Список использованных сокращений
1. Назначение фильтров на ПАВ для аппаратуры навигационных систем
2. Фильтры на ПАВ для аппаратуры GLONASS-GPS коммерческого назначения с информационной полосой BW1=13-16 МГц
2.1. Фильтры на ПАВ для промежуточных частот аппаратуры GLONASS-GPS с информационной полосой BW1=13-16 МГц
2.2. Фильтры на ПАВ для несущих частот аппаратуры GLONASS-GPS с информационной полосой BW1=13-16 МГц
3. Фильтры на ПАВ для профессиональной аппаратуры GLONASS-GPS-GALILEO с информационной полосой BW1=20 МГц
3.1. Фильтры на ПАВ для промежуточных частот аппаратуры GLONASS-GPS с информационной полосой BW1=20 МГц
3.2. Фильтры на ПАВ для несущих частот аппаратуры GLONASS-GPS-GALILEO с информационной полосой BW1=20 МГц; . Фильтры в миниатюрных корпусах с монтажом кристаллов по технологии Flip-Chip
4. Условия эксплуатации фильтров на ПАВ
5. Применение фильтров на ПАВ в аппаратуре ЗАО «КБ НАВИС»
Литература
F0 - номинальная частота (МГц);
BW - полоса пропускания (МГц);
BWP - полоса пропускания по заданному уровню (обычно -1 или -3 дБ);
BWR - полоса заграждения по заданному уровню (обычно - 40 дБ);
AR - пульсации амплитуды (дБ);
GDR - пульсации группового времени запаздывания (нсек);
IL - вносимые потери (дБ);
UR - гарантированное затухание в полосе заграждения (дБ);
TCF - температурный коэффициент частоты (ppm/°C).
Представленные здесь фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ) разработаны сотрудниками Московского НИИ Радиосвязи (МНИИРС) и Московского Технического Университета Связи и Информатики (МТУСИ) для различных российских потребителей в 2005-2011 г.г.
Фильтры на ПАВ предназначены для частотной селекции сигналов в наземных радиоприемных устройствах совмещенных навигационных систем ГЛОНАСС (GLONASS), GPS , GALILEO : для аппаратуры коммерческого назначения с информационной полосой BW=13-16 МГц и для профессиональной аппаратуры с информационной полосой BW=20 МГц.
По своему функциональному назначению разработанные фильтры на ПАВ можно разделить на три группы:
Границы диапазонов несущих частот для навигационных систем GLONASS , GPS , GALILEO определены международными соглашениями. Распределение диапазонов и информационных полос для систем GLONASS , GPS , GALILEO приведено на рис. 1.
Рис.1. Распределение диапазонов несущих частот навигационных систем GLONASS (GLN L1- GLN L5) , GPS (GPS L1 –GPS L2) , GALILEO
Распределение частот и полос пропускания канальных и охватывающих СВЧ фильтров на ПАВ совпадает с распределением диапазонов несущих частот навигационных систем (рис. 1). С целью обеспечения неискажающей передачи сигналов в информационных полосах 13-16 МГц коммерческой и 20 МГц профессиональной аппаратуры, полосы пропускания фильтров на ПАВ расширены на величину температурных и технологических смещений их частот.
По конструкционному исполнению и применению созданные фильтры на ПАВ делятся на следующие группы:
Следует отметить , что фильтры на ПАВ в миниатюрных корпусах CSSP 2,0х1,6х0,75 мм могут быть использованы и в качестве самостоятельных изделий для монтажа на поверхность печатных плат аппаратуры при условии наличия у потребителя высокого уровня технологических процессов сборки плат. По методу установки кристалла (пьезоэлемента) в корпус разработанные СВЧ фильтры на ПАВ делятся на два типа : фильтры с проволочными перемычками между кристаллом (пьезоэлементом) и корпусом (Рис. 3 а, б) и фильтры с объемными (шариковыми) перемычками между основанием корпуса и перевернутым кристаллом (Рис. 3 в, г, д – слайд 7).
