Резонатори на акустичните вълни на повърхността на малък обхват радио
Резонатори на акустичните вълни на повърхността на малък обхват радио
В АД "Angstrom" усвоили производството на SAW резонатори с честота 433,92 MHz (RK1912, RK1412, RK1825), който се провежда в един процес с полупроводникови интегрални схеми на мощен производствена линия. В момента, компанията отговаря на нуждата на българския пазар в тези кухини и има резервен капацитет за значително увеличаване на производството.
SAW резонатори се оказаха много успешни като стабилизиращ елемент на осцилатор честотата на майстор предаватели с ниска мощност. Такива устройства, поради технически SAW резонатори може да са намерили много широко приложение в радио системи с малък радиус. Особено за инструменти, принадлежащи към този клас системи се разпределя широчина на честотната лента от 1.72 MHz в честотния обхват ... 433.05 434.79 MHz. Използване на обхвата регулира от Европейския стандарт I-ETS 300 220 (433.92 MHz).
През последните години честотата на 433.92 MHz, което е средната честота на избрания обхват, още по-интензивно се използва в страните от Европейския регион на автомобилни ключалки на вратите на дистанционното управление и алармени системи.
Технически решения за преносими предаватели във формата на ключодържател, се оказаха с използването на SAW резонатор и се използват в автомобилната индустрия, в момента се разпространява и в други области. Идеята за използване на преносим предавател с честота 433.92 MHz мобилни дистанционни управления брави, гаражни врати, порти и играчки shipmodels все прониква стационарната система, в която радио връзката с малък обсег предвижда обмен на сигнали между блоковете. Премахва необходимостта от окабеляване на броя на заявленията е критичен фактор привлекателен.
Един пример за успешно прилагане на стационарна радиостанция на честотата на 433.92 MHz е крадец и пожароизвестяване къща или апартамент. Всички сензори задвижващи системи използват батерии, и съдържат радиопредавател. Система за единичен приемник е наблюдението на всички сензори вътре в корпуса. Монтаж на системата е бърз и лесен, тъй като сензорът е намалена да увековечи.
Безжично предаване на данни с честота 433.92 MHz също се оказа привлекателен за дома метеорологична станция. Температурите, влажност, атмосферно налягане, скоростта на вятъра, леки предава цифрово по въздуха от външни автономни сензори за наблюдение на приемника на закрито. растеж Придобиване в европейските страни като метеорологична станция е свързана изключително с батерията на всички звена на системата и пълна липса на проводници, свързващи звена. Друг пример за използването на повърхностно активни вещества резонатори с честота 433,92 MHz е система за превозно средство сигурност, която извършва следене на налягането и температурата при всяко колело на автомобила с помощта на радио канал. Системата веднага предупреждава водача на намаляване на налягането и външния вид на загряване на гумата. Намаляване на скоростта на движение при такива условия не само за предотвратяване на инциденти, но също така позволява в някои случаи, шофиране на няколко стотин километра до услугите за ремонт, поддържане на гумите. Предавателят се монтира на всяко колело, и продължава да работи за живота на гумата.
Всички тези примери за използването на предаватели с честота 433,92 MHz, както и много други, са базирани на основните предимства на SAW резонатори:
- кварц стабилност честота по време и температура;
- Ниска фаза шум, което осигурява изключително висока чистота на генерирания сигнал спектър;
- високо Q;
- относително високо ниво на допустим разход на енергия;
- висока устойчивост на външни механични въздействия;
- малък размер;
- висока възпроизводимост на еквивалентни параметри;
- разнообразие от видове и проекти;
- ниска цена.
Показани са елементи от структурата на резонатор SAW и осветен от тяхната връзка с характеристиките, дадени стойностите на основните параметри, постигнати в съвременните резонатори български и чуждестранни компании.
резонатор основа SAW е кварцова плоча изрязани от кварцов единичен кристал. Ориентацията на плоча спрямо осите на единичен кристал образува парче.
На повърхността на кварцова плоча получи тънък слой от метал. Най-често се използва алуминий. В метал се използва фотолитография формира структура резонатор, състояща се от един или два преобразуватели на противоположните щифтове (IDT) и две отражение решетки.
Основните структурни елементи на резонатор е показано на фиг. 1.
Фигура 1. Структурата и еквивалентни резонатори схема: а) един вход резонатор; б) два входа резонатор; в) свързан резонатори
Електрически високочестотен сигнал от датчиците създава на повърхността на кварц, механични (акустични) вибрации посадъчен под формата на вълната. Такава вълна се нарича - повърхностни акустични вълни (SAW). скорост SAW в кварцов 100,000 пъти по-малка от скоростта на електромагнитната вълна. Бавният разпространението на акустична вълна е в основата на намаляването на размера на SAW устройства. Максимална ефективност на преобразуването се извършва при честота синхронизъм, т.е. при тази честота приложения електрически сигнал, когато дължината на вълната на акустични трептения съвпада с пространствен периода на датчиците електроди. С честота 433,92 MHz, дължината на вълната на акустични трептения е 7 микрона.
Два бара на работата на съвпадение честота като две огледала, отразяващи акустична вълна. Благодарение на опазването и съхранението на механични трептения на енергия в региона между мрежите на резонансната честота на вибрационната система формира vysokodobrotnyh. Дължината на цялата система е няколко стотици дължини на вълните. Общата дължина на кварцов резонатор на субстрата с честота 433,92 MHz е по-малко от 3 мм.
Точността на резонансната честота, висока възпроизводимост на параметрите на резонатор с честота 433,92 MHz се постига чрез използване на група производството на кварцови пластинки 100 mm в диаметър и модерен микроелектрониката производствен процес оборудване.
