Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) ( 30 ) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (30)

Многополосковый ответвитель (рис. 3.46) обеспечивает переход ПАВ с одной поверхности звукопровода на другую, что увеличивает время задержки электрического сигнала примерно в два раза. Число электродов ответвителя N„g==X/(kd). При с?<А, можно обеспечить постоянство коэффициента передачи ПАВ из одного канала в другой в заданной полосе частот. Для достижения мак-

Рис. 3.46. Пример использования многополоскового ответвителя в ЛЗ на ПАВ


Рис. 3.47. Пример использования отражательной структуры в ЛЗ на ПАВ

симального коэффициента передачи такой структуры нужно, чтобы L « A/fe.

На рис. 3.47 изображена ЛЗ с отражательной структурой, шаг электродов которой h « Х/У2. В данном случае время задержки

6. Рассчитывают мощность потерь на отражение энергии от выходного преобразователя Рот,, прохождение Рдр и поглощение Рпо-

р = 10 2 •

Р = -10к

7. Вычисляют мощность потерь на активном сопротивлении

электродов: P-lOlg """ , где R2rlN, {pW)l{dt);

р - удельное сопротивление металла, из которого выполнен электрод толщиной t.

8. Определяют мощность ложного сигнала Рдс ЗР, представляющего собой отраженный сигнал с задержкой 24-

9. Сравнивают полученные в предыдущих пунктах результаты с приведенными в ТЗ. В случае их соответствия заданным в ТЗ параметрам приступают к вычерчиванию ЛЗ согласно рекомендациям, изложенным в § 3.4. В противном случае изменяют значение и повторяют расчет.

§ 3.6. АКУСТИЧЕСКИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Одной из функций, выполняемых трансформаторами, является согласование, сопротивлений источника сигнала и нагрузки. Трансформаторы, предназначенные для передачи переменных электрических сигналов, несущих полезную информацию с целью изменения уровней напряжений или токов при сохранении мощности и минимальном искажении сигнала, относятся к трансформаторам согласования [1]. В настоящем параграфе рассматривают УФЭ



на ПАВ, предназначенные для согласования сопротивлений источника сигнала и нагрузки и получившие название акустические трансформаторы. К достоинствам таких УФЭ относят широкий диапазон рабочих частот, применимость прогрессивной пленочной технологии, высокую повторяемость электрических параметров, конструктивную совместимость с интегральной элементной базой РЭА и др.

В качестве основных исходных данных для расчета принимают: 1) сопротивление источника (генератора) входного электрического сигнала; 2) входное сопротивление R каскада, являющегося нагрузкой выходного преобразователя акустического трансформатора; 3) коэффициент трансформации k; 4) рабочую полосу AF частот, определяемую значениями нижней и верхней граничных частот; 5) допустимое время задержки входного сигнала и другие данные (по аналогии с акустоэлектронными фильтрами).

прежде чем приступить к синтезу акустических трансформаторов, рекомендуется изучить соответствующие разделы [1, 6, 7, И], посвященные устройствам на ПАВ, и § 3.4 настоящей главы, обратив внимание на способы изменения сопротивления излучения преобразователя ПАВ и вытекающие из этого последствия. Например, уменьшение данного параметра достигается увеличением апертуры, но при этом возрастают электрическое сопротивление электродов, приводящее к росту потерь, и ширина пьезоподложки, а следовательно, повышается стоимость трансформатора. Кроме того, увеличение сопротивления излучения преобразователя ПАВ возможно при уменьшении его апертуры, что вызывает дифракционные искажения акустической волны и т. д.

Так как для оптимального согласования сопротивлений источника сигнала и нагрузки требуется обеспечить равенство сопротивления источника электрического сигнала и входного активного сопротивления акустического трансформатора, с одной стороны, его выходного активного сопротивления и сопротивления нагрузки, с другой, то под синтезом акустического трансформатора можно понимать проектирование фильтра на ПАВ, обладающего требуемыми сопротивлениями излучения входного и выходного преобразователей .

Положив в основу рекомендации по расчету акустоэлектронных фильтров, приведем алгоритм проектирования акустических трансформаторов.

1. Выбирают материал для пьезоподложки (звукопровода) трансформатора.

2. Пользуясь рис. 3.27 и табл. 3.9, определяют ориентировочное число пар электродов эквидистантного преобразователя (руководствуясь только обеспечением равенства полос пропускания согласующего электрического контура и преобразователя).

3. Выполняют синтез структуры преобразователя акустического трансформатора, обеспечивая реализацию следующих равенств;

т = аъх н = авых. ГДС - СОПрОТИВЛеНИС ИЗЛуЧСНИЯ

входного преобразователя, Rbuh-сопротивление излучения 94



выходного преобразователя. При этом необходимо принять во внимание, что сопротивление излучения преобразователя на резонансной частоте Ra= {Щд/i(oC„), где соо= (сОв-со„)/2 - центральная частота рабочей полосы акустического преобразователя; С„ - емкость преобразователя [см. формулу (3.6)]. Учитывая, что варьирование основными конструктивными параметрами преобразователя ПАВ (апертурой и числом пар электродов, их шириной и шагом), от которых зависит значение Ra, ограничено заданными электрическими параметрами, предложим дополнительные методы изменения сопротивления излучения преобразователя.

На рис. 3.34, б приведена структура преобразователя с дифракционной решеткой, содержащая два активных электрода /, между которыми расположены пассивные электроды 2. Достоинствами такого преобразователя являются повышенное значение сопротивления (по сравнению с ВШП); возможность возбуждения ПАВ на удвоенной частоте и снижение требований к технологии его изготовления, так как разрыв и короткое замыкание пассивных электродов не приводят к изменению параметров. Условие акустического синхронизма выполняется при ширине электрода, равной 0,5, и шаге, равном X. Сопротивление излучения такого преобразователя в 0,25Л раз больше, а емкость в 0,25Л раз меньше соответствующих параметров эквивалентного ВШП, содержащего такое же число электродов. Более точное значение сопротивления /?ад излучения преобразователя типа дифракционной решетки можно вычислить, пользуясь табл. 3.12.

Таблица 3.12

о с;

UJ с

а. . с с

о с; К о S Й Щ и

а. о к с

я г.

л v< Ч о

SgS к с ж

0 я и

си W

ОЙ

Us Q

а а <

&

а t-

о о В

ЮО Ф п D. . С п

§s

К , о

КС»;

л о < Ч 0 о с; к i- 0 к

<U СО

0,614

18,5

1,04

0,399

2,22

0,520

12,0

1,40

0,386

2,36

0,471

1,67

0,375

2,48

0,439

1,8;

0,366

0,417

2,05

0,357

2,72

К недостаткам рассмотренного преобразователя относят его невысокую эффективность преобразования, которая практически не больше эффективности преобразования ВШП, состоящего из двух электродов.

Другим вариантом достижения требуемого сопротивления излучения является секционирование преобразователей ПАВ с последующим их объединением, различным по комбинации, в сек-



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) ( 30 ) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68)