Method of increasing thermostability of saw filters using thermomechanical systems
Abstract
SAW filters are widely used in electronic equipment. The changes in temperature cause SAW filters frequency shifts associated with degradation of electronic equipment performance. Thermal deformation of packages and piezoelectric substrates cause SAW filters frequency shifts. The frequency shifts of the SAW filters are compensated by thermomechanical systems. In this paper two new types of thermomechanical systems have been proposed. Piezoelectric substrate banding is proposed to suppress the frequency shift. If the filter has a predominant frequency shift in the high temperature region, then as the temperature increases, the thermomechanical system must bend the substrate towards the bottom of the housing. If the filter has a predominant frequency shift in the low temperature region, then as the temperature decreases, the thermomechanical system should bend the substrate in the direction of the housing cover. The 70 MHz samples of SAW filters with fractional bandwidth of 0.04 % on YX/33° quartz have shown in the temperature range from -40 ºC to +80 ºC a frequency shift of less than ±2 kHz.
- SAW filter
- frequency shift
- thermomechanical system
- piezoelectric substrate
- thermal stability
- coefficient of linear thermal expansion
Аннотация (на русском)
Методика повышения термостабильности фильтров на ПАВ при помощи термомеханических систем
В настоящее время фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ) широко применяются в радиоэлектронной аппаратуре. Колебания температуры радиоэлектронной аппаратуры в процессе ее эксплуатации или за счет воздействия климатических факторов приводят к смещению частоты фильтров на ПАВ, а значит, к ухудшению соотношения сигнал/шум информационных каналах. Смещение частоты фильтров на ПАВ происходит за счет термических деформаций пьезоэлектрической подложки и корпуса. Одним из способов решения обозначенной проблемы является использование различных термомеханических систем, позволяющих компенсировать уход частоты фильтра на ПАВ. В работе предложено два способа такой компенсации, отличительной особенностью которых является учет температурно-частотной характеристики фильтра на ПАВ. Компенсация ухода частоты фильтра на ПАВ осуществляется за счет изгиба пьезоэлектрической подложки. Если у фильтра преобладает уход частоты в области высоких температур, то при повышении температуры термомеханическая система должна изгибать пьезоэлектрическую подложку в направлении посадочного места корпуса. Если у фильтра преобладает уход частоты в области низких температур, то при понижении температуры термомеханическая система должна изгибать пьезоэлектрическую подложку в направлении крышки корпуса. По результатам экспериментов уход частоты узкополосного фильтра на ПАВ с центральной частотой 70 МГц и полосой пропускания 30 кГц, содержащего термомеханическую систему, составил не более 2 кГц при изменении температуры от -40 °С до +80 °С.
For citation
Kosarev B.A., Korzh I.A. Method of increasing thermostability of saw filters using thermomechanical systems // Journal of Radio Electronics. – 2024. – No. 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.8.12
References
- И.А. Тихонов. Электрические параметры малогабаритного сверхузкополосного ПАВ - фильтра на связанных резонаторах // Техника радиосвязи. 2007. Вып. 12. с. 92-101.
- Термостабильный фильтр на поверхностных акустических волнах. Патент РФ №2 284 649, H03H 3/08, H03H 9/64 от 21.12.2004 г., опубл.27.09.2006 г., Бюл. № 27.
- Патент № 2523958 C2 Российская Федерация, МПК H03H 9/64. Термостабильный узкополосный фильтр на поверхностных акустических волнах: № 2012141630/08: заявл. 28.09.2012: опубл. 27.07.2014 / И.А. Корж, И.А. Тихонов, Б.А. Косарев; заявитель Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП").
- А.С. Багдасарян, Т.В. Синицына, С.С. Дорофеева. Термокомпенсированные пав-устройства на основе многослойных структур // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2017. Т. 17, № 1. с. 1-4.
- Hayashi J., Gomi M. High-Coupling Leaky SAWs on LiTaO3 Thin Plate Bonded to Quartz Substrate // Proc. IEEE Ultrason. Symp. 2017.