رأى الرنانات. الرنانات المعتمدة على الموجات الصوتية السطحية (SAW). مرشحات SAW ذات خسائر منخفضة

الرنانات المعتمدة على الموجات الصوتية السطحية (SAW)

عنصر كهرضغطية مرنان محول صوتي

من الناحية الهيكلية، فإن مرنانات SAW عبارة عن ركيزة مصنوعة من مادة بيزوبلورية، والتي توجد على سطحها أقطاب كهربائية موصلة. يطلق عليها اسم محولات الطاقة المتداخلة (IDTs) وهي مصممة لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة صوتية والعكس صحيح. يقوم IDT المدخل بتحويل إشارة الدخل إلى مجال كهربائي يختلف في المكان والزمان، والذي يسبب تشوهات مرنة في منطقة القطب الفرعي، بسبب التأثير الكهرضغطي العكسي، وينتشر في شكل موجات صوتية سطحية إلى مخرج IDT، حيث يتم تحويل الموجات مرة أخرى إلى جهد كهربائي.

الأكثر استخدامًا هي المحولات الرقمية أحادية الطور والمرحلتين. المحول أحادي الطور (الشكل 2.7، أ) عبارة عن لوحة كهرضغطية 2 مع مشط من الأقطاب الكهربائية المعدنية 1 مطبقة على سطح العمل الخاص بها، وعلى الجانب المعاكس- القطب الصلب 3. يحتوي المحول ثنائي الطور (الشكل 2.7، ب) على مشطين كهربائيين على سطح اللوحة الكهرضغطية: 1 و 3.

بسبب التأثير الكهرضغطي العكسي، تنتشر موجتان سطحيتان في اتجاهين متعاكسين. يتم الحصول على الموجة الإجمالية بإضافة هذه الموجات. يؤدي التشوه المرن لمادة كهرضغطية عندما يتم تطبيق جهد متناوب للتردد f على IDT إلى إثارة مادة خافضة للتوتر السطحي من نفس التردد إذا كانت الفترة المكانية لشبكة IDT L تساوي طول المادة الخافضة للتوتر السطحي في الوسط lc. يتوافق تشغيل المحول ثنائي الطور مع الحالة L=lc / 2. عادةً ما يكون عرض أقطاب IDT مساويًا للمسافة بينهما وهو عبارة عن درجة هيكل الفاعل بالسطح، وهو ما يساوي ربع المسافة بينهما. الطول الموجي للفاعل بالسطح. يظهر التشوه المحلي لخط أنابيب الصوت الذي نشأ تحت زوج من المسامير المجاورة، بعد أن قطع مسافة lc / 2 إلى الفجوة التالية، هناك في اللحظة التي يصل فيها نصف الموجة التالي من الجهد الخارجي إلى الحد الأقصى ويخلق تشوه جديد هناك، بالتوافق مع التشوه القادم. عندما ينتشر الفاعل بالسطح على طول خط أنابيب الصوت، تتكرر هذه العملية عدة مرات، ونتيجة لذلك، بحلول نهاية IDT، ستصل سعة الفاعل بالسطح، التي تزداد تدريجيًا، إلى الحد الأقصى. كلما زاد عدد أزواج الأطراف، زادت سعة جهد SAW للتردد f0=V/lc وتم قمع الموجات SAW التي تختلف تردداتها عن f0 بقوة أكبر (في هذه الحالة، تزامن حركة SAW والتغيير في المجال الكهربائي بين المسامير معطل). وهذا يؤدي إلى تضييق عرض النطاق الترددي لـ IDT. يرتبط عدد أزواج الأطراف N وعرض النطاق الترددي بالعلاقة f=f0 / N. وبمقارنتها مع تعبير عامل الجودة لدائرة LC Q=f0/?f، نجد أن عدد أزواج من المسامير تتوافق (Q = N) مع قيمة عامل الجودة لـ IDT. وبالتالي، يتم تحديد خصائص انتقائية التردد لـ IDT من خلال خطوة الأطراف h وعدد أزواجها.

يُطلق على التردد الذي يكون فيه تحويل الاهتزازات عالية التردد إلى مواد خافضة للتوتر السطحي أكثر فاعلية تردد التزامن الصوتي. عندما ينحرف تردد تذبذب الإدخال عنه، تنخفض كفاءة التحويل كلما زادت المسافة بين الأطراف وكلما زاد تردد تذبذب الإدخال عن تردد المزامنة الصوتية. يحدد هذا العامل خصائص التردد لجهاز SAW.

مع التكنولوجيا الحالية، من الصعب الحصول على خطوة أقل من 1 ميكرون. تتوافق هذه الخطوة مع تردد يبلغ حوالي 2 جيجا هرتز. يتم تحديد تردد التشغيل الأدنى من خلال الطول الممكن لخط الصوت ويتم تحديده عند حوالي 10 ميجاهرتز.

يمكن أن تكون رنانات SAW أحادية الإدخال أو مزدوجة الإدخال. في مرنان أحادي المدخلات، يتم تنفيذ وظائف إدخال وإخراج الطاقة بواسطة IDT واحد على مرحلتين (الشكل 2.9، أ)، في مرنان ثنائي المدخلات (الشكل 2.9، ب)، يوفر IDT واحد التوليد، الثاني - استقبال الموجات الصوتية وتحويلها إلى إشارة كهربائية.

يتم تنفيذ رنانات SAW أحادية الإدخال في شكل IDT ممتد مع عدد كبير من الأقطاب الكهربائية. في هذه الحالة، يحدث رنين متسلسل عند تردد التزامن الصوتي f0 أو رنين موازي عند التردد fpar = f0(1 + f/N). يتم تحديد خصائص تردد مرنانات SAW بشكل أساسي من خلال اعتماد التردد على معامل الانعكاس للعاكسات 4، في حين أن IDTs هي عناصر اتصال مع تجويف الرنين.

لتقليل الخسائر، يتم استخدام أجهزة IDT متعددة العناصر مع أقطاب كهربائية "منفصلة"، وركائز ذات معامل اقتران كهروميكانيكي منخفض، وعاكسات موزعة ذات معامل انعكاس مرتفع.

يمكن تصنيع رنانات SAW، اعتمادًا على متطلبات عدم استقرار درجة الحرارة، باستخدام أي مادة كهرضغطية. في أغلب الأحيان، يتم استخدام الكوارتز المقطوع في التصنيع، لأنه الأكثر استقرارًا في درجة الحرارة.

