В. Г. ЗАЯ, В. М. МАКАРОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ МНОГОПОЛОСКОВОГО

АКУСТОЭЛЕКТРОННОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ

В работе описана модель расчета характеристик многополоскового ответвителя на основе метода эквивалентных схем.

Многополосковый ответвитель (МПО) – структурный элемент, широко применяемый для создания фильтров на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Однако, несмотря на это, в литературе отсутствует описание методики расчета характеристик МПО с учетом вторичных эффектов (отражение, резистивные потери, технологические погрешности и т. д.). На рис. 1 представлена структура МПО с четырьмя каналами: 1 – канал падающей волны; 2, 3, 4 – каналы ответвленной энергии.

Элементарный участок встречно-штыревой структуры может быть представлен в виде эквивалентной Т-образной схемы, [1] которая представляет собой 6-полюсник (рис. 2).

Напряжения и токи этой схемы связывает матричное уравнение (1)

(1)

где Z0–сопротивление акустического канала, а θ–фазовый набег за время прохождения волной элементарной ячейки.

На рис. 3 показано, как два элементарных 6-полюсника, соединенные между собой по электрическим входам, в итоге дают 8-полюсник, который описывает элементарную секцию МПО. Были выведены формулы, позволяющие получить коэффициенты матрицы (В) 8-полюсника (рис 4), используя коэффициенты двух соответствующих матриц 6-полюсника.

Рис 3-4. Соединение 6-полюсников. Элементарная матрица 8-полюсника (В)

Некоторые из этих формул приведены ниже.

B11 = A(1)11–A(1)13∙A(1)31/( A(1)33+A(2

B44 = A(2)22–A(2)23∙A(2)32/( A(1)33+A(2

А(1)ij, A(2)ij ‑ коэффициенты матриц 1-го и 2-го 6-полюсника.

Поскольку элементарные секции МПО соединены между собой последовательно, то матрица всего ответвителя может быть получена путем последовательного перемножения матриц 4х4 всех ячеек. Ответвитель состоит из N элементарных секций, где N – количество полосков структуры.

На основе модели разработана программа, позволяющая по известным топологическим параметрам МПО, толщине металла и параметрам пьезоподложки рассчитать коэффициенты передачи по четырем каналам (на рис. 1 это каналы 1-1, 1-2, 1-3, 1-4). Расчетные графики зависимости коэффициентов передачи К13, К14 от частоты волны, проходящей через МПО, приведены на рис. 5. В качестве материала подложки использовался LiNbO3 Y-Z срез. Количество полосков ответвителя N=130. Расчеты показали, что в данном случае такое количество полосков обеспечивает наименьшие потери энергии при ответвлении в канал 4 и наименьшие искажения на частоте 70 МГц для трансверсальных фильтров.

Список литературы

1. Поверхностные акустические волны. М.: Мир, 1981.