Фильтр на поверхностных акустических волнах

 

ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ, содержавши пье зоэлектрический звукопровод с расположенными на его поверхности вход ным и первым и вторым идентичными выходными веерными преобразователями ,- при этом выходные преобразовате ли электрически соединены между собой и расположены по разные стороны и на различных расстояниях от входного , в одном с ним акустическом ка нале, отличающий с я тем что, с целью повышения точности воспроизведения амплитудно-частотной характеристики, в него введены два металлических покрытия, первое из которых расположено между входным и первым выходным преобразователями а второе - между входным и вторым выходным преобразователями, и каждое из них выполнено с переменной п апертуре акустического канала протя женностью, при этом в любом i -м се .чении апертуры суммарная протяженбоих металлических покрытий ва по величине и вычисляется уле (Ц-ь,), коэффициент электромеханической связиматериала звукопровода для поверхностных акустических волн; расстояния между входным и первым и вторым выходными преобразователями соответственно , женность первого металлическрытия выбрана из соотношений t + при H(UO 0; - при Н () 1; 1,2,... при )%. о; О при НСы-,) О, скорость поверхностных акустических волн в материале звукопровода, центральная круговая частота фильтра; круговая.частота акустического синхронизма преобразователей в 1 -м сечении их апертуры; значение нормированной амплитудно-частотной характеристики фильтра.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (1l) 3(51) Н 03 Н 9 64 рЯЮ Ъ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

+ при H(û,) = 0; з бn-при Н (!-,) = 1;

° °

1,2,... при Н(! с) 0; п0 при Н(са;) а О, где Ч

Q И вЂ” !

H(u,)—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) .3387096/40-23 (22) 21,01.82 (46) 23.12.84. Бюл. Р 47 (72) A.Ï.Àáðàìoâ, Л.-К.Е.Вондаренко и В.А.Жуков (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 621.396.966 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 585589,кл. Н 03 Н 9/26,25.12.77.

2. Заявка Франции Р 2401551, кл. Н 03 Н 9/20, 1979 (прототип). (54 ) (57 ) ФИЛЬТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ

АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ, содержаший пьезоэлектрический звукопровод с расположенными на его поверхности входным и первым и вторым идентичными выходными веерными преобразователями,. при этом выходные преобразователи электрически соедчнены между собой и расположены по разные стороны и на различных расстояниях от входного, в одном с ним акустическом канале, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения амплитудно-частотной характеристики, в него введены два металлических покрытия, первое из которых расположено между входным и первым выходным преобразователями, а второе — между входным и вторим выходным преобразователями, и каждое из них выполнено с переменной по апертуре акустического канала протяженностью, при этом в любом --м се.чении апертуры суммарная протяженность обоих металлических покрытий одинакова по величине и вычисляется по формуле

2- k г 2 ("-" ) где k — коэффициент электромеханической связи-материала эвукопровода для поверхностных акустических волн;

L,v L> — расстояния между входным и первым и вторым выходными преобразователями соответственно, а протяженность первого металлического покрытия выбрана из соотношений

2-Р . „

Р— о,);.

1, . — (2!! !!+ь оп) !ссо й(и)1. скорость поверхностных акустических волн в материале звукопровода, центральная круговая частота фильтра; круговая частота акустического синхронизма преобразова-! телей в -м сечении их апертуры; значение нормированной амплитудно-частотной характе1131027

Изобретение относится к акустоэлектронике и может быть использовано в качестве частотно-избирательно го устройства в технике аналоговой обработки игналов.

Известен фильтр на поверхностных акустических волнах (ЧАВ), содержащий пьезоэлектрический эвукопровод с расположенными на его поверхности аподизованным входным и двумя широкополюсными выходными встречноштыревыми преобразователями (ВШП)

IIAB, при этом выходные ВШП электрически соединены между собой и размешены по разные стороны и на различных расстояниях от входного ВШП в одном с ним акустическом канала (1) .

