Многоэлементный пьезоэлектричес-Кий пРЕОбРАзОВАТЕль Советский патент 1981 года по МПК H04R17/00 

Изобрегенне огносигся к СВЧ акусгике и можег быть использовано при разработке твердотелых линий задержки акустоэлектронных и акустооптических устройств. Известны пьезоэлектрические преобразователи, состоящие из двух тонких металлическах электродов, нанесенных на звукопровод, между которыми находится слой пьезоэлекгрика i}. Такие гфеобразовагели имеют большую статичей ую емкость, что приводит к сужению полосы рабочих частот, ухудшению эффективности преобразования, к трудностям согласования с СВЧ-трактом. Наиболее близким но своей техническ й сущности к предложенному является согласованный многоэлементный преобразователь для акусгнческой линбв задерж- кн СВЧ диапазсра, содержащий звукопровод с пьезоэлектрическим слоем, заключенным между последовательностью пар металлических электродов, в начале в в конце которой включены последовательные компенсирующие индуктивности . Недостатком такого преобразсжателя является недосгагочно широкая полоса частот, а также то, что он согласуется с передающей линией только на фиксированной частоте. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот пьезоэлектрического преобразователя и согласование в широкой полосе частот. Цель достигается тем, что в многоэлементном пьезоэлектрическом преобразователе, содержащем звукопровод с пьезоэлектрическим слоем, заключенным между последовательностью пар металлических электродов, расположенных друг над /другом, один электрод каждой пары соединен перемычкой, имеющей вывод, с одним нз электродов последующей пары, а другой - с одним из электродов предыдущей, причем все вьшоды перемычек на длине, определяемой рабочей частотой, соединены между собой общим электродом, образующим вместе с одним из электродов крайней пары вход-ашход устройства. На чертеже нвображен многоа/лемент- ный пьезоэлектрический преобраэователь. На торцовую поверхность, выполненную в виде прямоугольного параллелепипеда, звуко провода 1 нанесен ряд секционированных ме таллических электродов 2 одинаковой геомет рии. Исключение составляют первьй и послед НИИ электроды 3 этого ряда, которые для облегчения подключения к внешней передающей линии имеют большие геометрические размеры. Все электроды с одной стороны с помощью перемычек 4 попарно соединены. Све рху наложен слой пьезоэлектрика 5 пря- моугольной формы. На пьезоэлектрик нанесены такие же металлические секционированные электроды 2, аналогичным образом попарно соединенные с помощью перемычек 4. Верхние пары электродов должны быть смещены относительно нижних пар та чтобы первый электрод первой верхней пары оказался над вторым электродом первой нижней, пары, второй электрод первой верхней пары - над первым электродом второй пары и т.д. Нижний и верхний электроды в совокупности с заключенным между ними пьезоэл ктриком представляют собой элементар- ный конденсатор. Причем все элементарны конденсаторы включены последовательно. К каждой перемычке подсоединен вьшод 6 переходящий с торцовой поверхности набо боковые ;грани звукопровода, где все они на определенной.длине в зависимости от рабочей частоты закорочены между собой общим замкнутым электродом 7. Стандартная передающая линия одним своим концом подсоединяется к широкому электроду первой (последней) пары, а другим к электроду, закорачивающему выводы 6. Преобразователь работает следующим образом. J., При подаче напряжения на вход-выход 3-7 устройства в cfioe пьезоэлекгрика 5 возбуждаются упругие волны, которые передаются далее в звукопровод 1. Или же наоборот, упругие волны, появившиеся в звукопроводе, преобразуются в электрическое напряжение на входе-выходе 3-7 устройства. Эквивалентная схема может быть 1феДй сгавлена цепочкой последовательно соединенных Т или П-образных ячеек фильтра высоких частот с активными потерями, обусловлеаными процессом преобразования электромагнитной энергии в акустическую. При малых потерях на ячейку схема имеет полосу пропускания, простирающую ся от некоторой граничной частоты до бесконечности. В полосе пропускания,на чиная с некоторой частоты, большей граничной, волновое сопротивление является Действительной и почти постоянной величиной. Электрические параметры ячейки С иЬ зависят от вида и толщины пьезоэлектрического материала и геометрическрх, размеров верхнего и нижнего эле:- ктродов, образующих конденсатор, а также длины вывода. При заданном пьезоэлектрике вариацией этих, геометрических размеров всегда можно добиться, чтобы рабочая частота пьезопреобразователя лежала бы вдали от граничной частоты, обеспечивая равенство волнового сопротивления цепочки волновомусопротивлению стандартных передающих линий в широкой полосе частот. Предложенная конструкция пьезоэлектрического преобразователя позволяет продвинуться в ксротковояновую часть СВЧ диапазона, обеспечивая хорошее согласование в широкой полосе рабочий: частот. Кроме того, преобразователь имеет повышенную механическую гфочность из-за отсутствия трущихся частей. Формула изобретения Многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий звукопрород с пьезоэлектрическим слоем, заключенным между последовательностью пар металлических электродов, расположенных рруг над Другом, отличающийся тем, что, сцелью расширения диапазона рабочих частот и . согласования во всей полосе частот, один электрод каждой пары соединен перемычкой, имеющей вывод, с рдним из электродов последующей пары, а другой - Q одним из электродов предыдущей, причем все вьтоды на длине, определяемой рабочей частотой, соединены между собой общим замкнутым электродом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Морозов А. И. и щ. Пьезополу1фоводниковые преобразователи н их. применение, М., Энергия, 1973. 2.Патент США № 3893048,: кл. ii33/30, опублик, 1975 (прототип).