SU1721789A1

SU1721789A1 - Device on surface acoustic waves

Info

Publication number: SU1721789A1
Application number: SU894770928A
Authority: SU
Inventors: Александр Петрович Абрамов; Владимир Георгиевич Бойченков; Юрий Борисович Иванов; Павел Николаевич Петров; Сергей Леонидович Чулин
Original assignee: Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1992-03-23

Abstract

Изобретение относитс к радиоэлектронике . Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ) за счет обеспечени дифференцировани по времени комплексной огибающей . В устройстве на ПАВ входной 3 и выходной 4 встречно-штыревые преобразователи (ВШП) выполнены веерными. Выходной ВШП 4 выполнен секционированным и апогизован в соответствии с функцией, завис щей от частоты, соответствующей i-му сечению его апертуры. Между ВШП 4 и 5 размещена замедл юща фазосдвигающа металлическа пленка 5 трапецеидальной формы. Обща шина выходного ВШП 4 размещена в i-м сечении его апертуры, в котором выполн етс условие акустического синхронизма дл средней частоты полосы пропускани . Электроды в секци х ВШП 4 включены противофазно. Это обеспечивает как посто нство сдвига фаз во всей полосе пропускани , так и возможность дифференцировани входного радиосигнала. 1 ил. feThe invention relates to electronics. The aim of the invention is to enhance the functionality of a surface acoustic wave (SAW) device by providing time differentiation of the complex envelope. In the device on the SAW input 3 and output 4, the interdigital transducers (IDT) are fan-shaped. The output IDT 4 is sectioned and apogized according to a function depending on the frequency corresponding to the ith section of its aperture. A trapezoidal phase-shifting metal film 5 is placed between IDT 4 and 5. The common bus of the output IDP 4 is located in the i-th section of its aperture, in which the condition of acoustic synchronism is satisfied for the average frequency of the passband. The electrodes in the sections of the IDP 4 are switched on in antiphase. This provides both a constant phase shift throughout the entire passband and the ability to differentiate the input radio signal. 1 il. fe

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в акустоэлектронных устройствах обработки сигналов на поверхностных акустических волнах (ПАВ),The invention relates to electronics and can be used in acoustoelectronic devices for processing signals on surface acoustic waves (SAWs),

Известно устройство на ПАВ, содержащее пьезоэлектрический звукопровод, размещенное на его торцовых гранях звукопоглощающее покрытие и и расположенные на его рабочей грани входной и выходной неэквидистантные встречно-штыревые преобразователи’(ВШП) с одинаковым числом электродов, расстояния между которыми изменяются по линейному закону в одном направлении, при этом выходной ВШП аподизован по длине электродов, которые включены противофазно относительно точки, соответствующей средней частоте полосы пропускания ВШП. Данное устройство позволяет осуществлять дифференцирование сигнала.A device for SAWs containing a piezoelectric sound duct, a sound-absorbing coating placed on its end faces and non-equidistant interdigital transducers' (IDT) input and output transducers located on its working face with the same number of electrodes, the distances between which vary linearly in one direction while the output IDT is apodized along the length of the electrodes, which are included out of phase with respect to the point corresponding to the average frequency of the IDT passband. This device allows for differentiation of the signal.

Недостатком данного устройства является малая точность дифференцирования входного радиосигнала и совмещение в устройстве двух линейных преобразований.The disadvantage of this device is the low accuracy of the differentiation of the input radio signal and the combination of two linear transformations in the device.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство на ПАВ, содержащее пьезоэлектрический звукопровод, размещенное на его торцовых гранях звукопоглощающее покрытие, расположенные на его рабочей грани входной и выходной ВШП, выполненные веерными, общие и сигнальные шины которых параллельны направлению распространения ПАВ, и размещенную между входным и выходным ВШП замедляющую фазосдвигающую металлическую пленку трапецеидальной формы, верхнее и нижнее основания которой параллельны направлению распространения ПАВ, а их длина обратно пропорциональна верхней и нижней граничным частотам полосы пропускания ВШП соответственно.Of the known devices, the closest to the proposed device is a surfactant device containing a piezoelectric sound duct, a sound-absorbing coating placed on its end faces, located on its working face of the input and output IDTs, fan-shaped, common and signal buses of which are parallel to the direction of propagation of the surfactant, and placed between input and output IDT slow-wave phase-shifting metal film of a trapezoidal shape, the upper and lower bases of which are parallel to the direction of propagation I am a SAW, and their length is inversely proportional to the upper and lower boundary frequencies of the IDT bandwidth, respectively.

