с ОР, ПАВ-фильтров на ОП на различных срезах LiNb03, LiTaOj.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований различных конструкций ПАВ-фильтров с уменьшенными ВП и с расширенными функциональными возможностями.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы представлялись на всесоюзных конференциях: "Акустоэлектронные устройства обработки информации" (Черкассы, 1988, 1990 гг.), на международных симпозиумах по ультразвуку (США, 1992, 1995, 1999, 2000, 2003, 2007 гг.; Германия, 2002 г.), по контролю частоты (США, 1994, 2008 гг.), на международных конференциях "Акустоэлектрони-ка'93" (Болгария, 1993 г.), "Пьезо-94,96" (Польша, 1994, 1996 гг.), на Европейском форуме времени и частоты (Польша, 1998; Франция, 1999, 2009; Италия, 2000; Россия, 2002); отмечены Серебряной Медалью ВДНХ СССР в 1990 г., Золотой Медалью на V Московском международном салоне инноваций и инвестиций в 2005 г. и медалью Десятого юбилейного форума "Высокие технологии XXI века" в 2009 г.

Публикации. По результатам работы опубликован 32 печатных труда, из них: в научно-технических журналах "Техника средств связи", "Техника радиосвязи", "IEEE Trans, on UFFC" (США), 11 полных текстов докладов на Международных конференциях, 6 патентов РФ на изобретения, 4 статьи в "Радиоэлектроника" (Из-

вестия высших учебных заведений), "Приборы и техника эксперимента", включенных в перечень ВАК.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, за ключения и библиографического списка и приложения. Общий объем диссертацш 160 стр., в том числе 143 стр. основного текста, содержащего 136 рисунков, 7 таб лиц. Библиографический список состоит из 114 наименований на 11 стр. В прило жении представлены акты внедрения результатов исследований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулирована цель и за дачи диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены причины возникновения ВП в фильтрах на ПАВ I способы их уменьшения, проведен сопоставительный анализ известных конструк ций фильтров на ПАВ с малыми ВП и дана их классификация (рис. 1). Проанали зированы пути расширения функциональных возможностей фильтров на ПАВ малыми ВП. Показано, что в фильтрах на ПАВ уменьшение ВП, работа в баланс ном режиме, преобразование импедансов, самосогласование с одновременны», обеспечением заданной избирательности в широком интервале Д///0 является про тиворечивой и сложной научно-технической задачей. Сделан вывод, что наиболе перспективно построение фильтров на ПАВ с малыми ВП и указанными расши ренными функциональными возможностями с заданной избирательностью в широ ком интервале Д///0 на основе таких структур, как кольцевая с ОМПО, трехпреоб разовательная резонаторная с ОР и на ОП с МПО. Однако отмечается слабая про работка вопросов их проектирования. По результатам проведенного анализа науч ной литературы сформулированы цель диссертационной работы и задачи, которы необходимо решить для достижения поставленной цели.

Во второй главе разработаны модели для исследованных в соответствии с постав ленной целью ПАВ-фильтров, использующие эквивалентные схемы на основе яче ек Мэзона и учитывающие отражения ПАВ в многоэлектродном встречно штыревом преобразователе (ВШП) за счет того, что У0 и Ут различны. Электродь ВШП с шириной а, шагом 26 рассматриваются как отрезки длинной линии, в кото рой чередуются секции (ячейки Мэзона) с волновым сопротивлением Ът фазовы углом 0 для участков свободной поверхности звукопровода и секции с^и фазо вым углом *? для участков металлизированной поверхности звукопровода (рис. 2) Здесь Са - емкость пары электродов, Ф - коэффициент трансформации идеальног трансформатора. При этом каждая ячейка Мэзона заменяется шестиполюсником который характеризуется смешанной Р - матрицей (рис. 3), для которой имеют ме сто соотношения:

Ь,=Риа1+Риа2+Р1зиз Ь2=Р2,а1+Р22а2+Р23и3 Ь^РзЛ+Рзгаг+Рээиз

Здесь а, Ь - амплитуды падающих и отраженных волн соответственно, и - на пряжение, I - ток. ВШП из N пар электродов (Ы металлизированных и N свобод ных участков) моделируется 2N смешанными матрицами, соединенными каскадн

Рис. 1. Классификация конструкций фильтров на ПАВ с малыми ВП

по акустическим и параллельно по электрическим входам (рис. 4), которые преобразуются в шестиполюсник со смешанной Р - матрицей ВШП.

Теоретический анализ кольцевого фильтра с ОМПО проводится с учетом того, что АЧХ ОМПО оптимальна для данного среза пьезоэлектрика и определялась экспериментально при полной передаче ПАВ из одного канала ОМПО в другой. Тогда расчет всего устройства сводится к перемножению АЧХ ОМПО и АЧХ кольцевого фильтра, состоящего из входного и выходного ВШП [б, 10]. Эквивалентная схема балансного кольцевого фильтра показана на рис. 5. Здесь Р<п, Р<2> -матрицы смешанных параметров входного и выходного (вх/вых) секционированного ВШП соответственно. Исходные шестиполюсники или восьмиполюсники, эквивалентные элементам акустического и электрических трактов, через матричные преобразования заменяются линейным четырехполюсником - А-матрицей (рис. 5), что позволяет рассчитывать частотные характеристики ПАВ-фильтра по известным выражениям для А-матрицы четырехполюсника. Элементы А-матрнцы связаны с элементами Р-матриц вх/вых ВШП кольцевого фильтра (рис. 5), которые, в свою очередь, зависят от элементов ячейки Мэзона (рис. 2) для электродов и зазоров ВШП:

4 = /,(/2М2)) = /> (Ф. ¿о, 7-т, /V, С0) ■ Здесь /' = 1, 2\) = 1,2; к = 1,2,3; I = 1,2,3. На основе проведённых теоретических исследований разработана программа расчёта кольцевого фильтра на ПАВ в балансном включении с преобразованием импедансов (рис. 6).

Оптимизация параметров топологии фильтра проведена симплексным методом по достижению минимума ВП в полосе пропускания фильтра (минимума квадрата коэффициента отражения по вх/вых). При этом используется критерий минимальной

>-

X

//////////////////////////у /////////у ///////л 7

■

и.

I

Ф:1

13

Цл»

Т

/3 НЬс0

и}

л

и2

2)

А0=]г0-1ё(&/2) в0 = -]г0/з т© ©=(*/-в)-2л/7И0 Ч> = а-2лПУт

Рис. 2. Эквивалентная схема электродов и зазоров в ВШП (ячейки Мэзона)

/Г

>—СИ-г—СИ «1

ТАГТ-ф-

и А у5'" I у г Ь,

Ф:1

П

Иг

Ь, >-Г 1 1—у—1 1-С «1

Рш ПА Ро

аг и, Ь\ Ьх

Ф:1 ргъ /з

а1

иъ

и3 из

Рис. 3. Преобразование ячеек Мэзона в Р-матрицу

ПН

с/а

м

Ро

1 ■ 1 _ —1

_ь

т Ф

»1

¡о

(/з

1/з

Рис. 4. Представление ВШП из N электродов и зазоров Р-матрицей

Вх.

А

рО)

■"■■ _гл ——^ I й* Вн*

п

Рис. 5 Эквивалентная схема балансного кольцевого ПАВ-фильтра среднеквадратичной ошибки:

>

где С1 — взвешивающий коэффициент;

Гех(/Р), Геых(УР) - коэффициенты отражения по вх/вых фильтра; Р - число частотных выборок; /]</,, </;, /,, - значение частотной выборки; fl - нижняя и верхняя граничные частоты полосы пропускания фильтра. Поскольку

ГеЛ/Р) = {2вх(гр)-\твх(гр)+ц, гвых(/р)----[2выЛ/р)-тгвыЛГр)+^

выражение (1) можно представить в виде:

* = С, ■ £ {[г„ (/,) - }]/{!„ (/„)+1]2+¡[^ (/„) - }]/\7„ш (/„)+1]2(2)

I

где 1ех(Гр) = 2вх{/р)17.вхзир). г«ъ«(/Р) = геыА.Гр)12„„т(/р) - нормированные

вх/вых сопротивления фильтра;

2вх(/р), '¿«их(/р) - вх/вых сопротивления фильтра;

2еХз{/р), 2выхз(/р) - заданные вх/вых сопротивления фильтра.

Минимизация выражения (2) проводится на диаграмме Смита приближением 2,«(1Р) и к2*»(/р) и 2шхз(/р)соответственно.

о -10 г -20 | -30 I -40 | -50

' -ео

-70

А

/г?

Р 1

Г Ак

пП г

I 1

1тт

о

и. "10

4

Ё '20 I -30 | -40 § -50

5 -60 -70

--¡¡1 Ч- 1

т »1 1 .Ал

(4 1 Ц 1_ 4

1

40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Е0

Частота, МГц

40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Частота, МГц

Рис. 7. Расчетный и экспериментальный коэффициент передачи балансного кольцевого ПАВ-фильтра

Представленные расчетная и экспериментальная частотные характеристики коэффициента передачи (рис. 7) самосогласованного кольцевого балансного ПАВ-фильтра с преобразованием импедансов 1:4 на центральную частоту /0 = 45 МГц и с Д///0 =1,87%, выполненного на срезе УХ/128° 1лМЬ03, после конструктивно-топологической оптимизации хорошо согласуются между собой.

Эквивалентная схема трехпреобразовательного резонаторного фильтра с ОР приведена на рис. 8. Здесь Р(1), Р(2' - матрицы смешанных параметров входного и выходных ВШП соответственно, Я=2о'(1+Г)/(1-Г) - эквивалентный импеданс ОР, Г- коэффициент отражения ОР. Теоретический анализ трехпреобразовательного резонаторного фильтра с ОР проводится с учетом того, что Г для ОР оптимален и определялся экспериментально по максимальному отражению ПАВ от ОР при определенном числе электродов ОР для каждого среза пьезоэлектрика по данным тестовых структур [18, 19, 32]. В трехпреобразовательном фильтре с ОР используются такие же матричные преобразования, как и для кольцевого фильтра, в результате чего

Рис. 6. Алгоритм программы расчета ПАВ-фильтров 10

шшшшшш

Выход

-1 ь -I I-

рМ м р П1 ¿М, рП

1 ^ н н

ЙЖВ^пЕР

Вх. Вых.

