те. Зная зависимости Qa=F{N) и Q=F{N), можно определить (для выбранного материала звуконровода) оптимальное число пар электродов (рис. 3.27). Однако, учитывая то, что в задании на проектирование фильтра может быть указан коэффициент прямоугольности kn и его АЧХ, при расчете Л принимают во внимание функцию аподизации преобразователей. Обычно форма импульс-

Рис. 3.27. Зависимость акустической Qa и электрической добротностей преобразователя от числа электродов N

Рис. 3.28. Форма импульсного отклика фильтра с симметричной прямоугольной АЧХ

ного отклика полосового акустоэлектронного фильтра с симметричной прямоугольной АЧХ описывается функцией sin х/х, где x=nNl{f - fo)/fu]- В этом случае » (ni+l)fai {AF), где т - число лепестков импульсного отклика (рис. 3.28). Пользуясь табл. 3.9, можно получить для заданного значения AF уровни изрезанности Да в полосе пропускания и за ее пределами р.

Таблица 3.9

3, Выполняют синтез структуры преобразователя ПАВ, т. е. определяют геометрические размеры и конфигурацию ВШП с целью достижения требуемых электрических параметров (АЧХ, импульсного отклика, емкости, полной проводимости и др.).

При использовании однофазного преобразователя ПАВ (рис. 3.29) необходимо руководствоваться следующими соображениями.

Для достижения максимальной эффективности взаимного преобразования электрического и акустического сигналов расстояние h между электродами однофазной решетки (период электродов)

должно быть равно длине % ПАВ в звукопроводе, т. е. h=vlf. Ширину d электродов преобразователя выбирают равной половине длины ПАВ в звукопроводе, а апертура W электродов должна превышать значения %. На практике W ж (10200) ?i. Толш,ину электродов решетки делают значительно меньше 1. Погонная емкость Ci электрода решетки Ci = {г--г) {К {k[))l2K {k), где /С (i) - полный эллиптический интеграл первого рода; к = = {h-d)l{h + d); k[~V\-k\; 8п -абсолютная проницаемость материала подложки; 8„-диэлектрическая постоянная.

Для двухфазного преобразователя ПАВ расстояние h между разнополярными электродами выбирают равным 0,5 % ПАВ в

Рис. 3.29. Схема однофазного преобразователя ПАВ:

; - электроды решетки; 2 - соединительный проводник; 3 - звукопровод; 4 - сплошной электрод

Рис. 3.30. Зависимости погонных емкостей преобразователей ПАВ от отношения dlh

2,0 15

о 0,2 0,В 0.8-d/h

звукопроводе, а ширину d = 0,25 "к. Рекомендации по толщине электродов и апертуре аналогичны ранее приведенным.

Погонная емкость двух рядом расположенных электродов двухфазного преобразователя

Q = (Eh + 8o) [К{К)1К{К)],

тщ k=s\n{ndl2h); kV-kl. Зависимости Cj и С от dlh приведены на рис. 3.30.

Изложенные рекомендации по определению h предполагают реализацию эквидистантного неаподизованного преобразователя (см. рис. 3.26, а), частотную характеристику которого можно рассчитать, пользуясь, например, следующей формулой:

Н {f)C,WUN sine {лЛ [(/-/o)/fo]} exp (-/лЛШ, (3.5)

где и - напряжение на преобразователе.

Для реализации фильтра с шириной полосы пропускания, равной в одних случаях AF o<0,l%, а в других AF o>50% и заданной АЧХ, используют неэквидистантные аподизованные преобразователи. Для входного неэквидистантного преобразователя

(см. рис. 3.26, г) расстояние между электродами

п4АР fit.

где п=0, 1, 2, . . ,, Л; N=fo{tJ2). Для выходного преобразователя, изображенного на рис. 3.26, д,

h„ = v

4nAF

Для аподизованного преобразователя с формой импульсного отклика, описываемой функцией sin х/х, где x=nN[{f - fo)/[o], апертура

sin (InmniN) 2ктп/М

l-(-l)

где п - порядковый номер электродов преобразователя. Необходимо иметь в виду, что для аподизации изменением апертуры

а/ В)

Рис. 3.31. Варианты введения пассивных штырей

перекрытия штырей характерны дифракция ПАВ, излучаемая участками с малым перекрытием (l?n,in)> и фазовые искажения ее фронта из-за неравномерной металлизации звукопровода. Для устранения данного недостатка стремятся увеличить значение

что приводит к пропорциональному увеличению Иах-

а следовательно, и ширины звукопровода. Данное решение не всегда приемлемо, так как ширина звуконровода, как правило, ограничена размером пьезоэлектрической пластины, сопротивлением излучения, обеспечивающим согласование преобразователя с внешними цепями либо погонным сопротивлением электродов. В этом случае эффективно введение дополнительных штырей, которые обеспечивают равномерную металлизацию звукопровода вдоль распространения фронта ПАВ [5]. На рис. 3.31, а изображена симметричная структура аподизованного преобразователя с дополнительными штырями 1, выполненными в виде сдвоенных электродов. Шаг штырей должен быть равен 0,25?i, а их ширина - 0,125Я [5]. На рис. 3.31, б дополнительные штыри 1 соединяют суммирующую шину 2 с общей шиной 3 преобразователя. Шаг