Недостатком такого фильтра на ПАВ

15 является невысокая точность воспроизведения заданной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), обусловленная влиянием дифракционных искажений ПАВ, излучаемых участками входного ВШП с малым перекрытием штыревых электродов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фильтр на ПАВ, содержащий пьезоэлект20

25 ричаский звукопровод с расположенными на аго поверхности аподизованным входным и первым и вторым идентичными выходными веарннми преобразователями, при этом выходные преобразователи электрически соединены между собой и расположены по разные стороны и на различных pBccToHHHRx от входного в одном с ним акустическом канале (2) .

Надоста "ком известного фильтра на IIAB является невысокая точность воспроизведения амплитудно-частотной характеристики, что обусловлено дифракционными йскажениями, вызываемыми участкамн с малым пере» крытием штыревых электродов аподиэозанного входного преобразователя.

40 тудно-частотной характеристики фильтра.

Поставленная цель достигается там, что в фильтр на ПАВ, содержащий пьезоэлектрический звукопровод с расположенными на его поверхности входным и первым и вторым идентичными выходными веерными преобразователями, при этом выходные преобразователи электрически соединены между собой и расположены, по..разные стороны и на различных расстояниях от входного, в одном с ним акустическом канала, введено два металлических покрытия, первое нэ которых расположено между входным и первым выходным преобразователями, а второе - между входным и вторым выход50

60

Целью изобретения является повы--, шение точности воспроизведения ампли 2 )с

6 21 К2 Я) где k — - коэффициент электромеханической связи материала звукопровода для IIAB;

L|H ь2- расстояния между входным и первым и вторым выходными преобразователями соответственно, а протяженность первого металлического покрытия выбрана из соотношений (2 u n+ s i g n A r c c o s II (z; ));

+ при Н(и,) =0 °

i при Н(„) =1;

1,2, при Н(и ) 0

0 при Н(ы ) <0, где v - скорость поверхнбстных акустических волн в материале звукопровода;

>q — центральная круговая частота фильтра; а; - круговая частота акустического синхронизма преобразователей в i-м сечении их апертуры;

Н(а;) — значение нормированной амплитудно".частотной характеристики фильтра.

На чертеже изображен Фильтр на

PABST

Фильтр содержит пьезоэлектрический звукопровод 1, входной веерный

ВШП 2 и два идентичных выходных веер-. ных ВШП - первый 3 и второй 4, расположенные по разные стороны от входного на различных расстояниях от него Ь, и I.2 соответственно, два металлических покрытия — первое 5 и второе 6, протяженности 0„ и 22; которых в любом i-м сечении апертур выбраны из соотношений

2-k

1,2 (Ь I" 2) 1

k2 v

1- iin+s ignArccosH(g 1);

+ g

6 2i

211 k

+ при Н(у ) = 0;

sign

- при Н(ц ) = 1 °

1,2... при II(g;) 0;

° ° °

0 при Н(ы ) 4 О. ным преобразователями, и каждое иэ них выполнено с переменной по апертуре акустического канала протяженностью, при этом в любом i -и сечеHHH апертуры суммарная протяженность обоих металлических покрытий одинакова по величине и вычисляется по формуле

1131027

Бец»„,() = К(и; )cos(u;t+8>, (4) где k(д), ) — значение АЧХ на частоте;

8 - начальная фаза колебания.

Сопоставляя (3) и (4) и выбирая протяженности покрытий It, и Ю из соотношения Я.+.2.= †(L -Г ), можно

2-К

» „k2 1 3

IIOJI HTb

2 k ч Г

Р .= †вЂ, (2» n+signArccosH(Q; )), 1» К Я; (4) где H(j»j ) — .значение нормированйой

АЧХ фильтра на частотеа;.

Полностью нормированная АЧХ фильтра определяется на отрезке. Фильтр íà IIAB работает следующим образом.