Известное устройство имеет амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), близкую к прямоугольной, и позволяет получить постоянный фазовый сдвиг во всей полосе пропускания устройства. Однако оно имеет узкие функциональные возможности, не обеспечивая дифференцирование входного радиосигнала.The known device has an amplitude-frequency characteristic (AFC) close to rectangular, and allows you to get a constant phase shift in the entire passband of the device. However, it has narrow functionality, not providing differentiation of the input radio signal.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения дифференцирования по времени комплексной огибающей входного радиосигнала.The purpose of the invention is the expansion of functionality by providing time differentiation of the complex envelope of the input radio signal.

Это достигается тем, что в устройстве на ПАВ, содержащем пьезоэлектрический звукопровод, размещенное на его торцовых гранях звукопоглощающее покрытие, рас положенные на его рабочей грани входной и выходной ВШП, выполненные веерообразными, общие и сигнальные шины которых параллельны направлению распространения ПАВ, и размещенную между входным и выходным ВШП замедляющую фазосдвигающую металлическую пленку трапецеидальной формы, верхнее и нижнее основания которой параллельны направлению распространения ПАВ, а их длина обратно пропорциональна верхней и нижней граничным частотам полосы пропускания соответственно, выходной ВШП аподизован в соответствии с функцией к (од) = |Во (од-ω₀)Ι при (ω₀ - Δω/2) < ω, < (ω₀ + Δω/2), где к (од) - функция аподизации;This is achieved by the fact that in a device on a surfactant containing a piezoelectric sound duct, a sound-absorbing coating placed on its end faces, located on its working face of the input and output IDTs, fan-shaped, common and signal buses of which are parallel to the direction of propagation of the surfactant, and placed between the input and the IDT output, a trapezoidal slow-motion phase-shifting metal film, the upper and lower bases of which are parallel to the direction of surfactant propagation, and their length is inversely proportional it is the upper and lower boundary frequencies of the passband, respectively, the output IDT is apodized in accordance with the function k (od) = | Vo (od-ω ₀ ) Ι for (ω ₀ - Δω / 2) <ω, <(ω ₀ + Δω / 2), where k (od) is the apodization function;

Во - коэффициент пропорциональности функции аподизации;In - coefficient of proportionality of the apodization function;

Одо - средняя частота полосы пропускания выходного ВШП;Odo - the average frequency bandwidth of the output IDT;

Δω - полоса пропускания выходного ВШП;Δω is the bandwidth of the output IDT;

ОД - частота, соответствующая i-му сечению апертуры ВШП, при этом нормированное количество рабочих пар электродов в ί-м сечении апертуры выходного ВШП вдоль направления распространения ПАВ выбрано из выраженияOD is the frequency corresponding to the i-th cross section of the IDT aperture, while the normalized number of working pairs of electrodes in the ίth section of the aperture of the output IDT along the SAW propagation direction is selected from the expression

Nj _ 2 I (од - Одр) |Nj _ 2 I (od - Odr) |

Ммакс Δω где Ni - количество рабочих пар электродов в i-м сечении апертуры выходного ВШП;Mmax Δω where Ni is the number of working pairs of electrodes in the ith section of the aperture of the output IDT;

Nmskc ~ наибольшее количество пар электродов, входящих в состав выходного ВШП, общая шина выходного ВШП, выполненного секционированным, размещена в i-м сечении его апертуры, в котором выполняется условие акустического синхронизма для полосы пропускания выходного ВШП, а его электроды, размещенные по разные стороны от общей шины, включены противофазно.Nmskc ~ the largest number of pairs of electrodes that are part of the output IDT, the common bus of the output IDT, made sectionalized, is located in the ith section of its aperture, in which the condition of acoustic synchronism for the passband of the output IDT is satisfied, and its electrodes are placed on opposite sides from a common tire are included out of phase.