عند تشغيل مرنان SAW دائرة كهربائيةيتم توصيل المحاثة بمخرجها على التوالي مع مقاومة الحمل، والتي تعوض السعة الثابتة لـ IDT.

المعلمات الرئيسية للرنانات SAW هي:

• § نطاق تردد التشغيل: من وحدات ميجا هرتز إلى وحدات جيجا هرتز؛
• § استقرار التردد: (1...10)* 10-6 سنوياً؛
• § عامل الجودة: يعتمد على التردد (Q=10400/f) ويأخذ قيماً أكبر من 104. وترتبط القيم الكبيرة لعامل الجودة بعودة الطاقة الصوتية إلى تجويف الرنين من العناصر العاكسة؛
• § دقة الضبط: تعتمد على التردد وتقع في النطاق (150...1000)*10-6. يُسمح بتعديل التردد خلال (1...10)*10-3 بسبب إدخال محول إضافي بمقاومة حمل مختلفة.

بفضل استخدام الموجات الصوتية السطحية، يمتد نطاق التردد لهذا النوع من المرشحات إلى ترددات عالية ويمكن أن يصل إلى قيم تصل إلى عدة جيجاهيرتز. لتنفيذ مرشحات الموجة السطحية، يتم استخدام كهرضغطية مشابهة للوحة الكوارتز. ومع ذلك، نادرا ما يستخدم الكوارتز لصنع مرشحات النطاق العريض. عادة يتم استخدام تيتانات الباريوم أو نيوبات الليثيوم.

الفرق في تشغيل مرشحات SAW عن مرشحات الكوارتز أو السيراميك الانضغاطي هو أنه لا يتم استخدام الاهتزاز الحجمي للكهرضغطية، بل موجة تنتشر فوق السطح. ومن أجل تجنب حدوث موجات الجسم التي يمكن أن تشوه استجابة التردد، يتم اتخاذ تدابير تصميمية خاصة.

مرشحات SAW ذات استجابة الطور الخطي

عادة ما يتم إثارة موجة سطحية على سطح لوحة كهرضغطية باستخدام شريطين معدنيين مترسبين على سطحها على مسافة 2/2. لزيادة كفاءة المحول، يتم زيادة عدد الشرائط. يوضح الشكل 1 تصميمًا مبسطًا لمرشح الموجات الصوتية السطحية.

الشكل 1. تصميم مبسط لمرشح الفاعل بالسطح

يوضح هذا الشكل كيفية انتشار الموجة السطحية وتحويلها مرة أخرى إلى اهتزازات كهربائية باستخدام محول طاقة مشابه للمدخل. يرجى ملاحظة أنه يوجد في نهايات اللوحة الكهرضغطية ماصات للموجات الصوتية، مما يقضي على انعكاسها. وحقيقة أن الموجة تنتشر في اتجاهين يعني أن طاقتها مقسمة بالتساوي ويتم امتصاص نصفها بواسطة الممتص. ونتيجة لذلك، لا يمكن أن يكون فقدان الجهاز الموصوف أقل من 3 ديسيبل. هناك قيد أساسي آخر وهو أن بعض طاقة الفاعل بالسطح يجب أن تظل عند مخرج محول الاستقبال. وبخلاف ذلك، لن يكون من الممكن تحقيق استجابة تردد السعة المحددة. ونتيجة لذلك فإن الخسارة في نطاق التمرير لهذا النوع من المرشحات على الموجات السطحية تصل إلى 15 ... 25 ديسيبل

مبدأ تشغيلها مشابه لمبدأ مرشحات FIR الرقمية. يتم تحقيق الاستجابة النبضية بسبب طول الشرائط المعدنية في محول الطاقة الكهروضغطية الناتج. عند الحساب، يتم تحديد استجابة السعة والتردد المثالية (المستطيلة). يظهر الشكل 2 مثالاً لتحديد متطلبات استجابة التردد لمرشح تمرير النطاق.

الشكل 2. شكل استجابة التردد المثالية للمرشح

ثم، من أجل الحصول على الاستجابة النبضية، يتم إجراء تحويل فورييه من استجابة التردد المثالية. لتقليل طوله، وبالتالي عدد الشرائط المعدنية في محول الاستقبال، يتم التخلص من المعاملات ذات الطاقة المنخفضة. يظهر مثال على هذه الاستجابة النبضية في الشكل 3.

الشكل 3. شكل الاستجابة النبضية المنفصلة لمرشح SAW

ومع ذلك، عندما يتم تجاهل بعض المعاملات، يتم تشويه شكل خاصية التردد السعة. تظهر في نطاق التوقف مناطق ذات معامل كبت منخفض لمكونات التردد غير المرغوب فيها.

وللحد من هذه التأثيرات، يتم ضرب الاستجابة النبضية الناتجة بنافذة زمنية هامينج أو بلاكمان-هاريس. سيتم تمثيل كل معامل بواسطة زوج من الأقطاب الكهربائية الخاصة به في محول استقبال الموجة الصوتية إلى إشارة كهربائية.

يظهر في الشكل 4 مثال على شكل الاستجابة الترددية للمرشح بعد معالجة استجابته النبضية باستخدام نافذة Blackman-Harris. ويوضح الشكل نفسه الاستجابة الترددية للمرشح على الموجات الصوتية السطحية، مع مراعاة عدم الدقة في تصنيع طول الشرائط المعدنية للمحول.

الشكل 4. الاستجابة الترددية لمرشح SAW باستخدام نافذة Blackman-Harris دون مراعاة عدم دقة التصنيع

الميزة التي لا شك فيها لهذا النوع من مرشحات SAW هي الشكل الممتاز لاستجابة تردد السعة. ميزة أخرى هي خاصية الطور الخطي، والتي توفر مزايا كبيرة عند إنشاء المعدات باستخدام أنواع التعديل الرقمية.

ومع ذلك، هناك عيب كبير يتمثل في خسارة الإدراج الكبيرة عند التردد المركزي لنطاق التمرير. هذا لا يسمح لك باستخدامه هذا النوعمرشحات تمرير النطاق في المراحل الأولى لأجهزة الاستقبال الحساسة للغاية لأنظمة الاتصالات الراديوية المتنقلة و هاتف خليوي. لنفس السبب، من غير المرغوب فيه استخدام هذه المرشحات في مراحل إخراج أجهزة الإرسال الراديوية (يؤدي إطلاق جزء كبير من قوة تذبذب الخرج على المرشح إلى تدميره).

