Акустический фазовращатель Советский патент 1976 года по МПК H03H7/18 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенных сиjtfireMах с фаз ифаз6вым сканированием дааграм.мы направленности, согласоваш ых фильтрах .сжатия и других устройствах обработки сип HajiOB.

Известны акустические фазокращатели, содержащие пьезоэлектрический звукопро вод с расположенными на его поверхности в общем акустическом потоке П -секционным входным и выходным встречно- цтьфевыми преобразователями акустической поверхностной волны. Однако известные фазог-, вращатели обеспечивают только дискретное управление фазой сигнала, причем дискреты изменения фазы заложены в конструкции устройства и не могут быть скорректированы в процессе настройки. Наряду с этим в известных фазовращателях сдвинутые по фазе сигналы присутствуют в различных каналах и для переключения фазы требуется либо коммутировать эти каналы, либо применять довольно сложную ключевую схему на полупроводниковых эпитаксиальных пленках, В диапазоне частот (1-ЗООМГц), перекрываемом предлагаемым фазовращателем, b основном известны электрические фазовращатели 2-х классоё. Фазовращатели первого класса используют элементы с сосредо- точенными постоянными (на частотах :. ЮОМгц) Фазовращатели этого класса обпадают существенными температурными и прочими нестабильноетями, их характеристическое сопротивление меняется при регулировке фазы, т, е. они не обеспечивают качественного согласования с внешними цепями в диапазоне регулирования. Фазовращатели второго класса (частоты 5О-ЗООА гц) вьшолненные с использованием элементов с распределительными постоянными, например, коаксиальные, наряду с прочими недостатками обладают больщими габаритными размерами и весом, что обусловлено их соизмеримостью С длиной -волны электромагнитного колебания соответствующей ча стоты.