На чертеже показана топологическая структура устройства на ПАВ.The drawing shows the topological structure of the device on the surfactant.

На пьезоэлектрическом звукопроводе 1 размещено звукопоглощающее покрытие 2, входной ВШП 3, выходной ВШП 4 и заме дляющая фазосдвигающая металлическая пленка 5. Электроды входного ВШП 3 объединены сигнальной шиной 6 и общей шиной 7. Электроды выходного ВШП 4 объединены общей шиной 8 и сигнальными шинами 9. Входной 3 и выходной 4 ВШП выполнены веерными. Замедляющая фазосдвигающая металлическая пленка 5 выполнена трапецеидальной формы.A sound-absorbing coating 2, an input IDT 3, an output IDT 4 and a substitute phase-shifting metal film 5 are placed on the piezoelectric sound duct 1. The electrodes of the input IDT 3 are connected by a signal bus 6 and a common bus 7. The electrodes of the output IDT 4 are combined by a common bus 8 and signal buses 9. Input 3 and output 4 IDT fan. The retarding phase-shifting metal film 5 is made of a trapezoidal shape.

Устройство на ПАВ работает следующим образом.A device for a surfactant operates as follows.

При воздействии на вход устройства радиосигнала входной ВШП 3 возбуждает в пьезоэлектрическом звукопроводе 1 ПАВ, которые распространяются в обе стороны от ВШП 3. Эти ПАВ первоначально взаимодействуют с замедляющей фазосдвигающей металлической пленкой 5, а затем с выходным ВШП 4. Входной 3 и выходной 4 4 ВШП имеют одинаковые средние частоты полосы пропускания (равные средней частоте входного сигнала), одинаковую ширину полосы пропускания, одинаковые длительности своих импульсных характеристик, содержат одинаковое число электродов и расположены симметрично относительно замедляющей фазосдвигающей металлической пленки 5. При этом АЧХ неаподизованного веерного ВШП близка к прямоугольной форме и в ней полностью отсутствуют Френелевские пульсации, свойственные неэквидистантным ВШП. Поскольку в веерном ВШП различным частотам полосы пропускания соответствуют вполне определенные i-e сечения (или группа i-x сечений) его апертуры вдоль направления распространения ПАВ, введение аподизации выходного ВШП по длине электродов в соответствии с указанной выше функцией, при которой нормированное число пар рабочих электродов в i-м сечении (или группе i-x сечений) апертуры выходного ВШП 4 вдоль направления распространения ПАВ выбрано из приведенного выше выражения, позволяет получить АЧХ ВШП 4, соответствующую закону аподизации длины его электродов. При этом расположение общей шины 8 выходного ВШП 4 в i-м сечении его апертуры, в котором выполняется условие акустического синхронизма для средней частоты его полосы пропускания, позволяет электроды, перекрывающие диапазон частот а>о <ад (Wo + Δω/2), включить противофазно по отношению к его электродам, прекрывающим диапазон частот (ω₀ - Δω/2) < ад < ω_ο.4το наряду с соединением между собой сигнальных шин 9 выходного ВШП 4 обеспечивает формирование линейно-ломаной фазочастотной характеристики (ФЧХ) ВШП 4 со скачком фазы на л на частоте ω₀его полосы пропускания. Для того, чтобы получить ФЧХ устройства на ПАВ, совпадающую с ФЧХ дифференци; атора радиосигналов, необходимо между входным ВШП 3 и выходным ВШП 4 разместить замедляющую фазосдвигающую металлическую пленку 5 трапецеидальной формы, которая обеспечивает для каждой частотной составляющей полосы пропускания устройства фазовый сдвиг на величину (2η+1) π/2, где n = 0,2,4,6.,. При этом в устройстве на ПАВ достигается не только постоянный фазовый сдвиг во всей полосе пропускания, но и осуществляется дифференцирование по времени комплексной огибающей входного радиосигнала.When exposed to the input of the radio signal device, the input IDT 3 excites surfactants in the piezoelectric sound pipe 1, which propagate on both sides of the IDT 3. These surfactants initially interact with the slow-wave phase-shifting metal film 5, and then with the output IDT 4. Input 3 and output 4 4 IDT have the same average frequency bandwidth (equal to the average frequency of the input signal), the same bandwidth, the same duration of their impulse characteristics, contain the same number of electrodes and position They are symmetrically relatively slowing down the phase-shifting metal film 5. In this case, the frequency response of the unapodized fan-shaped IDT is close to rectangular and it completely lacks the Fresnel pulsations characteristic of non-equidistant IDTs. Since, in a fan-shaped IDT, different frequencies of the passband correspond to well-defined i.e. cross-sections (or a group of ix sections) of its aperture along the propagation direction of the surfactant, the introduction of apodization of the output IDT along the length of the electrodes in accordance with the above function, in which the normalized number of pairs of working electrodes in i- m section (or group ix sections) of the aperture of the output IDT 4 along the propagation direction of the surfactant is selected from the above expression, allows to obtain the frequency response of IDT 4 corresponding to the law of apodization of length its electrodes. The location of the common bus 8 of the output IDT 4 in the ith section of its aperture, in which the condition of acoustic synchronism is satisfied for the average frequency of its passband, allows the electrodes covering the frequency range a> o <hell (Wo + Δω / 2) out of phase with respect to its electrodes, covering the frequency range (ω ₀ - Δω / 2) <hell <ω _ο .4το, along with the connection of the signal buses 9 of the output IDT 4, it provides the formation of a linear-broken phase-frequency characteristic (PFC) of IDT 4 with a jump phase l at the frequency ω ₀ it strips etc. blowing. In order to obtain the phase response of a device for a surfactant that matches the differential phase response of a differential; radio signal carrier, it is necessary to place a trapezoidal slow-motion phase-shifting metal film 5 between the input IDT 3 and the output IDT 4, which provides a phase shift for each frequency component of the device bandwidth by (2η + 1) π / 2, where n = 0.2, 4.6.,. Moreover, in the device for the surfactant is achieved not only a constant phase shift in the entire passband, but also differentiated by time of the complex envelope of the input radio signal.

