Линия задержки Советский патент 1983 года по МПК H03H9/38 

3

30

:л

35

35

S

1

3

Фиг.1 1 Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использова но в устройствах обработки сигналов Известна двухканальная переменная линия задержки, в которой необходимы фазовый сдвиг и коррекция между сигналами двух каналов осуще ствляется переменной линией задержки, вклю ченной последовательно с постоянной линией задержки в одном из каналов ij. Однако наличие систем стабилизации вместе с переменной линией задержки для увеличения термостабильности и точности измерения задержки вносит присущие им недостатки: инерционность, ограниченный диапазон температурной стабилизации, сложность и, как следствие, низкую чувст вительность и надежность. Наиболее близким техническим решением к изобретению являетса линия задержки, содержащая звукопровод, выполненный из магнитоупругого материала, входной и два выходных преоб зователя , Однако это устройство не обеспечи вает возможность перестройки фазы сдвига между сигналами двух каналов, и изменения задержки между ними, а также двухканальности по входу. : Целью изобретения является повыше ние точности регулировки фазы. Поставленная цель достигается тем, что Б линию задержки, содержащую звукопровод, выполненный из магнитоупругого материала, входной и два выходных преобразователя, введен другой входной преобразователь5 две катушки управления и постоянный магнит, при этом звукопровод выполнен в виде образованной стержнями прямоугольной рамки, а на наружной стороне соответствующих стержней меньшей длины в угловых зонах .прямоугольной рамки закреплены входные и выходные преобразователи, внутри рамки вдоль ее продольной оси установлен постоян ный магнит, причем стержни большей длины размещены внутри согласно включенных катушек управления. На фиг. 1 изображена линия задерж ки,- на фиг. 2 - зависимость изменени времени задержки от управляющего напряжения в канале 1 (кривая Т) и в канале 2 (кривая li , на фиг. 3 зависимость врменного сдвига между сигналами двух каналов от управляюще .го напряжения. 6. Линия задержки содержит звукопровод 1, выполненный в виде рамки из монолитного магнитоупругого материала, входные пьезоэлектрические преобразователи 2 и 3 и выходные 4 и 5, расположенные на соответствующих поверхностях стержней звукопровода К постоянный магнит 6, две идеИтичные управляющие катушки 7, 8, намотанные на соответствующие стержни, и включенные согласно. Устройство работает следующим образом. При возбуждении объемных акустических волн пьезоэлектрическими преобразователями 2 и 3 в магнитоупругих боковых стержнях звукопровода 1i в каждом стержне возникает и распространяется магнитоупругая волна, скорость которой зависит от магнитоупругого состояния среды и ти-; па возбуждаемых волн. Изменяя величину и направление внешнего постоянного магнитиого поля управляющих катушек 7 и 8 и, следовательно, намагниченность боковых стержней звукопровода 1, с учетом магнитоупругой анизотропии, относительно волнового и сдвигового векторов (случай возбуждения сдвиговых мод, можно менять скорость распространения магнитоупругих волн.Величина и знак изменения скорости магнитоупругой волны, а, следовательно, изменение времени задержки, при прохождении ее от входного преобразователя 2 по стержню к выходному преобразователю , зависит от величины и знака магнитоупругого & С-эффек та. В двухканальной линии задержки в качестве магнитоупругого звукопровода может использоваться поликристаллический магнитоупругий феррит, магнитное состояние и анизотропия симметриясо/т)которого легко задается внешним аксиальным постоянным магнитным полем. Для звукопровода 1 может быть выбран и любой пругой магнитоупругий материал, обладающий достаточной величиной магнитострикции, однако в случае выбора монокристалла необходим учет его магнитоупругой анизотропии. Обычно функциональная зависимость изменения времени задержки от величины- внешнего постоянного магнитного поля носит нелинейный характер и тесно связана с процессами затухания и пространственной дисперсии. Причем для магнитострикционных ферритов максимальная величина относит него изменения задержки приходится на максимальное изменение затухания и пространственной дисперсии, связанных с формированием доменной структуры звукопровода. Поэтому обы ,но выбирают оптимальное значение внешнего подмагничива|6цего постоянн го магнитного поля для одновременно го выполнения требований по управля мости, затуханию, изменению задержк а также линейности характеристики относительного изменения задержки по экспериментальным графикам завис мости относительного изменения задержки, затухания и дисперсии от управляющего магнитного поля. Необходимый рабочий диапазон изм нения задержки и начальная рабочая точка обеспечиваются за счет поля постоянного магнита 6, создающего постоянные магнитные потоки в боковых стержнях, равные как по величин так и по направлению. Выбор постоян ного магнита 6 обусловлен в первую очередь необходимостью уменьшения энергоемкости и габаритов устройств а также снижения влияния внешних электромагнитных помех. 8 то же время, выбор начального постоянного магнитного поля, вызыва ющего постоянный магнитный поток В стержнях,, обусловлен необходимост реализации дифференциального принципа, основанного на перераспределе нии магнитных потоков в каналах боковых стержней звукопровода 1, и, вызывающего фазовый сдвиг между сигналами каналов. При этом изменение задержки в каждом канале звукопровода 1 относительно выбранной ра бочей точки различно по знаку и равно по величине и осуществляется с помощь.