Использование таких фазовращателей в системах, где одновременно требуется при- менить до 10 фазовращателей пример, фазо-фазовое сканирование), Недопустимо . ввиду большого объема, веса и конструктивной сложности такого устройства. Цепь изобретения - сбеспечение как п.чавной, так и дискретной регулировки фазы в пределах o-fS 6 О °, j Это достигается тем, что в фазовраша.теле, содержащем ггьеэоэлектрический аву копровод с расположенными на его поверх i ности в общем акустическом потоке П сек-« одионным входным и выходнь - встречно шты -ревыми преобразователями акустической поц ;Верхностной волны, секции входного, преобра зователя размещены назвукопроводе с npOJ|странственным сдвигом, равным 1./П .. периода акустической поверхностной воляьГ .в направлении ее распростра.нения5 причем последовательно с каждой секцией входного; преобразователя включено управляемое сопротивление. i На фиг, 1 изображена конструкдагй фааск. вращателя (а), его эквивалентная схема и поясняющая ее векторная диаграмма (6)j :на фиг, 2 - при щипиальная схема плавного фазовращателя на 120 Са), упрощен- , ная эквивалентная схема и векторная m-iar- рамма (6)4, I , . Акустический фазовращателтз представ тает собой пьезоэлектрический звукопровод i (фиг. 1а) сн ане«1енньгмйиа гЬ поверх- - ность входными 2 и вькодными 3 преобразО вателями АПВ..Входной преобразователь со« держит три элем ентарных двухфазных преоб разователя, расположе шых в общем акусти- ческом потоке с выходным преобрааовате Пем; причем эти преобразователи сдвинуты друг: относительно друга в направлении распростра нения АПВ на треть ее периода Л ШинЫ одной ,полярности этих преобразователей подключе- :ны к зажиму источника сигнала, шины противоположной поляркости через управляемые j сопротивления RI RT подключены к другой клемме источника сигнала. : Акустический;фазовращатель работает еле дующим образом: сигнал от генератора U(t) (г, 10) поступает на входной преобразовав и излучается тремя его секциями в грех, сдвинутых по фазе на 12О потоков АПВ, которые приходят на ЕЕЕОДНОЙ преобразователь, где суммируются. Включенные последовательно в цепь каждой секшш .входного преобразователя управляемые сопротив пения образуют делители мемшу ними и со.противлением излучетшя преобразоватепя. Зт поясняется эквивалентной схемой фазовращв теля (фиг, 16), где RJ, R,, сопротивления изаучеЕшя преобразовнтелей и (R управляющие сопротивления. Таким образом в каждом плече с изменением величины, управляющего сопротивления происходит перераспределение энергии сигнала между преобразовагелем и шунтом (R -Rj), что идентично модуляции соответствующего вйстора/U, (t ) U (t) I на векторной диаграмме {фиг. 16). В результате суммарный вектор Uj (tj совершает поворот на угол, соответствующий содт- вощению сопротивлений делителей. При вы6о« ре этих соотнощений определенным образом ёо всем диапазоне регулировки фазы возможно получить круговое вращение суммарного вектора с круговой огибающей, т. е. без амплитудной модуляции сигнала в диапазэне регулировки. Таким образом регулировка фазового сдвига в предлагаемом фазовращателе производится соответствующими изменения ми величин управляемых сопротивлений. Следует отметить, что роль управляемых сопротивлений могут выполнять полупроводниковые , диоды, в этом случаеуправление фазовым производится подачей соответствую Щего напряжения смещения. Схема фазовра|щателя на 0-5 JO (фиг. 2а) содержит п/л диоды Д -Д ; при подаче напряжений сме- подаче напряжений сме- ) одна пара диодов, например, , открывается, а другая Д -Д - за« О 1 крывается.при этом результирующий вектор; напряжения U ( t ) равен вектору U. ( t ),. При изменении величины и полярности напряжения смещения вектор Цг соверщает пово ; ,рот от (t ) до и .( t ) (фиг. 26). . , Появляющаяся при этом амплитудная ,°о. может быть скорректирована соответствукрщим изменением формы управляю: пдего напряжения. Результирующее сопротив- |ление входного преобразователя во всем ;рабочем диапазоне фазовращателя остается постояннь М, лищь перераспределяясь между его секциями. Это дает возможность обеспече шя xopoiiiero электрического согласования с внещними цепями. Согласование акустического тракта обеспечивается равенством апер-. ,тур входного и выходного преобразователей, . Таким образом предлагаемый акустический фазовращатель можно рассматривать, как полностью согласованный во всем рабочем диапазоне элемент тракта распространения: ;энергии. Такаясхема успешно работает в режиме фазового млнипулятора. Следует отме тить, что в режиме манипуляции фазы О -fl угол между векторами U Л i ) и J ( i } составляет 18О . При подаче напряжеи положительной полярности диоды ; жения см

а диоды Д и Д

Л . и Д открываются,

зйшфаются; при этом , впзбужшпет АПВ только нижний (фиг, 1а) преаЗр&эователь,

т. е. И (t ) и„( t ). При подаче U

2f.СМ

отрицательной полярности работает верхний преобразователь, т. е. U ( t ) U-i ( )

о

в результате достигается фазовая модуляция сигнала с дискретом фазы if ТТ., Предлагаемый фазовращатель обеспечивает высокую точность управления фазой сигнала во всем рабочем диапазоне частот l 3OOMrii, обладая при этом малыми размерами и весом.. Конструктивная интегральность акустического фазовращателя позволяет легко производить его сопряжение с внешними интегральными электронными схемами.

6 Формула изобретения

Акустический фазовращатель, содержащий пьезоэлектрический звукопровод с расположеными на его поверхности в общем акустическом потоке п -секционным входным и ;выходным встречно-штыревыми преобразова- телями акустической поверхностной волны, отличающ.ийся тем, что, с целью обеспечения как плавной, так и дискретной регулировки фазы в пределах Of360 , секции вkoднoгo преобразователя размещены на( звукопроводе с пространственным сдвигом, равным 1.1 П периода акустической поверхностной волны в направлении ее распростра-нения, причем последовательно с каждой сеЛ- цией входного преобразователя включено управляемое сопротивление.

иг. 1

W(i)

tft)

(90+120

Ifi(t)