Диссертация (1143140), страница 37

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 37)

5-17 и 5-18 показаны аналогичные зависимости для материалов оксида цинка икварца соответственно.F,500,051862520F, дБ; параметры оптимизацииминимизированный коэффициентшума, дБ (w = 2)минимизированный коэффициентшума, дБ (w = 1)апертура ВШП, ммток эмиттера транзистора, мА15105505502520151050500,05450,5а)Ri, кОм52520500,050,540б)а) аподизован выходной ВШП3050F, дБ; параметры оптимизацииF, дБ; параметры оптимизацииRi, кОм3030F, дБ; параметры оптимизации0,5а)Ri, кОмб) аподизован входной ВШП35Рис. 5-17. Зависимости коэффициента шума и оптимальных параметров фильтра30на оксиде цинка от сопротивления источникасигнала при аподизованном:а) выходном ВШП; 25б) входном ВШП155010455201510F, дБ; параметры оптимизации4000,050,535б)Ri, кОм55000,0530250,5Ri, кОм550минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП неаподизован, выходной ВШП аподизован; w = 2)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП неаподизован, выходной ВШП аподизован; w = 1)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизован; w = 2)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизован; w = 1)апертура ВШП, ммток эмиттера транзистора, мА201510500,0550,5Ri, кОм550Рис.

5-18. Зависимостькоэффициенташума и оптимальных параметров фильтраминимизированныйкоэффициент шума,дБ(входной ВШП неаподизован,w = 2)на выходнойкварцеВШПот аподизован;сопротивленияисточника сигналаминимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП неаподизован, выходной ВШП аподизован; w = 1)минимизированный коэффициентдБКоэффициенташумашума,прииспользовании однонаправленных преобразователей(входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизован; w = 2)минимизированный коэффициент шума, дБуменьшается,что показано на рисунках кривой синего цвета.

Для шумового согласования(входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизован; w = 1)апертура ВШП, ммтрактатоксэмиттерафильтромнамАПАВ на пьезоплате из оксида цинка и усилителем необходимотранзистора,сопротивление источника сигнала не ниже 1 кОм. Аподизация выходного обычногодвунаправленного ВШП пьезоплаты из кварца способствует большему уменьшениюкоэффициента шума, чем однонаправленность преобразователей при аподизованном входномВШП. Наряду с этим, в случае кварца при малых сопротивлениях источника сигналакоэффициент шума принимает недопустимо высокие значения из-за малых коэффициентаэлектромеханической связи и характеристической акустической проводимости, чтоограничивает применение кварца в качестве материала пьезоплаты в малошумящих системах.а)F, дБ; параметры оптимизации1518710Зависимости минимального коэффициента шума и оптимальных параметров ототносительной полосы пропускания показаны на рис.

5-19, 5-20 и 5-21 для материалов5пьезоплат ниобата лития и оксида цинка. Количество пар электродов задается функциейпрямоугольного окна на две пары боковых лепестковпо обе стороны от центрального0510152025, %лепестка, и, в следствие этого, меняется с изменением полосы пропускания.б)а)1510б)15минимизированный коэффициент шума, дБапертура ВШП, ммток эмиттера транзистора, мА10а)255505F, дБ; параметры оптимизацииF, дБ; параметры оптимизации15F, дБ; параметры оптимизации301015, %202530а) двунаправленный аподизованныйвыходной ВШПминимизированный коэффициент шума, дБ200155101015, %202530б) однонаправленный аподизованныйвыходной ВШП5б)25а)25520015 51015, %20253010505б)251015, %2025а) двунаправленный аподизованныйвходной ВШПF, дБ; параметры оптимизацииF, дБ; параметры оптимизацииF, дБ; параметры оптимизацииапертура ВШП,ммРис.