ю идентичных управляющих катушек 7 и 8, расположенных на боковых стержнях, соединенных соглас но так, что при подаче управляющего напряжения за счет протекания токов по обмоткам катушек 7, 8 создаются равные по величине постоянные магнит ные поля, образующие циркулярный магнитный поток в замкнутом звукопроводе 1. В результате чего, магнит ное поЛе одной катшуки 7 будет умен шать, а другой 8 пропорционально увеличивать постоянное магнитное s 4 поле в соответствующих боковых стержнях, что уменьшит и соответственно увеличит скорость магнитоупругих волн и, следовательно, изменит величину задержки Гфазовый сдвиг) между сигналами. При этом все аддитивные помехи будут носить одинаковый по знаку вклад и изменение задержки а каждом канале, а на относительное изменение задержки между сигналами в каналах не окажут никакого влияния. В предлагаемом устройстве стабилизация фазового сдвига между сигналами каналов при воздействии дестабилирующих факторов, например температуры, внешних магнитных полей, осуществляется за счет выполнения магнитной системы, которая образована звукопроводом 1, в виде единой замкнутой конструкции, изготовленной из магнитоупругого материала, и образования двух взаимосвязанных магнитных потоков. При этом исключается технологический разброс по вышеуказанным параметрам устройства и параметрам постоянных магнитов; высокая симметрия плеч каналов позволяет получить хорошее совпадение по характеристикам отдельных каналов, что значительно облегчает расчет и выбор рабочей области и рабочей точки, который можно осуществить по характеристике одного канала. В результате выбора единой конструкции и образования взаимосвязанных магнитных потоков в боковых стержнях различных каналов, были получены равные по величине, но противоположные по знаку чувствительности, при этом результирующая чувствительность по отношению к выходному параметру задержки будет равна удвоенной чувствительности отдельных каналов, для того же по величине . управляющего тока. Зто, в свою очередь, позволит уменьшить в два раза величину управляющего тока, при этом сохранится тот же выбранный диапазон регулировки задержки между импульсами каналов. Время задержки между импульсами в каналах, при известных нелинейных функциональных зависимостях изменения задержки в отдельных каналах (,(.1-К) где X Н/Нр, Н - приращение магнитного поля в каждом канале, создаваемое каждой управляющей катушкой, пропорционал ное равным токам, протекающим по их обмоткам. Линейность функциональной зависи юсти изменения задержки определяе ся из условия разложения по параметру X в окрестности рабочей точки Н., имеет вид &х., dx Ио е к-Ч/ц Полагая, что если кривая эависимости изменения задержки от управля щего поля не имеет рабочейточки разрыва первого и второго рода, то производными высших порядков можно пренебречь. Отсюда, вг.силу равенства характеристик обоих каналов обеспечивается линейность выходной характеристики где В - коэффициент пропорциональности, &Х - расположения согласно соед ненных управляющих катушек на каждо боковом стержне соотзетствующего канала, что приводит к одновременно пропорциональному изменению задер ки за счет выделения тепла и мастим ного 1 возможного) разогрева звукопроводов в результате протекания одинаковых токов по обмоткам, кото не будут влиять на фазовый сдвиг между импульсами. Действительно, не обходимые условия для обеспеме.ния .стабилизации фазового сдвига fзаде ки Vno Т1(3 вытекают из оценки абсолютного и относительного отклонения времени задержки в зависимости от воздействий внешней температуры В первом приближении, абсолютное и относительное отклонения будут име вид соответственно ,с5тат л А - время задержки сигнаМ , 1-7 ла в первом и втором 1 6 каналах соответственно;Т - температураJ ,HO- напряженность магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами в стержне. Равенство нулю отклонений достигается при полном совпадении характеристик каналов о H и ТКЗ, стоящих перед соответствующими приращениями аргументов, что полностью выполняется для предлагаемого двухканального устройства переменной задержки. Следовательно, при изменении любого внешнего воздействия будет вноситься пропорциональное совпадаю щее по знаку симметричное изменение задержки в каждом канале, в то же время фазовый сдвиг между импульсами этих каналов с большой точностью будет оставаться постоянным и определяться только точностью установки управляющего сигнала. Предложенная двухканальная линия задержки позволяет регулировать фазовый сдвиг между сигналами двух каналов в широких пределах (до ЗбО и более), а также повысить стабильность фазового сдвига между сигналами дву : каналов, снизить требования по ТКЗ и расширить круг магнитоупругих материалов, которые можно исполь-, зовать для звукопроводов и переменных-УЛЗ без введения каких-либо дополнительных устройств стабилизации. Кроме того, предложенное устройство позволяет повысить в два раза чувствительность, что снижает энергоемкость за счет уменьшения величины управляемого тока. Испытания макета предлагаемого устройства показали, что при использовании поликристаллического магнитострикционного материала с ТКЗ 3 х X грал, в качестве звукопровода, температурная стабильность фазового сдвига между сигналами каналое становится равной ,10 град, , т.е. стабильность улучшается на два порядка.

L

200

- WD

ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ, содержащая звукопровод, выполненный из магнито.пругого материала, входной и два выходных преобразователя, о т л и.чающаяся тем, что, с целью повышения точности регулировки фазы, в нее введены другой входной преобразователь, две катушки управления и постоянный магнит, при этом звукопрог провод выполнен в виде образованной стержнями прямоугольной рамки, а на наружной стороне соответствующих стержней меньшей длины в угловых зонах прямоугольной рамки закреплены входные и выходные преобразователи, внутри рамки вдоль ее продольной оси установлен постоянный магнит, примем стержни большей Длины размещены внутри согласно-включенных катушек управления. (Л С

15 20 25 30U,6 S риг.г

10 15 20 25 30 Цб Фиг.З