) Монолитные пьезоэлектрические фильтры. «Связь», 1977.
152 с. с ил.
В книге излагаются вопросы теории и расчета монолитных пьеза! электрических фильтров. Рассматриваются физические принципы работ| резонаторов с захватом энергии, являющихся основой рассматриваемый фильтров. Исследуется процесс взаимодействия резонаторов при налнчщ акустической связи. Выводится эквивалентная электромеханическая схем( фильтра. Дается методика расчета резонаторов и фильтра в целом, i также приводятся некоторые сведения по технологии и применению мо нолитных фильтров.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников и специали стов работающих в области пьезотехникн н радиоэлектроники.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В последние годы проявляется повышенный интерес к различного рода приборам для обработки электрических сигналов с использованием акустических волн. Подобные приборы обладают высокой стабильностью параметров, малым рассеянием энергии, имеют высокую надежность и небольшие габариты. Использование пьезоэлектрической среды позволяет легко преобразовывать электрические сигналы в акустические и обратно.
Широкое применение находят акустические волны и для реализации частотных электрических фильтров. При этом наибольшее распространение получили фильтры на объемных акустических волнах, иногда используются и фильтры на поверхностных волнах.
Монолитные пьезоэлектрические фильтры (МПФ), использующие объемные акустические волны, являются новым видом фильтров, наиболее перспективным для диапазона частот 2—200 МГц. Некоторые типы МПФ применяются и в диапазоне 0,3—2 МГц, а также на частотах выше 200 МГц.
В отличие от традиционных пьезоэлектрических фильтров, состоящих из дискретных резонаторов, соединенных электрической схемой, МПФ представляют собой многорезонансную акустическую систему волноводного типа, в которой вся обработка сигнала может быть осуществлена с помощью акустических волн.
В большинстве случаев МПФ удается реализовать в микроминиатюрном исполнении.
Конструктивно МПФ состоит из пьезоэлектрической пластины с несколькими парами металлических электродов на ее поверхностях. Подэлектродные области, в которых происходит концентрация энергии механических колебаний, являются основными резонансными элементами фильтра. Подобные резонансные элементы были названы резонаторами с захватом энергии.
Исторически резонаторы с захватом энергии появились как результат поиска методов устранения побочных колебаний в одиноч-^ных пьезоэлектрических резонаторах в конце 50 — начале 60-х годов [б, 80]. При этом выяснилась возможность размещения на одной пластине нескольких независимых резонаторов, которые применялись в качестве компонентов традиционных пьезоэлектрических фильтров i[64].
Наконец, использование акустической связи между резонато-р ми через пластину, действующую как запредельный акустический волновод, привело в середине 60-х годов к созданию МПФ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Фгр. Предисловие................. 3
Глава 1. Теория и расчет пьезоэлектрических резонаторов с захватом
энергии ............... 5
1.1 Основные определения............. 5
1.2. Распределение колебаний в одномерном резонаторе. Принцип захвата энергии................ 6
1.3. Резонансные частоты одномерного резонатора. Мультимодовые резонаторы................12
1.4. Подавление ангармонических колебаний. Ограничение размеров реальных пластин..............16
1.5. Уравнения колебаний Миндлина. Учет влияния изгиба .... 19
1.6. Эквивалентная электрическая схема резонатора......24
1.7. Двумерная модель прямоугольного резонатора. Опитимальная форма резонатора...............27
1.8. Влияние электрического режима резонатора на его частотные параметры. Особенности использования материалов с сильным пвезо-эффектом...........•.....32
1.9. Особенности расчета резонаторов на гармониках. Свойства некоторых пьезоматериалов.............37
1.10. Методика расчета резонаторов с захватом энергии.....41
1.11. Примеры расчета..............43
Глава 2. Монолитные пьезоэлектрические фильтры н их эквивалентные
электромеханические схемы.........44
2.1. Основные определения............. 44
2.2. Резонансные частоты связанных резонаторов. Коэффициент связи . 46
2.3. Шестиполюсная электромеханическая схема частотного резонатора 52
2.4. Эквивалентная электромеханическая схема системы двух связанных резонаторов................ 55
2.5. Упрощенная лестничная схема системы связанных резонаторов. Полосовой МПФ и аналитические выражения для коэффициентов связи 58
2.6. Мультимодовый резонатор — полосовой фильтр. Мостовая эквивалентная схема и широкополосные МПФ........ 62
2.7. Примеры расчета элементов связи МПФ....... 65
Глава 3. Расчет монолитных пьезоэлектрических фильтров . 67
3.1. Разновидности МПФ и особенности расчета их эквивалентной электрической схемы.............67
3.2. Расчет схем МПФ с полиномиальными характеристиками затухания '2
3.3. Ограничение ширины полосы пропускания МПФ. Компенсация влияния междуэлекгродной емкости расстройкой резонаторов-преобразователей .................'"
3.4. Полосовые МПФ с расширительными индуктивностямя, Максималь-ная ширина полосы пропускания..........
3.5. Расчет МПФ с полюсами затухания при перекрестных механичес-ких связях ................
150
3.6. Расчет МПФ с полюсами затухания при использовании дополнительных электрических связей ........... 93
3.7. Режекторные МПФ............. 102
3.8. Анализ МПФ на ЭВМ.............108
3.9. Численная оптимизация МПФ на ЭВМ........ 111
3.10. Примеры расчета МПФ............ 115
Глава 4. Особенности технологии изготовления МПФ. Применение МПФ 121
4.1. Классификация и конструктивные особенности МПФ . ... 121
4.2. Особенности технологии изготовления резонансной системы МПФ . 122
4.3. Измерение параметров МПФ........... 125
4.4. Методы настройки МПФ............ 126
4.5. Автоматизация технологических процессов изготовления МПФ . 127
4.6. Применение МПФ.............. 130
Приложение 1. Основные понятия теории малых упругих колебаний
пьезоэлектрического тела......... 132
Общие сведения............ 132
Приложение 2. Двумерные уравнения состояния и движения упругих
. пьезоэлектрических пластин . . . . , ... 136
Приложение 3. Основные положения метода узкополосного приближения 139
Приложение 4. Алгол-программа анализа МПФ....... 142
Список литературы............... 146
Цена: 150руб.
