Акулинічев Артем Аркадійович. П'єзорезонансні коливальні системи з електромеханічним керуванням

Короткий опис

Акулинічев Артем Аркадійович. П'єзорезонансні коливальні системи з електромеханічним керуванням: дис... канд. техн. наук: 05.12.13 / Національний аерокосмічний ун-т ім. М.Є.Жуковського "Харківський авіаційний ін-т". - Х., 2004

Акулинічев А.А. П’єзорезонансні коливальні системи з електромеханічним керуванням. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальностю 05.12.13 радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського ХАІ”, Харків, 2004.
Дисертацію присвячено покращенню характеристик керованості і розширення функціональних можливостей керованих п’єзорезонансних коливальних систем (КПРКС) з модульованим міжелектродним зазором, які входять до складу опорних або вимірювальних частотно-модульованих автогенераторів.
У роботі створена поширена еквівалентна схема системи та її математична модель, яка дозволила вперше виявити і оцінити компандуючі властивості цих систем, розробити алгоритми лінеарізації характеристики частотного керування і знизити еквівалентний послідовний опір КПРКС.
Доведено, що застосування мікропереміщень рухомого електрода вирішує ці задачі майже без втрати добротності і є базою реалізації електромеханічного керування рухомим електродом, який має матричну структуру і виконаний за технологією мікроелектромеханічних систем. Вирішено основні питання теорії та конструювання КПРКС з мікрозазорами, що ілюстровано розробленими новими приладами частотної модуляції.

У роботі отримав подальший розвиток принцип модуляції міжелектродного зазора керованих п’єзорезонансних коливальних систем з метою покращання характеристик відомих пристроїв частотних вимірювальних перетворень і розширення функційних можливостей цих систем застосуванням в сучасних пристроях радіозв’язку з ЧМ шляхом зменшення зазора до мікронних розмірів і досягнення, завдяки цьому, можливості реалізації механізму електростатичного (електромеханічного) керування.
Найбільш важливими науковими і практичними результатами, отриманими в роботі, є:
для підвищення вірогідністі моделювання керованої п’єзорезонансної коливальної системи, яка входить до складу частотномодульованої автоколивальної системи, розроблено поширену еквівалентну схему, що враховує вплив елементів компенсації, корекції, паразитних елементів та елементів комплексного навантаження і створено її математичну модель;
шляхом моделювання, без обмежень на величину зазора, показано, що ціною суттєвого зниження еквівалентної добротності (у 34 рази) може бути вирішена задача зниження нелінійності частотної характеристики керування до рівня 0,1% застосуванням корегуючої котушки, індуктивність якої визначена розробленим алгоритмом;
вперше встановлено компандуючу властивість модуляційної характеристики за „-законом” () і „-законом” (), що дозволяє відмовитись як від додаткових елементів лінеаризації, так і від попередньої компресії модулюючого сигнала;
запропоновано два метода зниження величиниESRдо рівня узгодженості з параметрами сучасних ІМС (не більш 150 Ом) раціональним вибором значень корегуючої індуктивності і компенсуючої, доведена більша ефективність другого метода;
доведені можливості зниженняESRі лінеаризації частотної характеристики керування застосуванням режима мікропереміщень ()мкм і встановлені критичні параметри навантаження (кОм,пФ);
обгрунтована можливість електромеханічного керування рухомим електродом керованого MEMS-мікроконденсатора при малих напругах (В) і доцільність інтегрування його в конструкцію коливальної системи; на базі теоретичного аналізу стійкості руху рухомого електрода встановлено, що біфуркаційним значенням переміщення єі аналітично визначено значення біфуркаційної керуючої напруги (для електроду розміроммкм2, зазороммкм і пружнього підвісу з матеріалу poly0 воно складає 8,5В);
вперше запропонована конструкція матричного рухомого електроду, який складений з матрицімікроконденсаторів з незалежним керуванням, що дає можливість однорівневого і багаторівневого керування цим електродом;
розроблено алгоритм побудови двох характеристик керування: модуляційної характеристики () і комутаційної характеристики (), визначено, що оберненамає властивість компандування (,), ає майже лінійна, що забезпечує спроможність відображувати потрібний закон зміни частоти практично без потворень, наведено приклади реалізації гармонічного закону і 2GFSK з;
розроблено конструктивну базу практичної реалізації кварцових частотних модуляторів, які функціонують у режимі мікропереміщень, наведено приклади побудови модулятору з матричним електродомелементів на базі п’єзоелемента з обернутою мезаструктурою, двох частотних вимірювальних перетворювачів, які захищені патентами України, а також системи збору і передачі даних по каналу стандарту ISM.