Частотно-избирательный разветвитель на объемных акустических волнах Советский патент 1983 года по МПК H03H9/00 H03H9/70 

1

Изобретение относится к радиотех- нике и может быть использовано для многоканального частотного разветвления радиосигналов в различных устройствах измерительной техники и техники радиосвязи, например в анализаторах jcneKTpa.

Известен многоканальный акустический разветвитель, содержащий пьезоэлектрический звукопровод, с располон{еннь1ми на его поверхности входным преобразователем и п выходными преобразователями ij.

Недостаток данного разветвителя отсутст&ие возможности селекции сигналов по частоте.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности частотноизбирательный разветвитель на объемных акустических волнах, содержащий твердотельный звукопровод, имеющий криволинейную фокусирующую и две параллельные плоские поверхности, на iодной из которых расположен входной

пьезопреобразователь объемных акустических волн, напротив которого на другой - периодическая решетка акустических неоднородностей и выходные канальные пьезопреобразователи объемных .акустических волн, расположенные на третьей плоский поверхности, являющейся фокальной плоскостью криволинейной фокусирующей поверхности, причем решетка акустических неодно10родностей выполнена в виде параллельных канавок с профилем в виде наклонной ступеньки (наклонного треугольника) |;2.

Недостатком известного разветви теля является узкая полоса рабочих частот из-за ограниченности допустимого сектора пространственного сканирования ДЧ дифрагированных объемных акустических волн (ОАВ),

