Анотація до роботи:

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 3…4 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 величини ESR до рівня узгодженості з параметрами сучасних ІМС (не більш 150 Ом) раціональним вибором значень корегуючої індуктивності і компенсуючої, доведена більша ефективність другого метода;

доведені можливості зниження ESR і 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 є і аналітично визначено значення біфуркаційної керуючої напруги (для електроду розміром мкм², зазором мкм і пружнього підвісу з матеріалу poly0 воно складає 8,5В);

вперше запропонована конструкція матричного рухомого електроду, який складений з матриці мікроконденсаторів 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 обернена має властивість компандування (, ), а є 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 електродом елементів 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.

Публікації автора:

1. Акулиничев А.А., Колпаков Ф.Ф. Пьезокварцевый измерительный преобразователь давления с эллиптической резонирующей мембраной //Авиационно-космическая техника и технология: Сб. науч. тр. - Харьков: ХАИ, 1999. - Вып. 12. - С. 103-105.

2. Колпаков Ф.Ф., Пидченко С.К., Акулиничев А.А. Анализ характеристик управляемого многочастотного кварцевого генератора // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - Хмельницький, 2000. - № 3. - С. 70-75.

3. Пидченко С.К., Акулиничев А.А., Колпаков Ф.Ф. Моделирование колебательной системы многочастотного фильтрового кварцевого генератора // Авіаційно-космічна техніка і технологія: Зб. наук. пр. - Харків: Нац. аерокосм. ун-т “Харк. авіац. ін-т”, 2000. - Вип. 20. - С. 75-79.

4. Колпаков Ф.Ф., Доброва В.Є., Акулинічєв А.А. Лінеаризація функції перетворення кварцового автогенераторного вимірювального перетворювача з модульованим міжелектродним зазором для медичних пристроїв //Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – Хмельницький, 2001. - №1. - С.81-84.

5. Акулиничев А.А., Колпаков Ф.Ф., Славинский С.И. Критические значения параметров управляемости кварцевой колебательной системы с модуляцией межэлектродным зазора // Метрологія та вимірювальна техніка (Метрологія – 2002). Наукові праці конференції. - Харків: ХДНДІМ, 2002. - Т. 2. - С. 142-144.

6. Акулиничев А.А. Телеметрическая система сбора и передачи данных по радиоканалу ISM-диапазона // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – Харків: Нац. аерокосм. ун-т “Харк. авіац. ін-т”, 2004. - № 1. – С. 39-44.

7. Акулиничев А.А. Система сбора и передачи биомедицинских данных по радиоканалу стандарта ISM // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2004. - №2. – С. 7-12.

8. Акулиничев А.А. Электромеханический кварцевый частотный модулятор на базе технологии MEMS / Радиотехника: Всеукраинский межведомственный науч. - техн. сб. - Харьков: ХНУРЭ, 2004. - Вып. 138. - С. 197-205.

9. Патент № 44108. Україна. МКІ 7 G01L9/08, G01L9/12. Датчик тиску / Ф.Ф. Колпаков, С.К. Підченко, В.Є. Доброва, А.А. Акулинічєв, А.А. Таранчук. - 2002. - Бюл. №1.

10. Патент № 59936А. Україна. MKI 7 G01L9/08, G01L9/12. Датчик тиску /Ф.Ф. Колпаков, А.А. Акулинічев, С.К. Підченко, А.А. Таранчук. - 2003. - Бюл. № 9.

11. Діагностична багатоканальна система сфігмометричних досліджень / Ф.Ф. Колпаков, В.Є. Доброва, А.А. Акулнинічев, С.К. Підченко // Зб. наук. пр. VI наук. -техн. конф. "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах". - Хмельницький, 1999. - С. 69-72.

12. Колпаков Ф.Ф., Пидченко С.К., Акулиничев А.А. Моделирование управляемой пьезорезонансной колебательной системы с низкодобротной RC-цепью: Зб. наук. пр. VII наук. -техн. Конференції "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах". - Хмельницький, 2000. - С. 148-152.

13. Сфигмометрический датчик давления на базе кварцевого резонатора с модулируемым межэлектродным зазором / А.А. Акулиничев, Доброва В.Е., А.А. Таранчук, Ф.Ф. Колпаков // Радиоэлектроника и молодежь в 21 веке: Сб. науч. тр. Ч.2. - Харьков: ХТУРЭ, 2001. - С. 211-212.

14. Акулиничев А.А. Модулированные кварцевые резонаторы в системе сбора и передачи биомедицинских данных по радиоканалу // Радиоэлектроника и молодежь в 21 веке: Сб. материалов форума. – Харьков: ХНУРЭ, 2003. - С. 192.