Устройство на поверхностных акустических волнах Советский патент 1992 года по МПК H03H9/145 

VI сх о

ю

Изобретение относится к СВЧ акустике и может быть использовано при разработке твердотельных узкополосных фильтров, генераторов и других акустоэлектронных устройств. Цель изобретения - обеспечениевозможности изменения амплитудно-частотной характеристики. Устройство содержит звукопровод 4 с расположенными на нем входными 5 и выходными 6 встречно- штыревыми преобразователями и отражательную структуру 9, которая расположена нормально вектору распространения акустической волны, и дополнительно второй канал передачи акустической энергии со сдвигом фазы, определяемой требуемой АЧХ. Второй акустический канал включает последовательно расположенные входной преобразователь 6, фазосдвигающий элемент 10 и выходной преобразователь 8. Фазосдвигающий элемент 10 выполнен в виде металлической пленки. Приведено соотношение для ширины металлической пленки. 5 ил.шс

(Риг.1

Изобретение относится к СВЧ акустике и может быть использовано при разработке твердотельных узкополосных фильтров, генераторов и других акустоэлектронных устройств.

Предлагаемое устройство по своей технической сущности относится к классу акустозлектронныхустройствс

отражательными структурами и внешним взвешиванием.

Известны устройства с отражательными структурами и внешним взвешиванием, которые содержат входной и выходной преобразователи, расположенные на звукопроводе, и систему отражательных решеток, осуществляющих передачу внешнее взвешивание акустической волны, распространяющейся по звукопроводу от входного преобразователя к выходному.

Известно также устройство, содержащее звукопровод, входной и выходной преобразователи и расположенную между ними на поверхности звукопровода металлическую пленку ступенчатой формы. Секции выходного преобразователя расположены в общем акустическом потоке входного преобразователя и сдвинуты друг относительно друга в направлении распространения поверхностей акустической волны. Устройство позволяет получать произвольную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), а также реализовать разветвление, взвешивание и фазирование выходных сигналов.

Недостатком подобной конструкции является невозможность оперативного изменения АЧХ во время работы, так как она жестко определяется топологией металлической пленки, значительная протяженность по апертуре входного преобразователя, а также невозможность реализации узких и сверхузких полос пропускания АЧХ, так как полоса пропускания устройства о основном определяется полосой пропускания входного и выходного преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее звукопровод из материала, способного змитгировать вторичные злектроны при бомбардировке поверхности пучком электронов, входной и выходной преобразователи, систему отражательных структур типа елочки и электронную пушку с электрическим сканированием луча.

Выходная АЧХ устройства формируется в пределах полос пропускания входного и выходного преобразователей отражательной структурой и может оперативно изменяться в процессе работы при помощи

сканирования электронного пучка и модуляции его интенсивности.

Основными недостатками подобной конструкции является конструктивная

сложность, необходимость применения в качестве звукопровода пьезоэлектрического материала, способного эмиттировать вторичные электроны при бомбардировке поверхности пучком электронов, невозможность реализации узких и сверхузких полос пропускания.

Цель изобретения - возможность изменения АЧХ.

Указанная цель достигается тем, что в

устройство, содержащее звукопровод с расположенными на нем входным и выходным преобразователями и отражательную структуру, расположенную нормально вектору распространения акустической энергии со

сдвигом фаз, дополнительный канал может иметь регулируемый при помощи внешнего фазовращателя сдвиг фаз и (или) изменяемую амплитуду, при помощи внешнего потенциометра-аттенюатора относительно

основного канала.

На фиг.1 изображено устройство на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с управляемыми АЧХ; на фиг.2 - АЧХ основного канала А; на фиг.З - АЧХ дополнительного канала В; на фиг.4 - вариант схемы включения выходных преобразователей для изменения амплитуды канала В; на фиг.5 вариант схемы включения выходных преобразователей для регулировки сдвига фаз

между каналами А и В внешним фазовращателем.

Устройство содержит входные контакты 1 и 2, рабочую поверхность 3 звукопровода 4, на которой расположены два акустических основной А и дополнительный В канала, состоящие соответственно из входных 5 и 6 и выходных 7 и 8 преобразователей. В основном канале А расположена отражающая структура 9, установленная нормально

к вектору распространения акустической волны. На выходе устройство имеет контакты 11 и 12. Каналы А и В соединены между собой таким образом, чтобы разница фаз в них обеспечивала требуемую АЧХ. что достирается, например, для формирования сверхузкополосной характеристики при разности фаз 180°, которая может быть получена, например, одним из следующих способов или их комбинацией.

Увеличением расстояния между преобразователями 6 и 8 дополнительного канала на расстоянии AL (A/2 -()B направлении распространения акустической волны, где AL-увеличение длины допол;;ительного канала относительного основного: Адлина акустической волны; i-набег фазы в отражательной структуре основного канала.

При этом преобразователи 5, б, 7 и 8 включены параллельно синфазно,

Расположением в дополнительном канале В металлической пленки 10, обеспечивающей равный фазовый набег в каналах А и В. Ширина пленки L k п I,

где L- ширина пленки;

п - количество элементов отражения отражающей структуры;

I - ширина элемента отражения отражающей структуры;

k - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности отражающей структуры.

При этом входные преобразователи 5 и 6 каналов А и В включены параллельно синфазно, а выходные преобразователи 7 и 8 параллельно противофазно.

Входные 5 и 6 и выходные 7 и 8 преобразователи включены параллельно синфазно, причем преобразователь 8 соединен с преобразователем 7 через регулируемый внешний фазовращатель, обеспечивающий необходимый фазовый сдвиг.

Работа устройства рассмотрена на примере устройства со сдвигом фаз 180° и регулярной отражающей структурой, обеспечивающей формирование узкополосной характеристики. При подключении к входным контактам 1 и 2 источника сигнала входные преобразователи 5 и 6 излучают акустические волны. В основном канале А волны с некоторыми частотами, определяемыми частотными свойствами отражающей структуры 9, отражаются в сторону входного преобразователя 5 и не достигают выходного преобразователя 7. Остальные волны, не претерпевающие значительного отражения, беспрепятственно достигают выходного преобразователя 7 и будут преобразованы в электрический сигнал. В дополнительном канале В волны всего спектра частот, определяемого частотными свойствами входного и выходного преобразователей 6 и 8, претерпев некоторый фазовый сдвиг, определяемый топологией пленки 10, беспрепятственно достигнут выходного преобразователя 8. Суммарный полезный сигнал выделится на выходе устройств 11 и 12.

Фазовый набег в металлической пленке определяется по формуле

Av (2-yr-l/Aa)-(AV/V), где I - длина металлической пленки в направлении распространения волны;

Ла -длина акустической волны;

Д V - изменение скорости на свободной и металлизированной поверхности;

V - скорость на свободной поверхности.

Таким образом АЧХ канала А будет иметь провал на частотах, определяемых топологией отражательной структуры (фиг.2). При равномерном шаге расположения электродов отражающей структуры 9 глубина провала на частоте FO определяется по формуле справедливой при N (Е) 1.

ДР 8,686 N Е-6,02 дБ, где Е Zi/Zo- 1,

Zi и Zo - характеристическое сопротивление области канавок (электродов) и свободной поверхности отражательной структуры соответственно.

Частота режекции FO определяется периодом отражательной структуры 9. АЧХ канала В полностью повторяет АЧХ канала А за исключением окрестности частоты Fo (фиг.З). При суммировании характеристик каналов А и В со сдвигом фаз 180° в суммарной характеристике будет присутствовать лишь отклик на частоте Fo.

Оперативная регулировка АЧХ может быть осуществлена изменением разности в каналах А и В внешним (фиг.5) или внутренним фазовращателем, а также изменением соотношений амплитуд сигналов А и В (фиг.4).

Если в известных устройствах полезный сигнал переизлучается к выходному преобразователю и управление АЧХ обеспечивается путем изменения физических параметров среды распространения (например, электронным пучком), то в предлагаемом устройстве полезный сигнал, отражаясь от отражателя структуры, не попадает на выходной преобразователь, а формируется за счет суммирования характеристик каналов А и В с некоторым сдвигом фаз, определяемой требуемой выходной характеристикой.

Предложенная конструкция устройства на ПАВ позволяет получить требуемую АЧХ, используя одну отражательную структуру, изменяя топологию преобразователей и отражательной структуры можно получить различные АЧХ и оперативно изменять их, регулируя разность фаз и (или) амплитуды каналов В и А. Нормальное расположение отражательной структуры позволяет формировать узкополосные АЧХ.

Формула изобретения

Устройство на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащее звукопровод, на поверхности которого расположен первый акустический канал, включающий

последовательно расположенные входной преобразователь, отражательные элементы, направление которых нормально вектору распространения акустической волны, и выходной преобразователь, отличаю aieе с я тем, что, с целью обеспечения возможности изменения амплитудно-частотной характеристики, в него введен второй регулируемый акустический канал, включающий последовательно расположенные входной преобразователь, фазосдвигающий элемент и выходной преобразователь, при этом фазосдвигающий элемент выполнен в виде металлической пленки, ширина которой L определяется соотношением

L knl,

где п - количество отражательных элементов;

I - ширина отражательного элемента;

k - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности отражательных элементов,

причем входные преобразователи обоих акустических каналов включены параллельно-синфазно, а выходные параллельно-противофазно.

срие.3