Частотный дискриминатор на поверхностных акустических волнах Советский патент 1991 года по МПК H03D3/06 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах для детектирования частотно-модулированных сигналов

Цель изобретения - повышение точности определения мгновенной частоты

На фиг 1 представлена функциональная электрическая схема частотного дискриминатора на поверхностных акустических волнах (ПАВ), на фиг 2 дана амплитудно-частотные характеристики (АЧХ)однонаправленных преобразователей группового типа (ОПГТ), на фиг 3 представлена дискриминационная характеристика (ДХ) частотного дискриминатора (ЧД) на ПАВ; на фиг.4 - эквивалентная схема контура, образованного индуктивным фазосдви- гающим элементом и статической емкостью

ОПГТ на фиг 5 - фазочастотная характеристика (ФЧХ) контура образованного индуктивным фазосдвигающим элементом и статической емкостью (ОПГТ) на фиг 6а показан входной преобразователь ОПГТ на фиг 66 - показано пространственное положение элементарных источников ПАВ в пределах одного периода групп электродов входного ОПГТ на фиг 7 приведена диаграмма формирования ПАВ излучаемых в сторону выходного ОПГТ на фиг 8 - диаграмма формирования излучаемых ПАВ в сторону выходного ОПГТ

Частотный дискриминатор ПАВ содержит пьезоэлектрический звукопровод 1 на поверхности которого расположены входной 2 и два приемных ВШП 3 и 4 в виде однонаправленных преобразователей трупО

ы

ч|

О

пового типа (ОПГТ) каждый со средним электродом меандрового типа и фазосдви- гающими (индуктивными) элементами 5 соответственно, расположенными между нижней 6 и верхней 7 группами электродов соответствующего ОПГТ, Ширина электродов ОПГТ 2 равна межэлектродному расстоянию Ао/8, а пространственный период группы электродов равен 2 АО , где АО - длина ПАВ, причем АО 0 ЭФФ , , где /Эфф 2 ЛО)®

скорость ПАВ; о)0 - средняя частота амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ОПГТ 2. Выходные преобразователи расположены в апергуре входного и на равных от него расстояниях: ОПГТ 3 - справа, ОПГТ 4 - слева. ОПГТ 3 имеет среднюю частоту АЧХ одг, ширину электродов, равную межэлектродному расстоянию Л2/8, а пространственный период группы электродов равен 2

Кг , причем Я2 ЭФФ- . ОПГТ 4 имеет среднюю частоту АЧХ 0)1 , ширина его электродов равна межэлектродному расстоянию Ai/8, а пространственный период группы

электродов равен 2 AI , причем AI .

Ј. t/lr UJ

Вход. ОПГТ 2 является входом частотного дискриминатора на ПАВ.

Выходные преобразователи 3, 4 аноди- зованы по длине электродов в соответствии

с законом () , вследствие чего их АЧХ

X

принимает треугольную форму (фиг.2), а протяженность их вдвое больше протяженности входного преобразователя 2. Выходы ОПГТ 3 и ОПГТ 4 соединены каждый со своим детекторным блоком 8, осуществляющим детектирование и фильтрацию с помощью детекторных диодов 9, 10 и параллельных RC-цепочек 11, 12. Диоды 13, 14 - демпфирующие.

Частотный дискриминатор работает следующим образом.

Пусть на вход ОПГТ 2 поступает сигнал на частоте ш . Поскольку между нижней 6 и верхней 7 группами электродов включены индуктивные фазосдвигающие элементы 5, которые со статической емкостью преобразователя 2 образуют параллельный колебательный контур (эквивалентная схема этого контура представлена на фиг.4), фазоча- стотная характеристика (ФЧХ) которого имеет вид, представленный на фиг.5, электрический фазовый сдвиг ipsn , создаваемый этим элементом 5 зависит от частоты а) входного сигнала. Если частота входного сигнала ш будет такова, что од wi ak ,

то фазовый сдвиг будет + (см. фиг.7),

если же частота входного сигнала о будет лежать в другом частотном интервале

Шо и ш . то фазовый сдвиг будет - (см. фиг.8). Преобразователем 2 возбуждают ПАВ, которые распространяются либо в сторону ОПГТ 3, либо в сторону ОПГТ 4.

0 Элементарными источниками ПАВ, расположенными в межэлектродных зазорах преобразователя 2 (см. фиг.6), возбуждаются акустические волны, фазы которых (акустические фазыу ак) определяются пространст5 венными положениями этих источников. На фиг.2 показано пространственное положение элементарных источников ПАВ, в пределах одного периода групп электродов ОПГТ 2 с учетом их знаков и приведены

0 значения акустических и электрических фаз каждого источника.

Пусть частота о входного сигнала такова, что фазовый сдвиг, создаваемый элементом 5, равен - , т.е. OJ2 & «Ъ В этом

3 случае будут складываться акустические волны, возбуждаемые каждым элементарным источником, синфазно для ПАВ, распространяющихся вправо от преобразо0 вателя 2 и противофазно для ПАВ, распространяющихся в противоположном направлении (см. фиг.2), т.е. излучение направлено в полосе частот ( ш0), а вектор скорости этих волн направлен в сторону вы5 ходного ОПГТ 3. Если же частота ш входного сигнала такова, что фазовый сдвиг,

даваемый фазовращателем, (- -4-), т.е.

