Генератор на преобразователях на поверхностных акустических волнах Советский патент 1992 года по МПК H03B5/32 

со

с

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - расширение диапазона перестройки частоты. Генератор содержит диэлектрические подложки 1, 4, спирально изогнутые веерные входной и выходной встречно-штыревые преобразователи (ВШП) 2, 3, прямоугольную пьезоэлектрическую пластину 5, цилиндрическую прокладку 6, усилитель 7. Цель изобретения достигается за счет применения спирально- изогнутых веерных ВШП и прямоугольной пьезоэлектрической пластины, при повороте которой изменяется частота. 2 ил.

JL

L

s|

о

Јь

СО Ю

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройствах формирования сигналов и различных датчиках.

Известны генераторы на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащие входной и выходной встречио-штыревые преобразователи (ВШП), гальванически связанные усилителем высокой частоты, пьезоэлектрическую подложку, в которых перестройка частоты осуществляется за счет изменения длины пути ПАВ или ее акустической скорости на пьезоподложке (патент США № 3921093, кл. Н 03 В 3/04, НКИ 331/1А; Патент США N 3936765, кл. Н 03 В 3/104, НКИ 331/1R; Патент США № 3979697, кл. Н 03 В 5/32, Н КИ 331 /107А). Главные недостатки известных генераторов - малый диапазон перестройки по частоте (единицы - десятки процентов) и строго заданный закон перестройки частоты генерации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является генератор на ПАВ (авт. св. СССР № 860272, кл. Н 03 В 5/32, 30.08.81). В этом устройстве ВШП расположены на непьезоэлектрическом диэлектрическом основании, а пьезоподложка размещена над преобразователями с зазором, не превышающим шага электродов преобразователя, таким зом, что она может вращаться относительно диэлектрического основания с сохранением величины зазора. Пьезоподложка выполнена из анизотропного материала, скорость ПАВ в котором зависит от направления распространения (например, YX-срез ниобата лития). Входной ВШП возбуждает в пьезоподложке ПАВ, которая распространяется по ней и достигает области расположения выходного ВШП, где преобразуется в электрический сигнал. Входной и выходной ВШП гальванически связаны через высокочастотный усилитель, образуя ПАВ-ге- нератор. При повороте пьезоподложки относительно диэлектрического основания изменяется кристаллографическое направление распространения ПАВ, что приводит к изменению частоты ПАВ-генератора.

Однако такой генератор имеет невысокую стабильность в режиме перестройки, обусловленную тем, что по пути распространения ПАВ подложка разогревается. При повороте пьезоподложки относительно диэлектрического основания ПАВ будут распространяться по новому участку, который имеет иную температуру, что приводит к неконтролируемому дополнительному изменению частоты на время прогрева нового пути ПАВ. Кроме того диапазон регулирования частоты генератора и ее зависимость от угла поворота жестко связаны с индикатрисой скорости ПАВ в пьезоподложке и ею ограничены.

Целью изобретения является повышение стабильности частоты генератора в режиме перестройки, расширение диапазона перестройки частоты и задание требуемого закона изменения частоты генерации от угла поворота пьезоподложки относительно непьезоэлектрического основания.

Указанная цель достигается тем, что в генераторе на ПАВ, содержащем усилитель, входной и выходной ВШП, расположенные

на непьезоэлектрическом диэлектрическом основании, пьезоэлектрическую пластину, расположенную над преобразователями с возможностью вращения относительно диэлектрического основания с постоянным зазором, не превышающим шага электродов преобразователей, ВШП выполнены в виде спиральн о изогнутых веерных преобразователей, а пьезоэлектрическая пластина - в виде прямоугольной пьезоэлектрической

пластины.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого ПАВ-генератора; на фиг. 2 - топология варианта изогнутых веерных ВШП.

ПАВ-генератор содержит диэлектрическую подложку (основание 1) со сформированными на его поверхности входным и выходным спирально изогнутыми веерными ВШП 2 и 3; диэлектрическую подложку (основание 4) с расположенной на его поверхности пластиной 5, выполненной из любого пьезоэлектрического материала, так как его свойства не будут влиять на зависимость частоты генерации от угла поворота, в силу

того, что ПАВ все время распространяется по одному и тому же участку пьезоэлектрической пластины; прокладку 6, задающую величину зазора между основанием и пластиной, а через него - и потери на преобразование ПАВ, пропорциональные выражению ехр( «A /h), где а - коэффициент, зависящий от геометрии ВШП; А - длина волны; h - величина зазора между основанием и пластиной, и усилитель в цепи

обратной связи 7.

ПАВ-генератор работает следующим образом.

Входной ВШП 2 возбуждает в пьезоподложке 5 через зазор, не превышающий шага

электродов преобразователя 2 и 3, поверхностную акустическую волну, которая распространяется по пьезоподложке 5 и достигает области расположения выходного ВШП 3, где электрическое поле ПАВ преобразуется в электрический сигнал, который, пройдя через усилитель 7, снова поступает на ВШП 2, т. е. достигается режим автогенерации.

Поскольку частотно-задающий элемент на ПАВ можно рассматривать как перестраиваемый фильтр, центральная частота которого изменяется в пределах от fmin до fmax. где fmin и fmax определяются максимальным и минимальным периодом веера, и для каж- дого положения пьезоэлектрической пластины центральная частота фильтра определяется периодом входного и выходного ВШП в области перекрытия, то для сохранения непрерывности генерации вре- мя задержки сигнала между входом и выходом фильтра должно изменяться обратно пропорционально центральной частоте фильтра, так как в этом случае обеспечивается постоянство фазы сигнала при любом угле поворота пьезоэлектрической пластины на центральной частоте фильтра. Закон изменения частоты генерации от угла поворота пьезоэлектрической пластины определяется топологией ВШП. Формула изобретения Генератор на преобразователях на поверхностных акустических волнах, содержащий усилитель, входной и выходной встречно-штыревой преобразователи, пьезоэлектрическую пластину, первую и вторую дэлектрические подложки, которые связаны между собой с помощью цилиндрической прокладки, при этом входной и выходной встречно-штыревые преобразователи расположены на первой диэлектрической подложке внутри цилиндрической полости, образованной цилиндрической прокладкой, и подключены соответственно к выходу и входу усилителя, пьезоэлектрическая пластина расположена на второй диэлектрической подложке внутри цилиндрической полости, образованной цилиндрической прокладкой с возможностью вращения, а толщина цилиндрической прокладки меньше расстояния между электродами входного и выходного встречно-штыревых преобразователей, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перестройки частоты, входной и выходной встречно-штыревые преобразователи выполнены в виде спирально изогнутых веерных встречно-штыревых преобразователей, а пьезоэлектрическая пластина выполнена в виде прямоугольной пьезоэлектрической пластины.