Rezonatoare pe unde acustice de suprafață pentru radio de rază scurtă de acțiune
Rezonatoare pe unde acustice de suprafață pentru radio de rază scurtă de acțiune
La SA „Angstrom“ stapanit producția de rezonatoare SAW cu o frecvență de 433,92 MHz (RK1912, RK1412, RK1825), care se desfășoară într-un singur proces cu circuite integrate semiconductoare pe o linie de producție puternic. In prezent, compania satisface nevoia pieței românești în aceste cavități și are o capacitate de rezervă pentru a crește în mod semnificativ producția.
rezonatoare SAW au dovedit a fi de mare succes ca un element de stabilizare a frecvenței oscilatorului de master pentru emițătoare de mică putere. Astfel de dispozitive, datorită rezonatoare SAW tehnice poate fi găsit o utilizare foarte largă în sistemele de radio de rază mică. În special pentru instrumentele care aparțin acestei clase de sisteme se alocă o lățime de bandă de frecvență de 1,72 MHz în gama de frecvențe ... 433.05 434.79 MHz. Folosind intervalul reglementat de standardul european I-ETS 300 220 (433.92 MHz).
În ultimii ani, frecvența de 433,92 MHz, care este frecvența medie a intervalului selectat, utilizat tot mai intens în țările din regiunea europeană pentru control de la distanță ușița auto și sisteme de alarmă.
Soluții tehnice pentru emițătoare portabile sub forma unui breloc, sa dovedit cu utilizarea rezonator SAW și este utilizat în industria de automobile, este în prezent fiind distribuite în alte zone. Ideea de a utiliza transmițătorul portabil, cu o frecvență de 433,92 MHz mobile telecomenzile încuietori pentru uși, uși de garaj, porți și jucării shipmodels pătrunde din ce în ce sistemul staționar în care legătura radio cu rază scurtă prevede schimbul de semnale între blocuri. Eliminând nevoia de cablare în numărul de cereri este un factor critic atrăgătoare.
Un exemplu de aplicare cu succes a canalului de radio staționar la frecvența de 433,92 MHz este anti-efracție și incendiu cabana de alarmă sau un apartament. Toți senzorii sisteme de acționare folosiți o baterie alimentat, și cuprind un emițător radio. Un singur sistem de receptor monitorizează toți senzorii din interiorul carcasei. Instalarea sistemului este ușor și rapid, deoarece senzorul este redus pentru a perpetua.
Transmisia fără fir a datelor la o frecvență de 433,92 MHz este, de asemenea, sa dovedit atractiv pentru stația meteo acasă. Temperaturile, umiditatea, presiunea atmosferica, viteza vântului, lumina transmis digital aer prin senzori externi autonome pentru a monitoriza unitatea de primire în interior. Achiziția de creștere în țările europene, stație meteo este conectat în mod exclusiv cu bateria toate unitățile sistemului și o lipsă totală de fire de conectare a unităților. Un alt exemplu de utilizarea surfactanților rezonatoare la o frecvență de 433,92 MHz este un sistem de securitate vehicul care efectuează monitorizarea presiunii și temperaturii la fiecare roată a mașinii cu ajutorul unui canal radio. Sistemul avertizează instantaneu șoferul de reducere a presiunii și apariția încãlzirea anvelopelor. Reducerea vitezei traficului în astfel de condiții nu numai pentru a preveni accidentele, dar, de asemenea, permite, în unele cazuri, la câteva sute de kilometri la serviciile de reparații, întreținerea anvelopelor. Transmițătorul este montat pe fiecare roată, și ține de lucru pentru o viață a anvelopei.
Toate aceste exemple de utilizare a emițătoarelor la o frecvență de 433,92 MHz, și multe altele se bazează pe beneficiile fundamentale ale rezonatoare SAW:
- Stabilitatea frecvenței de cuarț în timp și intervalul de temperatură;
- zgomot de fază redus, care asigură o puritate extrem de ridicată a semnalului generat de spectru;
- Q mare;
- nivel relativ ridicat de disipare a puterii admisibile;
- rezistență ridicată la influențe mecanice exterioare;
- dimensiuni mici;
- reproductibilitate mare a parametrilor echivalenți;
- o varietate de tipuri și modele;
- preț scăzut.
Mai jos sunt elementele structurii rezonator SAW și iluminate de legătura lor cu caracteristicile valori ale parametrilor de bază obținute în rezonatoare moderne romanesti si straine date.