5-19. Зависимостикоэффициенташума и оптимальных параметров от относительнойток эмиттера транзистора, мАполосы пропускания фильтра на ниобате лития(аподизован выходной ВШП):051015202510а) с двунаправленными; б) однонаправленными ВШП, %20минимизированный коэффициент шума, дБапертура ВШП, ммток эмиттера транзистора, мА15105051015, %2025б) однонаправленный аподизованныйвходной ВШПминимизированный коэффициент шума, дБF, дБ; параметры оптимизацииапертураВШП, ммРис.

5-20.Зависимостикоэффициента шума и оптимальных параметров от относительной20ток эмиттера транзистора, мАполосы пропускания фильтра на ниобате лития (аподизован входной ВШП):а) с двунаправленными; б) однонаправленными ВШП15105051015, %2025F, дБ; параметры опти1518810255F, дБ; параметры оптимизации200510152025минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП неаподизован, выходной ВШП аподизован; w = 2)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП неаподизован, выходной ВШП аподизован; w = 1)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизован; w = 2)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизован; w = 1)апертура ВШП, ммток эмиттера транзистора, мА (w = 2)ток эмиттера транзистора, мА (w = 1)1050515, %1015, %2025Рис.

5-21. Зависимость коэффициента шума и оптимальных параметровфильтра на оксиде цинка от относительной полосы пропусканияминимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП неаподизован, выходной ВШП аподизован; w = 2)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП неаподизован, выходной ВШП аподизован; w = 1)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизован; w = 2)минимизированный коэффициент шума, дБ(входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизован; w = 1)апертура ВШП, ммток эмиттера транзистора, мА (w = 2)ток эмиттера транзистора, мА (w = 1)В варианте выходного аподизованного ВШП значение минимума коэффициента шумаблизко к глобальному в более широком диапазоне частот.

В варианте входногоаподизованного ВШП коэффициент шума начинает резко возрастать после достижениязначения относительной полосы пропускания 25 %, что справедливо для всех исследованныхматериалов (в том числе для танталата лития и кварца, не приведённых на рисунках).На рис. 5-22 представлены зависимости минимизированного коэффициента шума ипараметров оптимизации фильтра на пьезоподложке из ниобата лития YZ-среза от параметранаправленности w, зависящего от конструкции пьезоплаты (w = 2 в случае двунаправленныхВШП и w = 1 в случае идеальных однонаправленных), при различных уровнях подавлениятрёхпролётного эхо-сигнала и конфигурациях.

Использование однонаправленных ВШПможет привести к уменьшению минимально достижимого коэффициента шума на 2 дБ (болеечем в полтора раза) при уровнях подавлении сигнала трёхкратного прохождения 60 и 80 дБ ина 4 дБ (в 2,5 раза) при уровне 40 дБ. Также можно сделать вывод, что при требованиях наподавление трёхпролётного сигнала 60 дБ и выше вне зависимости от типа преобразователейдля шумового согласования тракта необходимо входной ВШП делать неаподизованным, авыходной – аподизованным.Для остальных материалов – танталата лития, оксида цинка и кварца – результатыоптимизации аналогичны приведённым на рис.

