Устройство для фазовой модуляции электромагнитных сигналов Советский патент 1978 года по МПК H03C3/38 

воднмковая структура с верхним омическим контактом.

На чертеже показана конструкция предложенного устройства. Устро ство содержит выполненный в виде пластины пьезоднэ,1ектрический звукопровод , на рабочей поверхности которого расположены входной электромеханический преобразователь 2 поверхностных акустических волн, периодическая полупроводниковая структура 3 с верхним омическим контакто.м 4 и выходной электромеханический преобразователь 5. На противоположной поверхности звукопровода под периодической структурой расположен электрод 6. Входной электромеханический преобразователь 2 через кле.мму 7 соединен с высокочастотным (ВЧ) источником синусоидального напряжения, а выходной преобразователь 5 через клемму 8 соединен с нагрузкой. Омические контакты 4 полупроводниковой структуры 3 вк;1ючены параллельно и соединены через клем.му 9 с источником модулирующего сигнала.

Принцип действия устройства основан на эффекте изменения фазовой скорости поверхностной акустической волны в слоистой структуре пьезодиэлектрик-полупроводник при протекании поперечного дрейфового тока в полупроводниковой структуре.

ВЧ синусоидальный радиосигнал через кле.м.му 7 поступает на входной электро 1геханический преобразователь 2 и преобразуется в поверхностную акустическую волну. распространяющуюся вблизи поверхности звукопровода по направлению к аы.ход1- ом преобразователю 5. Распространение акустической волны в пьезодиэлектркческом звукопроводе сопровождается возникновение.м переменных пьезополей, которые проникают в полупроводниковую структуру 3 и вызывают группировку свободных электронов в сгустки. Когда модулируюплий сигнал отсутствует, электронные сгустки ыеско,1ько смещены от пограничной со звукопроволом поверхности полупроводниковой структур1 1. Нри подаче на клем.му 9 людулирующего сигнала в полупроводниковой структуре возникает поперечный дрейфовый ток, протекающий через верхний омический контакт 4, толп;у полупроводниковой структуры 3 и емкость, которую она образует с нижним электродом 6. Этот ток в одни по.|у;1ернод несущей модулирующего сигнала прижимает электронные сгустки к пограничной со звукопроводом поверхности полупроводниковой структуры, втягивая их в область максимальных пьезоэлектрических полей. При этом возрастает эффективность экранировки пьезогголей свободными электронами, соответственно у.меньшается скорость распространения акустической поверхностной волны и фаза ее испытывает положительный сдвиг. В другой пол)Ч ериод несущей модулирующего сигнала электронные егустки с.двигаются в г.лубь полупроводниковой структуры 3

И выходят из o6. проникновения в lice пьезопОо1ей. Эффективность экранировки 1 ьезоиолей свободны.ми элскт) при этом уменьщается, соответственно скорость распространения (;стной акустической волны воз|)астает, а фаза ее испытывает отрицательныи ;:двнг.

Устраненне взаимной компенсапии сдвига фаз Б смежные иолупериоды несущей модулирующего сигнала достигается тем, что полупроводниковая структура выполнена из элементов в виде полосок, причем пространственный период ее равен отношению скорости распространения поверхностной акустической волны в звукопроводе к частоте несущей модулирующего сигнала. При этом достигается акустический синхронизм между позерхьостной акуст.чческой волной и поперечным дрейфс вьгм током моду.;1ируюПлего сигнала. Действие отдельных эле.ментов полупроводк.икрвой ст{)уктуры складывается и достигается э(}фективпая модуляция фазы поверхностной акустической волны н при высоких частотах несун1,ей Mo;iy,,4HpyjoHiero сигнала.

Поверхкос1ная акустическая волна, содержащая в себе после прохождения пространства, занятого полупроводниковой структурой, фазовую модуляцию, на выходном преобразователе 5 снова преобразуется в ВЧ-радиосигнал. Фазомодулированный ВЧ-радиосигнал снимается с выходной клеммы 8 устройства. Сдвиг фазы выходного снгна;|а в каждый момент времени проггорциона.чен ве,личине иоперечиого .рейфового тока, а, следовательно, и величине моду.-чирующего на пряжения.

1оскольку проводимость по.туцроводниК вой структуры не изме11яется, амплитудно(ра.к)вая характеристика устройгт.ва является линейной. Периодичность гю.луиГОводниковой структуры обеспечивает расщиреьне частотного днапазо ; .лиру10 иом1 сигиал а.

Пример. Устройство для фазовой модуляции э,лектрома|нитШ)ГХ сигналов со згзукоироводом изготовлено из пластины пнобата лития Y среза с длинной осью, направленной .ао кристаллографической оси Z. Размеры пластины 20x7x0,8 м.м. На рабочей поверхности звукопровода изготовлены ветречмо- птыревые преобразог атели, рассчитанные на рабочую часлоту 100 Мгц. Между этими преобразователями к рабочей поверхности звукопровода с воздущным зазором, равным 500 А, прижимают пластинку элсктpijtuioro крс.чния прО1 одимостью ом -см и раз.мерами 4x2x0,5 мы. Воздуплный зазор обеспечивают напылением диэлектрических полозьев на поверхность звукопровода вне пространства, занятого акустическим лучом. На наруж.юй поверхности кремниевой пластинки ()влс}1 омический контакт, а на стороне, o6iiameHH(jH к зпукопроаоду, методами фого.литогра1)М- 1;р(трй;:лока (стема

канавок с периодом 95 мкм и глубиной травления 15 мкм. На противоположной поверхности звукопровода под крем 1иевой пластинкой изготовлен металлический электрод. При частоте несуилей модулируюп1его сигнала, равной 200 КГЦ, устройство обеспечи вает линейную амплитудно-фазовую хаоак -iT

теристику до сдвига фаз, равного -ч-, который достигался при амплитуде модулирующего сигнала, равной 20 В.

Предложенное устройство отличается простотой и технологичностью. Его производство совместимо со стандартной технологией изготовления интегральных схем. При использовании в качестве периодической полупроводниковой структуры соответствующих пленок конструкция устройства планарная. Перечисленные качества обеспечивают хорошие эксплуатационные параметры предлагае.мого устройства и сравнительно низкие затраты на его изготовление при массовом производстве.

Формула изобретения

Устройство для фазовой модуляции электро.магнитных сигналов, содержащее выполненныи в виде пластины звукопровод, на рабочей поверхности KOTopoio расположены входной и выходной э, ектромеханические преобразователи 1 оверхностных акустических волн, а на противо1 оложной поверхности - .еталличес ий электрод, отличающееся тем, что, с целью nsxTyiefiHa .линейной амплитудно-фазовой характер1 сгики и расширения частотного диапазона .модулирующего оггнала, звукопровод выполнен из пьезодиэ.чектрика, а ежду электромеханическими преобразователями на рабочей поверхности звукопровода рас110. ожена периодическая полупроводниковая структура с верхним омпчески.м контактом.

Источники информации, принятые во внимание npji экспертизе:

1.Заявка на патепт ФРГ Л 2.019.780, кл. 21 g 34, i 1.10.73.

2.G. Chao «Phase shifting on surface vaye using Shottki diodes, «Electronics Letters, 9, p. 49, 1973.

j:

-mjKi

-efs

fe

iSS