УСТРОЙСТВО НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ Российский патент 2004 года по МПК H03H9/64 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в акустоэлектронных устройствах селекции частоты на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Известно устройство на ПАВ, содержащее пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей грани которого в общем акустическом канале расположены входной и выходной неаподизованные встречно-штыревые преобразователи (ВШП) [1]. Этот фильтр имеет малую избирательность.

Из известных устройств наиболее близким к заявленному по совокупности признаков является устройство на ПАВ, содержащее две входных и выходных клеммы и пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей грани которого в параллельных акустических каналах расположены две идентичных встречно-штыревых системы электродов (ВШСЭ), однофазные электроды которых объединены первой, второй и общей электрическими шинами [2].

Это устройство имеет значительное вносимое затухание, связанное с взаимным преобразованием электрической энергии в акустическую.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании устройства на ПАВ, лишенного указанного недостатка. Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается в уменьшении вносимого затухания без увеличения его габаритов.

Это достигается тем, что в устройство на ПАВ, содержащее две входных и выходных клеммы и пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей грани которого в параллельных акустических каналах расположены две идентичных встречно-штыревых системы электродов, однофазные электроды которых объединены первой, второй и общей электрическими шинами, введен дополнительный ВШП, первая электрическая шина которого гальванически соединена с первой входной и первой выходной клеммами, вторая электрическая шина дополнительного ВШП гальванически соединена с общей электрической шиной, а вторая входная и вторая выходная клеммы гальванически соединены с первой и второй электрическими шинами, причем число электродов и период дополнительного ВШП, апертура первой и второй ВШСЭ связаны соотношениями:

N_1,2,g>0,56 V/ΔV,

D>D_g(1+A/N_g),

W_1,2<1/B ωC_s N_1,2 R_н.г,

где N_1,2, N_g - число электродов в первой и второй ВШСЭ и дополнительном ВШП;

ΔV/V - относительная разность скорости ПАВ на свободной и металлизированной поверхности пьезоэлектрика;

D_1,2, D_g период электродов в первой и второй ВШСЭ и дополнительном ВШП;

А∈^[1,10] - безразмерный коэффициент;

W_1,2 - апертура первой и второй ВШСЭ, м;

В - требуемый уровень гарантированного затухания;

C_s - нормированная емкость пары электродов, Ф/м;

R_н.г - сопротивление нагрузки или генератора, Ом

ω - частота, рад/с.

Достигаемый технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков. Соединение электрических шин первой и второй ВШСЭ и дополнительного ВШП друг с другом и с входными и выходными клеммами обеспечивает получение Т-образной схемы включения преобразователей. Выбор числа электродов дополнительного ВШП из выражения:

N_g>0,56 V/ΔV

обеспечивает индуктивный характер дополнительного ВШП на рабочей частоте устройства [3]. Выбор периодов электродов из соотношения:

D_g>D(1+AV/ΔV),

обеспечивает при индивидуальном характере дополнительного ВШП емкостной характер первой и второй ВШСЭ на рабочей частоте устройства [3]. Выбор значения А в интервале от 1 до 10 определен с одной стороны необходимой частотной отстройкой для реализации емкостного характера ВШП, а с другой - протяженностью первой и второй ВШСЭ, длина которых пропорциональна периоду ВШП. Кроме того, выбор апертуры ВШСЭ из выражения:

W_1,2<1/B ωC_s N_1,2 R_н.г,

обеспечивает при расстройке фильтра требуемый уровень гарантированного затухания, т.к. это условие эквивалентно выражению:

R_с/R_н.г>В.

Выполнение последнего условия в Т-образной схеме [4] гарантирует требуемый уровень затухания вне частоты акустического синхронизма.

На фиг.1 показана топологическая структура устройства на ПАВ в соответствии с изобретением.

Устройство на ПАВ содержит первую и вторую входные клеммы 1, 2, первую и вторую выходные клеммы 3, 4, пьезоэлектрический звукопровод 5. На его рабочей грани звукопровода 5 в параллельных акустических каналах расположены две идентичных ВШСЭ 6, 7. Однофазные электроды этих ВШСЭ объединены первой, второй и общей электрическими шинами 8, 9, 10. Устройство содержит дополнительный ВШП 11, первая электрическая шина 12 которого гальванически соединена первой входной и первой выходной клеммами 1 и 3, а его вторая электрическая шина 13 гальванически соединена с первой электрической шиной 8, а вторая выходная клемма 4 гальванически соединена с второй электрической шиной 9.

