Высокочастотный преобразователь поверхностных акустических волн

Высокочастотный преобразователь поверхностных акустических волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиэлектронике. Цель изобретения - повышение воспроизводимости амплитудно-частотной характеристики высокочастотного преобра4r2V5 . tp f U0/2 зователя поверхностных акустических волн (ПАВ) при расширении рабочего диапазона частот. В каждой трехэлектродной секции 4 пассивные участки 6 электродов выполнены из трех параллельных отрезков 7, продольные оси которых совпадают с продольными осями соответствующих активных участков 5 электродов. Ширина участков 5 и 6, расстояние между продольными осями соседних электродов в каждой секции 4 пространственный период размещения секций 4 выбран в зависимости от длины ПАВ. Это обеспечивает высокую эффективность возбуждения ПАВ, работу преобразователя на частотах выше частот акустического синхронизма секций 4 и компенсацию ПАВ, отраженных от краев участков 5 и 6 электродов. 4 ил. ё 00 00 О 00 о а/г/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю HОЗ Н 9/145

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844813/22 (22) 28.06.90 (46) 30.05.93. Бюл. М 20 (71) Московский научно-исследовательский институт радиосвязи (72) П.Г.Иванов, В.M.Ìàêàðîâ, В.С.Орлов и

В,Б.Швец

{56) 1. Патент Франции М 2331991, кл. Н 03 Н 9/64, 1981.

2. Патент США М 4143340; «л. 333/151, 1978. (54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН (57) Изобретение относится к радиэлектронике. Цель изобретения — повышение воспроизводимости амплитудно-частотной характеристики высокочастотного преобра.БЫ .. l818680 А1 зователя поверхностных акустических волн (ПАВ) при расширении рабочего диапазона частот. В каждой трехэлектродной секции 4 пассивные участки 6 электродов выполнены иэ трех параллельных отрезков 7, продольные оси которых совпадают с продольными осями соответствующих активных участков

5 электродов. Ширина участков 5 и 6, расстояние между продольными осями соседних электродов в каждой секции 4 пространственный период размещения секций 4 выбран в зависимости от длины ПАВ. Это обеспечивает высокую эффективность возбуждения ПАВ, работу преобразователя на частотах выше частот акустического синхрониэма секций 4 и компенсацию ПАВ, отраженных от краев участков 5 и 6 электродов, а

1818680

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано а устройствах частотной селекции сигналов на поверхностных акустических волнах (ПАВ), 5

Цель изобретения — повышение воспроизводимости АЧХ при расширении рабочего диапазона частот.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом высокочастотном преобра- 10 зователе ПАВ, содержащем пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей грани которого размещена периодическая последовательность трехэлектродных секций с чередующейся полярностью активных уча- 15

-.Тков электродов в каждой секции. первая и

Вторая суммирующие шины, обьединяющие пассивные участки электродов одной поляр-. ности согласно изобретению в каждой сек) ции пассивные участки электродов 20 выполнены из трех параллельных отрезков, продольные оси которых совпадают с продольными осями соответствующих активных участков электродов, при этом ширина активных и пассивных участков электродов 25

Выбраны иэ выражения

b = ilo/3, (1) о — ширина активных и пассивных участков электродов, м, Аа — длина ПАЗ на средней частоте пре- 30 образователя, м, расстояние между продольными осями соседних противофазных электродов в каждой секции выбрано из выражения

l. -2 А)/3= 4с,/2, (2) где Ь: — расстояние между продольными ;.:„:-. ìë соседних электродов, м;

А <; — длина ПАВ на частоте акустическо о синхронизма cGKU„NA, м, а пространственный период размещения 40 акций Выбран из Выражения

Lp = n Яо/2, (3) и =: 4., 5. 6 ... — Номер рабочей гармоники.

На фиг. и 2 представлен процесс формирования АЧХ преобразователя; на фиг. 3 45 и 4 — соответственно схема появления отраженных ПАВ и векторная диаграмма их комПЕНСЗЦИИ.

Высокочастотный преобразователь 50

ПАВ содержит пьезоэлектрический звукопровод 1„первую 2 и вторую 3 противофазн ые суммирующие шины, секции 4

Встречно-штыревых электродов (ВШЗ), чередующийся полярности с активными 5 с 55 пассивными 6 участками, последние иэ грех отрезкоВ 7.

