×
27.07.2014
216.012.e338

ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002523958
Дата охранного документа
27.07.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к акустоэлектронике и может быть использовано для изготовления термостабильных фильтров на поверхностных акустических волнах. Достигаемый технический результат - повышение термостабильности и улучшение механической прочности конструкции. Термостабильный узкополосный фильтр на поверхностных акустических волнах содержит звукопровод - пьезоэлектрическую подложку со сформированными на поверхности встречно-штыревыми преобразователями, на обратной стороне подложки располагается плоская пластина из металла или диэлектрика со сквозными отверстиями по краям пластины, через которые пластина крепится к звукопроводу и одновременно к посадочному месту корпуса резиноподобным клеем с большим КЛТР, крепление пластины в центральной части к звукопроводу выполнено тонким слоем резиноподобного клея с большим КЛТР, между посадочным местом корпуса и пластиной выполнен зазор, превышающий стрелу прогиба посадочного места корпуса при воздействии отрицательных и положительных температур окружающей среды.5 илл.
Основные результаты: Термостабильный узкополосный фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий звукопровод - пьезоэлектрическую подложку со сформированными на поверхности встречно-штыревыми преобразователями, на обратной стороне подложки располагается плоская пластина (из металла или диэлектрика) со сквозными отверстиями по краям пластины, через которые пластина крепится к звукопроводу и одновременно к посадочному месту корпуса резиноподобным клеем с большим КЛТР, отличающийся тем, что крепление пластины в центральной части к звукопроводу выполнено тонким слоем резиноподобного клея с большим КЛТР, между посадочным местом корпуса и пластиной выполнен зазор, превышающий стрелу прогиба посадочного места корпуса при воздействии отрицательных и положительных температур окружающей среды.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области акустоэлектроники и может быть использовано при разработке и изготовлении узкополосных фильтров на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с низким температурным коэффициентом частоты (ТКЧ).

Известен узкополосный фильтр на ПАВ, состоящий из металлокерамического корпуса с приклеенной на его дно пьезоэлектрической подложкой со сформированными встречно-штыревыми преобразователями (ВШП) [1]. Недостатком такой конструкции фильтра на ПАВ является значительный уход частоты фильтра вследствие изгиба поверхности дна корпуса при изменении температуры окружающей среды в рабочем диапазоне температур. Изгиб корпуса приводит к изгибу пьезоэлектрической пластины, что в свою очередь ведет к уходу центральной частоты фильтра на ПАВ. Так, например, при температуре +80°C изменение центральной частоты фильтра на ПАВ на кварцевых подложках ST-среза составляет δF/F=150·10-6.

Известен термостабильный фильтр на ПАВ, состоящий из пьезоэлектрической подложки (звукопровода), встречно-штыревых преобразователей, сформированных на ее рабочей поверхности и биметаллической пластины, закрепленной на обратной стороне пьезоэлектрической подложки и корпуса, в который помещается вся конструкция [2].

Недостатками такого технического решения является то, что 1 - термостабильный фильтр на ПАВ, изготовленный по такому принципу, имеет значительные габариты из-за значительных габаритов биметаллической пластины, что не позволяет использовать миниатюрные SMD корпуса; 2 - недостаточную виброустойчивость, так как концы пьезоэлектрической подложки не закреплены; 3 - недостаточную температурную компенсацию фильтра на ПАВ в положительной области температур (при изгибе биметаллической пластины частота изменяется по линейному закону, а частота обычного (нетермостабильного) фильтра на ПАВ изменяется по параболическому закону). Так, например, в широком диапазоне отрицательных температур (плюс 20°C - минус 40°C) фильтр остается термостабильным (уход частоты не более 3 кГц), в то время как в диапазоне положительных температур (плюс 20°C - плюс 80°C) фильтр является нетермостабильным - уход частоты составляет 19 кГц.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является фильтр на ПАВ (прототип), содержащий звукопровод - пьезоэлектрическую подложку со сформированными на поверхности встречно-штыревыми преобразователями, помещенную в корпус, с расположенной на обратной стороне подложки плоской пластиной (из металла или диэлектрика) со сквозным отверстием посредине пластины (прямоугольным, круглым или иной формы) и сквозными отверстиями по краям пластины (прямоугольными, круглыми или иной формы), причем пластина крепится к звукопроводу в месте центрального отверстия «твердым» - жестким клеем с низким коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР) и одновременно к посадочному месту корпуса, по краям через отверстия пластина крепится к звукопроводу и одновременно к посадочному месту корпуса резиноподобным клеем с большим КЛТР, при этом пьезоэлектрическая подложка опирается на перемычки на концах плоской пластины, которые препятствуют изгибу подложки при отрицательных температурах окружающей среды [3].