Rezonatorul bază SAW este o placă de cuarț tăiat dintr-un singur cristal de cuarț. Orientarea plăcii în raport cu axele cristalului individual formează o felie.
Pe suprafața plăcii de cuarț a suferit un strat subțire de metal. Cel mai frecvent utilizat aluminiu. In fotolitografie metalic folosind-a format o structură rezonator constând din una sau două traductoare pe știfturi opuse (IDT) și două grătare de reflectanță.
Principalele elemente structurale ale rezonatorului prezentate în Fig. 1.
Figura 1. Structura și rezonatoare de circuit echivalent: rezonator a) o singură intrare; b) rezonator cu două intrări; c) cuplate rezonatoare
semnal electric de înaltă frecvență de traductor creează pe, (acustice) vibrații mecanice se propagă sub forma unui val suprafata de cuart. O astfel de undă se numește - unda acustică de suprafață (SAW). Viteza SAW în cuarț de 100.000 de ori mai mică decât viteza undei electromagnetice. Răspândirea lentă a undei acustice este baza pentru miniaturizarea dispozitivelor SAW. Eficiență maximă de conversie se realizează la o frecvență de sincronism, adică la această frecvență a semnalului electric furnizat când lungimea de undă a oscilațiilor acustice coincide cu perioada spațială a electrozilor traductoarelor. La o frecvență de 433,92 MHz, lungimea de undă a oscilațiilor acustice este de 7 microni.
Două bare de pe activitatea de frecvență de potrivire ca două oglinzi care reflectă unda acustică. Datorită conservarea și stocarea energiei oscilații mecanice în zona dintre grilele la frecvența de rezonanță a sistemului de vibrație format vysokodobrotnyh. Lungimea întregului sistem este de mai multe sute de lungimi de undă. Lungimea totală a rezonatorului de cuarț a substratului cu o frecvență de 433,92 MHz este mai mică de 3 mm.
Precizia frecvenței de rezonanță, o reproductibilitate ridicată a parametrilor rezonatorului la o frecvență de 433,92 MHz se realizează prin utilizarea de fabricație grup pe plachete de cuarț de 100 mm diametru și echipamente moderne în procesul de producție microelectronic.
Există trei tipuri principale de cavități: o singură intrare, cu două intrări și conectate. Fig. 1 prezintă structura acestor tipuri de rezonatoare și arată circuitul echivalent corespunzător, care este bine modelul de răspuns în frecvență în apropierea frecvenței de rezonanță. Toate cele trei tipuri de rezonatoare în producția de masă sunt produse în organism din trei terminale: două izolate și unul - în legătură cu acest caz. În conformitate cu creșterea cererii pe piața mondială pentru rezonatoare ceramice în carcasă, care sunt montate pe suprafață (SMD), industria pentru a crește volumul producției lor. De obicei, rezonator 433,92 MHz folosind SMD-carcasă cu dimensiuni mm 5x5 (QCC8). Eliberarea persistă rezonatoare 433,92 MHz în cazul de tip metal-sticlă TO-39 și SIP-4M. Aspectul și dimensiunile de bază ale acestor clădiri sunt prezentate în Fig. 2.
Figura 2. Aspect și desene carcase: a) o carcasă TO-39; b) o carcasă SIM-4M; c) QCC8 locuințe
Luați în considerare unele rezonator atașament special la terminalele din carcasă. Cristalin Elementul rezonator singură intrare (două terminale) conectate la două borne izolate carcasă. Acest lucru face posibilă utilizarea unui rezonator ca patru poli. Forma tipică a coeficientului de transmisie S21 pentru o astfel de includere singură intrare rezonator este prezentată în Fig. 3. Când este pornit bipolar rezonator singură intrare poate fi utilizată doar coeficientul de reflexie S11, a cărei formă este prezentată în Fig. 4.