مرشحات SAW ذات خسائر منخفضة

أساس بناء المرشحات المعتمدة على الموجات الصوتية السطحية ذات الفقد المنخفض هو مرنانات SAW. يعتمد مبدأ تشغيل هذه الرنانات على انعكاس الموجة الصوتية السطحية بواسطة شبكات عاكسة. المسافة بين الشرائط الموصلة (أو الأخاديد الموجودة في اللوحة الكهرضغطية) تساوي نصف الطول الموجي. يتم اختيار المسافة بين العاكسات كمضاعف لطول الموجة الصوتية عند تردد ضبط الرنان. ونتيجة لذلك، تظهر موجة دائمة بين العاكسات. يظهر تصميم مرنانات SAW من هذا النوع في الشكل 5.

الشكل 5. تصميم مرنان الموجة الصوتية السطحية (الرنان SAW)

تظهر صورة لقسم من سطح مرنان SAW في الشكل 6. في هذا الشكل، يتم تمييز جزء من السطح بخط منقط ويظهر بالقرب منه في عرض موسع. للتوضيح الأبعاد موضحة في الصورة.

الشكل 6. صورة لقسم من سطح مرنان SAW

كخيار، يمكن تصنيع مرنان SAW على باعث طويل للموجات الصوتية السطحية. في هذه الحالة، تنعكس الموجة من العناصر البعيدة للباعث. ويظهر تصميم مماثل في الشكل 7.

الشكل 7. نسخة أخرى من مرنان SAW

لا يختلف مرنان SAW في خصائصه عن مرنان الكوارتز التقليدي الذي يستخدم الموجات الصوتية الحجمية. له رسم بياني كهربائييتوافق مع دائرة الرنين التسلسلية. لضمان ثبات الخصائص، يتم تصنيعها على ألواح الكوارتز. عامل الجودة النموذجي لهذه الدائرة هو 12000. تظهر الدائرة المكافئة لمرنان الموجة الصوتية السطحية في الشكل 8.

الشكل 8. الدائرة المكافئة لمرنان الموجة الصوتية السطحية

باستخدام رنانات SAW، يتم تنفيذ مرشحات مشابهة للمرشحات التقليدية. عادةً ما يتم تنفيذ مرشحات النطاق العريض باستخدام هذا المبدأ. ويستند مبدأ عملها على المعروف وChebyshev. يتم تحديد الخسائر في نطاق المرور من خلال عامل جودة الرنانات ويمكن أن تكون 2 ... 3 ديسيبل، مما يسمح باستخدام هذا النوع من مرشحات SAW في مراحل إدخال أجهزة الاستقبال ومراحل إخراج أجهزة الإرسال.

يمكن تصنيع مرنان الموجة السطحية باستخدام محولين، ويظهر تصميمهما في الشكل 9. ويتيح استخدام محولين عزل مدخلات ومخرجات المرشح غلفانيًا.

الشكل 9. تصميم مرنان مع اثنين من محولات الطاقة الكهرضغطية

في هذا الرنان، لا يتم تصنيع العاكسات على شكل شرائح معدنية قصيرة الدائرة، ولكن على شكل أخاديد في مادة كهرضغطية. تتسبب الأخاديد في الانعكاس بنفس طريقة عمل الشرائط المعدنية ذات الدائرة القصيرة. يظهر الشكل 10 الدائرة المكافئة لهذا الرنان. يسمح حل الدائرة هذا بعزل مدخلات ومخرجات الجهاز جلفانيًا.

الشكل 10. دائرة مكافئة للرنان مع اثنين من محولات الطاقة الكهرضغطية

يمكن تنفيذ عدة رنانات على لوحة كهرضغطية واحدة. ويمكن توصيلها ببعضها البعض كهربائيًا أو من خلال الاتصال الصوتي. يظهر في الشكل 11 تصميم مرشح الموجة السطحية مع اثنين من الرنانات المتصلة صوتيًا.

الشكل 11. تصميم مرشح الموجة السطحية مع اثنين من الرنانات

تظهر الدائرة المكافئة لهذا المرشح في الشكل 12. حيث تشكل مرنانات SAW قطبين، كما هو الحال في ممر الموجة أو بتروورث من الدرجة الثانية.

الشكل 12. الدائرة المكافئة لمرشح الموجة السطحية المزود برنانين

يظهر الشكل 13 استجابة تردد السعة النموذجية التي ينفذها هذا المرشح.

الشكل 13. استجابة التردد لمرشح مزود برنانين

التصميم المدروس يعادل توأم الكوارتز. للتواصل بين اثنين، عادة ما يتم استخدام مكثف اقتران. ويظهر تصميم مماثل لمرشح الموجة السطحية في الشكل 14.

الشكل 14. مرشح SAW ذو أربعة تجاويف

الدائرة الكهربائية المكافئة للمرشح، والتي يظهر تصميمها في الشكل 14، موضحة في الشكل 15.

الشكل 15. الدائرة المكافئة لمرشح SAW رباعي التجاويف

صورة لمرشح الفاعل بالسطح مع غطاء مفتوحيظهر في الشكل 16. توجد عملة معدنية بقيمة عشرة كوبيك في مكان قريب لمقارنة الحجم.

الشكل 16. مظهرمرشح المنشار

يتم إنشاء نوع آخر من مرشحات تمرير النطاق استنادًا إلى الموجات السطحية ذات الخسائر المنخفضة باستخدام مخطط سلمي. يظهر الرسم التخطيطي لمرشح سلم على شكل حرف U مع ثلاثة رنانات في الشكل 15.

الشكل 15. مخطط مرشح سلمي يعتمد على رنانات SAW

تظهر الدائرة المكافئة لهذا المرشح في الشكل 16.

الشكل 16. الدائرة المكافئة لمرشح سلمي يعتمد على رنانات SAW

يظهر الترتيب النموذجي للرنانات SAW في مرشح السلم في الشكل 17.

الشكل 17. تصميم مرشح سلمي يعتمد على رنانات SAW

ظهور مرشح سلمي على الموجات السطحية ذات فتحة مفتوحة الغطاء العلويهو مبين في الشكل 18.

