Частотно-избирательный разветвитель на объемных акустических волнах

Патент 987798

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (t ii9

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(S3)N. Кл.

Н 03 " 9/00

Н 03 Н 9/70 (22)Заявлено 06.10.81 (21) 3342989/18-23 с присоединениект заявки,йе

Гбеуллрстееххый хекхтет (23) ПрхоритетвЂ”

СССР

Опубликовано 07.01.83. Бюллетень 34 1

Дата опубликования описания 07. 01. 83 пв делам хзебретенхй х открытий (53) ÓÄÊ621. 372 .632(088.8) т (72) Авторы изобретения

Е,А.Карпов и А.А.Рогозин,1

1 т ( у

4 (71) Заявитель (54 ) ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ РАЗВЕТВИТЕЛЬ

НА ОБЪЕМНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Изобретение относится к радиотех нике и может быть использовано для многоканального частотного разветвле ния радиосигналов в различных устройствах измерительной техники и техники радиосвязи, например в анализа" торах .спектра.

Известен многоканальный акусти" ческий разветвитель, содержащий пьезоэлектрический звукопровод, с расположенными на его поверхности входным преобразователем и и выходными преобразователями (1).

Недостаток данного разветвителяотсутствие возможности селекции сигналов по частоте.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности частотноизбирательный разветвитель на объемных акустических волнах, содержащий твердотельный звукопровод, имею-: щий криволинейную фокусирующую и две параллельные плоские поверхности, на . одной из которых расположен входной

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

Недостатком известного разветвителя является узкая полоса рабочих частот из-за ограниченности допустимого сектора пространственного сканирования Д1 дифрагированных

20 объемных акустических волн (ОАВ), границы которого определяются допустимым снижением коэффициента передачи из-за резкого уменьшения эффективности электроакустического пре987798

« Е прод, сри, >

3 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 íà поверхности эвукопровода в виде параллельных канавок с профилем типа наклонной ступеньки, что исключает воэможность применения простых и хорошо отработанных 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 параллельных канавок, причем выходные канальные пьезопреобразователя объемных акустических волн расположены в фокальной плоскости криволинейной фокусирующей поверхности, выходные канальные пьезопреобразователи объемных 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

i де Ч - скорость ОАВ продольного про типа, средняя частота нижней посрн ловины частотного диапазона

I с - отношение скоростей продоль ных и сдвиговых ОАВ в материале- эвукопровода.

На фиг. 1 приведена конструкция разветвителя; на фиг. 2 - диаграмма пространственного распределения огибающей интенсивности дифрагированных

ОАВ по угловым положениям главных акустических максимумов + 1-го порядка для продольных (кривая 1) и сдвиговых (кривая tl) OAB.

Частотно-избирательный разветвитель содержит твердотельный звукопровод 1, который может быть выполнен как из пьезоэлектрического, так и непьезоэлектрического материала, например плавленного кварца. Звукопровод 1 имеет криволинейную фокусирующую поверхность 2 и плоские параллельные поверхности 3 и 4. Криволинейную фокусирующую поверхность

13 2 выбирают в форме поверхности волновых скоростей материала звукопровода 1, например, s форме цилиндра для звукопровода из плавленного кварца., Поверхность 2 соединяет симметрично 0 по обе стороны плоские поверхности

-3 и 4. 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

4 напротив входного пьезопреобразователя 5 OAB расположена периодическая

30 решетка 6 акустических неоднородностей в виде параллельных канавок пра. вильной геометрической формы, например прямоугольных. Для концентрации энергии дифрагированных ОАВ преимущественно лишь в максимумах + l-го

35 порядка ширину канавок выбирают pasной половине периода решетки 6 акустических неоднородностей. Дпя наи" большего подавления отраженного дифракционного максимума нулевого по40 рядка глубину канавок выбирают приблизительно равной V/4f, где ГовЂ” средняя частота рабочего диапазона.

