Устройство на поверхностных акустических волнах Советский патент 1993 года по МПК H03H9/00 

w

Ё

Изобретение относится к устройствам на поверхностных акустических волнах ПАВ и может быть использовано для обработки аналоговых сигналов. Цель изобретения - снижение потерь, повышение динамического диапазона, уменьшение искажений за счет использования в устройстве однонаправленной системы разомкнутых электродов. Фильтруемый сигнал подается на входные преобразователи одновременно, а положение штырей и положение центров встречно-штыревых пар электродов связаны определенным условием. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам на поверхностных акустических волнах ПАВ. Преимущественная область использования - устройства обработки аналоговой информации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство на ПАВ, содержащее пьезоэлектрическую подложку на рабочей грани которой в первом и втором параллельных АК расположены основной входной и выходной ВШП и размещенную между ними систему разомкнутых электродов, которая по апертуре перекрывает первый,второй и параллельный им третий АК, дополнительный входной ВШП, расположенный в третьем АК с той же стороны от системы разомкнутых электродов, что и основной входной ВШП. а каждый разомкнутый электрод выполнен в виде лары штырей, один из которых по апертуре перекрывает первый и

второй АК, а второй - второй и третий АК, при этом дополнительный входной ВШП смещен вдоль третьего АК относительно основного входного ВШП, а величина этого смещения и положение каждой пары штырей системы разомкнутых электродов определяются из условий

Јп - Јп-1 - tjn - J/n-i Dn - Dn-i - m До, (1)

если Јn tfn, то L - vT для получения разности двух аналоговых сигналов и L

для получения суммы двух анало-vT±

00

го

00 01 Оч

л

СА)

говых сигналов.

если & - /h . то L - VT ±Ц- для

получения разности и L - VT для получения суммы, где Јn. tfr.Dn- расстояние от центра основного, дополнительного входного ВШП

до n-ro штыря в первом и третьем, промежутка между штырями во втором АК соответственно, L - смещение дополнительного входного ВШП относительно основного входного ВШП вдол ь третьего АК, V - скорость ПАВ, Т - заданная задержка аналоговых сигналов, т-натуральное число, Л длина ПАВ на первой гармонике, причем некоторые равенства из (1) могут нарушаться в местах смены знака амплитуды импульсного отклика системы разомкнутых электродов, а коэффициенты металлизации во всех трех АК одинаковы, причем между частями каждого штыря размещенными в разных акустических каналах могут располагаться резистивные пленки. Недостатком прототипа является то, что во время обработки сигналов в системе разомкнутых электродов передача энергии с помощью ПАВ осуществляется в двух направлениях (двунапрзв- ленность преобразования) и в результате этого до входного преобразователя доходит только половина акустической энергии, которая излучается системой разомкнутых Электродов. Кроме этого ПАВ, излученные в противоположную сторону от выходного ВШП создают искажения и влияют на точность обработки аналоговых сигналов. Дополнительные потери приводят к снижению динамического диапазона.

Целью изобретения является снижение потерь в устройстве, повышение динамического диапазона, повышение точности обработки аналоговых сигналов за счет использования в устройстве однонаправленной системы разомкнутых электродов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем пьезоэлектрическую подложку, на рабочей грани которой в первом, втором и третьем акустических каналах АК расположены первый входной, выходной и второй входной преобразователи ПАВ соответственно, причем, второй АК находится между первым и третьим АК, систему разомкнутых электродов, расположенных между входными и выходными преобразователями ПАВ, перекрывающих по апертуре первый, второй и третий АК, причем, каждый разомкнутый электрод выполнен в виде пары штырей, один из которых по апертуре перекрывает первый и второй АК, а второй-второй и третий АК, причем, каждая пара штырей образует во втором АК встречно-штыревую пару электродов, при этом второй входной электрод смещен относительно первого входного вдоль третьего АК, а величина этого смещения положение встречно-штыревых пар во втором АК, их центров, а также положения штырей в

первом и третьем АК Dn, Јn, , соответственно определяются из условия

|п - Јп-1 qn - t}n-i Dn - Dn-1 m Ло, (2)