الشكل 18. منظر خارجي لمرشح السلم SAW والمرنان المركزي الخاص به

الشركة المصنعة المحلية الأكثر شهرة لمرشحات الموجات الصوتية السطحية هي AEK LLC (على سبيل المثال، مرشح A177-44.925M1). لجلب مقاومة المدخلات والمخرجات إلى القيمة القياسية البالغة 50 أوم، توصي الشركة المصنعة باستخدام حل محول مرشح المقاومة المعروف لنا بالفعل. وبما أن هذا مرشح تمرير منخفض، فإنه سيقضي في نفس الوقت على مشاكل خصائص التردد غير الكاملة في منطقة التردد العالي، والتي يمكن أن تكون ناجمة عن تأثير الصدى الثلاثي أو تأثير موجة الجسم.

الشكل 19. دائرة مطابقة مرشح SAW بقيمة مقاومة قياسية تبلغ 50 أوم

تحتوي المرشحات التي تنتجها الشركة الأجنبية EPCOS على جميع الدوائر المطابقة داخل السكن، لذلك يكفي توفير مقاومة مصدر الإشارة ومقاومة حمل 50 أوم، وسنحصل على استجابة التردد المطلوبة.

كما سبقت الإشارة، فإن الرنانات ذات المدخلات المفردة متشابهة من نواحٍ عديدة مرنانات الكوارتزعلى أنواع الاهتزازات الحجمية. ولذلك، فإن الدوائر العملية للمذبذبات الذاتية القائمة على هذين النوعين من الرنانات متشابهة إلى حد كبير. سيتم مناقشة هذه المخططات بمزيد من التفصيل في الفصل. 4، لكننا نلاحظ هنا أنه يمكن بناؤها باستخدام عناصر نشطة ثلاثية الأطراف، في المقام الأول مثل الترانزستورات، أو باستخدام أجهزة نشطة ذات طرفين، وأكثر ممثل لها نموذجيًا هو الصمام الثنائي النفقي. دعونا نفكر في كيفية استخدام المواد المعروضة أعلاه في الفصل. يمكن تطبيق الشكل 2 على المذبذبات الذاتية ذات رنانات SAW أحادية الإدخال.

دعونا نعتبر كمثال دائرة المذبذب الذاتي في الشكل. 2.16. يتم توصيل مرنان SAW بين المجمع وقاعدة الترانزستور. من الواضح أنه في مثل هذه الدائرة، لا يمكن للمرنان أن يعمل إلا في نطاق الترددات حيث تكون ممانعة دخله تحريضية بطبيعتها، أي في المنطقة الواقعة بين ترددات الرنين المتسلسل والرنين المتوازي. دعونا نتخيل الرسم البياني في الشكل. 2.16 بالشكل 2.17، أي على شكل دائرة مشابهة لدائرة المذبذب الذاتي في الشكل 2. 2.1. إذا قمنا في جميع صيغ الفقرات 2.1-2.6 باستبدال المعلمات Y للدائرة بدلاً من المعلمات Y لليزر SAW أو مرنان SAW ثنائي المدخل تعليقأرز. في الشكل 2.17، نحصل على معادلات مختصرة لمذبذب ذاتي مزود برنان أحادي الدخل (الشكل 2.17). 2.16 بالشكل (2.20). دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في عملية العثور على الترددات الطبيعية لنظام الرنين الخطي ω k ومقاومة التحكم R.

دائرة ردود الفعل للدائرة في الشكل. يتميز 2.17 بالمصفوفة التالية لمعلمات Y [على غرار (2.2)]:

حيث Y p هي موصلية الإدخال لمرنان SAW أحادي الإدخال.

ثم، على غرار (2.8)، نحصل على المعادلة المميزة التالية، والتي سيكون من الممكن تحديد ω k و α * k:

حيث z p هي مقاومة دخل مرنان SAW، وتساوي z p = 1/Y p.

تم الحصول على المعادلتين (2.65) و (2.66) لتبسيط الحسابات الرياضية على افتراض أن الموصلية الخطية المدخلة والمخرجة لـ AE تساوي الصفر. بشكل عام، إذا كانت هذه الموصلات تفاعلية، فيمكن أن تعزى رسميًا إلى السعات C 1 و C 2. إذا كانت ذات طبيعة مقاومة بشكل أساسي، فستصبح المعادلتان (2.65) و (2.66) أكثر تعقيدًا.

من (2.65) و (2.66) يتضح أنه إذا كان AE عديم القصور الذاتي، أي φ = 0، فمن (2.65) لدينا

وبالتالي، فإن تردد الرنين للنظام الخطي للمذبذب الذاتي ω k سيكون هو التردد الذي يكون فيه المكون التفاعلي لمقاومة دخل مرنان الفاعل بالسطح مساوياً لمقاومة سلسلة المكثفات المتصلة بالسلسلة C 1 و C2 متصل بمدخلاته.

باستخدام المادة من الفقرة 1.9، من السهل الحصول على قيم ω k من (2.67) أو (2.65). بالنسبة للحالة φ = 0، يتم عرض الحل الرسومي (2.67) في الشكل. 2.18. في الحالة العامة نحصل على قيمتين للتردد الطبيعي ω k: ω" k و ω" k.

إذا تم تحديد التردد ω k، فمن (2.66) يمكننا تحديد R. في الشكل. يوضح الشكل 2.19 التعريف الرسومي لـ R. ويمكن ملاحظة أن التردد ω" k يتوافق مع قيمة أكبر لمقاومة التحكم R من التردد ω" k. وهذا ما يفسر أن النظام، في حالة عدم وجود مكون غير خطي لتيار دخل AE، يعمل عادةً بالقرب من التردد الذي يتوافق مع قيمة أكبر لـ R.

بالنسبة لجميع الدوائر الأخرى لتشغيل مرنان SAW أحادي الإدخال لمذبذب ذاتي على AE ثلاثي الأقطاب، فمن الممكن بشكل مشابه للمذبذب الذاتي في الشكل. 2.16، الحصول على المعادلات المختصرة (2.20). بالنسبة لمخططات التبديل المختلفة فإنها ستختلف فقط في معاملات المعادلات.

لنفكر في مذبذب ذاتي مزود بمرنان SAW أحادي الإدخال على عنصر نشط ثنائي القطب. أبسط مخططيظهر مذبذب ذاتي مماثل في الشكل. 2.20.

نظرًا لأن اعتماد التردد على موصلية دخل مرنان SAW، كما تمت الإشارة إليه بالفعل، معقد للغاية، سيتم إجراء مزيد من الدراسة (كما كان من قبل) للبساطة على افتراض أن هامش الإثارة الذاتية صغير، أي أن التردد نطاق التذبذبات الذاتية المحتملة أقل بكثير من مرنان SAW لنطاق المرور. دعونا نعزو الجزء الخطي من AE إلى نظام الرنين الخطي للمذبذب الذاتي، ونعرض المكون غير الخطي لتياره كمصدر تيار i(u). ثم يمكن تصوير الدائرة المكافئة للمذبذب الذاتي قيد النظر في الشكل 1. 2.21. في هذه الحالة، المساواة التالية صحيحة.