В\од

Рис. 8. Эквивалентная схема балансного трехпреобразовательного резонаторного ПАВ-фильтра с ОР

Рис. 9. Расчетный и экспериментальный коэффициент передачи балансного трехпреобразовательного резонаторного ПАВ-фильтра с ОР

Вых

Л.

-1 ь

н р<" р(Л

^ ^

Рис. 10. Эквивалентная схема балансного ПАВ-фильтра на ОП с и-образным МПО

о -10

\а

V20

I -30

I -40 г

I -50

I

Ш -60 -70

-10

ч

-20

1 -30

■АО

а

о -50

т -60

-70

п

к,

63 66 67 69 71 73 76 77

Частота, МГц

63 65 67 69 71 73 75 77 Частота, МГц

Рис. 11. Расчетный и экспериментальный коэффициент передачи балансного ПАВ-фильтра на ОП с и-образными МПО

получена модель и разработана программа расчета такого ПАВ-фильтра в балансном включении с преобразованием импедансов (рис. 6). Ниже приведены расчетная и экспериментальная частотные характеристики коэффициента передачи (рис. 9) самосогласованного трехпреобразовательного резонаторного балансного ПАВ-фильтра с преобразованием импедансов 1:3 на /0 = 246,78 МГц с Д///0 = 2,5%, выполненного на срезе УХ/420 ЫТаС)3 после конструктивно-топологической оптимизации. Получено хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных.

Эквивалентная схема ПАВ-фильтра на ОП с и-образными МПО показана на рис. 10. Здесь Р(1), Р<2) - матрицы смешанных параметров вх/вых ОП с и-образным МПО соответственно. Теоретический анализ фильтра на ОП с и-образным МПО проводится с учетом того, что число электродов для МПО оптимально и определялось экспериментально по максимальной направленности ОП для каждого среза пьезоэлектрика по данным тестовых структур [12,28]. Как видно из сравнения рис. 8 и рис. 10, в широкополосном ПАВ-фильтре на ОП с МПО можно использовать аналогичные матричные преобразования для трехпреобразовательного фильтра с ОР с той лишь разницей, что выходные преобразователи представляются матрицами Р<2) ОП с МПО и они нагружаются на импеданс акустической среды Ъа- Это позволило разработать программу расчета широкополосного ПАВ-фильтра на ОП с МПО в балансном включении с преобразованием импедансов (рис. 6). На рис. 11 показаны расчетная и экспериментальная частотные характеристики коэффициента передачи самосогласованного широкополосного балансного ПАВ-фильтра на ОП с и-образными МПО с преобразованием импедансов 1:3 на /о = 70,0 МГц с Д///0 =3,5%, выполненного на срезе УХ/1280 ЫИЬОз после конструктивно-топологической оптимизации. Такая оптимизация дает хорошее совпадение между расчетными и экспериментальными данными.

В третьей главе проведены исследования и разработка ПАВ-фильтров с уменьшенными ВП и расширенными функциональными возможностями.

Для Д///0 = 1,5% исследовались кольцевые фильтры на ПАВ с ОМПО, выполненные на срезе УХ/1280 ЫМЬОз. Так как вх/вых ВШП не имеют общей заземляющей шины и могут симметрично подключаться к нагрузкам (рис.5), то кольцевой фильтр может быть и балансной структурой. Для преобразования импедансов со входа на выход использовано секционирование выходного ВШП кольцевого фильтра с последовательным соединением в нем 2-х секций. В этом случае сопротивление выходного ВШП увеличивается приблизительно в 4 раза [16,28].

Для уменьшения ВП проводились следующие исследования:

- определение оптимального числа электродов ОМПО, обеспечивающего минимальные ВП на передачу ПАВ из одного канала в другой;

- получение заданного, близкого к активному, вх/вых импеданса фильтра за счет самосогласования - компенсации статической емкости вх/вых ВШП реактивной проводимостью излучения ПАВ в полосе пропускания при выборе определенного числа электродов и V/ ВШП;

- уменьшение потерь на проводимость металлической пленки электродов выбором ее оптимальной толщины.

Рис. 12. Расчетные вх/вых сопротивления кольцевого балансного ПАВ-фильтра

е- 45.42 ынг 54 49 ОЬт 2 6 Опт

45.06 МН2 73 84 0(114 х= -4l.es оьт

е- 45.42 мнг 248.42 0(1171

-13? 37 ОЬт «

БШ = 42 36 МНгк Зор г 48.22 МН2-.

р-45 9МНг $ Я- 142.78 Опт -Х= 26 94 Сг>т

Б1аг1 = 42 40 МН2 ЕЮр = 48.22 МН2

■--Р=45.9МН2 i Р- 401.39 0(1ГП ■Х= -192 24 ОЬгг>

Рис. 13. Экспериментальные вх/вых сопротивления кольцевого балансного

ПАВ-фильтра

Вх.

О -20 -40 -60 -ВО -103 -120

/

/

/

р ш ад

40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Частота, МГц

Рис. 14. Каскадный кольцевой балансный ПАВ-фильтр с фазовым взвешиванием

Рис. 15. АЧХ каскадного кольцевого балансного ПАВ-фильтра с фазовым взвешиванием

Разработка и конструктивно-топологическая оптимизация балансных кольцевых ПАВ-фильтров проведена с учетом вышеуказанных исследований последовательными итерациями по модели, описанной в главе 2. Предложена новая топология самосогласованного кольцевого фильтра [23] с одинарными электродами ВШП и уменьшенными ВП за счет снижения потерь на проводимость металлической пленки электродов ВШП и ОМПО выбором определенного соотношения между их числом и периодом. Это позволило при одних и тех же сопротивлениях нагрузки уменьшить \У по сравнению с аналогом и реализовать сверхмалые (до 0,8 дБ) ВП [8,10,23].

На рис. 7 показаны расчетные и экспериментальные частотные характеристики коэффициента передачи, вх/вых сопротивления (рис. 12, 13) самосогласованного кольцевого балансного ПАВ-фильтра на /0 = 45 МГц с Д///0 = 1,87%. Фильтр обеспечил ВП менее 2 дБ, затухание в полосе задерживания около 30 дБ, преобразование импедансов 50 - 250 Ом со входа на выход [16, 28]. Получено хорошее совпадение между расчетными и экспериментальными данными. Исследования балансных характеристик разработанного фильтра показали разбаланс по амплитуде и фазе между выходным сигналами в полосе пропускания соответственно 1 дБ и 10° относительно заданного значения 180°.

Увеличение избирательности достигнуто фазовым взвешиванием во входном ВШП фильтра и каскадным включением двух фильтров (рис. 14). На рис. 15 дана АЧХ фильтра в каскадном включении, где первый фильтр выполнен без преобразования импедансов с фазовым взвешиванием входного и выходного ВШП, а второй - с преобразованием импедансов (рис. 14). В балансном тракте 75 Ом -250 Ом фильтр имеет ВП около 3 дБ и очень высокое затухание в полосе задерживания (около 100 дБ) [16,28].

Для Д///0=2-6% исследованы трехпреобразовательные резонагорные фильтры на ПАВ с ОР, выполненные на срезах УХ/420 Ша03, УХ/64" , УХ/4 Г Ы>!Ь03. Трехпреобразовательный фильтр может быть и балансной структурой, поскольку вх/вых ВШП не имеют общей заземляющей шины, что позволяет симметричное подключение к нагрузкам. Данная конструкция способна увеличивать выходной импеданс в достаточно широких пределах за счет последовательного соединения выходных ВШП с ОР (рис. 8) [19].

Для уменьшения ВП на перечисленных выше срезах пьезоэлектриков проведены такие же исследования, что и для кольцевого фильтра, а так же определены:

- оптимальное число электродов ОР для максимального отражения ПАВ;

- оптимальные расстояния между ВШП, между ВШП и ОР и соотношение между периодами их электродов, обеспечивающие максимальную Д///0при минимальной неравномерности АЧХ.

Разработка и конструктивно-топологическая оптимизация трехпреобразова-тельных резонаторных фильтров на ПАВ с ОР осуществлялась по результатам проведенных исследований последовательными итерациями по модели, описанной в главе 2. На рис. 9 показаны расчетные и экспериментальные частотные характеристики коэффициента передачи, вх/вых сопротивления (рис. 16) балансного самосогласованного трехпреобразовательного резонаторного фильтра на /0246,78 МГц с Д///0 = 2,5%. Фильтр обеспечил ВП менее 2 дБ, затухание в полосе задерживания

Рис. 16. Экспериментальные вх/вых сопротивления трехпреобразовательного резо-наторного балансного фильтра на ПАВ с ОР

1'.Тгаг.и,и,ог, |.0Л'№ 0.00 са С I "»В 7П :п:г Г'__■",

.5 13.50 -О.Ч сЭ

д

л у

и

в11: г* г5 »3.» 169.5

^ \

Ь; 30

3: оГ<

51вп 2нЭ.00Э "

Рис. 17. Экспериментальные амплитудный и фазовый разбалансы трехпреобразовательного резонаторного балансного фил ьтра на ПАВ с ОР

Вход

1 I

1?

_ 1. 1

— — — 1

У-

1

Н \

\

\

1 ! т от

П 1 1 т п

Рис. 18. Каскадный резонаторный балансный Рис. 19. АЧХ каскадного резона-

фильтр на ПАВ с ОР с фазовым взвешиванием

торного балансного фильтра на ПАВ с ОР с фазовым взвешиванием

И:Тгап«м»»юп 1ер Мед 10.0 СЗ/ р0.00 а0 С I меАэ » I М:Тгап«в|1»|оп Юд Нщ 10.0 йв/ С.00 в? С Г"м'кчв 1

г»?: п» { т'** Н1г' >г-.агг г*-'" Нг

Рис. 20. АЧХ каскадного резонаторно- Рис. 21. АЧХ каскадного резонаторно-го фильтра на ПАВ с А///0 = 4,4%. го фильтра на ПАВ с Д///0 = 5,7%.

около 20 дБ, преобразование импедансов 50 - 150 Ом [19]. Амплитудный и фазовый разбаланс в полосе пропускания между выходными сигналами данного фильтра составили соответственно 2 дБ и 20° относительно 180" (рис. 17).

Для увеличения избирательности фильтров использовано фазовое взвешивание во входном ВШП фильтра и каскадное включение двух фильтров (рис. 18). На рис. 19 приведена АЧХ фильтра с фазовым взвешиванием в каскадом включении. Первый фильтр выполнен без преобразования импедансов, а второй - с преобразованием импедансов. В балансном тракте 50 - 150 Ом фильтр обеспечил ВП менее 3 дБ, Д///0 = 1,7% и затухание в полосе задерживания более 60 дБ.