Рис.2. Распределение частот и полос пропускания узкополосных канальных и широкополосных охватывающих фильтров на ПАВ :а- фильтры для диапазонов L2 , L3, L5 GLONASS-GPS; б- фильтры для диапазонов L1 GLONASS-GPS
|
|
а | в |
|
|
|
б | г | д |
Рис. 3. Методы монтажа кристаллов (пьезоэлементов) фильтров на ПАВ в корпусе:
Применение корпусированных фильтров на ПАВ с объемными перемычками и перевернутым кристаллом (Flip-Chip) вместо бескорпусных кристаллов (пьезоэлементов) с проволочными перемычками имеет ряд преимуществ:
Таблица 1 - Основные электрические параметры фильтров на ПАВ c информационной полосой 13-16 МГц для промежуточных частот (для вызова частотных характеристик нажмите на код фильтра)
Номина-льная частота F0, МГц | Код фильтра, частота/ полоса | Полоса пропус-кания BWP, МГц | Уровень полосы, дБ | Вносимые потери, IL, дБ | Пульсации АЧХ, AR, дБ | Полоса загражд., МГц | Уровень полосы загражд., BWR, dB | Гарантиро-ванное затухание, UR, дБ | Пульсации ГВЗ, GDR, нс | Темпер. коэф. частоты, TCF, ppm/oC | Тип и габариты корпуса, мм | Нагрузки, Ом |
Применение |
157,8 | FP-489 158B17 | 16,5 | 1,0 | 11,5 | 0,4 | 24,0 | 40 | 40 | 18 | -90 | SMD 7,0x5,0x1,8 | 50+L1C1/50 | GLONASS IF |
303,0 | FP-585 303В18 | 18,0 | 1,0 | 9,5 | 0,6 | 34,0 | 40 | 48 | 18 | -68 | SMD 5,0x5,0x1,8 | 50/50 | GLONASS IF |
306,0 | FP-583 306В14 | 14,0 | 1,0 | 8,8 | 0,5 | 34,0 | 40 | 45 | 20 | -68 | SMD 5,0x5,0x1,8 | 50/50 | GLONASS IF |
330,0 | FP-584 330В15 | 15,0 | 1,0 | 9,7 | 0,4 | 34,0 | 40 | 48 | 18 | -68 | SMD 5,0x5,0x1,8 | 50/50 | GLONASS IF |
331,0 | FP-584A 331В14 | 14,4 | 1,0 | 8,7 | 0,9 | 31,4 | 40 | 45 | 25 | -68 | SMD 5,0x5,0x1,4 | 50/50 | GLONASS IF |
Таблица 2 - Основные электрические параметры СВЧ канальных и охватывающих фильтров на ПАВ в корпусах SMD 3,0x3,0x1,4 мм для аппаратуры c полосой BW=13-16 МГц
Номинальная частота F0, МГц | Код фильтра, частота/ полоса | Полоса пропус-кания BWP, МГц | Уровень полосы, дБ | Вносимые потери, IL, дБ | Пульсации АЧХ, AR, дБ | Полоса загражд., МГц | Уровень полосы загражд., BWR, dB | Гарантиро-ванное затухание, UR, дБ | Пульсации ГВЗ, GDR, нс | Темпер. коэф. частоты, TCF, ppm/oC | Тип и габариты корпуса, мм | Нагрузки, Ом |
Применение |
1212,0 | FP- 555 1212B48 | 48,0 | 1,0 | 2,0 | 0,4 | 106 | 40 | 52 | 10 | -34,5 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L3+GPS L2 |
1216,0 | FP-554 1216В53 | 57,0 | 1,0 | 2,8 | 0,2 | 210 | 40 | 48 | 8,0 | -64 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L3+GPS L2 |
1237,0 | FP-541 1237В44 | 44,0 | 1,0 | 2,0 | 0,5 | 86,4 | 40 | 50 | 14 | -34,5 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L3+GPS L2 |
1247,0 | FP-648 1247В22 | 22,0 | 1,0 | 2,4 | 1,0 | 66,7 | 40 | 50 | 10 | -34 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L2 |