Предлагаемое устройство на ПАВ обладает широкими функциональными возможностями, обеспечивая дифференцирование входного радиосигнала.The proposed device for SAW has wide functionality, providing differentiation of the input radio signal.

Claims

Claim

Surface acoustic device; waves (SAW), containing a piezoelectric sound duct, a sound-absorbing coating placed on its end faces, located on its working face of the input and output interdigital transducers (IDT), made by fan, common and signal buses which are parallel to the direction of propagation of the SAW, and placed between input and output IDT slow-wave phase-shifting metal film of a trapezoidal shape, the upper and lower bases of which are parallel to the direction of surfactant propagation, and their length is inversely proportional it is national to the upper and lower boundary frequencies of the IDT bandwidth, respectively, characterized in that, in order to expand the functionality by providing time differentiation of the complex envelope of the input radio signal, the output IDT is apodized in accordance with the function:

k (hell) = I Wo (hell-ω ₀ ) Ι for (ω ₀ - Δω / 2) <hell <(ω ₀ 4- Δω / 2), where k (hell) is the apodization function;

In - coefficient of proportionality of the apodization function, s;

ω ₀ - the average frequency of the passband of the output IDT, 1 / s;

Δω is the bandwidth of the output IDT, 1 / s;

hell is the frequency corresponding to the i-th aperture section of the output IDT, 1 / s, while the normalized number of working pairs of electrodes in the i-th aperture of the output IDT along the SAW propagation direction is selected from the expression:

N. _2 | (hell - ω ₀ ) | NinaKC Δω where Ni is the number of working pairs of electrodes in the ith section of the aperture of the output IDT;

N _M axc is the largest number of pairs of electrodes that make up the output IDT, the common bus of the output IDT, made sectionalized, is placed in the section of its aperture, in which the condition of acoustic synchronism for the average frequency of the passband of the output IDT is satisfied, and its electrodes placed at different sides of the common bus are turned out of phase.