Частотный дискриминатор на поверхностных акустических волнах

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности определения мгновенной частоты. Частотный дискриминатор на поверхностных акустических волнах /ПАВ/ содержит пьезоэлектрический звукопровод 1, на поверхности которого расположены входной встречно-штыревой преобразователь /ВШП/ 2 и два приемных ВШП 3 и 4. Для повышения точности определения мгновенной частоты ВШП 2, 3 и 4 выполняются в виде однонаправленных преобразователей группового типа. При этом каждый из них имеет средний электрод меандрового типа и индуктивные фазосдвигающие элементы 5, расположенные между верхней 7 и нижней 6 группами 6 и 7 электродов соответствующего преобразователя. Свойство таких преобразователей изменять направление излучения ПАВ в зависимости от того, какому частотному интервалу принадлежит частота входного сигнала, позволяет повысить точность определения мгновенного значения частоты. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Р ЕСПУ БЛИК (sl>s Н 03 0 3/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654791/09 (22) 26.12.88 (46) 15,07.91, Бюл. ¹ 26 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) А.П.Абрамов, Ю.Б.Иванов и Г.cD, Сиротин (53) 621.376,33 (088.8) (56) Патент США ¹3750027,,кл. Н 03 О 3!06, 1974. (54) ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР НА

ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ (57) Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения — повышение точности определения мгновенной частоты. Частотный дискриминатор на поверхностных акустических волнах (ПАВ) содержит

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах для детектирования частотно-модулированных сигналов.

Цель изобретения — повышение точности определения мгновенной частоты.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема частотного дискриминатора на поверхностных акустических волнах (ПАВ); на фиг.2 дана амплитудно-частотн ые характеристики (АЧХ) однонаправлен н ых и реа6 разо вателей группового типа (ОПГТ); на фиг.3 представлена дискриминационная характеристика (ДХ) частотного дискриминатора (ЧД) на

ПАВ; на фиг,4 — эквивалентная схема контура, образованного индуктивным фазосдвигающим элементом и статической емкостью, . Ж, 1663746 А1 пьезоэлектрический звукопровод 1, на поверхности которого расположены входной встречно-штыревой преобразователь (ВШП) 2 и два приемных ВШП 3 и 4. Для повышения точности определения мгновенной частоты ВШП 2, 3 и 4 выполняются в виде однонаправленных преобразователей группового типа. При этом каждый из них имеет средний электрод меандрового типа и индуктивные фазосдвигающие элементы

5, расположенные между верхней 7 и нижней б группами электродов соответствующего преобразователя. Свойство таких . преобразователей изменять направление излучения ПАВ в зависимости от того, какому частотному интервалу принадлежит частота входного сигнала, позволяет повысить точность определения мгновенного значения частоты. 8 ил.

ОПГТ; на фиг,5 — фазочастотная характеристика (ФЧХ) контура, образованного индуктивным фазосдвигающим элементом и статической емкостью (ОПГТ); на фиг,ба показан входной преобразователь ОПГТ; на фиг,бб — показано пространственное полажение элементарных источников ПАВ в пределах одного периода групп электродов входного ОПГТ; на фиг.7 приведена диаграмма формирования ПАВ, излучаемых в сторону выходного ОПГТ; на фиг.8 — диаграмма формирования излучаемых ПАВ в сторону выходного ОПГТ.

Частотный дискриминатор ПАВ содержит пьезоэлектрический звукопровод 1, на поверхности которого расположены входной 2 и два приемных ВШП 3 и 4 в виде однонаправленных преобразователей груп1663746

Частотный дискриминатор работает следующим образом.