Для увеличения Д///0 исследованы каскадные фильтры на срезах УХ/640 и УХ/410 1Л\'Ь03. В балансных трактах 50 - 75 Ом по входу и 150 - 250 Ом по выходу фильтры имеют ВП менее 3 дБ, Д///0 =4,4% и 5,7% и затухание в полосе задерживания при отстройках ±10% от центральной частоты более 50 дБ (рис. 20, рис. 21) [19,32].

Для А///0 = 3+7% исследованы широкополосные фильтры на ОП с и-образнымн МПО, выполненные на срезах УХ/1280 , УХ/64", УХ/410 ШЬ03 [3,9]. Фильтр на ОП с и-образными МПО может быть балансным, поскольку входной и выходной ВШП не имеют общей заземленной шины, а выходной импеданс в таком фильтре увеличивается в достаточно широких пределах за счет последовательного соединения боковых ОП с и-образными МПО (рис. 10) [16,28].

Для уменьшения ВП на каждом срезе 1лЫЬ03 проведены такие же исследования, что и для кольцевого фильтра, а так же дополнительные:

— определение оптимального числа электродов МПО для максимальной направленности ОП с и-образным МПО;

- уменьшение потерь на распространение вытекающих ПАВ на срезах УХ/640 и УХ/410 УЫЬОз за счет уменьшения расстояний между ВШП и увеличения доли металла в топологии фильтра.

Разработка и конструктивно-топологическая оптимизация балансных широкополосных фильтров на ОП с и-образными МПО выполнялась по результатам проведенных исследований последовательными итерациями по модели, описанной в главе 2. На рис. 11 показаны расчетные и экспериментальные частотные характеристики коэффициента передачи, вх/вых сопротивления (рис.22) балансного

F= 69.44 MHz R= 52,6 Опт X= -23.17 Ohm

F= 69 95 MHz -R= 51.32 Ohm X= -6.12 Ohm

F= 69 5 MHz R= 135 78 Ohm X= -115 77 Ohm

F= 70.01 MHZ —R= 156.16 Ohm X= -10042 Ohm

Start = 68 03 MHz Stop = 71 00 MHz

F= 70.64 MHz R- 63 950ftm := 16 45 Ohm

Start = 68 11 MHz Stop2 71 13 MHz

-Fa 70.7 MHz R= 227.230hm __X= -53 37 Ohm

Рис. 22. Экспериментальные вх/вых сопротивления балансного ПАВ-фильтра на ОП с U-образным МПО

и

шя

о

Рис. 23. Балансный ПАВ-фильтр на ОП с U-образным МПО с фазовым взвешиванием

Рис. 24. Каскадный балансный ПАВ-фильтр на ОП с U-образным МПО с фазовым взвешиванием От

-10

Ю 1-20

|-30

S -40

'-в

J -50

1-60 ш

-70

I' I I ill

43 45 47 49 51 53 55 57 69 61 63 Частота, МГц

Рис. 25. АЧХ балансного ПАВ-фильтра на ОП с U-образным МПО с фазовым взвешиванием

-И

-1

30 34 38 42 46 50 54 58

Частота. МГц

Рис. 26. АЧХ каскадного балансного ПАВ-фильтр на ОП с U-образным МПО с фазовым взвешнванием

самосогласованного ПАВ-фильтра на ОП с и-образными МПО на /0 = 70 МГц при Д///0 = 3,5%, выполненного на срезе УХ/1280 ¿лЫЬОз. Фильтр обеспечивает ВП менее 2 дБ, затухание в полосе задерживания около 10 дБ, преобразование импе-дансов 50-150 Ом, что хорошо совпадает с расчетными данными [16, 28]. Разбаланс по амплитуде и фазе в полосе пропускания между выходными сигналами не превышали соответственно 1 дБ и 6° относительно 180°. Разработанные фильтры на срезах УХ/64" и УХ/410 ЫЫЬОз имели подобные характеристики с Д///0 = 5% и 10% соответственно, а преобразование импедансов с 75 Ом до 250 + 300 Ом.

Для фильтра с фазовым взвешиванием во входном ВШП предложена новая од-ноканальная топология [24] с уменьшенными ВП и малыми искажениями АЧХ, улучшенной избирательностью по сравнению с известными устройствами за счет выбора определенной длины входного ВШП, соотношения шагов и числа электродов во вх/вых ВШП (рис. 23). Такой фильтр на f0 = 52 МГц, выполненный на срезе УХ/640, в балансном тракте 50 - 200 Ом обеспечил ВП около 2 дБ, малые пульсации 0,3 дБ в Д///0 = 4,9% и затухание в полосе задерживания 35 + 40 дБ (рис. 25) [16].

Для каскадного фильтра (рис. 24) на вытекающих ПАВ предложены новые топологии [20, 21] с уменьшенными ВП и малыми искажениями АЧХ, улучшенной избирательностью за счет снижения потерь на распространение вытекающих ПАВ: выбором увеличенного коэффициента металлизации электродов, подбором различных протяженностей ВШП с фазовым взвешиванием и расстояний между выходными ВШП в каждом канале фильтра; использованием определенного соотношения между числом электродов во входном и выходных ВШП. Это позволило получить в каскадном самосогласованном фильтре ВП менее 3 дБ, уменьшить неравномерность АЧХ в полосе пропускания на 0,3 + 0,5 дБ, улучшить избирательность на 5 + 10 дБ по сравнению с известными устройствами. На рис. 26 показана АЧХ фильтра с /о = 44 МГц на срезе УХ/41° в каскадном включении с фазовым взвешиванием центральных ВШП. Первый фильтр выполнен без преобразования, а второй - с преобразованием импедансов. В балансном тракте 75-250 Ом фильтр обеспечил ВП около 3 дБ при Д///0 =7% и затухание в полосе задерживания более 60 дБ [16].

В четвертой главе представлена практическая реализация разработанных ПАВ-фильтров с уменьшенными ВП и расширенными функциональными возможностями. Эти работы проводились автором в рамках НИОКР с предприятиями, выпускающими АПОИ различного назначения.

Кольцевые ПАВ-фильтры

Фильтр на f„ = 329 МГц (ФПА1-329-5Б) разработан для переключаемого пре-селектора РПУ специального назначения в рамках ОКР "ИГРА-Ф", "ИГРА-ПШ" (Москва). Основные требования к ПАВ-фильтрам: малые ВП, высокая избирательность, балансные вход и выход. Фильтр использован в составе ПАВ-микросборки 04ХА042 в 8МЭ-корпусе ЭЬСС 10/10-1 (16x7,3x2,6 мм), собранной по схеме фильтр-усилитель-фильтр [29, 30]. В первом фильтре применена балансная структура с фазовым взвешиванием входного и выходного ВШП без преобразования импедансов [8, 23]. В балансном тракте 50 Ом фильтр показал ВП около 2 дБ, полосу пропускания около 6 МГц, затухание в полосе задерживания более 55 дБ при отстройке ±16,5 МГц от /0 (рис. 27). Во втором фильтре использована балансная структура с фазовым взвешиванием входного ВШП и преобразованием

т '2.31 <3BMZ

А

X !

/ 1

1 1

/ \

г J ■"Л

If 1; I *

l> 3IZ.31D3 -7l.3W>dä 2: 3«. 18 -??. 2S2cli "3<

/ V г? а iß. 6i зй

I \

1

Г

\

ii г1

•iriw

Slert 230. 003 f

Stop 366.000 H4t

Start 240 003 M

St ort 356. ООО MHi

Рис. 27. АЧХ кольцевого балансного Рис. 28. Нормированная АЧХ балансной ПАВ-фильтра на /0 =329 МГц. ПАЗ-микросборки на /0 =329 МГц.

импедансов [16, 28]. Оба фильтра выполнены на срезе УХ/1280 LiNb03. В балансной микросборке на разработанных фильтрах с преобразованием импедансов 50 - 200 Ом для переключаемого преселектора РПУ удалось получить усиление 14 дБ и высокое подавление сигнала гетеродина и зеркального канала - более 90 дБ (рис. 28).

Трехпреобразовательные резонаторные ПАВ-фильтры с ОР

Фильтр на f„= 247 МГц с Дf/L = 2% (ФПА1-247-5) разработан по ОКР "Т-стабилизация" в рамках ФЦП "Национальная технологическая база" и использован в ПАВ-модуле с УВЧ, предназначенном для подавления сигнала гетеродина и зеркального канала в УКВ радиостанции [31]. ПАВ-модуль содержит два ПАВ-фильтра на срезе УХ/420 УТаОз, соединенных через усилитель и выполнен в SMD-корпусе QLCC 12/12-1 (13,3x6,5x1,8 мм), специально предназначенном для балансного включения (рис.29) [18]. В фильтре Zi использована балансная двухканальная структура без преобразования импедансов. В балансном тракте 50 Ом фильтр имеет ВП 2,5 дБ, полосу пропускания 5 МГц (Д///0 = 2%), затухание в полосе задерживания более 40 дБ при отстройках ±10,7 МГц от /0. Фильтр Z2 - также балансный и двухканальный, но с преобразованием импедансов 50-150 Ом [19]. Модуль с разработанными фильтрами в корпусе с улучшенной электромагнитной развязкой позволил получить полосу пропускания 3,6 МГц (Д///0 = 1,5%), усиление 12 дБ и высокое подавление в полосе задерживания 90 дБ при отстройке ±12,3 МГц от /0 (рис. 30).

5-Ö-E—

D

Stop 27«.оса MHz

Рис. 29. ЯМО-корпус для балансного Рис. 30. Нормированная АЧХ балансного ПАВ-модуля на /0 =247 МГц. ПАВ-модуля на /0 =247 МГц.

Широкополосные ПАВ-фильтры на ОП с U-образными МПО

Фильтры диапазона частот 30-80 МГц с Af/f„ = 4.6% (ФПА1-30-1 + ФП А1 -78-4) разработаны для УКВ преселектора РПУ и селектора возбудителя РПДУ и использованы в микроблоках с переключаемой полосой пропускания: (элементы 33-388) [15]. Фильтры выполнены по одноканальной балансной схеме с фазовым взвешиванием центрального ВШП на срезе УХ/640 LiNb03 [24]. Фильтр с /с = 30,6 МГц в 75-Омном балансном тракте имеет ВП около 2 дБ, малые пульсации 0,3 дБ в полосе пропускания 1,4 МГц, затухание в полосе задерживания 35+40 дБ (рис. 31). Размеры фильтра не превышают 20x17x1 мм- Это решение позволило масштабированием реализовать гребенку фильтров на 24 канала в диапазоне частот 30+80 МГц, создать высоколинейный селектор возбудителя с ВП не более 4,4 дБ (с учетом ВП переключаемых p-i-n диодов) и избирательностью до 40 дБ при отстройках ±10% от /0.

