Применения линий задержки на ПАВ

Акустические генераторы с АЛЗ в качестве фильтра

Многоотводные ЛЗ являются основным элементом дискретных фильтров [8]. Выборки сигналов, снятые с различных преобразователей, взвешиваются и затем суммируются.

Чтобы генерация происходила только на одной частоте, применяют узкополосные ЛЗ. Такую ЛЗ легко создать, используя протяженный преобразователь, длина которого соизмерима с VrT. Обычно этот преобразователь делают разреженным. Задержка Ti в акустическом генераторе (АГ) равна задержке между соседними отводами, умноженной на число отводов. Коэффициент усиления усилителя выбирается таким, чтобы значение ма- лосигнапьного коэффициента усиления по петле обратной связи превышало единицы только на одной из частот, удовлетворяющих соотношению соТ+(р=2тгп.

При этих значениях имеет место банане фаз и амплитуд. Заметим, что в петле ОС легко установить подстраиваемый фазовращатель (ФВ) для регулировки фазы в выражении соТ+(р=2тгп, а следовательно, и для подстройки частоты. С помощью этого ФВ можно также компенсировать небольшие погрешности, допущенные при изготовлении устройства. Более того, если использовать управляемый напряжением ФВ, то устройство превратится в управляемый напряжением АГ, который может генерировать частотно-модулированные колебания. В качестве материала подложки обычно выбирают кварц, характеризуемый хорошей температурной стабильностью.

Кроме АГ на ПАВ, в которых используется простая ЛЗ, широко распространены АГ с резонаторами на ПАВ.

Резонаторы на ПАВ

Проводящие электроды, образующие решетку встречно-штыревого преобразователя, приводят к слабому отражению поверхностных волн, что в свою очередь может привести к появлению ложных сигналов с низким уровнем. При проектировании длинных фильтров эти отражения должны быть ограничены по определенному уровню. С другой стороны, такие явления отражения могут быть конструктивно использованы, например, для создания ПАВ-резонатора на отражательной решетке. Такие очень малые по размерам, недорогие, точные и предварительно настроенные резонаторы, массовый выпуск которых можно осуществить методами фотолитографии, весьма полезны для использования в электронных схемах. Решетка изолированных проводящих полос, расположенных на поверхности, как показано на рис. 37, может представлять собой эффективный отражатель поверхностных волн, если используется большое число полос (обычно сотни), расположенных на таком расстоянии друг от друга, что отражённые от каждой полосы волны усиливают друг друга.

Как показано на рис. 37,6 это условие соответствует расстоянию между полосами, равному Я/2; при этом волны, отражающиеся от двух соседних полос, проходят расстояния, различающиеся на Я, и, следовательно, будут в фазе. Если все полосы разнесены на Я/2, то все волны, отраженные от решетки, будут иметь одинаковую фазу.

В ПАВ-резонаторе поверхностные волны распространяются между двумя отражателями, изображенными на рис. 37,а, и формируют стоячую волну аналогично тому, как это происходит с электромагнитными волнами в объемном резонаторе и с оптическими в интерферометре Фабри-Перо. Для связи этой резонансной стоячей волны с внешней электрической цепью используются ВШП. Для формирования отражательной решетки могут также эффективно использоваться канавки, протравленные на поверхности подложки. Оказалось, что канавки обеспечивают лучшие характеристики, чем металлические полоски.

Дня обеспечения значения коэффициента отражения акустической волны от канавок или металлических полосок близкого к 1, число канавок или полосок должно быть очень большим, а именно таким чтобы N | г | »1, где N - число элементов отражательной решетки, а | г | - модуль коэффициента отражения (КО) каждого элемента. В типичных случаях | г | составляет 0,01 или меньше. Это условие требуется выполнять в связи с тем, чтобы при отражении ПАВ от элементов отражательной решетки не возбуждались объемные акустические волны. В связи с малостью КО каждого отражающего элемента при построении отражательной решетки требуется 100 или более отражающих элементов.

Применение решеток приводит к тому, что резонатор на ПАВ ведет себя несколько иначе, чем объемный резонатор. Объясняется это тем, что здесь существует два механизма частотной селекции: изменение КО при изменении частоты и собственно резонансный эффект.

Резонатор на ПАВ

Рис. 37. Резонатор на ПАВ: а - схематическое изображение резонатора на ПАВ; б - волны, отраженные от соседних штырей или канавок

Обычно устройства проектируются таким образом, чтобы все, кроме одного, собственные колебания резонатора подавлялись благодаря частотной зависимости КО. Другое отличие состоит в том, что фаза КО решетки быстро меняется с частотой. Поэтому волна ведет себя так, как если бы она отражалась от некоторой плоскости, находящейся внутри решетки. Таким образом, эффективная длина L резонатора оказывается значительно большей расстояния между решетками.

На резонаторах подобного типа получены значения добротности^) до 20 000 (Q = f0/Af, где f0 - резонансная частота, a Af - ширина полосы по уровню Здб) в диапазоне частот от 50 МГц до нескольких ГГц. Максимум величины Q определяется конечной отражательной способностью решеток, так как потери на распространение в кварцевых подложках достаточно малы и позволяют увеличить Q на порядок (по крайней мере, в области низких частот указанного диапазона). Такие резонаторы тоже могут применяться в качестве составляющих элементов в многозвенных схемах лестничного типа и других типах классических фильтрующих цепей.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >