Акустический фазовращатель Советский патент 1985 года по МПК H03H9/66 

0ue.f

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в акустоэлектронных устройствах обработки сигналов.

Известен акустический фазовращатель, содержащий звукопровод с размещенными на нем входным и выходным преобразователями и электродами, соединенными с выходом источника управляющего напряжения, причем под управляющий электрод введен слой жидкого кристалла 1.

Недостатком этого фазовращателя является сложность его конструкции.

Известен также акустический фазовращатель, содержащий звукопровод, выполненный в виде многогранника, на одной наклонной грани которого размещен входной преобразователь, а на другой наклонной грани - выходной преобразователь, и на со)тветствующих плоскопараллельных гранях размещены электроды, соединенные с выходом источника управляющего напряжения 2.

Недостатком этого акустического фазовращателя является значительное энергопотребление.

Целью изобретения является уменьшение энергопотребления.

Поставленная цель достигается тем, что в акустическом фазовращателе, содержащем звукопровод, выполненный в виде многогранника, на одной наклонной грани которого размещен входной преобразователь, а на другой наклонной грани - выходной преобразователь, и на соответствующих плоскопараллельных гранях размещены электроды, соединенные с выходом источника управляющего напряжения, звуко. провод выполнен из кубического параэлектрика.

На фиг. 1 и 2 представлены конструкции фазовращателя; на фиг. 3 - зависимость фазы f отраженной акустической волны от угла ее падения ос для нескольких значений коэффициента электромеханической связи К материала звукопровода.

Акустический фазовращатель содержит звукопровод 1, входной преобразователь 2 и выходной преобразователь 3. Звукопровод 1 имеет плоскопараллельные отражающие грани 4 и 5, электроды 6 и 7, соединенные с выходом источника управляющего напряжения 8, Электроды 6 и 7 могут покрывать полностью две противоположные грани 4 и 5, располагаться вдоль ребер одной (фиг. 1) или нескольких отражающих граней (фиг. 2), а также выполняться на отражающих гранях 4 и 5 в виде встречных штырей.

Звукопровод 1 (или, во всяком случае, его тонкий слой, лежащий на отражающих

гранях 4 и 5) выполнен из кубического параэлектрика, например твердых растворов ВаЗг/ТЮз, PbSr/TiOa, К/Та Nb/O, точка Кюри которых лежит ниже рабочей температуры фазовращателя.

Акустический фазовращатель работает следующим образом.

Акустическая волна, входящая в звукопровод 1 с входного преобразователя 2 или с другого акустического устройства, распространяется в звукопроводе 1 перпендикулярно входной грани. Ввиду наклона этой грани волна падает на грань 4, отражается от нее и или прямо (фиг. 1) или после ряда дополнительных отражений между

5 плоскопараллельными гранями 4 и 5 (фиг. 2) попадает на грань С выходным преобразователем 3. При этом углы падения и отражения волны равны углу наклона граней«-. Угол наклона оСуказанных граней к отражающей грани 4 звукопровода 1 лежит в пределах 45-85°, предпочтительно 70-80°. Размеры звукопровода 1 должны быть такими, чтобы акустическая волна, входящая в него из входного преобразователя 2, отразившись от граней 4 и 5, попала в центр грани выходного преобразователя 3.

На электроды 6 и 7 подают управляющее напряжение от источника 8. Электрическое поле индуцирует пьезоэффект в материале звукопровода 1. При отсутствии управляющего напряжения кубические параэлектрики не обладают пьезоэффектом и их коэффициент электромеханической связи К 0. При подаче управляющего напряжения К растет, достигая значений около 0,5.

Изменение коэффициента электромеханической связи управляющим напряжением приводит к изменению скорости ультразвука V в материале звукопровода и как

следствие - к изменению разности фаз акустической волны на выходе и входе фазовращателя, равной У wl/ где частота; I - полная длина пути акустической волны в звукопроводе. Второй причиной изменения фазы проходящей волны управляющим напряжением является изменение фазы i в момент отражения от граней, которое, равно г 2arctg(K tgoc). Суммарная перестройка фазы 4 ДУ .

0 Это обеспечивает повыщение крутизны регулировочной характеристики фазовращателя, ведет к снижению управляющего напряжения и соответствующему уменьшению энергопотребления.

5 Данный акустический -фазовращатель, как видно из фиг. 3,в области предпочтительных углов падения оС 70-80° позволяет добиться перестройки фазы около 90°

на одно отражение при изменении К от О до 0,5.

В акустических фазовращателях с многократным отражением перестройка фазы

увеличивается в кратность отражения раз. Напряженность управляющего поля составляет при этом 2 МВ/м. Энергопотребление в режиме удержания фазы практически отсутствует.

АКУСТИЧЕСКИЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ, содержащий звукопровод, выполненный в виде многогранника, на одной наклонной грани которого размещен входной преобразователь, а на другой наклонной грани - выходной преобразователь и на соответствующих плоскопараллельных гранях размещены электроды, соединенные с выходом источника управляющего напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления, звукопровод выполнен из кубического параэлектрика.

N

V

0 Фив. Ъ Ч°1 Фи8.2