СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН И ГЕНЕРАТОР КОЛЕБАНИЙ НА ЕЕ ОСНОВЕ Российский патент 2013 года по МПК H03B5/32 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к схеме возбуждения резонатора на поверхностных волнах и к генератору на ее основе.

Уровень техники

Известны генераторы колебаний, частота колебаний в которых стабилизируется кварцевыми или пьезоэлектрическими резонаторами. Генераторы колебаний, использующие поверхностные акустические волны (ПАВ), в настоящее время применяются в системах радиочастотных сигналов и данных; резонаторы, в основном, используются в частотных диапазонах ISM (промышленного, научного и медицинского назначения) и для SRD (устройствах малой дальности).

Схемы генератора колебаний, где применяются резонаторы на ПАВ, демонстрируют некоторую начальную задержку, порядка 20 или 30 микросекунд, до начала колебаний.

Раскрытие изобретения

Исходя из описанного уровня техники, задачей настоящего изобретения является обеспечение схемы возбуждения резонатора на поверхностных волнах, которая позволяет начинать колебания очень быстро, в течение порядка сотни наносекунд.

Согласно настоящему изобретению эта задача решается посредством схемы возбуждения резонатора на поверхностных волнах, причем резонатор содержит статический конденсатор, и схема возбуждения предназначена для подачи напряжения на резонатор, отличающейся тем, что она содержит реактивное средство, предназначенное для возбуждения резонансных колебаний, совместно со статическим конденсатором, резонатора на заранее определенной частоте начального периода возбуждения резонатора при указанном напряжении, причем схема возбуждения содержит пассивное средство, предназначенное для установки колебаний на заранее определенной частоте.

Краткое описание чертежей

Признаки и преимущества настоящего изобретения явствуют из нижеследующего подробного описания практического варианта его осуществления, проиллюстрированного в порядке неограничительного примера на прилагаемых чертежах, в которых:

фиг. 1 - принципиальная схема генератора колебаний по схеме Колпитца согласно уровню техники;

фиг. 2 - резонатор на ПАВ и его эквивалентная схема;

фиг. 3 - генератор колебаний согласно настоящему изобретению;

фиг. 4 - генератор колебаний, показанный на фиг. 3, на этапе запуска;

фиг. 5 - генератор колебаний, показанный на фиг. 3, на этапе действия.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показана принципиальная схема генератора колебаний по схеме Колпитца согласно уровню техники. Генератор колебаний содержит биполярный транзистор Q1, вывод базы которого соединен с выводом резистора R1, другой вывод которого соединен с источником напряжения поляризации Vb, и конденсатор C1, подключенный между выводом базы и заземлением GND. Вывод эмиттера транзистора Q1 подключен к заземлению GND через параллельно соединенные резистор R2 и конденсатор C2, и его коллектор соединен с источником питания Vdc через индуктор L1; конденсатор C4 подключен между источником питания и заземлением GND, и еще один конденсатор C1 подключен между выводами эмиттера и коллектора транзистора Q1.

На фиг. 2 показаны резонатор на ПАВ X1 и его эквивалентная схема, состоящая из конденсатора Co, подключенного параллельно последовательно соединенным конденсатору Cm, индуктору Lm и резистору Rm (динамические конденсатор, индуктор и резистор), которые представляют электрический эквивалент механических признаков резонатора на ПАВ.

На фиг. 3 показан генератор колебаний согласно настоящему изобретению. Генератор колебаний содержит схему возбуждения, например, схему Колпитца, показанную на фиг. 1, которая подключена к резонатору на ПАВ X1 через параллельно соединенные резистор R3 и индуктор L3, подключенные между выводом коллектора транзистора Q1 и резонатором X1. Схема Колпитца в этой принципиальной схеме играет роль схемы возбуждения резонатора на поверхностных волнах X1; резонатор X1 содержит статический конденсатор Co, и схема возбуждения предназначена для подачи напряжения Vx на резонатор. Схема возбуждения содержит реактивное средство, т.е. индуктор L3, имеющий значение, позволяющее возбуждать резонансные колебания совместно со статическим конденсатором Co резонатора на заранее определенной частоте Fo в начальный период возбуждения резонатора при указанном напряжении Vx; схема возбуждения содержит пассивное средство, т.е. резистор R3, предназначенный для установки и поддержания колебаний на заранее определенной частоте Fo в ходе работы.

На фиг. 4 изображен генератор колебаний, показанный на фиг. 3, на этапе запуска, в котором, для большей ясности, вместо параллельной схемы R3 и L3 показана эквивалентная последовательная схема R3eq и L3eq. Этот этап следует сразу за этапом подачи напряжения поляризации Vb на вывод базы транзистора Q1, что позволяет подавать напряжение Vx на резонатор X1; в такой ситуации резонатор X1 неактивен, и в эквивалентной схеме присутствует только статический конденсатор Co. Значение индуктора L3eq таково, что его реактивное сопротивление и реактивное сопротивление конденсатора Co на частоте Fo компенсируют друг друга; наличие резистора R3eq позволяет начинать колебания на частоте, близкой к Fo.