Преобразователь ПАВ работает следуе ...;им образом. При подаче электрического сигнала каждая секция 4 противофаэных электродов возбуждает ПАВ, распространяющиеся влево и вправо по поверхности пьезоэлектрического звукопровода 1 (фиг. 1).

Каждый электрод в секции 4 можно рассматривать как элементарный источник

ПАВ, амплитуда которого пропорциональна взаимному перекрытию активных участков

5 соседних электродов, соединенных с суммирующими шинами 2 и 3. Спектральная же функция элементарного источника (или акустическая частотная характеристика электрода) описывается, например, для модифицированной модели д,источников

АэлЩ = 2 Х сов (-у- (Л - 1)), (4) ламп где Л = f/f< — относительная частота;

fc — частота акустического ВШЭ в секции.

Поскольку расстояния между центрами соседних ВШЭ в секции 4 выбраны одинаковыми из выражения (2), т. е. Lc = 2Яо/3 =.

= 4/2, то условие акустического синхронизма будет выполняться на частоте f< =

=0/2 2/3fo > где fo — средняя частота преобразователя, V — скорость ПАВ, и фазы соседних элементарных источников будут отличаться на л .

В свою очередь каждая секция 4 представляет собой ВШП, содержащий N - 1,5 пар электродов и обладающий линейной фазой. В соответствии со свойствами такого родэ ВШП при одинаковом перекрытии электродов АЧХ секции будет

АЩ-В!п(И-О,5)-2л-f Tc

-ВЬ(л Л), (5)

1 где T = - — период дискретизации имC пульсной характеристики секции 4.

Поскольку секции 4 образуют периодическую последовательность с пространственным периодом Lp n -rlo/2, п = 5, 6, 7 ..., а взаимное перекрытие электродов и полярность секций 4 определяются алгебраическими значениями весовых коэффициентов, соответствующих заданной АЧХ преобразователя, на частоте каждой ангармоники, удовлетворяющей условию (3), появляются частотные отклики, и АЧХ преобразователя, например, с постоянным перекрытием электродов внутри отдельной секции, описывается уравнением:

1818680

A(t)=A..(() A.(() ь "е " тр .(6)

k= 1 где М=1,2,3 ...;.

k — текущий номер секции;

hk —; Тр=

=Lp/U — период дискретизации импульсной характеристики преобразователя; . Lp - пространственный период размещения секций 4;

Л= 2 a(f - fo) — расстройка по частоте.

Формирование АЧХ преобразователя показано на фиг. 2.

Средняя частота fo преобразователя может быть выбрана совпадающей любой иэ ангармоник. При этом преобразователи, работающие на ангармониках n = 1, 2, 3, физически не реализуются, т. к. соседние секции

ВШЭ сливаются. Однако с точки зрения эффективности возбуждения ПАВ, и следовательно, с точки зрения обеспечения минимальных потерь при работе на высоких частотах, предпочтительной является рабо.та на ангармонике п = 5. т. е. при fo = 5. В этом случае эффективность возбуждения.

ПАВ на 20-25 $ вBы ш е, чем устройстве-прототипе(п =3, fo= Ф1)и на30-35 $ выше, чем на третьей ангармонике (и =6, fo - 1з).. Поскольку частоты нерабочих ангармоник

fg, f4 отстают достаточно далеко от средней частоты 9О = f2, то не представляет особого труда подавать эти паразитные ангармоники с помощью второго ВШП в устройстве или с помощью согласующих цепей.

Таким образом, выбор ширин электродов, расстояний между электродами и расстояний между секциями соответственно из соотношений (1-3) позволяет обеспечить работу преобразователя на частотах выше частот акустического синхронизма секций 4 с высокой точностью воспроизведения заданной АЧХ, Выбор ширин активных 5и пассивных 6 .участков электродов, размещение их на одной продольной оси и выбор расстояния между их продольными осями из соотношения Lc = 2 ilo/3 позволяет обеспечить компенсацию ПАВ, не только отраженных от одноименных краев активных участков электродов, как зто имеет место в прототипе, но и от краев пассивных участков электродов(фиг. 3), что обеспечивает повышение воспроизведения АЧХ.

