Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.13 Поверхностные волны в твердых телах и жидкостях

 

Орлов В.С., Русаков А.Н. «Анализ электромагнитных эффектов в СВЧ резонаторных лестничных фильтрах на поверхностных акустических волнах» T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 12, № 5, с. 8-21 (2018)

СВЧ резонаторный фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является комплексным объектом, электрические параметры которого определяются совокупностью акустических явлений в резонаторах и электромагнитными эффектами, в используемом корпусе фильтра. В результате частотные характеристики СВЧ фильтра на ПАВ сильно зависят от паразитных элементов (переходных сопротивлений, индуктивностей, емкостей, взаимосвязей между ними и т.д.) как самого пьезоэлемента, объединяющего топологические схемы резонаторов, так и корпуса, в котором пьезоэлемент установлен, а также проволочных или шариковых перемычек, соединяющих пьезоэлемент с корпусом. С ростом рабочих частот и, как следствие, уменьшением габаритов фильтра, резко усиливается влияние электромагнитных эффектов и их игнорирование при проектировании зачастую приводит к катастрофическим результатам. При этом влияние перемычек, соединяющих пьезоэлемент с корпусом, и заземляющих шин корпуса становится настолько велико, что они играют роль самостоятельных элементов в эквивалентной электрической схеме СВЧ фильтра, таких же, как непосредственно акустические резонаторы. Поэтому уже на первых этапах проектирования электромагнитные эффекты в пьезоэлементе и корпусе СВЧ фильтра на ПАВ должны быть включены в его полную макромодель, чтобы на последующих этапах проектирования либо минимизировать тот или иной эффект, либо, наоборот, использовать этот эффект для формирования требуемых характеристик. В статье приводится классификация электромагнитных эффектов, возникающих в СВЧ резонаторных фильтрах на ПАВ, размещенных в керамических корпусах типа Surface Mounted Device (SMD). Показано, что электромагнитных эффектов могут быть условно разделены на четыре группы: в пьезоэлементе фильтра; в керамическом корпусе фильтра; эффекты, связанные с проволочными или шариковыми перемычками; эффекты в измерительном устройстве или коммутационной плате аппаратуры. Сравниваются одномерная, двухмерная и трехмерная модели, описывающие электромагнитные эффекты. Для анализа влияние электромагнитных эффектов в широкой полосе частот предложено использовать модель эквивалентных схем, в соответствии с которой паразитные эффекты описываются эквивалентными RLC-элементами. В качестве примера исследовано влияние емкостей корпуса, индуктивностей и сопротивлений проволочных перемычек, емкостных и индуктивных связей в лестничном фильтре стандарта связи PCN на 1842 МГц, размещенном в корпусе SMD 3,0×3,0×1,3 мм. Анализ влияния взаимных индуктивных и емкостных связей между двумя фильтрами, расположенных на общей подложке в одном корпусе SMD 3,8×3,8×1,4 мм, выполнен для двухстандартного фильтра GSM 947 МГц – PCN 1842 МГц. Результаты расчетов по модели эквивалентных схем с высокой точностью совпадают с экспериментами.

T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 12, № 5, с. 8-21 (2018) | Рубрика: 06.13

 

Орлов В.С., Русаков А.Н. «Особенности проектирования лестничных резонаторных фильтров на поверхностных акустических волнах для дуплексерных модулей мобильных систем связи» T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 12, № 6, с. 24-33 (2018)