Фильтры на fs - 235, 245 МГц с Af/f„ = 5% (ФПА1-235-12. ФПА1-245-12) разработаны для РПУ специального назначения по ОКР "Реверс" (Москва). Основные требования к ПАВ-фильтрам: малые ВП, широкая полоса пропускания (не менее 12 МГц), высокая избирательность, балансные вход и выход с сопротивлением не менее 75 Ом. Для этой цели выбрана балансная двухканальная схема с фазовым взвешиванием центральных ВШП на срезе УХ/64° LiNb03 [20, 21]. В небалансном тракте 75 Ом по входу и балансном тракте 75 Ом по выходу фильтр с /0 = 245 МГц показал ВП менее 4 дБ, полосу пропускания не менее 12 МГц, затухание в полосе задерживания >55 дБ при отстройке ±25,5 МГц от /0 (рис. 32). Фильтры выполнены в SMD корпусах QCC 8 (5x5x1,3 мм), что позволило создать малогабаритный высокоизбирательный переключаемый преселектор диапазона частот 230 + 270 МГц.

Фильтр на f„ ~ 135 МГц с & f/f„ = 3% (ФПА1-135-4) разработан как фильтр ПЧ для РПУ специального назначения (Москва). Кроме малых ВП, высокой избирательности, широкой полосы пропускания (около 3%), выдвигались требования по вх/вых: они должны были быть балансными и высокоомными (до 200 Ом). Для этого варианта выбран балансный двухканальный фильтр с фазовым взвешиванием центральных ВШП и с последовательным включением боковых ОП в каждом канале, что позволило получить практически одинаковый вх/вых импеданс, близкий к 160 Ом (рис. 33) [16]. В балансном тракте 160 Ом были получены ВП 4 + 5 дБ, полоса пропускания около 4 МГц, затухание в полосе задерживания >60 дБ при отстройке ±6 МГц от /0 (рис. 34). Фильтр выполнен на срезе УХ/1280 LiNb03 в SMD корпусе DLCC 14/10-1 (14,2x8,4x2,7 мм).

Фильтр на Л,= 165 МГц с МП, = 9% (ФПА1-165-13Б) разработан по ОКР "Мельпомена-О", "Т-стабилизация" в рамках ФЦП "Национальная технологическая база" и входит в состав ПАВ-модуля 04ХА027.04 с УВЧ для УКВ радиостанции [28, 31]. Данный модуль содержит два ПАВ-фильтра на срезе УХ/410 LiNbOs, соединенных через усилитель и выполнен в SMD-корпусе DLCC 10/10-1 [17, 26]. Для первого фильтра принята балансная одноканальная структура с фазовым взвешиванием центрального ВШП и без преобразования импедансов [24]. В балансном тракте 75 Ом фильтр обеспечил ВП около ЗдБ, полосу пропускания 15 МГц (Д///0 = 9%), затухание в полосе задерживания около 40 дБ при отстройках ±25 МГц от /0. Второй одноканальный фильтр выполнен с преобразованием импедансов 75-200 Ом [16]. АЧХ И характеристики входного S[l,l] и выходного S[2,2]

Щ

Siert 23.000 f

Step Э9.000 1H<

Sief I ГС0. WO

Рис. 31. АЧХ балансного ПАВ-фильтра Рис. 32. АЧХ балансного ПАВ-фильтра на /о =30,6 МГц с Д///0 = 4,6%. на /0 =245 МГц с Д///„ = 5%.

► TreniBivbioi Log heg tO.O да h»f 0.00 Oil С Г HCWi I —1 >2:tHf tili-__iüil

' 13«.ВС] fhi

' ----/ 166 6" 6 (0., Bn v

' . .. -12«. Ort -1вЗ;%1

5: 133. I? c;ü 7Z. 72n

-1

P: off

Pricr rte-m -9i

J■ '"j

1

,1 - ___

ш Fi -1

—

Stert 132.000

Step 130. 000 HH;

Рис. 33. ВхУвых импедансы балансного Рис. 34. Нормированное АЧХ балансного

ПАВ-фильтра на /0 =135 МГц с Д///0-3%.

ПАВ-фильтра на /0~135 МГц с Д///„ = 3%.

110 130 150 170 190 210 Частота, МГц

Рис. 35. Нормированная АЧХ балансного Рис. 36. Входной S[l,l] и выходной S[2,2] ПАВ-модуля на /0 =165 МГц с импедансы балансного ПАВ-модуля

Д///0 = 9%. на /<, =165 МГц с Д///0 = 9%.

импедансов ГТАВ-модуля показаны на рис. 35 и 36 соответственно. Модуль имеет усиление 10 дБ, Д///0 = 7%, подавление в полосе задерживания 80 дБ, преобразование импедансов 65-230 Ом, что обеспечило оптимальное согласование низкоом-ной антенны с высокоомным смесителем и позволило получить высокую чувствительность радиостанции.

ДОСТИГНУТЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Проанализированы причины появления ВП и способы их уменьшения в кольцевых, трехпреобразовательных резонаторных ПАВ-фильтрах с ОР и ПАВ-фильтрах на ОП с МПО на срезах УХ/1280, УХ/640, УХ/410 ШЬ03 и срезе УХ/420 УТаОз. Показано, что в этих структурах основную часть ВП составляют потери на двунаправленность излучения ПАВ и электрическое рассогласование с нагрузками, а конструктивно-топологическая оптимизация позволяет снизить ВП в этих фильтрах до предельно малых значений (около 1 дБ).

2. Проведен анализ способов расширения функциональных возможностей исследованных ПАВ-фильтров: балансное включение, преобразование импедансов, самосогласование. Предложены новые топологии фильтров, обеспечивающие в одном кристалле малые ВП, заданную АЧХ, улучшенные балансные характеристики и преобразование импедансов в самосогласованном режиме в широком интервале реализуемых А///0, благодаря чему фильтры оптимально совмещаются с современными балансными интегральными усилителями, смесителями без внешних балансных трансформаторов и согласующих элементов.

3. Разработаны модели исследованных ПАВ-фильтров в балансном включении с преобразованием импедансов на основе Р-матриц смешанных параметров и А-матриц. Известное представление ПАВ-фильтров в виде модели Р-матриц расширено для моделирования и анализа указанных балансных ПАВ-фильтров путем преобразования исходных восьмиполюсников и шестиполгосников, эквивалентных элементам акустического и электрических трактов, в линейный четырехполюсник - А-матрицу. Это позволило рассчитывать частотные характеристики по известным выражениям для А-матриц четырехполюсника, что сократило трудоемкость расчетов и обеспечило их высокую достоверность.

4. Оптимизация параметров топологии фильтров по разработанным моделям выполнена симплексным методом по достижению минимума ВП в полосе пропускания фильтра (минимума квадрата коэффициента отражения по вх/вых). Так как коэффициенты отражения по вх/вых фильтра связаны с нормированными, относительно заданных значений, сопротивлениями по вх/вых фильтра, тогда минимизация коэффициентов отражения по вх/вых проводится на диаграмме Смита приближением нормированных вх/вых сопротивлений фильтров к заданным. На практике процесс оптимизации заканчивается после 50 итераций.

5. На основе предложенных моделей установлена взаимосвязь между топологией, физическими параметрами элементов ПАВ-структур и частотными характеристиками кольцевых, трехпреобразовательных резонаторных ПАВ-фильтров с ОР, ПАВ-фильтров на ОП с МПО на срезах УХ/1280, УХ/640, УХ/410 ЬС\тЬ03 и срезе УХ/420 иТаОз, что позволило сократить трудоемкость разработки.

6. Решена важная задача согласования исследованных ПАВ-фильтров в балансном включении и с преобразованием импедансов без согласующих элементов, что позволило получить минимальные ВП и неравномерность в широком интервале реализуемых А///0 = 1,5+8%.

7. Разработаны новые самосогласованные узкополосные кольцевые ПАВ-фильтры с А///0 = 1,5%, ВП менее 3 дБ, затуханием в полосе задерживания до 100 дБ на срезе УХ/1280 LiNb03 в балансном включении и с преобразованием импедансов 50+200 Ом в диапазоне частот до 100 МГц. В полосе пропускания разбаланс по амплитуде не превышал 1 дБ, а по фазе- 10°относительно заданного значения 180°.

8. Расширить полосу пропускания (увеличить Д///0 с 2% до 6%) позволили разработанные новые самосогласованные широкополосные балансные трехпреоб-разовательных резонаторных ПАВ-фильтров с ОР на срезах УХ/420 LiTaOj, УХ/640 и УХ/41° LiNbOj, у которых реализованы ВП менее 3 дБ, затухание в полосе задерживания 60 дБ, преобразование импедансов с 50 + 75 Ом до 150 + 300 Ом в диапазоне частот 200 + 400 МГц. В полосе пропускания получен амплитудный разбаланс <2 дБ, а фазовый - 20° относительно 180°.

9. Дальнейшее увеличение относительной полосы пропускания А///0 (с 3% до 7%) достигнуто на новых разработанных самосогласованных балансных ПАВ-фильтрах на ОП с МПО на срезах УХ/1280, УХ/640, УХ/410 LiNb03, у которых ВП менее 3 дБ, затухание в полосе задерживания 60 дБ, преобразование импедансов с 50 + 75 Ом до 150 + 300 Ом в диапазоне частот до 100 МГц с разбалансом по амплитуде 1 дБ, а по фазе - 6° относительно 180°.

10. Проведенные экспериментальные исследования разработанных ПАВ-фильтров показали хорошее совпадение с расчетными данными, что свидетельствует о высокой адекватности разработанных теоретических моделей.

