О фильтрах на ПАВ: основные понятия

Компоненты на поверхностных акустических волнах (ПАВ) разрабатываются уже многие годы.

Основные достоинства ПАВ-устройств следуют из их структуры :
относительная простота реализации фильтров с заданными характеристиками, технологичность и полная интегральность конструкции в сочетании с точной повторяемостью параметров. Кроме того, к достоинствам применения устройств на ПАВ следует отнести:
малые размеры;
независимость фазочастотной характеристики (ФЧХ) от амплитудно-частотной (АЧХ);
высокая прямоугольность АЧХ;
превосходная внеполосная режекция;
температурная стабильность.

Возможность массового производства, экономичность и воспроизводимость таких устройств обусловлены применением планарной групповой технологии при их изготовлении.
В настоящее время хорошо проработаны и серийно выпускаются следующие основные типы изделий на ПАВ, различие которых заключается в их физической конструкции :
линии задержки ;
резонаторные фильтры ;
фильтры с малыми потерями ;
широкополосные фильтры .

Простейший ПАВ-фильтр (Рис.1) содержит два встречно-штыревых преобразователя (ВШП), предназначенных для взаимного преобразования электрических и акустических сигналов, расположенных на полированной пьезоэлектрической подложке (кварц, ниобат лития, танталат лития, лангасит и т.д.) .
Каждый ВШП состоит из двух вложенных друг в друга гребенок металлических электродов.

Электроды ВШП обычно расположены на расстоянии 1/2 или 1/4 длины акустической волны на центральной частоте фильтра, что ограничивает верхний предел центральной частоты минимальным размером ширины электрода, реализуемым при стандартной технологии.

Нижний предел центральной частоты фильтра ограничен допустимой длиной пьезоэлектрической подложки.

Таким образом, ПАВ-устройства используются для обработки радиосигналов в диапазоне частот от 10 МГц до 2 ГГц.

Обычный ПАВ-преобразователь является двунаправленным излучателем, что ограничивает минимальные вносимые потери на уровне 6 дБ. Наличие ряда эффектов второго порядка, таких как резистивные потери в электродах и соединительных шинах, рассогласование акустических и электрических импедансов преобразователей, низкие значения коэффициента электромеханической связи доступных для применения пьезоэлектриков, увеличивает уровень вносимых потерь в реальном фильтре до 15...30 дБ.

В последние годы появились новые конструкции фильтров на ПАВ, обеспечивающие вносимые потери на уровне 1...7 дБ за счет использования внутренних переотражений, например, продольно-связанная структура, показанная на Рис.2.




Выбор конструктивного решения определяется совокупностью требований, предъявляемых к электрическим характеристикам конкретного ПАВ-фильтра :

1. Центральная частота фильтра;
2. Вносимое затухание в полосе пропускания;
3. Ширина полосы пропускания по уровню -3 дБ;
4. Ширина полосы пропускания по уровню -40 дБ;
5. Неравномерность АЧХ фильтра в заданной полосе пропускания;
6. Ширина полосы задерживания;
7. Уровень подавления внеполосных сигналов в полосе задерживания;
8. Допустимость наличия гармонических составляющих и их уровень по отношению к первой гармонике;
9. Неравномерность и форма характеристики группового времени запаздывания (ГВЗ) в полосе пропускания фильтра;
10. Сопротивление нагрузки по входу и выходу;
11. Допустимость применения согласующих элементов ;
12. Рабочий диапазон температур;
13. Желаемое конструктивное исполнение (тип корпуса).

 О режекторных фильтрах на ПАВ (Notch-filter, Rej-SAW).

Режекторные фильтры предназначены для режектирования узкополосных помеховых сигналов.

Область применения - в кабельных системах коллективного ТВ-приёма и прочих системах передачи ВЧ-сигнала, где в результате наводок, переотражений, интермодуляции и других причин возникла постоянная по частоте радиопомеха.

Основные технические параметры :
- Номинальная частота режекции frej = 30... 700 МГц;
- Полоса режекции  от 0,5 до 1,5 % от frej по уровню -30 дБ;
- Глубина режекции аrej = 35...40 дБ на частоте frej ;
- Конструктивное исполнение - металлостеклянный корпус типа SIP, DIP, или экранирующий конструктив с ВЧ-коннекторами типа «F» или другими, по выбору Заказчика.

Цена 1 шт. Rej-SAW составляет при серийном выпуске от 350 до 750 руб. в зависимости от технических параметров и объёма заказа.

Стоимость разработки одного типономинала с учётом поставки 20...200 шт. опытных образцов составляет 45...150 тыс.руб. в зависимости от технических параметров и объёма опытной партии.

Примерное содержание заявки для предметного обсуждения возможности, сроков и цены изготовления и поставки (или разработки и поставки) Rej-SAW :

- Номинальная частота режекции frej (МГц)
- Полоса режекции по уровню -30дБ frej (МГц)
- Глубина режекции на частоте frej (дБ)
- Конструктивное исполнение
- Количество изделий