загрузка...
загрузка...
На головну

ОСНОВНІ ТИПИ акустоелектронні ПРИСТРОЇВ Лінії затримки

«== Попередня стаття | наступна стаття ==>

Звичайна лінія затримки (ЛЗ) на ПАР (рис. 1.1) складається з вхідного і вихідного встречно'штиревих перетворювачів, нанесеннихна поверхню п'єзоелектричній середовища (звукопровода), в якій можуть поширюватися поверхневі акустичні хвилі з невеликим загасанням. Лінії затримки на ПАР, як правило, мають однорідні перетворювачі. Під однорідним перетворювачем розуміється перетворювач з постійним періодом і перекриттям сусідніх електродів. Конструкція ЛЗ з реальними однорідними ВШП зображена на рис. 1.2. У тих випадках, коли від ЛЗ потрібні властивості частотної вибірковості, в одному з ВШП лінії затримки використовується аподизація електродів (рис. 1.3).

Мал. 1.1. Лінія затримки на ПАР і спосіб її включення в зовнішній ланцюг (Rн, Rг - опору навантаження і генератора).

Аподизація електродів ВШП зазвичай називають зміну взаємного перекриття сусідніх електродів на довжині ВШП з якого-небудь функціонального закону, наприклад у вигляді функції Гаусса, Тейлора або будь-якої іншої фізично реалізованої функції.

Характеристика ЛЗ в тимчасовій області показана на рис. 1.4. Якщо в момент часу на вхід ЛЗ подати короткий імпульс тривалістю ~ 1 /f, де f - ширина смуги робочих частот ЛЗ за рівнем 3 дБ, то на виході ЛЗ з'явиться затриманий імпульс, який має форму, близьку до вхідного. Час затримки в ЛЗ на ПАР зазвичай становить від часток мікросекунди до сотень мікросекунд.

Мал. 1.2. Плата лінії затримки з неаподізованнимі електродами в ВШП; (P - напівперіод проходження електродів)

Мал. 1.3. Плата лінії затримки, що володіє властивостями фільтра (перетворювач, підключений до генератора, має аподізованние по функції Тейлора електроди)

У тих випадках, коли від ЛЗ потрібно відносно широка смуга робочих частот з невеликою нерівномірністю коефіцієнта передачі (рис. 1.5, б), використовуються ВШП дисперсійного типу. У ВШП дисперсійного типу період електродів змінюється уздовж структури за певним законом. Принциповим є той факт, що обидва перетворювача в такий ЛЗ повинні бути ідентичними. Можливі частотні характеристики ЛЗ зображені на рис. 1.5, а і 1.5, б.

Основними параметрами ЛЗ є наступні:

· Час затримки сигналу в ЛЗ;

· Смуга робочих частот;

· Центральна частота;

· Коефіцієнт передачі;

· Вносяться ЛЗ втрати;

· Рівень хибних сигналів.

Час затримки tз визначається часом поширення сигналу від вхідного перетворювача до вихідного перетворювача tз L / VПАВ, (1.1)

де L - відстань між центрами перетворювачів; VПАВ - швидкість поширення ПАР в матеріалі звукопровода. Наприклад, для найбільш поширених в акустоелектроніці матеріалів, таких як ніобат літію YZ'среза VПАВ 3488 м / с, а для кварцу ST зрізу - 3158 м / с.

Мал. 1.4. Характеристика ЛЗ в тимчасовій області: 1 - імпульс на вході ЛЗ; 2 - затриманий імпульс на виході ЛЗ; 3 - «трьохпролітний» затриманий імпульс на виході ЛЗ (один з можливих видів хибних сигналів в ЛЗ). A0 - вносяться втрати, АЛ - рівень помилкового сигналу

Мал. 1.5. Частотні характеристики лінії затримки: а- АЧХ узкополосной ЛЗ виду, наведеного на рис. 1.3; б - АЧХ широкосмугового ЛЗ з перетворювачами дисперсійного типу. A0 - вносяться ЛЗ втрати

Смуга робочих частот зазвичай визначається як різниця між верхньою і нижньою частотами смуги робочих частот ЛЗ на рівні -3 дБ (що відповідає 0,707) від максимального значення модуля коефіцієнта передачі пристрою. Центральна частотає середня частота смуги робочих частот. Коефіцієнт передачі чотириполюсника визначається як відношення комплексних амплітуд сигналів на виході і вході пристрою.

Модуль коефіцієнта передачі має спеціальну назву - амплітудно-частотна характеристика і, виражається в децибелах.

Інше визначення коефіцієнта передачі чотириполюсника спирається на поняття матриці розсіювання. Параметр матриці розсіювання має сенс коефіцієнта передачі. Слід зазначити, що більшість сучасних приладів, придатних для вимірювання електричних параметрів пристроїв на ПАР, вимірюють параметри матриці розсіювання.

