Анализатор спектра на поверхностных акустических волнах
<и>868618
CoIo3 Советских
Социалистических
Реснубаик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 20. 01.80(21) 2871889/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—
Опубликовано 30.0981. Бюллетень 4о 36
Дата опубликования описания 300981 (я)м. к .з
G 01 R 23/16
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК621.317.
° 757(088.8) (72) Авторы изобретения
I (Е.А.Карпов и В.Х.Харлампиев (71) Заявитель! — ( (54 ) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА НА ПОВЕРХНОСТНЫХ
АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для анализа амплитудного спектра радиосигналов.
Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является анализатор, содержащий эвукопровод, входной преобразователь ультразвуковых поверхностных волн, пространствен-10 ный спектральный разветвитель, фокусирующую линэу.и выходной преобразователь (13 .
Однако разрешающая способность и рабочий диапазон частот известного анализатора недостаточны иэ-за выпол- 15 нения разветвителя в виде замедляющего прямоугольного клина.
Цель изобретения — увеличение разрешающей способности и верхней границы рабочего диапазона частот. 20
Поставленная цель достигается тем, что в анализаторе спектра на поверхностных акустических волнах, содержащем звукопровод со звукопоглощаю,щим покрытием и последовательно ðàñположенные на нем входные преобразователи, пространственный спектральный разветвитель, фокусирующую линзу и выходной преобразователь, пространственный спектральный разветвитель вы- 30 полнен в виде периодической решетки, состоящей из.прямоугольных замедляющих электродов, расположенных параллельно друг другу и направленных вдоль распространения поверхностных акустических волн.
На фиг.1 приведена конструкция устройства; на фиг2-4 — диаграммы излучения поверхностных акустических волн (IIAB) на выходе пространст. венного спектрального разветвителя при различном исполнении прямоуголь. ных замедляющих электродов.
Анализатор спектра состоит из плоского звукопровода 1 из пьезоактивного материала, например ниобата лития, по периметру рабочей поверхности которого нанесено звукопоглощающее покрытие 2 для подавления ложных отраженных акустических сигналов.
На рабочей полированной пойерхнбсти звуковода расположен входной преобра-.. зователь 2 встречно-штыревого типа.
3а входным преобразователем 3 размещены один за другим в пределах его апертуры пространственный спектральный раз. ветвитель 4 и фокусирующая линза 5, в фокальной плоскости которой находятся выходные преобразователи б. Пространственный спектральный раэветви868618 тель 4 выполнен в виде периодической решетки из прямоугольных замедляющих электродов 7, расположенных параллельно друг другу вдоль апертуры входного, преобразователя 3, причем направления замедляющих электродов 7 совпадают с направлением распространения
IIAB от входного преобразователя 3.
Прямоугольные замедляющие электроды
7 могут быть выполнены нанесением на поверхность звукопровода тонкого слоя материала, в котором скорость распространения ПАВ меньше, чем в материале звукопровода (слоистый волновод), либо тонкого слоя металла, за.корачивающего электрическое поле ПАВ, либо диффузией примеси, локально изменяющей плотность материала звукопровода.
Прямоугольные замедляющие электроды в общем случае имеют постоянный период 4 и длину и располагаются на одном уровне, параллельном направлению фронта распространения
ПАВ от входного преобразователя. Этот случай и характерная для него многолепестковая диаграмма направленности .излучения ПАВ на выходе пространственного спектрального разветвителя
4 изображены на фиг.2.
Лучшие результаты с точки зрения подавления нежелательных лепестков диаграммы излучения на выходе пространственного спектрального развет-, вителя могут быть получены,.если длину прямоугольных замедляющих электродов выбрать из выражения
Vg ° Чз (1) где Ч и Чз - соответственно скорости распространения ПАВ на свободной поверхности звукопровода и под замедляющим электродом 7; — центральная частота раО бочего диапазона частот.
Этот случай для ширины замедляющих электродов d, равной половине периода решетки d,,представлен на фиг.3.
Для получения преимущественно од.нолепестковой диаграммы излучения
IIAB на выходе пространственного спектрального разветвителя прямоугольные замедляющие электроды размещают ступенчато относительно направления фронта распространения ПАВ от входного преобразователя (фиг.4).
