Управляемое устройство на поверхностных акустических волнах

 

Использование: в телевизионных частотно-селектирующих устройствах. Сущность изобретения: в управляемом устройстве на поверхностных акустических волнах в дополнение к входному и выходному преобразователям на звукопроводе размещают неаподизованный встречно-штыревой отражатель (ВШО) с расщепленными электродами, с числом пар, зависящим от величины электромеханической связи подложки, статической и монтажной емкости ВШО. 1 ил.

Изобретение относится к акустоэлектронике и может быть использовано, в частности, при изготовлении управляемых частотно-селектирующих устройств в многостандартных телевизионных фильтрах ПАВ.

Известен метод управления шириной полосы пропускания фильтра путем воздействия на ПАВ в тракте ее распространения с помощью акустического дефлектора, изготовление которого усложняет технологию изготовления фильтра в целом, а также требует больших управляющих напряжений.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее пьезоэлектрический звукопровод с размещенными на его поверхности входным и выходным преобразователями, между которыми для обеспечения управляемой режекции помещен встречно-штыревой отражатель с расщепленными (для устранения брэгговских отражений) электродами, частота акустического синхронизма которого совпадает с требуемой частотой максимальной режекции.

Недостатками данного устройства являются необходимость использования для эффективной режекции на частоте акустического синхронизма f₀ индуктивной электрической нагрузки, а также очень узкая полоса режекции с неудовлетворительным коэффициентом прямоугольности. Последнее обстоятельство ухудшает долговременную и температурную стабильность частотно-селектирующего устройства.

Цель изобретения упрощение устройства и расширение полосы режектируемых частот при улучшении коэффициента прямоугольности.

Для этого в управляемом устройстве на ПАВ, содержащем пьезоэлектрический звукопровод, на поверхности которого размещены входной и выходной преобразователи и неаподизованный встречно-штыревой отражатель (ВШО) с "расщепленными" электродами, число пар которых определяется из соотношения N 1 + , где k² константа электромеханической связи подложки; С_о статическая емкость ВШО; ΔС паразитная монтажная емкость.

При этом частота акустического синхронизма ВШО выбирается равной f_o= где f_р зарядная частота экстремума режекции, а для управления глубиной режекции в качестве электрической нагрузки ВШО используется миниатюрная переменная емкость (варикап), подключенная к управляющей шине встречно-штыревого отражателя и заземлению.

На чертеже показана конструкция предлагаемого устройства.

Управляемое устройство на ПАВ содержит пьезоэлектрическую подложку 1 с размещенными на ней приемопередающими ВШП 2 и встречно-штыревым отражателем 3, имеющим емкостную нагрузку варикап 4.

Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем.

Отражение ПАВ от встречно-штыревого преобразователя, имеющего электрическую нагрузку с проводимостью Y₀, в отсутствие брэгговских переотражений от неоднородностей в рабочей области обусловлено только электрической регенерацией ПАВ вследствие возникновения индуцируемого падающей волной напряжения между электродами ВШО. Регенерация максимальна в случае компенсации реактивности в системе, т.е. при 2 π fC₀ + Ba + ImY₀ 0, (1) где Ва мнимая часть динамической (связанной с излучением ПАВ) проводимости преобразователя.

На частоте акустического синхронизма В(f₀) 0 и для компенсации статической емкости требуется внешняя индуктивность L .

Если добротность нагрузки (с учетом омического сопротивления электродов) достаточно велика, то полоса Δ f₀ эффективного отражения (и тем самым режекции) связана непосредственно с величиной производной на частоте f_p: чем больше (f_р), тем меньше Δ f_p.

На частоте акустического синхронизма (f_o) max, чем и объясняется "узкополосность" режекции в прототипе.

В то же время на частотах f_1,2= f1± градиент динамической реактивности становится равным нулю (f_1,2)= 0 (2) В результате полоса Δ f_p значительно увеличивается при выполнении условия (1) на каждой из этих частот. Однако, если на частоте f₂динамическая реактивность носит емкостный характер (Ва(f₂) > 0), то на частоте f₁ индуктивный (Ва(f₁) < 0).

При выполнении условия 0,7˙k²N 1 + +ΔC/C ( ΔС паразитная емкость монтажа) на частоте f₁ обеспечивается режим самосогласования (Ва(f₁) + 2π f₁(C₀ + Δ C) 0), при котором эффективное отражение ПАВ от ВШО происходит без всякой внешней нагрузки (Y₀ 0). Выраженная в децибелах глубина режекции на частоте f₁ равна в этом случае S₁≃ 20 lg Q + 1 где Q ; r омическое сопротивление электродов ВШО, зависящее от их числа, апертуры и толщины. В реальных условиях Q >> 1 и величина максимальной режекции S₁ весьма значительна.

Если возникает необходимость в некотором уменьшении глубины режекции с уровнем S₁ до нужной величины S₂, то с этой целью можно использовать в качестве нагрузки ВШО переменную емкость С₁
C₁= (3)
Режекция устраняется полностью (S₂ 0), при коротком замыкании ВШО C₁_→ ∞.

Соотношение (3) справедливо, когда добротность варикапа много больше добротности электродов ВШО (Q).

Использование предлагаемого устройства значительно упрощает изготовление управляемых миниатюрных фильтров ПАВ, обеспечивающих прием телевизионных сигналов различных стандартов, а также используемых в радиоканальных с раздельными трактами изображения и звука.

Формула изобретения

УПРАВЛЯЕМОЕ УСТРОЙСТВО НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ, содержащее пьезоэлектрический звукопровод с размещенными на его поверхности входным и выходным преобразователями, в акустическом канале между которыми расположен реализующий управляемую по глубине режекцию неаподизованный встречно-штыревой отражатель, имеющий "расщепленные" электроды с коэффициентом металлизации 1/2, отличающееся тем, что число пар разнополярных электродов встречно-штаревого отражателя определяется из соотношения

а частота акустического синхронизма выбирается равной

где K² - константа электромеханической связи подложки;
C₀ - статическая емкость встречно-штыревого отражателя;
f_p - заданная частота экстремума режекции;
ΔC - паразитная монтажная емкость,
при этом к управляющей шине встречно-штыревого отражателя подключен дополнительно введенный переменный конденсатор, вторая обкладка которого заземлена.

РИСУНКИ

Рисунок 1