Для возможности одновременного излучения от решетки 6 акустических неоднородносте и в дифрагированных OAB как продольного, так и сдвигового типа, необходимых для расширения полосы рабочих частот, период 4 решетки акустических неоднородностей вы бирают из условия, определяемого выражением (1), По обе стороны периодической решетки 6 акустических неоднородностей в фокальной плоскости криволинейной

33 фокусирующей поверхности 2 располагают в виде линейки выходные канальные пьезопреобразователи 7 и 8 ОАВ, которые могут бйть выполнены аналоФормула изобретения

Частотно-избирательный разветвитель на объемных акустических волнах, содержащий твердотельный звукопровод, имеющий криволинейную фсжусирующую и две параллельные плоские поверхности, на одной из которых рас" положен 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 „ что, с целью расширения частот" ного диапазона, выходные канальные пьезопреобразователи объемных акустических волн располагают на плоской поверхности по обе стороны от периодической решетки акустических

5 98779 гично входному пьезопреобразователю

5 ОАВ, только .с многоэлементным верхним электродом. фокальные плоскости с выходными канальными пьезопреобразователями

7 и 8 располагают на плоской поверхности 4 вместе с периодической решеткой 6 акустических неоднородностей, при этом плоская поверхность

4 должна располагаться в фокальной 1в плоскости криволинейной фокусирующей поверхности 2, что упрощает конструкцию и технологию изготовления.

Предлагаемый частотно-избирательный разветвитель работает следующим у образом.

Подлежащие частотному разветвлению радиосигналы. поступают на входной пьезопреобразователь 5, где преобразуются в ОАВ, попадающие на периодическую решетку 6 акустических неоднородностей. В результате дифракции и последующей интерференции отраженных ОАВ в дальней зоне периодической решетки акустических неоднород- 2з ностей образуются главные ннтерференционные акустические максимумы преимущественно „и f порядков. При этом разным значейиям частоты входного сиг. нала f в каждом из максимумов Ч, ц) „ соответствуют разные угловые положения g ., Я „- акустического максимума, т. е. происходит пространственный разнос частотных составляющих входных радиосигналов. Разнесенные в пространстве частотные составляющие ОАВ далее попадают под разными углами на криволинейную фокусирующую поверхность 2 и после отражения от нее фокусируются на различнще выходные канальные пьезопреобразователи 7 или 8 ОАВ, где преобразуются в частотно-разветвленные радиосигналы.

На фиг. 2 представлены характер- ные половины диаграмм пространственного распределения интенсивности диФра гиро ванных; 0A8 по возможным угловым положениям главных акустических максимумов +l-го порядка продольного типа (кривая I) и сдвигового типа (кривая Н), для материалов звукопровода типа плавленного кварца (c 1,65). В области углов дифракции Lf> 38 происходит эффективное

SS излучение дифрагированных ОАВ как продольного, так и сдвигового типа.

Причем ход кривых l u ll для большинства наиболее употребительных

8 6 твердотельных материалов (cl,65-2) практически не отличается.

Использование предлагаемого частотно"избирательного разветвителя по сравнению с прототипом позволяет приблизительно вдвое увеличить полосу рабочих частот при сохранении сектора пространственного сканирования дифрагированных ОАВ, упростить конструкцию и технологию изготовления устройства, так как используется периодическая решетка акустических неоднородностей параллельных. канавок более простой правильной геометрической формы, для изготовления которых применяются простые 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 пьезопреобразователей ОАВ, сократить общее число обрабатываемых рабочих поверхностей, объединить ряд операций изготовления периодической решетки акустических неоднородностей и выходных канальных пьезопреобразователей ОАВ, сократить количество фотошаблоноа, упростив и повысив точность операций совмещения их рисунков.

° 987798 д< ср.и где Ч прод срн

fryer ". fn

Ar oAr f / Р" 4) ВНИИПИ Заказ 10326/46 Тираж 934 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 неоднородностей, канавки которой имеют форму прямоугольного сечения, период которых определяют по следую щей математической формуле, скорость объемных акустических волн продольного типа; 10 средняя частота нижней половины частотного диапазона. с - отношение скоростей про дольных и сдвиговых объемных акустических волн в материале звукопровода.

Источники информации; принятые во внимание при экспертизе

1, Речицкий В.И. Акустоэлектронные радиокомпоненты, И., "Советское радио", 1980, с. 165-167.

2. Патент Франции М 2037605, кл. Н 03 Н 9/00, 1 971(прототип).