1575,5 | FP-646 1575В16 | 16,0 | 1,0 | 2,6 | 0,2 | 75,0 | 40 | 45 | 10 | -32 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GPS L1 |
1575,0 | FP-613 1575В18 | 18,0 | 1,0 | 2,5 | 0,5 | 60,0 | 40 | 38 | 5,0 | -32 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GPS L1 |
1590,0 | FP-538 1590В56 | 56 | 1,0 | 2,5 | 0,6 | 134 | 40 | 50 | 7,0 | -35 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L1+GPS L1 |
1592,5 | FP-671 1592В43 | 43,0 | 1,0 | 1,1 | 0,8 | 81,0 | 30 | 35 | 12 | -34 | SMD 3,0x3,.0x1,4 | 50/50 | GLONASS L1+GPS L1 |
1601,0 | FP-647 1601В21 | 23,0 | 1,5 | 2,4 | 0,2 | 65,0 | 40 | 50 | 8,0 | -32 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L1 |
Таблица 3 - Основные электрические параметры разработанных фильтров на ПАВ для промежуточных частот c информационной полосой 20 МГц
Номинальная частота F0, МГц | Код фильтра, частота/ полоса | Полоса пропус-кания BWP, МГц | Уровень полосы, дБ | Вносимые потери, IL, дБ | Пульсации АЧХ, AR, дБ | Полоса загражд., МГц | Уровень полосы загражд., BWR, dB | Гарантиро-ванное затухание, UR, дБ | Пульсации ГВЗ, GDR, нс | Темпер. коэф. частоты, TCF, ppm/oC | Тип и габариты корпуса, мм | Нагрузки, Ом |
Применение |
71,8 | FP- 494 71.8B21 | 21,7 | 1,0 | 17,3 | 0,6 | 27,4 | 40 | 43 | 25 | -62 | SMD 13,3x6,5x1,8 | 50/50 | GLONASS IF |
157,8 | FP-073 157.8В20 | 20,6 | 1,0 | 19,8 | 0,5 | 27 | 40 | 55 | 23 | -78 | SMD 13,3x6,5x1,8 | 50/50 | GLONASS IF |
157,0 | FP-121 157В23 | 24,4 | 1,0 | 21 | 0,5 | 32,5 | 40 | 55 | 23 | -78 | SMD 13,3x6,5x1,8 | 50/50 | GLONASS IF |
178,5 | FP-519 178.5В23 | 23,0 | 1,0 | 19,2 | 0,3 | 30,9 | 50,0 | 55 | 26 | -76 | SMD 13,3x6,5x1,8 | 50/50 | GLONASS IF |
182,0 | FP-122 182В24 | 23,8 | 1,0 | 18,2 | 0,4 | 31 | 40 | 52 | 20 | -78 | SMD 13,3x6,5x1,8 | 50/50 | GLONASS IF |
356,0 | FP-491 356В22 | 22,0 | 1,0 | 9,8 | 0,5 | 40,2 | 40 | 45 | 20 | -76 | SMD 7,0x5,0x1,5 | 50/50 | GLONASS IF |
Таблица 4 - Основные электрические параметры СВЧ канальных и охватывающих фильтров на ПАВ в корпусах SMD 3,0x3,0x1,4 мм для аппаратуры c полосой 20 МГц
Номинальная частота F0, МГц | Код фильтра, частота/ полоса | Полоса пропус-кания BWP, МГц | Уровень полосы, дБ | Вносимые потери, IL, дБ | Пульсации АЧХ, AR, дБ | Полоса загражд., МГц | Уровень полосы загражд., BWR, dB | Гарантиро-ванное затухание, UR, дБ | Пульсации ГВЗ, GDR, нс | Темпер. коэф. частоты, TCF, ppm/oC | Тип и габариты корпуса, мм | Нагрузки, Ом |
Применение |
1176,0 | FP-5041 1176B20 | 30 | 1,0 | 3,3 | 0,4 | 60,0 | 30,0 | 42 | 10 | -30 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L5 |
1202,0 | FP-590 1202В20 | 32 | 1,0 | 2,75 | 0,5 | 77 | 40 | 43 | 6 | -34 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L3 |