11 На основе разработанных конструкций на ОАО "НПП "Эталон" (г. Омск) по лицензионному договору внедрена широкая номенклатура фильтров на ПАВ (более 200 типов) с потерями 1+4 дБ в диапазоне частот 30+500 МГц с Д///0 = 1,5+8% и ПАВ-модулей (более 30 типов) в диапазоне частот 120+500 МГц с Д///0 = 2+7% с расширенными функциональными возможностями. На разработанные фильтры и модули получено 6 патентов РФ и свидетельство на полезную модель.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Доберштейн С.А., Коржинский Е.Б., Болотюк A.A. Высокоизбирательные фильтры на ПАВ с малыми потерями без элементов согласования на различных срезах ниобата лития // Материалы конференции «Акустоэлектронные устройства обработки информации». - Черкассы, 1988, - С. 97-98.

2. Доберштейн С. А., Коржинский Е. Б. Широкополосные фильтры на ПАВ с малыми потерями без элементов согласования // Радиоэлектроника - 1989 - № 9 -С. 65-66 (Известия высших учебных заведений).

3. Доберштейн С.А., Малюхов В.А., Николаенко К.В. Высокоизбирательные самосогласованные фильтры на ПАВ с малыми потерями на различных срезах ниобата лития // Радиоэлектроника - 1991 - № 1 - С. 87-91 (Известия высших учебных заведений).

4. Доберштейн С.А., Малюхов В.А., Николаенко К.В. Высокоизбирательные самосогласованные фильтры на поверхностных акустических волнах с малыми потерями для диапазона коротких и ультракоротких волн // Приборы и техника эксперимента- 1991 - вып. 2-С. 231-232.

5. Доберштейн С.А., Малюхов В.А. Самосогласованные кольцевые фильтры на ПАВ с малыми потерями // Радиоэлектроника - 1991 -Кз 10 - С. 105-108. (Известия высших учебных заведений).

6. Doberstein S., Malyukhov V., Nikolaenko К., Razgonyaev V. Use of Self-Resonance Approach for High Selectivity Low-Loss SAW Filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium - 1992 - P. 151 -154.

7. Doberstein S., Malyukhov V. Development of Self-Resonant Low-Loss Filters Using Leaky SAW for 65.8-74, 87-108 MHz VHF FM Radio Front-End Stages // Proc. 6th Conference with International participation «Aeoustoelectronics'93» -1993 - P. 180-185.

8. Доберштейн C.A., Малюхов В.А. Кольцевые фильтры на ПАВ с потерями 1 дБ // Техника радиосвязи - 1995 - вып. 2-С. 143-149.

9. Doberstein S.A., Martynov A.V., Malyukhov Hybrid SAW Integrated Modules with RFA and VCO for Mobile Transceivers // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium -1995-P. 147-150.

10. Doberstein S„ Malyukhov V. SAW Ring Filters with Insertion Loss of 1 dB // IEEE Transaction on UFFC - 1997 - v. 44 -№ 3 - P. 590-596.

11. Doberstein S.A., Martynov A.V., Malyukhov V.A. Surface Mount Hybrid SAW Modules for Mobile Transceivers // Proc. 12th EFTF -1998 - P. 472-476.

12. Doberstein S, Malyukhov V., Razgonyaev V. Wideband Three-Transducer SAW Filters Using Unidirectional IDTs on U-shaped MSCs with Insertion Loss of 1 dB // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium - 1999 - P. 43-46.

13. Доберштейн C.A., Мартынов A.B. Гибридные ПАВ-микросборки для поверхностного монтажа с УВЧ для мобильных радиостанций диапазона частот 136174 МГц // Техника радиосвязи - 2000 - вып. 5 - С. 45-53.

14. Doberstein S.A., Martynov A.V., Razgonyaev V.K. Wideband Surface Mount Hybrid SAW Modules with RFA for 146-174 MHz Mobile Transceivers // Proc. 14lh EFTF-2000-P. 370-374.

15. Doberstein S.A., Nikolaenko K.V., Evdokimov M.A., Razgonyaev V.K. et al. A Wide-Range Tunable/Switchable Low-loss SAW Filter // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium - 2000 - P. 87-90.

16. Doberstein S.A., Gilfand D.M., Razgonyaev V.K. Balanced Low-Loss SAW Ring and Three-Transducer Filters with Impedance Conversion // Proc. 16lh EFTF - 2002 - P. C-008 —C-0I I.

17. Doberstein S.A., Razgonyaev V.K. Balanced Front-End Hybrid SAW Modules with Impedance Conversion // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium - 2002 - P. 120-123.

18. Doberstein S. High Frequency and High Selectivity Balanced Front-End SAW Modules for Handheld Transceivers // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium - 2007 - P. 1665-1668,.

19. Doberstein S. A. Balanced Low-Loss Longitudinally-Coupled Double-Mode Resonator SAW Filters With Impedance Conversion // Proc. IEEE Frequency Control Symposium - 2008 - P. 199-203.

20. Патент № 1662324. Фильтр на поверхностных акустических волнах // До-берштейн С.А., Литвинов В.П., Малюхов В.А., Николаенко К.В. - приоритет от 14. 08.89 г.

21. Патент № 1821901. Фильтр на вытекающих поверхностных акустических волнах // Доберштейн С.А., Малюхов В.А., Орлов B.C., Кондратьев С.Н. - опубл. 15.06.93-Бюл. №22.

22. Патент № 2058662. Многоканальное частотно-селективное устройство на поверхностных акустических волнах // Доберштейн С.А., Евдокимов М. А., Николаенко К.В. - опубл. 20.04.96 - Бюл. №11.

23. Патент № 2093954. Самосогласованный кольцевой фильтр на поверхностных акустических волнах // Доберштейн С.А., Малюхов В.А. - опубл. 20.10.97 -Бюл. № 29.

24. Патент № 2157046. Фильтр на поверхностных акустических волнах // Доберштейн С.А., Малюхов В.А. - опубл. 27.09.00 - Бюл. № 27.

25. Патент № 2333596. Многоканальный фильтр на поверхностных акустических волнах // Доберштейн С.А., Николаенко К.В., Евдокимов М. А. - опубл. 10.09.08-Бюл. №25.

26. Полезная модель № 27267. Модуль ПАВ // Доберштейн С. А. - опубл. 10.01.03-Бюл. №1.

27. Научно-технический отчет по НИР «Исследование и разработка функциональных узлов линейного тракта на принципах акустоэлектроники для перспективных РПУ и возбудителей V поколения», шифр «Клен-!» - Омск - № ГР У59502 от 28.06.1989 г.

28. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка базовых конструкций и технологий акустоэлектронных устройств нового поколения», шифр «Мельпомена-О» - Омск - 2002 г.

29. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка фильтров на ПАВ», шифр «Игра-Ф» - Омск - 2002 г.

30. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка широкополосных преселек-торов на переключаемых ПАВ-фильтрах», шифр «Игра-ПШ» - Омск - 2002 г.

31. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка методов температурной стабилизации частоты и технологии изготовления сверхузкополосных фильтров на ПАВ», шифр «Т-стабилизация» - Омск - 2006 г.

32. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка базовых технологий пьезоэлектрических и пьезомеханических резонаторов и микроакустоэлектромеханиче-ских систем на их основе», шифр «Гамма-Т» - Омск - 2007 г.

Печатается в авторской редакции Подписано в печать 20.11.09. Формат 60x84 '/¡б- Отпечатано на дупликаторе. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,75. Уч.-изд. л. 1,75. Тираж 100. Заказ 80.

Типография: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11. Омский государственный технический университет, кафедра «Дизайн и технологии медиаиндустрии»

Введение

1. Вносимые потери в фильтрах на ПАВ и способы их уменьшения.

Функциональные возможности фильтров на ПАВ с малыми вносимыми потерями и пути их расширения

Выводы

2. Способы уменьшения вносимых потерь в кольцевых, трехпреобразовательных резонаторных ПАВ-фильтрах с ОР,

ПАВ-фильтрах на ОП с Ц-образными МПО. Пути расширения функциональных возможностей данных фильтров.

Модели ПАВ-фильтров

2.1. Вносимые потери в кольцевых ПАВ-фильтрах и способы их уменьшения. Самосогласование, балансное включение и преобразование импедансов

2.2. Модель кольцевого ПАВ-фильтра с ОМПО

2.3. Вносимые потери в трехпреобразовательных резонаторных

ПАВ-фильтрах с ОР и способы их уменьшения. Обеспечение балансного режима, преобразования импедансов и самосогласования

2.4. Модель трехпреобразовательного резонаторного ПАВ-фильтра с ОР

2.5. Вносимые потери в ПАВ-фильтрах на ОП с И-образными МПО и способы их уменьшения. Работа ПАВ-фильтров в балансном включении с самосогласованием и преобразованием импедансов

2.6. Модель ПАВ-фильтра на ОП с и-образными МПО

2.7. Выводы

3. Исследование и разработка ПАВ-фильтров с уменьшенными вносимыми потерями и расширенными функциональными возможностями

3.1. Кольцевые ПАВ-фильтры

3.1.1. Выбор оптимального числа электродов в ОМПО

3.1.2. Получение заданного, близкого к активному, вх/вых импеданса фильтра за счет самосогласования

3.1.3. Выбор оптимальной толщины алюминиевых электродов

3.1.4. Разработка новой топологии кольцевого фильтра

3.1.5. Конструктивно-топологическая оптимизация

3.2. Широкополосные трехпреобразовательные резонаторные

ПАВ-фильтры с отражательными решетками

3.2.1. Определение оптимального числа электродов в ОР

3.2.2. Определение оптимальных расстояний между ВШП, между

ВШП и ОР и соотношения между периодами их электродов

3.2.3. Получение заданного, близкого к активному, входного и выходного импедансов фильтра за счет самосогласования

3.2.4. Выбор оптимальной толщины алюминиевых электродов

3.2.5. Конструктивно-топологическая оптимизация

3.3. Широкополосные ПАВ-фильтры на однонаправленных преобразователях с П-образными МПО

3.3.1. Выбор оптимального числа электродов в Ц-образных МПО

3.3.2. Получение заданного, близкого к активному, вх/вых импеданса фильтра за счет самосогласования

3.3.3. Выбор оптимальной толщины алюминиевых электродов

3.3.4. Уменьшение потерь на распространение вытекающих ПАВ

3.3.5. Конструктивно-топологическая оптимизация

3.3.6. Разработка новых топологий ПАВ-фильтров на ОП с И-образными МПО

3.4. Выводы

4. Практическая реализация разработанных ПАВ-фильтров с уменьшенными вносимыми потерями и расширенными функциональными возможностями

4.1. Кольцевые ПАВ-фильтры с А///0= 1,5%

4.2. Широкополосные трехпреобразовательные резонаторные ПАВ-фильтры с отражательными решетками с Af/f0 = 2 + 6%

4.3. Широкополосные ПАВ-фильтры на однонаправленных преобразователях с и-образными МПО с А///0 = 3 -г 9 %

ДОСТИГНУТЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Актуальность темы

В настоящее время ключевыми элементами современных систем связи, радионавигации, радиолокации и телевидения являются фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ), отличающиеся от своих аналогов меньшими габаритами, высокой надежностью, конструктивной и технологической совместимостью с изделиями микроэлектроники. Однако потенциальные характеристики фильтров на ПАВ до сих пор полностью не реализованы. В этой связи уменьшение вносимых потерь (ВП) и расширение функциональных возможностей, таких как: работа в балансном режиме, преобразование импедансов со входа на выход, самосогласование с одновременным выполнением заданной избирательности является актуальной задачей и отвечает новейшим мировым направлениям развития техники ПАВ. Снижение ВП фильтров на ПАВ позволяет расширить динамический диапазон аппаратуры приема, передачи и обработки информации (АПОИ). Балансное включение ПАВ-фильтров совмещает их без дифференциальных трансформаторов с современными балансными усилителями и смесителями. Преобразование импедансов дает возможность оптимально согласовывать через ПАВ-фильтры низкоомные антенны и усилители с высокоомными смесителями. Самосогласование фильтров на ПАВ с нагрузками без внешних согласующих элементов сокращает габариты АПОИ и повышает её технологичность.

