Фокусирующий преобразователь поверхностных акустических волн

 

СОЮЗ CQBFTCHNX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHQMV СВИДЕтейьсТВУ (21) 3655396/40-23 (22) 19. 10 ° 83 (46) 07. 02. 85. Бюл. Р 5 .(72) А. Н. Апексеев, В. А. Ермолов, :М. В. Злоказов, В. А. Осипов и А. Л. Проклов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 621. 396. 966(088. 8) (56) 1. Морозов А. И. и др. Пьезоэлектрические преобразователи для радиоэлектронных устройств. М., "Радио и связь", 1981, с. 32. 160.

2. Авторское свидетельство СССР

У 1015486, кл. Н 03 Н 9/42,.

:опублик. 1983 (прототип). .(54)(57) ФОКУСИРУ10ЩИЙ ПРЕОБРАЗОВА ТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ

ВОЛН (ПАВ), содержащий пьезослой, размещенный на рабочей поверхности изотропного непьезоэлектрического звукопровода, на котором размещены встречно-штыревые прямые эквидистантные электроды, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью повышения. энергетической эффективности фокусировки и точности воспроизве„SU„, 11 925 А

4(51) Н 03 Н 9/00; Н 03 Н 9/64 дения заданной .диаграммы направленности, пьезослой выполнен из монокристаллического сегнетоэлектрика в виде пленки или пластины Е" среза с регулярной доменной структурой, состоящей из .размещенных по апертуре фокусирующего преобразователя

ПАВ нечетного числа плоскопараллельных 180-градусных доменов чередующейся полярности, причем стенки доменов ориентированы перпендикулярно !

, к встречно"штыревым прямым эквидис.тантным электродам, при этом домены размещены симметрично относительно домена, продольная ось которого .совпадает с акустической осью фокуси- +

В рующего преобразователя ПАВ, . и выполнены с убывающей от акустической оси фокусирующего преобразователя ПАВ к .его периферии шириной, а соотношение ширин доменов выбирается в соот- ветствии со следующей формулой:

11к M g зк

ЗВ

1 1е c где W ° И, Ик, У " ширина доменов; з и s — размеры к-й и е -й зон к Ф фазовой зонной пластинки соответственно, 3 1138

Изобретение относится к радиоэлек.тронике и может быть использовано в

I !

:качестве преобразователя говерхност, ных акустических волн (ПАВ) в устройствах обработки сигналов на ПАВ.

Известен электроакустический фокусирующнй преобразователь ПАВ, содержащий расположенный на поверх" ности непьезоэлектрического эвукопро вода пьезослой с встречно-штыревой 1п системой электродов, выполненных в виде дуги окружности 1 3.

Недостатком преобразователя являются большие вносимые потери, так как фокусировка акустической энергии осуществляется только для волн, излучаемых в направлении центра кри" .визны электродов, в то время, как волна, излучаемая в противоположном направлении, рассеивается. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электроакустический фокусирующий преобразователь ПАВ, содержащий расположенный на рабочей поверхности 25 изотропного непьезоэлектрического звукопровода пьезослой с встречноштыревыми прямыми зквидистантными электродами, секционированными по апертуре и включенными электрически изо акустически в соответствии с законом построения фазовой зонной пластинки (2„.

Недостатками известного преобразователя являются невысокая энергетическая эффективность фокусировки и низкая точность воспроизведения заданной диаграммы направленности, что обусловлено необходимостью использования части активной апертуры преобразователя для размещения гальванических перемычек отдельных секций и, как следствие, отклонением топологии системы встречно-штыревых электродов от заданного закона построения фазовой зонной пластинки.

Цель изобретения — повышение энергетической эффективности фокуси-. ровки и точности воспроизведения заданной диаграммы направленности.

Пос- "вленная цель достигается тем, что в фокусирующем преобразователе

ПАВ, содержащем пьеэослой, размещенный на рабочей поверхности изотропного непьеэоэлектрического звукопро- 55 вода, на котором размещены встречноштыревые прямые эквидистантные электроды, пьезослой выполнен иэ монокрис925 2 таллйческого сегнетоэлектрика в виде пленки или пластинки Е-среза с регулярной доменной структурой, состоящей из размещенных по апертуре фокусирую-, щего преобразователя ПАВ нечетного числа плоскопараллельных 180-градусных доменов чередующейся полярности, причем стенки доменов ориентированы перпендикулярно к встречно-штыревым прямым эквидистантным электродам, при этом домены размещены симметрично от-

:носительно домена, продольная ось ко торого совпадает с акустической осью фокусирукщего преобразователя ПАВ, :и выполнены с убывающей от акусти,ческой оси фокусирующего преобра зователя ПАВ к его периферии шириной, а соотношение ширин доменов выбира, ется в соответствии с формулой

Ы Hg< зм е и е зе где Ик9 Уе9 %9 Ые - р = доменов9 зк и зе — размеры е.-й и

g-Й зон фазовой зонной пластинки соответственно.

На чертеже представлен фокусирующий преобразователь ПАВ.

Преобразователь содержит изотропный непьезоэлектрический звукопровод

1, пьезослой 2 и встречно-штыревые прямые эквидистантные электроды 3, которые объединены шинами 4, Пьезослой 2 выполнен из монокристаллического сегнетоэлектрика, например германата висмута, титана бария, молибдата гадания и т.д., в виде пленки или пластины Z-среза с регулярной доменной структурой 5, Стенки 6 доменов ориентированы перпендикулярно к встречно-штыревым электродам.

Домен шириной 111 расположен в центре фокусирующего преобразователя

ПАВ, а его продольная ось совпадает с акустической осью преобразователя.

Остальные домены расположены симмет,рично относительно домена, расположенного в центре преобразователя, н выполнены с убывающей от акустической оси к периферии преобразователя шиРиной9, е. V2=V2...vw=vwФ и Ы И.,с

<.. „V1.„

Преобразователь работает следующим образом.

При приложении электрического входного сигнала .к шинам 4 встречноштыревых электродов 3 последние

ЗНИИПИ Заказ 10705/44 Тираж 872 Подписное

Филиал HHG "Батеит", t.Óèêãîðîä, ул.Проектная, 4

3 ll

;благодаря пьезоэлектрическим свойствам монокристаллического пьезослоя

2 возбуждают ПАВ, распространяющиеся по звукопроводу 1 в обе стороны от преобразователя в направлении его акустической оси РГ . При этом, поскольку фаза возбуждаемой ПАВ определяется направлением полярной оси пьезослая 2, а.эти направления противоположны в 180-градусных доменах

5 монокристаллического сегнетоэлек:.трика Z-среза, фазы ПАВ, возбуждаемых встречно-штыревыми электродами, находящимися над или под даменами 5 противсположнай полярности пьезо,слоя 2, отличаются на 180 . В результате в обе стороны от встречноштыревых электродов 3 распространяются па (2N+1) пучков ПЛВ, соответствующих числу доменов 5. Лпертуры пучков при этом равны ширине И соответствующих даменов 5, а фазы ПЛВ в каждых двух соседних пучках противоположны вследствие того, чта каждые два соседних домена 5 имею противоположную полярность. В результате того, чта геометрия доменной структуры пьезаслоя 2 в точности соответствует геометрии фазавой занной пластинки, интерференция пучков ПАВ, излучаемых встречно-штыревыми электродами приводит к фокусированию

ПАВ в тачках Г и Р по абе стороны

38925 4 от преобразователя, находящихся от ега центра на расстоянии

0Г=ОГ = (20+1)V

5 где V — - апертура встречно-штыревых прямых эквидистантных электродов;

V — скорость ПАВ в материале звукопровода;

10 Ю вЂ” частота входного сигнала.

Таким образом, предлагаемый преобразователь ПАВ фокусирует ПАВ, излучаемые в абе от него стороны, и характеризуется линейной зависимостью факуснага расстояния от частоты входного сигнала (явление хроматической аберрации). Вся апертура встречноштыревых электродов формирует фокусные пятна, так как не содержит пассивных участков, занятых гальваническими перемычками, что, с одной стороны, приводит к повышению энергетической эффективности фокусировки, а с другой, вследствие возможности практически идеальной реализации структуры преобразователя в соответствии с законом построения фазовай зоннай пластинки обеспечивает повышение точнасти местоположения фокусного пятна на звукопроводе, т.е. точности воспроизведения заданной диаграммы направленности.