Работа анализатора осуществляется следующим образом.
Входной высокочастотный сигнал, спектр которого подлежит измерению или разделению, поступает на входной йреобразователь 3, где он преобразуется в IIAB, распространяющуюся через прямоугольные замедляющие электроды
7 пространственного спектрального разветвителя 4. Пространственный спектральный разветвитель 4 для IIAB
26
3$
4О
6Î предс сбавляет фазовую дифракционную решетку, на выходе которой в ее дальней зоне образуются главные интерференционные акустические максимумы.
При этом разным значениям частоты входного сигнала в каждом из порядков соответствуют разные угловые положения акустического максимума, т.е. происходит пространственный разнос спектральных составляющих входного сигнала.
Разнесенные в пространстве спектральные составляющие IIAB далее попадают под разными углами на фокусирующую линзу 5 и фокусируются на различные выходные преобразователя 6 в ее фокальной плоскости, где они вновь преобразуются в радиосигналы определенных частотных составляющих входного сигнала.
Таким образом, считываемый с выходных преобразователей 6 радиосигнал, оказывается пропорциональным амплитудному спектру входного сигнала. Фактически предлагаемый объект является аналоговым анализатором .. спектра параллельного типа и работает в реальном масштабе времени.
В зависимости от длины прямоугольных замедляющих электродов, их расположения относительно фронта распространения IIAB от входного преобразователя 3 и от отношения ширины замедляющих электродов к периоду решетки, распределение энергии по акустическим максимумам различного порядка различные, что позволяет оптимизировать характеристики акустического анализатора спектра соответствующим выбором перечисленных параметров.
Например, для случая, представленного на фиг.3, когда 1 определяется выражением (1), набег фазы под замедляющими электродами становится равным 7 и пространственный спектральный разветвитель 4 представляет собой противофазную акустическую дифракционную решетку, что приводит к подавлению максимума нулевого порядка, который не несет полезной информации.
Так как при этом d = —, то в диd основном, преаграмме излучения, в обладают максимумы лишь первых порядков, в которых сосредотачивается до 803 всей энергии IIAB.
Для случая, представленного на фиг.4, каждый из последующих соседних прямоугольных замедляющих электродов 7 получает дополнительный фазовый набег относительно предыдущего, что приводит к преимущественной концентрации энергии в одном из спектров одного порядка, например первого
d при d
Такими образом, в предлагаемом устройстве разрешающая способность
868618
Формула изобретения f 1
mN (2) °
1 2 У
Фив. 2Физ.б
ВНИИПИ Заказ 8316/64 Тираж 735 Подписное
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4
R определяется только порядком m используемого акустического максимума и числом N периодов решетки прямоугольных замедляющих электродов, укладывающихся на длине апертуры входного преобразователя
Расчетное значение увеличения раэ- о решающей способности в равиых с известным устройством условиях составляет не менее 2 раэ (от 2 до 5), причем это значение не зависит от дисперсии скорости IIAB в замедляющих электродах, т.е. от диапазона частот. 5
Кроме того, в устройстве дисперсия скорости ПАВ не используется для пространственного частотного разветвления, а поэтому не ограничивает верхнюю границу рабочего диапазона 20 частот.
Верхняя граница рабочего диапазона частот может повышаться по сравнению с известным до тех частот, при которых устройство физически реализуемо, т.е. до частот порядка 300 МГц (три раза) при методах фотолитографии и до 1-2 ГГц (10 раз) при использовании технологических процессов электронной литографии..Анализатор спектра на поверхностных акустических волнах, содержащий эвукопровод со звукопоглощающим покрытием и последовательно расположенные на нем входной преобразователь, пространственный спектральный разветвитель, фокусирующую линзу и выходные преобразователи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и верхней границы рабочего диапазона частот, пространственный спектральный разветвитель выполнен в виде периодической решетки, состоящей из прямоугольных замедляющих электродов, расположенных параллельно друг другу и направленных вдоль распространения поверхностных акустических волн.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 542956, кл.G 01 R 23/00, 1977.