1225,0 | FP-594 1225В70 | 79 | 2,0 | 2,97 | 1,3 | 264 | 40 | 40 | 9 | -54 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50+L1/50+L2 | GLONASS L2+GLONASS L3 |
1227,0 | FP-591 1227В20 | 33 | 1,0 | 2,73 | 0,3 | 74 | 40 | 44 | 9 | -41 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GPS L2 |
1237,0 | FP-593 1237В45 | 46 | 1,0 | 2,4 | 1,0 | 106 | 40 | 42 | 8 | -33,5 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L2+GPS L2 |
1248,0 | FP-691 1248В20 | 23,6 | 1,0 | 1,75 | 1,0 | 61 | 40 | 44 | 9 | -32 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L2 |
1575,0 | FP-692 1575В16 | 24 | 1,0 | 2,62 | 0,4 | 74 | 40 | 42 | 9 | -31 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GPS L1 |
1587,0 | FP-592 1587В51 | 58 | 1,0 | 2,6 | 0,6 | 128 | 40 | 42 | 9 | -37 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L1+GPS L1 |
1600,0 | FP-690 1600В20 | 28 | 1,0 | 2,14 | 0,3 | 80 | 40 | 45 | 8 | -32 | SMD 3,0x3,0x1,4 | 50/50 | GLONASS L1 |
Таблица 4 (продолжение) - Основные электрические параметры СВЧ канальных и охватывающих фильтров на ПАВ в миниатюрных корпусах 2,0x1,5x0,75 мм для аппаратуры c информационной полосой 20 МГц
Номинальная частота F0, МГц | Код фильтра, частота/ полоса | Полоса пропус-кания BWP, МГц | Уровень полосы, дБ | Вносимые потери, IL, дБ | Пульсации АЧХ, AR, дБ | Полоса загражд., МГц | Уровень полосы загражд., BWR, dB | Гарантиро-ванное затухание, UR, дБ | Пульсации ГВЗ, GDR, нс | Темпер. коэф. частоты, TCF, ppm/oC | Тип и габариты корпуса, мм | Нагрузки, Ом |
Применение |
1202,0 | FP- 5022 1202B20 | 33 | 1,0 | 2,2 | 0,4 | 73 | 35 | 38 | 6 | -36,5 | SMD 2,0x1,6x0,75 | 50/50 | GLONASS L3 |
1225,0 | FP-5026 1225В70 | 73,5 | 2,0 | 3,2 | 2,3 | 264 | 40 | 43 | 9 | -54 | SMD 2,0x1,6x0,75 | 50+L1/50+L2 | GLONASS L2+GLONASS L3 |
1227,0 | FP-5023 1227В20 | 33 | 1,0 | 2,1 | 0,3 | 74 | 35 | 39 | 8 | -36 | SMD 2,0x1,6x0,75 | 50/50 | GPS L2 |
1237,0 | FP-5025 1237В45 | 42 | 1,0 | 2,1 | 1,2 | 94 | 35 | 37 | 17 | -34 | SMD 2,0x1,6x0,75 | 50/50 | GLONASS L3+GPS L2 |
1248,0 | FP-5021 1248В20 | 34 | 1,0 | 2,1 | 0,4 | 75 | 35 | 37 | 4 | -35 | SMD 2,0x1,6x0,75 | 50/50 | GLONASS L2 |
1575,0 | FP-6013 1575В16 | 36 | 1,0 | 1,0 | 0,2 | 82 | 35 | 38 | 8 | -37 | SMD 2,0x1,6x0,75 | 50/50 | GPS L1 |
1587,0 | FP-5024 1587В51 | 62 | 2,0 | 2,8 | 1,0 | 123 | 35 | 36 | 8 | -32 | SMD 2,0x1,6x0,75 | 50/50 | GLONASS L1+GPS L1 |
1600,0 | FP-6012 1600В20 | 32 | 1,0 | 0,9 | 0,6 | 82 | 35 | 37 | 4 | -34 | SMD 2,0x1,6x0,75 | 50/50 | GLONASS L1 |
Примечание: Все перечисленные выше фильтры, кроме ФП-010 210В27 МГц, ФП-122 182В24 МГц, ФП-491 356В22 МГц, освоены в серийном производстве (партии до 100 тысяч штук). Фильтры ФП-010 210В27 МГц, ФП-122 182В24 МГц, ФП-491 356В22 МГц могут поставляться мелкими партиями по 100-500 штук. Поставки фильтров осуществляются как с приемкой ОТК , так и приемкой ВП.