Анализ материалов ежегодных международных конференций по технике ПАВ (IEEE International Ultrasonics Symposia, IEEE International Frequency Control Symposia, European Frequency and Time Forums) показывает, что над данной проблемой работает большое число ведущих специалистов во многих странах мира [1; 27; 58; 63; 93]. Существующие фильтры на ПАВ с предельно малыми ВП (около 1 дБ) имеют ограниченный интервал реализуемых относительных полос пропускания (А///0) и очень часто затрудняют самосогласование, балансное включение и преобразование импедансов.

Бурное развитие ПАВ-фильтров с указанными выше расширенными возможностями основано на использовании сложных резонансных структур -трех- и пятипреобразовательных с отражательными решетками (ОР) и импедансных элементов, для которых известные подходы анализа и разработки затрудняют получение предельно малых ВП. Между тем, совершенно не заслуженно потерян интерес к ПАВ-фильтрам на более технологичных кольцевых структурах с отражательными многополосковыми ответвителями (ОМПО) и однонаправленных преобразователях (ОП) с МПО. Проведение теоретических и экспериментальных исследований этих структур, их конструктивно-топологическая оптимизация дает возможность реализовать предельно малые ВП, самосогласование, балансное включение и преобразование импедансов в широком интервале Af/f0. Предложенные подходы также позволят улучшить параметры известной трехпреобразовательной структуры с ОР и расширить ее функциональные возможности.

Исследования по теме диссертации проводились в рамках ряда важнейших НИОКР в период с 1986 по 2006 год, федеральных целевых программ (ФЦП) "Национальная технологическая база" в 2002, 2006 годах, "Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники" в 2008 году.

Цель работы

Разработка фильтров на ПАВ с уменьшенными ВП и расширенными функциональными возможностями в широком интервале А///0 и внедрение их в АПОИ различного назначения. В соответствии с целью в диссертационной работе поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать причины появления ВП и способы их уменьшения в узкополосных кольцевых ПАВ-фильтрах, широкополосных трехпреобразовательных резонаторных ПАВ-фильтрах с ОР, ПАВ-фильтрах на ОП с МПО на различных срезах 1лМЬ03, ЫТа03.

2. Провести анализ способов расширения функциональных возможностей таких ПАВ-фильтров.

3. Разработать модели для расчета коэффициента передачи, входного и выходного сопротивления (частотных характеристик) данных типов ПАВ-фильтров на основе Р-матриц смешанных параметров и А-матриц.

4. Провести теоретический анализ согласования указанных ПАВ-фильтров.

5. Для проверки адекватности теоретических моделей провести экспериментальные исследования разработанных ПАВ-фильтров.

6. Разработать и внедрить ПАВ-фильтры с уменьшенными ВП и расширенными функциональными возможностями.

Методы исследования

Теоретические исследования проводились с использованием численных методов моделирования на основе разработанных компьютерных программ, описываемых моделями Р-матриц смешанных параметров, преобразованных в А-матрицы. Построение моделей фильтров на ПАВ основано на использовании физических параметров элементов ПАВ-структур: тип пьезоэлектрического кристалла, скорость ПАВ на металлизированной Ут и на свободной У0 поверхности, относительная разность импедансов на свободной и металлизированной поверхности, коэффициент электромеханической связи, удельная емкость пары электродов, число электродов в преобразователях, ОР и МПО, ширина электродов, апертура преобразователей \У, расстояние между преобразователями и ОР, потери на распространение, коэффициент отражения ОР, нагрузки по входу и выходу.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Известное представление ПАВ-фильтров в виде модели Р-матриц смешанных параметров расширено для моделирования балансных ПАВфильтров с преобразованием импедансов путем замены исходных шестиполюсников или восьмиполюсников, эквивалентных элементам акустического и электрических трактов, линейным четырехполюсником - А-матрицей. При этом частотные характеристики фильтра рассчитаны по известным выражениям для А-матрицы четырехполюсника, что сократило трудоемкость расчетов и обеспечило их высокую достоверность.

2. На основе предложенных моделей установлена взаимосвязь между топологией и частотными характеристиками исследуемых ПАВ-фильтров, что позволило существенно снизить трудоемкость при их разработке.

3. Решена важная задача согласования кольцевых, трехпреобразовательных резонаторных ПАВ-фильтров с ОР, ПАВ-фильтров на ОП с МПО в балансном включении и с преобразованием импедансов без согласующих элементов и балансных трансформаторов, что позволило получить минимальные ВП и неравномерность АЧХ в широком интервале

А///0.

4. Разработаны новые конструкции самосогласованных ПАВ-фильтров, позволяющих снизить ВП до 3 дБ в балансном включении с преобразованием импедансов 1:4 и избирательностью >60 дБ в широком интервале А///0 = 1,5*8%.

5. Достоверность новизны принятых технических решений подтверждена четырьмя патентами РФ.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработаны теоретические основы и методика проектирования новых разнообразных ПАВ-фильтров с уменьшенными ВП и расширенными функциональными возможностями в широком интервале Af/f0= 1,5*8% на различных срезах 1л1ЧЬОз, ХлТаОз;

- разработана и внедрена широкая номенклатура фильтров на ПАВ (более 200 типов) с ВП 1*4 дБ в диапазоне частот 30*500 МГц с Д///0 = 1,5*8%.

- разработана и внедрена широкая номенклатура (более 30 типов) ПАВ-модулей: интегральных устройств с ПАВ-фильтрами и усилителем в одном 8МБ корпусе в диапазоне частот 120-^500 МГц с Д///0 = 2-г7%.

Внедрение результатов работы

Результаты работы внедрены в серийное производство с 1999 года на ОАО "НЛП "Эталон" (г. Омск) согласно лицензионному договору, а также в ФГУП Омский НИИ приборостроения при проведении ряда НИР, ОКР по разработке различных устройств на ПАВ: "Клен-1" (1991 г.), "Вега-91" (1991 г.), "Элион-Герц" (1992 г.), "ИГРА-Ф", "ИГРА-ПШ" (2002 г.), "Мельпомена-О" (2002 г.), "Т-стабилизация" (2006 г.), "Гамма-Т" (2007 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модели ПАВ-фильтров на основе Р-матриц смешанных параметров и А-матриц для расчета частотных характеристик.

2. Методика разработки самосогласованных узкополосных кольцевых, широкополосных трехпреобразовательных ПАВ-фильтров с ОР, ПАВ-фильтров на ОП на различных срезах 1л№Ю3,1ЛТа03.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований различных конструкций ПАВ-фильтров с уменьшенными ВП и с расширенными функциональными возможностями.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы представлялись на всесоюзных конференциях: "Акустоэлектронные устройства обработки информации" (Черкассы, 1988, 1990 гг.), на международных симпозиумах по ультразвуку (США, 1992, 1995, 1999, 2000, 2003, 2007 гг.; Германия, 2002 г.), по контролю частоты (США, 1994, 2008 гг.), на международных конференциях "Акустоэлектроника'93" (Болгария, 1993 г.), "Пьезо-94,96" (Польша, 1994, 1996 гг.), на Европейском форуме времени и частоты (Польша, 1998; Франция, 1999, 2009; Италия, 2000; Россия, 2002), на международном форуме по волновой электронике и ее применениях (Россия, 2000 г.).

Разработанные образцы фильтров на ПАВ демонстрировались на ежегодных Международных выставках "Связь-Экспокомм" начиная с 1991 года, "Экспо-Электроника" с 2002 года, "ТЕЛЕКОМ" (Швейцария, 1991, 1995; Бразилия, 1996; Сингапур, 1997; Гонконг, 2000).

Результаты работы отмечены Серебряной Медалью ВДНХ СССР в 1990 г., Золотой Медалью на V Московском международном салоне инноваций и инвестиций в 2005 г. и памятной медалью Десятого юбилейного форума "Высокие технологии XXI века" в 2009 г.

Публикации

По результатам работы опубликован 32 печатных труда, из них: в научно-технических журналах "Техника средств связи", "Техника радиосвязи", "IEEE Trans, on UFFC" (США), 11 полных текстов докладов на Международных конференциях, 6 патентов РФ на изобретения, 4 статьи в "Радиоэлектроника" (Известия высших учебных заведений), "Приборы и техника эксперимента", включенных в перечень ВАК.

1. Ken-ya Hashimoto. Surface Acoustic Wave Devices in Telecommunications. -Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2000. - 330 p.

2. Речицкий В.И. Акустоэлектронные радиокомпоненты. Схемы, топология, конструкции. М.: Радио и Связь, 1987. - 192 с.

3. Доберштейн С.А. Современный уровень конструирования фильтров на ПАВ с малыми потерями. // Техника Средств Связи. Сер. ТРС. 1989.-Вып. 9. - С. 63-68.

4. Yamanouchi К., Gautam J. К. Low-loss unidirectional SAW filters using integrated micro-inductors // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1983. -P. 47-52.

5. Ebneter J. A new design of group-type unidirectional transducers // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1984. - P. 22-25.