Термостабильный фильтр на ПАВ работает следующим образом. При росте температуры окружающей среды от комнатной (20°C) происходит термическое расширение жесткого клея, имеющего низкий КЛТР, вверх, в сторону звукопровода, тем самым приподнимая центр звукопровода на величину Δdт: Δdт=d·αT·ΔT (здесь d - толщина плоской пластины, αт - КЛТР твердого клея, ΔT -разница температур). При этом также происходит термическое расширение резиноподобного клея с большим значением КЛТР на величину Δdp, превышающую значение Δdт от расширения твердого клея. При этом произойдет изгиб звукопровода, что приведет к сжатию кристаллической решетки, тем самым к изменению скорости акустической поверхностной волны и к снижению ухода центральной частоты узкополосного фильтра на ПАВ, т.е. к увеличению термостабильности фильтра. При снижении температуры от максимального рабочего значения до первоначального значения - комнатной температуры происходит уменьшение стрелы прогиба и возврат положения пьезоэлектрической подложки в первоначальное положение.

При снижении температуры окружающей среды от комнатной (20°С) в сторону отрицательных температур происходит термическое сжатие твердого клея в центре звукопровода и термическое сжатие резиноподобного клея на краях в отверстиях плоской пластины. Звукопровод - пьезоэлектрическая подложка при этом опускается и опирается на перемычки, которые препятствуют изгибу подложки.

Недостатками такого технического решения являются то, что 1 - термостабильный узкополосный фильтр на ПАВ, изготовленный по такому принципу, имеет недостаточную термостабильность вследствие изгиба звукопровода в месте крепления его к корпусу жестким клеем из-за изгиба дна корпуса в диапазоне изменения рабочих температур; 2 - при нагревании подложка испытывает нежелательное воздействие со стороны жесткого клея в центральном окне, ведущее к разрушению поверхности подложки.

Задача изобретения - повышение термостабильности и улучшение механической прочности конструкции. «

В известном фильтре на ПАВ, состоящем из звукопровода - пьезоэлектрической подложки со сформированными на поверхности ВШП, корпуса для крепления звукопровода, предлагается на обратной стороне подложки располагать пластину (из металла или диэлектрика) с двумя сквозными отверстиями по краям пластины (прямоугольными, круглыми или иной формы), через которые пластина крепится к звукопроводу и одновременно к посадочному месту корпуса резиноподобным клеем с высоким КЛТР, в центральной части пластина крепится к звукопроводу тонким слоем резиноподобного клея с высоким КЛТР, дополнительно между посадочным местом (дном корпуса) и пластиной выполняется зазор, превышающий стрелу прогиба посадочного места, пьезоэлектрическая подложка опирается на перемычки на концах плоской пластины, которые препятствуют изгибу подложки при отрицательных температурах окружающей среды.

На фиг.1 приведена конструкция термостабильного узкополосного фильтра на ПАВ. Здесь 1 - звукопровод - пьезоэлектрическая подложка, 2 - ВШП на поверхности звукопровода, 3 - плоская пластина с боковыми сквозными отверстиями 4 для крепления звукопровода резиноподобным клеем 5 с высоким КЛТР к посадочному месту корпуса 6. В центре пластина крепится к звукопроводу тонким слоем резиноподобного клея 7 с высоким КЛТР. Звукопровод своими концами опирается на перемычки 8 на концах пластины. Между пластиной и посадочным местом выполнен зазор 9.