Одо to он . то акустические волны, воз0 буждаемые элементарными источниками, складываются в фазе для ПАВ, распространяющихся влево от преобразователя 2 и в противофазе для ПАВ, распространяющихся вправо от него (см. фиг,8), т.е. излучение

5 направлено в полосе частот (а)0; г/л), и вектор скорости ПАВ, в этом случае, направлен в сторону выходного ОПГТ 4, т.е. входной ОПГТ 2 осуществляет частотно-пространственную селекцию входного сигнала

0 и при этом работает в режиме однонаправленного излучения ПАВ, Таким образом, сигнал, частота которого лежит в интервале ( ОДо) преобразуется ОПГТ 2 в ПАВ, которая распространяется вправо от преобразо5 вателя 2 и преобразуется выходным ОПГТ 3, работающим в режиме однонаправленного приема в данной полосе частот, в электрический сигнал, который после детектирования и фильтрации имеет амплитуду

Увых2 (см. фиг.З), а сигнал, частота которого принадлежит области частот (оЛэ; а) преобразован в ПАВ, распространяющуюся влево от ОПГТ 2 и преобразуется выходным ОПГТ 4, работающим в режиме однонаправленного приема в полосе (ftfe; wi) в электрический сигнал, который после детектирования и фильтрации имеет амплитуду UBbix-i(cM. фиг.З). ОПГТ 2 и выходной ОПГТ 3 образуют фильтр, имеющий полосу пропускания ДоЈ 2 (соо ) - правый канал ЧД, АЧХ которого показана на фиг.2. ОПГТ 2 и выходной ОПГТ 4 образуют фильтр, имеющий полосу пропускания Дан 2 (cot - оь) - левый канал ЧД, АЧХ которого показана на фиг.2.

Из описанного видно, что частотный дискриминатор преобразует входной сигнал, частота которого принадлежит частотному интервалу (ом: ад), в электрический сигнал, амплитуда которого 1)Вых прямо пропорциональная частоте входного сигнала и изменяется в пределах (ивыхмин: ивыхмакс)- Поскольку параметры эквивалентных схем всех ОПГТ разные, следовательно и индуктивные фазосдвигающие элементы различные. Критерием выбора такого элемента является заданная ФЧХ контура, образованного индуктивностью и статической емкостью преобразователя, и минимальность фазового угла в (см. фиг.1), значение которого определяется добротностью этого контура.

Свойство ОПГТ изменять направление излучения ПАВ в зависимости от того, какому частотному интервалу (ад; ) или

0

5

0

5

((Ыо; ) принадлежит частота входного сигнала (т.е. осуществлять частотно-пространственную селекцию сигналов), позволило использовать однонаправленные преобразователи в данной схеме ЧД, что приводит к уменьшению в четыре раза вносимых потерь и уменьшению пульсаций АЧХ (на 10- 12 дБ), обусловленных сигналами тройного прохода и переотражениями ПАВ от электродов преобразователей, вследствие этого позволяет расширить линейный участок ДХ, повысить его линейность и точность определения мгновенного значения частоты, Формула изобретения Частотный дискриминатор на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрический звукопровод, на поверхности которого расположены входной встречио-штыревой преобразователь (ВШП) со средней частотой WQ ,с двух сторон на равных расстояниях от него - первый и второй приемные ВШП со средней частотой а)0 + Ло и w0 - A WQ соответственно, электроды которых аподизованы по длине в соответствии с законом

51ПХч2

ч/ /

а выходы

соединены соответственно с первым и вторым детекторными блоками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения мгновенной частоты, входной первый и второй приемные ВШП выполнены в виде однонаправленных преобразователей группового типа (ОПГТ) со средним электродом меандрового типа, а между верхней и нижней группами электродов каждого ОПГТ включены фазосдвигающие элементы.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности определения мгновенной частоты. Частотный дискриминатор на поверхностных акустических волнах /ПАВ/ содержит пьезоэлектрический звукопровод 1, на поверхности которого расположены входной встречно-штыревой преобразователь /ВШП/ 2 и два приемных ВШП 3 и 4. Для повышения точности определения мгновенной частоты ВШП 2, 3 и 4 выполняются в виде однонаправленных преобразователей группового типа. При этом каждый из них имеет средний электрод меандрового типа и индуктивные фазосдвигающие элементы 5, расположенные между верхней 7 и нижней 6 группами 6 и 7 электродов соответствующего преобразователя. Свойство таких преобразователей изменять направление излучения ПАВ в зависимости от того, какому частотному интервалу принадлежит частота входного сигнала, позволяет повысить точность определения мгновенного значения частоты. 8 ил.

ш

UJo

Фиг. 2

идш.

max

U,

ffblXi

ffd/Xi

USbtx.min

Фиг.4

1

си ш

1

си

Фиг. 5

« §f §

n- n-

% (

s

Sf

Вправо от ОППВлево от ОПП

ь, -Ък + Ч,

я-L-b- - - э-

у -if г

Фиг.7

Вправо от ОППВлево от ОПГТ

у ш

JL. z /4/ ; j

Фм.д