Основные термины и сокращения, используемые в технике ПАВ:

• ПАВ - поверхностная акустическая волна
• АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
• ГВЗ – групповое время запаздывания
• ИХ – импульсная характеристика
• ВШП – встречно-штыревой преобразователь
• МПО – многополосковый ответвитель
• ОФНП – однофазный однонаправленный преобразователь
• ЭМ – электромагнитный
• SMD (Surface Montage Device) – устройство для поверхностного монтажа

Селективность (избирательность) - способность радиоприёмника отличать полезный радиосигнал от посторонних электромагнитных колебаний различного происхождения и выделять его; параметр радиоприёмника, количественно характеризующий эту способность. Выделение радиосигнала осуществляется использованием различных свойственных только ему признаков, соответственно которым различают частотную, амплитудную, фазовую, временную и другие виды селективности. Наиболее распространена частотная селективность, поскольку искусственные источники радиосигналов создаются на определённые (разные) рабочие радиочастоты (обычно называются несущими частотами) в выделенных (согласно регламенту радиосвязи) участках диапазонов радиоволн. Селективность радиоприёмника оценивается относительной интенсивностью сигнала от постороннего источника, например радиостанции, при которой этот сигнал может оказать заметное мешающее действие на приём выбранного слабого сигнала. Обычно рассматривают селективность радиоприёмника по соседнему каналу (селективность при действии помехи в частотном канале, ближайшем к несущей частоте), а также селективность по побочным каналам приёма (в супергетеродинном радиоприёмнике — по зеркальному каналу и каналу на частоте, равной промежуточной частоте), которые часто оказываются недостаточно высокими, что приводит к заметным искажениям радиосигнала помехами.

ГВЗ (групповое время задержки) – параметр, характеризующий стабильность фазовой характеристики устройства в полосе рабочих частот, показывающий скорость изменения фазы в зависимости от частоты (производная фазы по частоте).

Основные параметры фильтров на ПАВ

На рисунке показана типовая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) фильтров на ПАВ с указанием основных параметров.

• Номинальная (центральная) частота (fср.) – частота фильтра, установленная в нормативно технической документации.
• Полоса пропускания Δf₁=(f_c1 - f_c2) по заданному уровню – полоса частот, в которой относительное затухание фильтра равно или менее заданного значения.
• Минимальное вносимое затухание a_вн.min – минимальное контролируемое затухание в полосе пропускания фильтра, соответствующее логарифмическому отношению мощности, напряжения или тока на выходном нагрузочном полном сопротивлении фильтра, когда его вход и выход соединены между собой, к мощности, напряжению или току на этом же сопротивлении, когда вход и выход фильтра разомкнуты.
• Гарантированное относительное затухание a_гар – минимальное контролируемое относительное затухание в полосе задерживания фильтра.
• Полоса задерживания (Δf₃ ; Δf₄) – полоса частот, в которой относительное затухание фильтра равно или более заданного значения.
• Средняя (центральная) частота полосы пропускания f_ср=(f_c2 + f_c1)/2 – частота полосы пропускания фильтра, являющаяся среднеарифметическим значением частот среза, определяющих полосу пропускания.
• Неравномерность затухания Δa – разность между максимальным и минимальным вносимым затуханием в полосе пропускания фильтра.
• Относительное затухание a_отн – разность между вносимым затуханием на заданной частоте и вносимым затуханием в полосе пропускания фильтра.
• Частота среза (f_с1; f_с2) – частота полосы пропускания или задерживания, на которой относительное затухание фильтра достигает заданного значения.
• Ширина полосы пропускания (Δf₁ ; Δf₂) – диапазон частот, определяемый разностью частот среза по заданному уровню относительного затухания фильтра.
• Коэффициент прямоугольности Kпр= Δf2 / Δf1 – отношение ширины полосы пропускания по нижнему уровню относительного затухания фильтра к ширине полосы пропускания по верхнему уровню относительного затухания.

Рекомендации по выбору фильтра из каталога продукции

Ключевыми параметрами при выборе конкретного фильтра на ПАВ из каталога продукции являются номинальная частота и полоса пропускания по заданному уровню.

S-параметры, представленные в каталоге, измерены в нормальных климатических условиях при +24°С. Для фильтров с ВП S-параметры предоставляются по запросу.

Промоделировать изменение S-параметров в интересующем интервале температур можно с помощью программы PLOTS.

Для начала скачиваем программу PLOTS.EXE на свой ПК. После запуска выбираем опцию “S2P Files”. Данная опция позволяет просматривать экспериментальные и расчетные файлы, заданные в формате *.S2P (Touchstone формат). При загрузке файла на экране появляются 3 графика S-параметров: S12, S11, S22.

Далее в пункте меню “File” выбираем “Save *.ids” – сохранение файла в формате *.ids. Если загружено более одного файла, будет сохранен активный график.
Опция "View Plots” позволяет просматривать файлы АЧХ, сохраненные в формате *.IDS. После выбора файла на экране в окне "View Plots” появляется график АЧХ.

Опция “Temperature” позволяет оценить частотные сдвиги АЧХ в зависимости от требуемого температурного диапазона и температурного коэффициента частоты (ТКЧ), который определяется материалом пьезоподложки (см. графу ТКЧ в каталоге продукции). При выборе этой опции на экране появляется меню:

Пользователь должен задать следующие параметры:

• “Ambient Temperature” – температуру окружающей среды;
• “Minimum Temperature” – минимальную температуру;
• “Maximumt Temperature” – максимальную температуру;
• “Temp. Coeff. 10^-6” – температурный коэффициент в ppm.

При нажатии на кнопку “OK” на экране отображаются 3 графика, соответствующие заданным температурам.

При подборе фильтра с нужными параметрами необходимо определить полосу пропускания по относительному уровню, с запасом обеспечивающую неискаженную передачу спектра сигнала с учетом влияния дестабилизирующих факторов, таких как изменение температуры окружающей среды и технологические погрешности при изготовлении фильтра на ПАВ.

Ниже показано решение этой задачи на примере фильтра для приемника GPS диапазона L1 на частоту F_o=1575 МГц: +20^°С - черный цвет; -60^°С - синий цвет; +85^°С - красный цвет.