При комнатной температуре (20°C) термостабильный фильтр на ПАВ находится в состоянии, показанном на фиг.2(а). Фильтр работает следующим образом. При росте температуры окружающей среды от комнатной (20°C) происходит термическое расширение резиноподобного клея с высоким КЛТР вверх, в сторону звукопровода, тем самым приподнимая центр звукопровода на величину Δd: Δd1=d1·αp·ΔT, а концы звукопровода в центре боковых отверстий на величину Δd2: Δd2=d2-3αp·ΔT, значительно превышающую подъем звукопровода в центре крепления (здесь d1 - толщина слоя резиноподобного клея в центре пластины, d2 - толщина слоя резиноподобного клея в центре боковых отверстий пластины, αp - КЛТР резиноподобного клея, ΔT - разница температур) - фиг.2(б). Так как стенки боковых отверстий препятствуют расширению резиноподобного клея в плоскости пластины, то линейное расширение усиливается вверх в сторону концов звукопровода (объемное термическое расширение преобразуется в линейное термическое расширение - линейное перемещение увеличивается в 3 раза). При этом происходит изгиб звукопровода, что приводит к сжатию кристаллической решетки, тем самым к изменению скорости акустической поверхностной волны и к снижению ухода центральной частоты узкополосного фильтра на ПАВ, т.е. к увеличению термостабильности фильтра. На фиг.3 приведена экспериментальная зависимость ухода центральной частоты узкополосного фильтра на ПАВ от стрелы прогиба пьезоэлектрической подложки. При изгибе пьезоэлектрической подложки образуется стрела прогиба Y, равная Y=Δd2-Δd1, которая и приводит к сжатию кристаллической решетки звукопровода. При снижении температуры от максимального рабочего значения до первоначального значения - комнатной температуры происходит уменьшение стрелы прогиба и возврат положения пьезоэлектрической подложки в первоначальное положение.

При снижении температуры окружающей среды от комнатной (20°C) в сторону отрицательных температур происходит термическое сжатие резиноподобного клея - фиг.2(в). Звукопровод - пьезоэлектрическая подложка при этом опускается и опирается на перемычки 8 (см. фиг.1), которые препятствуют изгибу подложки. Резиноподобный клей может удлиняться (сокращаться) на 100-200%, поэтому отрыва пьезоэлектрической подложки от клея не происходит. При этом частотно-температурная характеристика фильтра на ПАВ в области изменения температур плюс 20°C - минус 40°C не изменяется и соответствует характеристике обычного фильтра на ПАВ (см. фиг..4), выполненного на основе пьезоэлектрической подложки ST-среза. Размеры отверстий по краям плоской пластины, толщина пластины выбираются опытным путем исходя из конкретной конструкции узкополосного фильтра на ПАВ и условия получения максимальной термостабильности - минимального ухода центральной частоты фильтра на ПАВ при изменении окружающей температуры.

В качестве примера был изготовлен термостабильный узкополосный фильтр на ПАВ со следующими параметрами: центральная частота фильтра 70,00 МГц, полоса пропускания 30 кГц, диапазон рабочих температур от минус 40°C до плюс 80°C; пьезоэлектрическая подложка из кварца YXL/33° - среза (длина подложки 10 мм, ширина 2 мм, толщина 0,4 мм); корпус типа SMD - DLCC14/10-1; плоская пластина из ковара толщиной 0,4 мм; резиноподобный (эластичный) клей в местах крепления звукопровода - клей типа ЭЛАСТОСИЛ с КЛТР=(180-200)·10-6 1/°C. Было выявлено, что в рабочем диапазоне температур от минус 40 до +80°C изгиб посадочного места корпуса составлял 80 мкм, исходя из этого зазор между дном посадочного места корпуса и звукопроводом выполнялся равным 100 мкм, тем самым изгиб посадочного места корпуса не оказывал прямого воздействия на звукопровод.

Так как плоская пластина имеет с посадочным местом зазор, превышающий стрелу прогиба посадочного места, то узкополосный фильтр на ПАВ имеет лучшую термостабильность по сравнению с прототипом, так как в диапазоне изменения рабочих температур изгиб посадочного места корпуса не будет влиять на изгиб звукопровода. Замена жесткого клея тонким слоем резиноподобного клея повышает механическую прочность сверхузкополосного фильтра на ПАВ, так как при изгибе звукопровод в месте крепления жестким клеем испытывает значительные механические напряжения. Приклейка резиноподобным клеем в центре звукопровода уменьшает механические напряжения при изгибе звукопровода в диапазоне изменения рабочих температур.