На фиг. 5 изображен генератор колебаний, показанный на фиг. 3, на этапе действия. Спустя короткий период времени, примерно 50 наносекунд, резонатор на ПАВ, преодолев механическую инерцию, начинает колебаться, и схема изменяется, как показано на фиг. 5. Значение индуктора 13 пренебрежимо мало по сравнению со значением полного реактивного сопротивления Lm резонатора X1. Эквивалентная схема резонатора X1 представляет очень высокий импеданс на частоте резонатора, и посредством резистора R3 резонатор приводится в колебательное движение на частоте параллельного резонанса, равной частоте Fo.

Предпочтительно, индуктор L2 подключен последовательно с конденсатором C2; это позволяет уменьшать изменение частоты генератора колебаний, обусловленное изменением напряжения Vb от нуля до его номинального значения.

Схема возбуждения со значениями индукторов L1, L2 и L3 в пределах от нескольких наногенри до сотен наногенри, со значениями конденсаторов C1 и C2 порядка одной пикофарады или десятков пикофарад и со значениями резистора R3 порядка сотен Ом, позволяет возбуждать резонатор на ПАВ таким образом, что он начинает колебаться очень быстро, в течение порядка сотни наносекунд.

Вариант осуществления схемы возбуждения содержит ряд значений: L1=18 нГн, L2=3,3 нГн, L3=82 нГн, C1=8 пкФ, C2=18 пкФ, R3=470 Ом на частоте Fo=434 МГц. Другой вариант осуществления схемы возбуждения содержит ряд значений: L1=22 нГн, L2=3,3 нГн, L3=150 нГн, C1=12 пкФ, C2=22 пкФ, R3=470 на частоте Fo=315 МГц.

Изобретение относится к схеме возбуждения резонатора на поверхностных волнах и к генератору на ее основе. Достигаемый технический результат - обеспечение схемы возбуждения резонатора на поверхностных волнах, которая позволяет начинать колебания очень быстро, в течение порядка сотни наносекунд. Схема возбуждения резонатора (X1) на поверхностных волнах, причем резонатор содержит статическую емкость (Со), а схема возбуждения предназначена для подачи напряжения (Vx) на указанный резонатор, содержит реактивное средство (L3), предназначенное для резонирования совместно со статической емкостью (Со) резонатора на заранее определенной частоте (Fo) начального периода возбуждения резонатора при указанном напряжении, причем схема возбуждения содержит пассивное средство (R3), предназначенное для установки колебаний на указанной заранее определенной частоте (Fo). Генератор колебаний содержит резонатор на поверхностных волнах и схему возбуждения по любому из предыдущих пунктов, указанных в формуле. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Схема возбуждения резонатора (X1) на поверхностных волнах, причем резонатор содержит статическую емкость (Со), а схема возбуждения предназначена для подачи напряжения (Vx) на указанный резонатор, отличающаяся тем, что содержит реактивное средство (L3), предназначенное для резонирования совместно со статической емкостью (Со) резонатора на заранее определенной частоте (Fo) начального периода возбуждения резонатора при указанном напряжении, причем схема возбуждения содержит пассивное средство (R3), предназначенное для установки колебаний на указанной заранее определенной частоте (Fo), при этом реактивное средство (L3) имеет величину, пренебрежимо малую по отношению к полному реактивному сопротивлению резонатора (X1) на поверхностных волнах, спустя заранее определенный начальный период времени (То) после подачи напряжения на резонатор на поверхностных волнах.

2. Схема по п.1, отличающаяся тем, что пассивное средство (R3) предназначено для приведения резонатора на поверхностных волнах в колебательное движение на заранее определенной частоте (Fo) спустя заранее определенный начальный период времени (То).

3. Схема по п.1, отличающаяся тем, что реактивное средство представляет собой индуктор.

4. Схема по п.1, отличающаяся тем, что пассивное средство представляет собой резистор.

5. Схема по п.3 или 4, отличающаяся тем, что индуктор и резистор соединены параллельно друг другу и последовательно с резонатором на поверхностных волнах.

6. Схема по п.5, отличающаяся тем, что она содержит биполярный транзистор, имеющий вывод коллектора, подключенный к источнику питания (Vdc) через другой индуктор (L1), вывод базы, подключенный к источнику напряжения поляризации через другой резистор (R1), вывод эмиттера, подключенный к заземлению (GND) через параллельно соединенные другой резистор (R2) и другой конденсатор (С2), причем указанная схема содержит дополнительный конденсатор (С1), подключенный между выводом коллектора и выводом эмиттера.

7. Схема по п.6, отличающаяся тем, что содержит дополнительный индуктор (L2), подключенный между другим конденсатором (С2) и заземлением (GND).

8. Схема по п.2, отличающаяся тем, что начальный период времени составляет около 50 наносекунд.

9. Генератор колебаний, содержащий резонатор на поверхностных волнах и схему возбуждения по любому из предыдущих пунктов.