Figura 3. O rezonator singură intrare. Modul și faza a coeficientului de transmisie S21
Figura 4. O singură impedanță de intrare rezonator în diagramă radială
Crystal Element rezonator al două intrări (patru pol) poate fi conectat la pachetul de pini în 4-configurații. îmbătrânire Două dintre ele (I și II din Fig. 1c -6 până la 10 x 10 -6. Tehnicile artificiale pot reduce aceste valori la 1 × 10 -6.
zgomot de fază redus, și, prin urmare puritatea spectrală a generatoarelor de semnal stabilizat rezonatoare SAW, superioară tuturor celorlalte soluții tehnice cunoscute, cu excepția echipamentelor criogenice. Studiile pe termen lung a mecanismelor de apariție a dispozitivelor de zgomot SAW faze permite optimizarea tehnicilor de proiectare și de fabricație a rezonatorului și circuitul oscilator. rezultate excepționale obținute. Densitatea spectrală de putere a zgomotului de fază generator de 500 MHz SAW rezonator constituit -145 dBc / Hz la 1 kHz detuning și -184 dBc / Hz la 100 kHz offset sau mai mult. Fără a intra în detalii cu privire la zgomotul de fază al rezonator, se remarcă faptul că, pentru caracteristicile spectrale extrem de ridicate ale generatorului este instalat cu necesitatea de a stabiliza nivelul de semnal de frecvență de 13 ... 23 dBm. Structura acestor rezonatoare cavitatea diferă semnificativ de la producția de masă, de obicei, calculată la nivelul semnalului de 0 dBm.
Magnitudinea frecvenței de compensare a temperaturii SAW rezonator este setat pentru această felie de cuarț. Pentru producția de masă se utilizează ST-cut, pentru care dependența de frecvență de temperatură este dată de parabolei inversată este prezentată în Fig. 7. Există secțiuni de cuarț cu o mai bună stabilitate a temperaturii. În prezent, acestea nu sunt luați timp pentru a utiliza în prizvodstvo în masă din cauza costului ridicat al rezonatoare.
Figura 7. Tipul caracteristicii de temperatură de frecvență a rezonatorului
Această temperatură a punctului de extremelor pentru ST-limită poate fi setat la proiectarea rezonator în orice punct în intervalul de temperatură de funcționare. considerat în mod tipic un interval de la -40 la + 85 ° C Selectarea unei valori în mijlocul intervalului de operare (+ 22,5ºS), evident, permite minimizarea decalajului de frecvență la temperaturi extreme.
Prăvăliș parabolei este o constantă a cărei valoare pentru ST-cut cuarț -0.032 × 10 -6. Frecventa de menținere a temperaturii pentru orice abateri de temperatura de la aceasta poate fi calculată folosind formula dată în Fig. 7. Pentru o frecvență de 433,92 MHz și T0 = + 22,5ºS frecvență calcul compensat în timpul încălzirii rezonatorului până la + 85 ° C dă 54 kHz.
Este important de menționat că, în timpul producției de rezonatoare cu erori, ușor Polarizarea fapt valoarea reală. De obicei deviație toleranță Aceasta este de ± 10 ° C Unii producători utilizează rezonatoare toleranță ± rugoasă 15 ° C. Pentru a 433.92 MHz offset duce la o frecvență suplimentară de întreținere a temperaturii pe una dintre limitele intervalului de temperatură. În acest caz, frecvența totală compensate de efectele temperaturii poate ajunge la -73 kHz (pentru a = 10 ° C) și -83 kHz (pentru a = 15 ° C).
Demn de menționat dezvoltatorii români faptul că producătorii străini, concentrându-se asupra climatului cald din țările din sud, de poziționare care la + 35 ° C și chiar + 40 ° C, nu indică întotdeauna acest lucru în informațiile de fond. Pentru mediul în care predomină la zero temperatură astfel de deplasare Aceasta permite reducerea abaterilor de frecvență la temperaturi reale. Utilizarea unei astfel de cavități într-un aparat pentru climatul românesc conduce la o frecvență inutil de mare compensate la temperaturi scăzute.
Tabel. Valorile tipice ale parametrilor de bază ai rezonatori RK1825, RK1912, RK1412
Nume parametru, unitate
Rezonatoare RK1912, RK1412 fabricat printr-un singur element cu cristal, și diferă doar în proiectarea carcasei. Caracteristicile de frecvență ale rezonatoarele sunt de forma dată în Fig. 8.
Figura 8. Detalii privind rezonatoare RK1912 și RK1412: a) modulul și faza a coeficientului de transmisie a căii 50 ohmi; b) impedanța rezonator pe diagramă radială
Datele pentru RK1825 rezonator fabricate într-un pachet ceramic pentru montarea pe o placă de circuit prezentat în Fig. Suprafață 9.
Figura 9. RK1825 caracteristici rezonatorului: a) modulul și faza a coeficientului de transmisie a căii 50 ohmi; b) impedanța rezonator pe diagramă radială
Toate știrile necategorizată