На фиг.5 приведена экспериментальная зависимость изменения частоты от температуры предложенного термостабильного узкополосного фильтра на ПАВ. Видно, что уход центральной частоты фильтра при изменении температуры от минус 40°C до плюс 80°C составил ±2 кГц, в то время как уход центральной частоты обычного (нетермостабильного) фильтра на ПАВ составил 18-19 кГц.

Источники информации

1. И.А.Тихонов. Электрические параметры малогабаритного сверхузкополосного ПАВ-фильтра на связанных резонаторах. Техника радиосвязи, вып.12, 2007, с.92-101.

2. Термостабильный фильтр на поверхностных акустических волнах. Патент РФ №2 284 649, H03H 3/08, H03H 9/64 от 21.12.2004 г., опубл.27.09.2006 г., Бюл.№27.

3. И.А.Корж, И.А.Тихонов. Термокомпенсированные сверхузкополосные кварцевые ПАВ-фильтры на связанных резонаторах. Успехи современной радиоэлектроники. №7, 201К с.46-50.

Термостабильный узкополосный фильтр на поверхностных акустических волнах, содержащий звукопровод - пьезоэлектрическую подложку со сформированными на поверхности встречно-штыревыми преобразователями, на обратной стороне подложки располагается плоская пластина (из металла или диэлектрика) со сквозными отверстиями по краям пластины, через которые пластина крепится к звукопроводу и одновременно к посадочному месту корпуса резиноподобным клеем с большим КЛТР, отличающийся тем, что крепление пластины в центральной части к звукопроводу выполнено тонким слоем резиноподобного клея с большим КЛТР, между посадочным местом корпуса и пластиной выполнен зазор, превышающий стрелу прогиба посадочного места корпуса при воздействии отрицательных и положительных температур окружающей среды.
ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ УЗКОПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 67.
20.03.2013
№216.012.3057

Мощный аттенюатор

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве эквивалента нагрузки для тестирования мощных радиопередающих устройств. Достигаемый технический результат - создание мощного аттенюатора с повышенной надежностью. Мощный аттенюатор содержит N включенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477910
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.3063

Способ обнаружения сигналов при априорной неопределенности их параметров

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке систем мониторинга источников излучения в диапазоне декаметровых волн (ДКМВ) при отсутствии априорной информации о сигналах. Достигаемый технический результат - повышение чувствительности при обнаружении сигналов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477922
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.05.2013
№216.012.422a

Фазовый способ пеленгации

Использование: изобретение относится к радиопеленгации, а именно к фазовому способу пеленгации. Сущность: в фазовом способе пеленгации принимают сигналы на две антенны, удаленные друг от друга на расстояние d, основан на усилении и ограничении, для первого фазового канала перемножают входную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482508
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.524f

Режекторный активный пьезоэлектрический фильтр

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в технике связи и измерительной технике. Достигаемый технический результат - расширение полосы режекции. Режекторный активный пьезоэлектрический фильтр содержит дифференциальный усилитель, два пьезорезонатора, два резистора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486664
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.08.2013
№216.012.5dbc

Упругая муфта

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упругим муфтам. Упругая муфта содержит две полумуфты, состоящие из ступиц и дисков, соединенных между собой по периметру дисков посредством упругого элемента. Упругий элемент выполнен в виде гибкого стального троса, навитого по спирали,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489617
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.09.2013
№216.012.6863

Муфта компенсирующая

Изобретение относится к муфтам, компенсирующим несоосность и осевое смещение ведущего и ведомого валов при передаче крутящего момента между ними. Компенсирующая муфта содержит две одинаковые цилиндрические соосно расположенные полумуфты и соединяющие их между собой упругие элементы. Упругие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492370
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6d62

Многоканальный частотно-разделительный селектор

Изобретение относится к преселекторам радиоприемных устройств. Техническим результатом является уменьшение рабочего затухания в полосах пропускания селектора. В селекторе к первому выводу первичной обмотки трансформатора подключены первый и второй конденсаторы, второй вывод первого конденсатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493653
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.11.2013
№216.012.864a

Спиральная антенна диапазона дкмв

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к спиральным антеннам диапазона ДКМВ. Техническим результатом является снижение трудоемкости установки антенны. Спиральная антенна диапазона ДКМВ выполнена в виде четырехзаходной равноугольной спирали, содержит четыре изолированных друг от друга...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500056
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.01.2014
№216.012.95c6

Трансформатор с произвольным коэффициентом трансформации

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для согласования высокочастотных радиотехнических устройств, имеющих высокие входное и выходное сопротивления, включенных в низкоомные тракты. Технический результат состоит в повышении коэффициента связи между первичной и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504036
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.991e

Полосовой высокоизбирательный перестраиваемый lс-фильтр

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано в профессиональных радиоприемных устройствах. Достигаемый технический результат - улучшение электрических параметров фильтра: увеличение коэффициента прямоугольности АЧХ и затухания в полосе задерживания, расширение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504897
Дата охранного документа: 20.01.2014
Показаны записи 1-10 из 81.
20.03.2013
№216.012.3057

Мощный аттенюатор

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве эквивалента нагрузки для тестирования мощных радиопередающих устройств. Достигаемый технический результат - создание мощного аттенюатора с повышенной надежностью. Мощный аттенюатор содержит N включенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477910
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.3063

Способ обнаружения сигналов при априорной неопределенности их параметров

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке систем мониторинга источников излучения в диапазоне декаметровых волн (ДКМВ) при отсутствии априорной информации о сигналах. Достигаемый технический результат - повышение чувствительности при обнаружении сигналов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477922
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.05.2013
№216.012.422a

Фазовый способ пеленгации

Использование: изобретение относится к радиопеленгации, а именно к фазовому способу пеленгации. Сущность: в фазовом способе пеленгации принимают сигналы на две антенны, удаленные друг от друга на расстояние d, основан на усилении и ограничении, для первого фазового канала перемножают входную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482508
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.524f

Режекторный активный пьезоэлектрический фильтр

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в технике связи и измерительной технике. Достигаемый технический результат - расширение полосы режекции. Режекторный активный пьезоэлектрический фильтр содержит дифференциальный усилитель, два пьезорезонатора, два резистора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486664
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.08.2013
№216.012.5dbc

Упругая муфта

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упругим муфтам. Упругая муфта содержит две полумуфты, состоящие из ступиц и дисков, соединенных между собой по периметру дисков посредством упругого элемента. Упругий элемент выполнен в виде гибкого стального троса, навитого по спирали,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489617
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.09.2013
№216.012.6863

Муфта компенсирующая

Изобретение относится к муфтам, компенсирующим несоосность и осевое смещение ведущего и ведомого валов при передаче крутящего момента между ними. Компенсирующая муфта содержит две одинаковые цилиндрические соосно расположенные полумуфты и соединяющие их между собой упругие элементы. Упругие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492370
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6d62

Многоканальный частотно-разделительный селектор

Изобретение относится к преселекторам радиоприемных устройств. Техническим результатом является уменьшение рабочего затухания в полосах пропускания селектора. В селекторе к первому выводу первичной обмотки трансформатора подключены первый и второй конденсаторы, второй вывод первого конденсатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493653
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.10.2013
№216.012.74aa

Перестраиваемый режекторный lc-фильтр

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве входного устройства профессионального радиоприемника. Технический результат заключается в обеспечении электронно-перестраиваемой полосы режекции в рабочем диапазоне частот. Устройство содержит фильтр нижних частот,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495523
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.10.2013
№216.012.7766

Многодиапазонный полосовой перестраиваемый lc-фильтр

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов в приемно-передающих профессиональных устройствах связи. Техническим результатом изобретения является увеличение коэффициента прямоугольности АЧХ, увеличение уровня затухания в полосе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496226
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.11.2013
№216.012.864a

Спиральная антенна диапазона дкмв

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к спиральным антеннам диапазона ДКМВ. Техническим результатом является снижение трудоемкости установки антенны. Спиральная антенна диапазона ДКМВ выполнена в виде четырехзаходной равноугольной спирали, содержит четыре изолированных друг от друга...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500056
Дата охранного документа: 27.11.2013
+ добавить свой РИД