Действительно, в преобразователе между ПАВ, отраженными от одноименных краев как активных 5, так и пассивных участков электродов внутри секции, фазовый сдвиг составляет 240 и, следовательно, суммарная амплитуда ПАВ, отраженной от отдельной секции 4, равна нулю на средней частоте fo = fz (см. фиг, 3, 4), На частотах вблизи fz достигается лишь частичная компенсация отраженных ПАВ.

Однако, учитывая, что средняя частота fz значительно(на 25 $) выше частоты акустического синхронизма 1, ВШЭ, на которой наблюдается максимальное отражение, 10 можно считать, что из-за отражений искажений АЧХ преобразователя в полосе пропускания пренебрежимо малы.

Кроме того, выполнение пассивных 5 участков электродов в виде трех отрезков шириной Яо/3 каждый и размещение этих отрезков на одной продольной оси с активными участками 6 электродов позволяет обеспечить однородность металлизации вдоль апертуры и тем самым снизить искажения АЧХ вследствие неравномерности

20 фазового фронта ПАВ.

Таким образом, использование предложенного преобразователя позволяет обесширении рабочего диапазона частот.

С целью формирования заданной R4X в предлагаемом преобразователе могут быть использованы различные методы взвешивания как электродов в секциях, так и секций путем изменения.перекрытия активных и пассивных участкбв, селективного удаления секций и т. д.

В качестве примера использования был изготовлен полосовой фильтр на ПАВ, со35 держащий звукопровод из кварца ЯТ-среза размером 15 х 6 х 1 мм, на рабочей поверхности которого размещались два секционированных преобразователя IlAB предлагаемой конструкции. Один из преобразователей выполнен с амплитудной апо40

45 д зацией секций (со взвешиванием перекрытия) электродов), второй — со взвешиванием удалением электродов. Число секций в преобразователях 109 и 76 соот50 ветственно. Период секций составлял 11,8 мкм, ширина электродов и зазоров 1,6 мкм, апертура 0,55 мм.. Параметры фильтра следующие: средняя частота 666,5 M Гц, соответствующая п =5; полоса пропускания по уровню 2 дБ—

2,5 Мгц; затухание в полосе заграждения более

40 дБ; неравномерность АЧХ в полосе пропускания 0,3 дБ; вносимые потери 17 дБ при согласовании последовательными катушками индуктивности с Ян - йг-50 Ом.

55, печить достижение цели изобретения—

25- повышение воспроизведения ФЧХ при рас1818680 8

Формула изобретения

8,$

I -Nsatf)-частсткас акустическая чзтккакя эсектраЬа, а- ЬО}-АЧХсскаикав учета бее Щ

Ь-Йс9)-АЧ1секцкис учетасс Iba(f), 4 4 (f) ДЧА npeo6pasoSa eay.

5 ФИ <фстатиаи ари Ьтб,ЬСр Hle

Фиг.2

Высокочестотный преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ), содержащий пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей грани которого размещена периодическая последовательность трехэлектродных секциЯ с чередующейся полярностью активных участков электродов в каждой секции, первая и вторая суммирующие шины, обьединяющие участки электродов одной полярности, о тл и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости амплитудно-частотной хврвктеристики при рэсширении рабочего диэпазонв частот, в каждой секции пассивные участки электродов вы-. полнены из трех пэрэллельных отрезков. продольные оси которых совпадают с продольными осями соответствующих активных участков электродов, при этом ширина активных и пассивных участков электродов

5 выбрэны из выражения Ь уо/3, где Ь— ширине активных и пассивных участков электродов, м; Ao — длина ПАВ на средней частоте преобразователя. м, расстояние между продольными осями соседних элект10 родов в каждой секции выбрано иэ выраже ния 4,-2 Яо/3 Ас/2, где Lc- расстояние между продольными осями соседних электродов, м: 4 — длина ПАВ на частоте акустического синхронизма секций выбран иэ

15 выражения Lp" n Яо/2, где п -4. 5, 6 ..;— номер рабочей ангэрмоники.

1818680

А

Составитель П.Иванов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор А.Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1941 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5