Пусть на вход ОПГТ 2 поступает сигнал на частоте в. Поскольку между нижней 6 и верхней 7 группами электродов включены индуктивные фазосдвигающие элементы 5, которые со статической емкостью преобразователя 2 образуют параллельный колебательный контур (эквивалентная схема этого контура представлена на фиг.4), фазочастотная характеристика (ФЧХ) которого имеет вид, представленный на фиг.5, электрический фазовый сдвиг р,п, создаваемый этим элементом 5 зависит от частоты в входного сигнала. Если частота входного сигнала в будет такова, что (dz < вl < в, 45

55 пового типа (ОПГТ) каждый со средним . электродом меандрового типа и фазосдвигающими (индуктивными) элементами 5 соответственно, расположенными между нижней 6 и верхней 7 группами электродов 5 соответствующего ОПГТ, Ширина электродов ОПГТ 2 равна межэлектродному расстоянию Яо/8, а пространственный период группы электродов равен 2, где — дли эфф

10 на ПАВ, причем .4 =,, где Чэфф—

2 лво скорость ПАВ; во — средняя частота амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)

ОПГТ 2. Выходные преобразователи расположены в апертуре входного и на равных от него расстояниях; ОПГТ 3 — справа, ОПГТ 4— слева. ОПГТ 3 имеет среднюю частоту АЧХ

ez, ширину электродов, равную межэлектродному расстоянию ib/8, а пространственный период группы электродов равен 2

12, причем Л2 — фф . ОПГТ4 имеет сред2лв2 нюю частоту АЧХ N1, ширина его электродов равна межэлектродному расстоянию

4/8, а пространственный период группы эфф электродов равен 2 А1, причем Л1—

2л в1

Вход. ОПГТ 2 является входом частотного дискриминатора на RAB. 30

Выходные преобразователи 3, 4 анодизованы по длине электродов в соответствии с законом (), вследствие чего их АЧХ

sinx 2

X принимает треугольную форму (фиг.2), а протяженность их вдвое больше протяженности входного преобразователя 2. Выходы . ОПГТ 3 и ОПГТ 4 соединены каждый со своим детекторным блоком 8, осуществляющим детектирование и. фильтрацию с по- 40 мощью детекторных диодов 9, 10 и параллельных RC-цепочек 11, 12. Диоды 13, 14 — демпфирующие.

Л то фазовый сдвиг />.,„будет + — (см. фиг.7), 2 если же частота входного сигнала и будет лежать в другом частотном интервале

Л в, <в <(ei, то фазовый сдвиг будет ——

2 (см, фиг.8), Преобразователем 2 возбуждают

ПАВ, которые распространяются либо в сторону ОПГТ 3, либо в сторону ОПГТ 4.

Элементарными источниками ПАВ, расположенными в межэлектродных зазорах преобразователя 2 (см. фиг.6), возбуждаются акустические волны, фазы которых (акустические фазы p>< ) определяются и ростра нственными положениями этих источников. На фиг.2 показано пространственное положение элементарных источников ПАВ, в пределах одного периода групп электродов

ОПГТ 2 с учетом их знаков и приведены значения акустических и электрических фаз каждого источника.

Пусть частота в входного сигнала такова, что фазовый сдвиг, создаваемый элемен,Уг том 5, равен —, т.е. в < в < в, . В этом

2 случае будут складываться акустические волны, возбуждаемые каждым элементарным источником, синфазно для ПАВ, распространяющихся вправо от преобразователя 2 и противофазно для ПАВ, распространяющихся в противоположном направлении (см. фиг.2), т.е. излучение направлено в полосе частот (в2; в,), а вектор скорости этих волн направлен в сторону выходного ОПГТ 3, Если же частота в входного сигнала такова, что фазовый сдвиг, даваемый фазовращателем, (- — ), т,е.