رنانات الموجات الصوتية السطحية لأنظمة الراديو قصيرة المدى

في. نوفوسيلوف

رنانات الموجات الصوتية السطحية لأنظمة الراديو قصيرة المدى

هذه المقالة مخصصة لرنانات الموجات الصوتية السطحية (SAW) وتهدف إلى جذب انتباه الشركات المصنعة الروسية للتكنولوجيا الحديثة إلى هذه الأجهزة وتوفير أكبر قدر ممكن من المعلومات حول مرنانات الموجات الصوتية السطحية (SAW) لاختيار الحل الفني لبناء قناة راديو على تردد 433.92 ميجا هرتز.

أتقنت شركة JSC Angstrem إنتاج مرنانات الفاعل بالسطح بتردد 433.92 ميجاهرتز (RK1912، RK1412، RK1825)، والتي يتم تنفيذها في عملية واحدة العملية التكنولوجيةمع المرحلية أشباه الموصلات على خط إنتاج قوي. حاليًا، تلبي الشركة حاجة السوق الروسية لهذه الرنانات ولديها قدرة احتياطية لتحقيق زيادة كبيرة في الإنتاج.

لقد أثبتت مرنانات SAW نفسها بنجاح كبير كعنصر لتثبيت تردد المذبذب الرئيسي لأجهزة الإرسال منخفضة الطاقة. هذه الأجهزة، وذلك بفضل القدرات التقنيةلقد وجدت رنانات SAW تطبيقًا واسعًا جدًا في أنظمة الراديو قصيرة المدى. خاصة بالنسبة للأجهزة التي تنتمي إلى هذه الفئة من الأنظمة، يتم تخصيص نطاق تردد قدره 1.72 ميجاهرتز في نطاق التردد 433.05...434.79 ميجاهرتز. يتم تنظيم استخدام النطاق وفقًا للمعيار الأوروبي I-ETS 300 220 (433.92 ميجا هرتز).

خلال السنوات الماضية، تم استخدام التردد 433.92 ميجاهرتز، وهو متوسط ​​تردد النطاق المخصص، بشكل متزايد في دول المنطقة الأوروبية للنظام جهاز التحكمأقفال أبواب السيارة وإنذار الأمان الخاص بها.

إن الحلول التقنية لأجهزة الإرسال المحمولة على شكل سلسلة مفاتيح، والتي تم تطويرها باستخدام مرنان SAW والمستخدمة في صناعة السيارات، تنتشر حاليًا في مناطق أخرى. فكرة استخدام أجهزة الإرسال المحمولة بتردد 433.92 ميجا هرتز من المنطقة الأنظمة المتنقلةإن التحكم عن بعد في أقفال الأبواب وأبواب الجراج والحواجز ونماذج السفن والألعاب يخترق بشكل متزايد الأنظمة الثابتة التي تضمن فيها قناة راديو قصيرة المدى تبادل الإشارات بين الوحدات. يعد التخلص من الحاجة إلى الأسلاك في عدد من التطبيقات نقطة بيع رئيسية.

مثال على التطبيق الثابت الناجح لقناة راديو على تردد 433.92 ميجاهرتز هو الأمن و إنذار حريقكوخ أو شقة. تعمل جميع مستشعرات مشغل النظام بالبطارية وتحتوي على جهاز إرسال لاسلكي. يقوم جهاز استقبال واحد بمراقبة جميع أجهزة الاستشعار داخل المنزل. يعد تركيب مثل هذا النظام أمرًا بسيطًا وسريعًا، حيث يتعلق الأمر بتوصيل أجهزة الاستشعار.

الإرسال اللاسلكيتبين أيضًا أن المعلومات عند التردد 433.92 ميجاهرتز جذابة لمحطة الطقس المنزلية. يتم نقل قيم درجة الحرارة والرطوبة والضغط الجوي وسرعة الرياح والإضاءة رقميًا عبر الراديو من أجهزة الاستشعار الخارجية المستقلة إلى شاشة وحدة الاستقبال الداخلية. يرتبط النمو في اقتناء محطات الأرصاد الجوية هذه في الدول الأوروبية فقط بقوة البطارية لجميع وحدات النظام والغياب التام للأسلاك التي تربط الوحدات. مثال آخر على استخدام رنانات SAW بتردد 433.92 ميجا هرتز هو نظام أمان السيارة الذي يراقب الضغط ودرجة الحرارة في كل عجلة من عجلات سيارة الركاب باستخدام قناة راديو. يحذر النظام السائق على الفور من انخفاض الضغط وارتفاع درجة حرارة الإطار. إن تقليل سرعة القيادة في مثل هذه الظروف لا يمنع وقوع حادث فحسب، بل يسمح أيضًا، في بعض الحالات، بالسفر عدة مئات من الكيلومترات لإصلاح الخدمات، والحفاظ على الإطار. يتم تثبيت جهاز الإرسال على كل عجلة ويظل قيد التشغيل طوال عمر الإطار.

تعتمد جميع الأمثلة المدرجة لاستخدام أجهزة الإرسال بتردد 433.92 ميجا هرتز وغيرها الكثير على المزايا الرئيسية لرنانات SAW:

• استقرار تردد الكوارتز مع مرور الوقت ونطاق درجة الحرارة؛
• مستوى منخفض من ضوضاء الطور، مما يوفر درجة نقاء عالية بشكل استثنائي لطيف الإشارة المولدة؛
• عامل الجودة العالية
• مستوى عال نسبيا من تبديد الطاقة المسموح بها؛
• مقاومة عالية للتأثيرات الميكانيكية الخارجية.
• مصغر؛
• استنساخ عالية من المعلمات المكافئة؛
• مجموعة متنوعة من الأنواع والتصاميم.
• سعر منخفض.

نقدم أدناه عناصر تصميم مرنان الفاعل بالسطح ونسلط الضوء على علاقتها بالخصائص، وترد قيم المعلمات الرئيسية التي تم تحقيقها في الرنانات الحديثة للشركات الروسية والأجنبية.

أساس مرنان SAW هو لوحة كوارتز مقطوعة من بلورة كوارتز مفردة. يشكل اتجاه اللوحة بالنسبة إلى محاور البلورة المفردة قصًا.

