Встречно - штыревой преобразователь

ЛЕКЦИЯ 3

Линии задержки на ПАВ

План

1 Свойства поверхностных акустических волн

2 Элементы акустического тракта

3 Линии задержки на ПАВ

Свойства поверхностных акустических волн

- Поверхностные акустические волны – это упругие возмущения, распространяющиеся в тонком приповерхностном слое твердого тела

- В акустоэлектронных устройствах поверхностная волна распространяется по поверхности звукопровода из пьезоэлектрика.

- Амплитуда ПАВ экспоненциально убывает с глубиной – 90 % переносимой энергии сосредоточено в слое глубиной не более одной длины волны;

- ПАВ имеют невысокую скорость распространения (Vп =1000...4000 м/с, что на пять порядков меньше скорости света);

- Распространение ПАВ происходит без дисперсии и затухания до частот 1…1, 5 ГГц;

- При распространении в кристаллах характеристики ПАВ зависят от направления распространения относительно кристаллографических осей;

- На величину затухания ПАВ влияет шероховатость поверхности звукопровода (размер неровностей не должен превышать одной сотой от длины волны), его омическое сопротивление, давление окружающей газовой среды и т.д.

- Наличие на поверхности пьезоэлектрика проводящих пленок вызывает дисперсию, частичное отражение ПАВ и изменение ее скорости. Величина дисперсии пропорциональна толщине пленки и частоте колебаний;

- Взаимодействие ПАВ с различными планарными структурами на поверхности звукопровода позволяет управлять характеристиками ПАВ и создавать различные устройства обработки сигналов, используя технологию интегральных микросхем.

Достоинства устройств на ПАВ:

- Планарная конструкция устройств на ПАВ сопрягается с конструкцией гибридных микросхем;

- Технология изготовления устройств на ПАВ совместима с технологией микросхем;

- Высокая повторяемость процессов литографии обеспечивает высокую повторяемость характеристик устройств на ПАВ при их массовом выпуске.

Элементы акустического тракта

Встречно - штыревой преобразователь

Характеристики встречно – штыревого преобразователя

- Двухфазный преобразователь (встречно – штыревой преобразователь – ВШП) представляет собой две группы тонкопленочных электродов размещенных на поверхности пьезоэлектрического звукопровода.

- Каждая из групп объединена шинами, которые соединяют электроды с источником напряжения сигнала или с нагрузкой.

f0 = Vп / 2hэл; hэл =λ п /2;

∆ f = 1/T = Vп / L = Vп /Nλ п = f0 / N;

∆ f = f0 / N – полоса пропускания по уровню 0, 707H(f0).

N – число пар электродов

- Максимальное значение перекрытия преобразователя называется апертурой преобразователя.

- У неаподизованного преобразователя значение перекрытия электродов одинаковое (W = Wi),

- У аподизованного – изменяется вдоль протяженности преобразователя.

- Форма импульсного отклика ВШП зависит от закона изменения перекрытия электродов вдоль его протяженности.

- Преобразователь с постоянным шагом электродов называется эквидистантным.

- Преобразователь, шаг электродов у которого изменяется, называется неэквидистантным.

- Преобразователь является частотно – избирательным элементом.

- Его амплитудно – частотная характеристика имеет максимум на частоте акустического синхронизма f 0.

- Амплитудно – частотная характеристика одиночного ВШП описывается выражением

где N – число пар электродов;

A – амплитуда волны, возбуждаемая парой соседних электродов.

Характеристики встречно – штыревого преобразователя

f₀ = V_п / 2h_эл; h_эл =λ _п /2;

∆ f = 1/T = V_п / L = V_п /Nλ _п = f₀ / N;

∆ f = f₀ / N – полоса пропускания по уровню 0, 707H(f₀).

N – число пар электродов.

- Преобразователь является частотно – избирательным элементом.

- Полоса пропускания определяется числом пар электродов N и по уровню 0, 707 H (f 0) составляет: