Yüzey akustik filtrelerinin haberleşme sistemlerindeki uygulamaları

Abstract

Haberleşme sistemlerinde, akustik dalgalara ilişkin özelliklere dayanan elemanların kullanılması, oldukça uzun yıllar önce düşünülmüş ve uygulamaya konulmuştur. Yüzey akustik dalgalar radyo frekans uygulamalarıyla son 30 yılda tanınmaya başlanmıştır. Yüzey akustik dalga düzeneklerinin avantajlarının bir çoğu fiziksel yapıdan kaynaklanmaktadır. Doğal olarak çok sağlamdırlar, yüksek hızlıdırlar, ekonomiktirler, küçük boyutludurlar, lineer fazlıdırlar ve sıcaklık kararlılıkları çok iyidir ve üretimlerinde yarıiletken teknolojisi kullanılır. Piezoelektrik bir kristal yüzeyi üzerinde uyarılan yüzey akustik dalgalanın kullanarak; filtreler, geciktirme hatları, rezonatörler, korelatörler, konvolverler ve ısı, basınç, sıcaklık, yer değiştirme sensörleri gerçekleştirilebilmektedir. Bu elemanların çalışma frekansları genellikle 10 MHz ile 3 GHz arasındadır. Yüzey akustik dalga teknolojisindeki mevcut bu özellikler, günümüzde yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanan kablosuz iletişim sistemlerinde de yüzey akustik dalga esasına dayanan filtrelerin kullanılmasına olanak sağlamıştır. Bu tez çalışmasında haberleşme sistemlerinde kullanılan yüzey akustik dalga filtrelerinin tasamın konusu ele alınmıştır. Bu amaçla, piezoelektrik kristalin bünye denklemleri verilmiş; bu ortamdaki dalga denklemleri ve uyarılabilen elastik dalgalar incelenmiştir. Yüzey akustik dalganın uyarılmasında kullanılan, bir düzlem üzerinde gerçekleştirilen geçmeli tarak yapıya sahip transdüktörün analizi konusu işlenmiştir. Yüzey akustik dalga transdüktörünün geniş kapsamlı bir eşdeğer devre modeli verilmiştir. Ayrıca yüzey akustik dalga esasına dayalı band geçiren filtre tasannu konusu ele alınmıştır. Son zamanlarda haberleşme sistemlerinde yaygın olarak kullanılan yüzey akustik dalga filtrelerinin temel yapısı ve bu filtrelerin başlıcaları hakkında bilgi verilmiştir. ıx Kablosuz iletişimde kullanılan RF ve anten çiftleyici filtrelerinin yansıtıcılanndaki LSAW yayılımı, Rayleigh dalga IDT'lerindeki parmaklardan yansıyan radyasyon iletkenliği, LSAW IDT'lerindeki parmaklardan yansıyan radyasyon iletkenliği, boyuna bağlı kuplajlı LSAW rezonatör filtreler incelenmiştir. Düşük kayıplı bant geçiren merdiven tipi yüzey akustik dalga filtre tasannu konusu ele alınmış ve kablosuz iletişimde anten çiftleyicilerde kullanılmak üzere düşük kayıplı bant geçiren merdiven tipi yüzey akustik dalga filtreleri tasarlanmıştır.

Surface acoustic wave devices have been used in communication systems for many years. In last 30 years, surface acoustic wave devices have been used in radio frequency applications. Many of the advantages of SAW devices are derived from their physical structure. They are inherently very rugged and reliable. The performance advantages realized with SAW technology are dependent on the application and frequently include small- size, linear phase, low shape factor, excellent rejection, and temperature stability. The semiconductor wafer processing techniques used in the manufacturing of SAW components. Acoustic wave propagating on the surface of a piezoelectric crystal provide a convenient means of implementing filters, delay lines, resonators and sensors at frequencies ranging from 10 MHz to 3 GHz. The properties of surface acoustic wave technology provided to use filters are based on surface acoustic wave which nowadays using in wireless communication systems. In this study, subject of designing surface acoustic wave filters which are using in communication systems is obtained. For this aim, structure equations of piezoelectric crystal are given, wave equations and elastic waves are examined. Analyze of interdigital transducer subject is obtained. Equation circuit model of surface acoustic wave transducer is given. Also subject of designing band pass filter which is based on surface acoustic wave is obtained. Fundamental structure of surface acoustic wave filters that are nowadays using in communication systems and information of these filters are given. LSAW propagation under reflection gratings, radiation conductance of Rayleigh wave IDTs with finger reflections, radiation conductance of LSAW wave IDTs with finger reflections, Longitudinally coupled LSAW resonator filters are examined. Subject of designing low loss band pass ladder type surface acoustic wave filter is obtained and these types of filters to use antenna duplexers in wireless communication are designed.