при этом, если Јп . то L v Т для получения разности аналоговых сигналов и L tt

-vT получения суммы аналоговых

сигналов,

если rjn с - -т -- °

j ЛОf±- Г Sn, то

vT ±

для

5

0

5

0

5

0

5

0

получения разности двух аналоговых сигналов и L vT для получения суммы аналоговых сигналов, где v - скорость ПАВ, м;

Т - заданная задержка аналоговых сигналов, сек;

m - натуральное число;

АО - длина волны (ПАВ) на первой гармонике центральной частоты;

L - смещение второго входного преобразователя ПАВ относительно первого, м;

Јn, , Dn - расстояние от центра основного входного преобразователя ПАВ до п-го штыря в первом и третьем АК и до центра ВШПЭ в втором АК соответственно, м. При этом некоторые равенства из Јп - Јп-1 °Цп- f/rvl Dn-Dn-i m До могут нарушаться в местах смены знака амплитуды импульсного отклика системы разомкнутых электродов. При этом коэффициенты металлизации во всех трех акустических каналах должны быть одинаковы, в противном случае произойдет фазовое искажение ПАВ в АК, что приведет к искаженной работе устройства. Между частями каждого штыря, размещенными в разных АК, могут включаться резистивные пленки, которые служат для взвешивания (изменения амплитуды) источников ПАВ, расположенных во втором АК и, в первом приближении, совпадающихс центром ВШПЭ. Подбором величины сопротивления этих пленок изменяется амплитудочастотная характеристика АЧХ системы разомкнутых электродов, в результате происходит дополнительная фильтрация полученной суммы или разности. ЗТР отличается тем, что в устройстве каждая пара системы разомкнутых электродов заменяется двумя парами разомкнутых электродов так, что

Јп - |п- - /п - J/tV -On - On - ± + I A,

(3)

где п - номер второй пары разомкнутых электродов, если первая пара помечена номером п,

I - натуральное число, при этом равенство (3) может нарушаться в местах смены амплитуды импульсного отклика системы разомкнутых электродов.

На фиг. 1 изображено устройство на ПАВ. Здесь 1 - пьезоэлектрическая подложка, 2, 3 - первый и второй входные преобразователи ПАВ, 4 - выходной преобразователь ПАВ, 5 - ось симметрии или ось, которую можно принять за ось симметрии с точки зрения возбуждения ПАВ для преобразователя -2,6-ось симметрии или ось, которую можно принять за ось симметрии с точки зрения возбуждения ПАВ. 7,8,9 - первый, второй и третий АК, 10.11 - штыри системы разомкнутых электродов лежащие, соответственно, в 7 и 8 акустических каналах, 12 - резистивные пленки, соединяющие между собой штыри системы разомкнутых электродов, которые лежат в разных смежных АК, 13, 14 - области, в которых лежат резистивные пленки.

На фиг. 2 изображен результат действия двух пар системы разомкнутых электродов, которые заменили каждую одну пару в устройстве-прототипе. Здесь по оси X отложено расстояние вдоль АК-8, а по оси А амплитуда ПАВ в некоторый фиксированный момент времени, которая возбуждается каждой парой в отдельности. Сплошной линией обозначено распределение амплитуды в пространстве от пары, расположенной на пересечении осей, а штриховой линией от пары, расположенной от нее на расстоянии

А

4

ной частоте АЧХ. Из него видно, что результат сложения ПАВ от этих пар по принципу суперпозиции есть амплитуда ПАВ, излученная вправо, равна нулю, а влево в два раза больше.

На фиг. 1 изображен пример конкретного выполнения устройства. Здес ь показана металло-резистивная топология (рисунок), которая нанесена на поверхность пьезоэлектрической подложки - 1 и которая состоит из двух входных-2,3 йодного выходного преобразователей ПАВ, выходной преобразователь ПАВ обозначен - 4, расположенных (образующих) в трех параллельных акустических каналах - 7, 8, 9, из системы разомкнутых электродов, которые состоят из штырей, объединенных в пары, причем один из штырей 10 пересекает АК - 7 и 8, а другой АК8и9,авАК-8 штыри одной пары образуют ВШПЭ и расстояния Јп, Цп, Ьп, которые задаются от оси 5 до штырей 10.11 и до центра ВШПЭ, которую образуют штыри 10 и 11 в АК 8, задаются равенством