Требования к электрическим параметрам фильтров для дуплексерных модулей мобильных систем связи достаточно специфичны и отличаются от требований к обычным полосовым фильтрам. Так, фильтр передатчика Tx должен иметь вносимые потери не более 1,5–2,0 дБ, обладать избирательностью не хуже 40–45 дБ в полосе частот приемника Rx и не менее 25-35 дБ на частотах гармоник передатчика, а также обеспечивать минимальные нелинейные искажения. К фильтру приемника Rx предъявляются, в первую очередь, требования по высокой избирательности не хуже 45–55 дБ в полосе частот передатчика Tx и не менее 35–40 дБ на частотах соседних систем связи. Кроме того, фильтры передатчика Tx и приемника Rx должны иметь высокую взаимную электрическую изоляцию 40–55 дБ и работать в широком интервале температур от –40 до +85°С. В результате амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) фильтров Tx и Rx должны быть несимметричными и обладать крутыми взаимно прилегающими скатами из-за близко расположенных полос частот приемника Rx и передатчика Tx, а также иметь дополнительные полюса затухания на частотах нежелательных соседних каналов. Благодаря малым габаритам, высокой температурной стабильности и другим несомненным преимуществам, СВЧ лестничные резонаторные фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ) широко используются в дуплексерных модулях мобильных систем связи. Но лестничные резонаторные фильтры на ПАВ чувствительны к влиянию электромагнитных эффектов как в наиболее часто используемых планарных керамических корпусах, так и на поверхности пьезоэлементов. Показано, что некоторые электромагнитные эффекты можно полезно использовать для формирования заданных несимметричных частотных характеристик фильтров с дополнительными полюсами затухания, необходимых для удовлетворения требований к дуплексерным модулям. Сравниваются два подхода к анализу электромагнитных эффектов и их взаимному влиянию в СВЧ фильтрах на ПАВ: численный на основе метода конечных элементов и аналитический на основе эквивалентных электрических цепей. Показано, что аналитический метод с использованием симуляторов электрических цепей типа MicroSim Design Lab или ADS (Advanced Design System) может быть точнее и требует меньше вычислительных ресурсов. Сопоставление двух методов анализа выполнено на примере фильтров передатчика Tx 836 МГц и фильтра приемника Rx 881 МГц для дуплексерного модуля радиотелефона стандарта AMPS. Показано, что аналитический метод анализа позволяет провести расчеты влияния парциальных эффектов с более высокой точностью. Приведенные расчеты подтверждаются результатами экспериментов.

T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 12, № 6, с. 24-33 (2018) | Рубрика: 06.13

 

Рассошенко Ю.С., Иванов Н.И., Крылов В.В. «Проблема оценки вибрационных полей поверхностных волн Рэлея, создаваемых высокоскоростными железнодорожными линиями» Noise Theory and Practice (Электронный ресурс), 4, № 2, с. 21-29 (2018)

Рассмотрены типы волн вибрации, создаваемых поездами, обозначены основные характеристики каждого из них. Описан процесс образования и распространения волн Рэлея с указанием основных проблем по их снижению и возможностью резкого увеличения вследствие достижения поездом соразмерной скорости движения. По результатам обнародованных исследований систематизированы факторы, влияющие на уровни вибрации, сделаны выводы об отсутствии теоретического исходного спектра, применимого как эталонного для предсказания уровней вибрации. Описаны методы прогнозирования вибрационного воздействия в Российской Федерации и зарубежных странах, а также приведен краткий перечень виброзащитных мероприятий, практикуемый на действующих железных дорогах.

Noise Theory and Practice (Электронный ресурс), 4, № 2, с. 21-29 (2018) | Рубрики: 06.13 10.01 10.03

 

Кулак Г.В., Анисимова А.Е., Матвеева А.Г., Ропот П.И. «Возбуждение гиперзвука системой встречно-штыревых электродов в кристаллах ниобата лития для широкополосной обработки сигналов» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук), № 4, с. 98-102 (2010)

Исследовано нерезонансное возбуждение продольных и сдвиговых ультразвуковых волн в тригональных кристаллах системой встречно-штыревых преобразователей. Показано, что сдвиговые ультразвуковые волны, возбуждаемые в кристаллах ниобата лития YZ-среза в широком частотном диапазоне, могут использоваться для создания широкополосных акустооптических дефлекторов, спектроанализаторов и ультразвуковых линий задержки СВЧ-диапазона; для расширения частотного диапазона устройств могут применяться также и продольные ультразвуковые волны.

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук), № 4, с. 98-102 (2010) | Рубрики: 06.13 06.22