يتم تطبيق طبقة رقيقة من المعدن على سطح لوحة الكوارتز. يستخدم الألومنيوم في أغلب الأحيان. باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية، يتم تشكيل هيكل مرنان في المعدن، يتكون من واحد أو اثنين من محولات المسامير المضادة (IDTs) وشبكتين عاكستين.

تظهر العناصر الرئيسية لتصميم الرنان في الشكل. 1.

الشكل 1. الهياكل والدوائر المكافئة للرنانات: أ) مرنان ذو مدخل واحد؛ ب) مرنان ثنائي المدخلات؛ ج) مرنان مقترن

تخلق الإشارة الكهربائية عالية التردد من خلال المحولات اهتزازات ميكانيكية (صوتية) على سطح الكوارتز، وتنتشر على شكل موجة. تسمى هذه الموجة بالموجة الصوتية السطحية (SAW). سرعة المواد الخافضة للتوتر السطحي في الكوارتز أقل بـ 100000 مرة من السرعة موجه كهرومغناطيسية. يعد الانتشار البطيء للموجة الصوتية هو الأساس لتصغير أجهزة SAW. يتم تحقيق الحد الأقصى من كفاءة التحويل عند تردد التزامن، أي عند هذا التردد للإشارة الكهربائية الموردة عندما يتزامن الطول الموجي للاهتزازات الصوتية مع الفترة المكانية لأقطاب المحول. عند تردد 433.92 ميجا هرتز، يبلغ الطول الموجي للاهتزازات الصوتية 7 ميكرون.

تعمل شبكتان شبكيتان عند التردد المتزامن مثل مرآتين، مما يعكس موجة صوتية. بسبب الحفاظ على الطاقة وتراكمها الاهتزازات الميكانيكيةفي المنطقة الواقعة بين الحواجز الشبكية بتردد الرنين، يتم تشكيل نظام تذبذب عالي الجودة. يبلغ طول النظام بأكمله عدة مئات من الأطوال الموجية. في هذه الحالة، لا يتجاوز الطول الإجمالي للركيزة الكوارتز للرنان بتردد 433.92 ميغاهيرتز 3 ملم.

يتم تحقيق دقة ضبط تردد الرنين والاستنساخ العالي لجميع معلمات الرنان بتردد 433.92 ميجاهرتز من خلال استخدام الإنتاج الجماعي على ألواح الكوارتز التي يبلغ قطرها 100 مم والمعدات التكنولوجية الحديثة لإنتاج الإلكترونيات الدقيقة.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الرنانات: ذات مدخل واحد، ومدخلين، ومقترنة. في التين. يوضح الشكل 1 هياكل هذه الأنواع من الرنانات ويبين الدوائر المكافئة المقابلة، والتي تمثل استجابة التردد بشكل جيد بالقرب من تردد الرنين. يتم إنتاج جميع أنواع الرنانات الثلاثة في الإنتاج الضخم في مبيت بثلاثة أطراف: اثنتان معزولتان وواحد متصل بالمبيت. وفقًا للطلب العالمي المتزايد على الرنانات الخزفية المثبتة على السطح (SMD)، تعمل الصناعة على زيادة حجم إنتاجها. عادةً، يستخدم مرنان 433.92 ميجاهرتز حزمة SMD مقاس 5 × 5 مم (QCC8). يتم الحفاظ على إنتاج مرنانات 433.92 ميجاهرتز في أغلفة معدنية زجاجية من النوعين TO-39 وSIP-4M. يظهر الشكل والأبعاد الرئيسية لهذه المباني في الشكل. 2.

الشكل 2. مظهر ورسومات الهياكل: أ) بدن TO-39؛ ب) السكن SIM-4M؛ ج) السكن QCC8

دعونا نلقي نظرة على بعض ميزات توصيل الرنان بالمحطات الموجودة داخل السكن. يتم توصيل العنصر البلوري للرنان أحادي الإدخال (شبكة ذات طرفين) بمحطتين معزولتين في السكن. وهذا يجعل من الممكن استخدام الرنان كشبكة ذات أربع أطراف. يظهر الشكل المميز لمعامل النقل S21 لمثل هذا الاتصال لمرنان أحادي الدخل في الشكل. 3. مع توصيل ثنائي القطب لمرنان أحادي الدخل، يمكن استخدام معامل الانعكاس S11 فقط، والذي يظهر شكله في الشكل. 4.

الشكل 3. مرنان ذو مدخل واحد. وحدة ومرحلة معامل النقل S 21

الشكل 4. معاوقة الرنان ذات المدخلات المفردة في المخطط الدائري

يمكن توصيل العنصر البلوري للرنان ثنائي المدخلات (شبكة بأربعة منافذ) بأطراف السكن في شكل 4 تكوينات. اثنان منهم (الأول والثاني في الشكل 1 ج

الشكل 5. خصائص التردد لمرنان ثنائي المدخلات: أ) مرنان ثنائي المدخلات، 0 درجة. وحدة ومرحلة معامل النقل S21؛ ب) مرنان ثنائي المدخلات، 0 درجة. S11 وS21 في مخطط دائري؛ ج) مرنان ذو مدخلين، 180 درجة. وحدة ومرحلة معامل النقل S21؛ د) مرنان ذو مدخلين، 180 درجة. S11 وS21 في مخطط دائري

من المهم أن نلاحظ هنا أن الرنان ذو المدخلين فقط بـ = 180 درجة يسمح بالاتصال الخارجي (الموجود على اللوحة) لدبابيس الإشارة. في هذه الحالة، يتم تشكيل مرنان أحادي الدخل مع طرف واحد مؤرض، ونوع الاستجابة الترددية له يتوافق مع ذلك المبين في الشكل. 4.

يتكون الرنان المزدوج (الشكل 1ج) من اثنين من الرنانات أحادية الدخل، حيث يتم إنشاء اقتران ضعيف بينهما، مما يسمح لطاقة الاهتزاز بالاختراق من بنية رنين إلى أخرى. في الوقت الحالي، أصبح التصميم منتشرًا على نطاق واسع حيث توجد مرنانات ذات دخل واحد على ركيزة كوارتز واحدة موازية لبعضها البعض على مسافة عدة أطوال موجية من الاهتزازات الصوتية. من المرجح أن يكون الرنان المزدوج عبارة عن مرشح على الرنانات المزدوجة، ومع ذلك، فإن استجابة الطور لمثل هذا الجهاز عند استخدامه في مولد يتم التحكم فيه بالجهد تجعل من الممكن توسيع نطاق ضبط التردد. كما يظهر في الشكل. كما هو موضح في الشكل 6، يختلف طور معامل النقل للرنان المقترن في نطاق ±180 درجة، في حين أن هذه القيمة بالنسبة للرنان ثنائي المدخلات هي ±90 درجة.