2 йЬ < в < в,, то акустические волны, возбуждаемые элементарными источниками, складываются в фазе для ПАВ, распространяющихся влево от преобразователя 2 и в противофазе для ПАВ, распространяющихся вправо от него (см. фиг,8), т.е, излучение направлено в полосе частот ((s>>, в ), и вектор скорости ПАВ, в этом случае, направлен в сторону выходного ОПГТ 4, т.е. входной

ОПГТ 2 осуществляет частотно-пространственную селекцию входного сигнала и при этом работает в режиме однонаправленного излучения ПАВ, Таким образом, сигнал, частота которого лежит в интервале (вг, в ) преобразуется ОПГТ 2 в ПАВ, которая распространяется вправо от преобразователя 2 и преобразуется выходным ОПГТ 3, работающим в режиме однонаправленного приема в данной полосе частот, в электрический сигнал, который после детектирования и фильтрации имеет амплитуду

1663746

Чвых2 (СМ. фИГ.3), а СИГНаЛ, ЧаСтОта КОтсрОГО принадлежит области частот (в,; NI) преобразован в ПАВ, распространяющуюся влево от ОПГТ 2 и преобразуется выходным ОПГТ

4, работающим в режиме однонаправленного приема в полосе (В,; N>) в электрический сигнал, который после детектирования и фильтрации имеет амплитуду UB bl х (см. фиг.3). ОПГТ 2 и выходной ОПГТ 3 образуют фильтр, имеющий полосу пропускания

Ла =2 (й о — а ) — правый канал ЧД, АЧХ которого показана на фиг.2. ОПГТ 2 и выходной ОП ГТ 4 образуют фильтр, имеющий полосу пропускания AN< =2 (N> — а,) левый канал ЧД, АЧХ которого показана на фиг.2.

Из описанного видно, что частотный дискриминатор преобразует входной сигнал, частота которого принадлежит частотному интервалу (N<; ш2). в электрический сигнал, амплитуда которого Овых прямо пропорциональная частоте входного сигнала и изменяется в пределах (0выхрин, ОвыхрвкД.

Поскольку параметры эквивалентных схем всех ОПГТ разные, следовательно и индуктивные фазосдвигающие элементы различные. Критерием выбора такого элемента является заданная ФЧХ контура, образованного индуктивностью и статической емкостью преобразователя, и минимальность фазового угла О(см. фиг.1), значение которого определяется добротностью этого контура.

Свойство ОПГТ изменять направление излучения ПАВ в зависимости от того, какому частотному интервалу ((N2; N1) или (гоо, N>)) принадлежит частота входного сигнала (т.е. осуществлять частотно-пространственную селекцию сигналов), позволило использовать однонаправленные преобра5 зователи в данной схеме ЧД, что приводит к уменьшению в четыре раза вносимых потерь и уменьшению пульсаций АЧХ (на 1012 дБ), обусловленных сигналами тройного прохода и переотражениями ПАВ от элект10 родов преобразователей, вследствие этого позволяет расширить линейный участок ДХ, повысить его линейность и точность определения мгновенного значения частоты, Формула изобретения

15 Частотный дискриминатор на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоэлектрический эвукопровод, на поверхности которого расположены входной встречно-штыревой преобразователь

20 (ВШП) со средней частотой в,,с двух сторон на равных расстояниях от него — первый и второй приемные BLUfl са средней частотой

Np + Лви No — Лоь соответственно, электроды которых аподизованы по длине в со25 SII1 X 2 ответствии с законом (), а выходы х соединены соответственно с первым и вторым детекторными блоками, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

30 точности определения мгновенной частоты, входной первый и второй приемные ВШП выполнены в виде однонаправленных преобразователей группового типа (ОПГТ) со средним электродом меандрового типа, а

35 между верхней и нижней группами электродов каждого ОПГТ включены фазосдвигающие элементы.

1663746

1663746

®0

Фиг. 1 Six.max

Ewx>

Фиг

Фиг.4

1663746 — 7f

2

Л

z

Фиг. Ю

1663746

ЯлеЮо оп №7

Enpala ощ ИУ7

Л

1 Z 7

Ялга афпг ЮТТ

Enpala огп 0ПГ7

Составитель И.Полякова

Редактор Г.Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 2273 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101