Устройство на ПАВ работает следующим образом. При подаче входного электрического сигнала на входные клеммы 1 и 2 на рабочей частоте устройства, напряжение распределяется на элементах Т-образной схемы. Так как дополнительный ВШП 11 имеет на рабочей частоте индуктивную составляющую, а первая и вторая ВШСЭ - емкостную реакцию, происходит полное или частичное согласование входных и выходных импедансов устройства, а сигнал практически без потерь можно снять с выходных клемм 3 и 4. При подаче входного электрического сигнала на частоте вне акустической полосы преобразователей происходит ослабление выходного сигнала по меньшей мере в R_c/R_н.г раз. Это отношение определяет требуемый уровень гарантированного затухания устройства в целом.

На фиг.2 изображены амплитудно-частотная характеристика устройства в диапазоне частот 400-520 МГц.

Изобретение обеспечивает уменьшение вносимого затухания устройства на ПАВ без увеличения его габаритов до уровня 1-2 дБ. При этом отсутствует необходимость в использовании сложных согласующих схем.

Источники информации

1. Патент США №3868608, кл. 333-72, 1975.

2. Речицкий В.И. Акустоэлектронные радиокомпоненты. М.: Радио и связь с.135-136, 1987.

3. Морган. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. М.: Радио и связь, с.99-100, 1990.

4. Босый Н.Д. Электрические фильтры. Киев: Изд-во тех. литературы, 1960.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в акустоэлектронных устройствах селекции частоты на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Достигаемый технический результат заключается в уменьшении вносимого затухания без увеличения его габаритов. Устройство содержит две входные и две выходные клеммы, на рабочей грани пьезоэлектрического звукопровода расположены первая и вторая встречно-штыревые системы электродов (ВШСЭ), однофазные электроды которых объединены первой, второй и общей электрической шинами. Устройство содержит дополнительный встречно-штыревой преобразователь (ВШП), первая шина которого гальванически соединена с первыми входной и выходной клеммами, а его вторая шина соединена с общей электрической шиной. Вторые входная и выходная клеммы соединены с первой и второй электрическими шинами. Число электродов в дополнительном ВШП, период и апертура первого и второго ВШП выбраны из условия индуктивной реакции дополнительного ВШП и емкостной реакции первого и второго ВШП обеспечивающие согласование входных и выходных импедансов. Такое выполнение топологической структуры обеспечивает уменьшение вносимого затухания до уровня 1-2 дБ. 2 ил.

Устройство на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащее две входных и две выходных клеммы и пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей грани которого в параллельных акустических каналах расположены две идентичных встречно-штыревые системы электродов (ВШСЭ) чьи однофазные электроды объединены первой, второй и общей электрической шинами, отличающееся тем, что введен дополнительный встречно-штыревой преобразователь (ВШП), первая электрическая шина которого гальванически соединена с первой входной и первой выходной клеммами, вторая электрическая шина дополнительного ВШП гальванически соединена с общей электрической шиной, а вторая входная и вторая выходная клеммы гальванически соединены с первой и второй электрическими шинами, причем число электродов и период дополнительного ВШП, апертура первой и второй ВШСЭ связаны соотношениями

N_1,2,g>0,56 V/ΔV,

D_1,2>D_g(1+A/N_g),

W_1,2<1/В ωC_s N_1,2 R_н.г,

где N_1,2, N_g - число электродов в первой и второй ВШСЭ и дополнительном ВШП;

V/ΔV - относительная разность скорости ПАВ на свободной и металлизированной поверхности пьезоэлектрика;

D_1,2, D_g - период электродов в первой и второй ВШСЭ и дополнительном ВШП;

А - безразмерный коэффициент;

W_1,2 - апертура первой и второй ВШСЭ, м;

В - требуемый уровень гарантированного затухания;

C_s - нормированная емкость пары электродов, Ф/м;

R_н.г - сопротивление нагрузки или генератора, Ом;

ω - частота, рад/с.