الشكل 6. مرنان مقترن. وحدة ومرحلة معامل النقل S 21

إن استقرار جميع الخصائص التي تؤثر على تردد المذبذب هو العامل الرئيسي في تصميم الرنان. ويستند الاستقرار على بلورة الكوارتز واحدة. فيما يتعلق بالرنانات SAW، يمكن تمييز ثلاثة مؤشرات استقرار مهمة:

• الانجراف أو التغيير في التردد على مدى فترة طويلة من الزمن (الشيخوخة)؛
• ضوضاء الطور أو تغيير التردد في وقت قصير جدًا؛
• تغير درجة الحرارة في التردد الناجم عن التغيرات في درجة الحرارة المحيطة.

يرتبط انحراف التردد بضعف توتر الكوارتز الذي نشأ أثناء تصنيع الرنان. كمية الانجراف تتناقص مع مرور الوقت. بالنسبة لرنانات SAW الحديثة، يكون التغير النسبي في التردد خلال السنة الأولى في النطاق من 50·10 -6 إلى 10·10 -6. ويمكن لتقنيات التعمير الاصطناعي أن تقلل هذه القيم إلى 1·10 -6.

إن المستوى المنخفض لضوضاء الطور، وبالتالي نقاء طيف الإشارة المستقرة للمولدات القائمة على مرنانات SAW، يفوق جميع الحلول التقنية المعروفة الأخرى، باستثناء التكنولوجيا المبردة. لقد مكنت سنوات عديدة من البحث في آليات حدوث ضوضاء الطور في أجهزة SAW من تحسين تصميم وتكنولوجيا التصنيع الخاصة بالرنان، وكذلك دائرة المولد. تم تحقيق نتائج عالية بشكل استثنائي. كانت الكثافة الطيفية لقدرة ضوضاء الطور للمولد الذي يعمل بتردد 500 ميجاهرتز مع مرنان SAW هي -145 ديسيبل سي/هرتز عند تفكيكه بمقدار 1 كيلوهرتز و-184 ديسيبل سي/هرتز عند تفكيكه بمقدار 100 كيلوهرتز أو أكثر. دون الخوض في التفاصيل بشأن ضوضاء الطور للمرنان، تجدر الإشارة إلى أنه من أجل الحصول على خصائص طيفية عالية للغاية للمولد، فقد ثبت أنه يجب تثبيت التردد عند مستوى إشارة قدره 13...23 ديسيبل ميلي واط . يختلف تصميم مثل هذا الرنان اختلافًا كبيرًا عن الرنانات المنتجة بكميات كبيرة، والمصممة عادةً لمستوى إشارة يبلغ 0 ديسيبل مللي واط.

يتم تحديد حجم التحول في درجة الحرارة في تردد مرنان SAW من خلال اختيار قطع الكوارتز. بالنسبة للإنتاج الضخم، يتم استخدام القطع ST، حيث يكون اعتماد التردد على درجة الحرارة على شكل قطع مكافئ مقلوب كما هو موضح في الشكل. 7. هناك قطع كوارتز ذات ثبات أفضل لدرجة الحرارة. حاليًا، لم يتم العثور على تطبيق في الإنتاج الضخم بسبب ارتفاع تكلفة الرنانات.

الشكل 7. عرض لخاصية تردد درجة الحرارة للرنان

يمكن ضبط درجة حرارة النقطة القصوى T للقطع ST عند تصميم الرنان عند أي نقطة في نطاق درجة حرارة التشغيل. يعتبر النطاق النموذجي من -40 إلى +85 درجة مئوية. من الواضح أن تحديد القيمة "إلى" في منتصف نطاق التشغيل (+22.5 درجة مئوية) يسمح لك بتقليل انحراف التردد عند درجات الحرارة القصوى.

يعتبر ميل القطع المكافئ ثابتًا، وقيمته بالنسبة لكوارتز القطع ST هي -0.032·10 -6. يمكن حساب تحول درجة الحرارة في التردد لأي انحراف في درجة الحرارة من To باستخدام الصيغة الموضحة في الشكل. 7. بالنسبة لتردد 433.92 ميجاهرتز و T 0 = +22.5 درجة مئوية، فإن حساب انجراف التردد عند تسخين الرنان إلى +85 درجة مئوية يعطي 54 كيلو هرتز.

من المهم ملاحظة أنه أثناء عملية إنتاج الرنانات، تنشأ أخطاء تؤدي إلى تغيير طفيف في القيمة الفعلية لـ To. عادةً ما يكون التسامح مع الانحراف هو ±10 درجة مئوية. تستخدم بعض الشركات المصنعة للرنانات تفاوتًا أكثر صرامة يبلغ ±15 درجة مئوية. بالنسبة للتردد 433.92 ميجاهرتز، يؤدي التحول إلى تحول إضافي في درجة الحرارة في التردد عند أحد حدود نطاق درجة الحرارة. في هذه الحالة، يمكن أن يكون تحول التردد الإجمالي من تأثير درجة الحرارة -73 كيلو هرتز (إلى = 10 درجة مئوية) و -83 كيلو هرتز (إلى = 15 درجة مئوية).

يستحق الاهتمام المطورين الروسحقيقة أن الشركات المصنعة الأجنبية ، مع التركيز على المناخ الدافئ في بلدان الجنوب ، تصل إلى +35 درجة مئوية وحتى +40 درجة مئوية ، دون الإشارة دائمًا إلى ذلك في المعلومات المرجعية. بالنسبة للمناخ الذي تسود فيه درجات الحرارة فوق الصفر، فإن مثل هذا التحول إلى يجعل من الممكن تقليل انحراف التردد في درجات الحرارة الحقيقية. يؤدي استخدام مثل هذا الرنان في المعدات الخاصة بالمناخ الروسي إلى تغيرات كبيرة في التردد بشكل غير معقول عند درجات حرارة تحت الصفر.

يوضح الجدول القيم النموذجية للمعلمات الرئيسية للرنانات أحادية الإدخال بتردد 433.92 ميجا هرتز، والتي يتم إنتاجها بواسطة Angstrem OJSC وفقًا للمواصفات الفنية TU 6322-013-07598199-2002.

