Результат интеллектуальной деятельности: РЕГУЛИРУЕМОЕ АКУСТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области акустоэлектроники и может быть использовано в составе регулируемых акустоэлектронных устройств, а именно регулируемой ультразвуковой линии задержки в частотном диапазоне 10-1000 МГц с применением в различных радиоэлектронных системах обработки информационных сигналов.

Известно акустоэлектронное устройство, в котором для изменения времени задержки или резонансной частоты используется принцип изменения скорости акустических волн за счет температурной деформации профиля или длины пьезоэлектрического звукопровода (Перестраиваемый высокодобротный резонатор на поверхностных акустических волнах. В.Ф.Дмитриев, Г.Д.Мансфельд, В.И.Пустовойт. Журнал технической физики, 2007, т.77, вып.8, с.101-108).

Недостатком известного устройства является невозможность перестройки более чем на 1% от номинала при изменении температуры (-40-+60°С), а также большая температурная нелинейность изменения параметров звукопровода.

Наиболее близким техническим решением является регулируемое акустоэлектронное устройство временной или фазовой селекции сигналов, в котором для изменения времени задержки использован принцип изменения скорости распространения акустических волн, в частности, за счет использования пьезоэлектрического звукопровода, выполненного из полидоменного монокристалла молибдата гадолиния, содержащего два сегнетоэлектрических домена, разделенных доменной границей (Патент RU №2101853, МПК H03H 9/00, H03H 9/30, 10.01.1998).

На доменной границе происходит трансформация входной продольной акустической волны на две волны: продольную и поперечную, отличающихся своими скоростями. Пространственное перемещение плоской доменной границы вдоль звукопровода приложенным электрическим полем приводит к взаимному изменению размеров доменов и соответственно изменению времени распространения акустического сигнала по звукопроводу, расположенному между двумя пьезопреобразователями, входной из которых преобразует радиочастотный сигнал в сигнал продольной акустической волны, а выходной преобразует только сигнал поперечной волны в радиочастотный сигнал на выходе устройства.

Недостатком этого устройства является то, что в выходном пьезопреобразователе необходимо выделять сигнал чисто поперечной волны и не преобразовывать сигнал продольной волны. Поэтому устройство может работать только на объемных волнах определенного типа.

Как показал патентный поиск, не установлено конструкций регулируемых линий задержки с более широкими пределами регулирования и стабильностью характеристик.

Задачей данного изобретения является создание регулируемого акустоэлектронного устройства, способного работать как на объемных, так и на поверхностных акустических волнах в частотном диапазоне 10-1000 МГц и иметь диапазон перестройки скорости не менее 10% при изменении температуры не более чем на 10°C от номинала.

Технический результат достигается тем, что в регулируемое акустоэлектронное устройство, содержащее звукопровод с расположенными на его поверхности входным и выходным широкополосными преобразователями объемных или поверхностных акустических волн, согласно заявляемому изобретению введен термоэлектрический регулятор температуры, соединенный с звукопроводом, при этом звукопровод выполнен из монокристалла лантан-стронциевого манганита состава La_1-xSr_xMnO₃ (0,12≤х≤0,18) с термически регулируемыми значениями скоростей объемных или поверхностных акустических волн вблизи структурного фазового перехода указанного монокристалла лантан-стронциевого манганита.

Таким образом, технический результат достигается тем, что в предлагаемом регулируемом акустоэлектронном устройстве используется звукопровод, соединенный с дополнительно введенным термоэлектрическим регулятором температуры и состоящий из монокристалла лантан-стронциевого манганита состава La_1-xSr_xMnO₃ (0,12≤x≤0,18) с термически регулируемыми значениями скоростей объемных или поверхностных акустических волн вблизи структурного фазового перехода.

Как показали проведенные авторами эксперименты, наибольшие изменения скоростей продольных и поперечных объемных акустических волн наблюдаются в температурном интервале вблизи структурного фазового перехода, возникающего при комнатной температуре порядка 290-320 К (17-47°C) в зависимости от концентрации ионов стронция. Относительные изменения скоростей продольных и поперечных акустических волн составляют 15-25% при изменении температуры на 10-15°C. При этом монокристаллы лантан-стронциевых манганитов указанного состава имеют относительно малое затухание акустических волн (не более 10 дБ/см) в частотном диапазоне (10-1000 МГц) при комнатных температурах.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено предлагаемое регулируемое акустоэлектронное устройство, на фиг.2 показано изменение скорости акустических волн при изменении температуры, на фиг.3 - изменение затухания акустических волн при изменении температуры.

Цифрами на чертеже (фиг.1) обозначены:

1 - подложка,

2 - входной широкополосный пьезопреобразователь объемных или поверхностных акустических волн,

3 - звукопровод,

4 - выходной широкополосный пьезопреобразователь объемных или поверхностных акустических волн,

5 - термоэлектрический регулятор температуры.

Регулируемое акустоэлектронное устройство содержит звукопровод 3 с расположенными на его поверхности входным 2 и выходным 4 широкополосными преобразователями объемных или поверхностных акустических волн.

Отличием предлагаемого регулируемого акустоэлектронного устройства является то, что в него введен термоэлектрический регулятор температуры 5, соединенный с звукопроводом 3.

Звукопровод 3 выполнен из монокристалла лантан-стронциевого манганита состава La_1-xSr_xMnO₃ (0,12≤x≤0,18) с термически регулируемыми значениями скоростей объемных или поверхностных акустических волн вблизи структурного фазового перехода указанного монокристалла лантан-стронциевого манганита.

Регулируемое акустоэлектронное устройство работает следующим образом.

Входной радиочастотный сигнал поступает на входной широкополосный пьезопреобразователь 2 устройства и затем в виде акустического сигнала распространяется через звукопровод 3. На выходном широкополосном пьезопреобразователе 4 он снова преобразуется в задержанный по времени радиочастотный сигнал. Изменение времени распространения сигнала осуществляется путем изменения температуры звукопровода 3.

Термоэлектрический регулятор температуры 5 состоит из термоэлектрического преобразователя, источника питания, задатчика времени задержки и блока обратной связи (на фиг.1 условно не показаны). В зависимости от требуемого времени задержки радиосигнала на термоэлектрическом преобразователе задается необходимая температура, соответствующая требуемой скорости распространения акустической волны. Установленное время задержки поддерживается блоком обратной связи путем регулирования температуры звукопровода 3. Измерение и поддержание температуры звукопровода 3 может осуществляться, например, с помощью аналогового электронного устройства, преобразующего температуру в электрический сигнал.

Как показали проведенные авторами эксперименты, путем изменения температуры звукопровода 3 для образца La_1-xSr_xMnO₃ (х=0,175) в интервале 290-300 К было установлено изменение скорости поперечных объемных акустических волн с частотой 700 МГц на 14%.

При этом относительное изменение затухания составило 5% в данном интервале изменения температуры при среднем затухании в 10 дБ/см и точности регулирования температуры порядка 0,1°C (фиг.2, 3).

Использование заявляемого изобретения позволило создать регулируемое акустоэлектронное устройство, способное работать как на объемных, так и на поверхностных акустических волнах в частотном диапазоне 10-1000 МГц и иметь диапазон перестройки скорости не менее 10% при изменении температуры не более чем на 10°C от номинала.