Результат интеллектуальной деятельности: Многоканальная отражательная линия задержки

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, в частности к многоканальным отражательным линиям задержки (ОЛЗ), функционирующим на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Известны устройства формирования информационного сигнала, функционирующие на поверхностных акустических волнах [1, 2, 3]. Конструктивно устройства содержат подложку из пьезоматериала, на поверхности которой для преобразования короткого радиоимпульса в ПАВ и обратно выполнен входной преобразователь, состоящий из «n» встречно-штыревых преобразователей (ВШП), соединенных параллельно, каждый из которых образует акустический канал.

Недостатком данных устройств является недостаточная амплитуда импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является многоканальная ОЛЗ на ПАВ, выбранная в качестве прототипа [3].

Многоканальная ОЛЗ (прототип) содержит подложку из пьезоэлектрического материала, на поверхности которой выполнен входной преобразователь, состоящий из «n» ВШП, расположенных на общей оси и соединенных между собой параллельно. Каждый ВШП входного преобразователя формирует поверхностную акустическую волну, в поле которой в параллельных акустических каналах на различных расстояниях от входного преобразователя размещены отражательные элементы.

В связи с тем, что каждый ВШП входного преобразователя обладает статической емкостью [4], при данном соединении суммарная статическая емкость ВШП входного преобразователя принимает максимальное значение, что приводит к увеличению затухания амплитуд импульсов информационного сигнала.

Техническим результатом предлагаемой многоканальной ОЛЗ является увеличение амплитуд импульсов информационного сигнала, что позволит увеличить дальность приема и передачи информационного сигнала.

Технический результат достигается тем, что в многоканальной отражательной линии задержки, содержащей подложку из пьезоматериала, на поверхности которой выполнен входной преобразователь, состоящий из «n» встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположенных на общей оси, каждый из которых образует самостоятельный акустический канал, в котором с каждой стороны от встречно-штыревого преобразователя установлены отражающие элементы, входной преобразователь выполнен в виде блоков, содержащих не менее 2-х встречно-штыревых преобразователей, соединенных последовательно, а блоки между собой подключены параллельно.

На фиг. 1 представлена схема соединения ВШП предлагаемой конструкции входного преобразователя многоканальной ОЛЗ, на которой обозначены: 1 - подложка из пьезоматериала; 2 - входной преобразователь; 3 - ВШП входного преобразователя; АВ, CD (выделены квадратами) - блоки, состоящие из ВШП, соединенных последовательно; 4 - шина параллельного соединения блоков; 5 - отражательные элементы.

На фиг. 2 представлена эквивалентная схема подключения входного преобразователя, где c_t1 - величина статической емкости ВШП блока АВ, c_t2 - величина статической емкости ВШП блока CD; АВ, CD - блоки, состоящие из ВШП, соединенных последовательно; блоки АВ и CD соединены параллельно.

На фиг. 3 представлена осциллограмма информационного сигнала ОЛЗ, в которой ВШП входного преобразователя соединены параллельно, Ε - амплитуда минимальных импульсов информационного сигнала.

На фиг. 4 представлена осциллограмма информационного сигнала ОЛЗ, в которой ВШП входного преобразователя соединены предлагаемым способом, G - амплитуда минимальных импульсов информационного сигнала.

Конструктивно предлагаемая многоканальная ОЛЗ выполнена следующим образом: на поверхности подложки 1 из пьезоматериала выполнен входной преобразователь 2, в котором ВШП входного преобразователя 3, расположенные в блоках АВ и CD соединены последовательно, а блоки между собой соединены параллельно (шина 4), с каждой стороны от встречно-штыревого преобразователя установлены отражающие элементы 5.

Многоканальная ОЛЗ работает следующим образом: при подаче короткого радиоимпульса на электродах каждого ВШП входного преобразователя появляется заряд, соответствующий по знаку заряду, приходящемуся на проводящую шину, к которой он подключен, а на электродах ВШП, которые в блоках АВ и CD соединены между собой последовательно, индуцируется заряд с противоположным знаком, после чего каждый ВШП 3 входного преобразователя возбуждает акустическую волну, распространяющуюся от него в обе стороны до соответствующего отражательного элемента 5. Каждый ВШП входного преобразователя обладает статической емкостью

где S_e - число электродов, приходящихся на один период; γ - const, зависящая от числа электродов, приходящихся на один период; , a/р - коэффициент металлизации; N_p - число пар электродов; W - апертура ВШП; - функция Лежандра, ; ε_р - диэлектрическая проницаемость пьезоэлектрика.

Предлагаемое подключение входного преобразователя позволяет уменьшить значение статической емкости, по сравнению с параллельным соединением, в несколько раз, что позволяет снизить потери при преобразовании электромагнитного импульса в ПАВ и приводит к увеличению амплитуд импульсов информационного сигнала. Сравнение амплитуд импульсов информационных сигналов Е, G (фиг. 3, 4) изготовленных образцов многоканальных ОЛЗ по конструкции входного преобразователя ОЛЗ-прототипа и предлагаемой конструкции показало, что амплитуда импульсов информационного сигнала, полученная от предлагаемой конструкции преобразователя, на ~3 дБ больше.

Конструкция входного преобразователя предлагаемой многоканальной ОЛЗ обеспечивает получение большей амплитуды импульсов в информационном сигнале по сравнению с существующими аналогами, что позволит, например, увеличить дальность идентификации объекта в системах дистанционного контроля.

Литература

1. Патент RU 2158936 С2, 10.11.2000.

2. Патент RU 2486665 С1, 27.06.2013.

3. Патент №2522886 РФ. МПК Н03Н 9/00 (2006.01) G01S 13/00 (2006.01). Многоканальная отражательная линия задержки на поверхностных акустических волнах / Князев И.А., Салов А.С., Дорохов С.П. // Опубл. 20.07.2014. - Бюл. №20.

4. Д. Морган. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. М.: «Радио и связь», 1985.