Има три основни типа кухини: един вход, два входа и свързаното. Фиг. 1 показва структурата на тези видове резонатори, и показва съответната еквивалентна верига, която е добре модел на честотната характеристика до резонансната честота. Всички три вида резонатори в масово производство са произведени в тялото от три терминала: две изолирани една и - свързани със случая. В съответствие с нарастването на търсенето на световния пазар за керамични резонатори в корпуса, които са монтирани върху повърхността (SMD), промишлеността за увеличаване на обема на тяхната продукция. Обикновено, резонатор 433.92 MHz с използване SMD-корпус с размери 5x5 мм (QCC8). Проблемът продължава резонатори 433.92 MHz в случай на метал-стъкло тип TO-39 и SIP-4М. Появата и основните размери на тези сгради са показани на Фиг. 2.
Фигура 2. вид и чертежи корпуси: а) корпус TO-39; б) жилища SIM-4М; в) жилищно настаняване QCC8
Помислете за някои специално закрепване резонатор към терминалите в рамките на корпуса. кристален един вход резонатор елемент (две-терминал), свързан с два терминала изолиран корпус. Това дава възможност да се използва резонатор като четири-пинов. Типичният формата на коефициент S21 предаване за такова включване един вход резонатор е показано на фиг. 3. Когато е включена биполярно един вход резонатор може да се използва само коефициент на отражение S11, формата на която е показана на фиг. 4.
Фигура 3. един вход резонатор. Модул и фаза на коефициента на предаване S21
Фигура 4. един вход импеданс резонатор в графиката пай
Crystal резонатор елемент от две вход (четири полюс) може да се свърже пакет игли в 4-конфигурации. Две от тях (I и II на фиг. 1с -6 до 10 х 10 -6. Техники изкуствено стареене може да намали тези стойности до 1 х 10 -6.
Ниска фаза шум, а оттам и на спектрална чистота на генератори на сигнали стабилизиран SAW резонатори, превъзхождат всички други известни технически решения, с изключение на криогенно оборудване. Дългосрочни изследвания на механизмите на възникване на фаза устройства шум SAW позволяват оптимизиране на дизайн и техники на производство на резонатор и осцилатор верига. Постигнати изключителни резултати. спектралната плътност на мощността на фаза шум генератор 500 MHz SAW резонатор състав -145 DBC / Hz при 1 кХц разстройване и -184 DBC / Hz при 100 KHz компенсира или повече. Без да навлизаме в подробности относно шума фаза на резонатора, следва да се отбележи, че за изключително високи спектралните характеристики на генератора е инсталиран с необходимостта да се стабилизира нивото на честотата на сигнала 13 ... 23 DBM. Структурата на тези кухини резонатори различава значително от масово производство, обикновено изчислява на нивото на сигнала 0 стока.
Големината на честота компенсира температура SAW резонатор е настроен за този кварцов парче. За серийно производство се използва ST-срез, за които честота зависимостта на от температурата се дава чрез обърнато параболата е показано на фиг. 7. Има участъци от кварц с по-добра стабилност на температурата. В момента те не са, че отделихте време да се използва в масово prizvodstvo поради високата цена на резонаторите.
Фигура 7. Тип температура честота характеристика на резонатор
Това температура екстремалната точка за ST-рязане може да бъде настроена при проектирането на резонатора във всяка точка в работния температурен обхват. Обикновено се счита за диапазон от -40 до + 85 ° С Избирането на стойност в средата на диапазона на работа (+ 22,5ºS) очевидно позволява да се сведе до минимум честотата офсет при екстремни температури.
На стръмността на параболата е константа, чиято стойност за ST-срез кварц -0.032 х 10 -6. Температура честота поддръжка за всякакви температурни отклонения от това може да се изчислява при използване на формулата, дадена на фиг. 7. За честота 433.92 MHz и T0 = + 22,5ºS честота изчисление компенсира по време на нагряването на резонатора до + 85 ° С дава 54 кХц.
Важно е да се отбележи, че по време на производството на резонатора, които имат грешки, леко накланяне действителност стойност. Обикновено толерантност отклонение Това е ± 10 ° С Някои производители използват резонатори груба толеранс ± 15 ° С За 433.92 MHz компенсира Това води до допълнителен честотен поддържане на температурата на една от границите на температурния диапазон. В този случай, общата честота компенсира от ефектите на температурата може да достигне -73 кХц (за да = 10 ° С) и -83 кХц (за да = 15 ° С).
Забележителни българските разработчици от факта, че чуждестранните производители, с акцент върху топлия климат на южните страни, позициониране, които при + 35 ° C и дори + 40 ° C, не винаги означава това в информацията на заден план. За средата, в която преобладава нула температура от такова преместване, която позволява да се намалят отклоненията на честотата на действителните температури. Използването на тази кухина в апарат за българския климат води до ненужно голям честотен офсет при ниски температури.
Таблица. Типичните стойности на основните параметри на резонатори RK1825, RK1912, RK1412
Името на параметъра, единица
Резонатори RK1912, RK1412 произведени с използване на единичен кристал елемент, и се различават само в дизайна на корпуса. Характеристиките на честотата на резонатори са на формата, дадена на фиг. 8.
Фигура 8. Данни за резонатори RK1912 и RK1412: а) модула и фазата на коефициента на предаване на пътя 50 ома; б) съпротивление на резонатора кръговата диаграма
Данните за RK1825 резонатор произведени в керамичен пакет за повърхностен монтаж на платка е показано на фиг. 9.
Фигура 9. RK1825 резонатор характеристики: а) модула и фазата на коефициента на предаване на пътя 50 ома; б) съпротивление на резонатора кръговата диаграма
Всички новини некатегоризирани