5-22, различия состоят в значенияхминимально достижимого коэффициента шума; выигрыш в применении однонаправленныхпреобразователей составляет примерно одну и ту же величину.55001,51,522111,5www10105502011221,51,5ww1010105 550 001 22111,51,5wwд)д)1515101055001,5111,51,522www15151510101055555оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF, ,дБ;1010F, дБ; параметры оптимизацииоптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF, ,дБ;0011,521,511,52wwwоптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF, ,дБ;FF, ,дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыF, дБ; параметры оптимизацииоптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF, ,дБ;000201210211,51,51,5211,512wwwwд)д)д)д)д)15 15151515551515в)в)в)202020000201210211,51,51,5211,512wwwwе)е)е)е)е)25252525252020151510105502011221,51,5ww2020201515151010105 55оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF,, дБ;0 001 111,51,5ww10105551010в)в)2020F, дБ; параметры оптимизацииоптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF,, дБ;00115 55г)г)151555101010б)б)1515оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF,, дБ;551010100011,521,511,52www1010б)б)б)151515FF,, дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметры101055б)б)1515F, дБ; параметры оптимизацииоптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF,, дБ;г)г)1515001011,511,5wwг) г)г)1515151010FF, ,дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметры0011555а)а)1515FF,, дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметры55FF, ,дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметры101010FF,, дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметры1010а) а)а)151515F, дБ; параметры оптимизацииFF, ,дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыа)а)1515F, дБ; параметры оптимизацииFF,, дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF,, дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметрыFF, ,дБ;оптимизациипараметрыоптимизациидБ;параметры1890 001 2211,511,5wwв)в)20201515101055001,5111,5221,5www21,51,522ww222 221,51,5ww22е)е)252520201515101055001,5111,5221,5wwwминимизированныйкоэффициентшума,дБдБминимизированныйминимизированныйминимизированныйкоэффициенткоэффициенткоэффициентшума,шума,шума,дБминимизированныйкоэффициентминимизированныйшума, дБдБкоэффициентминимизированныйшума,дБкоэффициентшума,дБапертураВШП,ммммапертураапертураапертураВШП,апертураВШП,ВШП, ммммммВШП,апертураВШП,ммапертураВШП,ммтокэмиттератранзистора,мАток эмиттератокток эмиттераэмиттератранзистора,транзистора,транзистора,мАмАмАРис.

5-22. Зависимость коэффициента шума и оптимальных параметров фильтра на ниобателития от параметра направленности w при уровнях подавления трёхпролётного сигнала 40дБ (а, г), 60 дБ (б, д), 80 дБ (в, е);а, б, в – входной ВШП неаподизован, выходной ВШП аподизован,г, д, е – входной ВШП аподизован, выходной ВШП неаподизованТаким образом, проведение комплексной оптимизации по критерию минимальногокоэффициента шума параметров прибора на ПАВ, а также использование модифицированныхконструкций встречно-штыревых преобразователей позволяет уменьшить более чем напорядок коэффициент шума, что, в свою очередь, при использовании выходного усилителя смалым входным сопротивлением способствует значительному расширению динамическогодиапазона всего акустоэлектронного тракта.Коэффициент шума пассивных устройств, к которым относятся приборы на ПАВ, равенобратной величине коэффициента передачи по мощности.

Поэтому коэффициент шумаприбора на ПАВ с усилителем может достигать 40 дБ. Применение предложенной вдиссертации методики оптимизации позволяет конструировать ППУ с использованиемприборов на ПАВ с минимизированным коэффициентом шума 10 дБ при двунаправленныхВШП и 5 дБ при однонаправленных ВШП. Для того, чтобы использование прибора на ПАВ,обладающего значительными потерями, не увеличивало коэффициент шума всего ППУ,190необходимо выполнение условия, следующего из формулы ФриисаKp > F(5.31)где Kp - номинальный коэффициент передачи по мощности предусилителя, F - коэффициентшума фильтра на ПАВ с выходным усилителем.

Для больших значений F требуются большиезначения Kp. Однако, при фиксированном значении потребляемой мощности от источникапитания, рост Kp приводит к снижению уровня максимального входного сигнала, что снижаетдинамический диапазон приемного блока. Нелинейные искажения пропорциональныамплитуде входного сигнала и обратно пропорциональны току, протекающему черезоконечные каскады предусилителя. Выходное сопротивление предусилителя должно бытьравно сопротивлению источника сигнала оптимизированной структуры. Минимальныенелинейные искажения в ППУ будут иметь место в случае использования оптимизации пошумам ПАВ фильтра и выходного усилителя.Экспериментальная проверка полученных результатов была проведена на образцахфильтра на ниобате лития YZ-среза типа 04ФЕ3 с полосой пропускания 5%.

Характеристики

Список файлов диссертации