Таблица 5 – Стойкость фильтров на ПАВ к воздействию внешних механических и климатических факторов
№ п/п | Наименование внешнего воздействующего фактора (ВВФ) | Значение воздействующего фактора |
Механические факторы: | ||
1 | Синусоидальная вибрация (вибропрочность):
- диапазон частот, Гц - амплитуда ускорения, м/сек2 (g) |
20-2000 200 (20) |
2 | Механический удар одиночного действия: - пиковое ударное ускорение, g - длительность воздействия, мс - количество ударов |
100 0,1 - 0,23 3 |
3 | Предельно возможная стойкость к воздействию механических ударных нагрузок, м/сек2 (g) | 5000 (до 500g) |
Климатические факторы: | ||
4 | Повышенная температура среды: - максимальное значение при эксплуатации, °С; - максимальное значение при транспортировании и хранении, °С |
+ 85 + 125 |
5 | Пониженная температура среды: - минимальное значение при эксплуатации, °С - минимальное значение при транспортировании и хранении, °С |
- 60 - 60 |
6 | Циклическое изменение температуры среды: - диапазон изменения температуры среды, °С, три цикла |
+125 - 60 |
7 | Повышенная влажность воздуха: - относительная влажность при температуре плюс 35 °С, % |
98 |
8 | Пониженное атмосферное давление: - минимальное значение давления окружающей среды, Па (мм рт. ст.) |
670(5) |
Рис. 4. Применение фильтров на ПАВ в микросборках, интегральных модулях (а, б, в) и блоках (г) навигационных радиоприемников: а - СБИС радиоприемного устройства помехозащищенная; б -микросборка приемоусилительная помехоустойчивая; в - микросборка радиочастотная; г - блок многочастотного радиоприемника.
1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова.- М.: Радиотехника, 2010 г., 800 стр.
2. Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС/Под ред. В.А. Болдина, А.И. Перова, В.Н. Харисова.-М.: ИПРЖР, 1998.
3. V.B. Chvetz, P.G. Ivanov, V.M. Makarov, V.S. Orlov, "Wideband low-loss SAW filters for telecommunication and mobile radio applications". IEEE Ultrasonics Symp. Proc., 1996, p.61-64.
4. A.N.Rusakov, V.S.Orlov, B.Chao and V.Lee, "Application of Modified P-Matrix Model to the Simulation of Radio Frequency LSAW Filters", IEEE 2001 Ultrasonics Symposium Proc., pp.7-11.
5. V.S.Orlov, A.L.Schwartz, V.B.Chvets, E.I. Fedorov and A.O.Kustova, "Design of High Selectivity Low-Loss Ladder Filters", IEEE 2004 Ultrasonics Symposium Proc., pp.56-60.
6. Данилов А.Л., Иванов П.Г., Макаров В.М., Орлов В.С., Швец В.Б., "Фильтр на поверхностных акустических волнах с квази-веерными преобразователями". Патент России НО3Н9/145 №2151019. Приоритет от 12 октября 1999 г.
7. V.B.Chvets, V.S.Orlov, A.N. Rusakov, "Development of Low-Loss SAW Filters Based on Quasi-Slanted SPUDTs”, IEEE 2000 Ultrasonics Symposium Proc., pp. 75-78.
8. V.B. Chvets, P.G. Ivanov, V.M. Makarov, V.S. Orlov, "Low-Loss Slanted SAW Filters With Low Shape-Factor", IEEE 1999 Ultrasonics Symposium Proc., pp.51-54.
9. Швец В.Б., Орлов В.С., Макаров В.М.,"Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн". Патент России НО3Н 9/00, 9/145 №2117383. Приоритет от 24 сентября 1997 г.
10. Туркин И.А., Сокольский В.В., "Высокочастотные контактно-измерительные приспособления - контроль частотных характеристик ПАВ-фильтров". Электроника НТБ №1, РИЦ «Техносфера», ISSN 1992-4178, 2012, стр. 44-50.
11. Киселев С.В., Федоров Е.И., Орлов В.С., "Применение многополосковых ответвителей для улучшения избирательности фильтров на поверхностных акустических волнах". Сборник докладов VIII конференции "Радиолокация, навигация, связь". Воронеж, 2002 г., стр. 141-149.