20 границы которого определяются допустимым снижением коэффициента передачи из-за резкого уменьшения эффективности электроакустического пре- обраэователя при наклонном падении сфокусированных дифрагированных ОАВ на выходные канальные пьезопреобразователи .ОАВ и поэтому не могут быть существенно расширены. Кроме того, прототип отличается технологической сложностью изготовления решетки акустических неоднородностей на поверхности звукопровода в виде параллельных канавок с профилем типа наклонной ступеньки, что исключает возможность применения простых и хорошо от работанных в промышленности методов фотохимического травления подложек через защитную маску из фоторезиста. Цель изобретения - расширение частотного диапазона разветвителя. Поставленная цель достигается тем, что в частотно-избирательном разветвителе на объемных акустических волнах, содержащем твердотельный звукопровод, имеющий криволинейную фокусирующую и две параллельные плоские поверхности, на одной из которых расположен входной пьезопреобразователь объемных акустических волн, напротив которого на другой плоской поверхности расположена периодическая решетка акустических неоднородностей, выполненная в виде па раллельных канавок, причем выходные канальные пьезопреобразователй объемных акустических волн расположены в фокальной плоскости криволинейной фокусирующей поверхности, выходные канальные пьезопреобразователи объем ных акустических волн располагают на плоской поверхности по обе стороны от периодической решетки акустических неоднородностей, канавки которой имеют форму прямоугольного сечения, период которых определяют по математической формуле дапрод скорость ОАВ продольного типа; средняя частота нижней половины частотного диапазона, с - отношение скоростей продол ных и сдвиговых ОАВ в мате риале звукопровода. На фиг. 1 приведена конструкция разветвителя; на фиг. 2 - диаграмма пространственного распределения огибающей интенсивности дифрагированных 98 ОАВ по угловым положениям главных акустических максимумов+ 1-го порядка для продольных (кривая 1) и сдвиговых (кривая If) ОАВ. Частотно-избирательный разветвитель содержит твердотельный звукопровод 1, который может быть выполнен как иг пьезоэлектрического, так и непьезоэлектрического материала например плавленнопо кварца. Звукопровод 1 имеет криволинейную фокусирующую поверхность 2 и плоские параллельные поверхности 3 и 4. Криволихейную фокусирующую поверхность 2 выбирают в форме поверхности волновых скоростей материала звукопровода 1, например, в форме цилиндра для звукопровода, из плавленного кварца.. Поверхность 2 соединяет симметрично по обе стороны плоские поверхности 3 и k. На плоской поверхности 3 звукопровода 1 расположен входной пьезопреобразователь 5 ОАВ, например, пленочного типа (из окиси цинка или сульфида кадмия , или пластинчатого типа (из ниобата лития или пьезокерамики). На второй плоской поверхности i напротив входного пьезопреобразоеателя 5 ОАВ расположена периодическая решетка 6 акустических неоднородностей в виде параллельных канавок правильной геометрической формы, например прямоугольных. Для концентрации энергии дифрагированных ОАВ преимущественно лишь в максимумах +. 1-го роряд а ширину канавок выбирают равНОЙ половине периода решетки б акустических неоднородностей. Для наибольшего подавления отраженного ди фракционного максимума нулевого порядка глубину канавок выбирают при близительно равной V/tf-, где средняя частота рабочего диапазона. Для возможности одновременного излучения от решетки 6 акустических неоднородностей в дифрагированных ОАВ как продольного, так и сдвигового типа, необходимых для расширения полосы рабочих частот, период d решетки акустических неоднородностей выбирают из условия, определяемого выражением (1), По обе стороны периодической решетки б акустических неоднородностей в фокальной плоскости криволинейной фокусирующей поверхности 2 располагают в виде линейки выходные канальные пьезопреобразователи 7 и 8 ОАВ, которые могут бить выполнены анало59гично входному пьезопреобразователю 5 ОАВ, только с многоэлементным верх ним электродом. фокальные плоскости с выходными канальными пьезопреобразователями 7 и 8 располагают на плоской поверхности k вме,сте с периодической решеткой 6 акустических неоднородностей, при этом плоская поверхность k должна располагаться в фокальной плоскости криволинейной фокусирующей поверхности 2, что упрощает конструк цию и технологию изготовления. Предлагаемый частотно-избирательный разветвитель работает следующим образом. Подлежащие частотному разветвлению радиосигналы поступают на входно пьезопреобразователь 5, где преобразу ются в ОАВ, попадающ 1е на периодическую решетку 6 акустических неоднородностей. В результате дифракции и последующей интерференции отраженных ОАВ в дальней зоне периодической решетки акустических неоднородностей образуются главные интерферен ционные акустические максимумы преим щественно порядков. При этом разным значениям частоты входного си нала в каждом из максимумов Ч+, , соответствуют разные угловые положения If 4.V акустического макси мума, т.е. происходит пространственный разнос частотных составляющих входных радиосигналов. Разнесенные в пространстве частотные составляющие ОАЭ далее попадают под разными углами на криволинейную фокусирующую поверхность 2 и после отражения от нее фокусируются на различные выходные канальные пьезопреобразователи 7 или 8 ОАВ, где преобразуются в частотно-разветвленные радиосигналы. На фиг. 2 представлены характериые половины диаграмм пространственного распределения интенсивности дифрагированных; ОАВ по возможным угловым положениям главных акуст1 ческих ма1 симумов +1-го порядка продоль ного типа (кривая I) и сдвигового типа (кривая II), для материалов звукопровода Типа плавленного кварца (c2f1,65). В области углов дифрак- ции (/38 происходит эффективное излучение дифрагированных ОАВ как продольного, так и сдвигового типа. Причем ход кривых 1 и II для большинства наиболее употребительных 86 твердотельных материалов ,65-2) практически не отличается, Использование предлагаемого частотно-избирательного разветвителя по сравнению с прототипом позволяет приблизительно вдвое увеличить полосу рабочих частот при сохранении сектора прост|эанственного сканирования дифрагированных ОАВ, упростить конструкцию и технологию изготовления устройства, так как используется периодическая решетка акустических неоднородностей параллельных канавок более простой пра аильной геометрической формы, для изготовления которых применяются njx)cXbte и промышленно отработанные методы прямого фотохимического или ионного травления через защитную маску из фоторезиста, совмещением на одной плоской поверхности как решетки акустических неоднородностей, так и линейки выходных канальных пьезопреобразоватепей ОАВ, сократить общее число обрабатываемых рабочих поверхностей, объединить ряд операций изготовления пе(1иодической решетки акустических неоднородностей и выходных канальных пьезопреобразователей ОАВ, сократить количество фотошаблонов, упростив и повысив точность операции совмещения их рисунков. Формула изобретения Частотно-избирательный разветвитель на объемных акустических волнах, содержащий твердотельный звукопровод, имеющий криволинейную фокусирующую и две параллельные плоские поверхности, на одной из которых расположен входной пьезопреобразователь объемных акустических волн, напротив которого на другой.плоской поверхно- . сти расположена периодическая решетка акустических неоднородностей, выполненная в виде параллельных канавок, причем выходные канальные пье.зопреобразователи объемных акустичес.ких волн расположены в фокальной плоскости криволинейной фокусирующей поверхности, отличающийся тем V что, с целью расширения частотного диапазона, выходные канальные пьезопреобразователи объемных акустических волн располагают на плос- . кой поверхности по обе стороны от периодической решетки акустических 79877 неоднородностей, канавки которой имеют форму прямоугольного сечения, период которых определяют по следующей математической формуле, J. где V - скорость объемных акустичес° ких волн продольного типа; Ю сред частота нижней половины частотного диапазона: 98 - отношение скоростей просдольных и сдвиговых объемных акустических волн в материале звукопровода. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Речицкий В.И. Акустоэлектрон ные радиокомпоненты. М. , Советское радио, 1980, с. 1б5-1б7. 2. Патент Франции № , кл. Н 03 Н 9/00, ( прототип).

ff г /f

A/Jrff 6/ f-ff,.. (&/ Л-/,., ,)

/ ffT

фуг, f