Відносну смугу робочих частот ЛЗ з однорідними ВШП (без аподизації електродів ВШП, рис. 1.3) можна приблизно оцінити за співвідношенням

де N - число електродів в одному ВШП.

Внесені втрати визначаються як максимальне значення коефіцієнта передачі пристрою в смузі робочих частот, виражене в децибелах /

У широкосмугових ЛЗ, що мають плоску АЧХ, що вносяться втрати визначають як середнє значення модуля коефіцієнта передачі пристрою в заданій смузі частот поблизу f0.

Лінія затримки з поєднаним входом і виходом ( «одновходовой»). Така лінія має один перетворювач, який поєднує функції вхідного і вихідного перетворювачів звичайної ЛЗ (рис. 1.6). Для зміни напрямку поширення ПАР на 180? зазвичай використовується відображальний елемент у вигляді многополоскового ответвителя (МПО). Основною перевагою одновходовой ЛЗ в порівнянні зі звичайною є вдвічі менша її довжина при тій же величині затримки і вносяться втрати. Менші габарити є суттєвою перевагою одновходовой ЛЗ на ПАР в порівнянні зі звичайною із затримкою в кілька десятків мікросекунд і більше.

Лінія затримки на об'ємних акустичних хвилях. Значно підвищити робочі частоти акустоелектронні ЛЗ дозволяє використання об'ємних акустичних хвиль - поздовжніх або поперечних, замість поверхневих. Лінія затримки, що використовує будь-якої тип об'ємних хвиль, має перетворювачі, призначені відповідно для збудження і прийому об'ємних хвиль.

Оскільки такі ЛЗ зазвичай використовуються на високих частотах (до 12 ГГц), головна вимога до матеріалу звукопровода - невеликі втрати при поширенні акустичної хвилі. Саме середовище, в якій поширюється акустична хвиля, як правило, не має п'єзоелектричні властивості. Тому необхідні перетворювачі, що перетворюють енергію змінного електричного струму в акустичну хвилю.

Мал. 1.6. «Одновходовой» лінія затримки (а) і схема її включення при використання в якості імітатора мети для РЛС (б). ВШП і МПО показані умовно; стрілками показано напрямок проходження радіоімпульсу

Перетворювачі об'ємних хвиль є тонким шаром п'єзоелектричного матеріалу (окису цинку ZnO або нітриду алюмінію AlN) товщиною, що дорівнює приблизно половині довжини акустичної хвилі, на центральній частоті пристрою. П'єзоелектричний шар розташований між тонкими металевими електродами, товщина яких багато менше довжини акустичної хвилі. Перетворювачі щільно притиснуті до торця звукопровода, що є волноведущей середовищем, в якій здійснюється затримка сигналу (рис. 1.7).

Величина реалізованих затримок в СВЧ'лініях затримки, які працюють на частотах від ~ 1 ГГц до ~ 12 ГГц, становить від часток до десятків мікросекунд, при внесених втрати від ~ 15дБ до ~ 70дБ. Як матеріал звукопровода найчастіше використовуються штучний сапфір (лейкосапфир) і алюмоітрієвому гранат (АІГ). Обидва ці матеріалу не володіють пьезосвойствамі, однак мають низькі втрати гіперзвуку на високих частотах. У лейкосапфіра зазвичай використовується поздовжня об'ємна хвиля, що має швидкість ~ 11,2 км / с і втрати на частоті 9,4 ГГц ~ 18 дБ / мкс, а в АІГ - поперечна об'ємна хвиля, що має швидкість ~ 5 км / с і втрати на частоті 9,4 ГГц ~ 8 дБ / мкс.

Лінії затримки на об'ємних акустичних хвилях СВЧ-діапазону використовуються в пристроях калібрування РЛС по дальності (як імітатор цілі) і пристроях контролю вихідної потужності передавача.

Мал. 1.7. Лінія затримки на об'ємних акустичних хвилях

ОАВ

«== Попередня стаття | наступна стаття ==>

Читайте також:

Введення в фізичні явища

пьезокварцевиє иммуносенсор

Графен

Приклади застосувань ССМ-77

Нейтронографія

механорецептори

ефект Мессбауера

Явище магнітного резонансу використовується для виявлення і вимірювання електричних і магнітних взаємодій електронів і ядер в макроскопічних кількостях речовини. Це явище обумовлене парамагнітної орієнтацією електронного і ядерного струмів зовн

Оже-спектроскопія

просторові характеристики

Резонатори на ПАР

Основи взаємодії електромагнітних хвиль і пучків частинок з речовиною

Площа рецептивних полів сенсорних нейронів

Повернутися в зміст: фізичні явища

Всі підручники

© om.net.ua