Входной электрический сигнал, подводимый к преобразователю 2, возбуждает в звукопроводе ПАВ, распространяющиеся в обе стороны от ВШП 2 к выходным преобразователям 3 и 4. При этом, поскольку входной Bt»»I 2 является веерным, спектральные составляющие акустического сигнала оказываются пространственно распределенными 10 по апертуре акустического канала с частотой д);, определяемой расстоянием между электродами Btjjjt 2 в данном сечении его апертуры и скорость

v gAB в материале звукопровода, при- 15 чем в верхнем сечении апертуры акустического канала (см. чертеж) частота синхронизма IIAB равна и;

= у, + дд)/2, а в нижнем — u;„

=, - дд)/2 ° 20

Акустические сигналы, достигшие преобразователей 3 и 4, преобразуются ими в парциальные выходные электрические сигналы и суммируются благодаря параллельному электрическому 25 соединению ВШП 3 и 4. При этом каждая спектральная компонента входного сигнала Б „,(t) с частотой Q; производит на вйходе фильтра сигнал

S,„(С) = SI (t) + "-,:,rye S,„H S<„ - 30 сйгйалы с частотой а; на выходных преобразователях 3 и 4.

Sе„„,-(t)=S „ (t)+,;(t)=Aocos(Q< t+

+(.);т, )+Ассов(и;1+ц т„; )=2A cosf61, )(следующим образом

Н(я) =, Е Н(И;); 1Н(д))

В отношении (41 (+ при Н(д) ) (- при Н(д,) О;

1,2,... при H(g; )20; и 1

»

О при Н((), ) 0.

Вследствие того, что входной

BtUII 2 не аподизован, в фильтре отсутствуют дифракционные искажения, что и обеспечивает повышение точности воспроизведения заданной АЧХ фильтра.

Пример. Иллюстрация расчета формы металлических покрытий 5 и б.

Рассмотрим реализацию фильтра на

IIAB с нормированной АЧХ вида Н(м ) T + -Те;

«(с с — »-у и)-) с с с (и; 1с7, (1 ) где ЛΠ— амплитудный множитель; время;

T.IIТ - задержка входного сигнала 40

SsÄ;(t) с частотой Я;, распространяющегося в» -м се-. чении апертуры акустического канала между ВН»1П 2,3 и 2,4 соответственно. 45

В соответствии с чертежем величины Т,; и Т определяются соотношениями с

nin((С вЂ” и ) — -n7.

0 hM

Для 0)Н(6),)> "1, n = О, а длина покрытия 5 в i-м сечении равна

V V — Arccos M(Q ) = — АГссОЯх !

» ц

»

gi

»

nin ((й -и ) -aj гие ч

»»,. 1 ч(2-k ) — o К

Учитывая, что сов(г- -(»", )

=:" з inoz, получаем — +)»-(ь); +я )

»» Ч(— (— + — Д вЂ” )—

Г1 3 д) 11 И;, 2 h> дь>1

Е»;, К ч 2:k<

F2», k

2 ч 2-k

»с»

1» (2) .I,а

Т2» ч

ПОЭТОму

+ i I

Е, (с)=2»:ссГ и (»+си — +

"выз о 2» т.е. 2,; в зависимости от частоты д); изменяется по гипер(болическому закону с соответствующими коэффициен-. тами.

Ч (1

)() с — с — ис- — J сс".Lè; (+t, k< 1 f j,, 2» 2-k< j

„z (3) 60

В то же время для фильтра íà ПАВ, как для всякой линейной системы, можно записать

1131027 ч (Л+РЗ1 ); Д(= ч (27+ о

Отсюда

5оч

2ц

Составитель A,АлеКсеев

Редактор П.КоссЕй Техред A.Ач Корректор М.Леонтюк

Заказ 10313 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Поскольку величина сомножителя в скобках должна выбираться в интер. вале значений 0 7, получив квадрат-ные скобки равными -я-о, следует взять значение, равное ч-, т.е. )1 i 7v ю - -„- ю о о

64)

М, — 4> g — >о + i ч Г37 фИ

Из 2 о 2 о hQ ) cJ

Для 0<Н(ц)а1, считая = 1, получаем:

1Р +АгссояН(g; )) =f27+

+ — - (и ы ) = V (+ ) - ° вч11= 1ы; ы

Значение, слагаемое в квадратных .скобках, берем в интервале от 0 до °

Ьыражение для ; в атом случае также представляет собой гиперболическую функцию.

Для ы, I v(ó — — — ) .

5 1

Ы <о <8 Уй;

go !о <0 о

Для u, = и = uî о 12

Ь td р = I27i «(., "- (2bQ- Ä ) —; ум (2 2 дя

2ц; =2 -t =ич м—

Qq о о

). он