где До - длина волны ПАВ на центральЈп - Јn-i - tfn - 7п-1 - Dn - Dn-1 - m До . (4)

При этом преобразователи 2 и 3 смещены для осуществления заданной задержки Т

так, что расстояние между осями 5 и 6 равно величине L Коэффициенты металлизации в каналах 7. 8, 9 выбираются во избежание искажений, одинаковыми, а расстояния Јп, , Dn, L выбираются так, чтобы выполнялось равенство (4), причем, если Јn tjn, то

L - v T ± для получения суммы и L ш v T для получения разности и, если Јп п ± -г-,

то L vT ± - для получения разности vi L

v T для получения суммы. При этом к каждой паре разомкнутых электродов добавляется еще одна, которая определяется соответствующими расстояниями от оси 5 - fn , , Dn и которые связаны с расстояниями Јn, Vn п следующим соотношением

25

Јп - Јп Tjn1 Dn - Dn

(5)

0

части штыря, лежащие в разных каналах соединяются, для получения заданной АЧХ си- стемы разомкнутых электродов, резистивными пленками, величина сопро0 тивления которых, определяется требуемой АЧХ. При этом равенства (4) и (5) могут нарушаться в местах смены знака амплитуды источников импульсного отклика системы разомкнутых электродов.

5 Устройство работает следующим образом. Два аналоговых сигнала p(t и pz(t) подаются соответственно на первый - 2 и второй - 3 входные преобразователи, которые в АК 7 и 9 возбуждают соответствующие

0 ПАВ. Через штыри 10 и 11 возбуждения передаются в АК 8. До выходного преобразователя 4 достигнет ПАВ, пропорциональная сумме или разности двух аналоговых сигналов. Так как каждая пара в системе

5 разомкнутых электродов заменяется двумя парами и между положениями электродов в одной и другой паре имеется зависимость (5), то каждые две пары излучают ПАВ в сторону выходного преобразователя 4. Это

дает однонаправленное преобразование

ПАВ ВШПЭ.

Это, в свою очередь, приводит к снижению потерь в устройстве, повышению динамического диапазона, повышению точности обработки аналоговых сигналов.

Формула изобретения 1. Устройство на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащее пьезоэлектрическую подложку, на рабочей грани

которой в первом, втором и третьем акустических каналах (АК) расположены первый входной, выходной и второй входной преобразователи ПАВ соответственно, причем второй АК расположен между первым и третьим АК, систему электродов, включающую пары разомкнутых электродов, каждый из которых выполнен в виде пары штырей, перекрывающих по апертуре соответственно первый и второй, второй и третий АК, причем каждая пара штырей образует во втором АК встречно-штыревую пару электродов (В ШПЭ), а второй входной преобразователь ПАВ смещен относительно первого на величину L, положение штырей в первом и третьем АК соответственно и положение Центров ВШПЭ во втором канале каждой пары разомкнутых электродов определяется из условий

Јп - Јп-н f/n - rjn-i Dn - Dn-i m До,

при fn tjn для получения разности аналоговых сигналов L vT, для получения суммы двух сигналов L vT ± До/2, при Јn tjn ± До/2 , для получения разности аналоговых сигналов L vT ±До/2 , для получения суммы двух сигналов L « vT, где v - скорость

Фиг. 1

0

5

ПАВ, м/с; Т - заданная задержка сигналов, с; m - натуральное число; До - длина волны ПАВ. м; Јп, t}n, Dn - расстояния от оси симметрии первого и входного преобразователей ПАВ до n-го штыря в первом и третьем АК и до центра ВШПЭ во втором АК, м, причем коэффициенты металлизации во всех трех АК одинаковы, отличающее- с я тем, что. с целью снижения потерь, повышения динамического диапазона, с целью уменьшения искажений за счет использования в устройстве однонаправленной системы разомкнутых электродов, в нем каждый из разомкнутых электродов выполнен из двух пар штырей, положение которых удовлетворяет условию

Јn- Јп - Цп- rjn- Dn-Dn

20

+ До,

где п - номер второй пары разомкнутых электродов, причем Јn . J/n .Dn подобны |п, , Dn, a I натуральное число.

Фиг. 2