6. Yamada J., Fujita Y., Yuhara A. Wide-band and low-loss unidirectional SAW filter // Jpn. J. Appl. Phys. 1986. - V. 25. - Suppl. 25-1. - P. 151-153.

7. Peach R.C., McClemont F.S. A simple three transducer low-loss SAW filter structure // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1987. - P. 177-182.

8. Hugli R. GHz SAW and STW bandpass filter without submicron geometries using harmonic group type unidirectional transducers // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1987. - P. 183-187.

9. Yananouchi K. et al. New surface acoustic wave interdigital transducers with narrow electrode gaps // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1988. - P. 63-66.

10. Qiu P. et al. Wide-band low-loss surface acoustic wave filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1982. - P. 222-226.

11. Hartmann C. S. et al. An analysis of SAW IDT's with internal reflections and the application of the design to single-phase unidirectional transducers // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1982. - P. 40-45.

12. Hikita M. et al. New low-loss broadband SAW filters using unidirectional IDTswith U-shaped MSCs // Electronics Letters. 1984 - V. 20.-№ 11. - P. 453-454.

13. Hikita M. et al. High performance SAW filters with several new technologies for cellular radio // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1984. - P. 82-92.

14. Доберштейн С. А., Коржинский Е. Б. Широкополосные фильтры на ПАВ с малыми потерями без элементов согласования // Радиоэлектроника, 1989. № 9. - С. 65-66 (Известия высших учебных заведений).

15. Доберштейн С.А., Малюхов В.А., Николаенко К.В. Высокоизбирательные самосогласованные фильтры на ПАВ с малыми потерями на различных срезах ниобата лития // Радиоэлектроника, 1991. № 1. - С. 87-91. (Известия высших учебных заведений).

16. Доберштейн С.А., Малюхов В.А., Литвинов В.П. Опыт разработки высокоизбирательных самосогласованных фильтров на ПАВ с малыми потерями // Техника средств связи. Сер. ТРС, 1991. Вып. 9. - С. 81-87.

17. Доберштейн С. А., Малюхов В. А. Самосогласованные трехпреобразовательные фильтры на ПАВ с потерями менее 2 дБ // Техника средств связи. Сер. ТРС, 1992. Вып. 6. - С. 74-77.

18. Dufilie, Hode М., J. Desbois. A low loss high performance filter structure // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1988. - P. 127-130.

19. M. Doisy, J-M. Hode, J. Desbois, L. Boyer. Electroacoustic characterization of +64° and +41° Y-rotated LiNb03 for wide bandwidth low loss filter design //153Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1990. - P. 439-444.

20. Wright P. V., Wilcus S. A. A prototype low-loss filter employing single-phaseunidirectional transducers // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1983. P. 72-76.

21. Yamanouchi K., Chen Z. H., Meguro T. New low-loss surface acoustic wavetransducers in the UHF range // IEEE Transaction on UFFC. 1987. - V. 34 5.-P. 531-539.

22. Andle J.C., King M.B. A novel group-type SPUDT // Proc. IEEE UltrasonicsSymposium. 1987. - P. 189-192.

23. Lewis M. Low-loss devices employing single stage fabrication // Proc. IEEEUltrasonics Symposium. 1983. - P. 104-108.

24. Cambell С. K., Saw С. B. Analysis and design of low-loss SAW filters usingsingle-phase unidirectional transducers // IEEE Transaction on UFFC. 1987.- V. 34.- № 3. P. 357-367.

25. Meier H., Baier Т., Riha G. Miniaturization and advanced functionalities ofSAW devices // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 2000. - P. 395-401.

26. Saw C.B., Campbell C.K. Improved design of single-phase unidirectionaltransducers for low-loss SAW filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1987.-P. 169-172.

27. Saw C.B., Campbell C.K. Sampling effects of distributed reflector arrayswithin single-phase unidirectional SAW transducer // IEEE Transaction onUFFC. 1990. - V. 37.- № 2. - P. 116-117.

28. Yamanouchi K, Furuyashiki M. Low-loss SAW filters using internalreflections types of new single-phase unidirectional transducer // Proc. IEEEUltrasonics Symposium. 1984. - P. 68-71.

29. Takeuchi M., Yamanouchi K. Field analysis of SAW single-phaseunidirectional transducers using internal floating electrodes. // Proc. IEEEUltrasonics Symposium. 1988. - P. 57-61.154

30. Yananouchi К. et al. New surface acoustic wave interdigital transducers withnarrow electrode gaps //Pioc. ШЕЕ Ultrasonics Symposium. 1988. - P. 63-66.

31. Yamanouchi K. et al. Surface-acoustic wave unidirectional transducers usinganodic oxidation technology and low-loss filters // Electronics Letters. 1989. V. 25.-№ 15.-P. 958-960.

32. P.V. Wright. The Natural Single-Phase Unidirectional Transducer: A New1.w-Loss SAW Transducer // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1985. P. 58-63.

33. C.S. Lam and D. Gunes. A Low-Loss SAW Filter Using Two Finger PerWavelength Electrodes on the NSPUDT Orientation of Quartz // Proc. IEEEUltrasonics Symposium. 1993. - P. 185-188.

34. K. Yamanouchi, M. Takeuchi, H. Odagawa and M. Tanaka. Low-Loss SAWFilter Using Thickness Difference Type of IDT on the NSPUDT OrientationSubstrate // Proc. IEEE Frequency Control Symposium. 1995. - P. 537—541.

35. M. Takeuchi, H. Odagawa, M. Tanaka and K. Yamanouchi. SAW TransducerConfigurations for Reversing the Directivity of NSPUDT Substrates // Proc.

36. EE Ultrasonics Symposium. 1995. - P. 17-22.

37. Lewis M. F. SAW filters employing interdigitated interdigital transducers //Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1982. - P. 12-17.

38. Wadaka S., Misu K., Kato T. A low-loss 0,9 GHz band SAW filters // Proc.

39. EE Ultrasonics Symposium. 1983. - P. 59-61.

40. Gholdston E. W., Turner Т. M. Analysis, phasing and matching of 3-phase,unidirectional apodised SAW transducers // Proc. IEEE UltrasonicsSymposium. 1983. - P. 36^0.

41. Smith P., Campbell C.K. A theoretical and experimental study of low-lossSAW filters with interdigitated interdigital transducers. // IEEE Transaction onUFFC. 1989. -V. 36,-№ 1. - P. 16-15.

42. S.A. Doberstein, V.A. Malyukhov. Low-Loss Filters Using Rayleigh and LeakySAW // Proc. 8th Piezoelectric Conference "PIEZO'94". 1994. - P. 117-141.

43. Доберштейн С. А., Мартынов А. В., Малюхов В. А. Гибридные ПАВ-микросборки для мобильных радиостанций // Техника радиосвязи. 1997. -Вып. З.-С. 63-70.

44. S.A. Doberstein, V.A. Malyukhov, A.V. Martynov. 1-2% Bandwidth Low-Loss SAW Filters And Hybrid SAW Modules With RFA for 440-470 MHz Mobile Transceivers // Proc. 9th Piezoelectric Conference "PIEZO'96". 1996. - P. 202-208.

45. S.A. Doberstein, V.A. Malyukhov. Comparative Performances of 460 MHz Low-Loss SAW Ring and Dual-Track Image Impedance Connected Filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1995. - P. 81-84.

46. Hikita M. et al. SAW integrated modules for 800-MHz cellular radio portable telephones with new frequency allocation // IEEE Transaction on UFFC. -1989. -V. 36. -№ 5.-P. 531-539.

47. Hikita M. et al. New High-Performance and Low-Loss Filters Used UltraWideband Cellular Radio Systems // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. -1991.-P. 225-230.

48. M. Koshino et al. A Wide-band Balanced SAW Filter with Longitudinal Multimode Resonator // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 2000. - P. 387-390.

49. J. Meltaus, V. Plessky et al. Low-Loss, Multimode 5-IDT SAW Filter // IEEE Transaction on UFFC. 2005. - V. 52. - № 6. - P. 1013-1019.

50. A. S. Loseu, J. J. Rao. Improvement of Balance Performance in LSAW Filters Based on 5-IDT Multi-mode Structure // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. -2007.-P. 2363-2366.

51. Pollock W. et al. Low-loss filters using single phase IDT's and no external tuning // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1983. - P. 87-92.

52. Zhang D., Shui Y. A., Wu W. Q. Untuned low insertion loss surface leaky wave filter // Electronics Letters. 1985. - V. 21. - № 13. - P. 559-560.

53. Hikita M. et al. Phase weighting for low-loss SAW filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1980. - P. 308-312.156

54. Brown R. В. Low-loss device using multistrip coupler ring configuration withripple cancellation // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1986. - P. 71-76.

55. Zhang B.T, Shui V. Wu W. Untuned low insertion loss SLW filters // ActaAcustica. 1988. - V. 13.-№1.-P. 14-19.

56. Доберштейн С. А., Коржинский Е.Б., Малюхов В.А. Кольцевые фильтрына ПАВ с малыми потерями без элементов согласования //Радиоэлектроника. 1990. - № 7. - С. 86-87. (Известия высших учебныхзаведений).

57. Advances in surface acoustic wave technology, systems and applications vol. 1 /Editors С. C. W. Ruppel and T. A. Fjeldly // World Scientific. 2000. - 314 p.

58. Доберштейн C.A., Малюхов В.А. Самосогласованные кольцевые фильтрына ПАВ с малыми потерями // Радиоэлектроника. — 1990. № 10. С. 105-108. (Известия высших учебных заведений).

59. S. Doberstein, V. Malyukhov, К. Nikolaenko, V. Razgonyaev. Use of SelfResonance Approach for High Selectivity Low-Loss SAW Filters // Proc. IEEEUltrasonics Symposium. 1992. - P. 151-154.

60. T. Morita et al. 280 MHz wideband low-loss filters. // IEICE of Japan. 1990Autumn Nat. Con. Record. P. 1-263-1-264.

61. T. Morita, Y. Watanabe, M. Tanaka and Y. Nakazawa. Wideband low lossdouble mode SAW filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1992. P. 95-104.

62. С. C. W. Ruppel et al. SAW Devices for Consumer Communication Applications.IEEE Transaction on UEFC. 1993. - V. 40. - № 5. - P. 438-451.157

63. J. J. Rao et al. Modeling and Design of a Wire bonded Low Loss Single EndedDMS Filter having broadband rejection of 45 dB. // Proc. IEEE UltrasonicsSymposium. 2007. - P. 941-944.