طاولة. القيم النموذجية للمعلمات الرئيسية للرنانات RK1825، RK1912، RK1412

اسم المعلمة، وحدة القياس	تسمية الرسالة	RK1825	RK1912	RK1412
1. تردد الرنين الاسمي، ميغاهيرتز	و 0	433,92	433,92	433,92
2. ضبط الدقة، كيلو هرتز، لا أكثر للمجموعة 50، حسب المجموعة 75 حسب المجموعة 150	F	±35 ±60 ±135	±35 ±60 ±135	±35 ±60 ±135
3. فقدان الإدراج في مسار 50 أوم، ديسيبل	أ	1,1	1,25	1,25
4. عامل الجودة الخاص	تشو	12400	12100	12100
5. السعة الساكنة، الجبهة الوطنية	شركة	2,5	2,10	2,10
6. المقاومة الديناميكية، أوم	جمهورية مقدونيا	13,8	16	16
7. الحد الأقصى للتغيير في تردد التشغيل في نطاق درجة الحرارة (-40؛ +85 درجة مئوية)، كيلو هرتز	قدم	60	60	60
8. نوع السكن		QCC8	إلى 39	SIP-4M

يتم تصنيع الرنانات RK1912، RK1412 باستخدام عنصر بلوري واحد وتختلف فقط في تصميم الغلاف. خصائص التردد لهذه الرنانات لها الشكل الموضح في الشكل. 8.

الشكل 8. خصائص الرنانات RK1912 وRK1412: أ) معامل ومرحلة معامل الإرسال في مسار 50 أوم؛ ب) مقاومة الرنان على المخطط الدائري

خصائص الرنان RK1825، المُنتج في غلاف سيراميكي للتركيب على السطح لوحة الدوائر المطبوعة، كما هو موضح في الشكل. 9.

الشكل 9. خصائص مرنان RK1825: أ) معامل ومرحلة معامل الإرسال في مسار 50 أوم؛ ب) مقاومة الرنان على المخطط الدائري

مرنان ذو مدخل واحد. تُستخدم مرنانات SAW على نطاق واسع في المذبذبات عالية الثبات ومرشحات تمرير النطاق وأجهزة استشعار الكميات الفيزيائية. يظهر تصميم مرنان SAW أحادي الإدخال في الشكل. 1.12. وهو يشتمل على محول طاقة متداخل يقع على سطح الوسط الكهرضغطي، مع هياكل عاكسة تقع على يمينه ويساره. المادة الكهرضغطية الرئيسية لرنانات SAW هي شرائح الكوارتز عالية الثبات. ومع ذلك، عند استخدام المرنانات في مرشحات SAW، يتم أيضًا استخدام مواد كهرضغطية أخرى، مثل نيوبات الليثيوم وتنتالات الليثيوم.

نظرًا للطبيعة الطورية للموجات السطحية الجزئية المثارة بواسطة IDT والتي تنعكس بواسطة الهياكل العاكسة، يتم تشكيل موجة دائمة ذات فترة تساوي ضعف فترة البنية العاكسة (RS) في الركيزة تحت الهيكل. يتم استيفاء شروط مطابقة الطور للموجات المنعكسة فقط في نطاق تردد ضيق بالقرب من f0 ≈VPAW /(2p) . في نفس نطاق التردد، هناك تغيير حاد في موصلية دخل الرنان، ونتيجة لذلك، المعلمة S11() لمصفوفة تشتت الجهاز (الشكل 1.13). تعتبر معاملات مصفوفة التشتت كميات معقدة وتستخدم على نطاق واسع لوصف خصائص الشبكات السلبية متعددة المنافذ. المعلمة S11() لها معنى معامل انعكاس موجة الجهد عالية التردد الساقطة من الحمل، وهو الرنان. مع المطابقة التامة، لا توجد موجة منعكسة، ويتم امتصاص كل الطاقة الكهربائية المتوفرة في الرنان. في هذه الحالة، بالوحدات النسبية S11 0 (بالديسيبل S11 →−∞).

أرز. 1.12. طوبولوجيا مرنان أحادي الإدخال

أرز. 1.13. وحدة مرنان ذات دخل واحد S11()

تُستخدم مرنانات SAW أحادية الإدخال على نطاق واسع كأجهزة استشعار، مثل الضغط أو عزم الدوران. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام مرنانات SAW أحادية الإدخال في مذبذبات عالية الاستقرار في نطاق التردد من 100 ميجاهرتز إلى 1 جيجاهرتز. هناك تطبيق آخر مهم للرنانات ذات المدخلات الفردية وهو أنها العنصر الرئيسي لمرشحات المعاوقة SAW منخفضة الفقد، بما في ذلك تلك المستخدمة في الهواتف المحمولة.

مرنان ذو مدخلين.يظهر تصميم مرنان SAW ثنائي المدخلات في الشكل. 1.14. يشتمل الرنان ذو المدخلين على محولين طاقة متداخلين يقعان على سطح أنبوب الصوت في قناة صوتية واحدة. توجد الهياكل العاكسة على يمين ويسار محولات الطاقة. يتم تحديد فترة الأقطاب الكهربائية في IDT ونظام التشغيل، والمسافة بين IDTs، وكذلك المسافة بين IDT ونظام التشغيل بحيث تكون الموجات الصوتية السطحية الجزئية التي تثيرها محولات الطاقة وينعكسها نظام التشغيل في الطور. إن استجابة تردد الاتساع لمرنان ذي مدخلين لها شكل مشابه لاستجابة التردد لمرشح ضيق النطاق (الشكل 1.15). من الخصائص الهامة للرنان هو عامل الجودة، والذي يمكن تقديره بالعلاقة التقريبية

س ≈f0 /f3, (1.9)

حيث f3 هو نطاق تردد المرنان عند مستوى -3 d..

أرز. 1.14. طوبولوجيا مرنان SAW ثنائي المدخلات

أرز. 1.15. الاستجابة الترددية لمرنان SAW ثنائي المدخلات

في حالة استخدام مرنان كجزء من المولد، يحدد عامل الجودة الخصائص المهمة للمولد مثل الكثافة الطيفية لضوضاء الطور واستقرار تردد التذبذب. تُستخدم مرنانات SAW على نطاق واسع لإنشاء مذبذبات عالية الاستقرار في نطاق تردد يصل إلى 2.5 جيجا هرتز.