64. P. G. Ivanov, V. M. Makarov, V. S. Orlov, V. B. Shvetts. Wideband low lossSAW filters for telecommunications and mobile radio applications // Proc.

65. EE Ultrasonics Symposium. 1996. - P. 61-64.

66. G. Endoh, M. Ueda, O. Kawachi and Y. Fujiwara. High performance balancedtype SAW filters in the range of 900 MHz and 1.9 GHz // Proc. IEEEUltrasonics Symposium. 1997. - P. 41-44.

67. M. A. Sharif et al. Coupled resonator filters with differential input and/ordifferential output. // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1995. - P. 67-70.

68. Y. Fujita, T. Shiba, S. Kondo, N. Matsuura, M. Hikita and S. Ogawa. Low lossand high rejection RF SAW filter using improved design techniques // Proc.

69. EE Ultrasonics Symposium. 1998. - P. 399-402.

70. Т. В. Синицына, А. С. Багдасарян, P. В. Егоров. ПАВ-фильтры на основепродольно-связанных структур // Электронная промышленность. 2004.- С. 14-19.

71. Y. Taguchi et al. A Balanced-Unbalanced Type RF-Band SAW Filter // Proc.

72. EE MTT Symposium. 1996. - P. 417-420.

73. H. Nakamura et al. An analysis and improvement of balanced-type SAW filtersProc. IEEE Ultrasonics Symposium. 2002. - P. 157-160.

74. M. Koshino et al. Simulation Modeling and Correction Method For BalancePerformance of RF SAW Filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 2002.-P. 291-295.

75. O. Ikata et al. Development of low-loss band-pass filters using SAW resonatorsfor portable telephones // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1992. P. 111-115.

76. J. Heighway et al. Balanced bridge SAW impedance element filters // Proc.

77. EE Ultrasonics Symposium. 1994. - P. 27-30.158

78. S. N. Kondratiev and T. Thorvaldsson. High rejection impedance elementSAW filters realized on quartz and 42°-LiTa03 substrates // Proc. ШЕЕUltrasonics Symposium. 2000. - P. 109-112.

79. Y. Taguchi et al. A New Balanced-Type RF-Band SAW Filter Using SAWResonators // Proc. ШЕЕ MTT Symposium. 1995. - P. 891-894.

80. S.A. Doberstein, D.M. Gilfand, V.K. Razgonyaev. Balanced Low-Loss SAWRing and Three-Transducer Filters with Impedance Conversion // Proc. 16thEFTF. 2002. - P. C-008-C-011.

81. W. R. Smith et al. Analysis and Design of Dispersive Interdigital Surface-WaveTransducers. // ШЕЕ Transaction on MTT. 1972. - V. 20. - P. 458-471.

82. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностныхакустических волнах. М: Радио и связь, 1990. -416 с.

83. Т. Kojima and К. Shibayama. An Analysis of an Equivalent Circuit Model foran Interdigital Surface-Acoustic-Wave Transducer // Jpn. J. Appl. Phys. 1988.- V. 27.- Suppl. 27-1. P. 163-165.

84. G. Tobolka. Mixed Matrix Representation of SAW Transducers // ШЕЕTransaction on SU. 1979. - V. 26. - № 6. - P. 426-428.

85. Расчет и конструирование АПВ-фильтров / Под ред. И.Б. ЯковкинаНовосибирск: Наука, 1982. 176 с.

86. С. С. W. Ruppel et al. Review of Models Low-Loss Filter Design andApplications //Proc. ШЕЕ Ultrasonics Symposium. 1994. - P. 313-324.

87. Основы теории цепей: Учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В.Нетушил, С.В. Страхов М.: Энергия, 1975. - 752 с.

88. N. Shibagaki et al. New Design Procedures and Experimental Results of SAWfilters for Duplexers Considering Wide Temperature Range // Proc. ШЕЕUltrasonics Symposium. -1994. P. 129-134.

89. A. Doberstein. Balanced Low-Loss Longitudinally-Coupled Double-ModeResonator SAW Filters With Impedance Conversion // Proc. IEEE Frequency.Control Symposium. 2008. - P. 199-203.

90. M. Hikita et al. 800 MHz High-Performance SAW Filter Using New Resonant Configuration // ШЕЕ Transaction on MTT. 1985. - V. 33. - P. 510-518.

91. Доберштейн С. А., Малюхов В. А. Кольцевые фильтры на ПАВ с потерями 1 дБ // Техника радиосвязи. 1995. - Вып. 2. - С. 143-149.

92. S. Doberstein, V. Malyukhov. SAW Ring Filters with Insertion Loss of 1 dB // IEEE Transaction on UFFC. 1997. - V. 44. - № 3. - P. 590-596.

93. Патент № 2093954. Самосогласованный кольцевой фильтр на поверхностных акустических волнах // Доберштейн С.А., Малюхов В.А. -опубл. 20.10.97. -Бюл. № 29.

94. К. Yamanouchi, К. Shibayama. Propagation and amplification of Rayleigh waves and piezoelectric leaky surface waves in LiNb03. // J. Appl. Phys. -1972. V. 43 - № 3. - P. 856-862.

95. C. Dunnrowicz et al. Reflection of Surface Waves from Periodic Discontinuities // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1976. - P. 386-390.

96. Advances in surface acoustic wave technology, systems and applications vol. 2 / Editors С. C. W. Ruppel and T. A. Fjeldly // World Scientific. - 2000. - 360 p.

97. L. A. Coldren and R. L. Rosenberg. Scattering matrix approach to SAW resonators // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1976. - P. 266-271.

98. K. Nakamura et al. SH-type and Rayleigh-type surface waves on rotated Y-cut LiTa03 // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1977. - P. 819-822.

99. O. Kawachi, G. Endoh, M. Ueda. Optimum Cut of LiTa03 for High Performance Leaky Surface Acoustic Wave Filters // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1996. - P. 71-76.

100. S.Doberstein. High Frequency and High Selectivity Balanced Front-End SAW Modules for Handheld Transceivers // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. -2007.-P. 1665-1668.

101. Багдасарян A.C., Карапетян Г.Я. Импедансные фильтры на поверхностных акустических волнах. М: Международная программа образования, 1998. - 79 с.

102. S.A. Doberstein, V. Malyukhov, V. Razgonyaev. Wideband Three-Transducer SAW Filters Using Unidirectional IDTs on U-shaped MSCs with Insertion Loss of 1 dB // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1999. - P. 43-46.

103. Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. Применение для обработки сигналов. М.: Наука, 1982. - 424 с.

104. Н. Kojima et al. Velocity, electromechanical coupling factor and acoustic loss of surface shear waves propagating along X-axis on rotated Y-cut plates of LiNb03 // Electronics Letters. 1980. - V. 16. - № 12. - P. 445^146.

105. Орлов B.C., Бондаренко B.C. Фильтры на поверхностных акустических волнах. -М.: Радио и связь, 1984. 51 с.

106. Хэррис Ф.Д. Использование окон при гармоническом анализе методом дискретного преобразования Фурье // ТИИЭР. 1978. - Т. 66. - № 1, -С.60-97.

107. S.A. Doberstein, A.V. Martynov, V.A. Malyukhov. Hybrid SAW Integrated Modules with RFA and VCO for Mobile Transceivers // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1995. - P. 147-150.

108. S.A. Doberstein, A.V. Martynov, V.A. Malyukhov Surface Mount Hybrid SAW Modules for Mobile Transceivers // Proc. 12th EFTF. 1998. - P. 472-476.

109. Доберштейн C.A., Мартынов A.B. Гибридные ПАВ-микросборки для поверхностного монтажа с УВЧ для мобильных радиостанций диапазона частот 136-174 МГц // Техника радиосвязи. 2000. - Вып. 5. - С. 45-53.

110. S.A. Doberstein, V.K. Razgonyaev. Balanced Front-End Hybrid SAW Modules with Impedance Conversion // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. -2002.-P. 120-123.

111. S. Doberstein, V. Malyukhov. Development of Self-Resonant Low-Loss Filters Using Leaky SAW for 65.8-74, 87-108 MHz VHF FM Radio Front-End Stages // Proc. 6th Conference with International participation "Acoustoelectronics'93". 1993.-P. 180-185.161

112. Полезная модель № 27267. Модуль ПАВ // Доберштейн С.А. опубл.1001.03.-Бюл. № 1.

113. Патент № 1662324. Фильтр на поверхностных акустических волнах //Доберштейн С.А., Литвинов В.П., Малюхов В.А., Николаенко К.В. приоритет от 14.08.89.

114. Патент № 1821901. Фильтр на вытекающих поверхностных акустическихволнах // Доберштейн С.А., Малюхов В.А., Орлов В.С., Кондратьев С.Н. опубл. 15.06.93. Бюл. № 22.

115. Патент № 2058662. Многоканальное частотно-селективное устройство наповерхностных акустических волнах // Доберштейн С.А., Евдокимов М.А., Николаенко К.В. опубл. 20.04.96. - Бюл. № 11.

116. Патент № 2157046. Фильтр на поверхностных акустических волнах //Доберштейн С.А., Малюхов В.А. опубл. 27.09.00. - Бюл. № 27.

117. Патент № 2333596. Многоканальный фильтр на поверхностныхакустических волнах // Доберштейн С.А., Николаенко К.В., Евдокимов М.А. опубл. 10.09.08. - Бюл. № 25.

118. Научно-технический отчет по НИР «Исследование и разработкафункциональных узлов линейного тракта на принципахакустоэлектроники для перспективных РПУ и возбудителей Vпоколения», шифр «Клен-1» Омск - № ГР У59502 от 28.06.1989.

119. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка базовых конструкций итехнологий акустоэлектронных устройств нового поколения», шифрМельпомена-О» Омск - 2002.

120. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка фильтров на ПАВ», шифрИгра-Ф» Омск - 2002.

121. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка широкополосныхпреселекторов на переключаемых ПАВ-фильтрах», шифр «Игра-ПШ» Омск 2002.

122. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка методов температурной стабилизации частоты и технологии изготовления сверхузкополосных фильтров на ПАВ», шифр «Т-стабилизация» Омск - 2006.

123. Научно-технический отчет по ОКР «Разработка базовых технологий пьезоэлектрических и пьезомеханических резонаторов и микроакустоэлектромеханических систем на их основе», шифр «Гамма-Т» Омск - 2007.